Welcher hydraulische Brecher eignet sich für Tunnelbau-Projekte?

Tunnelarbeiten stellen Einschränkungen dar, die bei der Auswahl für Freiflächenarbeiten ignoriert werden

Die Tunnelumgebung bringt drei Einschränkungen mit sich, die in Leitfäden zur Auswahl von Geräten für Oberflächenarbeiten niemals berücksichtigt werden. Erstens: umgekehrter und nahezu umgekehrter Betrieb: Das Abtragen von lockerem Gestein von der Tunneldecke bedeutet, dass der Brecher das Material oberhalb des Trägerfahrzeugs bearbeitet, wobei er manchmal fast vollständig auf dem Kopf stehend arbeitet. Ein herkömmlicher Brecher für den offenen Einsatz verliert bei umgekehrtem Betrieb Schlagbolzenpaste über die vordere Schmierstelle direkt auf die unteren Dichtungen und in den Bohrungsabstand – eine Paste, die eigentlich zwischen Werkzeug und Buchse verbleiben soll, wirkt stattdessen als Kontaminationsweg in den Zylinder hinein. Brecher für den Tunnelbetrieb lösen dieses Problem durch ein staubgeschütztes System, das für den umgekehrten Betrieb zertifiziert ist, sowie durch Kolben aus rostfreiem Stahl, die für die korrosive Umgebung frisch gesprengter Tunnel geeignet sind.

Zweitens: Abgasemissionen. In einem engen Tunnelvortrieb mit begrenzter Lüftung trägt jedes dieselbetriebene Fahrzeug unmittelbar zur Luftqualität an der Vortriebsfront bei. Die gesetzlichen Grenzwerte für Stickstoffdioxid und Kohlenmonoxid in unterirdischen Arbeitsbereichen werden in Teilen pro Million (ppm) festgelegt; diese Grenzwerte variieren je nach Rechtsordnung, erfordern jedoch in der Regel, dass die Vortriebsfront vor dem Wiedereintritt von Personal nach dem Betrieb von Maschinen durch ausreichende Lüftung entlüftet wird. Batterieelektrische oder elektrisch-hydraulische Fahrzeuge erzeugen keinerlei Abgase – ein entscheidender Vorteil bei Arbeiten im TBM-Ringraum, wo die Lüftung möglicherweise minimal ist, sowie bei U-Bahn- und Eisenbahntunnelprojekten, bei denen die Umweltüberwachung kontinuierlich erfolgt. Drittens: Übertragung von Vibrationen auf frisch eingebrachte Gebirgssicherung. Spritzbeton, der wenige Stunden vor dem nächsten Vorstoß aufgebracht wurde, hat noch nicht seine volle Festigkeit erreicht. Hochenergetische Stöße eines überdimensionierten Brechers übertragen Vibrationen auf die Auskleidung und können die Haftfestigkeit verringern, bevor der Beton ausgehärtet ist.

Fünf Tunnelaufgaben – Einschränkung, Brecheranforderung und Konfiguration

Die Tabelle ordnet die fünf Hauptaufgaben zu, bei denen ein hydraulischer Brecher im Tunnelbau eingesetzt wird, die jeweiligen spezifischen Einschränkungen, die sich von Arbeiten an der Oberfläche unterscheiden, die richtige Brecherkonfiguration und Werkzeugauswahl sowie das nicht offensichtliche Spezifikationsproblem zu, das bei jeder Aufgabe in den meisten Geräteauswahl-Leitfäden übersehen wird.

Was einen tunnelzertifizierten Brecher von einem Standardgerät unterscheidet

Nicht jeder kompakte Brecher ist ein Tunnelbrecher. Der Unterschied liegt nicht in der Größe, sondern in der Konstruktion spezifischer Komponenten für die Bedingungen, denen Tunnel kontinuierlich – und nicht nur gelegentlich – aussetzen. Die Epiroc-SB-Tunnelbaureihe verlängert beispielsweise die Lebensdauer des Kolbens durch eine Edelstahlkonstruktion (Korrosionsbeständigkeit in feuchten Gesteinsumgebungen), minimiert den Verschleiß der Buchsenlagerung durch eine presssitzende Einzelbuchse, die zusätzlich durch einen Stift – statt durch eine herkömmliche Sicherungsanordnung – fixiert wird, und ergänzt den Gehäusekörper um eine austauschbare Verschleißplatte, die Abriebbeanspruchungen durch Kontakt mit Tunnelwänden und -decke absorbiert, ohne dass der gesamte Körper ausgetauscht werden müsste. Diese drei Änderungen zielen gezielt auf die spezifischen Ausfallmechanismen ab, die bei Tunnel-Einsätzen auftreten, jedoch bei Steinbruch- oder Abrissarbeiten kaum vorkommen.

Die integrierte Wassersuppressionsdüse — verfügbar bei den Epiroc-SB-Tunnelmodellen und bei BEILITE-Geräten mit Staubsuppressionskonfiguration — begegnet einer Gefährdung, die beim Untertagebrechen einzigartig ist: respirable kristalline Kieselsäure. Frisch gesprengtes oder mechanisch gebrochenes Gestein setzt Kieselsäuredust in Konzentrationen frei, die innerhalb weniger Minuten in einem engen Streckenvortrieb ohne aktive Staubsuppression gesundheitsschädliche Expositionspegel erreichen können. Auch die Sicht des Bedieners verschlechtert sich rasch, was die Präzision jeder Positionierungsentscheidung verringert und die Zeit pro Vortriebsabschnitt verlängert. Die Wassersuppression genau am Aufprallpunkt — nicht allgemein in die Luft versprüht — ist die einzige wirksame Quellkontrolle für Kieselsäure während des Brechens.

Die Wahl des Trägerfahrzeugs ist in Tunneln oft wichtiger als die Wahl des Brechhammers. Ein kompakter Minibagger mit Null-Schwanzschwenk im Gewichtsbereich von 5–12 Tonnen deckt den Großteil der Querschnitte von Straßen- und Eisenbahntunneln an der Vortriebsfront ab. Wenn das Projekt das Räumen von TBM-Ringen oder Sanierungsarbeiten durch einen bestehenden Segmentring umfasst, muss der Träger durch die Ringöffnung hindurchpassen – typischerweise 900 mm oder weniger – wodurch konventionelle Bagger vollständig ausscheiden und ferngesteuerte Abbruchroboter mit batteriebetriebenen Hydrauliksystemen in den Fokus rücken. Der am Abbruchroboter im TBM-Ringraum angebrachte Brechhammer muss auf die hydraulische Leistungsabgabe des Roboters, nicht auf die eines konventionellen Baggers, ausgelegt sein. Damit unterscheidet sich die Auswahl grundlegend von allen Aspekten, die in Leitfäden für Brechhämmer im Freien behandelt werden.