Afweging van de keuze voor het slurry- of EPB-schild

Afweging van de keuze voor het slurry- of EPB-schild

De Groot, A.E.A.

Horvat, E. (mentor)
Van Tol, A.F. (mentor)
Baldée, A. (mentor)
De Vries, S.B. (mentor)
Topper, A.M. (mentor)
Vrijling, J.K. (mentor)

Civil Engineering and Geosciences

Hydraulic Engineering

1997-08-27

De keuze voor het gebruik van een type tunnelboormachine in Nederland ligt niet eenduidig vast, omdat de grondopbouw zeer heterogeen en de grondwaterstand zeer hoog is (bijna altijd boven het aanlegniveau van de tunnel). Het probleem is dus het ontbreken van de juiste criteria en aspecten voor de keuze van de juiste tunnelboormachine (TBM). Het doel van dit afstudeerverslag is het formuleren van afwegingsaspecten en -criteria voor de keuze van het juiste type TBM. De functies welke een TBM in slappe en heterogene grond met een hoge grondwaterstand moet vervullen zijn: het afgraven en afvoeren van de grond, het (tijdelijk) ondersteunen van het boorfront en het tunnelgat, het bouwen van de tunnel en het keren van het grondwater. Tunnelboormachines welke aan deze aspecten voldoen zijn het vloeistofdruk-schild (slurry-schild) en het gronddrukbalans-schild (EPB-schild). Het trace van de boortunnel wordt bepaald door de functionele en technische ontwerpeisen. De meest belangrijke eisen ten aanzien van de diepteligging van de tunnel zijn voor het EPB-schild opdrijven en ovaliseren en voor het slurry-schild opdrijven, ovaliseren en blow-out (overschrijden van de maximaal toepasbare steundruk, waardoor de vloeistof uit de grond spuit). De keuze tussen het slurry-schild en het EPB-schild kan met bekende grondopbouw en waterstand aan de hand van de volgende aspecten bepaald worden: boorfrontstabiliteit, gronddeformaties, afgraafbaarheid, instroming water, scheiding, hergebruik en energiegebruik. Doordat bij het slurry-schild een membraan aan het boorfront wordt opgebouwd, kan vloeistofdruk omgezet worden tot korreldruk in het korrelskelet. waardoor het boorfront stabiel is. De slurrydruk in de graafkamer wordt door vloeistofdruk en luchtdruk (in luchtkussen) opgebouwd. De druk in de graafkamer kan zeer nauwkeurig gereguleerd worden, dit kost echter enige tijd. Er wordt een membraan op het boorfront gevormd als de maatgevende korreldiameter d,o kleiner is dan 2,5 mm en/of de permeabiliteit kleiner is dan 10-2 m/s. Stabiliteit van het boorfront wordt bij het EPB-schild verkregen door het boorfront met een grondbrij, welke korrel- en waterdrukken overbrengt, te ondersteunen. De steundruk in de grondbrij wordt bepaald door de vijzeldruk en de variatie tussen het grondafgraafvolume en het grondafvoervolume. Door de grondbrij compressibel te maken kunnen drukvariaties aan het boorfront beter beheerst warden. De grondbrij moet wegens de transporteerbaarheid voldoende vervormbaar en gering abrassief en kleverig zijn. Dit kanbereikt warden door de afgegraven grond te conditioneren met kleisuspensies, schuim en polymeren, afhankelijk van de gewenste eigenschappen. Gronddeformaties treden op door grondontspanning ten gevolge van snijden, te geringe steundruk, de vorm van de TBM en de staartspleet. De grootste ontspanning treedt door de conische vorm van de TBM en de staartspleet op, welke voor het slurry- en EPB-schild gelijk warden aangenomen. De zakkingen aan het maaiveld kunnen met een gaussische verdeling geschematiseerd worden.

tunnel boring machine
slurry shield
EPB-schield

http://resolver.tudelft.nl/uuid:3ec565c2-759c-4495-a71b-831799fc2ed5

Student theses

master thesis

(c) 1997 De Groot, A.E.A.