Hyperbaric Work - NORDSEETAUCHER GmbH

Transcrição

NORDSEETAUCHER GmbH
(N-Sea-Divers)
Hyperbaric Tunnel Construction and Diving®
und
Teil I Projekte
Arbeiten in Überdruck
Taucher- und Druckluftarbeiten
in
Tunnel Bohrmaschinen
TBM‘s
www.nordseetaucher.eu
NORDSEETAUCHER GmbH
Mit der aktuellen Ausgabe
„Hyperbaric Tunnel Construction and Diving®“
der NORDSEETAUCHER GmbH möchten wir uns bei unseren
Kunden, Auftraggebern und Lieferanten recht herzlich für das
entgegengebrachte Vertrauen bedanken.
Für eine angenehme, interessante und erfolgreiche Zusammenarbeit
stehen wir auch in der Zukunft zur Verfügung.
Und selbstverständlich sichern wir Ihnen auch weiterhin eine
fachgerechte und qualifizierte Ausführung unserer Arbeiten zu.
Ammersbek / Bremerhaven im August 2015
Das Team
Nordseetaucher GmbH, Bramkampweg 9, D-22949 Ammersbek, Germany; Tel. +49 4102 23180, Fax +49 4102 231820, Mobile +49 172 4300598
E-mail: [email protected]; Internet: www.nordseetaucher.de
NORDSEETAUCHER GmbH
Int. Diving Contractor
OffshoreWind Inwater Service®
Bramkampweg 9
22949 Ammersbek
Germany
Tel.: +49 4102 23180
Fax: + 49 4102 231820
Mobile: +49 172 4300598
E-mail: [email protected]
Internet: www.nordseetaucher.de
Offshore Oil and Gas
Talsperren und
Rückhaltebecken
Inshore / Inland
Erneuerbare Energien
Hyperbaric Tunnel Constructions
NORDSEETAUCHER GmbH
Taucher- und Druckluftarbeiten im maschinellen Tunnelvortrieb
Ab einer Tiefe von 40 Metern (4,0bar Überdruck) kommt der Druckluftarbeiter in Bereiche wo es von der
Zeit her nicht mehr interessant ist Druckluftarbeiten auf herkömmliche Art auszuführen. Da aber die nächste
Generation von Tunnelprojekten immer länger und immer tiefer gebaut wird war es nur eine Frage der Zeit
und Gelegenheit den Einsatz von Tauchern für die Arbeiten in Überdruck mit einzubeziehen.
Work under Hyperbaric Conditions
Diving and Compressed Air Work in Tunnel-Boring-Machines
Below a depth of 40 metres (which equals 4.0bar over pressure) workers enter a zone where it is no longer
effective to carry out compressed air work under conventional conditions. However, because the next
generation of tunnels will be longer and deeper than anything we have at present, it can only be a matter of
time and opportunity before divers start playing a key role in hyperbaric work.
Trabajos en ambientes hiperbáricos
Trabajos de buceo bajo aire comprimido para la construcción mecánica de túneles
Por debajo de una profundidad de 40 metros (equivalente a una sobrepresión de 4,0 bar) los buzos entran en
una zona donde ya no resulta efectivo llevar a cabo trabajos en ambientes hiperbáricos bajo las condiciones
tradicionales. Dado que la próxima generación de túneles se proyectarán cada vez más largos y a mayor
profundidad, era sólo cuestión de tiempo y ocasión el destinar buceadores a los trabajos hiperbáricos.
高压氧环境下作业
在隧道掘进机内进行潜水和压气作业
在 40 米水深下（相当于 4bar 的超压），按照常规进行压气作业已不再有效。但是今后的隧道的发
展趋势是更深，更长，那么潜水员在压气作业中开始扮演重要角色就只是时间和机会的问题了。
Работы на глубине под давлением
Проведение строительных работ по прокладке тоннелей начиная с глубины 40 метров и при давлении
4,0 бар становится сложным. Это та граница, когда вести строительство тоннеля традиционным
способом становится трудно. Однако, как показывает жизнь, большинство новых тоннелей будет
прокладываться на все большей глубине и они будут еще длиннее. Это только дело времени, когда к
этим работам будут привлекаться специалисты - водолазы.
NORDSEETAUCHER GmbH
Reference List for Hyperbaric Work
Diving, Compressed Air, Mixed-Gas Maintenance and
Repair Work on Tunnel-Boring-Machines (TBM’s)
1994
Europipe I and II, North Sea-Germany
1997
Bewagtunnel, Berlin-Germany
1997 - 2000
S-108
4th tube River Elbe Crossing, Hamburg-Germany
1998 - 2002
S-137/38 Westerschelde Tunnel, Zeeland-The Netherlands
1999
M-498
Mompas, San Sebastian-Spain
S-127
M-532
Socatop, Paris-France
Crosswaytunnel-4th tube of River Elbe,
Hamburg-Germany
Fernbahntunnel, Berlin-Germany
2000
S-110
2000 - 2001
S-152
S-149
S-140
Wesertunnel, Nordenham-Germany
Airporttunnel, Zürich-Switzerland
Bahn 2000-Thalwil, Zürich-Switzerland
2001
M-611
2001 - 2002
S-164
S-150
S-168
Neva-Crossing, St. Petersburg-Russia
Lefortovo Tunnel, Moscow-Russia
Sophiaspoortunnel, Rotterdam-The Netherlands
Pannerdenschkanaal, Arnhem-The Netherlands
2002
S-205
M-518
S-170
2002 - 2003
S-192
S-175
S-200
Peristeri Metro, Athens-Greece
TENP Los 4/5, Lörrach-Germany
Deep Sewerage, Singapore
CTRL-Thames Tunnel, London-England
Oenzbergtunnel, Switzerland
Herrentunnel, Lübeck-Germany
NORDSEETAUCHER GmbH
2003
S-209
S-185
S-187
2003 - 2007
S-250
S-290
Aanlegspoortunnel, Antwerpen-Belgium
Heathrow Airport Tunnel, London-England
Metrotunnel, Caracas-Venezuela
Silberwald, Moscow-Russia
Silberwald, Moscow-Russia
2004
S-127
S-242
Metro Line 3, Guangzhou-China
2004 - 2005
S-252/53 Smart Tunnel, Kuala Lumpur-Malaysia
S-238
Metro Line 1, Napoli-Italy
M-929 Kura West River Crossing, Azerbaijan
2004 - 2006
S-255
Metrotren, Gijon-Spain
2004 - 2007
S-221
Metro Line 9, Barcelona-Spain
2005
M-000
2005 - 2006
S-258
Medientunnel Leipzig-Germany
Flughafen S-Bahn Hamburg-Germany
S-302
Metro de Madrid-Spain
M-675
S-327
S-320
M-614
S-324
S-325
La Malata, A Coruña-Spain
Harbour Tunnel, Durban-South Africa
Almatymetrohurylys, Alma Ata-Kasachstan
Chateau d’Olonne, France
Metrotunnel, Ankara-Turkey
Metrotunnel, Istanbul-Turkey
2006
2006 – 2007
S-331
S-314
Fernwärmetunnel, Copenhagen-Denmark
Stadtbahn Köln Los Nord, Cologne-Germany
S-321/22 Stadtbahn Köln Los Süd, Cologne- Germany
S-127
S-328
Metro Strogino, Moskau
NORDSEETAUCHER GmbH
2006 -2008
S-260
Metrobus, Brescia-Italy
S-326
City Tunnel Leipzig-Germany
S-340/41 Citytunnel, Malmö-Sweden
2007
S-317/18
M-971
M-1016
S-264/65
Traffic Tunnel Shanghai-China
Wuhan, China
Santander, Spain
Katzenbergtunnel, Germany
2007 -2008
S-334
U-Bahn Linie 3, Munich-Germany
S-389
Thun, Switzerland
S-227/28 Metro Esfahan-Iran
2007-2009
S-352
S-381
H3-4 Münster / Wiesing-Austria
H8 Jenbach-Austria
2008
M-1198
S-407
M-518M
S-358
Doha-Qatar, Persian Gulf
Water Tunnel Shanghai-China
Pescanova Fishfarm, Mira-Portugal
Yellow River Tunnel, China
2008-2009
S-349/50 Nanjing Yangtze River Crossing-China
M-1193 RS1 H8 Jenbach-Austria
RS2 H8 Jenbach-Austria
S-419/20 Finnetunnel, Erfurt-Germany
M-254M Sammler Ost, Hamburg-Germany
2008-2010
S-440
U4 HafenCity, Hamburg-Germany
2009
S-307/08 Metro Tunnel Singapore
S-408
Water Tunnel Shanghai-China
Emstunnel, Emden-Germany
NFM
Railway Tunnel Schlüchtern-Germany
RS3 H8 Jenbach-Austria; RS4 H8 Jenbach-Austria
S-477
CREC Tunnel Foshan-China
S-464
Diabolo Tunnel Brussels-Belgium
S-354
Metro Line 4 Budapest-Hungary
NORDSEETAUCHER GmbH
2009-2010
S-423
M-1061
M-907M
S-221
S-444
Metro Line 3, Cairo-Egypt
Sea Outfall, Salvador de Bahia-Brasil
Großrohrschirm Zürich-Schweiz
Ute Gorg, Barcelona-Spain
Ute Trinidad, Barcelona-Spain
2009-2011
S-227
S-228
Metro Esfahan-Iran
Metro Esfahan-Iran
2010
S-246
S-532
M-1317
M-0000
M-518M
S-362
M-1419
M-0000
S-509
S-525
2010-2011
S-491
S-451
S-547
M-1186
S-452
S-551
Hallandsås, Förslöv-Sweden
LocoBouw, Antwerpen-Belgium
Sammlers Ost 2.BA, Hamburg-Germany
Düker Brunsbüttel-Germany
Großrohrschirm Zürich-Switzerland
Ute Ave Girona, Girona-Spain
Opal Peene Querung Anklam-Germany
Maindüker Schweinfurt-Germany
Metro Tunnel Wuhan-China
Metro Tunnel Sofia-Bulgaria
Wehrhahn-Linie, Düsseldorf-Germany
Tunnel Weinberg, Zürich-Schweiz
Kaiser-Wilhelm-Tunnel, Cochem-Germany
Sanitary Drainage Networks, Jeddah-Saudi Arabia
ATUBO Biel-Schweiz
Nuclear Tunnel Project Taishan-China
2010-2012
S-544/45 XFEL Tunnel, Hamburg-Germany
NFM
Railway Tunnel, Beijing-China
2011
S-546
M-1455
S-642
S-550
S-554
M-1096
S-618
S-502
Metro B Lyon-France
CFPP Kraftwerkstunnel W.-haven-Germany
Wisla River Crossing, Warsaw-Poland
Railway Tunnel Shenzhen-China
Metro B Rom-Italy
Zürich-Oerlikon-Schweiz
West Island Tunnel-Hong Kong
Lake Mead, Las Vegas-USA
2011-2012
S-597/98 Metro Hangzhou-China
NORDSEETAUCHER GmbH
2011-2014
S-630/31 Mei Lai Road to Hoi Ting Road Tunnel-Hong Kong
2011-2015
S-550
CCCC
Railway Tunnel Shenzhen-China
Nanjing Weisan Tunnel-China
2012
S-644
S-636
Metro Warsaw-Poland
Metro Hangzhou-China
S-668
S-324
S-666
M-663M
Road Tunnel Nanjing-China
Metrotunnel, Ankara-Turkey
Traffic Tunnel Shanghai
Drainage Tunnel Catania-Sicilia
2012
2012-2014
S-731
S-683
Crossrail Tunnel London-UK
Railway Tunnel Nanjing-China
2012-2015
S-623/24 Railway Tunnel Shenzhen-Hong Kong
2013
S-605
S-569
Metro Singapore
Changjiang Xi Road Tunnel Shanghai
2013-2014
M-1553 Corrib Pipeline Tunnel Ireland
Emscher Tunnel Germany
M-1186 Sanitary Drainage Networks, Jeddah-Saudi Arabia
2013-2015
S-762
S-788
Eurasia Tunnel Istanbul-Turkei
Metro Tunnel U5 Berlin-Germany
2014-2015
M-1439
S-869
S-838
S-865/68
Elbedüker Hetlingen-Germany
Metro Tunnel Karlsruhe-Germany
Hin Keng to Diamond Hill Tunnel-Hong Kong
Metro Red Line North Doha-Qatar
2015
M-1575 RheindükerCologne-Germany
M-907M Düker Kiesen-Schweiz
S-844/49 Green Line Underground Doha-Qatar
Breakthrough Bosporus Tunnel
S-762
NORDSEETAUCHER GmbH
Taucher- und Druckluftarbeiten im maschinellen Tunnelvortrieb
Ab einer Tiefe von 40 Metern (4,0bar Überdruck) kommt der Drucklufttechniker in Bereiche, in
denen es aus Zeitgründen nicht mehr interessant ist, Druckluftarbeiten auf herkömmliche Art
auszuführen. Da aber die nächste Generation von Tunnelprojekten immer länger und immer tiefer
gebaut wird, war es nur eine Frage der Zeit und Gelegenheit den Einsatz von Tauchern für die
Arbeiten in Überdruck mit einzubeziehen.
Hohe Grundwasserdrücke sind bei Tunnelvortrieben im Lockergestein bzw. im Fels eine große
Herausforderung und beeinflussen maßgebend die Auslegung und den Betrieb von
Tunnelbohrmaschinen (TBMs). Hierbei gilt es, einen übermäßigen Zustrom von Grundwasser zu
verhindern, die Ortsbruststabilität zu gewährleisten und den Zugang zum Schneidrad für
Wartungsarbeiten zu ermöglichen. Dies kann zu einer Verlängerung der Bauzeit und zu einem
Anstieg der Baukosten führen.
Die 4. Röhre Elbtunnel setzte einen Meilenstein in Flüssigkeit
gestütztem Tunnelvortrieb. Mit einem Durchmesser von 14,2 m., teilweise
nur 7 m Bodenüberdeckung und einem
Grundwasserdruck von bis zu 4,5 bar, stellte das
Projekt eine ganze Reihe von Herausforderungen.
Der 2.561 m lange Autobahn-Tunnel wurde in
glazialen Böden mit Sanden, Geschiebemergel mit Blöcken und Ton mit
Sandlinsen aufgefahren.
Auf Grund der abrasiven Böden waren häufig Drucklufteinstiege
erforderlich.
Übermäßiger Verschleiß entstand an den Abbauwerkzeugen und an der Rückseite des Schneidrades.
Eine umfassende Reparatur wurde notwendig ca. 50 m vor dem Punkt, an dem die geringste
Überdeckung erreicht wurde. Hier musste die TBM auf Grund von erhöhtem Drehmoment
angehalten werden um die Räumerhalterungen neu zu verschweißen und die Räumer zu wechseln.
Dieser Einsatz in Überdruck dauerte etwa 6 Wochen bei Drücken von bis zu 4,5 bar.
Insgesamt haben Ingenieure, Taucher und Techniker beim Bau der
neuen Elbtunnel Röhre 10.920 Std.
in Überdruck gearbeitet unter
Druckverhältnissen von bis zu 4,5
bar.
Während dieser Zeit wurden
2.738 Druckluftmanneinsätze
durchgeführt, von denen 237 unter
Druckverhältnissen von mehr als
3,6 bar stattfanden.
Insgesamt wurden 21 Drucklufterkrankungen gemeldet, die in der
Krankenschleuse an der Oberfläche behandelt wurden. Alle
Zwischenfälle ereigneten sich in Drücken unterhalb 3,6 bar.
NORDSEETAUCHER GmbH
Die Tunnelbohrmaschine der 4. Elbtunnelröhre
war die erste Bohrmaschine auf der für die Rettung von
Verunfallten ein NATO-Flansch an die Druckluftschleuse
angeschlossen werden konnte um den Transport von Verletzten
aus dem Überdruckbereich in eine Transportkammer (Shuttle) zu
ermöglichen. In der Transportkammer sollte der Verunfallte
dann aus dem Tunnel gebracht und an der Oberfläche an die
Krankenschleuse angedockt werden. Glücklicherweise ist es zu
einem solchen Transport, außer zu Trainingszwecken,
nicht gekommen.
Der Wesertunnel mit zwei Röhren und einer Länge von 1.640 m. ist die
einzige feste Querung der Weser nördlich von Bremen. Eine
Tunnelvortriebsmaschine ( 11,71 m) mit Flüssigkeit gestützter Ortsbrust
wurde verwendet, um den Tunnel durch Geschiebemergel und Ton
aufzufahren.
Hierbei wurden glaziale Böden durchfahren, bestehend aus Sanden, Klei,
Torf, Ton und Geschiebemergel sowie eingelagerten Granitblöcken.
Der tiefste Punkt des Wesertunnels liegt 40 m unterhalb des
Meeresspiegels.
Aufgrund
des
Tideneinflusses
von
der
Nordsee schwankt der Wasserstand der Weser
+/-2 m zum
Meeresspiegel und erreicht im Maximum +5,2 m über dem
Meeresspiegel.
Entlang
der
Tunneltrasse erreicht
der
Grundwasserdruck im Mittel 2,5 bis 4,0 bar und im Maximum
4,5 bar bei Sturmflut.
Reparatur- und Wartungsarbeiten am Schneidrad wurden in Überdruck
unter Druckverhältnissen von bis zu 4,5 bar durchgeführt und von bis
zu 5,0 bar für Arbeiten am Steinbrecher der TBM. Zusätzlich wurden
von den Tauchern arbeiten in Bentonit in Drücken bis zu 5,0 bar
ausgeführt. Bei den Arbeiten in Überdruck wurde ‘normale‘ Druckluft
(keine Mischgase) und Sauerstoffdekompression erfolgreich eingesetzt. Es wurden 1.400
Druckluftmanneinsätze durchgeführt mit insgesamt 5.000 Stunden in Überdruck, von denen 600
unter Druckverhältnissen von mehr als 3,6 bar stattfanden.
Es wurden 15 Drucklufterkrankungen gemeldet, alle in Drücken unterhalb 3,6 bar.
Der 6,6 km lange Westerschelde Tunnel war der erste Tunnel, bei dem
das Mischgas-Sättigungsverfahren für Einsätze am Schneidrad in der
Abbaukammer praktiziert wurde. Die beiden Tunnelröhren wurden mit zwei
Tunnelvortriebsmaschinen ( 11,33 m) mit Flüssigkeit gestützter Ortsbrust
aufgefahren. Auf einer Länge von ca. 2 km wurden Bodenformationen
durchfahren bestehend aus quartären Sanden mit kleinen und massiven
Formationen aus tertiärem Lehm. Dichte tertiäre Sande wurden unterhalb des
Lehms im Bereich der tiefsten Tunnelauffahrung gefunden.
Am tiefsten Punkt verläuft der Westerschelde Tunnel 60 m unterhalb des Meeresspiegels. Aufgrund
des Tideneinflusses von der Nordsee schwankt der Wasserstand +/-2,5 m zum Meeresspiegel und
erreicht im Maximum +4,0 m über dem Meeresspiegel.
NORDSEETAUCHER GmbH
Die Tunnelüberdeckung lag im Mittel zwischen 28 und 40 Meter.
Als die Nordseetaucher GmbH um Projektzusammenarbeit gebeten wurde, zwei
Tunnel unter der Westerschelde in den Niederlanden aufzufahren, zögerten wir keinen Moment,
wohl wissend, dass es eine ideale Gelegenheit ist, um die Qualifikationen und die erworbene
Sachkenntnis aus dem Bau der 4. Elbtunnelröhre sowie des Wesertunnels in
Deutschland einzubringen.
Die Probleme mit denen wir nun konfrontiert wurden waren
jedoch etwas anders geartet. Beim Bau der 4. Elbtunnelröhre
wurden die Arbeiten in Überdruck bei maximal 4,5 bar und
beim Bau des Wesertunnels in maximal 5,0 bar Überdruck
ausgeführt. Die Vorausberechnung für die beiden Tunnel
unter der Westerschelde ergaben jedoch Drücke von bis zu
8,5 bar Überdruck.
Arbeiten in Überdruck bis 8,5 bar sind in Druckluft nicht
mehr möglich, da der Stickstoff in der Luft narkotisch wird.
Von daher verlief die Planung von Anfang an auf den Einsatz von Mischgasen hinaus. Um aber
Mischgase erfolgreich einzusetzen, mussten umfangreiche Vorbereitungen an den Tunnelmaschinen
und im Bereich der Logistik getroffen werden
Im internationalen Geschäft des “Offshore-Tauchen“ werden
seit Jahrzehnten die Verfahren demonstriert, die auch für den
Einsatz in Tunnelbohrmaschinen in Tiefenbereichen jenseits von
5 bar Überdruck einsetzbar sind.
Es handelt sich hierbei um
Gasgemische aus Sauerstoff mit
Zumischung
verschiedener
Inertgase, die je nach zu
erwartendem Druckspektrum Einsatzzeiten von Tagen und Wochen
(„Sättigungsverfahren“) ermöglichen. Für die Bereiche von 3,0 bis
6,0 bar Überdruck ist die Anwendung von Druckluft als Arbeitsgas
auch mit der Sättigungsmethode machbar und möglicherweise in der
Zukunft vorzuziehen. Hier kam diese neue Methode jedoch nicht
zum Einsatz.
Für den Fall, dass Reparatur und Wartungsarbeiten nicht ausgeführt
werden können, da eine Teilabsenkung des Bentonit im Abbauraum
nicht möglich ist, wurde die Möglichkeit geschaffen speziell ausgebildete Taucher für
Kontrollarbeiten und den Werkzeugwechsel einzusetzen.
Es wurden 6 Einsätze in Sättigung (Langzeitaufenthalt in Überdruck) gefahren mit einer GesamtAufenthaltszeit von über 40 Tagen. Die Dekompressionszeiten bei Arbeitsdrücken von bis zu 6,9
bar betrugen jeweils 4 Tage. Außerdem wurden 10 Inspektionseinsätze unter Mischgas sowie 1652
Stunden unter Druckluft mit 546 Mann-Schleusungen durchgeführt. 5 Druckfallerkrankungen sind
aufgetreten, die allesamt in der Krankenschleuse an der Oberfläche behandelt werden konnten.
NORDSEETAUCHER GmbH
Tauchen in Bentonit
Vorbereitung
Um Taucherarbeiten im Bentonit auszuführen werden spezielle
Flanschverbindungen an der Druckwand installiert. Diese
Verbindungen garantieren die Versorgung der Taucher mit
Atemluft, Reserveluft, Kommunikation, Licht, Videoübertragung
und Spülwasser für die Atemluftregler in den Taucherhelmen. Diese
Flanschverbindungen sind aber auch ausgezeichnet geeignet für den
Einsatz der neuen Drucklufthelme.
Der Taucherhelm
Speziell für die Arbeiten in Bentonit
wurde der, ansonsten bei OffshoreArbeiten
eingesetzte,
Helm
modifiziert. Um dem Taucher das
Atmen in der Tonsuspension
Bentonit zu erleichtern, Reduzierung
des Atemwiderstandes, wurde der
Helm mit einer Wasserspülung für
den Lungenautomaten ausgerüstet. Außerdem verhindert das
Frischwasser das Verkleben der Atemmembrane.
Das Umbilical (Schlauch und Leine)
Das Umbilical ist die Nabelschnur zum Taucher. Die verschiedenfarbig
gekennzeichneten Schläuche und Kabel sind die Luftversorgung,
Notatemluftversorgung, Frischwasserversorgung, Kommunikation, Licht- und
Videoübertragung.
Tauchen und Druckluftarbeiten in Sättigung
Die Wohnkammern
Das Sättigungstauchen ist ein Langzeitaufenthalt in
Überdruck. Dieser Aufenthalt kann bis zu 28 Tagen
dauern. Um den Tauchern diesen Aufenthalt zu
ermöglichen ist ein Druckkammersystem bestehend aus
zwei Wohnkammern außerhalb des Tunnels erforderlich.
In diesem System können bis zu 9 (neun) Taucher und
Techniker wohnen. Es enthält alle notwendigen
Versorgungseinrichtungen von Schlafkojen bis hin zu
Duschen und Toiletten.
NORDSEETAUCHER GmbH
Der Transport Shuttle
Da es auf Grund technischer Schwierigkeiten nicht möglich war
und ist die Sättigungsanlage in den Tunnel zu bringen und an der
Tunnelmaschine anzuschließen, haben wir uns entschlossen ein
mobiles Transportsystem, das Shuttle, zu bauen. Mit diesen
Shuttles ist es möglich die Taucher von den Wohnkammern
außerhalb des Tunnels oder vom Nachläufer auf der
Tunnelmaschine abzuholen, in den Tunnel zu bringen um dann an
der Tunnelmaschine an der Druckwand anzudocken. Jeder Shuttle
kann bis zu 4 Taucher in Überdruck transportieren. Einmal
angedockt an der Tunnelmaschine steigen die 4 Taucher um und begeben sich in den Arbeitsraum.
Vom Arbeitsraum gelangen sie durch die Türen in der Tauchwand an ihren Arbeitsplatz, dem
Schneidrad, um alle notwendigen Inspektionen, Wartungen und Reparaturen auszuführen.
Die NEUE Technology 2012/2013
Lake Mead (USA) und
Nanjing Weisan Tunnel Project (China)
Die neue Mischgas-Sättigungs-Generation
ist entwickelt und gebaut von IHC Hytech
aus den Niederlanden in Zusammenarbeit
mit der Nordseetaucher GmbH. Dieses mobile System wurde
entwickelt bis zu einem Überdruck von 20bar. Das containerisierte
System kann auf der TBM, im Schacht und/oder an der Oberfläche
installiert werden.
Die Taucher/Techniker werden von der Wohnkammer in den Tunnel und auf die TBM mit einem
Spezial Transportshuttle und Hebesystem transportiert.
Seit September 2013 ist
die neu gebaute Mischgas Sättigungsanlage in Nanjing-China
auf der TBM von
CCCC-China Communication Construction Company im Einsatz.
NORDSEETAUCHER GmbH
10.8bar Overpressure
at
Eurasia Tunnel – Bosporus Crossing - Istanbul
Strait Road Tube Crossing Project
The NEW Technology 2015
Sinn und Zweck dieses Projektes ist es, unter der
„Straße von Istanbul“ einen bidirektionalen,
sicheren, robusten, zuverlässigen komfortablen,
dauerhaften und ununterbrochenen Transportweg
mit einer Lebensdauer von 100 Jahren für
Leichtfahrzeuge zur Verfügung zu stellen.
Die Länge unter dem Bosporus wird 3.340 Meter betragen, der Durchmesser der Tunnelbohrmaschine
beträgt 13,67 Meter.
Die neue Mischgas-/Sättigungs-Generation hat Europa erreicht. Das mobile System ist für einen
Überdruck bis zu 20 bar ausgelegt. Das containerisierte System befindet sich an der Oberfläche.
Die Taucher/Techniker werden mit einem eigens hierfür entwickelten Shuttle- und Hubsystem von
der Wohnkammer in den Tunnel und auf die TBM transportiert.
NORDSEETAUCHER GmbH
Der Überdruckhelm
Anders als am Elbe- und Wesertunnel war bei Drücken über 4,5 bar
das Arbeiten in Druckluft nicht mehr möglich. Es mussten Mischgase,
bestehend aus Helium, Stickstoff und Sauerstoff eingesetzt werden.
Die Ausrüstung für die Taucher ist die gleiche, die wir bereits
erfolgreich in den anderen Tunnelprojekten eingesetzt haben, aber für
die Arbeiten im teilabgesenktem Zustand mussten wir neue, leichte
Helme einsetzen, die es am Markt nicht zu kaufen gab. Wir haben
daher einen englischen Helm, der in der chemischen Industrie
eingesetzt wird, umgerüstet und angepasst.
Die vor dem Einsatz notwendigen Testversuche wurden bei der Belgischen Marine in Zeebrücke
durchgeführt. Dieser spezielle Helm verfügt über zwei Atemluftregler sowie über ein steuerbares
Kühlungssystem. Dieses Kühlungssystem ist wichtig, da es an der Ortsbrust zu Temperaturen von
bis zu 50 Grad kommen kann.
Dieses neue Helmdesign von Composite Beat Engel,
Schweiz
ist
die
neue
Konstruktion
eines
Überdruckhelms.
Der
Helm
ist
in
enger
Zusammenarbeit mit
der Nordseetaucher
GmbH
realisiert worden. Dieser neue Helm - der mit einem
zusätzlichen Bausatz innerhalb von einer Stunde in
einen atemluftgesteuer
ten Helm umgebaut
werden kann - ist jetzt
betriebsbereit um im
Überdruck
der äußerst risikoreichen
Umgebung einer
Tunnelvortriebsmaschine dem Benutzer äußerste Sicherheit zu
gewährleisten.
Jeder
Helm
ist
mit Anschlüsse
für
Oberflächenluft/Gasversorgung
und einem
unabhängigen
Notatemluft/Gasanschluss sowie
Kommunikationstechnik
ausgerüstet.
Ab Dezember 2014 werden wir in der Lage sein ca. 80% des Ausatemgases wieder aufzubereiten
durch ein speziell für NST entwickeltes Reclaim System von IHC Merwede Hytech. Der neue Free
Flow Helm wurde entwickelt
von Composite Beat
Engel.
NORDSEETAUCHER GmbH
Mit zwei Röhren und eine Länge von 2.990 m. unterquert
der Nanjing-Yangtze-River-Crossing-Tunnel den Yangtze bei
Nanjing in China. Zwei Tunnelvortriebsmaschinen ( 14,96 m) mit
Flüssigkeit gestützter Ortsbrust wurden verwendet, um die Tunnel durch
weiche Gesteinsschichten aufzufahren.
Der tiefste Punkt des Yangtze River Tunnel liegt 65 m unterhalb des
Meeresspiegels. Aufgrund des Tideneinflusses vom Südchinesischen Meer schwankt der
Wasserstand des Yangtze River +/- 1,5 m zum Meeresspiegel.
Bei diesem Projekt war das Schweißen in Überdruck die größte
auszuführende Aufgabe. Auf Grund unserer Erfahrungen und
durch eigene Schweißforschung in Druckluft und unter Wasser
wussten wir, dass es kein wirkliches Problem ist. Aber dieses
Mal war es äußerst extrem. Die Halterungen der Räumer an 6
Schneidarmen der TBM mussten erneuert werden. Deshalb
wurden neue Versteifungen an die Rückseite der Halterungen
der Seitenarme des Schneidrades geschweißt. Die Gesamtzeit
dieser Arbeit dauerte mehr als 12 Wochen, Tag und Nacht. Im
Abbauraum wurden bis zu 5,4bar Überdruck erreicht. Um den Stützdruck an der Ortsbrust stabil zu
halten, verwendeten wir eine spezielle, zähflüssige Bentonit Mischung mit einer hohen Dichte.
Die Taucher und Drucklufttechniker führten Reparatur- und
Wartungsarbeiten am Schneidrad in Überdruck unter
Druckverhältnissen von bis zu 5,4 bar und in bis zu 6,5 bar
Überdruck wurden Arbeiten an den Steinbrechern der TBMs
ausgeführt. Gearbeitet wurde in ‘normaler’ Druckluft (keine
Mischgase) mit anschließender Sauerstoffdekompression.
Insgesamt wurden über 4.000 Stunden in Überdruck verbracht
und über 945 Druckluftmanneinsätze ausgeführt. Es wurden
lediglich 3 Drucklufterkrankungen gemeldet, die in der
Druckbehandlungskammer an der Oberfläche behandelt wurden.
Bei den
Schweißund
Schneidarbeiten in
Überdruck
wurde zum ersten Mal der neue Drucklufthelm mit dreifacher
Luftzufuhr, bestehend aus zwei Lungenautomaten und einer
oberflächenversorgten Luftversorgen mit
Spüleinrichtung, Sprechverbindung
und
einem integrierten Schweißschutzschirm mit
Sensoren erfolgreich eingesetzt.
NORDSEETAUCHER GmbH
The Esfahan Metro Tunnel is a 4.550 km long
twin tube between Shohada Aquare and Azadi Aquare. The west and the east
tunnel crosses the river Zayandehrood in the south of Esfahan, Iran. The two
EPB TBM’s ( 6.96 m) are in use to excavate the tunnel in soft alluvium
strata. The strata are mainly silt, fine sand and gravel.
The tunnel invert’s deepest point is 20 m below street level and river.
Welding in compressed air is the major task to
carry out. But this time the job is more extreme.
The 8 cutterhead arms of the TBM had to be
renewed more or less completely from the front
side and the cutterhead edge of both machines
from the back side. Therefore we welded new
vertical side plates and new cover plates on the
arms of the cutterhead and new hardox plates on
the cutterhead edge. The total time of this work
will take more than 6 month, day and night. The
pressure is up to 2.0 bar overpressure in air. To
keep the support pressure stable we used
bentonite with a special mixture of high density
and viscosity.
Maintenance and repair under compressed air is performed at
up to 2.0 bar air pressure for works at the cutterhead. Regular
compressed air and oxygen decompression is successfully in
use. In total more than 2.000 h of compressed air works and
more than 375 man interventions until 31.03.2010 are
performed. No minor case of decompression illness is
reported.
NORDSEETAUCHER GmbH
Beijing Railway Tunnel ZJX – 2 Project
NORDSEETAUCHER GmbH
Project: S-636 Metro Hangzhou
Wechseln des Dichtsystems Schneidradantrieb
bei 2,1bar Überdruck.
Im Juni 2012 wurden weltweit zum ersten Mal alle 4 Dichtungen des Schneidradantriebs einer
TBM in Überdruck gewechselt. Die Besonderheit dieser Reparatur bestand in erster Linie darin das
die Dichtungen, nicht wie im Werk in horizontaler Lage, in vertikaler Lage gewechselt werden
mussten.
Um die Demontage und Montagearbeiten zu erleichtern wurden
im Abbauraum Podeste angebaut, so dass jede Stelle des
Schneidradantrieb Dichtsystems problemlos erreichbar war. Die
Demontage der defekten Dichtungen und der Kammerungsringe
erfolgte mittels eigens dafür angefertigten Abziehvorrichtungen.
Vor dem Öffnen des Dichtsystems
musste jedoch das Schneidrad und der
Abbauraum sorgfältig gereinigt und
alles Material abgesaugt werden um zu
gewährleisten das keinerlei Verunreinigungen den Dichtungswechsel
behindern können. Alle Kammerungsringe und das Dichtungsgehäuse
wurden mit einem Hochdruckreiniger und Kaltreiniger von jeglichem
Schmutz und Fett befreit.
Die neuen Dichtungen wurden mit
einem speziellen Klebegerät der
Nordseetaucher GmbH vulkanisiert.
Um eine hundert prozentige Anbindung
zu gewährleisten ist das Gerät drei
Stunden lang auf etwa 70 – 80°C erhitzt
worden.
Vor und nach dem Einbau wurde die korrekte Lage der
einzelnen Dichtungen und Kammerungsringe gemäß der
durch die Herrenknecht AG gelieferten Bauzeichnungen
vermessen und das Messprotokoll angefertigt.
NORDSEETAUCHER GmbH
Der Guangzhou-Shenzhen-Hong Kong Express Rail Link
ist ein bekanntes grenzüberschreitendes Verkehrsinfrastrukturprojekt, das die
Hochgeschwindigkeitsstrecken zwischen Guangzhou und Hong Kong
umfasst. Der XRL ist mit dem nationalen Hochgeschwindigkeitsbahnnetz für
den Personenverkehr verbunden, das die Großstädte auf dem chinesischen
Festland außerhalb der Provinz Guangdong versorgt. Das Schienennetz, das
etwa 16.000 Kilometer lang ist, befindet sich seit 2012 im Bau.
China Railway Construction Corporation (CRCC), deren Netz zweimal 3.253 Kilometer Länge von
Shenzhen bis zur Grenze misst, setzt einen speziellen Korridor ein, um zu gewährleisten, dass die
erforderliche Kapazität an Zügen mit einer Geschwindigkeit von 200 Kilometer pro Stunde erreicht
werden kann. Zugleich wird so die betriebliche Kompatibilität zwischen dem Festland und
Hongkong sichergestellt. Der Tunnel erstreckt sich über zwei Gebiete, 1.763 Meter davon in China,
1.490 Meter in Hongkong.
Wartungs und Reparaturarbeiten in Überdruck ist
unsere Hauptaufgabe Doch diesmal war die
Herausforderung größer.
Die vier Statoren und die Spüldüse auf der
Rückseite des Bohrkopfes(Ø 9,18 Meter) mussten
komplett erneuert werden. Insgesamt dauerten die
Arbeiten hierfür mehr als vier Wochen, Tag und
Nacht. Der Überdruck betrug bis zu 3,8 bar.
Wartungs- und Reparaturarbeiten am Bohrkopf in
Druckluft werden mit bis zu 4,6 bar Überdruck
ausgeführt. Die Dekompression erfolgt mit
Sauerstoff. Insgesamt umfasst das Projekt bis zum
31. Januar 2015 mehr als 30.000 Stunden an
Druckluftarbeiten sowie über 5.800 Manneinsätze.
Bislang wurden keinerlei Fälle von ernsthaften Druckfallerkrankungen gemeldet.
NORDSEETAUCHER GmbH
Zusammenfassung
Hohe Grundwasserdrücke (>4 bar) erschweren Tunnelvortriebe und erfordern Spezialkenntnisse
während der Planung und bei der Ausführung. TBM, Tunnel-Ausrüstung und Vortriebsprozeduren
sollten das Aufbringen eines adäquaten Stützdruckes zu jeder Zeit während des Vortriebs und bei
Interventionen ermöglichen, um dem Grundwasserdruck entgegenzuwirken.
Wenn entsprechende Komponenten nicht auf der TBM installiert sind, können erhebliche
Vortriebsprobleme, Bauzeitverlängerung und Mehrkosten entstehen.
Tunnelvortrieb in festen, feinkörnigen, kohäsiven Böden bzw. im Fels unter hohem
Grundwasserdruck ist im Allgemeinen für Slurry- und EPB-TBMs unproblematisch, da die
Ortsbrust standfest ist und die Menge an zufließendem Wasser auf Grund der geringen
Durchlässigkeit gering ist. In grobkörnigem Boden oder in nicht standfestem Fels ist eine aktive
Ortsbruststützung erforderlich, um während des Vortriebs und bei Interventionen die Stabilität der
Ortsbrust zu gewährleisten und Mehrausbruch zu verhindern. Eine zuverlässige Ortsbruststützung
ist mit Slurry-TBMs leichter zu erreichen.
In Abhängigkeit von der Höhe des Grundwasserdruckes, der Abrasivität und Standzeit des
Baugrundes und der Länge der jeweiligen Tunnelabschnitte, sollten auf der TBM Installationen für
Interventionen mit ’normaler’ Druckluft, Mischgas oder Mischgas mit Saturation vorhanden sein.
Nur in sehr festen, gering durchlässigen Böden oder in standfestem Fels ist das Risiko von
drucklosen Interventionen unter atmosphärischen Bedingungen vertretbar. Jedoch sollten auch dann
Vorkehrungen vorbereitet sein, um bei Bedarf sofort einen adäquaten Stützdruck aufbringen zu
können oder Baugrundverbesserungen auszuführen.
Die Erfahrungen die wir aus den Projekten gewonnen haben zeigen, dass die Sättigungsmethode ein
sehr erfolgreicher Ansatz ist im hyperbaren Tunnelbau. Sie zeigt uns aber auch, dass Arbeiten in
Druckluft bis zu 6,5bar Überdruck möglich sind, dass dies Verfahren aber nicht sehr effizient ist.
Die bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass die neuen Wege, die bei Arbeiten in Überdruck im
Tunnelbau eingeschlagen wurden, sehr erfolgreich sind und Anlass genug seien sollten die
konstruktive Zusammenarbeit mit den Tunnelbauunternehmen, dem Hersteller dieser Maschinen,
der Herrenknecht AG, dem Mediziner für Überdruckarbeiten, Dr. Faesecke, dem Hyperbaric
Training Center, Deutschland, der Klassifikationsgesellschaft Germanischer Lloyd, der Design und
Herstellerfirma Composite Beat Engel und der Nordseetaucher GmbH auch in der Zukunft
fortzusetzen. Die sehr gute Ausbildung der beteiligten Taucher und Drucklufttechniker, das
ständige Training sowie die Anpassung der Tunnelmaschinen an die neuen Gegebenheiten sind
Grund genug optimistisch in die Tunnelbauzukunft zu schauen. Immer größer, länger und immer
tiefer...
NORDSEETAUCHER GmbH
Requirements for Work in Compressed Air and Mixed Gas
Operation Pressure 0.7 – 3.0 bar
Intervention
Method
Required
Equipment
on the TBM
Required
Equipment
for Hyperbaric
Works
Required
Personal
Requirement at
the Excavation
Chamber
Breathing Gas:
Compressed Air
Minimum
On the TBM:
Front Gate &
independent
regulation tank to
regulate the
excavation
chamber pressure
during compressed
air work
Compressed Air
Supervisor
Necessary to lower
the level of
Bentonite under the
location of the
tools to be
changed,
to have free access
to the excavation
chamber
Work Method:
Technician in
Compressed Air
Divers in Bentonite
1 Air Lock
equipped according
to Compressed Air
Regulation device
with
O2 Decompression
Excavation
Chamber with
double compressed
air supply lines for
safety reasons
Compressed Air
Breathing System
for welding and
cutting
DN 300 mm
Penetration
Flanges for
diver/technician
breathing gas,
monitoring, HPWater and
Hydraulic supply
Video Monitoring
System
At the Surface:
Compressed Air
Station inclusive
air cooler and air
filter
Compressed Air
Team:
1 Shift Supervisor
2 trained
Technicians
changing the tools
1 trained
Technician in
charge of material
handling and
service
Surface Team:
1 Lock Attendant
(chamber operator)
2 Service
Technicians
Max. working time
in compressed air
0,7 bar = > 4:00 hrs
to
3,0 bar = 2:45 hrs
_______
Hyperbaric
Doctor
Medical Advisor
NORDSEETAUCHER GmbH
Operation Pressure 3.1 – 5.0 bar
Intervention
Method
Required
Equipment
on the TBM
Required
Equipment
for Hyperbaric
Works
Required
Personal
Requirement at
the Excavation
Chamber
Breathing Gas:
Compressed Air
or
Mixed Gas
Minimum
On the TBM:
Front Gate &
independent
regulation tank to
regulate the
excavation
chamber pressure
during compressed
air work
Compressed Air
Mixed Gas
Supervisor
Necessary to lower
the level of
Bentonite under the
location of the
tools to be
changed,
to have free access
to the excavation
chamber
Work Method:
Technician in
Compressed Air
2 Air Locks
equipped according
to Compressed Air
and Mixed Gas
Regulations
with
O2 Decompression
Divers in Bentonite
Excavation
Chamber with
double compressed
safety reasons
Compressed Air /
Mixed Gas
Breathing System
for welding and
cutting
DN 300 mm
Penetration
Flanges for
diver/technician
breathing gas,
monitoring,
HP-Water and
Hydraulic Supply
Gas bottles for
Mixed Gases
Operations,
specific Hyperbaric
Helmets for the
workers
(see
Nordseetaucher
document)
Video Monitoring
System
At the Surface:
Compressed Air
station inclusive air
cooler and air filter
Compressed Air
Team:
minimum 2 shifts
1 Shift Supervisor
2 trained
Technicians
changing the tools
1 trained
Technician in
charge of material
handling and
service
Surface Team:
2 Lock Attendant
(chamber operator)
2 Service
Technicians
For diving in
Bentonite extra
entrance door
below the centre in
the lower area.
Not necessary to
lower the level of
Bentonite
Max. working time
in Compressed Air
3,1 bar = >2:50 hrs
to
5,0 bar = 1:00 hrs
Mixed Gas
5,0 bar = 2:15
_______
Hyperbaric
Doctor
Medical Advisor
NORDSEETAUCHER GmbH
Operation Pressure > 5.0 bar
Intervention
Method
Required
Equipment
on the TBM
Required
Equipment
for Hyperbaric
Works
Required
Personal
Requirement at
the Excavation
Chamber
Breathing Gas:
Mixed Gas
Minimum
On the TBM:
Front Gate &
independent
regulation tank to
regulate the
excavation
chamber pressure
during compressed
air work
Saturation Mixed
Gas Supervisor
Necessary to lower
the level of
Bentonite under the
location of the
tools to be
changed,
to have free access
to the excavation
chamber
Work Method:
Technician and
Divers in
Mixed Gas
Divers in Bentonite
Entering in SemiSat and Saturation
Method
2 Personnel Locks
equipped according
to Sat-Diving
Regulations
Excavation
Chamber with
double compressed
safety reasons
Due to the long
decompression
time, specific
equipment at the
surface
(see
Nordseetaucher
report)
are necessary
Mixed Gas
Breathing System
for welding and
cutting
DN 300 mm
Penetration
Flanges for
diver/technician
breathing gas,
monitoring,
HP-Water and
Hydraulic Supply
Gas bottles for
Mixed Gases
operations,
specific Hyperbaric
Helmets for the
workers
(see
Nordseetaucher
report)
Video Monitoring
System
At the Surface:
Compressed Air
station inclusive air
cooler and air filter
Saturation Living
System
2x Transport
Shuttle
(see
Nordseetaucher
report)
Team:
minimum 2 shifts
1 Shift Supervisor
2 trained
Technicians
changing the tools
1 trained
Technician in
charge of material
handling and
service
Surface Team
TBM:
2 Lock Attendant
(chamber operator)
2 Service
Technicians
For diving in
Bentonite extra
entrance door
below the centre in
the lower area.
Not necessary to
lower the level of
Bentonite
Sat.-System Team
24 h Service
on request
Max. working time
in Semi-Sat or
Saturation:
on request
_______
Hyperbaric
Doctor
Medical Advisor
NORDSEETAUCHER GmbH
Hyperbaric Work (Diving and Compressed Air)
Reference List for Work in Compressed Air deeper 3.6bar and the use of the Tables
01st August 2015
Year
Project Name
1997-2000
1998-2002
2000-2001
2008-2009
2008-2010
2011-2014
2011-2015
2011-2015
2012
2013-2015
4th River Elbe Crossing
Westerschelde Project
Wesertunnel
Nanjing Yangtze River
U4 HafenCity Hamburg
Hong Kong, XRL820/821
Guangshengang-Shenzhen
Nanjing Weisan Road Tunnel
Metro Line 3 Nanjing
Eurasia Tunnel Istanbul
Overpressure
Man
Total Time
Interventions
DCS I DCS II
_________
3.6 - 4.5 bar
223
839 h
00
0
3.6 - 4.4 bar
546
1.947 h
01
0
3.6 - 4.7 bar
559
1.639 h
00
0
4.8 - 6.5 bar
945
3.948 h
04
0
3.6 - 4.2 bar
149
522 h
00
0
3.6 - 3.9 bar
197
611 h
00
0
3.6 - 4.6 bar
6.612
34.027 h
06
0
5.2 - 6.5 bar
4.125
17.793 h
07
0
4.8 - 5.6 bar
619
2.877 h
01
0
4.1 - 6.5 bar
176
1.007 h
00
0
_________________________________________
14.151
65.210 h
19
0
NST-DruckLV-NST
Decompression with Oxygen under normal conditions
Work pressure between 0.7 and 1.5bar (officially 3.6bar)
Experience: More than 235.000
NST-AIR/OXY/12M-NST
Decompression with Oxygen without compromises
Work pressure between1.5 and 6.0bar
Experience: More than 74.237 hrs.
NST-Canadian Forces-NST
Decompression with Oxygen without compromises
Work pressure between 4.5 and 7.2bar
Experience: More than 7.176 hrs.
Ammersbek, 2015-08-01
Nordseetaucher GmbH
Claus Mayer
Superintendent
Specialist Hyperbaric Competence
NORDSEETAUCHER GmbH
Mixed-Gas-Saturation Interventions
in
Deep Tunneling
1999 - 2002 Westerschelde Tunnel Zeeland-The Netherlands
Max. Overpressure 7.9bar
Team Interventions in Total 6 =18 Man Interventions
Working Days
40
2012 - 2015 Nanjing Weisan Road River-Crossing Project
Nanjing-China
Max. Overpressure 6.5bar
Team Interventions S+N-Line in Total 36 = 108 Man Interventions
Working Days
649
Time under Pressure
52.552:20
Work Time under Pressure
8.606:00
2014 - 2015 Eurasia Tunnel Istanbul-Turkey
Max. Overpressure calculated 11bar
Team Interventions in Total 07 = 22 Man Interventions
Working Days
39
Time under Pressure
Work Time under Pressure
4.759:05
740:00
====================================================================================
Decompression Treatments (Bends)
00
Ammersbek, 2015-08-01
Nordseetaucher GmbH
Claus Mayer
Superintendent
Specialist Hyperbaric Competence

Hyperbaric Work - NORDSEETAUCHER GmbH

Transcrição

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