Built in 1914, the listed Reichsbahn directorate building was formerly used as an administrative building by Deutsche Bahn AG in Stuttgart. The Stuttgart 21 Project requires new tracks from the Feuerbach and Bad Cannstatt Tunnels to be built, which branch off from 4 to 8 tracks in the area beneath the DB directorate. Complete demolition of the directorate building was not possible due to the objection of the listed monument authorities, the city administration, the municipal council of architects and the former building owner Vivico. In view of this the preservation of the main building was specified in the planning decision of 28/01/2005.
In order for the new station to be constructed by cut-and-cover, part of the building had to be secured and underpinned. The design should also take into account two single-track underground rail tunnels beneath the building and newly constructed temporary retaining structures. The temporary works required to distribute the building loads extended over an area of 800 m2, around half of the building footprint, and poses particular constraints on the design and construction approach due to the building preservation order and its inner city proximity.
Das ursprünglich als Reichsbahndirektion 1914 bezogene Gebäude in Stuttgart ist ein, unter Denkmalschutz stehender, ehemaliger Verwaltungsbau der Deutschen Bahn AG. Im Rahmen des Großprojekts Stuttgart 21 verzweigen sich im Bereich unter der DB Direktion die Gleise aus den Tunneln Feuerbach und Bad Cannstatt von 4 auf 8. Da ein vollständiger Abriß gegen den Willen des Denkmalschutzes, der Stadtverwaltung, des Gemeinderates der Architektenschaft und des ursprünglichen Eigentümers Vivico nicht möglich war, wurde im Planfestellungsbeschluß vom 28.01.2005 der Erhalt des Hauptgebäudes festgeschrieben.
Um die Unterquerung des Bahnhofs in offener Bauweise realisieren zu können, musste ein Teil des Gebäudes gesichert und abgefangen werden. Des Weiteren mussten in der Planung zwei unter dem Bauwerk angeordnete eingleisige U-Bahnröhren und neu zu erstellende Verbauwände berücksichtigt werden. Die Teilunterfangung umfasst mit 800 m2 rund die Hälfte der Gebäudefläche und stellt hinsichtlich des bestehenden Denkmalschutzes und der innerstädtischen Schnittstellen besondere Anforderungen an die Planung und Bauausführung.

The tunnels of the railway project Stuttgart-Ulm are located in sedimentary rock of the Keuper Formation, the Black Jurassic, the Brown Jurassic and the White Jurassic formation. The two longest tunnels are excavated by tunnel boring machine over most of their length. The remaining tunnels, which the authors are involved in, are excavated by conventional tunnelling. All tunnels are designed on the basis of the AJRM-method. This method is based on an anisotropic, elasto-viscoplastic model for jointed rock and corresponding FE-software, which has been extended to seepage and swelling. The method has been applied to practical projects for the last 40 years. By means of rock mechanical test programs and back-analyses of projects in a variety of rocks, the reliability of the predictions is quite high and the application leads to safe and economic solutions.
Special emphasis is given to tunnels located in swelling gypsum Keuper. The phenomena of swelling and leaching are described and a swelling model is outlined. The evaluation of the rock mechanical parameters and a method of analyses are explained. On this basis, the design principles and package of measures applied for the tunnels located in anhydrite-bearing rock are described. Some important aspects with regards to tunnelling in leached Gypsum Keuper and in the other Keuper layers as well as the Black Jurassic are addressed. For the 8.8 km long Boßler Tunnel, located in the Brown and White Jurassic, for an approx. 900 m long section in the Aalenium 2 with a maximum overburden of 280 m squeezing rock conditions had to be anticipated. By means of a vertical exploration shaft and a connecting exploration gallery, an improvement of the predicted characteristic rock mechanical parameters could be justified, thus enabling TBM-tunnelling also in this section, with an increase of the segment thickness from 45 to 65 cm. For the Steinbühltunnel located in White Jurassic, special emphasis was placed on karstic rocks. The corresponding measures are described.

Rockfall events along main traffic routes in alpine regions emphasize the necessity of enhancing hazard assessment, especially in terms of rockfalls. In the field of regional rockfall modelling it becomes more and more important to work with 3D rockfall codes to account for morphological structures. Due to the general scale of regional rockfall modelling it is in most cases not possible to collect quantitative field data. Thus the input parameters are determined according to disposition models like in the Bavarian hazard map. The current paper deals with a detailed rockfall study which was accomplished during rockslope scaling works in the Bavarian Alps. The rock slope consisting of the Hauptdolomite-Formation extends along the federal road B 305 north of the village of Schneitzlreuth in Bavaria. Due to attending rockslope scaling works in cooperation with the State Agency for Construction in Traunstein, a quantification of block dimensions according to real rockfall field tests was possible. After having determined the three main block axes for over 300 rocks, rockfall modelling were accomplished applying the 3D rockfall codes Rockyfor3D and RAMMS::Rockfall. One part of the parameter studies covers the main proportion of the detected block sizes using Rockyfor3D. The second part of the study presents a comparison of the Rockyfor3D and RAMMS::Rockfall outcomes, taking the same block class for both codes into account. This paper demonstrates the limits and possibilities of using different 3D rockfall codes taking detailed field data into account.

The Österreichische Raumordnungskonferenz (ÖROK) set up a partnership in 2011 to deal with “Risk management for gravitational natural hazards in landuse planning”. As gravitational natural hazards have a decisive influence on development in the Alpine Region, standard procedures were developed for the assessment of the relevance of these processes for landuse planning. This paper describes the recommended procedure for the assessment of hazards affecting permanent settlements from rockfall in a top-down approach. The first step to define potential conflicts between the maximum run-out of rockfall processes and the presence of settlements is a conservative empirical assessment based on rock outcrops serving as potential detachment zones and the maximum reach of such rockfalls, leading to a hazard indication map. This approach is only based on existing cartographic information, field investigations are not necessarily involved at this stage. To ensure conservative results, the use of a high-resolution 1 m ground model to identify rock outcrops is recommended. The next step includes a thorough examination of those areas in the hazard indication map with conflicts between the maximum reach/run-out of falling blocks and settlements. This stage includes field investigations with mapping of maximum reach blocks, block size distributions, underground conditions of the transit zone and the condition of rock outcrops that act as potential detachment zones. All this information is subsequently integrated into a 3D rockfall simulation. As a result the modelling enables a delineation of areas out of reach (no rockfall hazard), areas with potential impact energies ≤ 100 kJ (low intensity) and areas with potential impact energies > 100 kJ (high intensity).
Im Rahmen der Österreichischen Raumordnungskonferenz (ÖROK)-Partnerschaft “Risikomanagement für gravitative Naturgefahren in der Raumplanung” wurden Empfehlungen erarbeitet, die eine standardisierte Vorgangsweise zur Abgrenzung von Steinschlaggefährdungsbereichen beschreiben. Im Forstgesetz von 1975 (§ 11) ist eine differenzierte Abgrenzung von Gefahrenzonen für den Prozess Steinschlag/Felssturz nicht explizit vorgesehen, es wird lediglich die Ausweisung von Hinweisbereichen angeführt, die möglicherweise von Rutschungen oder Steinschlag betroffen sein könnten. Gleiches gilt für die Gefahrenzonenplanverordnung BGBL 436/1976. Die Raumordnungsabteilungen der Länder fordern jedoch eine ausreichend zuverlässige Abgrenzung von durch Steinschlagprozesse potenziell gefährdeten Flächen. Daher wurde im Rahmen der Strategie 2020 der Wildbach- und Lawinenverbauung die Einführung einer geeigneten Vorgangsweise - vorerst in je einer Testgemeinde je Bundesland - vereinbart. Der Beitrag beschreibt eine auf der ÖROK-Empfehlung basierende praktikable Methodik, mit der Gefährdungsbereiche nachvollziehbar identifiziert und dargestellt werden können. Darüber hinaus werden aus den Erfahrungen bei der Bearbeitung von Testgebieten Empfehlungen abgeleitet, die sicherstellen sollen, dass künftig einheitliche Ergebnisse erzielt werden.

Roads in the municipal Berchtesgaden are among the traffic infrastructure in Germany most highly endangered by natural hazards. Landslide, avalanche, rockfall and debris flow events led to repeated accidents and road closures. In order to improve the safety of main roads, a three-stage approach has been introduced by the responsible road authority, especially in the light of finding the most suitable and sustainable solutions quickly. The first stage was a systematic spatial detection and delineation of all risk areas, as well as assessment of the level of risk and the resulting urgency. Based on this assessment, a more detailed investigation was conducted, leading to the development of tailored protection concepts. The main criteria for the entire design phase of any measure have always been the necessary level of protection, reasonable costs and environmental compatibility. Matching all these requirements is critical for rapid construction and therefore a reasonable use of resources. A good example of this approach is the integral protection concept for the B 21 main road with its central structure of a multifunctional protection gallery near Baumgarten. This has been completed recently, and several other projects are currently under construction.
Die Straßen im Landkreis Berchtesgadener Land zählen zu den am stärksten durch Naturgefahren gefährdeten Strecken in Deutschland. Rutschungen, Lawinen-, Steinschlag- und Murereignisse führen hier immer wieder zu Unfällen und Straßensperrungen. Um die Sicherheit auf den überregionalen Straßen bestmöglich, nachhaltig und schnell zu verbessern, wurde vom zuständigen Staatlichen Bauamt eine dreistufige Vorgehensweise eingeführt. Sie soll helfen, Mittel gezielt einzusetzen, Maßnahmen an den dringendsten Punkten zu realisieren und langwierige, teure Fehlplanungen zu vermeiden. Erster Schritt war die räumliche Erfassung und Abgrenzung aller Gefahrenbereiche sowie die Beurteilung des jeweiligen Risikos und der daraus resultierenden Dringlichkeit. Erst nach dieser Bewertung konnten in einem nächsten Schritt vertiefte Untersuchungen stattfinden und mit der Entwicklung von Schutzkonzepten begonnen werden. Entscheidend für die Umsetzung einer Maßnahme sind dabei die Schutzwirkung, die Wirtschaftlichkeit und die Umweltverträglichkeit einer Planung. Ein gutes Beispiel für diese Vorgehensweise ist das derzeit in Bau befindliche integrale Schutzkonzept an der Bundesstraße 21 mit seinem zentralen Bauwerk, der multifunktionalen Schutzgalerie bei Baumgarten.

In spring 2008 a rock slide detached from one of the walls in the quarry “Frauenmühle” locally used as climbing park, mobilizing a volume of 50 m3. The binary granite is relative fresh on the bottom of the walls, but the weathering increases significantly to the natural surface. The bedrock shows an orthogonal joint system enabling the so-called “Wollsackverwitterung”. Mapping of the joints followed by a kinematic analysis of the quarry wall by DIPS (Rocscience) indicates the slope failure to be of a planar sliding type on a medium-steep dipping plane. As the contributing factor for the slide, weathering along the plane has to be considered. Thereby the destruction of rock bridges downgrades the overall shear strength. A stability analysis based on the reconstructed block geometry and the determined shear parameters verifies the instability of the block. For today's situation, the kinematic analysis detects some critical intersections of joints being able to generate slide wedges.
Im Frühjahr 2008 ereignete sich im als Klettergarten genutzten Steinbruch Frauenmühle eine Felsrutschung, bei der sich ein Block von ca. 50 m3 aus einer der Steinbruchwände löste. Der hier anstehende Zweiglimmergranit ist im Fußbereich relativ frisch, zur Geländeoberfläche hin nimmt die Verwitterung deutlich zu. Das Gebirge zeigt ein orthogonales Kluftsystem, von dem aus die sogenannte Wollsackverwitterung angreift. Eine Trennflächenaufnahme und kinematische Analyse der Ausbruchwand mithilfe von DIPS (Rocscience) legt nahe, dass es sich bei der Rutschung um planares Gleiten auf einer mittelsteil aus der Wand fallenden Trennfläche handelte. Als entscheidender Faktor für das Abgleiten ist die Verwitterung zu sehen. Eine Stabilitätsanalyse mithilfe der rekonstruierten Blockgeometrie und der ermittelten Reibungsparameter stützt die Vermutung, dass die Zerstörung ehemaliger Felsbrücken durch fortschreitende Verwitterung zum Versagen führte. Für die heutige Situation identifiziert die kinematische Analyse mehrere kritische Verschneidungen, die in der bestehenden Wand Gleitkeilbildung ermöglichen können.

In the valley of Navis, the village of Kerschbaum with 84 houses stands on a slowly downhill moving, relatively corase grained, aqua bearing earth-flow/-slide about 40 m thick. This secondary movement overlies a deep-seated rock slide. The rates of movement at the surface of the earth-flow/-slide were between 1 und 3 cm/a before the implementation of remedial works. Starting from the geotechnical and geomechanical model of the slope, measures were developed, which were intended to reduce the movement. A monitoring system was installed to provide information about the movement and slope water conditions of the earth-flow/-slide and the sliding rock mass. In order to estimate the creep behaviour of the earth-flow/-slide, the ductility index ILZR was determined from shear tests. A simple flow law was assumed for the estimation of the change of creep rate. Measurements over a period of about 18 months after the first phase of remedial works show rates between 0.5 and 1.2 cm/a. The reduction of the rate of movement is compared with the creep model applied and the viscosity index ILZR to check the validity.
Im Navistal steht auf einem sich langsam talwärts bewegenden, lockergesteinsartigen, etwa 40 m mächtigen, wasserführenden Schuttstrom, der seinerseits als Sekundärbewegung einer tiefreichenden Felsgleitmasse aufliegt, die Siedlung Kerschbaum mit 84 Häusern. Die Bewegungsgeschwindigkeiten an der Oberfläche des Schuttstroms betrugen vor der Setzung von Sanierungsmaßnahmen zwischen 1 und 3 cm/a. Aufbauend auf das ingenieurgeologische und geotechnische Modell des Hangs wurden Maßnahmen entwickelt, die zur Verringerung der Bewegungen führen sollen. Ein installiertes Monitoringsystem gibt Auskunft über Bewegungen und Hangwasserverhältnisse des Schuttstroms und der Felsgleitmasse. Für die Abschätzung des Kriechverhaltens der Schuttstrommasse wurde aus Scherversuchen der Viskositätsindex ILZR ermittelt. Mit diesem erfolgte unter der Annahme eines einfachen Fließgesetzes die Abschätzung der Änderung der Kriechgeschwindigkeit. Messungen nach der ersten Sanierungsphase über einen Zeitraum von 18 Monaten zeigen Geschwindigkeiten zwischen 0,5 und 1,2 cm/a. Die Geschwindigkeitsreduktion wird mit dem verwendeten Kriechmodell und dem Viskositätsindex ILZR verglichen und die Gültigkeit überprüft.

Many problems in engineered rock faces involve evaluation of the efficiency of rockfall mitigation measures, specifically rockfall dams, embankments and catch nets. Existing rockfall trajectory models are not suited for this purpose because they do not consider the non-linear dynamics of rock motion, which is highly dependent on rock size, shape and impact configuration. In this paper, we discuss the application of the new 3D rockfall modelling tool RAMMS::Rockfall, which computes rock-ground interactions using hard-contact impact mechanics. The model is applied to evaluate the effectiveness of a rockfall bank at the Geobrugg/WSL test site in Walenstadt, Switzerland.
Viele Fragestellungen bezüglich Steinschlagschutz betreffen die Effizienz von Schutzsystemen, vor allem bei einer Neubeurteilung von Steinschlagschutzwällen, -dämmen sowie flexiblen Fangnetzen. Viele bestehende Steinschlag-Trajektorien-Modelle sind nicht geeignet für diesen Zweck, da sie das nichtlineare Verhalten der Steinbewegung, die stark von der Größe und Form der Sturzblöcke sowie den Aufschlagparametern abhängt, nur ungenügend abbilden. In dem vorliegenden Beitrag wird die Anwendung des neuen 3D-Steinschlagmodells RAMMS::Rockfall vorgestellt, das die Interaktion zwischen Stein und Untergrund mittels mechanischer Modelle berechnet, die von einem harten Kontakt zwischen den beiden Einflussgrößen (Stein und Untergrund) ausgehen. Das Berechnungsmodell wird an einem Fallbeispiel angewendet, um die Effizienz eines Steinschlagdamms in der gemeinsamen Testanlage der Firma Geobrugg AG und der WSL in Walenstadt, Schweiz, zu überprüfen und neue Schutzmaßnahmen zu planen.

This paper presents a characterisation campaign carried out on granular soils conditioned for EPB tunnelling using a modified direct shear box. The main objective of soil conditioning is the reduction of its shear strength to control the counterpressure inside the bulk chamber. In order to preserve the pseudo-fluid characteristics of the conditioned soil mass, the main concerning parameters are their undrained properties. To characterise the undrained behaviour an adopted watertight direct shear apparatus was used. The purpose of this research is to define a simplified testing procedure for conditioned soil, analysing its feasibility and reliability with resources that can be found at any laboratory or job site. A comparison between the results obtained under dry and conditioned conditions is presented for three different cohesionless soils. The choice of the materials studied has been made in order to cover a wide range within sands grain size.

Undräniertes Verhalten von grobkörnigen Böden für Vortriebe mit EPB-Schilden - Ein neues experimentelles Verfahren.
Dieser Beitrag stellt Untersuchungen an grobkörnigen konditionierten Böden, wie sie bei Vortrieben mit EPB-Schilden vorkommen, mittels eines modifizierten Rahmenschergeräts vor. Das Hauptziel der Bodenkonditionierung ist die Reduzierung der Scherfestigkeit, um den Stützdruck in der Abbaukammer zu steuern. Um das undränierte Verhalten zu untersuchen, wurde ein wasserdichtes Rahmenschergerät entwickelt. Ziel der Entwicklung ist die Definition sowie die Überprüfung der Durchführbarkeit und der Zuverlässigkeit eines vereinfachten Prüfverfahrens für konditionierte Böden mit Mitteln, die in jedem Labor oder auf jeder Baustelle gefunden werden können. Abschließend werden die Ergebnisse von Untersuchungen an drei verschiedenen nichtbindigen Böden unter trockenen und konditionierten Bedingungen vorgestellt. Die untersuchten Böden decken ein breites Spektrum der Korngrößenverteilungen für Sande ab.

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The tunnels to Obertürkheim and Untertürkheim, part of the restructuring of the Stuttgart rail node, run completely through the built-up valley of Stuttgart and are being excavated with excavator and blasting. The article describes the possibilities and limits of blasting technology under the given local conditions. For the sections passing below residential areas, various methods of modern detonation and blasting technology have been tried and used in order to reduce the emissions of noise and vibration to the minimum possible. At the same time it was also necessary to minimise the loosening of the gypsum Keuper rock mass. The tunnels will be the first underground crossing of the River Neckar in Stuttgart. A section 500 m long will pass beneath the bed of the Neckar and its former courses in the current harbour area, with cover between only 8 m and 20 m. The branch structures that separate the tunnels to Ober- and Untertürkheim are also in this section, with the Neckar being crossed by altogether four individual tunnels at two levels. The prevailing geological conditions permitted an optimisation of the excavation of the branch structures without the originally intended pillar tunnel, which also reduced the construction time influence of this tunnel section.
Die Tunnel nach Ober- und Untertürkheim, Bestandteil der Neuordnung des Bahnknotens Stuttgart, verlaufen durchwegs in der innerstädtischen Stuttgarter Tallage und werden im Bagger- und Sprengvortrieb aufgefahren. Der Beitrag zeigt die Möglichkeiten und Grenzen der Sprengtechnik bei den gegebenen Randbedingungen auf. Für die Unterfahrung der betroffenen Wohngebiete werden unterschiedliche Ansätze der modernen Zünd- und Sprengtechnik erprobt und eingesetzt, um die Lärm- und Erschütterungsemissionen auf ein mögliches Minimum zu reduzieren. Im gleichen Maß gilt es hierbei auch, die Gebirgsauflockerungen im anstehenden Gipskeuper zu minimieren. Mit den Tunneln erfolgen in Stuttgart erstmalig bergmännische Unterquerungen des Neckars. Auf einem Abschnitt von rund 500 m werden das Neckar-Flussbett sowie die früheren Flusslagen im heutigen Hafengebiet mit Überdeckungen zwischen lediglich 8 und maximal 20 m unterfahren. Innerhalb dieses Teilabschnitts liegen auch die Verzweigungsbauwerke zur Auftrennung der Tunnel nach Ober- bzw. Untertürkheim, wodurch der Neckar mit insgesamt vier Einzelröhren in zwei Ebenen unterfahren wird. Die anstehenden geologischen Verhältnisse erlaubten eine Optimierung zur Auffahrung der Verzweigungsbauwerke ohne die ursprünglich vorgesehenen Pfeilerstollen, wodurch auch der Bauzeiteinfluss dieses Vortriebsabschnitts reduziert wird.

In 2012 the Greek State awarded Intrakat the Aposelemis Tunnel, an approx. 3.5 km long, tunnel inclined at 15% accommodating a 1.8 m diameter steel pipe to convey water from the Lassithi Plateau to the reservoir impounded by the Aposelemis dam about 600 m below for the drinking water supply of Heraklion and Agios Nikolaos in Crete. The project is regarded as an environmental project and as such is being financed from the Cohesion Fund of the European Commission. Unexpectedly, this relatively small tunnel project has offered a wide spectrum of tunnelling problems and turns out to be a challenging task from a variety of aspects: the tender and the contractual situation, technical and the meanwhile encountered geological challenges. On top of these, the economic crisis in Greece doesn't make such a project easy. Since October 2013, Jäger Bau GmbH has mastered these challenges together with Intrakat on the basis of a service contract. The TBM excavation works commenced in March 2015 and were expected to be completed within 11 months at the latest, but due to various unforeseen adverse geological occurrences, only two-thirds of the tunnel length had been excavated by August 2016.

Using the example of Crossrail contract C510, the logistic challenges of inner-city tunnelling are considered in the first part of the article. Noise and dust protection measures and restricted working times have to be observed out of consideration for the local inhabitants. Supply to the site is subject to strict rules. The routes to and from the site are precisely specified, and the number of trucks underway at the same time is limited. The road safety equipment of the trucks, without which these cannot be used, is precisely specified.
The second part of the article is concerned with long-term settlement as a result of tunnelling. Due to the long project duration, meanwhile 5 ½ years, the settlement behaviour of some existing buildings could now been observed for up to 2 ½ years after the completion of tunnelling. The results are partially astonishing since they contradict expert opinion until now about long-term settlement in London clay. Long-term settlement approximately doubles the settlement that is directly due to tunnelling. The measurements demonstrate that inclinations and deflections to buildings are growing and long-term damage cannot be ruled out. This example is used to explain the effects of long-term settlement, what duration has to be expected and what the causes could be.
Am Beispiel des Bauloses Crossrail C510 werden im ersten Teil des Beitrags die logistischen Herausforderungen beim innerstädtischen Tunnelbau betrachtet. Mit Rücksicht auf die Anrainer sind Lärm- und Staubschutzmaßnahmen und eingeschränkte Arbeitszeiten einzuhalten. Die Andienung der Baustelle unterliegt strikten Regeln. Die Routen zur und von den Baustellen sind genau festgelegt, die Anzahl der Lkw, die gleichzeitig unterwegs sein dürfen, ist begrenzt. Die Ausstattung der Lkw in Bezug auf Verkehrssicherheit, ohne die sie nicht eingesetzt werden dürfen, ist genau vorgeschrieben.
Der zweite Teil des Beitrags befasst sich mit Langzeitsetzungen infolge der Vortriebsarbeiten. Durch die lange Projektdauer von mittlerweile 5 ½ Jahren konnte das Setzungsverhalten bei manchen Bestandsbauwerken bis zu 2 ½ Jahre nach Vortriebsende beobachtet werden. Die Ergebnisse sind teilweise erstaunlich, da sie im Gegensatz zur bisherigen Lehrmeinung über Langzeitsetzungen im Londoner Ton stehen. Langzeitsetzungen verdoppeln in etwa die direkten vortriebsbedingten Setzungen. Die Messungen belegen, dass Neigung und Durchbiegung an den Gebäuden größer werden und langfristig Schäden nicht auszuschließen sind. Anhand eines Beispiels wird erläutert, wie sich die Langzeitsetzungen auswirken, mit welcher Dauer zu rechnen ist und welche Ursachen dahinter stehen können.

If correctly applied, digitalisation can also create great added value for railways, which explains why German Railways (DB) is taking it seriously. As with many other construction client organisations, the DB with their portfolio of major projects was and is confronted with the situation that cost targets and deadlines can often not be maintained. The causes for such deviations are various and in addition to the many external reasons, are also due to the current methods of controlling construction projects. The DB has recognised that the use of digital methods of project implementation such as Building Information Modelling (BIM) can achieve a great contribution to the improvement of project stability. While DB has already consistently furthered the use of BIM for station buildings in recent years, BIM has only been in use on DB infrastructure projects since 2015. By the end of 2020, however, the running up process of BIM at DB should have reached the stage that all complex major projects and all projects suitable for standardisation are designed and controlled with BIM. The DB hopes to gain from the use of BIM more transparency on projects, considerable economic benefits and the strengthening of the collaboration of all sides as partners.
Richtig eingesetzt kann die Digitalisierung auch bei der Eisenbahn einen hohen Mehrwert schaffen, weshalb die Deutsche Bahn (DB) der Digitalisierung einen sehr hohen Stellenwert gibt. Wie viele andere Bauherrenorganisationen auch, war und ist die DB mit ihrem Portfolio an Großprojekten mit der Tatsache konfrontiert, dass Kosten- und Terminziele in einem nicht unerheblichen Ausmaß nicht eingehalten werden können. Die Ursachen für solche Abweichungen sind vielfältig und liegen neben vielen externen Gründen auch in der Art und Weise der aktuellen Steuerung von Bauprojekten. Die DB hat erkannt, dass mit dem Einsatz digitaler Methoden zur Projektabwicklung wie Building Information Modelling (BIM) ein großer Beitrag zur Verbesserung der Projektstabilität geleistet werden kann. Während im Bereich der Bahnhofsbauten der DB die Anwendung von BIM bereits in den letzten Jahren konsequent vorangetrieben wurde, kommt BIM für die Infrastrukturprojekte der DB Netz AG erst seit 2015 zum Einsatz. Bis Ende 2020 soll der BIM-Hochlauf bei der DB aber so geschaffen sein, dass alle komplexen Großprojekte und alle standardisierbaren Projekte mit BIM geplant und gesteuert werden. Die DB verspricht sich von dem Einsatz von BIM mehr Transparenz in den Projekten, erhebliche wirtschaftliche Vorteile und eine Stärkung der partnerschaftlichen Zusammenarbeit nach allen Seiten.

The importance of information management was recognised in surface construction industry decades ago, and is increasingly being recognised through formal processes and laws. Around the world, these laws and codes of practice are currently being drafted and enacted, to reflect the development of software tools and corresponding increasing adoption by industry. This paper deals with general overview of BIM and its benefits as well as specifics of implementing information modelling in the tunnelling business utilizing BIM (Building Information Modelling) technology developed for buildings as well as similar technology developed for the mining industry. Although BIM was initially recognised as a 3D digital representation of physical and functional characteristics of a facility, the benefits of using it are much wider than anticipated by its definition. This paper focuses on aspect of consultants and the role of other parties in developing projects.

In this article, digitally supported processes for project development in tunnelling are described, supported on the one hand by a digital structure model from the design phase and on the other hand by an interactive process platform during the construction phase. Pricing and material quantity data from tendering and construction are part of the process chain. The connectivity of different BIM models and the associated interfaces represent an important but also challenging part of the closed solution. A BIM viewer is used as a bridge solution for data exchange between the IT systems used. Examples and solution approaches for 3D modelling in tunnelling and their networking with the information system IRIS are described. This article describes a multi-unit process system, which is being continuously developed and contains all relevant building blocks of the BIM process in the field of infrastructure.
Im vorliegenden Beitrag werden digital gestützte Prozesse zur Projektabwicklung im Tunnelbau erläutert, die sich einerseits auf ein digitales Bauwerksmodell aus der Planung und andererseits auf eine interaktive Prozessplattform im Rahmen der Ausführung abstützen. Kalkulationsdaten aus der Angebotslegung und Bauausführung sind Bestandteil der Prozesskette. Die Vernetzung unterschiedlicher BIM-Modelle und die damit verbundenen Schnittstellen stellen einen wichtigen aber auch anspruchsvollen Teil einer geschlossenen Lösung dar. Als Brückenlösung zum Datenaustausch der eingesetzten IT-Systeme kommt ein BIM-Viewer zum Einsatz. Es werden Beispiele und Lösungsansätze zur 3D-Modellierung im Tunnelbau und deren Vernetzung mit dem Informationssystem IRIS aufgezeigt. Dieser Beitrag beschreibt ein mehrgliedriges Prozesssystem, das kontinuierlich ausgebaut wird und alle relevanten Bausteine des BIM-Prozesses im Infrastrukturbereich enthält.

The term “Value Engineeering” was introduced into Austrian construction contracts in 2006 with the issue of the standard ÖNORM B 2118. The first attempts to implement value engineering proposals in practice met with considerable difficulties and led to long discussions on various sites. Representatives of client organisations and contractors together with representatives of universities and expert lawyers already tried to produce a generally acceptable regulation in 2009. This first attempt failed and only the present FSV bulletin has succeeded in laying down a common viewpoint.
The process presented in this report for the implementation of a value engineering proposal can only be an aid for practical project development. The implementation of a value engineering proposal requires agreement between contractor and client, which can only be reached through reciprocal estimation and trust.
Im Jahr 2006 wurde mit der Veröffentlichung der ÖNORM B 2118 der Begriff “Value Engineering” in die österreichische Bauvertragsabwicklung eingeführt. Die ersten Versuche, Value Engineering-Vorschläge in der Praxis umzusetzen, stießen auf erhebliche Schwierigkeiten und führten zu langen Diskussionen auf diversen Baustellen. Bereits im Jahr 2009 versuchten Vertreter von Bauherren und Bauausführenden gemeinsam mit Vertretern von Universitäten und Fachjuristen eine allgemein akzeptierte Regelung zu erarbeiten. Diese ersten Versuche scheiterten, und erst mit dem jetzt vorliegenden FSV-Merkblatt ist es gelungen, eine gemeinsame Sichtweise festzuschreiben.
Der in diesem Bericht vorgestellte Prozess zur Abwicklung eines Value Engineering-Vorschlags kann nur ein Hilfsmittel für die praktische Abwicklung sein. Die Umsetzung eines Value-Engineering-Vorschlags bedarf das Einvernehmen zwischen Auftragnehmer und Auftraggeber, das nur durch gegenseitige Wertschätzung und Vertrauen erzielt werden kann.

Tests were performed on lining materials, which enable conclusions about the long-term stability of tunnels. For this purpose, laboratory tests were carried out on lining elements, which had been in use in existing tunnels for 20 to 40 years. To examine the effective forces and load transfer between tunnel lining layers, experiments were performed with sheet membranes in combination with shotcrete and in-situ concrete. The investigations show the influence of the surface roughness of sprayed concrete on the sheet membrane and the shear behaviour of the waterproofing system. The sheet membrane shows various types of damage, like indentations and scratches to the surface. The tests reveal that the requirements of the valid guideline are sufficient for uniaxial loading, but combination with shear stresses could lead to damage to the sheet membrane. The results provide information about the bonding behaviour of double-layer tunnel constructions.
Durch Untersuchungen an Ausbaumaterialien können Rückschlüsse auf die Langzeitstabilität von Tunnelbauwerken gezogen werden. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurden Laborversuche an Stützmitteln durchgeführt, die in bestehenden Tunnelbauwerken ca. 20 bis 40 Jahre im Einsatz waren. Um die wirkenden Kräfte zwischen den Tunnelschalen zu untersuchen, wurden Experimente mit Kunststoffdichtungsbahnen im Verbund mit Spritzbeton- und Ortbeton durchgeführt. Die durchgeführten Versuche zeigen den Einfluss der Oberflächenrauigkeit von Spritzbeton auf die mechanische Beständigkeit und auf das Scherverhalten des Abdichtungssystems. Die Dichtungsbahnen weisen in Abhängigkeit von der einwirkenden Belastung unterschiedliche Schadensbilder in Form von Eindrücken und Kratzern an der Oberfläche auf. Die Untersuchungen zeigen, dass die Anforderungen laut gültiger Richtlinie bei rein axialer Belastung ausreichend sind, dass es bei zusätzlicher Scherbeanspruchung aber zu Schädigungen in der Abdichtung kommen kann. Die dargestellten Erkenntnisse geben Auskunft über das Verbundverhalten von zweischaligen Tunnelausbauten.

The creation of sustainable infrastructure is increasingly being provided in underground facilities. In terms of construction and maintenance, this leads to greater challenges for construction, transport and energy-provider companies. This also applies for emergency services organisations as well as to ensure the safety for the users of the infrastructure. The project “Research@ZaB - Zentrum am Berg” will establish an underground facility for research and development, education and training purposes. On the one hand, the centre should meet the requirements of public institutions; on the other hand it represents a “development factory” for private companies as well as concerned universities.
Untertägige Anlagen sind substanzielle Elemente der innerstädtischen sowie überregionalen Infrastruktur und des Energiewesens. Die Schaffung zukunftsfähiger Infrastrukturen erfolgt zunehmend in unterirdischen Anlagen, was gleichzeitig zu größeren Herausforderungen für die Bau-, Verkehrs- und Energieunternehmen, aber auch die Einsatzorganisationen hinsichtlich der Herstellung, der Erhaltung und Wartung sowie der Gewährleistung der Sicherheit für die Nutzer der Infrastrukturen führt. Mit dem Projekt “Research@ZaB - Zentrum am Berg” wird eine für den Hohlraumbau fehlende Untertage-Einrichtung zu Forschungs-, Entwicklungs-, Schulungs- und Trainingszwecken errichtet, die einerseits die Anforderungen der öffentlichen Institutionen erfüllen soll, aber gleichzeitig eine “Weiterentwicklungsfabrik” für private Unternehmen und für die zuständigen Universitäten darstellt.

Since construction work of section SBT3.1 has started in May 2016, all contract sections of the Semmering Base Tunnel are under construction. Therefore, the geotechnical prediction designed for the tendering transforms to the framework planning required for construction. During the tendering process, the crucial aim of the geotechnical prediction is to depict the expected ranges of the general conditions for contract design and cost estimation. The framework planning for construction on the other hand defines the minimum requirements for tunnel driving at the expected ground conditions. The specification of requirements is set for all driving works - for tunnel and cross-sections as well as for shafts and complex areas with caverns and therefore varies in expected ground conditions and in complexity of the structure. If the need for an adjustment is indicated on site, the framework plan can be revised in justified cases.
Seit dem Baubeginn im Baulos SBT3.1, im Mai 2016, sind alle drei Tunnelbaulose des Semmering-Basistunnels in Bau. Damit erfolgt aus tunnelplanerischer Sicht der Übergang von der geotechnischen Prognose der Ausschreibungsplanung zur tunnelbautechnischen Rahmenplanung für die Bauausführung. In der Ausschreibungsphase ist das wesentlichste Ziel der Prognose die Darstellung der erwarteten Bandbreiten der Rahmenbedingungen für die Vertragsgestaltung und die Angebotskalkulation. Die Rahmenplanung für die Bauausführung wiederum hat zum Ziel die Mindestanforderungen für den Vortrieb unter den erwarteten Baugrundverhältnissen zu definieren. Diese Vorgaben erfolgen für sämtliche Vortriebsarbeiten - sowohl für die Tunnel und Querschläge als auch für die Schächte und die Kavernenbereiche - und unterscheiden sich nach den erwarteten Baugrundverhältnissen und der Komplexität des Bauwerks. Werden Anpassungserfordernisse vor Ort erkannt, erfolgt in begründeten Fällen eine Rahmenplanfortschreibung.

Contract SBT2.1 “Tunnel Fröschnitzgraben” has a value of about EUR 623 million, the largest contract for the Semmering Base Tunnel. The construction contract was awarded in autumn 2013 to the joint venture Tunnel Fröschnitzgraben Implenia - Swietelsky Tunnelbau. The contract includes altogether about 26 km of running tunnels to be driven by two mechanised drives and two conventional drives, with the works being undertaken at all four faces almost simultaneously. The particular challenge is that the entire supply to the underground activities and the clearance of excavated material has to pass through two shafts about 400 m deep. The construction of these two shafts with excavated diameters of about 12.4 and 9.9 m respectively and the selection of the shaft logistics are of decisive significance for the success of the project. These special requirements of the project faced a limited availability of flexible complete contractors for the construction and operation of shafts. Considering this situation, the joint venture partner Swietelsky Tunnelbau decided to solve the problem in-house and follow new routes with innovative concepts.
Das Baulos SBT2.1 “Tunnel Fröschnitzgraben” ist mit einem Auftragswert von etwa 623 Mio. EUR das größte Baulos des Semmering-Basistunnels. Im Herbst 2013 erhielt die Arbeitsgemeinschaft Tunnel Fröschnitzgraben Implenia - Swietelsky Tunnelbau den Bauauftrag. Für die im Baulos insgesamt aufzufahrenden ca. 26 km Streckenröhren sind zwei maschinelle Vortriebe (TVM) und zwei konventionelle Vortriebe vorgesehen. Die Arbeiten werden an allen vier Vortriebsästen großteils zeitgleich abgewickelt. Die besondere Herausforderung liegt darin, dass die gesamte Versorgung der untertägigen Aktivitäten sowie der Abtransport des Ausbruchmaterials über zwei jeweils ca. 400 m tiefe Schächte erfolgen müssen. Die Herstellung der beiden Schächte mit einem Ausbruchdurchmesser von rd. 12,4 bzw. 9,9 m und die Auswahl der Schachtlogistik sind für das Gelingen des Projekts von entscheidender Bedeutung. Den speziellen Anforderungen des Projekts stand ein begrenztes Angebot an flexiblen Komplettanbietern für den Bau und den Betrieb von Schächten gegenüber. Angesichts dieser Situation hat sich der Arge-Partner Swietelsky Tunnelbau dazu entschieden, die Problemstellungen in Eigenregie zu lösen und mit innovativen Konzepten neue Wege zu beschreiten.

In the course of the building of the new Koralmbahn railway line between Graz and Klagenfurt in Austria, six tunnels have to be built in a sensitive landscape on the Carithian side. The tunnels have lengths of between 230 and 2,100 m. All the tunnels are designed to resist water under pressure and have a two-track standard cross-section. Except for the 495 m long Kühnsdorf Green Tunnel, which has already been completed, all the tunnels are currently under construction. The Srejach and Untersammelsdorf Tunnels with lengths of 620 and 665 m respectively are being driven in very challenging ground conditions consisting of silty to fine sandy lacustrine sediments, and extensive specialised civil engineering works had to be carried out in advance of both these tunnels. The performance of extensive tests and investigations during the tendering phase turned out to be very valuable for the planning of the project. The longest tunnel, the Stein Tunnel with a length of 2,100 m, is characterised by its location in soft ground with shallow overburden and the sensitive hydrogeological and ecological conditions. The driving of the Lind Tunnel in phyllite required special measures due to the lacustrine sediments above the tunnel, which reached down to the tunnel crown.
Im Zuge der Errichtung der Koralmbahn zwischen Graz und Klagenfurt sind auf Kärntner Seite in einem sensiblen Landschaftsraum sechs Tunnelbauwerke zu errichten. Die Tunnellängen liegen zwischen 230 und 2.100 m. Sämtliche Tunnelbauwerke werden druckwasserhaltend mit einem zweigleisigen Regelquerschnitt ausgeführt. Bis auf den 495 m langen Grüntunnel Kühnsdorf, der bereits fertig gestellt ist, befinden sich derzeit alle Tunnelbauwerke in der Ausführungsphase. Die Tunnel Srejach und Untersammelsdorf mit einer Länge von 620 und 665 m sind in extrem herausfordernden Untergrundbedingungen, bestehend aus schluffigen bis feinsandigen Stillwassersedimenten, herzustellen. Für diese beiden Tunnelbauwerke werden vorab Spezialtiefbaumaßnahmen in großem Umfang durchgeführt. Für die Planung dieser Arbeiten war die Durchführung von umfangreichen Versuchen und Untersuchungen in der Ausschreibungsphase sehr wertvoll. Der Tunnel Stein, mit 2.100 m der längste Tunnel in der Kette, ist durch seine Lage im Lockermaterial mit geringer Überlagerung und durch sensible hydrogeologische und ökologische Verhältnisse gekennzeichnet. Der Vortrieb des Tunnels Lind im Phyllit erfordert infolge der darüber liegenden Stillwassersedimente, die bis in die Tunnelfirste reichen, besondere Maßnahmen.

The Granitztal Tunnel Chain is not only the second longest tunnel system on the Koralmbahn line but also an essential part of the future new railway line between Graz and Klagenfurt (New South Range Line). At the time of reporting, more than two-thirds of the tunnel excavation works on the Graniztal contract are completed. After a detailed description of the project with four simultaneously advancing TBM drive and the extensive concreting ad earthworks in the Granitztal, the geological and geotechnical conditions and the experience gained until now are described. Particular attention is paid to the challenging geotechnical conditions in the Langer Berg section and the overground section in the Granitztal. The intensive design work to optimise future maintenance work is also described.
Mit der Tunnelkette Granitztal entsteht derzeit nicht nur das zweitlängste Tunnelsystem an der Koralmbahn, sondern ein wesentlicher Mosaikstein für die künftige Hochleistungsstrecke zwischen Graz und Klagenfurt. Zum Berichtszeitpunkt wird mehr als zwei Drittel der Vortriebsarbeiten für dieses Baulos abgeschlossen sein. Nach einer detaillierten Beschreibung des Projekts mit seinen vier gleichzeitig laufenden Vortrieben und den umfangreichen Beton- und Erdarbeiten im Granitztal wird über die geologischen und geotechnischen Verhältnisse und die bis dato gewonnenen Erkenntnisse berichtet. Besonderes Augenmerk wird auf die anspruchsvollen geotechnischen Verhältnisse im Abschnitt Langer Berg sowie im Übertage-Abschnitt Granitztal gelegt. Weiters wird über die intensiven Planungsaktivitäten zum Zwecke der Instandhaltungsoptimierung berichtet.

In 2013 Asfinag published the tender for the construction of the second tube of the Gleinalm Tunnel. The tunnel is situated in hard rocks (gneiss) and the tender design contained excavation works realized by “drill and blast” in a top heading, bench and invert sequence. Additionally to this tender design, technical alternatives were allowed. One of the tenderers, the later contractor, offered both, a concept according to the tender and an alternative excavation concept including full face excavation by drill and blast. This alternative was based on considerations and experience the tenderer had gained from the construction works of the first tube in the early 1970s presuming optimal full face excavation conditions over wide areas of the tunnel and thus reducing time and costs. Due to these economic advantages and the low cost risk the owner finally commissioned the alternative. Minimizing the blasting vibration of the full face excavation on the nearby running tube, which was operated without any disturbance, was only one of the challenges of the project. In terms of logistics the supply of the excavation works with air and support materials as well as the huge mucking volume to be transported were identified as limiting factors.
Das im Jahr 2013 ausgeschriebene Vortriebskonzept für die zweite Röhre des Gleinalmtunnels hat den Ausbruch grundsätzlich als Sprengvortrieb in den Teilquerschnitten Kalotte, Strosse und Sohle vorgesehen, jedoch auch technische Alternativen zugelassen. Durch die später beauftragte Bietergemeinschaft wurde neben dem Hauptangebot auch eine Alternative eingereicht, die über weite Bereiche des Tunnels den Sprengvortrieb im Vollausbruch beinhaltet, und auf geologischen und geotechnischen Überlegungen beruht. Aufgrund der Wirtschaftlichkeit und Kostensicherheit wurde die Alternative beauftragt. Die Minimierung von Sprengerschütterungen im Zuge des Vollausbruchs im Zusammenhang mit der parallel verlaufenden und in Betrieb befindlichen Bestandsröhre stellt nur eine Herausforderung dar, die es zu bewältigen galt. Logistisch gesehen befand sich die Versorgung der Vortriebe im Grenzbereich des Machbaren.

The joint venture Bau Obervermuntwerk II, consisting of the companies Jäger Bau, Porr, Östu-Stettin and Hinteregger are constructing the pumped storage works Obervermunt II (OVW II) under a contract from the Vorarlberger Illwerke AG between the Silvretta and the Vermunt reservoirs. The Obervermuntwerk II is being built as a parallel works to the existing Obervermuntwerk (OVW). Together with the OVW II, a new headrace is being built for the existing Obervermuntwerk and the existing overground penstock will be demolished. All excavation is being undertaken conventionally by drill and blast; only the surge tank and the pressure shaft will be excavated by raise boring previously excavated mucking shafts. The aggregates for the concrete of the Obervermunt II power station (about 200,000 m3) are being prepared from excavated material as far as possible. A dedicated material processing plant for the project is being operated in Vermunt as well as a batching plant.
Die Arbeitsgemeinschaft Bau Obervermuntwerk II, bestehend aus den Firmen Jäger Bau, Porr, Östu-Stettin und Hinteregger errichtet im Auftrag der Vorarlberger Illwerke AG zwischen dem Speichersee Silvretta und dem Speichersee Vermunt das Pumpspeicherwerk Obervermunt II (OVW II). Das Obervermuntwerk II wird als Parallelwerk zum bestehenden Obervermuntwerk (OVW) errichtet. Mit der Errichtung des OVW II wird auch eine neue Triebwasserführung für das bestehende Obervermuntwerk hergestellt und die bestehende oberirdische Druckrohrleitung abgetragen. Sämtliche Ausbrucharbeiten erfolgen konventionell im Sprengvortrieb, lediglich beim Wasserschloss und dem Druckschacht werden mittels Raiseboring vorab Schutterschächte hergestellt. Die Zuschlagstoffe für den Beton des Kraftwerks Obervermunt II (ca. 200.000 m3) werden so weit wie möglich aus dem Ausbruchmaterial aufbereitet. Für diese Maßnahme wird im Bereich Vermunt eine eigene Materialaufbereitungsanlage sowie eine Betonmischanlage betrieben.