This paper deals with the boundary conditions regarding layout, geotechnics and economics required to make a full-face excavation of a tunnel. A flowchart for decision-making leads to four different excavation sequences. Unsuitable geometrical conditions and very unfavourable geotechnical conditions exclude full-face excavation. Under other boundary conditions, a full-face excavation may show economic advantages, which should be further exploited in our region.
Dieser Artikel beurteilt die grundsätzlichen Randbedingungen für einen Vollausbruch hinsichtlich Layout, Geotechnik und Wirtschaftlichkeit. Ein Flussdiagramm der Entscheidungsfindung führt zu vier unterschiedlichen Vortriebsabläufen. Ungünstige geometrische Randbedingungen und sehr ungünstige geotechnische Verhältnisse führen zum Ausschluss eines Vollausbruchs. Unter den anderen Randbedingungen jedoch kann der Vollausbruch wirtschaftliche Vorteile bringen, die in unseren Breiten mehr als bisher genutzt werden sollten.

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The 8.8 km long Boßler Tunnel was tendered in 2012 as a NATM tunnel, although a variant with a tunnel boring machine (TBM) was permitted for the first 2,800 m of the tunnel from the north side. The joint venture Tunnel Albaufstieg ATA won the contract in a negotiation process with the variant TBM for the first 2,800 m. Out of the conviction that a large part of the Boßler Tunnel should be feasible for a TBM, the ATA made an optimisation proposal, according to which extensive additional investigation should be undertaken in the preceding NATM tunnel and to demonstrate the feasibility of extended TBM operation. This concept was successively implemented, with a 55 m deep investigation shaft being sunk and a 20 m long investigation tunnel excavated. The investigations brought the hoped-for improved estimation of the rock mass behaviour and finally convinced all those responsible for the project (client and the contractor) that a TBM drive along the entire length of the tunnel was feasible. This procedure demanded extreme flexibility from all parties involved since the design work mostly had to be undertaken at the last minute.
Der 8, 8 km lange Boßlertunnel wurde 2012 in Spritzbetonbauweise ausgeschrieben. Für die ersten 2.800 m Tunnel von der Nordseite war auch eine Variante mit einer Tunnelvortriebsmaschine (TVM) zugelassen. Die Arbeitsgemeinschaft Tunnel Albaufstieg ATA gewann das Projekt in einem Verhandlungsverfahren mit der Variante TVM für die ersten 2.800 m. Aus der Überzeugung heraus, dass große Teile des Boßlertunnels mit TVM machbar sein sollten, machte die ATA ein Optimierungsangebot, nach dem in den vorlaufenden Spritzbetonvortrieben umfangreiche zusätzliche Erkundungen gemacht werden sollten und damit ein Nachweis für die Machbarkeit der erweiterten TVM erbracht werden sollte. Dieses Konzept wurde sukzessive umgesetzt. Dabei wurden auch zusätzlich ein 55 m tiefer Erkundungsschacht und ein 20 m langer Erkundungsstollen abgeteuft. Die Erkundungen brachten die erhoffte bessere Einschätzung des Gebirgsverhaltens und schließlich die gemeinsame Überzeugung der Projektverantwortlichen des AG und AN, dass eine TVM-Fahrt über die gesamte Länge des Tunnels machbar ist. Diese Vorgangsweise erforderte extreme Flexibilität von allen Projektbeteiligten, da die Planungsgrundlagen meist erst in letzter Minute bereitgestellt werden konnten.

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The 5.65 km long Thirra motorway tunnel experienced major problems during the summer of 2009 in a central 1,000 m long section through a fault zone with 500 m overburden. The tunnel showed large convergence, settlement and invert heave. In early November 2009, a 60 m long section of the south tube collapsed. A team of tunnel consultants including Dr. Sauer and iC were engaged to analyze the situation and make suggestions for a modified design. This resulted in a completely new concept for re-profiling, re-mining the collapse and inner lining. The basic principles followed were optimization of the shape to near-circular, very short ring closure and stiff lining. This concept was implemented by the contracting JV at record speed and worked perfectly. The displacements of the primary lining were very small and the loads within limits.
Der Thirra Autobahntunnel befand sich im Sommer 2009 im zentralen Teil mit 500 m Überlagerung in einem sehr kritischen Zustand. Über eine Länge von ca. 1.000 m waren in einer Störungszone große Konvergenzen, Setzungen und Sohlhebungen aufgetreten. Anfang November 2009 verbrach ein 60 m langer Abschnitt der Südröhre. Ein Beraterteam von Dr. Sauer und iC wurde engagiert, analysierte die Ereignisse und entwickelte ein Konzept zur Nachprofilierung, Aufarbeitung des Verbruchs und für die Innenschale des betroffenen Abschnitts. Das Konzept beruhte auf Querschnittsoptimierung, extrem kurzem Ringschluss und steifer Schale. Dieses Konzept wurde von der ausführenden ARGE in Rekordbauzeit umgesetzt und bereitete keinerlei Probleme. Die Verschiebungen in der Schale waren sehr gering, die Beanspruchungen im zulässigen Rahmen.

Außenputz muss in wichtigen Eigenschaften auf den Putzgrund, vor allem bei wärmedämmendem Leichtziegel-Mauerwerk, angepasst sein, damit schädliche Putzrisse bis in den Putzgrund vermieden werden. Der Nachweis ausreichender Eigenschaftsanpassung kann mit Hilfe der Druckfestigkeit des Putzes auf dem Putzgrund erfolgen. Diese soll etwa 5 N/mm2 nicht überschreiten. Die Druckfestigkeit wird mit den Verfahren II oder III nach DIN 18555-9, vorzugsweise mit dem Verfahren III an Putzscheiben von am Bauwerk entnommenen Bohrkernen ermittelt. Ein Bezug dieser Druckfestigkeitswerte zu denen an Prismen nach DIN EN 1015-11 (“Standard”-Normprüfung, Normdruckfestigkeit) ist möglich. Dadurch lässt sich auch näherungsweise der (obere) Grenzwert der Normdruckfestigkeit bestimmen, bei dem davon ausgegangen werden kann, dass die Putzdruckfestigkeit am Bauwerk den empfohlenen Wert von etwa 5 N/mm2 einhält.

Testing the compressive strength of external rendering on masonry.
The important properties of external renderings have to be adapted to the respective rendering base, especially in case of masonry made of high thermal insolating light clay units, to avoid unintentional crack formation in the rendering extending into the rendering base. A criterion for the adaptation between rendering and base is the compressive strength of the rendering, which should not exceed 5 N/mm2. The compressive strength of the rendering can be tested according to DIN 18555-9, test method II or III. Preferably, it should be determined with test method III by use of small plates of the rendering taken from drilled masonry samples. A relation of these compressive strength values to values tested on prisms (standard test method according to DIN EN 1015-11) does exist. Thus, the upper limit value of the compressive strength tested on prisms can approximately be determined, with which it can be assumed that the compressive strength of the rendering on the masonry wall does not exceed the recommended value of 5 N/mm2.

Zur Beurteilung der Rißsicherheit wurden die maßgebenden Kenngrößen wie Schwinden, Kriechen, Zugfestigkeit, Zug-E-Modul und die Haftscherfestigkeit untersucht.

Über das Rückkriechen von zuvor unter Dauerbelastung (Kriechversuch) gestandenen Mauerwerkspfeilern nach der Entlastung.

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Eine wesentliche Voraussetzung für die Gewährleistung der planmäßigen Funktionsfähigkeit von Mauerwerkbauteilen und -bauwerken ist deren regel- und sachgerechte Ausführung. Leider entspricht die Ausführungsqualität in zunehmender Anzahl der Fälle nicht den Technischen Regelwerken. Dass diesbezüglich Handlungsbedarf besteht, wird an einem konkreten Beispiel verdeutlicht.

Der Anteil an Dünnbettmauerwerk nimmt aus gutem Grunde ständig zu: Dünnbettmauerwerk weist im Vergleich zu anderem Mauerwerk i. d. R. deutlich höhere Festigkeiten auf, die Formänderungen sind geringer, der Putzgrund ist homogener und die Herstellung des Mauerwerks erfolgt mit wesentlich weniger Zeitaufwand und damit kostenminimiert. Voraussetzung dafür, daß diese Vorteile auch tatsächlich eintreffen, sind die notwendige geringe Maßtoleranz der Mauersteine, der sachgerechte Auftrag des Dünnbettmörtels und die Einhaltung der sonstigen Ausführungsregeln nach DIN 1053-1. Außerdem muß der Putzgrund - wie bei anderem Mauerwerk auch - bestimmten Anforderungen genügen, wie z. B. ausreichende Ebenheit und Geschlossenheit der Oberfläche, keine schädlichen Formänderungen und Fehlstellen, und er muß frostfrei und darf nicht durchnäßt sein.
In der letzten Zeit sind gelegentlich Unklarheiten hinsichtlich der Anforderungen an Planziegel-Mauerwerk mit Dünnbettmörtel sowie vermeintliche Mängel und deren Auswirkung aufgetreten. Der folgende Beitrag soll Klarheit zu dieser Thematik bringen.

Die Anwendung von Dünnbettmauerwerk hat in den letzten Jahren ständig zugenommen. Dies ist i. w. auf die verringerten Herstellkosten, den schnelleren Baufortschritt und die verbesserten Mauereigenschaften - vor allem Tragfähigkeit - zurückzuführen. Voraussetzung dafür, daß sich die genannten Vorteile auch tatsächlich einstellen, ist eine sachgerechte, den technischen Regelwerken sowie den Empfehlungen der Mauersteinund Mörtelindustrie entsprechende Herstellung des Mauerwerks. Da für das Herstellen von Dünnbettmauerwerk aus bindemittelgebundenen Plansteinen und Planziegeln z. T. unterschiedliche Ausführungshinweise zu beachten sind, werden diese beiden Mauerwerksgruppen getrennt in den Beitragsteilen 1 und 2 behandelt. Beschrieben und bildlich verdeutlicht werden jeweils die Anlieferung und bauseitige Lagerung der Baustoffe, das Ausführen der erforderlichen Ausgleichsschicht (Kimmschicht), das Herstellen und Auftragen des Dünnbettmörtels, das Verlegen der Plansteine bzw. -elemente, der Schutz des ausgeführten Mauerwerks und - soweit anwendbar - die Ausführung von Dünnlagenputz.

Für Mauerwerk aus Kalksandplansteinen mit Dünnbettmörtel wurde, vor allem für die Beurteilung der Rißsicherheit, wichtige Eigenschaftswerte im Versuch bestimmt. Die Zugfestigkeit parallel zu den Lagerfugen ist wegen der verklebten Steine erwartungsgmäß beträchtlich größer - etwa drei mal so hoch - wie die von KS-Mauerwerk mit Normalmörtel. Der Zug-E-Modul von Plansteinmauerwerk ist dagegen nicht wesentlich größer. Dadurch ergeben sich größere rechnerische rißfreie Wandlängen. Jedoch sollten bis ausreichende Praxiserfahrungen vorliegen, nichttragende Wände nur bis etwa 8 m ohne Fuge ausgeführt werden.

One of the main goals of the ground investigation for the Koralm Tunnel project was the detailed investigation of the Lavanttal fault systemwhich lies in the contact between the Koralm crystalline and the neogenic formations of the Lavanttal. The above-ground investigation programme (mapping, core drilling, geophysics) was able to deliver the first estimation of the geological, hydrogeological and geotechnical rock conditions of the fault zone many hundreds of metres thick (fig. 1). The Paierdorf investigation tunnel, which has now been constructed, clarified the thickness and the internal structure of the fault zone as well as the hydraulic and mechanical rock properties along the tunnel. Equally important was the practical experience gained by tunnelling through the fault zone. The knowledge gained from the Paierdorf investigation tunnel will be used in further design work for the mechanical driving of this very heterogeneous region of rock.

Eines der wesentlichen Erkundungsziele für das Projekt Koralmtunnel stellt die detaillierte Erkundung des Lavanttaler Störungssystems, insbesondere die im Kontaktbereich zwischen dem Koralmkristallin und dem Neogen des Lavanttals verlaufende Hauptstörungszone, dar. Mit den übertägigen Erkundungsarbeiten (Kartierungen, Kernbohrungen, Geophysik) konnten erste Einschätzungen bezüglich der geologischen, hydrogeologischen und geotechnischen Gebirgsverhältnisse dieser mehrere hundert Meter mächtigen Störungszone gewonnen werden (Bild 1). Mit dem nun gebauten Erkundungstunnel (EKT) Paierdorf wurden die Mächtigkeit, der interne Aufbau der Störungszone sowie die hydraulischen und mechanischen Gebirgsverhältnisse im Bereich der Tunneltrasse abgeklärt. Ebenso wichtig waren die praktischen Erfahrungen der tunnelbautechnischen Bewältigung der Störungszone. Die Erkenntnisse aus dem EKT sollen in die weiteren Planungsschritte für das maschinelle Auffahren dieses sehr heterogenen Gebirgsbereichs einfließen.

Derzeit vorliegende Untersuchungsergebnisse zur Zugfestigkeit von Vollsteinen, Vollblöcken und Hohlblöcken aus Leichtbeton werden vereinheitlicht, statistisch ausgewertet, in Tabellen und Diagrammen dargestellt sowie für die Anwendung in Technischen Regelwerken aufbereitet. In DIN 1053 ist die Zugfestigkeit der Mauersteine eine wichtige Eingangsgröße für die Bemessung auf Zug-, Biegezug- und Schubfestigkeit von Mauerwerk.

Die Zug- bzw. Biegezugfestigkeit von Mauersteinen beeinflußt die Zug-, Biegezug- und Schubfestigkeit von Mauerwerk i. d. R. entscheidend. Die für die Mauerwerkbemessung in DIN 1053-1 zugrunde gelegten Eigenschaftswerte der Mauersteine sind stark pauschaliert und stammen aus über 10 Jahre alten Untersuchungen. Für die Überarbeitung der DIN 1053-1 bzw. das Anwendungsdokument zu Eurocode 6 ist eine aktualisierte Auswertung und Bewertung der derzeit verfügbaren Untersuchungsergebnisse erforderlich. Dies ist Inhalt des Beitrages. Die Untersuchungsergebnisse werden statistisch ausgewertet, in Diagrammen sowie Tabellen dargestellt und für die Anwendung in den Technischen Regelwerken aufbereitet.

Druckfestigkeit von Mauerwerk parallel zu den LagerfugenDie Druckfestigkeit von Mauerwerk parallel zu den Lagerfugen - auch Längsdruckfestigkeit genannt - wird für Tragfähigkeitsnachweise für Mauerwerkbauteile, die parallel zu den Lagerfugen auf Biegedruck beansprucht werden, benötigt. Von wesentlichem Einfluß auf die Längsdruckfestigkeit von Mauerwerk sind die Längsdruckfestigkeit der Mauersteine und die Art der Stoßfugenausführung (vermörtelt, unvermörtelt) sowie im Falle der unvermörtelten Stoßfugen die Verbundfestigkeit zwischen Mauerstein und Mauermörtel in der Lagerfuge. Im Beitrag werden alle vorliegenden Untersuchungsergebnisse zur Längsdruckfestigkeit von Mauerwerk mit den wesentlichen Kennwerten zusammengestellt, ausgewertet und bewertet sowie erste Vorschläge für die Berücksichtigung der Längsdruckfestigkeit von Mauerwerk bei der Bemessung gemacht.

Bei insgesamt 127 Mauerwerkprüfkörper aus verschiedensten Mauersteinen wurden die Risspannung, die E-Moduln, die Arbeitslinien und die Bruchdehnung gemessen.

Bericht über Versuche zur Bestimmung der wesentlichen mechanischen Parameter wie E-Modul, Druckfestigkeit, Dehnung der gängigen Arten von Mauerwerkssteinen.

Es wird über die unterschiedlichen Verformungseigenschaften von Mauersteinen in vertikaler Richtung infolge unterschiedlicher E-Moduli, Kriech- und Schwindverhaltens und Feuchtedehnung berichtet. Hierdurch können bei Kombination verschiedener Mauersteine Rissbildungen im Mauerwerk erzeugt werden( z.B. Rot-Weiss-Problematik)

Es wird über die massgebenden mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Mauersteinen und Mauermörtel berichtet.

In den letzten Jahren wurden eine Reihe von Spaltzugversuchen an Mauersteinen durchgeführt. Spaltzugfestigkeitswerte werden besonders benötigt für die Erforschung des Bruchmechanismus von Mauerwerk, für die Beurteilung der Rissicherheit und besonders für die Ermittlung der Schub- und Zugbeanspruchbarkeit.