HS2: Großer Lift von D

Apr 25, 2024

Für die Durchführung komplexer Schlitzwandarbeiten am Standort North Acton in London von High Speed ​​2 war eine Fertigungsanlage vor Ort erforderlich.

Das Joint Venture Skanska Costain Strabag (SCS), Hauptauftragnehmer für High Speed ​​2 (HS2), baut die Victoria Road Crossover Box (VRCB) in North Acton im Westen Londons. Es liegt westlich des zukünftigen HS2 „Super Hub“ am Bahnhof Old Oak Common. Design House, bestehend aus Arup, Typsa und Strabag, ist der Designingenieur für diesen Teil des Projekts.

Die Crossover-Box wird als Startgrube für die beiden Northolt-Tunnelbohrmaschinen (TBMs) dienen. Die Maschinen werden vom Standort Victoria Road in Richtung Green Park Way in Ealing losfahren und 5,5 km graben, um den östlichen Abschnitt des 13,5 km langen Northolt-Tunnels von HS2 zu schaffen.

Die TBMs sollen Anfang 2023 eintreffen und später in diesem Jahr mit dem zwölfmonatigen Tunnelbauprogramm beginnen.

Der Standort ist außerdem über ein Fördersystem mit dem Logistikzentrum am Euroterminal Willesden verbunden, das den Abraum aus den Tunneln abtransportiert.

Nach Abschluss der Bauarbeiten wird die VRCB-Struktur eine dauerhafte Funktion haben und einen Übergang beherbergen, der es den Zügen ermöglicht, zwischen den Gleisen zu wechseln, wenn sie in den Bahnhof Old Oak Common ein- und ausfahren.

Es wird auch über einen Lüftungskanal verfügen und die Hitze beim Bremsen der Züge entweichen lassen, wenn diese auf dem Weg zum Old Oak Common langsamer werden.

Die Übergangsbox wird 130 m lang und 24 m tief sein und in einer 1,5 m dicken Schlitzwand (D-Wand) untergebracht sein. Die Bodenplatte wird von 77 Pfählen getragen, die in einer Tiefe von 20 m installiert werden.

SCS beauftragte die britische Niederlassung von Züblin mit dem Bau der umlaufenden D-Wand.

Der letzte Teil der Vorbereitungsarbeiten für den Crossover-Box-Standort wurde Anfang 2021 abgeschlossen. SCS überwachte die Installation von 200 m Spundwänden zur Vorbereitung des Baus des Boxenkastens.

Die Dauerarbeiten begannen dann im Februar 2021 und die Arbeiten an der D-Wall begannen im Frühjahr letzten Jahres.

Die gewölbte D-Wand wird einen zellularen, raupenförmigen Schaft behalten, der den VRCB bilden wird. Die Wandelemente werden mit einem Bauer MC-96 Hydraulikgreifer und einem Liebherr HS 8130 Seilgreifer hergestellt. Da der Boden aus London Clay besteht, ist er relativ leicht zu graben.

Aufgrund der Form des Raupenschafts enthält die D-Wand Stützplatten an der Schnittstelle zwischen den Zellen. Diese übernehmen die Spannung der gewölbten Wandpaneele und sind komplexer aufgebaut, was die Konstruktion der Stahlbewehrungskörbe erschwert.

Es gibt acht Stützplatten mit einer Tiefe von jeweils 36 m, einer Breite von 1,5 m und einer Länge von 4,5 m, und das Material wird in anderthalb „Bissen“ der Greifer ausgehoben. Das Design der Stützplatten besteht aus Flügelwänden, die in die Käfige integriert sind und aufgrund ihrer Position an der Schnittstelle eine kreuzförmige Form bilden. Obwohl die Platten groß sind, ist ihr Aushub nicht das wichtigste technische Problem – es ist die Form der Bewehrung.

Darren Kavanagh, leitender Bauleiter bei Züblin, sagt: „[Die Box] ist erst die zweite oder dritte, die in dieser Form gebaut wurde, und soweit ich weiß, ist sie mit fünf Zellen die längste, die jemals in Großbritannien gebaut wurde.“ der breitesten [Stütz-]Paneele mit 1,5 m.“

Diese Breite ist erforderlich, damit die Kreisform der Schachtzellen ohne Stützung ausgehoben werden kann. Dies liegt daran, dass die Spannung einer kreisförmigen Wand um sie herum übertragen wird – eine Mechanik namens Ringspannung –, wodurch alle Platten unter Druck gesetzt werden.

Aufgrund der Komplexität der Stützplatten wurden ihre Bewehrungskörbe vor Ort hergestellt, auf der anderen Straßenseite, wo der Kasten gebaut wird.

Ein vollständiger Käfig könnte mit einem selbstfahrenden modularen Transporter (SPMT) vom Fertigungshof über die Victoria Road zum Hauptstandort transportiert werden.

Die Stützplattenkäfige wurden vor Ort hergestellt, über die Straße transportiert, mit Kränen angehoben und in das Loch abgesenkt.

Anschließend wurde der Käfig mit einem 650-Tonnen-Kran an einem Ende und einem 600-Tonnen-Kran am anderen Ende angehoben. Sobald der Käfig vertikal war, wurde die provisorische Arbeitsstütze – ein Stahlträger, der dem Käfig beim Anheben Stabilität verleiht – entfernt. Anschließend wurde der Käfig in das Loch abgesenkt und mit ca. 550 m³ pro Stützpfeiler betoniert. SCS möchte außerdem den CO2-Fußabdruck des Werks reduzieren und hat daher der Betonmischung 50 % gemahlene Hochofenschlacke zugesetzt und damit Zement ersetzt.

Die Entscheidung, die Käfige in einem Stück zu bewegen und zu installieren, wurde getroffen, als sich herausstellte, dass das Spleißen vor Ort – die Standardmethode zum Verbinden von Käfigen – zu kompliziert sein würde und es Sicherheitsbedenken hinsichtlich der Verbindung der Käfige gab.

Stephen Williams, Hebe- und Logistikleiter bei Züblin, sagt: „Normalerweise würden wir die Käfige abschnittsweise vertikal über dem Loch zusammenfügen, aber es stellte sich heraus, dass wir das nicht tun konnten, zum einen, weil die benötigte Stahlmenge zu groß war, um den Beton zu ermöglichen.“ frei fließen und der Spezifikation entsprechen.“

Die Verbindung erfolgt über Ancon-Kupplungen im Käfig, wodurch nur sehr wenig Spielraum für Verschiebungen besteht.

Williams fährt fort: „Als wir uns des technischen Problems mit dem Abstand des Betons bewusst wurden – er hätte außerhalb der Spezifikation gelegen – konnten wir die Integrität der Platte nicht garantieren. Als wir also an diesem Punkt angelangt waren, mussten wir den Käfig außerhalb der Baustelle bauen, da er in einem Stück (vollständig verschweißt) eingebaut werden musste. Es ging also darum herauszufinden, wo man das machen kann.

„Zufällig war einer der ersten Auftragnehmer, CSJV, Costain Skanksa JV, gerade dabei, fertig zu werden, und einer ihrer Werften lag auf der anderen Straßenseite.“

Kavanagh fügt hinzu: „[Der Herstellungsaufbau] war nie zu erwarten. Wir wussten, dass der Stützpfeiler ein maßgeschneiderter Käfig sein würde. Doch bis der Entwurf bestätigt war, war uns nicht ganz klar, womit wir es zu tun hatten. Wir wussten, dass es etwa 70 bis 80 Tonnen sein würden, was beherrschbar war. Aber aufgrund dieses Designs und der Breite der Paneele wurde es einfach zu einem Monster.“

Das schwerste Paneel umfasst etwa 80 Tonnen Bewehrungsstahl sowie provisorische Arbeiten und einen Megashor-Fachwerkträger, der das Paneel um 30 Tonnen zusätzlich belastet, was einem Gesamtgewicht von 110 Tonnen entspricht. Der Megashor ist an der Oberseite des Käfigs befestigt, um eine Durchbiegung beim Anheben vom SPMT-Transport in die Vertikale zur Platzierung im Loch zu verhindern.

Kavanagh fügt hinzu: „Das Problem mit den Käfigen besteht darin, dass aufgrund der Überhöhung der [Grund-]Platte praktisch jeder Käfig maßgeschneidert ist. Da es sich um die gleichen Käfigtypen und die gleichen Referenzen handelt, könnte man annehmen, dass sie identisch sind, aber das liegt nicht an den Kupplungen. Jeder Käfig wird separat entworfen.“

Das Gewicht und die Größe des Bewehrungsstahls bestimmten auch die Art und Weise, wie die Paneele installiert werden mussten.

„Es sind 50-mm-Stäbe, und wir können diese Stäbe nicht biegen. Nehmen wir an, es gäbe ein Problem mit dem Transport, etwas ist verbogen, der Käfig würde nie zusammenpassen.

„Deshalb machten wir uns große Sorgen wegen der Arbeit in der Höhe und der Gewichte über den Köpfen der Arbeiter. Wenn die Verbindung fehlschlug, wie würden wir sie wieder zusammenfügen und koppeln? Welche Konsequenz hatte es, dass sie nicht zusammenkamen?“ Kavanagh fragt.

„Es ging um Gesundheit und Sicherheit. Wir haben das Zusammenfügen der Käfige einer Risikobewertung unterzogen. Wir haben uns Kippbetten angesehen – sie auf dem Hubbett aufgebaut und dann ab- und hineingehoben.“

Allerdings wäre der Aufbau für ein Kippbett zu groß gewesen.

Byrne Looby wurde mit der Planung der provisorischen Arbeiten beauftragt, um zu prüfen, wie sich die Käfige am einfachsten kippen und anheben lassen.

Es wurde erwartet, dass die Käfige selbst einmal etwa 120 Tonnen wiegen würden. Kavanagh erklärt, dass das Gewicht gesenkt wurde, weil die Herstellung in „einem Schlag“ erfolgen konnte.

Ende August hatte Züblin die Montage der Strebepfeiler abgeschlossen. Sobald die Arbeiten vor Ort abgeschlossen sind, übergibt es SCS die Überwachung der Bauwerke während des Aushubfortschritts.

„Der Standard der vor Ort gebauten Käfige war fantastisch – besser als alles, was aus einer Fabrik kam. Wir hatten großes Glück, dass wir erstklassige Schweißer und Stahlmonteure dabei hatten. „Die Käfige fügten sich wie im Traum zusammen“, schließt Kavanagh.

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