Mechanized tunnelling is a highly technical construction process, which requires the establishment of precise objectives to consistently guarantee high quality and safety standards while still considering the aspects of time and cost reduction. In the tendering and construction phases, these objectives can be met by the application of a risk management strategy and the integration of quality assurance elements. The implementation of process controlling with the objectives optimization, error prevention and documentation provides a centralized monitoring element in the construction phase. External experts can monitor tunnelling activities in real time and submit recommendations in case of deviations. With downstream analyses, incidents can be evaluated and methodological errors identified.
Der maschinelle Tunnelbau ist ein hoch mechanisiertes Bauverfahren, bei dem zur Sicherstellung einer dauerhaft hohen Qualität und Einhaltung höchster Sicherheitsstandards bei gleichzeitiger Berücksichtigung bauzeit- und kostenreduzierender Aspekte klare Zielformulierungen aufgestellt werden müssen. In der Ausschreibungs- und Ausführungsphase können diese Zielstellungen durch die Anwendung einer Risikomanagementstrategie und die Integration von Qualitätssicherungselementen erfüllt werden. Die Ausführung eines Prozesscontrollings mit der Zielstellung Optimierung, Fehlervermeidung und Dokumentation stellt ein zentrales Überwachungselement in der Bauphase dar. Hierbei werden von externen Experten die Vortriebsarbeiten in Echtzeit überwacht und bei Vorliegen von Abweichungen Handlungsempfehlungen unterbreitet. Über nachgeschaltete Analysen können Schadensereignisse bewertet und Verfahrensfehler identifiziert werden.

For the driving of cross passages in mechanized tunnelling, different systems can be used for load transfer at the cross passage opening. With thin segmental linings, achieving high load-bearing capacity of the precast lining and the load transfer elements used pose a great challenge. For the selection of a system, not only the required support measures but also practical construction aspects such as the integration of the load transfer elements into the precast element and the installation of the elements play an important role. The use of shear dowels as a connection and load transfer element between segment rings in the cross passageoffers new possibilities in mechanized tunnelling. Particularly in connection with thin segmental linings, flexible systems of plastic with integrated steel core make it possible to resist loads with large deformations, both in the radial and longitudinal directions. In order to investigate the system behaviour of the overall system of segmental lining with thin construction and plastic shear dowels, shear tests were performed at the Chair for Subsurface Engineering of the Montanuniversität Leoben with a dowel system as the connecting element between segments. The objective of the research project initiated by the ÖBB-Infrastruktur AG is to determine the effects of different reinforcement concepts on the load-bearing capacity of the connection system. Ways of determining the failure of the construction element based on crack detection are also described.
Für das Anfahren von Querschlägen im maschinellen Tunnelbau kommen unterschiedliche Systeme für die Lastabtragung im Bereich der Querschlagsöffnung zum Einsatz. Bei schlanken Tübbingauskleidungen stellt das Erzielen einer hohen Lastkapazität der Fertigteilauskleidung sowie der eingesetzten Lastabtragungselemente eine hohe Herausforderung dar. Bei der Auswahl der Systeme spielen neben den erforderlichen Sicherungsmaßnahmen die baupraktischen Aspekte wie das Integrieren der Lastabtragungselemente in das Fertigteilsegment und die Installation der Elemente eine wesentliche Rolle. Durch Verwendung von Scherdübeln als Verbindung- und Lastübertragungselement zwischen Tübbingringen im Querschlagsbereich ergeben sich neue Möglichkeiten im maschinellen Tunnelvortrieb. Insbesondere im Zusammenhang mit schlanken Tübbingauskleidungen bieten flexible Systeme aus Kunststoff mit integriertem Stahlkern die Möglichkeit, Lasten mit großen Verformungen sowohl in Radial- als auch in Längsrichtung zu übertragen. Um das Systemverhalten des Gesamtsystems zwischen Tübbingauskleidung mit schlanker Bauteildicke und Kunststoffscherdübel zu untersuchen, wurden am Lehrstuhl für Subsurface Engineering der Montanuniversität Leoben Scherversuche mit einem Dübelsystem als Verbindungselement von Tübbingen durchgeführt. Ziel des von der ÖBB-Infrastruktur AG initiierten Forschungsprojekts ist es, die Auswirkungen unterschiedlicher Bewehrungskonzepte auf die Tragfähigkeit des Verbindungssystems zu bestimmen. Ergänzend werden Möglichkeiten zur Bestimmung des Bauteilversagens auf Basis der Risserkennung aufgezeigt.

In infrastructure tunnelling projects with shielded TBMs, prefabricated segmental linings are used with various systems and requirements. The required degree of accuracy in segment production and ring assembly is a considerable factor in terms of equipment, time and costs. The required tolerances for segments and ring assembly depend significantly on the segment geometry, lining system and field of application. In order to provide a reasonable basis for allowable segment and installation tolerances, a new approach has been established as part of a research initiative of the ÖBB-Infrastruktur AG with respect to the risks and consequences arising from geometrical tolerances. The paper explains the concept of “tolerance classes” with the approach for their developments, derivation and classification. A practical application example is shown in addition. With respect to the nomenclature of tolerances, a harmonization process has been performed in collaboration with the German committees for underground structures, ZTV-ING and DAUB. The results of harmonizing and proposals of tolerance clarifications are presented within this paper.

Toleranzklassen, Harmonisierung der Toleranzbegriffe und Toleranzanforderungen Erfahrungsstand 2016
Bei maschinellen Schildvortrieben kommen Tübbingauskleidungen mit unterschiedlichen Systemen und Anforderungen zum Einsatz. Die erforderliche Genauigkeit in der Herstellung der Fertigteilsegmente sowie beim Ringbau gewinnt immer mehr an Bedeutung für eine wirtschaftliche Auslegung der Auskleidung, gekoppelt an die spezifischen Anforderungen des Projekts. Das erforderliche Maß an die Genauigkeit der Tübbinge und den Einbau im Tunnel hängt im Wesentlichen von der Tübbinggeometrie, vom Tübbingsystem und vom jeweiligen Anwendungsbereich ab. Im Arbeitskreis “TVM-Forschungsprojekt Toleranzen”, einer Forschungsinitiative der ÖBB-Infrastruktur AG, wurde ein neuer Ansatz für die Herleitung zulässiger Herstell- und Einbautoleranzen unter Einbeziehung einer Risikobetrachtung entwickelt. Im vorliegenden Beitrag wird die Herangehensweise für die Entwicklung, Herleitung und Klassifizierung von Toleranzgruppen, die unter dem Namen “Toleranzklassen” geführt werden, beschrieben. Ergänzend wird auch ein Beispiel für die Anwendung des vorgestellten Konzepts gezeigt. Im Zusammenhang mit den Toleranzklassen erfolgte eine Harmonisierung von Toleranzbegriffen in Zusammenarbeit mit deutschen Ausschüssen wie der ZTV-ING und des DAUB. Die wesentlichen Änderungen und Ergänzungen der Toleranzbegriffe sowie Erläuterungen werden im Anschluss an das erwähnte Konzept der Toleranzklassen vorgestellt.

For deep tunnels with restricted possibilities for site investigation, deviations from the forecast are usually to be expected. Deviations of geological and hydrogeological conditions have different effects on tunnelling. At the Gotthard Base Tunnel it was found that some areas considered as critical actually behaved most favourably, whereas other areas, such as fault zones and zones of high rock pressure, deviated unfavourably from the forecast with considerable effects on costs and the time schedule. Unfavourable deviations could not be compensated by favourable areas. It should be also noted that these deviations had not been included in risk analyses, because they were unknown, however the original cost prognosis of 1999 provided sufficient financial reserves. These deviations were mastered by intensive probing ahead of excavation and adaptation of design, construction programme and additional measures defined during construction. On the basis of the comparison of forecast and actual conditions, the positive and negative effects of the conditions encountered on tunnelling are described.
Bei einem tiefliegenden Tunnel mit beschränkten Möglichkeiten der Erkundung treten bei der Ausführung naturgemäß Abweichungen von der Prognose auf. Diese haben ihre Ursachen in den geologischen und hydrogeologischen Verhältnissen, die sich unterschiedlich auf den Vortrieb auswirken. Beim Gotthard-Basistunnel hat sich gezeigt, dass sich in einzelnen als kritisch eingestuften Bereichen das Gebirge günstiger verhalten hat als prognostiziert. Von der Prognose abweichende ungünstigere Bereiche, insbesondere Störzonen und druckhaftes Gebirge, hatten erhebliche Auswirkungen auf Kosten und Termine, die durch die günstigeren Bereiche nicht aufgewogen werden konnten. Diese Abweichungen waren in den Risikoanalysen nicht enthalten, da diese nicht bekannt waren. Allerdings waren in der ursprünglichen Kostenprognose von 1999 entsprechende finanzielle Reserven vorgesehen. Die geänderten Verhältnisse wurden mit einer intensiven Vorauserkundung erfasst; mit einer Anpassung der Planung, des Bauablaufs und dem Einsatz zusätzlicher Maßnahmen wurde ihnen Rechnung getragen und damit konnten diese zielführend bewältigt werden. Auf Basis einer Gegenüberstellung von Prognose und Befund wird aus Sicht des SIOP-Teams auf die positiven und negativen Auswirkungen der angetroffenen Verhältnisse auf den Vortrieb eingegangen.

The Klaus tunnel chain: DSI ground support products stabilize excavation of the new Eastern tubes / Die Tunnelkette Klaus: Stützmittel der DSI sichern Vortrieb der neuen Oströhren
Project-planning software for the Brenner Base Tunnel / Projektplanungssoftware für den Brenner Basistunnel

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Submarine power cables are buried in the seafloor for protection against external threats such as ship anchors. The determination of the optimum burial depth is still an important research topic. This paper presents numerical simulations of the penetration and braking behaviour of ship anchors in a clayey seabed. The visco-hypoplastic constitutive model was applied to model the viscous behaviour of clay. The Runge-Kutta-Fehlberg 4/5 integration method was implemented in the coupled Eulerian-Lagrangian analysis in Abaqus/Explicit to improve the efficiency and accuracy of the calculation. The soil model and the integration method were validated with a benchmark test. In the numerical simulations, typical anchor behaviours were observed and the basic mechanisms of the penetration of ship anchors in clay were revealed. Varying the simulation parameters shows the main factors (anchor size, soil strength and dragging speed) influencing the penetration depth, providing important information for the risk assessment of submarine power cables in the future.

Gekoppelte Euler-Lagrange-Simulation des Penetrations- und Bremsverhaltens von Schiffsankern im bindigen Meeresboden.
Um Offshore-Seekabel gegen Beschädigungen wie z. B. von Schiffsankern zu schützen, werden sie im Meeresgrund verlegt. Die Feststellung der optimalen Verlegetiefe ist seit langer Zeit ein wichtiges Forschungsthema, da die Verlegung der Kabel eine große Herausforderung darstellt. In diesem Beitrag wird das Penetrations- und Bremsverhalten des Schiffsankers im bindigen Meeresboden mithilfe von numerischen Simulationen untersucht. Aufgrund der großen Verformungen des Bodens werden die Simulationen mit der gekoppelten Euler-Lagrangeschen Methode in Abaqus/Explizit durchgeführt. Das viskohypoplastische Stoffmodell wird eingesetzt, um das viskose Verhalten des bindigen Bodens zu modellieren. Die Implementierung des Runge-Kutta-Fehlberg-4/5-Integrationsverfahrens hat die Effizienz und die Genauigkeit der FE-Berechnung erhöht. In den numerischen Simulationen werden typische Ankerverhalten beobachtet und der Eindringmechanismus wird analysiert. Variationen der Simulationsparameter deuten auf wichtige Einflussfaktoren (Ankergröße, Bodenfestigkeit und Ziehgeschwindigkeit des Schiffes) der Penetrationstiefe hin.

Das Sekundärsetzungsverhalten von weichen bindigen Böden stellt eine große Herausforderung für die moderne Baupraxis dar. Das Ziel von Vorbelastungsmaßnahmen ist neben der Vorwegnahme der Lastsetzungen des Bauwerks die bestmögliche Reduzierung der langfristig andauernden Sekundärsetzungen. Auf Grundlage der durchgeführten eindimensionalen Kompressionsversuche an Klei wurde der Einfluss einer Vorbelastung auf das Sekundärsetzungsverhalten bei Wiederbelastung belegt. Die Sekundärsetzungen eines Bodens können durch Überkonsolidation maßgeblich verringert werden. Dabei ist nicht nur das Überkonsolidationsverhältnis, sondern vielmehr das Differenzmaß der auf die Entlastung folgenden Wiederbelastungsspannung eine entscheidende Größe. Im Gegensatz zur Erstbelastung ist der Sekundärsetzungsbeiwert des Bodens bei einer Wiederbelastung spannungs- und zeitabhängig. Die Ergebnisse konnten anhand des C&agr;/Cc-Konzepts von Mesri unter Berücksichtigung des Prinzips der äquivalenten Spannung belegt werden.

Influence of the overconsolidation on the secondary settlement behavior in the recompression range of organic clay.
The secondary settlement behavior of soft cohesive soils is a particular challenge for the modern civil engineering. Apart from anticipating the load ratios of the building the aim of preloading the soil is to reduce at its best the postconstruction secondary settlements to acceptable limits. Based on the one-dimensional compression tests on clay, the influence of preloading on the secondary settlement could be proved. The secondary settlement of soils can be significantly reduced by overconsolidation. Not only the overconsolidation ratio, but rather the difference between discharge and reloading is a decisive factor. In contrast to the initial loading the secondary compression index of the soil depends on stress and time when reloaded. The results could be retraced on the bases of the C&agr; /Cc concept of compressibility developed by Mesri by taking the equivalent stress into account.

It is commonly assumed that the maximum slope angle &bgr; of an infinite cohesionless slope is equal to the friction angle of the soil &phgr;. However, this relation only holds for a dilatancy angle &psgr; equal to the friction angle if the Mohr-Coulomb failure criterion is employed. This article demonstrates that the increase in the soil strength due to the plane strain conditions in an infinite slope allows for using &bgr; = &phgr; as a conservative approximation for &phgr; < 35° and &psgr; > &phgr;/3. Further, the calculations presented here support the common practice in geotechnical engineering of using the strength parameters obtained from triaxial tests in limit state calculations such as Bishop's method without further consideration of the dilatancy. However, it seems to be more appropriate to use direct shear tests wherever possible, i.e. for fine-grained soils.

Standsicherheit unendlich langer Böschungen untersucht mit Elastoplastizität und Hypoplastizität.
Es wird üblicherweise angenommen, dass die maximale Neigung &bgr; einer unendlich langen, kohäsionslosen Böschung dem Reibungswinkel &phgr; des Materials entspricht. Bei der Verwendung des Versagenskriteriums nach Mohr-Coulomb ist das jedoch nur korrekt für Böden mit Dilatanzwinkel &psgr; gleich dem Reibungswinkel. In diesem Beitrag wird gezeigt, dass infolge des ebenen Verzerrungszustandes &bgr; = &phgr; als konservative Schätzung verwendet werden kann, wenn &phgr; < 35° und &psgr; > &phgr;/3 gilt. Außerdem bestätigen die angestellten Berechnungen die übliche Vorgehensweise, in der Geotechnik Standsicherheitsuntersuchungen, wie z. B. das Lamellenverfahren nach Bishop, mit Festigkeitsparametern aus dem Triaxialversuch ohne Berücksichtigung der Dilatanz durchzuführen. Es scheint jedoch angemessener, wenn möglich Rahmenscherversuche durchzuführen, um die erforderlichen Parameter zu erhalten.

Mit Erscheinen des Ergänzungsbands 2015 zur VOB, Ausgabe 2012, wurden in allen ATV-Normen die bisherigen Klassen durch Homogenbereiche für Boden und Fels ersetzt. Zur Beschreibung der Homogenbereiche werden in diesen Normen, die nach Abschnitt 2 - Stoffe und Bauteile, den Baugrund behandeln müssen, Eigenschaften und Kennwerte vorgegeben, die in der Leistungsbeschreibung anzugeben sind. In diesem Artikel werden die Änderungen durch die Einführung der Homogenbereiche im Vergleich zu den bisherigen Klassen dargestellt und Hinweise für die Baugrunduntersuchungen und zugehörigen Planungen gegeben.

Improvement of soil and rock classes in all VOB-codes, part C (2015).
In 2015 the supplement to the VOB, issue 2012, was released. In all ATV standards the previous soil categories were substituted by homogenous zones for soil and rock. Chapter 2 of this standard, named Material and Construction Elements is dealing with the subsoil conditions. To describe the homogenous zones in these standards, properties and characteristic values are specified, which have to be provided as part of the general technical specifications. In this paper the changes induced by the introduction of the homogenous zones will be represented by means of comparison to the previous soil categories. In addition, advice for ground investigation und associated design will be paid attention to.

Der vorliegende Beitrag behandelt die rechtlichen Rahmenbedingungen der Beziehung Auftragnehmer (AN, Baufirma) und Auftraggeber (AG, Bauherr) in Bezug auf die Frage, wer bestimmte Risiken zu tragen hat. Der Fokus liegt dabei auf dem geschuldeten Werkerfolg (Erfolgsrisiko) sowie dem Baugrund- und Systemrisiko. Nach einer Einführung werden sechs fiktive Beispiele aus dem Bereich des Spezialtiefbaus vorgestellt, die sowohl einfache als auch komplexe Fälle mit Sondervorschlägen und Risikoverschiebungen abdecken. Neben den fiktiven Beispielen wird anhand der aktuellen Rechtsprechungspraxis schließlich gezeigt, wie die Zuordnung von Baugrund- und Systemrisiken von den Gerichten gesehen wird.

Performance, geotechnical and systemic risks - Ground engineering case studies.
This paper deals with the legal framework of the relationship between contractor (AN) and client (AG) with respect to the allocation of certain construction risks. It focuses on the risk of successful performance of the contractor as a result of service contracts as well as geotechnical and systemic risks. After the legal and practical definition of these risks, six ground engineering case studies are presented that range from straightforward to complex cases including variant design solutions and transfer of risk allocation. After that court rulings are presented to give insights into judicial practice.

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• In memoriam Prof. Dr.-Ing. habil. Helmut Meißner
• Nachruf Dipl.-Ing. Hans-Walter Koreck

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Xella Technology and Research, in a pilot study with the Hamburg-based Otto Dörner GmbH waste management company and the Ytong plant in Wedel, has been testing since 2013 how and in what amounts autoclaved aerated concrete (AAC) remains from demolished buildings or from waste disposal sites can be reused for new AAC production. The processing of the salvaged AAC-material should conform to the current technical standard: return of mixed demolition rubble, separation of contaminants (by metal separation, air density separation, swim-sink separation, manual resorting), pre-treatment in the crusher and sieves for predetermined grain size ranges. This is where grain sizes or moisture content, heavy metals, bitumen, sulphate or other impurities are analysed in detail. The sorting accuracy as performed by Otto Dörner has shown to be sufficient for reuse through reintroduction into AAC-production. Up to 15 % salvaged AAC prepared in such a manner can be effortlessly reused. A sample production of AAC quality grade P4-0.55 with granulated salvaged AAC in the Ytong plant in Wedel was successful.

The DIN 4109 series of standards has been revised in recent years and harmonised with European design codes. After the drafts of DIN 4109 were issued in November 2013, the documents shall now be finally published in summer 2016.
The calculation procedure according to DIN 4109-2 is based on the simplified procedure from EN 12354:2000, in which the noise transmission routes are calculated individually, similarly to the calculation for framed buildings according to supplement 1 to DIN 4109. The procedure according to DIN 4109-2 is based on formulae, which are filled with figures from the building element catalogue of parts 3-2 to 3-6.
This article shows examples of calculation steps for the determination of the weighted airborne sound reduction R'w,Raccording to DIN 4109-2:2016 for a floor slab between residential units.