Automated sprayed concrete application to exact profile – A development

Die Herstellung maßhaltiger und zugleich gleichmäßig glatter Spritzbetonoberflächen stellt im Tunnelbau seit jeher eine anspruchsvolle Aufgabe an die Fähigkeiten von Düsenführern dar. Insbesondere bei End‐ und Auskleidungsschichten sind hohe Anforderungen an Profilgenauigkeit und Welligkeit einzuhalten. Das klassische Spritzverfahren unter Einsatz moderner Roboter erlaubt bisher eine konstante Schichtdicke, es stößt jedoch an Grenzen, sobald es darum geht, auf unebenen Untergründen eine exakt vorgegebene Zielgeometrie zu erreichen. Die Verarbeitung variabler Schichtstärken auf das Zielprofil sowie die Überlappung durch den Anschluss des nächsten zu bearbeitenden Feldes stellen hierbei die Herausforderung dar. Diese Ausgangssituation bildete den Anstoß für die Entwicklung eines automatisierten Systems zur profilgenauen Spritzbetonapplikation. Dieser Beitrag beschreibt die Entwicklung und den ersten praktischen Einsatz des Systems auf einer NÖT‐Baustelle. Am Ende der Entwicklung konnten bei optimalem Ausbreitmaß des frisch gemischten Spritzbetons Profilgenauigkeiten von +/– 15 mm erzielt werden und hinsichtlich des Rückpralls im Einsatz in einer Kalotte eines Straßentunnels von unter 8 %.

Producing dimensionally accurate and at the same time uniformly smooth sprayed concrete surfaces has always placed high demands on the skills of nozzle operators in tunnel construction. Particularly for final and lining layers, stringent requirements must be met in terms of profile accuracy and waviness. The conventional sprayed concrete process using modern robotic equipment has so far enabled a constant layer thickness, but reaches its limits when an exactly defined target geometry has to be achieved on uneven substrates. Applying variable layer thicknesses to the target profile, as well as overlapping at the connection to the next working bay, present the key challenges. This initial situation prompted the development of an automated system for profile‐accurate sprayed concrete application. This paper describes the development and first practical use of the system on an NATM construction site. At the end of the development phase, with an optimum flow spread of the freshly mixed sprayed concrete, profile accuracies of +/– 15 mm were achieved, while rebound during use in the crown of a road tunnel was below 8 %.