The Semmering Base Tunnel is being built by Austrian Federal Railways as part of the upgrading of the southern railway line. On contract SBT3.1, Züblin Spezialtiefbau Ges.m.b.H. was employed to undertake slope stabilization, piles dia. 1,500 mm embedded into the rock, as well as vertical and horizontal boreholes in the fault zones of Semmering. Due to the high requirements on drilling speed and accuracy of the boreholes, they were drilled as directional drilling with a hydraulic down-the-hole hammer. The vertical holes were used to install sleeve pipes for grouting works for the shaft Sommerau 2. The horizontal holes, also planned for the inclusion of sleeve pipes for grouting works, were used after on-site rescheduling during the project for exploration and drainage of the rock mass. The drilling and survey data were subject to continual and thorough review to increase the efficiency of each control operation.
Der Semmering-Basistunnel wird im Zuge des Ausbaus der Südbahnstrecke von den österreichischen Bundesbahnen errichtet. Die Firma Züblin Spezialtiefbau Ges.m.b.H. hat am Baulos SBT3.1 eine Hangsicherung, Pfahlbohrungen DN 1.500 mm mit Einbindung in den Felsen sowie vertikale als auch horizontale gerichtete Vollbohrungen in den gestörten Formationen des Semmerings ausgeführt. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Bohrgeschwindigkeit und die Lagegenauigkeit der Bohrungen wurden diese als gerichtete Imlochhammerbohrungen mit Wasserspülung abgeteuft. Die vertikalen Bohrungen dienten zur Aufnahme der Manschettenrohre für die Injektionsarbeiten am Schacht Sommerau 2. Die horizontalen Bohrungen, die ebenfalls zur Aufnahme von Manschettenrohren für die Injektionsarbeiten unter Tage angedacht waren, wurden nach einer bauseitigen Umplanung während des Projekts sowohl zur vorauseilenden Erkundung als auch zur Dränage des Gebirges genutzt. Zur Steigerung der Effizienz der einzelnen Steuervorgänge erfolgte eine laufende Analyse der Bohr- und Vermessungsdaten.

In addition to laboratory analysis, tests can be carried out on site to support the geological underground documentation. They should cover the important parameters on the project and be easy and time-saving to implement. This article describes a selection of methods and their suitability for use on construction sites. The tests comprise determination of water content, grain size distribution as well as the implementation of point load and Cerchar abrasiveness tests. For all these tests, the practical application on the site of the Koralm Tunnel contract KAT 3 and implementation details are explained. For all on-site tests, it is recommended that the results gained should be compared with the experimental procedure and the results of laboratory analyses.
Für die Unterstützung der baubegleitenden geologischen Dokumentation können neben Feldmethoden auch Laboranalysen, die vor Ort auf der Baustelle durchgeführt werden, zur Anwendung kommen. Sie sollen die im Projekt wichtigen Parameter behandeln und in der Umsetzung einfach und zeitsparend sein. Im Beitrag wird eine Auswahl an Untersuchungen und ihre baustellentaugliche Umsetzung beschrieben. Die Versuche umfassen die Bestimmung des Wassergehalts, der Korngrößenverteilung sowie die Durchführung von Punktlast- und Cerchar-Abrasivitätstests. Für alle Versuche wird die praxisnahe Anwendung im Baustellengeschehen des Bauloses KAT 3 des Koralmtunnels bzw. Angaben zur Umsetzung erläutert. Für alle baubegleitenden Untersuchungen wird empfohlen, sowohl die Versuchsdurchführung als auch die Ergebnisse über Laboranalysen zu vergleichen.

Electrical earthing (grounding) is necessary for the proper operation of electrical systems, machines and electronic equipment in the event of a fault, for protection against lightning and personal injury, and for reasons of electromagnetic compatibility. Earthing is understood as “making an electrical connection between a given point in a system or in an installation or in equipment and a local earth”. Electrical grounding systems are designed according to national and international standards, with some of these standards occupying a significant place in the legal hierarchy in Austria and being binding. Simple structures are designed using approximate formulas given in the literature and standards; more complex arrangements use programs with analytical or numerical models for the calculation and design of grounding systems. Underground infrastructure projects require additional considerations. Starting with the technical and legal requirements, the typical process steps for the design of electrical grounding systems are shown.
Elektrische Erdung ist für den ordnungsgemäßen Betrieb elektrischer Anlagen, Maschinen und elektronischer Betriebsmittel im Fehlerfall, für den Blitz- und Personenschutz sowie aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit notwendig. Unter Erdung wird die “Herstellung einer Verbindung zwischen einem Punkt im Netz, in einer Anlage oder einem Betriebsmittel mit der örtlichen Erde” verstanden. Erdungsanlagen werden gemäß inländischer und internationaler Normen ausgeführt, wobei einige dieser Normen in Österreich einen wesentlichen Platz in der Gesetzeshierarchie einnehmen und verbindlich sind. Einfache Strukturen können mit in der Literatur und in der Norm angegebenen Näherungsformeln ausgelegt werden, für komplexere Anordnungen werden Programme mit analytischen oder numerischen Modellen für die Berechnung und Auslegung von Erdungssystemen eingesetzt. Infrastrukturprojekte unter Tage erfordern zusätzliche Überlegungen. Beginnend mit den technischen und rechtlichen Anforderungen werden die typischen Prozessschritte für die Auslegung elektrischer Erdungsanlagen unter Tage dargelegt.

This report deals with tunnelling over and under existing tunnels with unreinforced concrete linings and tunnelling under an existing tunnel only supported with shotcrete. The uppermost task was to avoid damage to the existing tunnel and this could be fulfilled through carefully staged advance steps, technically correct construction by the contractor and a dense observation network. The experience tunnelling over an existing tunnel supported only with shotcrete shows that despite slight deformation, cracks and spalling occurred to the shotcrete support layer of the tunnel beneath. This damage did impair the serviceability of the support layer although the structural safety of the tunnel was never in danger. The impairment of the serviceability was temporary and could be remedied by installing overhead protection. In the long term, repair measures were necessary to the support layer in zones with poor geological conditions.
Dieser Bericht behandelt die Erfahrungen bei der Über- bzw. Unterfahrung von Bestandsbauwerken mit unbewehrter Betoninnenschale sowie bei Überfahrungen eines nur mit Spritzbeton ausgekleideten Tunnelbauwerks. Schäden am bestehenden Tunnelbauwerk zu vermeiden, war eine herausfordernde Aufgabenstellung, die durch behutsame Vortriebsschritte, eine fach- und sachgerechte Ausführung des Auftragnehmers und ein dichtes Beobachtungsnetz erfüllt werden konnte. Die Erfahrungen beim Überfahren bestehender, mit Spritzbeton ausgekleideter Stollen zeigen, dass trotz sehr geringer Verschiebungen Risse und Abplatzungen an der Spritzbetonschale des darunterliegenden Bauwerks auftreten. Diese Schäden beeinträchtigen zwar die Gebrauchstauglichkeit der Außenschale - die Tragsicherheit der Bauwerke war jedoch nie gefährdet. Die Beeinträchtigung der Gebrauchstauglichkeit wurde temporär durch das Aufbringen eines Überkopfschutzes behoben. Langfristig waren in schlechten Gebirgsbereichen Sanierungsmaßnahmen der Außenschale notwendig.

The engineering geological investigation for the environmental impact assessment of the more than 20 km long route section Schaftenau-Radfeld in the Lower Inn Valley (Tyrol) was conducted in 2017/18. As a central structure, a nearly 3 km long tunnel will be built through the Unterangerberg. The bedrock of the Unterangerberg consists of turbiditic, marine deposits of the Inneralpine Molasse with interbedded layers of marl, claystone and sandstone. The proximity to the Inntal shearzone and exogeneous effects like several glaciations have softened the surface of the inherently weak bedrock and led to heterogeneous mechanical properties. The monotonous lithology is therefore accompanied by an inhomogeneous rock mass characterization. This paper describes experiences of the geotechnical investigation of this weak rock. It was observed that only a quick transport of samples from the drilling site to the laboratory can guarantee for test results in accordance with the standards. The results, lying in the transitional zone between soft rock and hard soil, are in good accordance with data from other studies.

At this year's International Planning Design and Construction (IPDC) Workshop of the Unit of Project and Construction Management (i3b) of the University of Innsbruck, a selected group of tunnelling engineers took a closer look at the state of the art of hard rock tunnel boring machines and the challenges of tunnelling systems along the Brenner axis. The three currently active construction contracts using mechanized tunnelling technology at the Brenner Base Tunnel have an intersection of comparable geological/geotechnical conditions (quartz phyllite, schist, gneiss and granite) and yet different machine types were selected: a Gripper TBM for the Tulfes-Pfons exploration tunnel - H33, three Double Shield machines for the Mauls 2/3 contract and four Single Shield machines for contract H51. The focus of this workshop was accordingly: from geology/geotechnics to the key specifications of the TBM as a basis, followed by the consideration of the type-independent TBM parameters, the differences as well as advantages and disadvantages of the three machine types and finally an outlook into the future regarding further developments and need for innovation. This article summarizes the contents of the workshop.
Beim diesjährigen International Planning Design and Construction (IPDC) Workshop des Arbeitsbereichs für Baubetrieb, Bauwirtschaft und Baumanagement (i3b) der Universität Innsbruck beschäftigte sich ein ausgewählter Kreis von Tunnelbauern mit dem Stand der Technik von Hartgesteinstunnelbohrmaschinen und den Herausforderungen der Vortriebssysteme entlang der Brennerachse. Die drei derzeit laufenden Baulose mit maschineller Vortriebstechnik am Brenner Basistunnel weisen eine Schnittmenge an vergleichbaren geologisch/geotechnischen Verhältnissen (Quarzphyllit, Schiefer, Gneis und Granit) auf, und trotzdem wurden jeweils unterschiedliche Maschinentypen gewählt: Eine Gripper-TBM für den Erkundungsstollen Tulfes-Pfons - H33, drei Doppelschildmaschinen für das Baulos Mauls 2/3 und vier Einfachschildmaschinen für die Vortriebe im H51. Daraus wurden die Schwerpunkte des Workshops abgeleitet: Der Weg von der Geologie/Geotechnik zu den Schlüsselspezifikationen der TBM, als Grundlage gefolgt von der Betrachtung der typenunabhängigen TBM-Parameter, den Unterschieden sowie Vor- und Nachteilen der drei Maschinentypen und abschließend einem Ausblick in die Zukunft hinsichtlich Weiterentwicklungen und Innovationsbedarf. Dieser Beitrag fasst die Inhalte des Workshops zusammen.

Shotcrete is an essential support element in tunnelling. From the start of the hydration of shotcrete, it resists stresses and deformation. Therefore its time-dependent material properties, in particular the strength development and stiffness development, are significant. With time, the early strength can affect the progress of rock pressure and the support resistance. In order to describe its mechanical material properties, there are models, mostly validated with data from dry-mix shotcrete or older shotcrete mix designs. Continuous further development in additive technology has however considerable improved the performance of shotcrete in recent years. In this article, data from more recent test series and from practical projects are evaluated. Building on the evaluation of the strength curves, an empirical forecasting model is presented, which can be used for the qualitative estimation of shotcrete strength development.
Spritzbeton ist ein wesentliches Ausbauelement im Tunnelbau. Von Beginn der Hydratisierung des Spritzbetons nimmt dieser Spannungen und Verformungen auf. Daher sind die zeitabhängigen Materialeigenschaften, insbesondere die Festigkeitsentwicklung und die Steifigkeitsentwicklung, von Bedeutung. Die Frühfestigkeit kann den zeitlichen Aufbau der Gebirgsdruckbildung sowie des Ausbauwiderstands beeinflussen. Zur Beschreibung des mechanischen Materialverhaltens existieren Modelle, die meist mit Daten von Trockenspritzbetonen oder älteren Spritzbetonrezepturen validiert wurden. Kontinuierliche Weiterentwicklungen in der Zusatzmitteltechnologie haben die Spritzbetonleistung in den letzten Jahren jedoch deutlich verbessert. In diesem Beitrag werden Daten aus aktuelleren Versuchsreihen sowie von Praxisprojekten ausgewertet. Aufbauend auf der Auswertung der Festigkeitsverläufe wird ein empirisches Prognosemodell vorgestellt, das zur qualitativen Abschätzung von Spritzbetonfestigkeitsentwicklungen dient.

The new high-strength SN anchors offer easy handling resulting from a 44 % weight saving compared to conventional SN anchors with the same structural properties. In addition to the advantages in handling and occupational safety, consequential economic advantages can of course be mentioned such as lower freight costs, the option of reducing the borehole diameter, the possibility of parallel execution of various work steps and, finally, optimization of speed in conventional tunnelling.
Die neuen hochfesten SN-Anker bieten dem Anwender vor allem eine leichte Handhabung resultierend aus 44 %-Gewichtseinsparung verglichen zu konventionellen SN-Ankern bei gleichen statischen Eigenschaften. Neben den Vorteilen im Handling und im Arbeitsschutz sind natürlich auch die wirtschaftlichen Vorteile wie geringere Frachtkosten, möglicherweise die Reduzierung des Bohrlochdurchmessers, die Möglichkeit zur parallelen Ausführung verschiedener Arbeitsschritte und schließlich die Optimierung der Vortriebsgeschwindigkeit zu erwähnen.

In-depth contractor engagement during the concept and detailed design phases of the Bank Station Capacity Upgrade project led to an optimised tunnel design with significant improvements in risk management. Regular, coordinated meetings between the design and construction teams led to innovative construction solutions utilised in eliminating risks where possible and where not possible, controlling them through best practice. This paper outlines the lessons learnt from other tunnelling projects in London and presents how the risks related with SCL works have been dealt with in the tunnels design for the Bank Station Capacity Upgrade project.

The U2 station Neubaugasse will become one of the busiest interchange stations in the Vienna underground network, with passengers changing between the existing line U3 running along under the Mariahilfer Straße and the new line U2 crossing the Mariahilfer Straße. The Mariahilfer Straße, one of the best known shopping streets in Vienna with shopping centres and high numbers of passers-by in the middle of a densely built-up residential area, and its side streets have been redesigned in the last few years with the aim of traffic calming and creating new public spaces.
The building of an underground railway station in such surroundings thus poses a great challenge. Extensive soil investigations, house strengthening measures and utility diversions were carried out in advance. The shafts were constructed top-down in restricted space conditions. Due to the scarcity of available site facilities areas, deliveries to the site are only possible “just-in-time". Access for local inhabitants and delivery traffic to the side streets, and also for emergency services, has to be maintained during the construction period.
Die U2-Station Neubaugasse stellt zukünftig eine der meist frequentierten Umsteigerelationen des Wiener U-Bahnnetzes zwischen der bestehenden, unter der Mariahilfer Straße längsverlaufenden U-Bahnlinie U3, und der die Mariahilfer Straße querenden neuen U2 dar. Die Mariahilfer Straße, eine der bekanntesten Geschäftsstraßen in Wien mit Einkaufzentren und hohen Passantenfrequenzen inmitten eines dicht bebauten Wohngebiets, und deren Seitenstraßen wurden in den letzten Jahren mit den Zielen Verkehrsberuhigung und Schaffung neuer öffentlicher Plätze umgestaltet.
Die Errichtung einer U-Bahnstation in einer solchen Umgebung stellt somit eine große Herausforderung dar. Im Vorfeld wurden umfangreiche Bodenerkundungen, Hausertüchtigungen und Einbautenumlegungen durchgeführt. Die Schächte werden unter sehr beengte Platzverhältnisse in Deckelbauweise errichtet. Aufgrund der kaum vorhandenen Baustelleneinrichtungsflächen ist eine Baustellenanlieferung nur “just-in-time” möglich. Die Zufahrt für Anrainer und Lieferverkehr in den Seitenstraßen wie auch die für Einsatzkräfte muss während des Baus gewährleistet sein.

The closing of the gap in line U5 of the Berlin underground completes the missing connection between the Alexanderplatz and Brandenburger Tor stations. The existing line U5 currently ends at the Alexanderplatz. With the closure of the gap, the existing tunnels at the Berliner Roten Rathaus will be connected to the Brandenburger Tor station on the line U55. The project includes the construction of three new underground stations and two single-track tunnels connecting them, which are being tunnelling by shield machines. The new alignment thus passes deep under the city, under the River Spree, the new Berliner Schloss and the Spreekanal as well as running along beneath the street Unter den Linden to the Brandenburger Tor. The construction activities are taking place right in the centre of Berlin and the particular local conditions are a logistical and technical challenge.
Der Lückenschluss der U-Bahnlinie U5 stellt die fehlende Verbindung zwischen den Haltestellen Alexanderplatz und Brandenburger Tor her. Die bestehende Linie U5 endet derzeit am Alexanderplatz. Mit dem Lückenschluss werden die bestehenden Tunnelanlagen am Berliner Roten Rathaus mit der U-Bahnstation Brandenburger Tor der Linie U55 verbunden. Das Projekt umfasst den Neubau von drei U-Bahnstationen und zwei sie verbindende eingleisige Tunnel, die im Schildvortrieb hergestellt werden. Dabei unterfährt die neue Trasse innerstädtisch in Tieflage die Spree, das Neue Berliner Schloss und den Spreekanal sowie in Längsrichtung die Straße Unter den Linden bis zum Brandenburger Tor. Die Bautätigkeiten finden im Herzen Berlins statt und stellen aufgrund der zentralen Lage und der besonderen Randbedingungen eine logistische und technische Herausforderung dar.

Urban Tunnelling requires handling of a wide range of ground conditions and multiple challenges generated by work access constraints, settlement sensitive structures, as well as testing socio economic needs such as limitations to noise and dust emissions as well as impact on traffic. Such projects and their bespoke technical solutions come at a price. The realisation of large-scale urban infrastructure projects is often accompanied by intensive discussions about the cost in support of the social need for such projects. This article provides socio-economic reasoning for major urban infrastructure projects and insight in selected technical solutions that are required to realise these projects in urban settings.

During the Design-Build-Finance procurement of the “RER Highway 401 Rail Tunnel”, the option with two single SEM tunnels was selected as preferred alternative. The challenges of this project lie not only in the conditions and requirements by the Ministry of Transportation of Ontario, the owner of the highway above and the existing tunnel beside the new tunnels, but also in construction beneath one of the busiest highways in North America. Pre-support measures for tunnel excavation, which cannot involve any type of grouting directly beneath the roadway surface, were evaluated based on their risk exposure, resulting in the selection of a pipe jacked umbrella above the tunnel crowns. A sophisticated monitoring programme is implemented with online access at any time to allow for immediate response and implementation of pre-determined mitigation measures as required.
Im Zuge einer funktionalen Ausschreibung mit Bauzeitfinanzierung (Design-Build-Finance) wurde in einer Methodenevaluierung für den Bau des “RER Highway 401 Rail Tunnels” die Variante mit zwei eingleisigen Tunnelröhren in sequentieller Bauweise als bester Vorschlag ausgewählt. Die Herausforderungen dieses Projekts liegen nicht nur in den Rahmenbedingungen und Vorgaben des Verkehrsministeriums von Ontario als Eigentümerin der darüberliegende Autobahn und des unmittelbar daneben liegenden bestehenden Bahntunnels, sondern auch in der Abwicklung und Ausführung des Projekts unter einem Verkehrsknotenpunkt einer der meistbefahrenen Autobahnen Nordamerikas. Voraussicherungsmaßnahmen für den Tunnelausbruch, die Injektionen unter der Fahrbahn größtenteils ausschließen müssen, wurden in einer detaillierten Risikoevaluierung ausgewählt, wobei einer Rohrvorpressung zur Herstellung eines Rohrschirms der Vorzug gegeben wurde. Ein aufwändiges und jederzeit online einsichtiges Messprogramm soll ein frühes Erkennen von Hebungen und Setzungen und ein rasches Umsetzen von zuvor festgelegten Gegenmaßnahmen sicherstellen.

Since the first mined subway stations were constructed in Washington, DC in the mid-80s, European engineers and construction professionals have been promoting the benefits of the conventional tunneling method for major urban infrastructure projects throughout North America. In recent years, significant advances have been made in the use of numerical design tools, innovative construction approaches, fiber reinforced shotcrete mixes and the increased use of robotics and laser-scanning equipment. This article provides an overview of key technologies and innovations applied on recent projects, including Chinatown Station in San Francisco; Parliament, Lyon and Rideau Stations in Ottawa; and Laird, Avenue and Oakwood Stations in Toronto.

The Feuerbach and Bad Cannstatt Tunnels on the Stuttgart 21 project are two central elements of the future Stuttgart inner-city rail node. Due to the central location in the middle of Stuttgart, there are particular requirements for construction operations and logistics. These effects are additionally reinforced by the very difficult geological and geotechnical conditions in the valley of Stuttgart: very changeable strengths of the prevailing formations of the gypsum Keuper, sometimes with shallow overburden with dense building and roads above. The tunnel also passes through sections with anhydrite content, which tends to swell on contact with water. In this paper, both the challenges of the inner-city location are described and the methods and solutions used to counter an impairment of structural safety and serviceability in the anhydrite sections.
Die Tunnel Feuerbach und Bad Cannstatt des Projekts Stuttgart 21 sind zwei zentrale Elemente des künftigen Bahnknotens der Stuttgarter Innenstadt. Aufgrund der zentralen Lage mitten in Stuttgart ergeben sich bei beiden Tunneln besondere Anforderungen an den Baubetrieb und die Baulogistik. Diese Effekte werden zusätzlich verstärkt durch sehr schwierige geologische und geotechnische Verhältnisse im Stuttgarter Talkessel: Sehr wechselhafte Festigkeiten der anstehenden Formationen des Gipskeupers bei z. T. geringer Überlagerung zur darüber liegenden dichten Bebauung und den Verkehrsflächen. Darüber hinaus durchörtern beide Tunnel anhydritführende Abschnitte, die bei Zutritt von Wasser zum Quellen neigen. In diesem Beitrag werden sowohl die sich aus der innerstädtischen Lage ergebenden Herausforderungen beschrieben als auch die Methoden und Lösungen, mit denen in den Anhydritstrecken einer Beeinträchtigung von Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der beiden Tunnel begegnet wird.

Due to the additional tunnels that are currently under design or construction, drainage maintenance costs are expected to rise significantly over the next few years. An increased amount of maintenance will also be necessary due to older drainage pipes damaged during intensive cleaning and flushing. To counter these problems, an internal task force for drainage pipes has been installed within the ÖBB. Together with research institutions from several fields of science, projects are being carried out to find ways to decrease the overall maintenance effort. Topics include screening of possible rehabilitation methods for damaged pipes, and investigation of currently used materials with regard to their mechanical suitability. A multi-disciplinary research topic has also been initiated to investigate the potential of material modifications with the goal to decrease overall precipitation in drainage pipes and associated maintenance. First results on modified materials already show potential to decrease calcite precipitation.
Aufgrund der aktuell in Bau befindlichen Tunnelbauwerke wird sich der Aufwand für die Instandhaltung von Bauwerksdrainagen bei der ÖBB innerhalb der nächsten Jahre vervielfachen. Ein weiteres Problem stellen ältere Tunneldrainagen dar, die durch intensive Reinigung beschädigt werden und einen zusätzlichen Instandhaltungsaufwand bedeuten. Ausgehend von diesen Problemstellungen wurde innerhalb der ÖBB die Task Force Drainage gegründet. Gemeinsam mit Forschungspartnern aus verschiedenen Fachdisziplinen wird derzeit untersucht, wie die Instandhaltung optimiert werden kann. Dabei werden sowohl potenzielle Möglichkeiten zur Instandsetzung als auch die Materialeignung der derzeit verbauten Drainagen untersucht. Zusätzlich wird versucht in einem Disziplinen-übergreifenden Projekt neue Materialien mit verringertem Versinterungspotenzial und einhergehender Reduktion des Reinigungsaufwands zu entwickeln. Erste Untersuchungen zeigen dabei bereits auf, dass Potenzial hinsichtlich Materialoptimierung gegeben ist.

The interaction of tunnel boring machines with the rock mass is highly influenced by human, technical and geological factors. Interpretation of geological observations and TBM data is currently done on a subjective basis. Technologies based on Artificial Intelligence research, can be used to automatically classify TBM data into rock mass behaviour types. Albeit first results look promising, any technology poses the threat of malicious use that deliberately harms / benefits one or another party.
This paper shows how an Artificial Neural Network (ANN) can be trained to achieve the best possible rock mass behaviour classification, or how such a system can be misused to yield a more optimistic, respectively pessimistic classification to fortify the interests of one party. However, ANN also pose the chance to serve as an independent objective opinion and to improve the self-consistency of geological classifications.

American Concrete Institute (ACI) is aiming to publish its first guide (ACI 533.2R) on general aspects of precast tunnel segments. This paper presents salient features of the guide including the most recent developments on major aspects of design, manufacturing and construction. This document is drafted based on the knowledge and the experience gained on projects in Asia, Europe, and North America, and available national and international recommendations. Procedures to perform structural design during production, transportation, construction and final service stages are explained. Details of segmental ring geometry and systems, concrete strength, curing, and reinforcement detailing are discussed. Gasket design, segment connection devices, anchorage systems, tolerances, measurement and dimensional control, and repair of defects are among other topics that are covered. This document also addresses durability and degradation mechanisms of tunnel linings and their mitigation methods. While some parts of this guide may only consider the procedures adopted by ACI, they can be extended to other national and international codes and used worldwide.

Loading assumptions used for the structural design of segmental linings often improperly reflect the complex load combinations that develop during the construction of a bored tunnel. Therefore segment designs used in practice tend to be on the safe side and often rely on conventional reinforcement methods instead of including other reinforcement concepts, such as steel fibres. In this contribution, a multi-scale computational modelling framework is proposed to investigate the response of steel-fibre reinforced, traditionally reinforced, and hybrid-reinforced lining segments to radial loadings with an emphasis on the longitudinal joints. This modelling approach offers an opportunity to directly investigate the influence of type and content of steel fibres on the performance of segmented linings at the structural scale. Using this framework, a method for robust optimization is applied in order to generate damage-tolerant hybrid segment designs.

The application of full-face mechanized tunnelling, mainly with EPB shielded machines, has widely increased in the last years and today it can be considered the key technology when tunnelling in soils above and below the water table. The applicability range of EPB machines has widened thanks on one side to the technological and mechanical progresses and on the other side to the quality and effectiveness of the conditioning products. No recognized standards are available for laboratory testing of conditioned soil and each research centre has developed its own procedures and methods. In this paper, an overview of the most frequently used procedures is presented and discussed briefly.

This paper evaluates the performance of currently available analytical procedures to assess building response to tunnelling-induced ground displacements. The focus is on methods that account for the interaction between the soil and the structure during tunnelling. These methods relate the soil to the building stiffness and are often called Relative Stiffness Methods (RSMs). Results from centrifuge model tests are used to evaluate the ability of these RSMs to predict building deformations. This evaluation benefits from detailed building models including facade openings, intermediate walls and strip footings. The range of RSM predictions was large, and the accuracy of each RSM was quantified. It was found that no RSM accurately predicts flexural building deformations. Recommendations that consider the building-to-tunnel position to achieve accurate predictions are indicated. This contribution provides a better understanding of the performance of currently available criteria to assess the risk of urban tunnelling.

After the failure of a cantilever retaining wall with counterfort on the Brenner Autobahn, intensive investigation of existing structures showed considerable corrosion damage to cantilever walls with and without counterforts, at the location of construction and day joints. This is difficult to detect and assess due to the placing of the main reinforcement at the back of the construction. The present paper presents a monitoring concept, which enables detection of corrosion damage and also provides a gain of information about the behaviour of the structure. The basis for this concept is the installation of inclination and strain gauges on the front of a retaining wall. In order to explain the functioning of the concept, a rudimentary cantilever model of the effect of corrosion damage is first described. Then the results and findings from a test series with artificial corrosion representation to reinforced concrete structures to validate the presented monitoring concept is described.
Nach dem Versagensfall einer Spornmauer auf der Brennerautobahn zeigte sich im Zuge intensiver Bestandserfassungen, dass vor allem im Bereich der Arbeits- und Betonierfugen von Winkelstütz- und Spornmauern erhebliche Korrosionsschäden vorliegen können. Diese sind aufgrund der Lage der Hauptbewehrung an der Hinterseite der Konstruktion schwierig zu erfassen und zu beurteilen. In vorliegendem Beitrag soll ein Monitoringkonzept vorgestellt werden, das die Erfassung von Korrosionsschäden ermöglicht und zudem auch einen Informationsgewinn in Bezug auf das Bauwerksverhalten aufweist. Die Grundlage für ein derartiges Konzept bildet die Anbringung von Neigungs- und Dehnungsaufnehmern an der Vorderseite eines Stützbauwerks. Um die Funktionsweise dieses Konzepts zu veranschaulichen, wird einleitend an einem rudimentären Stabmodell der Einfluss einer Korrosionsschädigung auf das Bauwerksverhalten aufgezeigt. Anschließend werden die Ergebnisse und Erkenntnisse aus einer Versuchsreihe zur künstlichen Korrosionsnachbildung bei Stahlbetonbauwerken zur Validierung des vorgestellten Monitoringkonzepts ausgeführt.

The road network of the Austrian state of Styria, comprises of about 5,000 retaining structures along a total distance of about 5,100 km. In order to be able to carry out a useful and efficient inspection methode to this number of structures, a risk management (priority management) concept has been developed in collaboration with a university. This is based on the recording of significant parameters regarding the stability of these structures. In addition, the damage potential resulting from a failure of a structure is given, which enables an estimation of the associated risk. These documents can also be used as a design basis or for the determination of necessary inspection measures. The approach presented here is the first version of this concept for existing retaining structures in the state road network and is currently in a phase of trial and validation.
Im Streckennetz des Landes Steiermark befinden sich auf einer Streckenlänge von ca. 5.100 km rund 5.000 Stützbauwerke. Um eine zielführende und effiziente Inspektionstätigkeit an dieser Anzahl von Bauwerken durchführen zu können, wurde im Zuge einer universitären Zusammenarbeit ein Konzept für das Risikomanagement (Prioritätenmanagement) erarbeitet. Dieses basiert auf der Erfassung maßgebender Parameter hinsichtlich der Standsicherheit der Bauwerke. Zusätzlich wird auch das in einem Versagensfall vom Objekt ausgehende Schadenspotenzial dargestellt, das eine Einschätzung des vom Bauwerk ausgehenden Risikos ermöglicht. Ebenso können diese Unterlagen auch als Planungsgrundlage sowie für die Ausarbeitung des erforderlichen Umfangs von Inspektionsmaßnahmen verwendet werden. Der hier vorgestellte Ansatz stellt eine erste Fassung dieses Konzepts für das Risikomanagement bei bestehenden Stützbauwerken auf Ebene des Landesstraßennetzes dar und befindet sich aktuell in einer Erprobungs- und Validierungsphase.

The Swiss motorways and national roads are being completely modernised in maintenance sections. All structures are regularly checked according to national and Fedro standards and maintenance measures are implemented where necessary. Completed maintenance projects concerning retaining structures have shown that the danger of corrosion cannot be neglected. In order to ensure the availability of the network in the long term, several retaining structures have been preventatively strengthened, including with the aid of risk-based approaches. For this purpose, five research projects have been initiated. The procedure of Fedro for the maintenance of retaining structures is presented through examples from project studies.
Die Gesamterneuerung der schweizerischen Nationalstraßen erfolgt in Unterhaltsabschnitten. Alle Objekte darin werden regelmäßig nach Normen und Standards des Astra geprüft. Wo nötig, werden Erhaltungsmaßnahmen umgesetzt. Abgeschlossene Erhaltungsprojekte an Stützbauwerken haben gezeigt, dass eine nicht zu vernachlässigende Gefährdung durch Korrosion besteht. Um die Verfügbarkeit der Nationalstraßen langfristig zu gewährleisten, wurden mehrere Stützbauwerke, auch unter Berücksichtigung von risikobasierten Ansätzen, präventiv verstärkt. Hierzu wurden fünf Forschungsprojekte initiiert. Anhand von Beispielen aus Projektstudien und aus der Baupraxis wird die Vorgehensweise des Astra bei der Erhaltung von Stützbauwerken vorgestellt.

The many years of experience with retaining structures at the ÖBB-Infrastruktur AG show that, independent of their structural loading, stone or mass concrete gravity walls, which have been in use since the railways were built, have the least expense for maintenance. Even structures built up to 160 years ago require little maintenance work, e.g. removal of plant growth. With anchored retaining structures of concrete, on the other hand, the maintenance work is considerably greater. This starts with regular inspection and extends to extensive repairs to the anchor heads.
With regard to the most economical construction of retaining structures, lifecycle costs are a significant parameter for the selection of a suitable type of structure, as with other railway works. Not only the construction costs, but also above all the maintenance costs are significant with a technical service life of 80 to 100 years. This basic idea of sustainable and safe railway operation is applied constantly in the regulations of the ÖBB-Infrastruktur AG.
Die langjährigen Erfahrungen mit Stützbauwerken bei der ÖBB-Infrastruktur AG zeigen, dass, unabhängig von deren statischen Beanspruchungen, Steinsätze sowie Schwergewichtsmauern aus Beton, die noch seit der Bahnbauzeit im Betrieb sind, den geringsten Instandhaltungsaufwand mit sich bringen. Selbst bei Bauwerken mit einem Anlagenalter von bis zu ca. 170 Jahren sind nur geringfügige Aufwände, z. B. Entfernung des Bewuchses, erforderlich. Bei geankerten Stützbauwerken aus Beton hingegen ist der Instandhaltungsaufwand deutlich höher. Dies beginnt bei der regelmäßigen Inspektion und reicht bis hin zu umfangreichen Instandsetzungen bei Ankerköpfen.
In Hinblick auf die wirtschaftlichste Ausführung von Stützbauwerken stellen wie bei anderen Bahnanlagen auch die Lebenszykluskosten einen wesentlichen Parameter für die Wahl der geeigneten Anlagenart dar. Nicht nur die Herstellungskosten, sondern vor allem die Instandhaltungskosten spielen bei einer technischen Nutzungsdauer von 80 bis 100 Jahren eine wesentliche Rolle. Dieser Grundgedanke eines nachhaltigen und sicheren Anlagenbetriebes findet in der Regelwerkserstellung der ÖBB-Infrastruktur AG laufend seine Anwendung.