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Fräser einer Krupp KTF280 Schildvortriebsmaschine
Fräsbild einer Krupp KTF280
Krupp KTF280Der Schildvortrieb ist ein Bauverfahren des Tunnelbaus. Ein rundes Schneidwerkzeug, der meist mit Hartmetall-Zähnen ausgerüstete Schild, wird von einer Maschine rotierend an der Tunnelbrust in das Bergmaterial vorgeschoben. Über Aussparungen im Schild fällt das herausgeschnittene Material hinter den Schild und wird von Muldengurtförderbändern abtransportiert.
Das Schildvortriebsverfahren ist ein Vollschnittbetrieb, bei dem ein Werkzeug, der Schild eben, in seinem Umlauf voll im Schnitt steht. Es gibt auch andere Tunnelbauverfahren, z. B. die Teilschnitt-Verfahren. Vollschnittmaschinen für den Schildvortrieb sind extrem teure, jedoch hoch effiziente Investitionsgüter, die für den Einsatz über lange Zeiträume konstruiert und gebaut werden und international ausgeliehen werden; es gibt nur wenige von ihnen auf der Welt.
Wie bei allen Bergwerksmaschinen kommt es auch bei ihnen darauf an, in einem eng umgrenzten Baubereich des Tunnel- oder Schachtquerschnitts eine hohe Antriebsleistung unterzubringen.
Die Schildvortriebsmaschine stellt ein geeignetes Instrument dar, Felseinbrüche und andere unerwünschte Ereignisse im Tunnelbau zu vermeiden.
Der Einbau einer Tunnel-Auskleidung mittels Tübbings oder Extruderbeton kann direkt im Schildschwanzbereich geschehen. Hierdurch wird die Einsturzgefahr verringert, da der Schild und die Tübbingauskleidung ein geschlossenes System bilden. Außerdem besteht kein direkter Kontakt zum Fels. Der Abbauraum kann als Druckkammer ausgebildet werden.
Geschichte
Der Schildvortrieb wurde von Sir Marc Isambard Brunel, einem emigrierten Franzosen, und Thomas Cochrane für den Bau des 400 m langen Thames Tunnels unter der Themse in London (1825–1843) entwickelt. Er ließ sich dafür vom Schiffsbohrwurm inspirieren, eigentlich eine Muschelart, die ihre Schale zum Vortrieb einsetzt, und mit kalkhaltigen Sekretausscheidungen das Loch verstärkt. Seine Methode nutzte noch einen rechteckigen Kasten mit offenen Seiten, in dem Arbeiter neben- und übereinander an der Vortriebswand arbeiteten, während die seitlichen Wände gemauert wurden. Der Vortriebskasten wurde dabei immer ein Stück nachgerückt. Eine Reihe von technischen Problemen und Wassereinbrüchen führten jedoch zu erheblichen Verzögerungen, und machten das Vorhaben letztlich zum finanziellen Desaster. Obwohl der Tunnel selbst fertiggestellt wurde, fehlte das Geld für Zufahrten und den Trassenbau zur Heranführung des gerade aufblühenden städtischen Schienenverkehrs.
Die Methode wurde von Sir Peter William Barlow weiterentwickelt, der 1869 mit einem Bau eines Themsetunnels für die Londoner U-Bahn beauftragt wurde. Statt eines Kastens setzte er eine runde Vortriebsplatte ein, und die Abstützung erfolgte nicht mehr durch Mauerwerk, sondern durch Eisensegmente, die miteinander verschraubt werden – diese Stützsegmente sind die Vorläufer der heutigen Tübbings. Sein Assistent James Henry Greathead verbesserte die Technik weiter (Tower Subway), und erfand den nach ihm benannten Greatheadschild, mit hydraulischen Pressen zum Vortrieb und Überdruck zur Verhinderung von Wassereinbrüchen.
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