Einarbeitungseffekte im maschinellen Tunnelbau

Abstract

Diese Diplomarbeit ist ein Teil der regen Forschungstätigkeit im Forschungsbereich Baubetrieb und Bauverfahrenstechnik am Institut für Interdisziplinäres Bauprozessmanagement der TU Wien. Diese Arbeit soll zum besseren Verständnis, zur Berechnung und Nutzung des Einarbeitungseffekt (EAE) im maschinellen Tunnelbau und der zeitlichen Projektierung von Tunnelbauprojekten dienen. An dieser Stelle sei darauf verwiesen, dass der EAE von einer Reihe an Einwirkungen, wie z.B. Personal, Gerät und anderen Bestandteilen eines Bauprozesses, maßgeblich beeinflusst wird. Der Vortrieb ist in folgender Weise durch den EAE charakterisiert. Die Aufwandswerte pro geleisteter Vortriebseinheit sinken mit zunehmender Vortriebstrecke. Die Abnahme der Zeitaufwände pro Vortriebseinheit sind am besten nach Störungen der Vortriebsarbeiten zu erkennen, denn in diesem Zeitraum stellt sich das Personal und alle anderen Ressourcen auf die geänderten Vortriebsbedingungen ein. Die zuvor genannte Anpassung der Rahmenbedingungen des Vortriebs benötigt am Anfang den größten Zeitaufwand und verringert sich sukzessive mit fortschreitendem Vortrieb. Bei maschinellen Vortrieben ist in der Regel eine kürzere Einarbeitungsdauer zu verzeichnen, als bei konventionell aufgefahrenen Tunnelabschnitten. Dieser Umstand lässt sich unter anderem dadurch begründen, dass im konventionellen Tunnelvortrieb eine größere Menge an Personen mit den direkten Vortriebsarbeiten beschäftigt ist als dies beim maschinellen Vortrieb der Fall ist. Zu Beginn der Arbeit wird nach der Klärung von Begrifflichkeiten eine eingehende Grundlagenermittlung durchgeführt. Diese teilt sich in eine Ausarbeitung der maschinellen Vortriebskonzepte, des Weiteren werden die möglichen Störungen und Vortriebsunterbrechungen eingehend untersucht. Gegen Ende der Grundlagenermittlung werden der Begriff des Lernens und der Einarbeitungseffekt eingehend behandelt. In Hinsicht auf den Einarbeitungseffekt wird eine Reihe der bisher in der Literatur etablierten Ansätze zur Ermittlung des Einarbeitungseffekts beschrieben. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird anhand realer Projekte versucht, die Einarbeitung nach Störungen des Vortriebs sowie die Regelmäßigkeiten zwischen der Vortriebsunterbrechung und der Wiedereinarbeitungszeit darzulegen. Im Vorfeld der Untersuchungen werden Beschreibungen der einzelnen Projekte gegeben, um dem Leser ein besseres Verständnis der Baustellensituation zu geben. In dieser Beschreibung werden die allgemeinen Projektparameter, die Geologie, sowie die verwendeten Tunnelvortriebsmaschinen, soweit die Informationen vorhanden sind, erläutert. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden die verschiedenen Versuche der Datenauswertung expliziert. Die unterschiedlichen Entwicklungsprozesse waren notwendig, um die großen Mengen und die Volatilität der Daten sinnvoll verarbeiten zu können. In weiterer Folge wurde eine Formel erarbeitet, welche eine Abschätzung der Einarbeitungsdauer in Abhängigkeit von der Stillstandsdauer ermöglichen soll. Der ausgearbeitete Formalismus wurde anschließend anhand der verschiedenen realen Datensätze untersucht und getestet.

This diploma thesis is part of the lively research activity in the research area of construction operations and construction process engineering at the Institute for Interdisciplinary Building Process Management at the Vienna University of Technology. This work is intended to provide a better understanding, calculation and use of the familiarization effect in mechanical tunnel construction and in the time planning of tunnel construction projects. At this point it should be noted that the familiarization effect is influenced from a number of actions, such as staff, equipment and other components, which are used in a construction process. The drilling progress is characterized in the following way by the familiarization effect. The amount of time per completed tunneling unit decreases with increasing tunneling distance. The decrease in time spent per tunneling unit can best be recognized after disruption of the tunneling work, because during this period the personnel and all other resources adjust to the changed tunneling conditions. The aforementioned adjustment of the general conditions of the tunneling requires the greatest amount of time in the beginning and is gradually reduced as the tunneling progresses. Mechanized tunneling normally has a shorter period of familiarization than conventionally excavated tunnel sections. One of the reasons for this is that conventional tunneling involves a larger number of people working directly on the tunnel. At the beginning of the work, after clarifying terms, an in-depth determination of the basics is carried out. This is divided into the elaboration of the mechanical tunneling concepts, furthermore the possible interruptions to tunneling are dealt with in detail. With regard to the familiarization effect, a number of approaches to determining the familiarization effect that have so far been established in the literature are described. In the further course of the work, real projects will try to work out the familiarization after disruption of the tunneling as well as the regularities between the tunneling interruption and there-training period. Before the investigations, descriptions of the individual projects are given to give the reader a better understanding of the construction site situation. This description explains the general project parameters, the geology and the tunneling machine which is used. The description goes as far as the information is available. Subsequently, a formula was developed which should allow an estimate of the familiarisation period depending on the downtime. The formalism developed was subsequently examined and tested on the basis of the various real datasets.