The provisions of the planning approval for the Gotthard Base Tunnel required more than 1, 000 environmental measures for the Amsteg and Erstfeld sections, arranged in 80 detail projects. The environmental aspect was also of great significance for the client. Therefore AlpTransit Gotthard AG provided sufficient resources to be able to implement the project successfully from the environmental point of view. The article is concentrated on selected aspects and explains their special features. The integration of environmental monitoring into the local construction supervision team; soil protection and cultivation; the problem of nitrite in the site wastewater; and dust and noise emissions are dealt with in detail, along with the ecological opportunities of a large construction site. A description of the usual conditions and measures affecting a tunnel site is intentionally omitted.
Die Plangenehmigungsverfügungen zum Gotthard-Basistunnel sahen für die Teilabschnitte Amsteg und Erstfeld mehr als 1.000 Umweltmaßnahmen vor, die in 80 Detailprojekten eingeordnet waren. Der Umweltaspekt war auch für die Bauherrschaft von hoher Bedeutung. Daher setzte die AlpTransit Gotthard AG genügend Ressourcen zur Verfügung, um das Projekt auch aus Umweltsicht erfolgreich umsetzen zu können. Der Beitrag konzentriert sich auf ausgewählte Aspekte und zeigt deren Besonderheiten auf. Im Einzelnen werden die Integration der Umweltbaubegleitung in die örtliche Bauleitung, der Bodenschutz und die Rekultivierung, die Nitritproblematik im Baustellenabwasser, Staub- und Lärmemissionen sowie die ökologische Chancen einer Großbaustelle behandelt. Auf eine Darstellung der üblichen Auflagen und Maßnahmen bei einer Tunnelbaustelle wird bewusst verzichtet.

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In the construction of high-pressure hydropower plants, the headrace is often the decisive cost component and determines the economic feasibility of the plant. For this reason, the selection and dimensioning of the most suitable tunnelling method is of fundamental importance. This starts with the determination of a suitable layout followed by a reliable geological prediction and covers the geotechnical interpretation and identification of geotechnical requirements. This is followed by the most accurate forecast of the performance of different excavation systems and risk assessments for each estimate. Finally, the development and comparison of different construction process scenarios is required to determine the most practical and safest combination of the most suitable excavation methods. Subsequently, these individual steps are explained and a comparison is drawn with experience gained in construction practice in the implementation of numerous headraces of high-pressure hydropower plants.
Beim Bau von Hochdruck-Wasserkraftanlagen stellt der Triebwasserweg vielfach den entscheidenden Kostenanteil dar und entscheidet über die wirtschaftliche Machbarkeit der Anlage. Aus diesem Grund kommen der Auswahl und Dimensionierung der bestgeeignetsten Vortriebsverfahren eine entscheidende Bedeutung bei. Dies beginnt bei der Trassenwahl, gefolgt von einer zutreffenden geologischen Prognose und erstreckt sich über die geologisch-geotechnische Interpretation und Identifikation der Anforderungen. Danach folgt eine möglichst exakte Prognose der Machbarbarkeit und Leistungsfähigkeit unterschiedlicher Vortriebssysteme und der Risikobandbreite dieser Einschätzungen. Schließlich ist die Entwicklung und Gegenüberstellung unterschiedlicher Bauablaufszenarien erforderlich, um zur sinnvollsten und sichersten Kombination der bestgeeigneten Vortriebsmethoden zu kommen. In der Folge wird auf diese einzelnen Schritte eingegangen, und es wird ein Vergleich mit den in der Baupraxis gemachten Erfahrungen bei der Realisierung zahlreicher Triebwasserwege von Hochdruck-Wasserkraftanlagen gezogen.

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Sulfitlauge entsteht als Abfallprozess einer Reihe von industrieller Prozesse. Es werden die besonderen chemischen Eigenschaften von Sulfitlaugen beschrieben und ihre Eignung und Anforderungen als Betonverflüssiger im Zuge eines Forschungsvorhabens erläutert.

Sulphate attack is a serious problem for concrete in marine environments. Sulphate attack can change the composition and microstructure of concrete and eventually influence the mechanical and durability performance. In this paper, the heterogeneity and mechanical properties of concrete exposed to sulphate is investigated from the microscopic to the mesoscopic scale. X-ray computed tomography (XCT) and nano-indentation were adopted to define the defect zone and establish the relationship between interfacial transition zone (ITZ) and concrete matrix (mortar). The experiments were based on concrete and mortar specimens of different strengths. The results of XCT have nano-indentation indicate that the specimens had similar degrees of damage regionally and good correlation exists between the elastic moduli of the ITZ and the mortar. The concrete can be partitioned into three parts: the cracked zone with heavy damage, damaged zone and undamaged zone. The elastic modulus of the mortar phase and the ITZ has a linear relation.

Tunnels and underground works in sulphate bearing rocks are very challenging. For more than a century experience has accumulated in Switzerland and southern Germany with difficult conditions during construction and operation, which show the difficult conditions with extreme, long lasting heave of the invert and extreme swelling pressures. The analyses of published experience over more than a century and recent personal experience led to the compilation of many pieces of a puzzle and to a better understanding of complex processes. The swelling processes in sulphate bearing rocks are triggered by the formation of flow path for water, the dissolution, concentration and precipitation of minerals. In particular Anhydrite is dissolved and the solution becomes saturated, until precipitation and crystallization of Gypsum starts. The applied construction methods play an important influence on the rock mechanics and geochemical processes and finally the magnitude of in-situ swelling pressures. The in-situ swelling pressure are still large, but substantially less than the swelling pressures from laboratory tests. Estimated swelling pressures will be indicated.
Tunnelbau in Sulfatgestein gehört zu den größten Herausforderungen bei Untertagebauten. Seit mehr als einem Jahrhundert kommt es bei Untertagebauten in Sulfat führendem Gebirge zu schwierigen Verhältnissen während des Baus und Betriebs der Tunnel mit großen, langandauernden, oft unerwartet auftretenden Sohlhebungen und extrem hohen Quelldrücken. Die Analyse von Tunnelbauten über hundert Jahre bis heute sowie eigene Untersuchungen führten zum besseren Verständnis der komplexen Vorgänge. Quellvorgänge werden durch die Bildung von Wasserwegen um Tunnel ausgelöst und laufen weiter als Transport- und Ausfällvorgänge. Die Quellvorgänge bei Sulfatgestein laufen über die Lösung von Anhydrit, Konzentrierung von Sulfat, Ausfällung und Kristallisation von Gips. Die Bauvorgänge und felsmechanische Randbedingungen beeinflussen die Gebirgsbeanspruchung und geochemischen Prozesse und die Größe der aufzunehmenden Quelldrücke. Die von der Auskleidung aufzunehmenden In-situ-Quelldrücke sind zwar immer noch hoch, sind aber weit geringer als die im Laborversuch gemessenen Quelldrücke. Richtwerte von Quelldrücken werden ermittelt.

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This paper presents investigations carried out at the Technical University of Denmark (DTU) on a prototype series for a super-lightweight prestressed concrete deck element called the SL-Deck.
The intention behind making a new prefabricated deck element is to improve performance with respect to flexibility, sound insulation and fire resistance compared with present-day prefabricated structures.
Full-scale tests and theoretical investigations show that the deck structure performs as intended. Also, that it is possible to assess by calculation the loadbearing capacity in bending and shear, and assess the pull-out strength of prestressing wires, the fire resistance and the acoustic insulation. Based on the results of the investigations, recommendations are given for further development of the structure before fully automated mass production is established.

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Special considerations are required for the support of tunnels in fault zones. On the one hand, standard support elements are not compatible with the imposed displacements. On the other hand, local shearing can cause damage to the lining already at rather small displacements magnitudes. Cracks in the lining frequently are observed, when the geometry of the tunnel changes, or at the intersection with cross passages. As strengthening of the lining in many cases cannot prevent damage, temporarily leaving an open gap in the primary lining. Implementing yielding elements into the lining is as well feasible, as economical increasingly replaces the traditional method of leaving open gaps. This results in a better utilization of the lining's capacity and a considerable reduction of displacements. As the lining with integrated yielding elements develops considerable thrust, a transfer of the loads via the construction joints is required. Thus, careful construction of those joints is essential. Another problem can be the bond between bolt, grout, and rock mass, as the bolts are installed, when the displacement rate is highest, and the strength of the grout still low. This paper deals only with phenomena caused by discontinuities and large displacements, and does not address other hazards, like flowing ground.
Der Tunnelbau in Störungszonen stellt ganz besondere Herausforderungen an den Ausbau. Zum einen sind die üblicherweise verwendeten Ausbaumittel mit den zu erwartenden Verformungen nicht kompatibel. Andererseits kann es, bedingt durch lokalisierte Scherverschiebungen an Trennflächen auch schon bei kleineren Verformungen zu Schäden an der primären Stützung kommen. Risse in der Spritzbetonschale treten häufig auch bei Querschnittswechseln oder beim Ansatz von Querschlägen auf. Da häufig eine Verstärkung der Schale Schäden nicht verhindert, ist bei höherer Überlagerung das Belassen eines offenen Schlitzes in der Spritzbetonschale zweckmäßig und wirtschaftlich. Anstelle der früher üblichen offenen Schlitze in Störungszonen werden zunehmend Stauchelemente eingesetzt, was zu einer besseren Auslastung der Schale und damit zu einer deutlichen Reduktion der Verformungen führt. Durch die bessere Auslastung der Schale kommt auch der Ausführung von Arbeitsfugen vermehrt Bedeutung zu. Problematisch kann auch der Verbund zwischen Felsbolzen, Mörtel und Gebirge bei höheren Deformationsraten während der Aushärtung des Mörtels sein. Dieser Beitrag beschäftigt sich nur mit Phänomenen, die durch Trennflächen und große Verformungen hervorgerufen werden. Andere Mechanismen wie fließendes Gebirge werden hier nicht diskutiert.

Emergency exits must be available at certain intervals in tunnels for safety reasons. For this purpose, cross passages are excavated to a second tunnel tube, to shafts with staircases or separate exit tunnels. For the excavation of these emergency exits in TBM drives with segmental lining, openings have to be provided in the segmental lining. This article outlines different systems to make openings in segmental linings. The choice of a suitable system depends on various constraints, e.g. the geometric dimensions of the tunnel tube and the cross passages or the prevailing soil conditions. In addition, the loadbearing capacity and serviceability is also very important.
In Tunnelbauwerken müssen aus sicherheitstechnischen Gründen in bestimmten Abständen Rettungswege vorhanden sein. Hierzu werden Querschläge zu einer zweiten Tunnelröhre, zu Schächten mit Treppenaufgängen oder auch separate Fluchtstollen hergestellt. Für den Bau dieser Rettungswege in maschinell vorgetriebenen Tunnelröhren mit Tübbingausbau müssen bei allen Varianten Öffnungen in der Tübbingschale ausgebrochen werden. Im Beitrag werden verschiedene Systeme zur Herstellung von Öffnungen in Tübbingschalen vorgestellt. Die Wahl eines geeigneten Systems hängt von verschiedenen Randbedingungen wie den geometrischen Abmessungen der Tunnelröhre und der Querschläge oder den anstehenden Baugrundverhältnissen ab. Darüber hinaus spielen aber auch die Tragfähigkeit und die Gebrauchstauglichkeit des Tübbingausbaus eine entscheidende Rolle.

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An empirical and a numerical calculation model were developed to predict the surface settlements due to EPB tunnelling in hard rock with heterogeneous face conditions. For this purpose, surface settlement and TBM driving data from Boßler Tunnel were considered. The TBM launching area characterised by a low overburden (z/D < 2) and a nature conservation area at surface was examined. The developed models were calibrated against the measured surface settlements of the first eastbound tube and were used to predict the surface settlements of the subsequent westbound tube. The prediction was then compared to the actual measured settlements during the excavation of the westbound tube. From this, findings for future settlement predictions in similar ground conditions were derived. It could be shown that both models are suitable for the application in the investigated subsoil conditions and can be used successfully in practice in different phases of the project development.
Zur Prognose der Oberflächensetzungen für EPB-Vortriebe in Festgestein bei heterogenen Ortsbrustverhältnissen wurde am Beispiel des Boßlertunnels ein empirisches und ein numerisches Berechnungsmodell aufgestellt. Dazu wurden die Setzungsdaten, die aus dem Vortrieb der zuerst aufgefahrenen Oströhre des Boßlertunnels vorlagen, sowie die Vortriebsdaten der Maschine berücksichtigt. Untersucht wurde speziell der Anfahrtsbereich mit einer geringen Überdeckung (z/D < 2). Oberhalb des Tunnels befindet sich in diesem Bereich ein Naturschutzgebiet. Basierend auf den gemessenen Setzungen oberhalb der Oströhre wurden die Modelle kalibriert. Mit beiden Modellen wurden dann die Setzungen oberhalb der Weströhre, die nach der Oströhre aufgefahren wurde, prognostiziert. Die tatsächlichen Setzungen wurden anschließend ausgewertet und den prognostizierten gegenübergestellt. Daraus wurden Erkenntnisse für zukünftige Setzungsprognosen in ähnlichem Baugrund abgeleitet. Es konnte gezeigt werden, dass beide Modelle für die Anwendung in dem untersuchten Baugrund geeignet sind und in unterschiedlichen Phasen der Projektbearbeitung in der Praxis angewendet werden können.

High head hydropower plants can generate high electrical power at very short notice, or if equipped with pumps can also draw electricity from the distribution grid and store its energy very efficiently. In this way, hydropower plants can make an indispensable contribution to regulating the grid and the use of regenerative energy sources. Physically, this requires reservoirs at various altitudes connected through headraces.
In order to be able to use high head hydropower plants with longer headrace tunnels for the generation of electricity, surge tanks are needed to compensate the kinetic energy. A surge tank thus represents an interface between civil, mechanical and electrical engineering. The construction of new high head plants and particularly of pumped storage schemes, exploiting ever greater quantities of water and with increasingly stringent demands for flexibility, leads to additional criteria and requirements, which are explained in this article. The article describes also some specific designs of surge tanks in Austria.
Hochdruckwasserkraftanlagen können hohe elektrische Leistungen in kürzester Zeit bereitstellen oder bei zusätzlichen Pumpanlagen aus dem Netz abziehen und diese damit sehr effizient speicherbar machen. Damit leisten diese Anlagen einen unverzichtbaren Beitrag zur Netzregelung und Nutzung der regenerativen Energiequellen. Physikalisch sind dazu Speicher auf unterschiedlichen Höhen verbunden durch Triebwasserwege erforderlich.
Um nun Hochdruckwasserkraftanlagen mit längeren Stollen für die Erzeugung von elektrischem Strom betreiben zu können, sind zum Ausgleich der kinetischen Energie Wasserschlösser notwendig. Das Wasserschloss stellt dabei eine Schnittstelle zwischen Bauingenieurwesen, Maschinenbau und Elektrotechnik dar. Durch den Bau von neuen Hochdruckanlagen und insbesondere von Pumpspeicherkraftwerken mit steigenden Ausbauwassermengen und steigenden Anforderungen an die Anlagenflexibilität ergeben sich auch für die hydraulische Auslegung von Wasserschlössern zusätzliche Kriterien und Anforderungen, die in diesem Beitrag erörtert werden. Auch werden in diesem Artikel zusammenfassend spezifische Wasserschlossdesigns in Österreich dargestellt.

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Concrete has become the most used material on Earth over the 200 years following the invention of modern cement. The design concept has undergone a transition from the allowable-stress design method, limit-state design method, to the performance-based design method, in response to the evolution of materials, sophistication of experimental facilities, and advancement of computation skills. From the issues on resources and energy depletion, global warming, and resilience etc., it is necessary to create a new design framework taking into consideration the required performance beyond the conventional concept, in order to construct infrastructure and buildings in a more rational way. In other words, we should construct a design system that sets the continued existence of the diverse and rich global environment as its most important criterion of value. In this paper, we review the design and technology system developed in the past and discuss it based on the above-mentioned new viewpoint, while constructing and presenting a new design system for concrete structures, focusing mainly on the concept of sustainability, which is regarded as the most important factor in achieving conservation of Earth's rich resources as well as sound socio-economic activities of humankind in the future, and we examine its feasibility.

Considering the depletion of resources and energy and the risks of climate change on a global scale, a thoughtless increase in the use of resources and energy in the construction sector is obviously unacceptable. The sector has until now constructed a system of technology focused on safety and comfort, with priority given to economic and social benefits. Such demands remain extremely important; however, in the future we ought to give additional consideration to the depletion of resources, energy consumption and other, ensuing environmental issues. This means that the sector needs to incorporate sustainability - including the environmental, economic and social aspects - into its systems of design and technology. The fib decided to incorporate a “concrete sustainability” concept in its new fib Model Code for Concrete Structures 2010. This paper explains sustainability as expressed in this code together with the background to it. In addition, the essence of sustainability with respect to future Model Codes is discussed.

The trend to sustainable construction in the building sector has greatly increased in recent years. In certain segments of the market (e.g. office and retail properties), building certificates are essential marketing aids and are having an increasing effect on competition, with questions of energy efficiency and interior air quality being of particular significance. A comprehensive series of European standards is now available, which also include a harmonised assessment concept. In infrastructure construction, this development has mostly been reflected in the estimation of lifecycle costs, durability and maintenance costs in bridge building and the recycling of material excavated from tunnels.
The new EU construction products regulation has required since 01/07/2013 the recyclability and durability of structures (i.e. buildings and infrastructure works) as well as the use of environmentally compatible raw materials and secondary materials. This paper investigates the question, whether and to what extent the assessment concepts and methods that have been developed can be applied to the design of civil engineering works, as is currently under discussion by the technical committee CEN/TC 350 “Sustainability of construction works”.
Der Trend zum nachhaltigen Bauen hat in den letzten Jahren im Hochbau stark zugenommen. In bestimmten Marktsegmenten (z. B. Büro- und Handelsimmobilien) sind Gebäudezertifikate unentbehrliche Vermarktungshilfen, die zunehmend den Wettbewerb beeinflussen, wobei oft Fragen der Energieeffizienz oder der Raumluftqualität im Vordergrund stehen. Mittlerweile steht ein umfassendes europäisches Regelwerk zur Verfügung, das auch ein harmonisiertes Bewertungskonzept umfasst. Im Infrastrukturbau konzentriert sich diese Entwicklung vor allem auf die Abschätzung von Lebenszykluskosten, Dauerhaftigkeit und Instandhaltungsaufwand im Brückenbau oder auf die Verwertung von Tunnelausbruch.
Die neue EU-Bauprodukteverordnung fordert seit 01.07.2013 die Rezyklierbarkeit und Dauerhaftigkeit von Bauwerken (also Gebäude und Infrastrukturbauten) sowie die Verwendung von umweltverträglichen Rohstoffen und Sekundärbaustoffen. Der vorliegende Beitrag geht der Frage nach, ob und in welchem Ausmaß die zwischenzeitlich entwickelten Bewertungskonzepte und Ansatzpunkte für die Planung auf den Tiefbau übertragen werden können, wie dies gegenwärtig auch im CEN/TC 350 “Sustainability of construction works” diskutiert wird.

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Clay as a building material has a long tradition in Europe, largely losing its importance with industrialisation. Since the 1980s, clay building activity has steadily increased. Standard guidelines (Lehmbau-Regeln) introduced in the 1990s, however, appear to be rather too cautious when examined in the light of current research findings on the load bearing capabilities of clay walls. Based on the evidence of historic clay buildings, on structural engineering calculations and building physics - the authors' research supports the assumption that masonry with modern unfired clay bricks has a much higher performance potential than previously assumed, which applies particularly to its sustainability. The biggest apprehension relates to the water-sensitivity of this building material with regard to structural soundness. This can be countered however with the appropriate construction principles.

Ecology, energy and sustainability are crucial socio-economic keywords, especially for the construction and real estate industry. In recent years, the masonry industry faced related sustainability issues intensively in order to keep its ability of operating in a market setting which is increasingly characterized by sustainability dogmata. Scientific analyses and studies on an objectified sustainability basis - such as established certification systems - show that masonry is absolutely competitive with all other market-relevant construction methods. Therefore, the first part of this paper deals with a sustainability assessment of buildings made of masonry as well as of other construction materials.
Concerning the design and construction of masonry, further selected aspects are discussed which are important for the competitiveness of this building technique. Outlining the simple yet economic pre-dimensioning with the help of load capacity tables is one topic which is of utmost importance for an efficient structural design. Additional aspects are the design of laterally loaded exterior walls with low vertical forces and the verification of basement walls under high earth pressure load. New and easy to use design proposals are open for discussion. Finally, the educational portal “masonry structures” of the Deutsche Gesellschaft für Mauerwerks- und Wohnungsbau (DGfM) (German society for masonry and residential construction), which supports the training of young engineers, is presented.