MC的斯图加特21号诀窍-过滤器隧

 

斯图加特-乌尔姆项目，也被称为斯图加特21（简称S21），是德意志联邦共和国近代历史上最大的基础设施项目之一。将来，它将把士瓦本的大都会地区添加到高速的“欧洲Magistrale”铁路连接中，同时也是贯交错的中欧的南北和东西方跨欧运输网络（TEN-T）的重要枢纽。费尔德隧道于9月和阿尔布沃兰隧道于2019年10月底的突破标志着这个重大项目的一个重要阶段的成功结束，不仅对德国铁路，而且对MC及其隧道专家也是如此。
当德国铁路公司于9月9日庆祝费尔德隧道的象征性突破时——许多参与五年建设期的人以及州政府、联邦政府和欧盟的政治代表出席了会议——MC的隧道专家小组也完全有理由欢呼。毕竟，MC能够贡献其隧道专业领域的丰富专业知识，从而为这项庞大事业的成功做出了显著贡献。

 

德国大型项目

转型的斯图加特21号运输和城市发展项目花费约80亿欧元，将在不久的将来在国家和国际铁路网络中建立一个主要枢纽，使当地地区受益匪浅。100多公里的新快速铁路轨道、三个新车站和智能交通管理概念将在未来为国内德国和欧洲铁路运输设定新标准。城市规划方面也将带来重大好处：斯图加特市中心边缘约一平方公里的当前或以前轨道路段将在该项目中得到充分利用，将市中心面积扩大约40%。监督这个项目的客户和开发商是德国铁路。德意志联邦共和国、巴登-符腾堡州、斯图加特综合公共交通管理局VRS、州首府斯图加特、机场公司Flughafen Stuttgart GmbH和欧盟也参与了该项目的融资。从整体上看，S21由以下子项目组成：降低斯图加特总站，建造斯图加特铁路环形轨道，以及建造一条新的斯图加特-乌尔姆线，其中包括几条隧道。MC特别积极参与后两项措施。

 

MC在高需求机械隧道挖掘方面的专业知识

安装衬里段的航向操作使用全厚度切割屏蔽TBM进行，该屏蔽具有多模接地压力平衡（EPB）用于面部支撑。Filder隧道只是机械挖掘的几个涉及MC的主要隧道项目之一——通过Albaufstieg（斯瓦比亚的汝拉高地）的Albvorland隧道和Bossler隧道也在名单上。所有隧道建设项目都使用了各种MC技术和产品系统，包括土壤调理的特殊产品、衬里段生产的超塑化剂、隧道防水的喷射系统，以及最后但并非最不重要的是，全新的无水泥环形缺口回填灌浆——这是与特殊用途财团ARGE ATCOST 21在马具中成功开发的创新。

 

由于地质条件，机器挖掘的过滤器隧道分为上部和下部，有两条隧道管，每根隧道管直径为10.87米，穿过20至220米的覆盖层。它的总长度为9,468米，是S21项目中最长的隧道，完工后将成为德国最长的双管铁路隧道和第三长的隧道。

 

地质挑战

一个未浸出的长椅，主要由膨胀的硬石组成，位于下过滤器隧道周围的岩层。含有亚水石的岩石可以在世界几个地区找到，其中一个地区是斯图加特以南的费尔德高原陡峭斜坡。如果含酐的岩石与水接触，体积会增加60%以上。这导致巨大的膨胀压力，可能会提升隧道和周围的地形，并随后导致位于其上方的建筑物和结构受损。对于下部的过滤器隧道，TBM使用开放式盾牌操作，与精致的gipskeuper地层的主要接触是盾壳、切割工具和环形间隙回填灌浆。明确禁止在更敏感的接触区使用水。就盾壳和切割工具而言，这不是问题，但德国铁路要求对灌浆有一个具体的解决方案，以可靠地避免膨胀和地面提升的风险。

 

 

 

 

 

为S21开发的全球独特解决方案

因此，负责建造隧道的财团ATCOST 21转向MC，这种方法导致了定制地聚物的联合开发。地聚物是不含水泥的无机粘合剂，其结构可以追溯到碱性介质中铝硅酸盐的反应，导致无机聚合物的形成。开发的解决方案的特殊性包括通过灵活使用激活剂，将单组分（1C）灌浆和双组分（2C）灌浆的优势相结合。该基础采取改进的2C回填灌浆的形式，其中包含主要存在于晶粒结构中的非反应起始骨料。高炉炉渣和粉煤灰是必须添加活化剂才能启动凝固反应的结合剂。灌浆还含有复杂的磷酸盐，这些磷酸盐会影响亚磷酸盐的溶液平衡，从而抑制肿胀。这种现象可以用大规模行动法则来描述，并在审判和适用性测试中得到了证明。此后，MC和PORR Bau GmbH为这项全球独特的技术申请了专利。这种环形间隙回填系统解决方案被命名为MC-Montan Grout AA 03；它具有最佳的床上用品性能，具有高硫酸盐阻力，为隧道管提供真正的耐用性。

 

在实践中证明

鉴于围绕S21的高要求和无处不在的媒体关注，与ATCOST 21一起咨询了著名的测试机构，以科学地研究拟议解决方案的可行性。RWTH亚琛大学建筑研究所（ibac）受委托进行矿物学岩石学调查，以确定环形间隙中是否可能与亚克生石发生反应。工程办公室Brameshuber & Uebachs Ingenieure GmbH随后编写了环境分析报告。与波鸿鲁尔大学建筑材料技术学院一起，对灌浆的特定材料技术方面进行了调查，以确保其应用是否适合根据最先进的标准进行衡量。测试总共花了两年多时间，只是在实际施工现场的实际条件下进行大规模试验后才成功完成，这一事实证明了这个问题的特殊敏感性。随后，该系统解决方案被德国铁路和顾问工程师正式批准用于S21项目。一旦隧道建设者开始将其应用于设计的灌浆作业，隧道建设者很快就意识到了这种经过改装的2C迫击炮大院的巨大优势。尽管起动骨料的晶粒结构，但在壁柱条进入之前，通过提供额外的混合部分，增加了激活剂，从而确保了规定的环形间隙的有效回填。使用非反应性启动器聚合的优点是应用程序的开放时间异常长，从而确保了在这种环境中的最大操作灵活性。事实证明，新的无水泥环形间隙灌浆在S21巨型项目中非常成功，从那以后，它一直受到全球的巨大需求。

 

使用MC的土壤调节剂高效航向

沿着上层滤波隧道的路线，隧道掘进机主要遇到Stuben砂岩，该砂岩具有高比例的粘性粘土和高强度砂岩，并伴随着工具磨损快的危险。在这个隧道部分部署了一台封闭式屏蔽机，随着TBM的推进，挖掘的土壤被用来支撑工作面。如上所述，隧道钻孔方法基于EPB技术，尤其应用于困难的地质构造和市中心地区。MC的MC-Montan Drive产品系列被用作新斯图加特-乌尔姆线所有机械挖掘隧道的土壤调节剂。MC-Montan Device CT（细胞管）泡沫发生器用于高效生产高质量和耐用的泡沫，使操作能够以最小的中断、最小的维护和最小的特定消耗值继续下去。

 

最广泛使用的土壤调节剂是MC-Montan Drive FL 04（泡沫液体），这是一种环境兼容且易于生物降解的泡沫浓缩物，具有一定比例的粘土添加剂。该产品非常适合EPB隧道施工以及粘土含量高、堵塞可能性高的岩层中的土壤调理。MC-Montan Drive FL 04使用经济，通过分散粘土矿物来防止沉积和聚集，并增加润滑效果。通过排斥变质并防止刀头的积累，该剂还减少了TBM功耗和切割工具磨损。因此，MC的土壤调理解决方案能够提高上述所有三个隧道项目的航向效率，并满足严格的成本效益要求。