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Strauss, Armin; Papakonstantinou, SpyridonCross passages in soil - ground freezing, segment application, excavation and displacement monitoring for segmental lining / Querschlagherstellung im Lockermaterial - Vereisung, Tübbingsicherung, Vortrieb und Deformationsauswertung für die TübbingschaleGeomechanics and Tunnelling5/2013494-499Topics

Abstract

After more than 30 years of planning, construction of the Biel East city bypass started on 3 December 2007. The biggest challenge of this project was tunnel excavation in a zone of soil-like material with a length of 2 × 1,000 m, with extremely heterogeneous and variable geological conditions. The main tunnels were excavated by an earth pressure balance machine (diameter 12.56 m), and the cross passages (every 300 m) were constructed by conventional tunnelling methods with shotcrete support. In zones where fully saturated sands prevail (“Alte Schwemmsande”), brine ground freezing techniques were used. In order to prevent overloading of the main tunnels due to freezing pressures, these were supported by a combination of steel frames and dowel pins. Back analyses based on measured displacements of the segmental lining led to the conclusion that freezing pressures did not develop to the extent anticipated under the given ground conditions.
Nach über 30-jähriger Planungsgeschichte erfolgte am 3. Dezember 2007 der Spatenstich zur Umfahrung Biel Ostast. Die größten Herausforderungen stellten die Vortriebsarbeiten im Bereich des Lockermaterials dar. Über eine Strecke von fast 2 × 1.000 m zeigten sich die geologischen Verhältnisse äußerst heterogen und stark wechselhaft. Bei der Herstellung der Haupttunnelröhren kam eine Erddruckschildmaschine (-12,56 m) zum Einsatz. Die in einem Abstand von 300 m angeordneten Querschläge wurden in konventioneller Bauweise mit einer Teilschnittmaschine und Spritzbetonsicherung aufgefahren. In den Bereichen der wassergesättigten Schwemmsande bediente man sich der Bodengefriertechnik, wobei das Solegefrierverfahren zur Anwendung kam. Um die bestehenden Haupttunnelröhren vor einer aus dem Eisdruck entstehenden Überbeanspruchung zu schützen, sah man als Sicherungskonzept eine Kombination aus Schubdübel und Stahlrahmen vor. Rückrechnungen im Hinblick auf die wahrgenommenen Verformungen an der Tübbingschale brachten die Erkenntnis, dass die befürchteten Eisdrücke in der vorherrschenden Geologie nur zu einem geringen Maß auftreten.

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Gamsjäger, Hannes; Satina, JozefSpecial measures in soft ground - a particular area of conflict in tunnelling contracts / Sondermaßnahmen im Lockergestein - ein besonderes bauvertragliches SpannungsfeldGeomechanics and Tunnelling5/2013500-508Topics

Abstract

Special situations can pose an extraordinary degree of difficulty and risk levels when tunnelling in soft ground, formations with soft ground character or at transitions to soft ground, especially when combined with low overburden, urban constraints or fault zones. Dealing with such situations is therefore of vital importance, to identify the situation correctly already during site investigation and design phase in order to derive the appropriate technical measures or approach. In addition, these situations are a particular area of conflict in tunnelling contracts when changes in ground conditions with high risk levels are encountered during execution of the works. The paper deals with circumstances and constraints of high risk situations in connection with soft ground tunnelling according to experience. It tries to identify and explain causal chains and interactions for such situations.
Sondersituationen beim Tunnelvortrieb im Lockergestein bzw. in Formationen mit Lockergesteinscharakter oder Übergängen von Festgestein zu Lockergestein können außerordentliche Schwierigkeitsgrade und Risiken aufweisen, speziell in Bereichen, wo zudem geringe Überlagerung samt Bebauung oder Störungen im Baugrund vorhanden sind. Der Umgang mit derartigen Situationen ist neben den technischen Herausforderungen - nämlich unter anderem bereits bei der Planung die Situation richtig einzuschätzen bzw. überhaupt zu erkennen und dann noch die richtigen Maßnahmen abzuleiten - auch ein besonderes bauvertragliches Spannungsfeld hinsichtlich adäquater Vertragsgestaltung, einschließlich dem Umgang mit geänderten Baugrundbedingungen und Risikolevels bei der Ausführung. Der folgende Artikel erörtert die Umstände und Zwänge von Hochrisikosituationen im Zusammenhang mit Lockergesteinsvortrieben nach gemachten praktischen Erfahrungen. Es wird dabei versucht die Ursachen und Verkettungen zu identifizieren und zu beleuchten.

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Mohanty, Swapan Kumar; Sigl, Oskar; Krenn, Florian; Höfer-Öllinger, GiorgioUnderground crude oil storage projects in India / Unterirdische Rohölkavernen in IndienGeomechanics and Tunnelling5/2013509-518Topics

Abstract

Indian Strategic Petroleum Reserves Limited has awarded the packages of constructing underground unlined rock caverns for storage of 1.33 and 1.25 MMT of high sulphur crude oil at Visakhapatnam (Andhra Pradesh) and Padur (Karnataka) respectively to Hindustan Construction Company Limited, where-in Geoconsult is engaged for detailed design and site services.
The unlined rock caverns for oil and gas storage call for site characterization in terms of geology, hydro-geology, geochemistry, geomechanics and geotechnics, which in turn facilitates assimilation, assessment and amalgamation of all relevant data to establish an overall geological and/or geotechnical framework for the projects. In general, the construction of an underground unlined rock cavern compriseds five principal activities: (i) geological and/or geotechnical site investigations; (ii) stability assessment; (iii) temporary rock supports design; (iv) excavation and related works; and (v) permanent rock supports re-design according to the observational approach.
This paper outlines (a) the construction stage geological and/or geotechnical investigations to acquire geological/geotechnical data for rock mass quality appraisal as per Q-system and permanent rock support recommendations, (b) design criterion to utilize the rock itself as the principal structural material, to create as little disturbance as possible during the construction stage, and to add only the required supports, and (c) geotechnical instrumentation and monitoring to measure displacements at the surface and within the rock mass in order to fine-tune the excavation methods and rock supports, undertaken during construction stage of the project.
Die Sondergesellschaft Indian Strategic Petroleum Reserves Limited beauftragte Hindustan Construction Company Limited mit dem Bau zweier nicht ausgekleideter Felskavernen zur Lagerung von 1,33 bzw. 1,25 Mill. t sauren Rohöls in Visakhapatnam (Andhra Pradesh) und Padur (Karnataka). Geoconsult ist mit der Ausführungsplanung und baubegleitenden Dienstleistungen betraut.
Für die Herstellung der Kavernen zur Rohöl- und Gasspeicherung wurden die geologischen, hydrogeologischen, geochemischen, geomechanischen und geotechnischen Eigenschaften erhoben, was eine Erfassung, Zusammenführung und Verschmelzung aller relevanten Daten für den geotechnischen Rahmenplan ermöglichte. Generell umfasst die Ausführung fünf Hauptaktivitäten: (i) geologische und geotechnische Erkundungen; (ii) Stabilitätsberechnungen; (iii) Planung der temporären Stützmaßnahmen; (iv) Ausbruch und begleitende Arbeiten und (v) laufende Anpassung der permanenten Stützmaßnahmen an die Ergebnisse des geotechnischen Messprogramms.
Dieser Artikel stellt (a) die geologischen Erkundungen während der Bauphase zum Zwecke der Erlangung geologischer und geotechnischer Daten zur Bestimmung der Felsqualität, des Q-Wertes und der permanenten Stützmaßnahmen, (b) die Planungsparameter für die Verwendung des Fels als primären Baumaterials unter möglichst geringer Auflockerung während des Ausbruchs und Einbau der benötigten Stützmittel, sowie (c) die geotechnische Instrumentierung und Monitoring zur Messung von Verschiebungen an der Oberfläche und im Gebirge zur Feinabstimmung der Ausbruchsmethode und der Stützmaßnahmen in der Bauphase, dar.

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Fischer, Martin; Stärk, Alfred; Evans, ChrisQuality control and geotechnical monitoring of SCL in urban areas in the UK - case history Crossrail contract C510 / Qualitätsüberwachung und geotechnisches Monitoring bei Anwendung der Spritzbetonbauweise (SCL) in innerstädtischen Bereichen in Großbritannien - Fallbeispiel Crossrail Los C510Geomechanics and Tunnelling5/2013519-527Topics

Abstract

The Crossrail project in London, currently the largest infrastructure project in Europe, has shifted the quality control and geotechnical monitoring of SCL tunnelling to the next level. Based on the absolute priority of health and safety the chain of control spans from contract form and design to procedures and review panels on the construction site where the management, monitoring and review of significant quantities of data is a demanding task.
Das Projekt Crossrail in London, das derzeit größte Infrastrukturprojekt Europas, hat die Standards der Qualitätsüberwachung und des geotechnischen Monitorings bei der Anwendung der Spritzbetonweise (SCL) auf die nächste Ebene gehoben. Bedingt durch die absolute Priorität von Arbeitssicherheit, erstreckt sich die Spanne der Überwachungsmaßnahmen von der Vertragsform über die Bauplanung bis hin zur Bauausführung und den Kontrollgremien auf der Baustelle, wo die Verarbeitung, Überwachung und Kontrolle erheblicher Messdatenmengen eine anspruchsvolle Aufgabe darstellen.

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Nasri,VeryaDesign and construction of the Second Avenue subway project in New York / Entwurf und Bau der Second Avenue Subway in New YorkGeomechanics and Tunnelling5/2013528-541Topics

Abstract

The Second Avenue Subway Project is a major capital expansion project of the New York City subway that will provide a dedicated line for the east side of Manhattan. The project is approximately 13.7 km long including 16 stations, and its estimated cost is about 17 billion US-Dollar. Under the current design of the whole subway route, ten stations will be cut-and-cover and six mined caverns. The excavated diameter of the bored tunnels is 6.6 m and the caverns span ranges from 12 to 21 m. As the geology of Manhattan varies along its length, the subway will pass through both hard rock and soft ground and there will be multiple rock/soil interfaces along the alignment. This paper presents details of planning, design and construction of the first phase of Second Avenue Subway in the very dense urban environment of Manhattan.

Der Bau der Second Avenue Subway ist ein wichtiges Erweiterungsprojekt der New York City Subway und wird eine Linie für die östliche Seite Manhattans bereitstellen. Das Projekt ist ungefähr 13,7 km lang und beinhaltet 16 Haltestellen. Die geschätzten Kosten liegen bei etwa 17 Mrd. US-Dollar. Nach aktuellem Entwurf der Gesamtstrecke der Erweiterung sind zehn Haltestellen in offener Bauweise und sechs bergmännisch ausgebrochene Kavernen herzustellen. Der Ausbruchdurchmesser der maschinell aufgefahrenen Tunnel beträgt 6,6 m und die Spannweiten der Kavernen zwischen 12 m und 21 m. Da die Geologie Manhattans sich entlang der Trasse ändert, durchquert die Subway sowohl Hartgestein als auch weichen Untergrund. Außerdem gibt es zahlreiche Fels/Boden-Übergangsstellen entlang der Trassierung. Dieser Beitrag stellt Einzelheiten der Planung, des Entwurfs und des Baus der ersten Phase der Second Avenue Subway in der sehr dichten städtischen Umgebung Manhattans dar.

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Rabensteiner, Klaus; Notarianni, SergioCityringen - Extension of the Copenhagen Metro / Cityringen - Ausbau der Metro KopenhagenGeomechanics and Tunnelling5/2013542-550Topics

Abstract

The Cityringen project will link the historic old city centre of Copenhagen with the outskirts and provide rapid and safe transport for 240,000 passengers per day. The existing Metro network will be extended with 17 new stations with average dimensions of 65 m × 20 m. Two single-track tunnels each 15.5 km long and 5.50 m diameter will be bored by altogether four EPB-TBMs working at the same time. In addition, three construction and ventilation shafts, a ramp structure and subsidiary structures are to be constructed.
An introduction to the project will be followed by a report of the current state of the design and construction works. Particularly worth mentioning are the extensive dewatering measures at the shafts and station structures. Another important point is the dense monitoring programme provided for the reliable control of the construction works. The various geotechnical and geodetic sensors and measuring systems are also described and also the largely automatic recording, transmission and processing of the data. We then show how an automatic tunnel information system can link high-quality measured data with many other sources of data and information about construction progress and make it available over the Internet to ensure continuous safety of the construction works through risk management.
Das Projekt Cityringen wird den historischen Altstadtkern von Kopenhagen mit den Randbereichen verknüpfen und 240.000 Fahrgästen täglich eine rasche und sichere Fortbewegung ermöglichen. Dafür wird das bestehende Metro-Netz um 17 Stationen mit mittleren Abmessungen von 65 m × 20 m ausgebaut. Zwei eingleisige Tunnelröhren von je 15,5 km Länge und 5,50 m Durchmesser werden mit insgesamt bis zu vier gleichzeitig eingesetzten EPB-TBMs aufgefahren. Zusätzlich sind drei Bau- und Lüftungsschächte, ein Rampenbauwerk und Nebenbauwerke zu errichten.
Nach einer Projekteinführung wird über den aktuellen Stand der Planungs- und Bauarbeiten berichtet. Hervorzuheben sind dabei die umfangreichen Wasserhaltungsmaßnahmen im Bereich der Schächte und Stationsbauwerke. Als weiterer Schwerpunkt wird das für die verlässliche Steuerung der Bauarbeiten vorgesehene engmaschige Monitoringprogramm erläutert. Die verschiedenen geotechnischen und geodätischen Sensoren und Messsysteme werden ebenso vorgestellt wie die großteils automatische Erfassung, Übertragung und Verarbeitung der Daten. Schließlich wird gezeigt, wie mit einem integrierten Tunnelinformationssystem hochwertige Messdaten mit einer Vielzahl anderer Daten sowie Informationen zum Bauablauf verknüpft und über das Internet nutzbar gemacht werden können, um im Rahmen des Risikomanagements laufend die Sicherheit der Bauausführung zu gewährleisten.

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Gobiet, Gerhard; Wagner, Oliver K.The New Semmering Base Tunnel project / Das Projekt Semmering-Basistunnel neuGeomechanics and Tunnelling5/2013551-558Topics

Abstract

The successful implementation of a major infrastructure project demands not only the processing of technical questions but also the solution of numerous legal problems and the organisation of an intensive communication process. The article offers an overview of the work of the project team at the ÖBB-Infrastruktur AG, which has been working intensively on the implementation of the New Semmering Base Tunnel project for eight years. The project has the most stringent requirements due to its project history and complexity and poses great challenges for all those involved.
Für die erfolgreiche Umsetzung eines großen Infrastrukturprojekts sind neben der Abarbeitung technischer Fragestellungen auch unzählige rechtliche Probleme zu lösen und ein intensiver Kommunikationsprozess zu betreiben. Der Beitrag gibt einen Einblick in die Arbeit des Projektteams der ÖBB-Infrastruktur AG, das seit acht Jahren intensiv an der Umsetzung des Projekts Semmering-Basistunnel neu arbeitet. Das Projekt weist aufgrund seiner Projekthistorie und Komplexität höchste Anforderungen auf und stellt alle Beteiligten vor immer neue Herausforderungen.

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Neye, Esther; Burger, Werner; Rennkamp, PatrickRapid shaft sinking / Mechanisiertes Abteufen von SchächtenGeomechanics and Tunnelling5/2013559-568Topics

Abstract

In 2011 Herrenknecht designed a shaft sinking machine suitable for applications in frozen ground or soft to medium hard rock up to 120 Mpa, with variable shaft diameters as well as geometries. The target was to develop a machine that will provide safe working conditions for the personnel and exceed the shaft sinking rates of conventional systems.
Two prototypes were manufactured and assembled at the Herrenknecht works in Schwanau during winter/spring 2012. In early summer of 2012, cutting trials were performed with the aim of achieving the maximal possible cutting rate performance. After successful completion of the cutting trials, the machines where shipped to Canada and assembled at the site. In November 2012, the first machine was lowered into the shaft and first cutting cycles where performed before Christmas 2012. Assembly and commissioning of the second machine follows in early 2013.
Die Herrenknecht AG hat im Jahr 2011 eine Maschine für das maschinelle Abteufen von Schächten in gefrorenem Boden oder weichem bis mittelhartem Gestein mit einer Druckfestigkeit von bis zu 120 MPa entwickelt. Ein großes Ziel dieser Entwicklung war, die Arbeitsbedingungen für das Personal im Schacht sicherer zu gestalten sowie die Schachtabteufgeschwindigkeit konventioneller Anlagen zu übertreffen.
Zwei Prototypen wurden hergestellt und im Zeitraum Winter 2011 bis Frühjahr 2012 auf dem Werksgelände der Herrenknecht AG in Schwanau montiert. Schneidversuche fanden im Frühjahr 2012 mit dem Ziel statt, die maximal mögliche Schneidleistung zu ermitteln. Nach erfolgreichem Abschluss der Schneidversuche wurden die Maschinen nach Kanada ausgeliefert und am Standort aufgebaut. Im November 2012 wurde die erste Maschine in den Vorschacht abgesenkt und die ersten Schneidzyklen noch vor Weihnachten 2012 durchgeführt. Aufbau und Inbetriebnahme der zweiten Maschine erfolgte im Sommer 2013.

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Dalios, Christos; Hilgenberg, TobiasChallenges in shaft logistics in mining and tunnelling / Herausforderungen in der Schachtlogistik im Berg- und TunnelbauGeomechanics and Tunnelling5/2013569-573Topics

Abstract

The article deals with the logistic challenge of supplying large quantities of construction materials underground. In this regard, the necessity and problems, which led to the development of introduction of pneumatic and hydraulic conveyance systems for construction materials in German coal mining, are described. Additionally, the various intermediate stages of development are described up to the techniques used today. The advantages and disadvantages of pneumatic conveyance of dry materials and hydraulic conveyance are described. The technology in use today is the result of a history of research and development over more than 40 years and above all the demands of the mining industry. The material is distributed below ground through a network of pipelines and intermediate stations. The various galleries and bottoms can be reached through pipe switches. The control and operation of the above-ground system, the intermediate stations and the pipe switches is automatic and unmanned. The entire construction material supply network is controlled and monitored by the OPC server situated above ground. The data can easily be forwarded to downstream monitoring positions or connected for remote maintenance which is common practice today.
Der Beitrag behandelt die logistische Herausforderung, große Mengen Baustoff unter Tage bereit zu stellen. In diesem Zusammenhang sollen die Notwendigkeiten und Problematiken erläutert werden, die zur Entwicklung der pneumatischen und hydraulischen Baustofffördertechnik im deutschen Steinkohlenbergbau geführt haben. Ferner sollen die verschiedenen Zwischenstufen der Entwicklung dargestellt werden. Es werden die Vor- und Nachteile der pneumatischen Trockenbaustoffförderung sowie die der hydraulischen Förderung erläutert. Die heute angewandten Techniken sind das Ergebnis einer mehr als 40-jährigen Geschichte der Forschung und Entwicklung und vor allem der Notwendigkeiten im Bergbau. Die Verteilung des Baustoffs unter Tage erfolgt über ein Netzwerk von Rohrleitungen und Zwischenstationen. Die verschiedenen Strecken und Sohlen sind über Rohrweichen erreichbar. Die Steuerung und der Betrieb der übertägigen Anlage, der Zwischenstation sowie der Rohrweichen erfolgt im mannlosen Automatikbetrieb. Gesteuert und überwacht wird das gesamte Baustoffversorgungsnetz von dem in der Tagesanlage positionierten OPC-Server. Die Weitergabe der Daten an nachgeschaltete Leitwarten oder die Anbindung an eine Fernwartung sind problemlos möglich und auch gängige Praxis.

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Dorn, Eduard; Kaledin, OlegModern and innovative shaft sinking and construction technology with examples from current projects / Moderne und innovative Schachtbautechnik am Beispiel aktueller AbteufprojekteGeomechanics and Tunnelling5/2013574-581Topics

Abstract

The sinking and lining of shafts at mines to access mineral deposits and shafts for civil engineering works has always been a great challenge for clients, designers and contractors. The article deals with the drilling and pipe casing of freezing holes up to 820 m deep to construct shafts in potash and salt mines with a permissible vertical deviation of less than 0.6 m radius, the managing of the associated ground freezing with freezing plant up to 10 MW freezing capacity and conventional full shaft sinking of so-called ultra-deep mine shafts with final depths of more than 2,000 m using drill and blast. Drilling and specialised aspects of shaft construction are described, for example directional drilling for ground freezing, temperature monitoring for safe control of shaft sinking work in frozen ground, the working platform system as the central shaft equipment of the shaft builder for the efficient performance of sinking stages like the drilling of blast holes, loading muck, support against rock mass impacts and shaft lining. In addition to the technical challenges, the article also discusses specific construction management and logistical tasks, which can occur in mine projects in distant regions with weak infrastructure.
An important part of the work of Thyssen Schachtbau GmbH is the sinking of shafts for potash mines. More than 60 mine shafts have been sunk for potash mines. Thyssen Schachtbau GmbH is currently involved in ten potash mine shaft projects in Russia. In addition to shafts for potash mining, shafts for access to non-ferrous metal deposits are also significant: two shafts more than 2,000 m deep are currently being sunk for a nickel mine north of the Arctic Circle.
Das Teufen und Auskleiden von Bergwerksschächten zum Aufschluss von Lagerstätten mineralischer Rohstoffe sowie von Schächten für zivile Ingenieurbauwerke stellt seit jeher für Bauherrn, Projektant und Unternehmer eine große Herausforderung dar. Der Beitrag behandelt anhand aktueller Ausführungsprojekte der Thyssen Schachtbau GmbH das Bohren und Verrohren von Gefrierlochbohrungen bis 820 m Teufe für den Schachtbau auf Kali- und Steinsalzlagerstätten mit zulässiger Vertikal-Gefrierbohrlochabweichung von weniger als 0,6 m Radius, die Herstellung der zugehörigen Gebirgskörpervereisungen mit Gefrieranlagen bis zu 10 MW Gefrierleistung sowie das konventionelle Teufen aus dem Vollen von sogenannten ultratiefen Tagesschächten mit Endteufen von mehr als 2.000 m unter Anwendung von Bohr- und Sprengtechnik. Bohr- und schachtbauspezifische Aspekte werden erläutert, z.B. die Richtbohrtechnik bei Gefrierlochbohrarbeiten, die Temperaturüberwachung zur sicheren Steuerung der Abteufarbeiten im Gefrierschacht, das Arbeitsbühnensystem als zentrale Schachtausrüstung des Schachtbauers zur leistungsgerechten Realisierung der Teufschritte wie das Herstellen der Sprenglochbohrungen, das Haufwerksladen (Schuttern), die Gebirgsstoßsicherung und die Schachtauskleidung. Neben den technischen Herausforderungen werden im Beitrag u.a. auch spezifische Baumanagement- und Logistikaufgaben behandelt, die bei Bergwerksprojekten in infrastrukturell schwachen und in weit entfernten Regionen auftreten können.
Einen Schwerpunkt der Tätigkeiten der Thyssen Schachtbau GmbH bildet das Abteufen von Schächten auf Kalilagerstätten. Mehr als 60 Tagesschächte wurden auf Kalilagerstätten geteuft. Aktuell ist die Thyssen Schachtbau GmbH in Russland in zehn Kalischachtbauprojekten involviert. Neben den Kalischächten nehmen auch Schächte auf Buntmetalllagerstätten einen hohen Stellenwert ein: Zwei über 2.000 m tiefe Schächte für eine Nickelerzlagerstätte nördlich des Polarkreises befinden sich derzeit im Abteufen.

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Moritz, Bernd; Radoncic, Nedim; Helmberger, Albert; Uschan, RobertConstruction shaft of the Koralm Tunnel lot KAT 2 - a challenge in structural analysis, geotechnics and logistics / Der Bauschacht des Koralmtunnels Baulos KAT 2 - eine statische, geotechnische und logistische HerausforderungGeomechanics and Tunnelling5/2013582-593Topics

Abstract

The paper deals with the challenge on structural analysis, logistics as well as on geotechnical aspects during sinking of an approximately 60 m deep construction shaft with a cross-sectional area of about 720 m2 at the Koralm Tunnel lot KAT 2. Numerical 3D simulations were used for the structural analysis. The results in terms of level of loading of the support measures and the displacements served as a basis for predicting the system behaviour of the shaft. During sinking, the behaviour of the shaft and surface was continuously monitored within the geotechnical safety management by means of 3D displacement measurements, measurement of strains in the shotcrete lining and measurements of pile inclinometers. Thereby a continuous target-performance comparison was accomplished. Special characteristics in the design and construction phase are illustrated and discussed.
Der Beitrag behandelt die Herausforderung an die statische Berechnung, die Logistik im Zuge des Abteufens sowie an die Geotechnik beim rund 60 m tiefen Bauschacht des Koralmtunnels Baulos KAT 2 mit einer Querschnittsfläche von insgesamt ca. 720 m2. Die statische Berechnung erfolgte mittels numerischer 3D-Simulationen. Die Ergebnisse in Bezug auf Auslastungsgrad der Stützmittel und Verschiebungsausmaß dienten in weiterer Folge als Basis für die Prognose des Systemverhaltens des Schachtbauwerks. Im Zuge des Abteufvorgangs erfolgte im Rahmen des Geotechnischen Sicherheitsmanagements eine lückenlose Überwachung des Schachtbauwerks über 3D-Verschiebungsmessungen an der Oberfläche und der Schachtlaibung, Messung von Dehnungen in der Spritzbetonaußenschale sowie über Bohrpfahlinklinometer. Dabei wurde ein ständiger Soll-Ist-Vergleich geführt. Besonderheiten in der Planung und Bauausführung werden aufgezeigt und diskutiert.

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Pircher, Johannes; Pacher, Wolfgang; Neugschwandtner, ErichKaunertal power station - the new shafts in the fall to the powerhouse / Kraftwerk Kaunertal - die Schächte des neuen KraftabstiegsGeomechanics and Tunnelling5/2013594-602Topics

Abstract

The Tiwag - Tiroler Wasserkraft AG - is replacing the entire fall to the powerhouse at the Kaunertal power station, which has been in operation for about 50 years, in 2012 to 2015. The new facilities are being constructed entirely underground in unusually difficult geology for high-pressure systems. Works to construct the 4,000 m of tunnels and shafts started in March 2012 and were completed by the middle of June 2013. Part of the construction work is based on the proven NATM and part is based on the modern technology of mechanised tunnelling. After the completion of the caverns, the core of the new system, the 1,430 m long penstock, will be lined with thick-walled steel armouring and backfilled with concrete.
Die Tiwag - Tiroler Wasserkraft AG errichtet in den Jahren 2012 bis 2015 einen neuen Kraftabstieg für das seit rund 50 Jahren in Betrieb befindliche Kaunertalkraftwerk. Die Anlagenteile des neuen Kraftabstiegs werden vollständig unter Tage in einer für Hochdruckanlagen untypisch schwierigen Geologie hergestellt. Mit den Vortriebsarbeiten für die gesamt 4.000 m langen Stollen und Schächte wurde im März 2012 begonnen; im Juni 2013 wurden diese erfolgreich abgeschlossen. Bei den Bauverfahren hat man dabei einerseits auf die bewährten Methoden der NÖT und andererseits auf die moderne Technik des maschinellen Vortriebs gesetzt. Nach Fertigstellung der Felshohlraumbauten wird das Kernstück des neuen Kraftabstiegs, der 1.430 m lange Druckschacht, mit einer dickwandigen Panzerung ausgekleidet und hinterbetoniert.

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Höfle, HartmuthGotthard Base Tunnel in Sedrun - Experience with the construction and operation of two shafts / Gotthard Basistunnel in Sedrun - Erfahrungen aus Bau und Betrieb von zwei SchächtenGeomechanics and Tunnelling5/2013603-614Topics

Abstract

The two shafts located at Gotthard Base Tunnel in Sedrun - each 800 m deep - are serving during final tunnel operation as ventilation and as supply shafts. During construction phase of the main tunnels, each 57 km in length, they have been used as access and supply shafts for the construction of the central section of the Gotthard Base Tunnel. The central lot consists of the two single lane tunnels with 9 km length each and also of the multifunction area Sedrun.
The preliminary works started in 1996 and were finished 2003 from when the first shaft was used as logistical access for the construction of the main tunnels. Until 2012 the whole operation of the tunnel construction as well as major parts of final fit out of the rail equipment has been carried out by using supply shaft 1. Shaft 2 which had been finished slightly later was mainly used as ventilation shaft and for transport of heavy and large sized equipment.
The presentation describes the construction-technology and the requirements with regard to the needs of the construction phase.
Die beiden 800 m tiefen Schächte am Gotthard-Basistunnel in Sedrun dienen in der Betriebszeit des Eisenbahntunnels als Zuluft- bzw. Abluftschacht und zur Aufnahme von Versorgungsleitungen. Für die Bauphase der beiden je 57 km langen Tunnelröhren wurden sie darüber hinaus zur Minimierung der Gesamtbauzeit als Zugangs- und Versorgungsschächte für den Bauabschnitt Mitte des Gotthard Basistunnels geplant und genutzt. Das Baulos Mitte umfasst die beiden Einspurtunnelröhren von je etwa 9 km Länge sowie die Multifunktionsstelle Sedrun.
Die Vorarbeiten und der Schachtbau begannen im Jahre 1996, ehe ab 2003 der erste Schacht als Ver- und Entsorgungsschacht für den eigentlichen Tunnelbau in Betrieb ging. Während des Zeitraums bis 2012 wurde der gesamte Baubetrieb einschließlich eines Teils des nachfolgenden Einbaus der Tunnelausrüstung im Wesentlichen über den Versorgungsschacht 1 abgewickelt. Der später abgeteufte Schacht 2 diente vornehmlich als Wetterschacht und als Transportschacht für schwere, sperrige Geräte und Ausrüstungen.
Der Beitrag beschreibt die ausgeführte Schachtbautechnik und die Anforderungen an die Ausstattung der Schächte für den Baubetrieb.

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Barwart, Christian; Romualdi, Paolo; Barioffi, AlbertoHeadrace tunnel of the El Alto hydropower project in Panama / Druckstollen des Wasserkraftprojekts El Alto in PanamaGeomechanics and Tunnelling4/2013301-311Topics

Abstract

The 3.3 km long headrace tunnel (Lot 2) of El Alto hydropower project in Panama has been tendered as drill and blast excavation. Lot 2 has been arwaded to SELI, Rome/Italy. By using an EPB TBM for tunnel excavation general alignment of tunnel has to be redesigned completely. General and detailed design has been done by viglconsult ZT/Schruns.
Internal pressure conditions does allow to use segmetnal ining as final lining most of the tunnel length. Only the last 300m of tunnel does have the requirement of inner lining made of steel. Traditional bar reinforcement has been substitued with steel fibre reinforcement with ductile post crack behaviour. A three-step grouting programm is foreseen to gain segment stability and is responsible for sealing of the headrace tunnel.
Der 3,3 km lange Druckstollen (Baulos 2) des 67 MW Wasserkraftwerkes “El Alto” in Panama wurde als zyklischer Vortrieb ausgeschrieben. Das gegenständliche Baulos wurde als “EPC Contract” an SELI SPA, Rom vergeben. Durch den Einsatz einer EPB TBM mit Tübbingauskleidung bedurfte es einer grundlegenden Umplanung der Trassenführung in Grund und Aufriss. Die generelle sowie Detailplanung wurde von viglconsult ZT aus Schruns durchgeführt.
Die Innendruckverhältnisse ließen größtenteils eine nicht “druckhaltende” Auskleidung zu, während die letzten 300 m einer Stahlpanzerung bedurften. Eine spezielle Stahlfaserbewehrung welche mit duktilem Nachrissverhalten ersetze die konventionelle Stabebewehrung in den Tübbingen. Ein dreistufiges Injektionskonzept sorgt für entsprechende Stabilität und Dichtheit des Druckstollens.

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Flueckiger, Michael; Reinke, PeterAerodynamics, climate and ventilation in long rail tunnels considering an Andean base tunnel between Argentina and Chile / Aerodynamik, Klimatisierung und Belüftung von langen Eisenbahntunneln am Beispiel eines Basistunnels in den Anden zwischen Argentinien und ChileGeomechanics and Tunnelling4/2013312-326Topics

Abstract

For rail tunnels which are long, heavily used and intended for high-speed traffic, the aspects of aerodynamics, climate and ventilation may require particular design solutions. Pressure fluctuations require measures at the structures, the tunnel equipment and the rolling stock. Acceptable climate conditions are required despite heat input from the ground, rolling stock and/or technical equipment. The design of the mechanical tunnel ventilation system (TVS) is influenced by the geothermal and topographical boundary conditions as well as the occupational health and the safety requirements among other factors. In turn, the TVS influences the structural layout of the tunnel. The example of the Base Tunnel (BT) on the project Corredor Bioceanico Aconcagua (CBA) is intended to illustrate the importance of some of these aspects in a tunnelling project. The CBA is a planned rail link between Chile and Argentina with a length of about 215 km. An important component of the CBA project is a 53 km long BT (CBA-BT) which allows the most direct crossing of the Andes with moderate gradients. The BT is the subject of on-going conceptual studies.
Bei langen, stark genutzten und für Hochgeschwindigkeitsverkehr vorgesehenen Eisenbahntunneln erfordern Gesichtspunkte der Aerodynamik, des Tunnelklimas und der Belüftung besondere Entwurfslösungen. Druckschwankungen erfordern Maßnahmen an Bauteilen, der Tunnelausrüstung und an den Zügen. Trotz des Wärmeeintrags aus dem Gebirge, den Zügen und/oder der technischen Ausrüstung müssen annehmbare klimatische Bedingungen gewährleistet werden. Die Planung der mechanischen Tunnelbelüftungsanlage (TVS) wird von den geothermischen und topografischen Randbedingungen beeinflusst, ebenso wie von Arbeitsschutz- und Sicherheitsanforderungen, usw. Die Belüftungsanlage wiederum hat einen Einfluss auf die bautechnische Planung des Tunnels. Am Beispiel des Basistunnels (BT) des Projekts Corredor Bioceanico Aconcagua (CBA) soll die Bedeutung einiger dieser Aspekte in einem Tunnelprojekt aufgezeigt werden. Die CBA ist eine geplante Bahnstrecke zwischen Chile und Argentinien mit einer Länge von etwa 215 km. Ein wichtiger Bestandteil des CBA-Projekts ist ein 53 km langer Basistunnel (CBA-BT), der eine direkte Querung der Anden mit geringen Steigungen ermöglicht. Der Basistunnel ist Gegenstand der laufenden Konzeptstudien.

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Gomes, Alexandre R. A.; Reyes, Gustavo; Ulloa, Juan CarlosDesign aspects of the permanent underground infrastructure for the Chuquicamata mine in Chile / Planung der dauerhaften untertägigen Infrastruktur des Bergwerks Chuquicamata in ChileGeomechanics and Tunnelling4/2013327-337Topics

Abstract

The mining complex Chuquicamata, of the National Copper Corporation of Chile (CODELCO), is located in the Atacama Desert, 1, 650 km north of Santiago, and 2, 870 m above sea level. Since the large copper ore reserve that lies below the “Chuquicamata” open pit (Fig. 1) will no longer be economically feasible to mine from the end of this decade, the mine is currently developing the required infrastructure to switch the operation to an underground mine type, where the block caving method with macro-blocks will be used to mine out copper ore. The future mine will count with four production levels, corresponding to one of the largest underground mining operations in the world, with a production rate of about 140, 000 t/d. This article presents design aspects of the permanent underground infra-structure works, which encompass several deep and steep tunnels and vertical shafts for the future mine access and operation.
Der Bergbaukomplex Chuquicamata der National Copper Corporation of Chile (CODELCO) liegt in der Atacama-Wüste, 1.650 km nördlich von Santiago und 2.870 m über dem Meeresspiegel (Bild 1). Ab Ende dieses Jahrzehnts wird der Abbau der Lagerstätte im Tagebau nicht mehr wirtschaftlich sein. Daher werden derzeit die notwendigen Infrastrukturanlagen errichtet, um den Betrieb auf Untertagebau umzustellen, wobei das Kupferz im Blockbruchbau mit Makro-Blöcken abgebaut werden soll.? Das Bergwerk wird künftig über vier Produktionsebenen verfügen und mit einer Produktion von etwa 140.000 t/d zu einem der größten Bergwerken der Welt zählen. Dieser Beitrag stellt einige Planungsgesichtspunkte für die dauerhafte unterirdische Infrastruktur vor, die mehrere tiefliegende und steile Tunnel und Vertikalschächte für die Erschließung der Lagerstätte und den Betrieb des Bergwerks umfasst.

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Anagnostou, Georg; Zingg, SaraOn the stabilizing effect of advance drainage in tunnelling / Ãœber die statische Auswirkung der vorauseilenden Gebirgsdrainagen im TunnelbauGeomechanics and Tunnelling4/2013338-354Topics

Abstract

The paper reviews the favourable effects of advance drainage with respect to three tunnel engineering problems in water-bearing ground: the stability of the tunnel face, the stability of grouting cylinders in geological fault zones and the convergences in squeezing ground. In a high permeability ground, advance drainage improves the stability of the tunnel face because it reduces the pore pressures and their gradients in the ground ahead of the face. If the ground exhibits a low permeability, advance drainage increases its short-term shear resistance and thus the short-term stability and the stand-up time of the face. In fault zones with flowing ground, tunnel advance is often possible only after strengthening and sealing the ground around the tunnel by grouting. As the permeability of the grouted body is very low in relation to that of the surrounding untreated ground, large seepage forces may develop inside the grouted body. Systematic drainage reduces the pore pressure gradient within the grouted body, improving thereby its stability while reducing the risk of inner erosion and uncontrollable water and mud inrush. Squeezing ground usually exhibits low permeability and a pronounced time-dependent behaviour. It is well known that high pore pressures favour the development of squeezing. The pore pressure relief consolidates the ground, increasing as a result its undrained shear strength. This is favourable with respect to the short-term convergences in the vicinity of the tunnel heading. Advance drainage is favourable also with respect to the long-term ground response because it eliminates the high pore pressure gradients associated with the first stages of the consolidation process around the opening.
Der vorliegende Übersichtsartikel veranschaulicht die günstige Wirkung von vorauseilenden Drainagen anhand ausgewählter Stabilitäts- und Deformationsprobleme des Tunnelbaus. Es sind dies die Standsicherheit der Ortsbrust, die Beanspruchung von Injektionskörpern in geologischen Störzonen und die Konvergenzen in druckhaftem Gebirge. In einem Gebirge hoher Durchlässigkeit verbessert die vorauseilende Drainage die Ortsbruststabilität, indem sie den Porenwasserdruck und dessen Gradienten im anstehenden Gebirge reduziert. Im gering durchlässigen Gebirge erhöht die vorauseilende Drainage die kurzzeitige Scherfestigkeit und demzufolge die kurzzeitige Standsicherheit der Ortsbrust. In Störzonen mit schwimmendem Gebirge ist der Tunnelvortrieb oft erst nach der Verfestigung und Abdichtung des Baugrunds durch Injektionen möglich. Da die Durchlässigkeit eines Injektionskörpers viel niedriger ist als jene des unbehandelten Gebirges, wird er durch hohe Strömungskräfte beansprucht. Letztere werden durch eine systematische Drainage des Injektionskörpers reduziert, wodurch dessen Stabilität verbessert und gleichzeitig die Gefahr der inneren Erosion oder gar eines Wasser- und Schlammeinbruches reduziert wird. Druckhaftes Gebirge weist normalerweise eine niedrige Durchlässigkeit und ein ausgesprochen zeitabhängiges Verhalten auf. Es ist bekannt, dass hohe Porenwasserdrücke die Entwicklung des echten Gebirgsdrucks begünstigen. Eine drainagebedingte Entspannung des Porenwassers konsolidiert das Gebirge und erhöht damit seine undrainierte Scherfestigkeit. Dies wirkt sich günstig auf die kurzzeitigen Deformationen aus, die für das Kräftespiel im Ortsbrustbereich entscheidend sind. Auch langfristig reagiert das Gebirge positiv auf die vorauseilende Drainage, da diese die hohen Porenwasserdruckgradienten eliminiert, die sich am Anfang des Konsolidationsprozesses in Ausbruchsnähe entwickeln würden.

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Volderauer, Christian; Galler, Robert; Marcher, Thomas3-dimensional numerical calculations for tunnels with high overburden / Dreidimensionale numerische Berechnungen für tiefliegende TunnelbauvorhabenGeomechanics and Tunnelling4/2013355-361Topics

Abstract

The present article discusses the results of 3D numerical simulations of a deep section of the west bore of the Gotthard Base Tunnel in the geological formation of the Clavaniev Zone. For the calibration of the numerical model, the geological and geotechnical documentation from both the design and the construction phase as well as the daily and monthly reports from the site were made available by the AlpTransit Gotthard AG. Working from this documentation, three-dimensional simulations were performed with various material models. The objective of the investigations was to realistically determine geotechnical data, both for the deformation of the sidewalls and in an axial direction ahead of the face, for future 3D calculations of deep tunnels.
Im vorliegenden Beitrag werden die Ergebnisse dreidimensionaler numerischer Simulationen eines tiefliegenden Abschnitts der Weströhre des Gotthard Basistunnels in der geologischen Formation der Clavaniev Zone diskutiert. Für die Eichung des numerischen Modells wurden von der AlpTransit Gotthard AG die geologische und geotechnische Dokumentation sowohl aus der Planungs- als auch der Ausführungsphase sowie die Tages- und Monatsberichte der Baustelle zur Verfügung gestellt. Auf Basis dieser Dokumentation wurden dreidimensionale Simulationen unter Verwendung verschiedener Materialmodelle durchgeführt. Zielsetzung der Untersuchungen war, die geotechnischen Messergebnisse, sowohl die Verschiebungen der Laibung als auch jene in axialer Richtung vor der Ortsbrust für zukünftige dreidimensionale Berechnungen tiefliegender Tunnel realgetreu ermitteln zu können.

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Aulbach, Benjamin; Ziegler, MartinSimplified design of excavation support and shafts for safety against hydraulic heave / Einfache Bemessung von Baugruben und Schächten im Hinblick auf die Sicherheit gegen hydraulischen GrundbruchGeomechanics and Tunnelling4/2013362-374Topics

Abstract

Within tunnelling starting and target pits are required as well as several pits and shafts e.g. for stations or grouting works. Here the failure by hydraulic heave has to be considered. For the determination of the required embedded length for the safety against hydraulic heave often approximate solutions are used. However these approximate solutions can lead to unsafe or overdesigned results. Others are unpractical as the embedded length is input parameter and target value at the same time. Thus extensive numerical investigations have been carried out for plane and spatial conditions as well as for homogenous, isotropic and for both stratified and anisotropic soil. More than 100 design charts (Fig 1). have been evolved from these results. These design charts allow the determination of the required embedded length considering the soil conditions and the geometrical conditions. In addition to the numerical investigations and the related design charts a formula for the determination of the required embedded length has been developed. The basic formula is quite simple and can be used for two-dimensional conditions. However an extended formula can be used for spatial conditions, separated for the corner, the front and the long side of construction pits. Furthermore by the use of add-ons the formula allows the determination of the required length for different unity weights or a variant safety-level. Hence the formula is a tool which can replace extensive calculations in many cases or can provide realistic reference values for complicated construction pits and soil conditions. Moreover the formula can be implemented into software for the determination of the statically required embedded length. Thus the effortful switchover between software for the static and flow calculation becomes lapsed.
Für den Tunnelbau und den Rohrvortrieb sind in der Regel Start- und Zielbaugruben sowie weitere Nebenbauwerke etwa für Haltestellen erforderlich. Für diese Baugruben und Schächte ist im Grundwasser auch immer die Problematik des hydraulischen Grundbruchs zu beachten. Gängige Näherungslösungen zur Bestimmung der für die Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch erforderlichen Einbindetiefe liefern teils weit auf der unsicheren Seite liegende Ergebnisse. Andere Lösungen hingegen sind zu konservativ oder unpraktisch, da die Einbindetiefe selbst Eingangsgröße für einen iterativen Prozess ist. Daher wurden umfangreiche numerische Strömungsberechnungen für ebene und räumliche Verhältnisse, für homogen, isotropen und für geschichteten sowie anisotropen Baugrund durchgeführt, mit dem Ziel ein einfach handhabbares, sicheres und dennoch wirtschaftliches Bemessungsverfahren für die Bestimmung der Sicherheit gegen hydraulischen Grundbruch zu entwickeln. Dazu wurden in Summe über 100 Bemessungsdiagramme [1] abgeleitet, mit denen die erforderliche Einbindetiefe für beliebige Baugrundsituationen und unter Berücksichtigung der geometrischen Randbedingungen direkt abgelesen werden kann. Auf Grundlage dieser Diagramme und der dazu durchgeführten numerischen Strömungsberechnungen wurde weiterhin eine Formel entwickelt, mit der sich alternativ zu den Diagrammen die erforderliche Einbindetiefe direkt bestimmen lässt. Hierzu wurde zunächst für ebene Verhältnisse eine relativ einfache Grundformel aufgestellt. Die daraus erweiterte Formel ermöglicht schließlich auch die Bestimmung der erforderlichen Einbindetiefe für räumliche Verhältnisse getrennt für die Ecke, die Stirn- und die Längsseite einer Baugrube. In Ergänzung dazu wurden außerdem Ansätze zur Berücksichtigung verschiedener Wichten des Baugrunds und beliebiger Sicherheitsfaktoren entwickelt. Somit steht mit der Formel ein umfassendes Bemessungsinstrument zur Verfügung, das in vielen Fällen eine aufwändige Berechnung ersetzen kann. Auch für komplizierte Baugruben- oder Baugrundverhältnisse werden realistische Anhaltswerte für die erforderliche Einbindetiefe erhalten. Die Formel kann insbesondere direkt in Rechenprogramme implementiert werden, die zur Ermittlung der statisch erforderlichen Einbindetiefe verwendet werden. Die aufwändige Iteration verbunden mit dem Wechsel von einem Statik- zu einem Strömungsprogramm entfällt dadurch.

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Cassani, Giovanna"Val Fortore State Road 212" - Excavation of tunnels in structurally complex formations / "Staatsstraße 212 Val Fortore" - Tunnelvortrieb in baulich komplexen FormationenGeomechanics and Tunnelling3/2013197-214Topics

Abstract

The arrival of the ADECO-RS approach in the field of tunnelling made a substantial contribution to the process of industrialising conventional excavation. In this paper, the author illustrates the main issues addressed in the design for the construction of four different tunnels along the new Val Fortore State Road 212 with special regard to face reinforcement and forepoling. The tunnel excavation mainly passes through the clay-marl and calcareous-marl flysches of the Lagonegresi Unit (Flysch Rosso) with a shallow overburden (< 15 m), a geological formation particularly suitable for face reinforcement using fibre glass structural elements. A serious face collapse occurred during excavation of the Cerzone Tunnel in September 2008, causing a crater to open at the surface. Works were suspended and a new design for tunnel advance was drawn up according to the ADECO-RS approach with a substantial review of face reinforcement dimensioning. The new project enabled excavation to resume without difficulty and with limited deformation.
Das Aufkommen der ADECO-RS-Methode auf dem Feld des Tunnelvortriebs hat einen wesentlichen Beitrag zum Prozess der Industrialisierung des konventionellen Tunnelvortriebs geleistet. In diesem Beitrag werden die Hauptprobleme beim Entwurf und beim Bau von vier Tunneln entlang der neuen Staatsstraße 212 Val Fortore dargestellt, unter besonderer Berücksichtigung der Ortsbruststützung und der Rohrschirmsicherung. Der Tunnelvortrieb verläuft hauptsächlich in den Ton-Mergeln und Kalkstein-Mergeln der Flyschzone der Lagonegrese Einheit (Roter Flysch) mit einer niedrigen Überdeckung (< 15 m), eine geologische Formation, die besonders geeignet ist für eine Ortsbruststützung mit glasfaserverstärkten Verankerungselementen. Bei den Vortriebsarbeiten des Tunnels Cerzone kam es im September 2008 zu einem Ortsbrustversagen, bei dem es zu einem Tagebruch mit einem Krater an der Geländeoberfläche kam. Die Arbeiten wurden unterbrochen und ein neuer Entwurf für den Tunnelvortrieb mit der ADECO-RS-Methode erstellt, mit einer grundlegenden Überarbeitung der Dimensionierung der Ortsbruststützung. So wurde eine Fortsetzung des Vortriebs ohne Schwierigkeiten und mit begrenzten Verformungen ermöglicht.

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Ehrbar, Heinz; Wildbolz, Adrian; Priller, Anton; Seiler, AlfredGrouting works at the Gotthard Base Tunnel / Injektionsmaßnahmen am Gotthard-BasistunnelGeomechanics and Tunnelling3/2013215-245Topics

Abstract

In long, deep tunnels, it is not possible to completely investigate the ground conditions along the future alignment in advance. Unexpected ground conditions and fault zones thus have to be accepted as residual risks and overcome by suitable measures. This is also the situation at the Gotthard Base Tunnel (GBT), which is 57 km long with overburden depths of up to 2.350 m. The main contracts included items for systematic advance probing from the tunnel and provided a catalogue of suitable additional measures. These measures were intended to detect and overcome unforeseen ground conditions.
During the advance of the GBT, grouting measures had to be called on in three cases. In two of these cases, a trapped TBM had to be freed using ground improvement measures (Amsteg West and Faido West). In the south drive of the Sedrun west bore, water inflow into the tunnel had to be reduced to prevent damage to the nearby Nalps dam caused by draining of too much water from the rock mass. The common experience from all three events and the resulting conclusions are described.
The AlpTransit Gotthard AG is the client for the new Gotthard rail axis through the Alps, including the Gotthard und Ceneri Base Tunnels. The company is a subsidiary of Swiss Railways SBB founded in 1998 and employs about 180 employees at the head office in Lucerne and the branch offices in Altdorf, Sedrun, Faido and Bellinzona.
Bei langen, tiefliegenden Tunnelbauwerken ist es mit wirtschaftlich vertretbaren Mitteln nicht möglich, den Baugrund längs der künftigen Achse vorgängig vollständig zu erkunden. Unerwartete Baugrundverhältnisse und Störzonen müssen deshalb als Restrisiko akzeptiert und mit geeigneten Maßnahmen beherrscht werden. Auch beim 57 km langen Gotthard Basistunnel (GBT) mit Überlagerungshöhen bis zu 2.350 m war diese Ausgangslage anzutreffen. In den Werkverträgen der Hauptlose waren systematische Vorauserkundungen aus den Vortrieben und ein Katalog geeigneter Bauhilfsmaßnahmen vorgesehen. Mit diesen Maßnahmen sollten unvorhergesehene Baugrundverhältnisse erkannt und gemeistert werden.
Während des Vortriebs des GBT musste in drei Fällen auf Injektionsmaßnahmen zurückgegriffen werden. In zwei Fällen galt es, eine blockierte TBM mittels gebirgsverbessernden Maßnahmen freizulegen (Amsteg West und Faido West). Im Südvortrieb der Weströhre Sedrun mussten die Wasserzuflüsse zum Tunnel derart reduziert werden, dass eine Beschädigung der nahe gelegenen Bogenstaumauer Nalps, als Folge zu großer Wasserentnahmen aus dem Gebirge, verhindert werden konnte. Die gemeinsamen Erkenntnisse aus allen Ereignissen und die daraus zu ziehenden Schlussfolgerungen werden dargestellt.
Die AlpTransit Gotthard AG ist Bauherrin der neuen Eisenbahn-Alpentransversale Achse Gotthard mit den Basistunneln am Gotthard und Ceneri. 1998 gegründet, beschäftigt die Tochtergesellschaft der SBB am Hauptsitz in Luzern und an den Außenstellen in Altdorf, Sedrun, Faido und Bellinzona rund 180 Mitarbeitende.

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Orth, Wolfgang; Müller, BennoTemporary watertight connection of excavations to existing buildings and temporary waterproofing of structures by ground freezing / Temporäre wasserdichte Anbindung von Baugruben an Bestandsbauwerke und temporäres Abdichten von Bauwerken durch BaugrundvereisungGeomechanics and Tunnelling3/2013246-260Topics

Abstract

The ground freezing technique is used not only to stabilise soil but also for sealing excavations and tunnels below groundwater level. As it can be applied in various soil types and controlled very well by temperature measurement, it can be used as a planned measure as well as to remedy leaking excavations. The paper gives an overview of the general function and special features of ground freezing for sealing purposes, and three completed examples are presented.
Das Gefrierverfahren wird nicht nur zur Stützung, sondern teilweise auch allein zur Abdichtung von unterirdischen Hohlräumen unter Grundwasser angewendet. Aufgrund seiner großen Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Bodenarten und der guten Kontrollierbarkeit eignet es sich dabei nicht nur für den a priori geplanten Einsatz, sondern auch zur nachträglichen Sanierung undichter Baugruben. Der Bericht behandelt neben der Wirkungsweise und den allgemeinen Merkmalen des Verfahrens die Besonderheiten bei der Verwendung zu Abdichtungszwecken und stellt hierzu drei ausgeführte Fälle vor.

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Kogler, KurtGrouting technology in tunnelling / Injektionstechnik im TunnelbauGeomechanics and Tunnelling3/2013261-273Topics

Abstract

Grouting technology has a long tradition in tunnelling. These specialised works are always available when a tunnel encounters difficult ground conditions, fault zones or areas of heavy water inflow. This article gives an overview of grouting processes in combination with the various tunnelling methods and categorises various processes according to the purpose of grouting or the prevailing conditions on site. An understanding of the manifold drilling technologies, material properties and grouting processes is the most important precondition for the successful application of grouting works. A few selected projects serve as examples for the application of grouting technology in modern tunnelling.
Die Injektionstechnik im Tunnelbau hat eine lange Tradition. Sie kommt als Spezialgebiet immer dann zur Anwendung, wenn es darum geht, schwierige Gebirgsverhältnisse, Störzonen oder Bereiche mit großem Wasserandrang zu durchörtern. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die Anwendung von Injektionsverfahren im Zusammenhang mit den verschiedenen tunnelbautechnischen Vortriebsmethoden, sowohl in Lockermaterial als auch im Festgestein, sowie eine Zuordnung der einzelnen Verfahren nach Injektionsziel oder vorhandenen Randbedingungen. Die Kenntnisse über die vielfältigen Bohrtechniken, Materialeigenschaften und Injektionsverfahren sind dabei die wichtigsten Voraussetzungen für eine erfolgreiche Ausführung von Injektionsarbeiten. Einige ausgewählte Projekte dienen als Beispiel für eine erfolgreiche Anwendung der Injektionstechnik im modernen Tunnelbau.

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Trunk, Ulrich; Winkler, FriedrichJet grouting in tunnelling / Düsenstrahlverfahren im TunnelbauGeomechanics and Tunnelling3/2013274-289Topics

Abstract

In tunnelling, jet grouting may be used for excavation support ahead of the tunnel face in situations presenting scarce overburden or insufficient rock stability. This paper discusses jet grouting (JG) applications in which the jet grouted elements are produced from within the tunnel. Exhaustive data on soil composition is a necessary condition for choosing the most suitable method, dimensioning and planning.
Common applications are horizontal JG umbrella arches, JG columns reinforcing the side walls and waterproof inverts. Production sequence, column diameter, choice of tools, quality assurance and logistics must be matched to the specific boundary conditions for the execution of JG works from inside the tunnel. The range of possible solutions is here shown by presenting previous JG projects.
Das Düsenstrahlverfahren (DSV) wird im Tunnelbau z.B. zur Voraussicherung des Vortriebs bei geringer Überdeckung oder nicht ausreichender Standsicherheit des anstehenden Gebirges eingesetzt. Der Beitrag stellt Einsatzmöglichkeiten des Düsenstrahlverfahrens vor, bei denen die Düsenstrahlelemente aus dem Tunnel heraus hergestellt werden. Voraussetzung für die Wahl der geeigneten Methode, Dimensionierung und Planung sind ausreichende Baugrundinformationen. Ausgeführt werden vor allem horizontale DSV-Schirme, Säulen zur Verstärkung des Ulmengewölbes und Sohlabdichtungen. Herstellabfolge, Säulendurchmesser, Gerätetechnik, Qualitätssicherung und Logistik sind auf die besonderen Randbedingungen für die Ausführung der DSV-Arbeiten aus dem Tunnel abzustimmen. Die Bandbreite möglicher Lösungen wird anhand ausgeführter DSV-Arbeiten aufgezeigt.

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Barták, Jirí; Hilar, Matous; Pruska, JanDevelopment of underground construction engineering in the Czech Republic / Entwicklung des unterirdischen Ingenieurbaus in der Tschechischen RepublikGeomechanics and Tunnelling2/2013101-112Topics

Abstract

The following paper is divided into three parts. The first part recounts the history of tunnelling in the Czech Republic (CR). There is mention of the extensive underground spaces below several historic towns, the unique Rudolf's gallery constructed in 1582 to 1593 on the direct order of Hapsburg Emperor Rudolf II, and the first sewerage system in Prague with a sewage treatment plant completed in 1907, designed by the English engineer W.H. Lindley. More than 16 railway tunnels older than 150 years are still in operation in the CR, the oldest being the three Nelahozeves Tunnels from 1848 (two older tunnels, Tebovický and Slaví, were closed). The second part of the paper is devoted to tunnelling technologies used in the CR. Major technologies are mentioned - e.g. the ring method connected with Prague metro construction and the NATM - the prevailing tunnelling method in the CR since the 1990s. The last part of the paper presents some important non-transport underground structures in the CR (i.e. structures for water, power and utility purposes).
Dieser Artikel ist in drei Abschnitte unterteilt. Der erste Teil geht auf die Geschichte des Tunnelbaus in der Tschechischen Republik ein. Zunächst werden die weiten unterirdischen Systeme beschrieben, die es unterhalb vieler historischer Städte gibt, so die einzigartigen Stollen Rudolfs, erbaut von 1582 bis 1593 auf direkten Befehl des Habsburger Kaiser Rudolf II, und das erste Kanalisationsnetz der Republik in Prag mit einer Abwasserbehandlungsanlage, entworfen vom englischen Ingenieur W.H. Lindley und fertiggestellt 1907. In der Tschechischen Republik sind noch immer mehr als 16 Eisenbahntunnel älter als 150 Jahre in Betrieb, die ältesten sind die drei Nelahozeves Tunnel von 1848 (zwei ältere Tunnel, Tebovický und Slavíc, wurden bereits stillgelegt). Der zweite Teil des Artikels widmet sich den Tunnelbaumethoden, die in der Tschechischen Republik eingesetzt wurden. Wichtige Bauweisen werden erwähnt, z.B. die Ringmethode, die verbunden wird mit der Konstruktion der Prager Metro, und die Neue Österreichische Tunnelbauweise, die am weitesten verbreitete Tunnelbauweise in der Tschechischen Republik seit den 1990er-Jahren. Der letzte Teil des Artikels präsentiert einige wichtige unterirdische Konstruktionen der Tschechischen Republik unabhängig vom Transportwesen (Wasser-, Elektrizitäts- und Versorgungswesen).

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