The excavation of a 3.6 km long tunnel for the Torino Metro Line 1 South Extension was recently completed by a 7.8 m diameter EPB TBM. A critical section of the tunnel was near Corso Spezia, in the Lingotto area, where the main difficulties were the presence of the water table and the poor ground conditions encountered. Another concern was the effect of the excavation on two five-storey masonry buildings adjacent to the tunnel alignment, which were constructed in 1930 and suffered severe damage during World War II. Continuous monitoring was undertaken during excavation as time dependent settlements occurred. 2D Finite Element modelling was used to simulate the excavation and its effects on the buildings. This paper describes the most significant performance monitoring data, which is compared with the results of modelling.
Kürzlich wurde der Vortrieb eines 3,6 km langen Tunnels für die Süderweiterung der Turiner Metro Linie 1 mittels einer EPB-Tunnelbohrmaschine mit einem Durchmesser von 7,8 m abgeschlossen. Ein kritischer Abschnitt des Tunnels lag nahe dem Corso Spezia, im Lingotto Bereich. Die Hauptschwierigkeiten dort waren die Lage des Grundwasserspiegels und die schlechten angetroffenen Bodenverhältnissen. Eine weitere Sorge galt den Auswirkungen des Tunnelvortriebs auf zwei nahe der Tunneltrasse gelegene, fünfstöckige Mauerwerksgebäude, die in den 1930er Jahren erbaut wurden und bereits im zweiten Weltkrieg erhebliche Schäden erlitten hatten. Während des Vortriebs wurde daher eine kontinuierliche Überwachung der auftretenden zeitabhängigen Setzungen durchgeführt. Eine 2D Finite-Elemente Modellierung diente der Simulation des Vortriebsvorgangs und dessen Auswirkungen auf die Gebäude. Im vorliegenden Beitrag werden die wichtigsten Daten des Monitorings dargestellt und mit den Modellierungsergebnissen verglichen.

The design and construction aspects related to Line 5 of the Milan Underground are presented with attention to the section of the tunnel passing the city Railway Link between Bovisa and Dateo stations. Numerical modelling was used to design the soil improvement systems around the excavation and under the buildings, and also to establish threshold values of the parameters to be monitored. At the same time, a monitoring system was implemented in order to verify the design predictions during construction and to allow, whenever necessary, the adoption of the corrective actions planned during the design stage. Following a brief description of the work, the fundamental design steps are described in conjunction with the problems that had to be solved, the technical solutions proposed and the approach adopted during construction.
In diesem Artikel werden die Planungs- und Ausführungsaspekte der Linie 5 des Mailänder U-Bahnsystems vorgestellt. Besonderes Augenmerk liegt auf dem Abschnitt des Tunnels, der die städtische Bahnverbindung zwischen den Stationen Bovisa und Dateo passiert. Numerische Modellierungen wurden durchgeführt, um die Bodenverbesserungsmaßnahmen rund um die Baugruben und unter den Gebäuden zu planen, und um Grenzwerte für die zu beobachteten Parameter festzulegen. Gleichzeitig wurde ein Monitoringsystem eingeführt, das es ermöglichte, die zuvor gemachten Planungsvorhersagen während der Ausführung zu überprüfen und, wenn nötig, während der Planungsphase entworfene korrigierende Maßnahmen durchzuführen. Nach einer kurzen Beschreibung der Arbeiten werden die grundlegenden Planungsschritte vorgestellt sowie die Probleme, die während dieser Phase gelöst werden mussten. Auch die technischen Lösungen, die vorgeschlagen und während der Bauphase ausgeführt wurden, werden diskutiert.

The new Bologna high-speed railway station extends approximately 640 m underground, with a width of 56 m and a depth of 25 m. The open-cut excavation work to complete the underground station was designed using an innovative structural system, which entails the construction of reinforced concrete diaphragm walls with unusual shape and structural behaviour. Vaults, diaphragm walls with an arched section, were constructed to absorb the thrust actions. Buttresses, T-section diaphragm walls were designed to absorb actions through flexural behaviour transmitted by the vaults.
Der neue Bahnhof für Hochgeschwindigkeitszüge in Bologna erstreckt sich unterirdisch in einer Tiefe von 25 m über eine Länge von knapp 640 m und eine Breite von etwa 56 m. Zur Herstellung der offenen Baugrube für die unterirdische Haltestelle wurde ein innovatives konstruktives System entworfen, für dessen Ausführung bewehrte Schlitzbetonwände mit ungewöhnlichen Formen und konstruktiven Aufgaben erforderlich sind. Gewölbe aus bogenförmig angeordneten Schlitzwänden werden zur Verteilung von Schubkräften verwendet und Stützpfeiler aus T-förmig angeordneten Schlitzwänden sind für die Aufnahme der von den Gewölben übertragenen Biegebeanspruchung vorgesehen.

The construction of contracts T2 and T3 of the new Line C of the Rome Underground is to be carried out under the historical centre of the city, in an area of great archaeological, historical and artistic value. Significant problems derive from the geotechnical characteristics of the soil, from the presence of buried archaeological remains, and more significantly from the necessity of minimising the effects at the surface on the historical and monumental heritage. This paper illustrates the procedures adopted to evaluate the effects of tunnelling on the existing monuments and historical buildings, with particular reference to contract T2. Specifically, the study of the interaction between construction activities and the built environment was carried out following procedures at two increasing levels of complexity: Level 1 - green-field analyses were carried out first, neglecting the stiffness of the existing buildings for a simplified evaluation of potential damage induced by tunnel excavation; Level 2 - FE computations were then carried out in both two- and three-dimensional conditions, accounting for the stiffness of existing buildings and considering possible long-term effects induced by drainage through the tunnel lining where necessary. The paper illustrates the main aspects of the procedure, using the example case study of Palazzo Grazioli.
Die Bauarbeiten an den Losen T2 und T3 der neuen U-Bahnlinie C in Rom erfolgen direkt unter dem historischen Zentrum der Stadt, in einem Bereich von höchstem archäologischem, historischem und künstlerischem Wert. Erhebliche Probleme ergeben sich dabei aus den geotechnischen Eigenschaften des Bodens, aus der Präsenz unterirdischer, archäologischer Überreste und, noch maßgebender, aus der Notwendigkeit, die aus dem Tunnelvortrieb resultierenden Oberflächeneffekte auf historische Gebäude und Baudenkmäler zu minimieren. Der vorliegende Beitrag stellt die im Baulos T2 zur Anwendung gekommenen Verfahren, mithilfe derer die Auswirkungen des Tunnelbaus auf die vorhandenen, historischen Gebäude und Baudenkmäler untersucht wurden, vor. Die Untersuchung der gegenseitigen Beeinflussung von Tunnelvortriebsarbeiten und vorhandener Bebauung wurde mittels der zwei folgenden Verfahren steigender Komplexität durchgeführt: Level 1 - in einem ersten Schritt wurden zunächst so genannte Green-Field-Analysen unter Vernachlässigung der Gebäudesteifigkeit mit dem Ziel der vereinfachten Bewertung möglicher, tunnelbauinduzierter Schadensbilder durchgeführt. Level 2 - in einem zweiten Schritt wurden dann 2D- sowie 3D-FE-Berechnungen durchgeführt, welche die Steifigkeit der vorhandenen Bebauung berücksichtigen und, wo notwendig, eine Untersuchung möglicher Langzeiteffekte, ausgelöst durch eine Entwässerung durch die Tunnelschale, zulassen. Der Beitrag verdeutlicht die Hauptaspekte dieser Verfahren anhand des Fallbeispiels des Palazzo Grazioli.

Since 1839, when the historical railway Naples - Portici was inaugurated, Naples has been characterized by a significant system of urban and suburban railways. The idea of a fully integrated urban rail network dates back to the 1950s, but construction only began in the 1990s. At present, the system includes 54 km of tracks and 69 stations in operation; ten lines with 93 km of track and a further 30 km of new light rail linking 114 stations with 21 interchanges are planned with the completion of the City Transport Plan.
The present paper reports on some geotechnical aspects of the design and construction of Lines 1 and 6, which are presently underway, discussing how the experience gathered during construction of Line 1 influenced some of the design choices for Line 6.
Seit 1839, als die historische Eisenbahnstrecke Neapel - Portici eröffnet wurde, wurde Neapel durch sein umfangreiches Schienennetz im städtischen und vorstädtischen Bereich bekannt. Die Idee eines vollständig integrierten Bahnnetzes geht in die 1950er Jahre zurück, der Bau wurde jedoch erst in den 1990er Jahren aufgenommen. Derzeit umfasst das Netz 54 km Schiene und 69 Stationen; mit Vollendung des städtischen Verkehrsplans sind zehn Linien mit 93 km Schiene sowie weitere 30 km einer neuen Stadtbahn, die 114 Stationen und 21 Knotenpunkte verbindet, geplant.
Dieser Artikel beschreibt einige geotechnische Aspekte hinsichtlich Planung und Ausführung der sich derzeit im Bau befindlichen Linien 1 und 6, wobei erläutert wird, wie die beim Bau der Linie 1 gesammelten Erfahrungswerte einige Planungsentscheidungen der Linie 6 beeinflusst haben.

The Graitery Tunnel is about 2.5 km long and lies on the route of the A16 autobahn through the Jura Mountains. It was originally planned to excavate the tunnel from both portals, but geological problems at the south portal have delayed the drive from that end for years. A new logistic plan was required for inner lining and tunnelling. A mobile bridge construction over 60 m long was used in the tunnel, which made it possible to start the lining works while tunnelling was still underway. Due to newly available geological information, the structural calculations for the south drive and the tunnelling scheme were checked. The latter was thoroughly revised with a change to partial-face excavation in five stages. Although some works will now be completed years later than planned, the tunnel will be handed over to the client for fitting out with not even one and a half years of delay against the original schedule.
Der Tunnel Graitery ist ein rund 2,5 km langer Autobahntunnel der Transjuranne A16. Geplant war, den Tunnel von beiden Portalen her auszubrechen. Geologische Probleme im Bereich des Südportals haben den Gegenvortrieb um Jahre verzögert. Ein neues Logistikkonzept für Innenausbau und Vortrieb war erforderlich. Im Tunnel wurde eine über 60 m lange selbst fahrende Brückenkonstruktion installiert, welche es erlaubte, während des Vortriebs mit dem Innenausbau zu beginnen. Aufgrund neuer geotechnischer Kenntnisse wurden die statischen Berechnungen des Südvortriebs und das Vortriebkonzept überprüft. Letzteres wurde komplett überarbeitet und zu Gunsten eines Teilausbruchs in fünf Etappen geändert. Obwohl einzelne Arbeiten Jahre später als geplant fertig gestellt wurden, wird der Tunnel mit nicht einmal eineinhalb Jahren Verzögerung gegenüber dem ursprünglichen Bauprogramm dem Bauherrn für die Ausrüstungsarbeiten übergeben.

The Visp bypass is an important link on the Swiss national road A9 from Lausanne to Brig-Glis in the Canton of Valais, which is being improved to provide continuous dual carriageway. About 7 km of the alignment of this 8.8 km long section of the A9 will run through tunnels, with the core structures being the 4.2 km Eyholz Tunnel and the 3.2 km Visp Tunnel. Altogether five underground junction structures have to be constructed for the Visp bypass, of which three will be newly excavated and two are enlargements of the existing Vispertal Tunnel. The following report only deals with the Eyholz Tunnel, which has already been largely excavated. Construction of the main contract of the Visp Tunnel is planned to start in 2012.
Die Umfahrung Visp stellt ein wichtiges Teilstück der zukünftig von Lausanne bis Brig-Glis durchgehenden richtungsgetrennten Nationalstraße A9 im Kanton Wallis dar. Die Linienführung des rund 8,8 km langen Teilstücks der A9 verläuft zu rund 7 km in Tunnelbauwerken. Kernstücke sind der 4,2 km lange Tunnel Eyholz und der 3,2 km lange Tunnel Visp. Insgesamt sind für die Umfahrung Visp fünf unterirdische Verzweigungsbauwerke zu erstellen, von denen drei komplett neu auszubrechen sind und zwei aus einer Ausweitung des bestehenden Vispertaltunnels hervorgehen. Die nachfolgenden Erläuterungen beschränken sich auf den Tunnel Eyholz, der bereits zu einem großen Teil ausgebrochen ist. Der Baubeginn des Hauptloses des Tunnels Visp ist für 2012 geplant.

The Roveredo bypass project will divert the national road A13 away from the village and includes three construction sections. The heart of the Roveredo bypass is the 2,391 m long two-lane San Fedele Tunnel, which will carry traffic in both directions. Parallel to the tunnel, a safety tunnel is being constructed with an excavation diameter of 4 m. This will be linked to the tunnel every 300 m.
Das Projekt Umfahrung Roveredo sieht eine Verlegung der Nationalstraße A13 aus dem Dorfbereich vor und umfasst drei Hauptabschnitte. Kernstück der Umfahrung Roveredo ist der 2.391 m lange, zweispurige Tunnel San Fedele, der im Gegenverkehr betrieben wird. Parallel zum Tunnel wird ein Sicherheitsstollen mit einem Ausbruchdurchmesser von 4 m erstellt. Dieser wird alle 300 m mit dem Tunnel verbunden.

Many thousand people commute daily into Lugano in the south of Switzerland and the city has been suffering under this heavy traffic for decades. Therefore the Canton of Tessin and the local councils in the Lugano local transport area agreed twenty years ago a mobility plan including numerous construction measures. On of the most impressive structures is the Vedeggio-Cassarate Tunnel on the approach route to Lugano from the north. This has a length of 2,630 m and links the Vedeggio Valley to the west with the Cassarate Valley to the east. The three main sections of the tunnel are described as the rock section, the loose ground section and the cut-and-cover section. The tunnel was driven under a built-up area, with one school and several blocks of flats inside the area affected by the works. The essential construction challenges were tunnelling under the most important Swiss railway line under continued operation, the protection of listed historic buildings and tunnelling through loose ground below the groundwater table.
Nach Lugano in der Südschweiz pendeln täglich mehrere zehntausend Menschen. Unter diesem hohen Verkehrsaufkommen leidet die Stadt seit Jahrzehnten. Deshalb beschlossen der Kanton Tessin und die Gemeinden des Nahverkehrsbereichs von Lugano bereits vor über zwanzig Jahren einen Mobilitätsplan, der auch zahlreiche Baumaßnahmen umfasst. Eines der herausragenden Bauwerke ist der Tunnel Vedeggio-Cassarate, der die nördliche Einfallachse nach Lugano darstellt. Mit einer Länge von 2.630 m verbindet er das Vedeggio-Tal im Westen mit dem Cassarate-Tal im Osten. Drei Hauptstrecken des Bauwerks sind als Felsstrecke, Lockergesteins- und Tagebaustrecke gekennzeichnet. Der Tunnelvortrieb erfolgte unter bebautem Stadtgebiet; eine Schule und einige Mehrfamilienhäuser befanden sich im direkten Einflussbereich der Arbeiten. Die wesentlichen bautechnischen Herausforderungen waren die Unterquerung der wichtigsten Schweizer Bahnlinie unter Verkehr, der Schutz der geschützten historischen Bauten und die Durchquerung der Lockergesteinsstrecke im Grundwasser.

The 9.6 km long section of the Durchmesser underground line in Zürich starts at the Altstetten station at the western edge of the city and runs from there along the existing access route to the new Löwenstraße station under the Zürich main station, and from there northwards to Oerlikon. The project is split into four sections. The 4.8 km two-track Weinberg Tunnel with escape and rescue tunnels forms Section 3 and runs from the Löwenstraße station to the railway cutting in Oerlikon. Section 3 is sub-divided into the two structural contracts 3.1 and 3.2. The section below the Südtrakt (south wing) and the Südtrakt shaft together form contract 3.1. This article deals with the requirements for the construction works and describes the chosen concept of “mined top-down construction”.
Die 9,6 km lange Strecke der Durchmesserlinie Zürich beginnt am westlichen Stadtrand von Zürich beim Bahnhof Altstetten und verläuft von dort entlang der bestehenden Zufahrtsstrecke zum neuen Bahnhof Löwenstraße unter dem Hauptbahnhof Zürich und von dort nordwärts bis Oerlikon. Das Projekt ist in vier Abschnitte gegliedert. Der 4,8 km lange doppelspurige Weinbergtunnel mit Flucht- und Rettungsstollen bildet den Abschnitt 3 und führt vom Bahnhof Löwenstraße zum Bahneinschnitt Oerlikon. Der Abschnitt 3 ist wiederum in die zwei Rohbaulose 3.1 und 3.2 unterteilt. Die Unterfahrung des Südtrakts und der Schacht Südtrakt bilden zusammen das Los 3.1. Der Beitrag fasst die Anforderungen an die Baumaßnahme zusammen und stellt das gewählte Konzept der “bergmännischen Deckelbauweise” vor.

The driving of a cavern with large dimensions with little cover under an autobahn embankment while preserving road safety results in challenging design and construction problems. The embankment is filled against a mountainside and is founded on an intermediate layer of loose ground several metres thick above the rock. The acute angle between the centreline of the cavern and the autobahn and the rock boundary made for a markedly three-dimensional structure. The chosen concept for the tunnel structure has the following features: top heading advance with previously concreted abutments to support the shotcrete temporary lining under the protection of a double jet grout canopy. Each concrete abutment is also supported on a foundation body formed of jet grout columns, so that the loading on the vault is transferred directly into the undisturbed rock. The face of the top heading with an excavated area of up to 160 m2 is supported partially by passive steel anchors and partially by reinforced jet grout columns. The maximum surface settlements of the carriageway resulting from the driving of the top heading and the bench/invert were only 35 mm.
Die Unterfahrung eines Autobahndammes durch eine Kaverne mit großen Abmessungen bei geringer Überlagerung und bei Gewährleistung der Verkehrssicherheit stellt anspruchsvolle planerische und ausführungstechnische Probleme. Der Dammkörper lehnt sich an eine Felsböschung und ruht auf einer Zwischenschicht von Lockergesteinen von einigen Metern Stärke, auf die dann wieder Felsmaterial folgt. Der schiefe Schnitt zwischen der Achse der Kaverne und der Autobahn sowie die Felsbegrenzung schufen ein ausgesprochen dreidimensionales Tragwerk. Das gewählte tunnelstatische Konzept wies folgende grundlegende Merkmale auf: Kalottenvortrieb mit voraus erstellten Betonwiderlagern für die Spritzbetonschale im Schutz eines doppelten HDI-Gewölbes. Die Betonwiderlager selbst werden auf Fundationskörper aus HDI-Säulen gestellt, sodass die Gewölbebelastung direkt zum anstehenden Fels geführt wird. Die Ortsbrust der Kalotte mit einer Ausbruchfläche von bis zu 160 m2 wird teils durch Passivanker aus Stahl, teils durch bewehrte HDI-Säulen gesichert. Die größte Oberflächensetzung auf der Fahrbahn betrug, infolge des Vortriebs der Kalotte und der Strosse/Sohle insgesamt lediglich 35 mm.

It is shown by the fact of recent earthquakes that engineered dam structures are safe structures. Just minor structures and such, which have not been designed on engineering knowledge, have been damaged. To guarantee a safe dam design, it is necessary to account for the loading in an appropriate way together with the geotechnical site conditions. Based on these, the optimum layout of the structure can be found. For the dynamic loading of the dam structure intensive site specific investigations are needed. The interaction with the abutment is in most cases approximated by means of rigid body models, e.g. Londe or Goodman.
To account for the dynamic interaction a more elaborated model is investigated based on calculations and results from the ICOLD “10th Benchmark Workshop on Numerical Analysis of Dams”. For this the orographic left rock wedge in the abutment of the Luzzone Dam is discretized within a numerical arch dam model accounting for the wedge mass gravitational forces. Time histories of accelerations are applied and fluid structure interaction is accounted for with added mass approach compared with fluid elements. The investigations on the stability are carried out within the finite element model and - with the time history of the dam thrust acting onto the wedge - with the Londe method. The results of the calculations are compared with respect to different distributions of the pore water pressure in the contact between rock wedge and underlying rock.
It is to conclude that more sophisticated, realistic models show higher margins to entire system failure, which anticipates, that the existing model assumptions are conservative - as it is assumed.
Die verheerenden Erdbebenereignisse der letzten Zeit zeigen, dass große Talsperren sehr sichere Bauwerke sind. Lediglich untergeordnete Bauwerke und solche, die nicht ingenieurmäßig geplant wurden, haben Schaden genommen. Um die Sicherheit einer Struktur gewährleisten zu können, sind alle Belastung und geologischen Randbedingungen zu berücksichtigen. Darauf basierend kann ein optimaler Entwurf gefunden werden. Für die Standsicherheitsnachweise ist eine genaue Untersuchung des Untergrunds erforderlich. Dabei werden meist Starrkörpermethoden, zum Beispiel nach Londe oder Goodman angewendet.
Zur besseren Berücksichtigung der dynamischen Interaktion bei Erdbebenbelastung wird ein aufwändigeres Modell, basierend auf dem ICOLD “10th Benchmark Workshop on Numerical Analysis of Dams”, erstellt. Hierbei wird der bei der Luzzone Talsperre orographisch rechts liegende Felskeil in einem numerischen Modell der Bogenstaumauer diskretisiert, um dessen Eigengewicht direkt berücksichtigen zu können. Das Erdbeben wirkt dynamisch auf das Modell; die Fluid-Struktur-Interaktion wird mit addierten Massen und Acoustics Elementen simuliert. Die Untersuchung der Felskeilstabilität wird vergleichend mit der Finiten-Elemente-Methode und der Londe-Methode durchgeführt. Dabei wird die auf den Keil wirkende Sperrenbeanspruchung in Rechnung gestellt. Die Ergebnisse der beiden Berechnungen werden unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Porenwasserdruckverteilung in den Trennflächen zwischen Gebirge und Felskeil miteinander verglichen.
Es kann zusammengefasst werden, dass in diesem Fall das aufwändigere und realistischere Modell höhere Sicherheiten gegen Systemversagen ergibt. Dies bedeutet, dass die vereinfachenden Modellannahmen konservative, also auf der sicheren Seite liegende Sicherheiten ergeben.

The Austrian standard conditions of contract for underground works with continuous tunnelling have been available since 2005. Until then, contract conditions for sequential and continuous tunnelling were combined in a single code. In Switzerland, major transport tunnels were already being bored with TBMs at the start of the 1970s, much earlier than in Austria. Corresponding standard conditions have been available there for many years, most recently revised in 2004. In this article, the most important provisions of the Austrian and Swiss conditions of contract are presented and commented. Their implementation on specific projects is described through some significant projects. A comparison between Austria and Switzerland, where there has also been a standard bill of quantities for TBM drives for a long while - the Norm-Positions-Katalog - which is generally accepted and used practically universally, indeed show a basic similarity in the essential points, but in the implementation of the details there are still considerable differences.
Seit 2005 gibt es in Österreich eine eigene Werkvertragsnorm für Untertagebauarbeiten mit kontinuierlichem Vortrieb. Bis dahin waren die Vertragsbestimmungen für zyklische und kontinuierliche Vortriebe in einem einzigen Regelwerk zusammengefasst. In der Schweiz wurden schon ab Anfang der 1970er-Jahre, also wesentlich früher als in Österreich, große Verkehrstunnelbauten mit Tunnelvortriebsmaschinen realisiert. Eine entsprechende Werkvertragsnorm gibt es dort seit vielen Jahren. Zuletzt wurde sie 2004 aktualisiert. Im Beitrag werden die wichtigsten Bestimmungen der österreichischen und der schweizerischen Werkvertragsnormen vorgestellt und kommentiert. Ihre projektspezifische Ausformung wird anhand signifikanter Projekte dargestellt. Ein Vergleich zwischen Österreich und der Schweiz, wo es außerdem seit langem eine Standard-Leistungsbeschreibung für TBM-Vortriebe - den Norm-Positions-Katalog - gibt, der generell akzeptiert ist und praktisch flächendeckend angewendet wird, zeigt zwar eine grundsätzliche Übereinstimmung in wesentlichen Punkten, in der Ausformung der Details bestehen jedoch erhebliche Unterschiede.

The principle of the radial press for the design of highly loaded pressure shafts and headrace tunnels has been known since 1954 and has been further developed by Tiwag - Tiroler Wasserkraft AG and used successfully many times on the most varied power station projects. The radial press is a large-scale test apparatus for the determination of the contribution of the rock mass to the lining of pressure tunnels and shafts. A 2 m long section of a circular tunnel is subjected to radially symmetrical loading of up to 100 bar. The radial displacements of the loaded tunnel section are measured with their directional orientation related to the tunnel centreline at many cross-sections and thus deliver direct information about anisotropy and the E and V moduli of the rock mass. The system control and data recording of the Tiwag radial press has now been automated and thus brought up to the latest standards. The measured data is recorded, visualised and archived by special software and remains available for specific evaluation purposes. Both the effectiveness of the test performance and the measurement precision have been improved by this automation and the use of new sensor technology. For the planned Kühtai pumped storage station, the revised and automated radial press was successfully used in spring/summer 2011 at two measurement locations in the Längental exploration tunnel. The radial press in its new form is being used increasingly on all the large design projects of the Tiroler Wasserkraft AG and will thus continue to contribute to the economic design of pressure tunnels and steel linings.
Für die Bemessung hoch beanspruchter Druckschächte und Druckstollen wurde das seit 1954 bekannte Prinzip der Radialpresse von der Tiwag - Tiroler Wasserkraft AG weiterentwickelt und bisher mehrmals erfolgreich für verschiedenste Kraftwerksprojekte eingesetzt. Die Radialpresse ist eine großmaßstäbliche Versuchseinrichtung zur Bestimmung der Gebirgsmitwirkung bei Druckstollen- und Druckschachtauskleidungen, wobei ein 2 m langer Abschnitt eines kreisförmigen Stollens radialsymmetrisch mit bis zu 100 bar belastet wird. Die Radialverformungen der belasteten Stollenstrecke werden bezogen auf die Stollenachse in mehreren Querschnitten richtungsorientiert gemessen und geben damit direkt Auskunft über die Anisotropie und den E- und V-Modul des Gebirges. Die Tiwag-Radialpresse wurde hinsichtlich Systemsteuerung und Datenerfassung automatisiert und auf den neuesten Stand gebracht. Die Messdaten werden in einer speziellen Software vor Ort erfasst, visualisiert und archiviert und stehen in weiterer Folge für spezifische Auswertungszwecke zur Verfügung. Sowohl die Effektivität der Versuchsdurchführung als auch die Messgenauigkeit konnten durch die Automatisierung und durch Verwendung neuer Sensortechnik gesteigert werden. Für das geplante Speicherkraftwerk Kühtai kam die erneuerte und automatisierte Radialpresse im Frühjahr/Sommer 2011 an zwei Messstellen im Sondierstollen Längental erfolgreich zum Einsatz. Die Radialpresse wird in ihrer aktuellen Form bei allen großen Planungsvorhaben der Tiroler Wasserkraft AG verstärkt in Einsatz gebracht und wird so wie bisher auch in Zukunft zu einer wirtschaftlichen Bemessung von Druckschächten und Panzerungen beitragen.

Recent developments show that special measures like pipe umbrellas are being used more often in continuous tunnelling, and already have to be planned during the design phase. The AT - Casing System, already in successful use for some decades in sequential tunnelling and in geotechnical engineering, has recently seen increasing use in TBM tunnelling. According to the type of pipe used, the system can be used to support the surrounding ground, for grouting measures or for drainage. An example calculation is intended to demonstrate the potential of advance support over a fault zone and point out some possible optimisations of the load-bearing capacity. Finally, the system is presented through the example of the New Kaiser Wilhelm Tunnel in Germany. On this project, the AT - Pipe Umbrella System was combined with the AT - GRP Injection System in order to gain the advantages of both.
Die letzten Entwicklungen zeigen, dass Sondermaßnahmen wie Rohrschirme im kontinuierlichen Vortrieb häufiger eingesetzt werden und bereits im Planungsstadium berücksichtigt werden. Das AT - Hüllrohrsystem wird bereits seit einigen Jahrzehnten im zyklischen Vortrieb und in der Geotechnik erfolgreich eingesetzt und in letzter Zeit auch vermehrt in Verbindung mit TVM. Je nach eingesetztem Rohrtyp kann es zum Stützen des Baugrunds, für Injektionsmaßnahmen oder für Dränagearbeiten eingesetzt werden. Ein Rechenbeispiel soll das Potenzial einer vorrauseilenden Stützung über eine Störungszone veranschaulichen und mögliche Optimierungen der Tragkraft aufzeigen. Zum Abschluss wird noch anhand des Projektbeispiels Neuer Kaiser Wilhelm Tunnel (Deutschland) eine exemplarische Anwendung dieses Systems erläutert. Bei diesem Projekt wurde das AT - Rohrschirmsystem mit dem AT - GFK-Injektionssystem kombiniert, um die jeweiligen Vorteile zu nutzen.

The pre-injection method of injection ahead of the excavation face in underground construction can offer significant advantages in many situations. This is particularly the case in difficult ground conditions with water ingress or in mechanically poor ground or soil, in which pre-injection can help avoid problems and serious delays. Modern cost-effective methods and material technology for pre-injection in underground construction aim to achieve the desired result as fast as possible, hence reducing downtime during the excavation as much as possible. This paper reports a successfully resolved difficult case in which pre-injection with rapid-setting microcement was employed in combination with colloidal silica. The recent further improvement of the technical performance and versatility of rapid-setting microcements through the use of controlled and precise addition of accelerators is also reported.

Moderne Vorausinjektionen im Untertagebau mit schnell abbindenden Mikrozementen und kolloidaler Kieselsäure - Anwendungen im konventionellen und maschinellen Tunnelbau
Die Vorausinjektionsmethode oder Injektionen vor der Ortsbrust im Untertagebau bieten in vielen Situationen wesentliche Vorteile. Dies ist insbesondere der Fall bei schwierigen Baugrundverhältnissen wie dem Eindringen von Wasser oder Boden mit schlechten mechanischen Eigenschaften, in denen mittels Vorausinjektion Probleme und erhebliche Verzögerungen vermieden werden können. Moderne kostengünstige Methoden und Material-Technologie für Vorausinjektionen im Untertagebau sollen das gewünschte Ergebnis möglichst schnell erzielen, um die Ausfallzeiten während des Vortriebs soweit wie möglich zu reduzieren. Dieser Beitrag berichtet über ein erfolgreich gelöstes Fallbeispiel, bei der die Vorausinjektion mit schnell abbindenden Mikrozementen in Kombination mit kolloidaler Kieselsäure angewandt wurde. Weiterhin wird über die aktuelle Verbesserung der technischen Leistungsfähigkeit und der Vielseitigkeit der schnell abbindenden Mikrozemente durch die kontrollierte, präzise Zugabe von Beschleunigern berichtet.

In the planning phase of a tunnel project, site investigations are carried out, geotechnical data is collected and analyses produced. A favourable and practical tunnel alignment is determined and the geological units to be bored through are described, classified and the risks for tunnelling are estimated. Nonetheless, the ground passed through will always have surprises in store, in mechanised as in conventional tunnelling, in hard rock and in loose ground. Rock type, hardness and strength, degree of jointing, occurrence and formation of fault zones and karst features, formation water ingress etc. can all deviate from the forecast information.
This article is concerned with the subject of mechanised tunnel driving in hard rock, in particular with the equipment for advance probing integrated into the machine and methods of advance treatment of geologically conditioned disruptions and deviations to ensure that mechanised boring can continue in safety. This includes details of the advance probing methods used from drilling, through radar technology, to seismic applications and their possible combinations. The advance treatment of the ground that follows or is directly linked to the investigation is described through concepts and practical examples (e.g. grouting, advance drilling and pipe screens).
In der Planfeststellungsphase eines Tunnelbauprojekts werden Vorerkundungen durchgeführt, geotechnische Daten gesammelt und Analysen erstellt. Eine günstige und durchführbare Tunneltrasse wird festgelegt und die zu durchörternden geologischen Einheiten beschrieben, klassifiziert und auf tunnelvortriebsrelevante Risiken eingeschätzt. Dennoch hält der Baugrund für den maschinellen wie auch den konventionellen Tunnelbau sowohl im Hart- als auch im Lockergestein immer wieder Überraschungen bereit. Gesteinstyp, -härte und -festigkeit, Klüftungsgrad, Auftreten und Ausbildung von Störzonen und Karstvorkommen, Bergwasserzutritt u. ä. können von den prognostizierten Werten und Erkenntnissen abweichen.
Der Beitrag befasst sich mit der Thematik des maschinellen Tunnelvortriebs im Hartgestein, insbesondere mit den maschinenintegrierten Einrichtungen zur Vorauserkundung sowie mit den Möglichkeiten, das Gebirge im geologisch bedingten Stör- oder Abweichungsfall soweit vorauszubehandeln, damit der maschinelle Vortrieb gesichert fortgeführt werden kann. Dabei werden die genutzten Vorauserkundungsmethoden von konventionell bohrend über Radartechnologie bis hin zu seismischen Anwendungen und möglichen Kombinationen der Methoden erörtert. Die an die Vorauserkundung anschließende oder auch mit ihr direkt verknüpfte Vorausbehandlung des Gebirges wird anhand von Konzepten und Praxisbeispielen (z.B. Injektionen, Vorausbohrungen und Rohrschirme) dargestellt.

The Palomino HPP, with an installed capacity of 80 MW, is under construction in the Central Mountains of the Dominican Republic. The geological investigations for the 13.53 km long headrace tunnel were highly restricted due to difficult access in the mountain areas, high tunnel overburden as well as precautionary environmental protections in the National Park José del Carmen Ramirez. With respect to the approximately 12.4 km long TBM drive an exploration programme was carried out during excavation, to detect fractured zones as well as the presence of pressurised groundwater in advance.

Palomino HRT - Erkundungsbohrungen in zwei geologischen Gebirgsarten
Im zentralen Bergland der Dominikanischen Republik wird das Wasserkraftwerk Palomino mit einer Nennleistung von 80 MW errichtet. Aufgrund der schwierigen Zugänglichkeit, der hohen Überlagerungen und der naturschutzbedingen Einschränkungen im Nationalpark José del Carmen Ramirez war die geologische Erkundung entlang des 13,53 km langen Druckstollens stark eingeschränkt. Für den etwa 12,4 km langen TBM-Abschnitt wurde, um Störzonen oder das Antreffen druckhafter Gebirgswässer im Vortrieb vorab zu erkennen, ein ausführliches Vorauserkundungsprogram konzipiert.

In the last 15 years, a number of transport tunnels for Austrian Railways ÖBB have been tendered for mechanised tunnelling by TBM and some have already been completed. The question whether to use one or two layers of lining was considered on practically all these projects. This either led to a decision which system to tender, or else the two alternatives were held to be equally suitable and the decision was left to market forces. These fundamental considerations about the lining system normally involved a systematic comparison and evaluation of the features of each system regarding the structural system (actions and resistance), serviceability (waterproofing, durability), the properties during and after a fire and operational and maintenance considerations.
The article explains:
- the essential system requirements concerning actions and resistance, serviceability and fire safety, with examples,
- the basic requirements for the operation and maintenance of ÖBB tunnels, including discussion of previous experience with maintenance,
- the basic features of single- or two-layer construction for continuously advanced tunnels, which are presented and briefly described,
- the system matrix used to make system decisions and the evaluation procedure,
- the economic considerations, mentioning the contrasting conditions in neighbouring European countries, including construction price and time considerations.
The system decisions or recommendations are analysed and argued through the example of rail tunnels in Germany and Switzerland as well as ÖBB tunnel projects. This overall treatment is intended to clarify how system decisions or recommendations were reached on ÖBB projects and what assistance can be derived for future projects, also considering foreseeable technical developments.
In den letzten 15 Jahren wurde in Österreich eine Reihe von Verkehrstunneln der ÖBB für einen kontinuierlichen Vortrieb mittels TVM ausgeschrieben und zum Teil auch schon ausgeführt. Bei praktisch all diesen Projekten wurden Grundsatzüberlegungen zur Frage der Ein- oder Zweischaligkeit angestellt. Daraufhin wurden entsprechende Systementscheidungen getroffen oder unter Wahrung der Gleichwertigkeit die Systemwahl im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit dem Markt überlassen. Bei den Grundsatzüberlegungen zum Auskleidungssystem wurden in der Regel die Systemmerkmale hinsichtlich des statisch konstruktiven Systems (Einwirkung und Widerstand), der Gebrauchstauglichkeit (Dichtheit, Langlebigkeit), der Eigenschaften während und nach einem Brandereignis sowie die Eigenschaften im Bezug auf den Betrieb und die Erhaltung einander systematisch gegenübergestellt und bewertet.
Im Beitrag sollen:
- Die wesentlichen Systemanforderungen hinsichtlich Einwirkung und Widerstand, Gebrauchstauglichkeit und Brandsicherheit exemplarisch dargelegt werden,
- Die Grundsatzanforderungen an Betrieb und Erhaltung bei ÖBB Tunneln beschrieben werden und es soll auf bisherige Erfahrungen bei der Erhaltung eingegangen werden,
- Die grundsätzlichen Systemmerkmale der ein- oder zweischaligen Bauweise bei kontinuierlichen Vortrieben vorgestellt und kurz beschrieben werden,
- Die bei den bisherigen Systementscheidungen verwendete Bewertungsmatrix und das angewendete Bewertungsverfahren vorgestellt werden,
- Die wirtschaftlichen Überlegungen mit Hinweis auf unterschiedliche Bedingungen im Europäischen Umfeld unter Einbeziehung von Leistungsansätzen und Bauzeitüberlegungen erörtert werden.
Die Systementscheidungen bzw. Systemempfehlungen werden an Hand von Eisenbahnprojekten aus Deutschland und der Schweiz sowie ÖBB-Tunnelprojekten grob nachvollzogen und argumentiert. Aus der gesamten Betrachtung soll hervorgehen, wie die bisherigen Systementscheidungen bzw. Systemempfehlungen bei ÖBB Projekten begründet waren und welche Entscheidungshilfen sich für weitere Projekte unter Einschätzung der technologischen Entwicklung ableiten lassen.

As the demand for electrical energy in Europe is constantly increasing, particularly at peak times, the pumped storage power station under construction at Nant de Drance in the canton of Valais has assumed a central position in the new Swiss energy policy. This power station represents an ideal means of storing large quantities of energy, which is generated more and more from wind and solar with their unreliable delivery dependent on meteorological conditions.
This 900 MW project is mostly being constructed underground and fits optimally into an existing hydropower complex. A system of tunnels about 15 km long is being constructed for access to the plant, including the 5.5 km and 9.5 m diameter long main access tunnel, which is being driven by a tunnel boring machine. In parallel to the underground works, the Vieux Emosson dam is being raised by 20 m, which will double the storage capacity of the headwater reservoir.
The core components of the plant are the six 150 MW vario-speed Francis pump-turbines, which will be housed in a machine cavern 184 m long, 52 m high and 32 m wide. Immediately next to the machine cavern are further caverns for the transformers and the gas-insulated switchgear.
The investment costs for the entire project are about 1.8 billion CHF plus interest. Construction works started in 2008 and the six pump-turbines should start operation in stages in 2016 to 2018.
In einer Zeit, in der der Bedarf an elektrischer Energie und insbesondere an Spitzenenergie stetig zunimmt, wird das im Bau befindliche Pumpspeicherkraftwerk Nant de Drance im Kanton Wallis zu einem zentralen Eckpfeiler der neuen schweizerischen Energiepolitik. Das Kraftwerk bildet ein ideales Mittel zur Speicherung von großen Energiemengen, welche mehr und mehr durch die relativ unzuverlässigen, von den meteorologischen Bedingungen abhängenden Quellen Wind und Sonne erzeugt werden.
Dieses 900-MW Projekt wird zu einem großen Teil unter Tage erstellt und fügt sich optimal in einen bereits bestehenden Wasserkraftwerkskomplex ein. Zur Erschließung der Anlage wird ein insgesamt rund 15 km langes Tunnel- und Stollensystem erstellt. Dazu gehört unter anderem ein 5.5 km langer Hauptzugangstunnel mit 9.5 m Durchmesser, der mittels Tunnelbohrmaschine vorgetrieben wird. Parallel zu den Tätigkeiten unter Tage wird die Staumauer Vieux Emosson um 20 m erhöht, wodurch die Speicherkapazität des oberen Stausees verdoppelt wird.
Das Kernstück der Anlage bilden sechs 150 MW Vario-Speed Francis-Pumpturbinen, die in einer 184 m langen, 52 m hohen und 32 m breiten Maschinenkaverne untergebracht sind. Unmittelbar neben der Maschinenkaverne wird eine weitere Kaverne für die Maschinentransformatoren und die GIS-Schaltanlage erstellt.
Die Investitionskosten des gesamten Projektes belaufen sich auf rund 1.8 Mrd. CHF, Bauzinsen dazugerechnet. Die Bauarbeiten haben 2008 begonnen. In den Jahren 2016 bis 2018 sollen die sechs Pumpturbinen gestaffelt in Betrieb genommen werden.

The Kraftwerke Linth-Limmern AG, an important Swiss high-pressure power company, is extending its existing plant with the Linthal 2015 project in order to continue to be able to guarantee a secure electricity supply. The core element of the project is the Limmern pumped storage station with pumping and generation power of 1,000 MW each. Construction work on the project started at the end of September 2009. The construction sites high in the mountains, which extend up to a height of 2, 500 m above sea level, are accessed by two 25 t construction cable railways. Not only the logistics, weather and natural hazards but also the sheer size of the project are a great challenge for all parties. The total construction period for the Limmern pumped storage station is estimated at seven years, and commissioning of the four machine groups is planned for 2015/16.
Die Kraftwerke Linth-Limmern AG, ein bedeutendes Schweizer Hochdruckkraftwerk, baut mit dem Projekt Linthal 2015 ihre bestehenden Anlagen aus, um auch in Zukunft eine sichere Stromversorgung gewährleisten zu können. Kernstück des Projekts bildet das Pumpspeicherwerk Limmern mit einer Pump- und Turbinenleistung von je 1.000 MW. Der Baubeginn des Projekts erfolgte Ende September 2009. Die Hochgebirgsbaustellen, die bis in eine Höhe von 2.500 m ü.M. reichen, werden durch zwei 25-t-Bauseilbahnen erschlossen. Die Logistik, die Witterung und die Naturgefahren sowie die Größe des Projekts stellen große Anforderungen an alle Beteiligten. Insgesamt wird für das PSW Limmern mit einer Bauzeit von knapp sieben Jahren gerechnet. Die Inbetriebnahme der vier Maschinengruppen ist in den Jahren 2015/16 vorgesehen.

A notable increase of rail traffic is expected in Switzerland in the next few decades. In order to cope with this increase, the main station in Zurich is being improved with a new underground through station - the Löwenstraße station. This will be connected to the existing Swiss Railways network through the new Weinberg Tunnel. With the opening of the new Cross Rail in 2014, Zurich will become more attractive as a business location, and the journey times for long-distance connections will be massively improved. The investment cost of this project is about 2.031 billion CHF (price basis 2005). This article gives an overview of the overall project and then describes the Weinberg Tunnel and the loose ground section in detail.
In der Schweiz wird für die kommenden Jahrzehnte eine markante Zunahme des Bahnverkehrs erwartet. Um diese Zunahme bewältigen zu können, wird der Hauptbahnhof Zürich mit einem neuen unterirdischen Durchgangsbahnhof - dem Bahnhof Löwenstraße - erweitert. Dieser soll über den neuen Weinbergtunnel an das bestehende Netz der Schweizerischen Bundesbahnen angeschlossen werden. Mit Inbetriebnahme dieser so genannten Durchmesserlinie im Jahr 2014 gewinnt der Wirtschaftsstandort Zürich an zusätzlicher Attraktivität, aber auch die Reisezeiten im Fernverkehr erfahren massive Verbesserungen. Die Investitionskosten für dieses Projekt belaufen sich auf rund 2,031 Mrd. CHF (Preisbasis 2005). Der Beitrag gibt einen Überblick über das Gesamtprojekt und beschreibt dann eingehend den Weinbergtunnel mit der Lockergesteinsstrecke.

For the structural design using the bedding modulus method of the linings of tunnels to be driven by shield machines in granular soil, the surrounding ground is normally discretised with radially arranged extension springs, the stiffness of which is derived from the load-displacement behaviour of the surrounding ground (stiffness modulus Es). The precondition for this is that the properties of the mortar used to fill the annular gap at least correspond to those of the surrounding soil. If this is not the case - for example, if the grout is softer than a densely bedded non-cohesive soil - corresponding negative effects on the deformation of the tunnel lining are to be expected. This can even lead to damage to the segments in the form of spalling or leaks. In order to be able to quantify such effects and consider them in future structural calculations, the results of a parameter study using the finite-element method (FEM) for a tunnel in water-saturated granular soil are presented and a simply applied, modified bedding approach is proposed on this basis.
Bei der Bemessung von Tübbingschalen für im Schildvortrieb aufzufahrende Tunnel im Lockergestein mithilfe des Bettungsmodulverfahrens wird der umgebende Baugrund in einem ebenen Berechnungsausschnitt üblicherweise durch radial angeordnete Dehnfedern diskretisiert, deren Steifigkeit aus dem Last-Verformungs-Verhalten des Bodens (Steifemodul Es) abgeleitet wird. Voraussetzung hierfür ist, dass die Eigenschaften des im Zuge der Ringspaltverpressung eingesetzten Mörtelmaterials mindestens jenen des umgebenden Bodens entsprechen. Ist dies nicht der Fall - beispielsweise wenn das Verpressgut weicher als ein dicht gelagerter nicht bindiger Boden ist - sind entsprechende negative Auswirkungen auf die Verformungen des Tunnelausbaus und auf dessen Biegebeanspruchung zu erwarten. Letztlich können hierdurch sogar Tübbingschäden in Form von Abplatzungen und Leckagen begünstigt werden. Um entsprechende Einflüsse bei einer statischen Berechnung zukünftig quantifizieren und berücksichtigen zu können, werden Ergebnisse einer Parameterstudie nach der Methode der Finiten Elemente (FEM) für einen Tunnel in wassergesättigtem Lockergestein vorgestellt und auf deren Grundlage ein einfach handhabbarer, modifizierter Bettungsansatz vorgeschlagen.

The LCPC abrasivity test is regulated in the French standard NF P18-579 “Granulats: Essai d'abrasivité et de broyabilité” and has recently been used increasingly in German-speaking countries to quantify the abrasivity of granular soils. Using the example of a recent Danube gravel from the Prater in Vienna, the range of possible LCPC abrasivity coefficients, which can be determined for granular soils by making more or less use of the margin for interpretation allowed by the stated French standard, is demonstrated. The test results presented here should be of assistance in better understanding the validity of LCPC abrasivity coefficient considering the “actual” abrasivity of a soil. Some general factors with influence on the abrasivity or rather more on the wear caused by abrasive granular materials are discussed.
Der LCPC-Abrasivitätsversuch ist in NF P18-579 “Granulats: Essai d'abrasivité et de broyabilité” geregelt und wird in der jüngsten Vergangenheit im deutschsprachigen Raum vermehrt zur Bezifferung der Abrasivität von Lockergesteinen herangezogen. Am Beispiel eines rezenten Donauschotters aus dem Wiener Prater wird die Bandbreite möglicher LCPC-Abrasivitätskoeffizienten aufgezeigt, die unter mehr oder weniger großer Ausnutzung des Interpretationsspielraums, den die genannte französische Norm zulässt, an Lockergestein ermittelt werden kann. Die vorgestellten Versuchsergebnisse sollen zu einem besseren Verständnis der Aussagekraft von LCPC-Abrasivitätskoeffizenten im Hinblick auf die “tatsächliche” Abrasivität eines Lockergesteins verhelfen. Einige allgemeine Einflussfaktoren auf die Abrasivität, bzw. vielmehr auf den Verschleiß durch körnige Abrasivstoffe, werden diskutiert.

Tunnel spoil material is categorised for the purpose of the laws regulating waste disposal as “excavated materials”, which represents the largest waste stream by quantity in Austria. The goal of avoiding waste has become more important with the implementation of the Waste Framework Directive 2008/98/EC at the end of 2010. Recycling of material excavated from tunnels is thus more than ever an important issue. This article explains the opportunities and hindrances posed by waste law in Austria and describes some possible future developments, potential synergies and offers a legal comparison with the primary raw materials industry. It appears that the legal framework is not completely satisfactory and there is also a need for further technical guidelines.
Tunnelausbruchmaterial gehört abfallrechtlich zur Kategorie des “Aushubmaterials”, welches den mengenmäßig größten Abfallstrom in Österreich darstellt. Das Ziel der Abfallvermeidung hat durch die Umsetzung der Abfallrahmenrichtlinie 2008/98/EG Ende 2010 weiter an Gewicht gewonnen, Wiederverwendung von Tunnelausbruchmaterial ist somit aktueller denn je. Der vorliegende Artikel beleuchtet die Chancen und Hindernisse, die das Abfallrecht in Österreich dafür bietet und zeigt mögliche zukünftige Entwicklungen auf. Dabei werden potenzielle Synergien und ein rechtlicher Vergleich mit der Primärrohstoffindustrie dargestellt. Es zeigt sich, dass die rechtlichen Rahmenbedingungen noch nicht ganz zufriedenstellend sind und auch der Bedarf nach technischen Regelwerken besteht.