Weltrekord für Las Vegas
Maschineller Tunnelvortrieb unter Hochdruck
LAKE MEAD/USA (ABZ). - Eine Maschine von Herrenknecht hat im US-Bundesstaat Nevada einen Tunnel für die Wasserversorgung von Las Vegas gebohrt. Dabei wurde ein Weltrekord aufgestellt: Der Hightech-Bohrer (Ø 7,2 m) musste 15 bar Wasserdruck standhalten. Die Stadt bezieht ihr Wasser aus dem Lake Mead, dem größten Stausee des Landes. Doch dessen Wasserpegel sinkt, die bisherigen Wasserentnahmestellen drohen trocken zu fallen. Um das Wasser zukünftig tief unten im See entnehmen zu können, bohrte sich die Tunnelbohrmaschine drei Jahre lang durch widrigsten Untergrund.
Las Vegas, die glitzernde Glücksmetropole mit faszinierenden Wasserspielen, bezieht 90 % ihres Wassers aus dem Lake Mead. Der größte Stausee der Vereinigten Staaten wird vom Colorado River gespeist. Doch das Umland entnimmt dem See mehr, als an Schmelz- und Regenwasser aus den Rocky Mountains hineinfließt. Während der 14 Jahre andauernden Dürre ist der Wasserspiegel um 35 m gesunken. Die zwei vorhandenen Wasserzuläufe für das Las Vegas Valley drohen trocken zu laufen, die obere Absaugstelle Intake No. 1 vielleicht schon nächsten Sommer. Sie liegt nur noch sieben Meter unter dem Seespiegel.
Der von der Wasserbehörde Southern Nevada Water Authority (SNWA) in Auftrag gegebene Bau einer neuen, tiefer liegenden Wasserentnahmestelle Intake No.3 ist ein Wettlauf gegen die Zeit. Doch der entscheidende Abschnitt ist jetzt bewältigt: Am 10. Dezember erreichte die Herrenknecht-Tunnelbohrmaschine (TBM) S-502 (Ø 7,2 m) nach dreijährigen Bohrarbeiten ihr Ziel am Seegrund. Von einem 180 m tiefen Schacht ausgehend hat sie einen 4,4 km langen Tunnel unter den See gegraben. Dabei lastete ein Wasserdruck von bis zu 15 bar auf der Maschine – ein neuer Weltrekord. Den bisherigen Höchstwert von 11 bar hatte eine Herrenknecht-Multi-Mode-TBM für das 2013 fertiggestellte schwedische Tunnel-Projekt Hallandsås bewältigt.
Herrenknecht entwickelte und baute die Las Vegas-Maschine in enger Abstimmung mit dem Kunden Vegas Tunnel Constructors. Die Arbeitsgemeinschaft aus Salini Impregilo (Mailand, Italien) und S. A. Healy Co. (Chicago, Illinois, USA) führt für die SNWA den Bau des Zulauftunnels aus. Der Tunnel verläuft durch die sogenannte Muddy-Creek-Formation mit wechselnden Schichten von Hartgestein und Konglomeraten sowie Störzonen. Die mit Sekundärmineralien gefüllten Störzonen sind z. T. mit Wasser des Lake Mead aufgefüllt.
Die entworfene Maschine ist eine Multi-Mode-TBM, die je nach Baugrundsituation in offener oder geschlossener Betriebsart gefahren werden kann und über etliches Zusatzequipment verfügt. So ist die 7,2 m Ø-TBM bestens für die extremen Projektbedingungen ausgelegt. Die Las Vegas Maschine startete Ende 2011 aus einem 180 m tiefen Schacht am Seeufer ihren Vortrieb. Sie kämpfte sich monatelang durch zerrütteten Fels und mit Seewassereinschlüssen durchsetztem Lehm.
Hierbei musste sie Drücken von bis zu 15 bar standhalten, ein absolutes Novum im maschinellen Tunnelvortrieb. Zum Vergleich: 15 bar entsprechen einem Tauchgang in 150 m Tiefe bzw. einem Druck von 15 kg/cm². Bei einem Ø von über 7 m und einer Länge von 190 m lasteten damit immense Kräfte auf der Maschine.
Die TBM arbeitete sich an abrasiven geologischen Formationen ab, was wiederholt Stillstände zum Austausch verschiedener Verschleißteile erforderte. Disken, Teile des Schneidrads und die komplette Lagerdichtung wurden ersetzt. Sobald die Maschine guten, stabilen Untergrund erreichte, wechselte die Baustellencrew vom geschlossenen flüssigkeitsgestützten Betriebsmodus in den offenen Hartgesteinsmodus. In diesem fraß sich die Multi-Mode-Maschine kurzzeitig mit Geschwindigkeiten von 4 bis 5 cm/min und bis zu über 100 m die Woche durch das Gestein.
Über die Gesamtstrecke fuhr die Maschine ca. 40 % im offenen Hartgesteins-Modus und ca. 60 % im geschlossenen flüssigkeitsgestützten Modus auf. Für Wartungs- und Reparaturarbeiten wurde der Vortrieb in regelmäßigen Abständen unterbrochen. Die Arbeiten hatte Vegas Tunnel Constructors vorausschauend und in enger Zusammenarbeit mit Herrenknecht ausgeführt. Jim Nickerson, Projekt Manager von Vegas Tunnel Constructors: "Geplant hatten wir max. 30 % des Vortriebs im schwierigeren geschlossenen Modus geworden sind es fast 60 %. Das war eine große technische Herausforderung und erforderte umfassende Wartungsarbeiten. Dass wir trotz der widrigen Bedingungen und aller Hindernisse den Tunnel erfolgreich auffahren konnten, ist das Ergebnis der sehr guten Zusammenarbeit mit Herrenknecht."
Die Herrenknecht-TBM kann angepasst an die geologischen Bedingungen in offener und geschlossener Betriebsart arbeiten. Im offenen Modus wird der Abraum zum Bohrkopfzentrum geführt und dort von der zentralen Förderschnecke auf Förderbänder abtransportiert.
Bei eventuellem Wassereintritt wird die Hauptkammer durch Schließen des hinteren Abwurfschiebers abgedichtet. Innerhalb von nur 120 s kann so vom offenen in den geschlossenen Modus gewechselt werden. In letzterem wird die Multi-Mode-Maschine komplett im flüssiggestützten Slurry-Modus mit einem Luftpolster zur Kontrolle des Stützdrucks gefahren. Drei im Schildbereich installierte Bohrgeräte bieten umfassende Vorausbohrmöglichkeiten für Sondier- und Injektionsarbeiten. Ein viertes Bohrgerät kann bei Bedarf auf dem Erektor angebracht werden.
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