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15.12.2004

Schmutzwasserpumpen auf Dortmunds Tunnelbaustellen

Dauerlauf unter Tage

Mit dem Bau der neuen Stadtbahnlinie III ersetzt die Stadt Dortmund ihre bislang oberirdische Straßenbahnverbindung in Ost-West-Richtung. Gleichzeitig entsteht vor den Stadttoren ein 1310 m langer Straßentunnel für die B236n. Die Wasserhaltung erfolgt beiderorts mit japanischen Tauchpumpen der Marke Tsurumi, die sich durch ihre besondere Konstruktion auszeichnen.

Monoton singen die Pumpen ihr leises Lied, übertönt vom Motorenlärm der knickgelenkten Dumper, die den Ausbruch von der Ortsbrust ins Freie befördern. Hier am südlichen Portal des Bundesstraßentunnels sammelt sich Grubenwasser im Pumpensumpf, einem zentralen Sammelbecken, das die Aggregate des japanischen Pumpenherstellers Tsurumi unaufhörlich leeren. Die Schmutzwasserpumpen laufen halbgetaucht im Schlürfbetrieb. Dieser Betriebszustand ist sowohl bei offener Wasserhaltung, wenn Grubenwasser aus den Tiefpunkten von Gräben verpumpt wird, als auch bei der geschlossenen Variante durch Grundwasserabsenkung über Brunnen, häufig anzutreffen. In beiden Fällen ist das Wasseraufkommen nicht immer stetig und niedrige Pegelstände sind keine Seltenheit. Viele Poliere kennen die Problemkette: Geringe Fördermengen bedeuten weniger Wärmeableitung vom Motor, Pumpenstillstand durch Hitzestau ist häufig die Folge. "Den Dauerlauf im Schlürfbetrieb meistern nicht alle am Markt erhältlichen Aggregate", weiß Frank Hemmert, Bauleiter der Bilfinger Berger AG aus langjähriger Erfahrung zu berichten.


Nagelprobe Schlürfbetrieb


Sein Unternehmen ist Hauptauftragnehmer der neuen Trasse, die in bergmännischer und offener Bauweise erstellt wird. Im mittlerem Abschnitt ist der Tunnel als dreistieliger Rahmen konzipiert. Bei den bergmännischen Bauteilen handelt es sich um überschnittige Querschnitte mit zentraler, rund einem Meter starker Pfeilerwand. Mit einer 120 Tonnen-Teilschnittfräse, der größte ihrer Art, trieb Hemmert zuerst den Pfeilerstollen (Querschnitt 65 m2) in die Kohle führenden Schichten des Oberkarbons, um danach die Seitenröhren (100 m2) zu erstellen. Die vorläufige Sicherung erfolgt mit Spritzbeton, wobei später eine Innenschale aus Wu-Beton eingebaut werden soll. Aufgrund guter Erfahrungen setzt Bilfinger Berger verstärkt auf Tauchpumpen des Marktführers aus Osaka, denn "in Sachen Wasserhaltung können wir uns keine Ausfälle leisten", betont Hemmert, der immer auch die Kosten im Blick hat.


Die guten Trockenlauf-Eigenschaften der japanischen Pumpen sind Resultat einer ausgeklügelten Konstruktion. So sorgt der patentierte und nur bei Tsurumi eingebaute Ölverteiler dafür, dass das Schmieröl durch die Rotation des Motors angehoben und über die gesamte Gleitringdichtung - sie trennt Fördermedium von Welle und Motor - verteilt wird. Schmierung und Kühlung sind somit stets gewährleistet, egal wie die Pumpe steht oder liegt. Eine separate Wellenschutzhülse mit speziellem Simmerring schützt die Gleitringdichtung, so dass sie mit dem Medium nicht in Verbindung kommt. Die Kombination aus innenliegender Gleitringdichtung, Simmerring und Ölverteiler macht die Pumpen von Tsurumi weltweit einzigartig. Unterstützt wird das doppelte Dichtungssystem durch extrem verschleißresistente Materialien. Beispielsweise bestehen die Laufräder vieler Modelle aus Chromgusseisen. Noch härter sind die Gleitringdichtungen, die Tsurumi aus Siliziumkarbid fertigt. Das Fördermedium wird zur Motorkühlung am Antrieb vorbeigeführt. Um den Effekt zu verstärken, sind die Flächen zur Wärmeableitung überdimensioniert und die Motoren höher eingebaut. So erhitzt sich die Pumpe weniger, wird besser gekühlt und die maximale Motortemperatur im Normalbetrieb ist niedriger.


24h Dauerbetrieb


Den anschaulichen Beweis treten auch die zehn Pumpen an, die im Baulos S10.2 unter Dortmunds Innenstadt in Betrieb sind. Dort entsteht die Ausfädelung der Borsigplatzlinie aus dem Tunnel der neuen Ost-West-Strecke, am anderen Ende erfolgt der Anschluss an das Baulos Richtung Brüderweg. Die vor Ort tätigen Unternehmen leisten Maßarbeit: Minimale Überdeckungen von 95 cm unter Gebäuden galt es mit dem Langschneidkopf der Teilschnittmaschine zu meistern. Rund 130 Tunnelmeter stellen die Tiefbauer in Spritzbetonbauweise her. Auf der gesamten Strecke mit fallendem Vortrieb (6 %) sind in Abständen von 15 m Einlaufkammern eingerichtet und über Drainagerohre miteinander verbunden, die das Grundwasser von der Ortsbrust in die Vorflut führen. Die eingesetzten Tsurumi-Pumpen der Baureihen KTZ und KTV laufen rund um die Uhr und fördern bis zu 10 Liter pro Sekunde. Im Vorfeld der Aushub- und Vortriebsarbeiten wurden sie bereits in vier Schwerkraftbrunnen eingesetzt, weil der Wasseranfall größer als erwartet war. Trotz unverkennbarer Wärmeentwicklung laufen die Pumpen seit Baubeginn ohne Beanstandung. Kurze Unterbrechungen zwecks Reinigung sind jedoch durch der Zusammensetzung des Fördermediums unvermeidbar.


Auch Heiner Schmidt, Oberbauleiter bei Wayss und Freytag Ingenieurbau AG, bestätigt den störungsfreien Betrieb seiner 14 Trockenläufer, die im Dauerbetrieb mit Schwimmerschaltung jeweils bis zu 1500 Liter pro Stunde fördern. Auf der Baustelle Flughafenschleife Köln hat er die japanischen Pumpen schätzen gelernt. In Dortmund unterstützen sie die Arbeit seiner im Tagesschnitt rund 70 Mitarbeiter, die beim Bau der zweigleisigen U-Bahnstrecke nebst neuem Bahnhof Ostentor durch das oft wechselnde Querschnittsprofil des Tunnels gefordert sind. Er verweist auf eine Schwachstelle mancher Aggregate, deren Elektrik bzw. Kabelführung "nicht immer praxisgerecht" ausgeführt ist. Stefan Himmelsbach von Tsurumi erklärt den Ansatz seines Unternehmens: "Ein Stück jeder Phase ist abisoliert und in Kunstharz gegossen. Damit kann durch den Kapillareffekt kein Wasser über den Draht zum Motor wandern. Ein Kurzschluss ist ausgeschlossen". Frank Hemmert von Bilfinger Berger, nach drei Jahren Taiwan erst seit kurzem wieder im Lande, weiß die "Tropensicherheit" dieser Lösung zu schätzen.


Einfache Wartung vor Ort


Im Fördermedium mitgeführte Sedimente, wie zum Beispiel Kalk, der auf der Dortmunder Baustelle aus dem Beton gewaschen wird, machen naturgemäß allen Pumpenkonstruktionen zu schaffen und erfordern gelegentliches Reinigen der Aggregate. "Drei Schrauben lösen, säubern, fertig", antwortet Himmelsbach plakativ. Der Fachmann aus der Düsseldorfer Europa-Zentrale übertreibt nicht: Keep it simple, lautet das Credo der von Tsurumi favorisierten Modulbauweise, die sich weltweit immer mehr durchsetzt. Tatsächlich können viele Komponenten recht einfach ohne Fachkenntnisse oder spezielles Werkzeug ausgewechselt werden. Der Vorteil liegt auf der Hand: Ein Besuch der Fachwerkstatt erübrigt sich, denn die Wartung geschieht in Eigenregie vor Ort. Auch gibt es viele identische Bauteile, was sich positiv auf Ersatzteilhaltung und -versorgung auswirkt. Das alles spart Zeit - ist aber letztlich nur einer Gründe, weshalb Schmutzwasserpumpen von Tsurumi nicht nur auf Dortmunds Tunnelbaustellen, sondern mittlerweile in jedem Land der Erde eingesetzt werden.

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