Veröffentlicht Nov 21, 2017

Hightech-Brechen schützt die Natur und spart Energie beim Bau von Österreichs längstem Eisenbahntunnel

Zwei spezielle brechtechnische Lösungen von Metso helfen mit, die Auswirkungen durch den Bau des Koralmtunnels auf die empfindliche Bergregion in den österreichischen Bundesländern Steiermark und Kärnten so gering wie möglich zu halten und den Zeitplan dieses anspruchsvollen Projekts für das neue europaweite Verkehrsnetz zu sichern.

Die Österreichischen Bundesbahnen ÖBB bauen eine neue Hochgeschwindigkeitsstrecke zwischen Graz und Klagenfurt. Nach der geplanten Fertigstellung in den frühen 2020igern wird die Koralmbahn mit dem 32,8 km langen zweigleisigen Tunnel den längsten Eisenbahntunnel des Landes haben.

Das Koralmtunnel-Projekt ist in drei Baulose aufgeteilt. Die Ausführung der zwei wichtigsten erfolgt durch die ARGE Koralmtunnel KAT2, ein Joint Venture aus Strabag und Jäger Bau GmbH, sowie durch die Porr Bau GmbH für das Baulos KAT3.

Beim Tunnelbau werden neben der konventionellen Sprengvortriebstechnik auch Tunnelbohrmaschinen (TBM) eingesetzt. Nach der Fertigstellung wird die Reisezeit mit der Bahn zwischen Graz und Klagenfurt auf ein Drittel verkürzt.

Im Baulos KAT2 der ARGE Koralmtunnel schneidet die Tunnelbohrmaschine ein rundes Profil mit 9,95 m Durchmesser.

Brechen innerhalb und außerhalb des Tunnels

Auf der ARGE-Seite des Tunnels verarbeitet eine komplette dreistufige Brech- und Siebanlage mit Metso Brechern den gesamten brechbaren Tunnelausbruch von der Tunnelbohrmaschine. Der von Metso ausgelegte Prozess bietet höchste Flexibilität und macht es einfach, die Brech- und Siebanlage an die jeweiligen Anforderungen durch die unterschiedlichen, stark schwankenden Gesteinseigenschaften anzupassen.

Eine der größten Herausforderungen beim Koralmtunnel-Projekt ist die Lage in einer malerischen Gebirgsregion und deshalb die Frage, wohin mit dem Material aus dem Tunnel. Mit der stationären Anlage werden 25 % des Gesteins aus dem Tunnel wieder zu hochwertigen Zuschlagstoffen verarbeitet und für die gegossenen Betonsegmente im Tunnel verwendet.

Auf der anderen Seite, auf der die Porr Bau GmbH tätig ist, arbeitet tief im Tunnel die elektrisch angetriebene mobile Backenbrecheranlage Lokotrack LT120AE mit voller Leistung. Mit ihrer geringen Bauhöhe erfüllt die raupenmobile Einheit die Anforderungen für den Einsatz im Tunnel und erledigt das Vorbrechen des beim Vortrieb gesprengten Gesteins.

Durch das mobile Vorbrechen im Tunnel können für den Abtransport des gebrochenen Materials aus dem langen Tunnel Förderbänder eingesetzt werden. Das ist energie- und kostensparend und ermöglicht ein schnelles Freiräumen der Ortsbrust nach dem Sprengen und minimiert die Fahrstrecke für die Radlader. Dem Abbaufortschritt folgend wird der Lokotrack jeweils um etwa 500 m versetzt.

„Die Metso Brecher können bei geologischen Veränderungen schnell angepasst werden“

Nach beinahe drei Jahren Arbeit hat das Joint Venture aus Strabag und Jäger Bau GmbH, die ARGE KAT2, vom Leibenfeld-Schacht aus den Tunnel ca. 10 km nach NW, 9,2 km nach SW, 0,6 km nach NO und 0,7 km nach SO vorgetrieben. Aufgrund ständig wechselnder geologischer Verhältnisse ist der Tunnel eine große Herausforderung – trotz sorgfältiger vorheriger Untersuchungen bietet der Berg immer wieder Überraschungen.

Der Brechprozess von Metso lässt sich schnell an veränderte geologische Bedingungen anpassen. Er besteht aus einem Sekundär-Kreiselbrecher GP200S, einem Tertiär-Kegelbrecher HP4 und einem Vertikal-Prallbrecher B7150SE.

Das gesamte von der Tunnelbohrmaschine ausgebrochene Material 16-250 mm wird in der stationären Anlage verarbeitet, die aus Metsos Nordberg GP200S Sekundär-Kreiselbrecher, Nordberg HP4 Tertiär-Kegelbrecher und Barmac B7150SE Vertikal-Prallbrecher besteht. Metso lieferte die Brecher, Pumpen und Trellex-Siebbeläge; die Siebe, Förderbänder, Anlagensteuerung und der Stahlbau kamen von Marti Technik.

„Wir sind froh, diese Anlage zu haben und besonders darüber, wie einfach sie zu bedienen und einzustellen ist. Sie arbeitet mit einer Leistung von 300 t/h, und wir können mit ihr schnell auf geologische Veränderungen reagieren und damit sicherstellen, dass ein hoher Anteil des Ausbruchmaterials zu hochwertigen Zuschlagstoffen verarbeitet wird“, sagt Equipment Manager Robert Goliasch von der ARGE.

„Metsos Prozess-Know-how ermöglicht es uns, die Brecher flexibel einzusetzen und den Prozess manchmal fünf bis sieben Mal am Tag zu verändern. Dabei können wir stets die beste Prozessvariante wählen, z. B. eine Brechstufe bypassen oder Material im Kreislauf fahren, und die Anlage präzise an die Eigenschaften des jeweiligen Aufgabematerials anpassen.“

„Enthält das Material z. B. Glimmer, so wird es mit dem Barmac VSI gebrochen, der durch seine selektive Zerkleinerung diese unerwünschten Verunreinigungen löst. Nach dem Barmac wird der Sand 0-8 mm in einer Nassklassierung gereinigt und als kontrollierter Sand für die Betonproduktion verwendet.“

„Als Bonus erhalten wir durch den Barmac auch noch eine gute Kubizität des Materials“, ergänzt Robert Goliasch.

Schutz der Natur durch Wiedereinbringen von ca. zwei Mill. Tonnen Material in den Tunnel

Vorrangig sind beim Koralmtunnel-Projekt der Schutz der Natur und der idyllischen Landschaft – beides ist besonders für den lokalen Tourismus wichtig – und eine möglichst geringe Beeinträchtigung der lokalen Bevölkerung.

Auf der ARGE-Seite des Projekts werden mehr als acht Mill. Tonnen Material von der Tunnelbohrmaschine als Rohmaterial wiederverwendet, ca. zwei Mill. Tonnen werden für die Fertigung der Betonsegmente genutzt und wieder im Tunnel eingebaut. Etwa drei Mill. Tonnen werden Füllmaterial für die Bahnstrecke und Lärmschutzdämme, und der Rest dient zur Verfüllung eines alten Steinbruchs, wobei für den Transport ein Bahnanschluss zur Baustelle genutzt wird. Neben dem Materialtransport und den Vorteilen für die Umwelt dient das alles dem Schutz der Natur und senkt den Deponiebedarf, und es reduziert den Schwerlastverkehr, denn über die Straße muss weniger Material zur Baustelle geliefert werden.

Auf der Leibenfeld-Baustelle der ARGE befinden sich eine komplette Betonanlage und eine hochtechnisierte Anlage für den Guss von Stahlbetonsegmenten. In den Abschnitten mit Sprengvortriebstechnik wird zunächst Spritzbeton aufgebracht, anschließend erfolgt eine Auskleidung mit Ortbeton. Wo die Tunnelbohrmaschinen im Einsatz sind, werden dicht hinter dem Schneidkopf Betonsegmente eingebaut. Der Hohlraum zwischen der Tunnelwand und den Betonsegmenten wird mit gewaschenem Rundkies und Zementmörtel verfüllt.

„Wir freuen uns, zum Brechen im Tunnel den Lokotrack zu haben“

Wegen des bereits ausgebrochenen kleinen Explorationstunnels werden mehr als 11,5 km des Tunnelabschnitts der Porr Bau GmbH in Sprengvortriebstechnik ausgebrochen und die restlichen 11,9 km mit einer Tunnelbohrmaschine.

Für das Vorbrechen des gesprengten Gesteins im Tunnel entwickelte Metso in Rekordzeit den elektrisch angetriebenen Lokotrack LT120AE, eine Backenbrecheranlage mit einem speziellen, niedrigen Plattenbandaufgeber.

„Wir haben Metso gewählt, weil sie für uns eine sehr kompakte Einheit bauen konnten. Metso fertigte eine maßgeschneiderte Brechanlage, die bei diesen engen Platzverhältnissen eingesetzt werden kann. Wir haben den Lokotrack jetzt seit über sechs Monaten im Einsatz und sind mit seiner Leistung und Zuverlässigkeit sehr zufrieden“, sagt Maschineningenieur Andreas Zraunig von Porr Bau GmbH.

Dem Lokotrack LT120AE wird gesprengtes Gestein mit Größen von 0-800 mm aufgegeben. Der Backenbrecher C120 arbeitet mit 100-150 mm geschlossener Spaltweite. Das Brechgut übergibt der Lokotrack auf ein stationäres Förderband. Während der gesamten Projektlaufzeit wird der LT120AE über eine Mill. Tonnen Gestein gebrochen haben.

„Die Leistung der Metso Backenbrecheranlage erfüllt vollständig unsere Anforderungen. Durch die Beschickung mit zwei Radladern liegt die Anlagenleistung bei ca. 300 t/h; die Einheit schafft sogar bis zu 500 t/h. Der LT120E arbeitet am Tag etwa 16 Stunden“, erwähnt Andreas Zraunig.

Der Chefbediener der stationären Anlage, Alfred Eckhart, zeigt die gebrochenen Zuschlagstoffe, von denen bis zu zwei Mill. Tonnen wieder in den Tunnel zurückgeführt und dadurch die Auswirkungen auf die Umwelt minimiert werden.

„Sogar bei sehr abrasivem Gestein scheinen die Metso Verschleißteile des Lokotracks lange durchzuhalten. Wir arbeiten immer noch mit den Original-Verschleißteilen und haben bisher lediglich nach vier Monaten einmal die Brechbacken gedreht“, ergänzt er.

Nach dem Durchschlag zwischen den beiden Tunnelabschnitten wird Porr Bau umkehren und den unteren Bereich des Tunnelquerschnitts ausbrechen. Dabei wird wieder der Lokotrack das Gestein brechen und das Förderband den Abtransport des Brechguts übernehmen.

 

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