The 665 m long, twin-track Untersammelsdorf Tunnel is being built in the course of the construction of the Koralmbahn line between Graz and Klagenfurt. The tunnel is located in extremely challenging subsoil conditions consisting of silty to fine sandy lacustrine deposits. The developed tunnelling concept provided wide-ranging special underground engineering measures and represents a unique construction method to date. Accordingly, numerous challenges arose in the design phase, which were verified by carrying out extensive trials and investigations in the preparatory period or for which fallback levels had to be provided for the support system. Now tunnelling work is almost complete, the experience can be reported.
Im Zuge der Errichtung der Koralmbahn zwischen Graz und Klagenfurt ist der 665 m lange, zweigleisige Tunnel Untersammelsdorf zu errichten. Der Tunnel liegt in extrem herausfordernden Untergrundbedingungen bestehend aus schluffigen bis feinsandigen Stillwassersedimenten. Das Vortriebskonzept sah umfangreiche Spezialtiefbaumaßnahmen vor und stellt eine bisher einmalige Bauweise dar. Dementsprechend ergaben sich in der Planung zahlreiche Problemstellungen, die mittels umfangreicher Versuche und Untersuchungen in der Vorbereitungsphase geklärt werden konnten oder für die Rückfallebenen im Tragsystem geschaffen werden mussten. Nachdem die Vortriebsarbeiten nahezu abgeschlossen sind, kann über die gemachten Erfahrungen berichtet werden.

In contract SBT1.1 of the Semmering Base Tunnel, the single-track main tunnels are being driven from the portal in Gloggnitz and from a temporary intermediate starting point in Göstritz. The temporary intermediate starting point in Göstritz is being constructed in order to reduce the risk to the tunnel construction
time for the Graßberg-Schlagl fault system. During the construction phase, the contractor developed optimisations of the planned logistics concept for the intermediate access point in Göstritz, which led to a redesign of the shaft head cavern system. Shortly before the excavation of the shaft head cavern, an unexpected and geotechnically relevant fault zone was encountered in the access tunnel. In order to investigate the geological situation in the area of the shaft head, extensive additional investigation measures were carried out. Due to the updated geological forecast, the layout of the shaft head cavern and the support concept had to be changed. Thanks to the measures taken, the shaft head cavern system cold be successfully excavate without any damage to the support.
Im Baulos SBT1.1 des Semmering-Basistunnels werden die eingleisigen Streckenröhren vom Portal in Gloggnitz und vom temporären Zwischenangriff in Göstritz aus aufgefahren. Der temporäre Zwischenangriff in Göstritz wird zur Risikominimierung hinsichtlich Bauzeit für die Vortriebe der Streckenröhren im Bereich des Graßberg-Schlagl-Störungssystems gebaut. Während der Ausführungsphase entwickelte der Auftragnehmer Optimierungen zum vorgesehenen Logistikkonzept für den Zwischenangriff in Göstritz. Dies hatte eine Umplanung des Schachtkopfkavernensystems zur Folge. Kurz vor dem Auffahren der Schachtkopfkavernen wurde eine nicht prognostizierte, geotechnisch relevante Störzone im Zugangstunnel angetroffen. Zur Erkundung der geologischen Situation im Bereich des Schachtkopfs wurden umfangreiche zusätzliche Erkundungsmaßnahmen durchgeführt. Aufgrund der aktualisierten geologischen Prognose musste das Layout der Schachtkopfkavernen sowie das Ausbaukonzept angepasst werden. Durch die getroffenen Maßnahmen konnte das Schachtkopfkavernensystem erfolgreich und ohne Schäden am Ausbau aufgefahren werden.

In this contribution, we present a new testing method for the prediction of the dispersion of soil in slurry shield tunnelling. It is based on the proven slake durability test equipment but differs substantially regarding the procedure for testing and evaluation. With the results, a substantial data analysis was conducted searching for correlations with typical characteristic soil parameters. For the first time in tunnelling practice, the test enables a qualitative assessment and therefore a prognosis of the expected dispersion based on quantitative values determined in a traceable and reproducible testing method. In addition the test allows for an estimation of the dispersion tendency based on figures for the plasticity and consistency, which are usually collected anyway in the preliminary stages of a tunnelling project. Contractual recommendations are also provided concerning the topic of dispersion.
In diesem Beitrag wird eine neue Methode zur Prognose der Dispergierung beim flüssigkeitsgestützten Schildvortrieb vorgestellt. Durch verschiedene uni- und multivariate Analysen konnte ein Zusammenhang zwischen der Dispergierung und den charakteristischen Kennwerten für die Plastizität und die Konsistenz eruiert werden. Letztendlich besteht nun zum einen die Möglichkeit, den Dispergierungsversuch direkt zur Feststellung der Dispergierungsneigung des anstehenden Baugrunds anzuwenden. Zum anderen kann zur qualitativen Prognose der Dispergierung auf ein Diagramm zurückgegriffen werden, wenn die für bindige Böden üblichen Kennwerte der Plastizitätszahl IP und der Konsistenzzahl IC ermittelt worden sind. Außerdem wird eine Handlungsempfehlung zum vertraglichen Umgang mit der Thematik skizziert.

For tunnelling in loose rock, where active and continuous support of the face is required, the application areas of mix/hydro and EPB shield machines are increasingly overlapping to such a degree that the use of both types of machine is possible both in the fine-grain range and in coarse-grained loose rock. Since the prevailing soil conditions are rarely homogeneous, but rather characterised by alternating sequence, the planning process is of decisive importance. However, it is not possible to select machines solely based on soil conditions or geotechnical parameters. The supplementary assessment areas include the machine- and process-engineering, system-immanent special features, e.g. management of bricks/blocks, transfer of supporting pressure and maintenance, interaction of TVM building ground regarding wear and sticking, utilization of the overburden as well as evaluation of the spoil quality. This article describes the main aspects of the decision-making process for suitable machine and tunnelling technology and summarizes the advantages and disadvantages.
Für maschinelle Vortriebe im Lockergestein, bei denen eine aktive und stetige Ortsbruststützung notwendig ist, überlagern sich die Einsatzbereiche von Mix-/Hydro- und EPB-Schildmaschinen zunehmend; ein Einsatz beider Maschinentypen ist sowohl im Feinkornbereich als auch im grobkörnigen Lockergestein möglich. Da die vorherrschenden Bodenverhältnisse nur selten homogen, sondern vielmehr durch Wechsellagerungen gekennzeichnet sind, kommt dem planerischen Abwägungsprozess entscheidenden Bedeutung zu. Eine Maschinenauswahl ausschließlich auf Grundlage der Baugrundverhältnisse bzw. der geotechnischen Parameter ist dennoch nicht möglich. Zu den ergänzenden Beurteilungsbereichen gehören die maschinen- und verfahrenstechnischen systemimmanenten Besonderheiten, z.B die Bewältigung von Steinen/Blöcken, die Stützdruckübertragung und Aufrechterhaltung, die Interaktion TVM-Baugrund im Hinblick auf Verschleiß und Verkleben oder die Verwertung des Abraums. Der vorliegende Beitrag stellt die wesentlichen Aspekte bei der Entscheidungsfindung zur geeigneten Maschinen- und Vortriebstechnik dar und zeigt zusammenfassend den Weg der Abwägung von Vor- und Nachteilen im Hinblick auf die Definition einer Vorzugslösung auf.

In some projects the selection of TBM is straight forward, but in others all boundary conditions have to be carefully evaluated in order to make the most suitable choice. For underground projects the actual ground conditions remain to certain degree always unknown, regardless of the performed ground investigations. This means specific parameters, which may have significant impact on the project success, might be over- or underestimated. Such parameters could be different rock mass properties as well as water ingress. This paper discusses some relevant parameters for TBM selection in hard rock environment, mainly based on the experience gained in the Follo Line Project in Norway. Four double shield TBMs with excavation diameter of 9.96 m are drilling through various kinds of gneisses with banding and lenses of amphibolite and pegmatite. More than 75 % of a total of 36 km have already been excavated with several kilometres of pre-excavation grouting for reduction of water ingress. Furthermore, potential improvements for TBMs will be proposed in order to make TBMs even more successful.

For almost all tunnelling jobs in the world - independent of continent or culture - the question has to be answered, which is the most suitable tunnelling method or in case of a mechanised tunnelling project the preferred tunnel boring machine to be used. Just the correct choice of a machine does not necessarily lead to the success of a project, which depends more on the design of the tunnel boring machine as well as the definition of measures to cope with all possible events during the advance. The core of the article constitutes a priori determined decision-making process and the resulting guideline and intends to raise awareness of the critical criteria and parameters.
Bei nahezu allen Tunnelbauvorhaben dieser Welt stellt sich - unabhängig vom Kontinent und von der Kultur - die Frage nach der bestgeeigneten Vortriebsmethode oder, im Fall eines maschinellen Tunnelbauvorhabens, der einzusetzenden Vortriebsmaschine. Einzig die Auswahl der Vortriebsmaschine führt nicht unbedingt zum Erfolg eines Bauvorhabens. Vielmehr steht dieser in direktem Zusammenhang mit der Auslegung der Tunnelvortriebsmaschine sowie der Festlegung von Maßnahmen zur Bewältigung von Ereignissen während des Vortriebs. Das Kernstück des Beitrags bilden ein a priori ermittelter Entscheidungsprozess und die daraus resultierende Planungsleitlinie sowie eine Sensibilisierung für die erfolgsentscheidenden Kriterien und Parameter.

In April 2016 a newly formed working group began with the revision of the Austrian standard ÖNORM B 2203-2. The goal of the group was the establishment of a practicable advance classification scheme, which would be applicable both for the design and for the construction phase. In addition, a clear separation should be established between a regular advance, which is clearly described and can be calculated by the bidding contractor, and a “hindered advance”, which cannot clearly be described and calculated. The contractual framework is used to compensate for the regular advance, and hindering occurrences such as water ingress or increased wear are compensated by additional contractual time-dependent costs. Fair compensation regulations for hindered advance (such as an advance through blocky rock mass, mixed face conditions, swelling, squeezing ground, major face instabilities, increased adhesion and stickiness of muck, obstacles and suspension losses) are to be defined as well. The method presented in this paper and based on systematic TBM data evaluation achieves both the goal of contractual advance classification and the goal of establishing a simple threshold differentiating regular advance and hindered advance.
Im April 2016 begann eine neu formierte Arbeitsgruppe mit der Überarbeitung der ÖNORM B 2203. Das Ziel der Unterarbeitsgruppe ÖNORM B 2203-2 ist die Schaffung einer praktikablen Vortriebsklassifizierung sowohl für die Planung und Kalkulation in der Ausschreibungs-/Kalkulationsphase als auch für die Vergütung in der Ausführungsphase. Zusätzlich war eine klare Abgrenzung zwischen einem “Regelvortrieb”, der in der Ausschreibung klar beschrieben und vom Bieter kalkuliert werden kann, und einem “erschwerten Vortrieb”, der weder eindeutig beschreibbar noch kalkulierbar ist, zu schaffen. Der Regelvortrieb soll mit vertraglichen Vortriebsklassen vergütet werden, wobei Wassererschwernisse und Erschwernisse aufgrund von hohem Verschleiß mit zusätzlichen vertraglichen zeitabhängigen und sonstigen Kosten abgegolten werden sollen. Für einen “erschwerten Vortrieb” (Mixed Face, Blockigkeit, Verspannprobleme, Quellerscheinungen, Druckhaftigkeit, Nachbrüchigkeit, erhöhte Klebrigkeit, Hindernisse, Stützflüssigkeitsverluste) sollen faire Regelungen der Vergütung erarbeitet werden. Mit der vorgestellten Methode unter Verwendung von Maschinenparametern wird sowohl das Ziel der Schaffung einer Vortriebsklassifizierung als auch die Abgrenzung zwischen einem “Regelvortrieb” und “erschwerten Vortrieb” erreicht.

It is state of the art to drive long tunnels in Alpine areas using hard rock TBMs. Mechanised tunnelling has much less flexibility than conventional excavation, so a deeper analysis of the available geological and geotechnical fundamentals is needed. In the course of planning the mechanised drives of the main tunnels on the Austrian side of the Brenner Base Tunnel, a detailed tunnelling concept was created, which deals with the project-specific features and boundary conditions. The exploratory tunnel, which is used for geological and geotechnical exploration for the construction of the main tunnels, is currently being excavated. Through additional analyses, the geotechnical model could be verified and a reliable update of the rock parameters and the associated critical decisions has been achieved. All further specifications regarding TBM requirements, additional and auxiliary measures, support concept, bill of quantities and construction time model were based on the prognosis of system behaviour.
Es ist Stand der Technik, lange Tunnel im alpinen Raum mit Hartgesteins-TBM aufzufahren. Ein maschineller Vortrieb weist eine wesentlich geringere Flexibilität als ein konventioneller Vortrieb auf und erfordert deswegen eine vertiefte Auseinandersetzung mit den zur Verfügung stehenden geologisch-geotechnischen Grundlagen. Im Zuge der Planung der maschinellen Vortriebe der Haupttunnnel auf der österreichischen Seite des Brenner Basistunnels wurde ein detailliertes Vortriebskonzept erstellt, das auf die projektspezifischen Besonderheiten und Randbedingungen eingeht. Derzeit wird der Erkundungsstollen vorgetrieben, welcher der geologisch-geotechnischen Erkundung dient. Durch zusätzliche Analysen konnte das geotechnische Modell verifiziert und eine zuverlässige Fortschreibung der angesetzten Gebirgskennwerte und der damit verbundenen bemessungskritischen Entscheidungen erzielt werden. Basierend auf der Systemverhaltensprognose wurden alle weiteren Festlegungen hinsichtlich Anforderungen an die TBM, Zusatz- und Sondermaßnahmen, Ausbaukonzept, Leistungsverzeichnis und Bauzeitmodell getroffen.

Before design and construction, particularly underground, it is essential to know the geological conditions well. Nowadays as in many other fields 3D modelling is a very powerful and helpful tool in geology and geotechnics. The advantages of 3D modelling in geology are convincing: In the past, 2D geological maps and sections were of common use and it could sometimes be difficult to conceive a 3D picture of the underground conditions from the 2D images. With modern software, geological 3D models can be generated easily. Once a 3D model is established, the underground situation is more comprehensible and inconsistencies in geological interpretation are immediately apparent. 2D sections can also be produced with little effort at any position. The model can also be used as a geological database for the project. All available geological and geotechnical information like maps, sections, borehole data and lab test results can be attached to the model. The generation of a geological 3D model will be explained through the example of the Karawanken Tunnel, northern section.
Vor Planung und Ausführung von Bauwerken ist es zuerst einmal notwendig, den Baugrund hinreichend zu verstehen. Wie in anderen Bereichen der Planung ist auch im Bereich Geologie/Geotechnik die dreidimensionale Modellierung im Vormarsch. Früher war man auf zweidimensionale Profile und Karten angewiesen, wobei es oft nicht ganz einfach war, sich im Kopf ein dreidimensionales Bild einer jeweiligen geologischen Situation vorzustellen. Heute können mit entsprechender Soft-und Hardware geologische 3D-Modelle relativ einfach erstellt und visualisiert werden. Diese tragen einerseits zum besseren räumlichen Verständnis von geologischen Verhältnissen bei. Andererseits werden eventuelle Ungereimtheiten im geologischen Modell sofort sichtbar. In die Modellierung können alle verfügbaren geologisch/geotechnischen Daten wie Kartierungen, Profilschnitte, Bohrkernaufnahmen, Laborergebnisse einfließen und für die Erstellung eines Modells herangezogen werden. Nach Erstellung eines geologischen 3D-Modells können Profilschnitte entlang jeder beliebigen Profilspur mit geringem Aufwand generiert werden. Die Erstellung eines geologischen 3D-Modells wird anhand des Projekts Karawankentunnel, 2. Röhre, Abschnitt Nord vorgestellt.

After a landslide in 2007, a quarry face is to be restored. Consequently, models had to be formed of the geological conditions, of the material behaviour and of the failure mechanism, as well as a calculation model to simulate this mechanism. The geological structure and observations during and after the landslide suggested that the failure was a result of the toppling of slab-shaped rock blocks. The landslide facilitated a back analysis of strength parameters from this large-scale in-situ test, thus making laboratory tests, derived from classification systems and estimations of these parameters, unnecessary. A limit equilibrium method and a numerical model available for the simulation of toppling correspondingly showed that flattening of the face up to the mining boundary results in a sufficient factor of safety. However, the transition from weathered material to rock could not yet be considered. Only the first step of the face restoration, and excavation of the weathered cover, managed to shed light on its thickness, which facilitated precision of the calculation model. Only the excavation of the rock mass displaced by the landslide will show whether the quarry face geometry necessary for a sufficient factor of safety is feasible with respect to the actual loosening of the rock mass and to the actual depth of the landslide.
Nach einer Großhangbewegung im Jahr 2007 soll eine Steinbruchwand saniert werden. Dafür mussten ein Modell der geologischen Verhältnisse, ein Modell des Materialverhaltens, ein Modell des Versagensmechanismus sowie ein Rechenmodell, das diesen Mechanismus abbildet, gefunden werden. Das Trennflächengefüge sowie Beobachtungen während und nach der Hangbewegung legten nahe, dass das Versagen durch das Kippen tafeliger Großkluftkörper erfolgte. Die Hangbewegung ermöglichte, aus diesem großmaßstäbigen In-situ-Versuch Festigkeitsparameter zurückzurechnen und nicht auf Laborversuche, Klassifikationsverfahren oder Schätzungen zurückgreifen zu müssen. Als Rechenmodell für das Kippversagen stehen ein Grenzgleichgewichtsverfahren und numerische Modelle zur Verfügung. Diese Modelle zeigten übereinstimmend, dass eine Verflachung der Steinbruchwand bis zur Abbaugrenze eine ausreichende Standsicherheit zur Folge hat. Allerdings konnte dabei der Übergang von verwittertem Material zu Fels noch nicht berücksichtigt werden. Erst der erste Schritt der Sanierung, der Abtrag der Überlagerung, brachte dazu Aufschlüsse. Diese ermöglichten, das Rechenmodell zu präzisieren. Schließlich wird aber erst der Abtrag der bewegten Felsmassen zeigen, ob die für eine ausreichende Standsicherheit erforderliche Geometrie der Wand bei der tatsächlich vorhandenen Auflockerung und dem tatsächlich vorhandenen Tiefgang der bewegten Felsmasse ausführbar ist.

With the introduction of Eurocodes, non-linear methods are now explicitly permitted for the determination of internal forces. Although the application of Eurocode 7 has not been intended for tunnel construction, it is applied in practice. Tunnel linings are treated as retaining structures in the sense of Eurocode 7. The choice of the Design Approach to be applied is specified in the National Annex (NA) of each country. The application of a standard to a field which was not intended for the purpose naturally leaves room for diverse interpretation. A working group was established by the Austrian Society for Geomechanics (ÖGG) to develop a consistent design strategy for tunnelling. Recommendations based on comparative calculations have been developed for the design of sprayed concrete linings. This article summarises the findings of the investigations carried out.
Seit der Einführung des Eurocodes sind nichtlineare Verfahren zur Ermittlung der Schnittkräfte explizit erlaubt. Obwohl die Anwendung des Eurocodes 7 nicht für den Tunnelbau vorgesehen ist, wird dieser in der Praxis angewandt. Tunnelschalen werden im Sinne des Eurocodes 7 als Stützbauwerke behandelt und werden basierend auf dem im nationalen Anhang festgelegten Nachweisverfahren bemessen. Die Anwendung einer Norm auf ein dafür nicht vorgesehenes Fachgebiet lässt naturgemäß Raum für eine vielfältige Interpretation. Um eine für den Tunnelbau konsistente Anwendung zu entwickeln wurde seitens der Österreichischen Gesellschaft für Geomechanik (ÖGG) eine Arbeitsgruppe gebildet, die Empfehlungen für die Bemessung von Spritzbetonschalen auf Basis von vergleichenden Berechnungen erarbeitete. Dieser Beitrag fasst die Erkenntnisse aus den angestellten Untersuchungen zusammen.

The article describes the fundamental geotechnical model assumptions in the design phase of the Semmering Base Tunnel. Two selected case studies show the verification of the geotechnical model during tunnel construction. The verification process is essentially based on geotechnical monitoring in combination with specific back analyses. It is shown that particularly in complex geotechnical conditions, such as deep tunnels in weak rock mass, the designer can only assess a range of expected behaviour. Most information about system behaviour and thus about the geotechnical model conceptions can only be gained during construction. An improved understanding of the geotechnical model provides the potential to identify and minimize geotechnical risks earlier and to adapt excavation and support measures to the actual conditions.
Der Beitrag beschreibt die Grundzüge der geotechnischen Modellbildung am Semmering-Basistunnel in der Planungsphase und thematisiert dabei verbleibende Modellunsicherheiten. Anhand zweier Fallbeispiele aus den bereits aufgefahrenen Abschnitten wird gezeigt, wie die Modellvorstellungen während der Ausführungsphase verifiziert werden können. Dies erfolgt abgestimmt auf die jeweilige Modellvorstellung durch geotechnische Messungen in Kombination mit Rückrechnungen. Es wird gezeigt, dass in der Planungsphase insbesondere unter komplexen geotechnischen Verhältnissen zwar ein Rahmen des zu erwartenden Systemverhaltens definiert werden kann, ein Großteil der Erkenntnisse hinsichtlich der geotechnischen Modellvorstellungen aber erst im Zuge der Ausführung gewonnen wird bzw. gewonnen werden kann. Diese Erkenntnisse können aber genutzt werden, um geotechnische Modelle weiterzuentwickeln und so Risiken für die weiteren Arbeiten zu erkennen und um Maßnahmen an die tatsächlich angetroffenen Verhältnisse anzupassen.

Longitudinal displacement profiles describe the displacement history during tunnel excavation, including that occurring ahead of the tunnel face. These deformations have an influence on the structural design of tunnel support. Theoretical approaches are used to estimate these deformations. However, as the approaches are based on assumptions, they should be applied with caution, particularly in case of deep tunnels. Therefore, experimentally determined longitudinal displacement profiles provide a valuable data basis for validation of the approaches. This study compares 40 m long horizontal chain inclinometer measurements in two lithologies in the exploration tunnel of the Brenner Base Tunnel with theoretically calculated profiles. The chain inclinometers were installed above the tunnel before the start of tunnelling. A measured radial displacement profile was created for each round, the statistical mean value curve was calculated and finally compared with the theoretical approaches. The measurement results show good qualitative agreement ahead of the tunnel face.
Das Längsprofil der Radialverschiebungen beschreibt die gesamte Verschiebungshistorie während eines Tunnelvortriebs, einschließlich jener vor der Ortsbrust. Diese Verformungen haben großen Einfluss auf die Gestaltung des Tunnelausbaus. Zur Abschätzung werden in der Regel Berechnungsansätze verwendet. Da diese Ansätze jedoch auf Annahmen beruhen, müssen sie, insbesondere bei tiefen Tunneln, mit Vorsicht angewandt werden. Experimentell ermittelte Radialverschiebungsprofile in Längsrichtung liefern eine wertvolle Datengrundlage für eine Validierung der theoretischen Ansätze. Dieser Beitrag vergleicht die in zwei Lithologien im Erkundungstunnel des Brenner Basistunnels experimentell mit 40 m langen horizontalen Ketteninklinometern ermittelten Radialverschiebungsprofile mit theoretisch berechneten Profilen. Die Inklinometer wurden vor Beginn des Vortriebs oberhalb der Tunnelfirste installiert. Für jeden Abschlag konnte ein Radialverschiebungsprofil erstellt werden, aus diesen Kurven eine statistische Mittelwertkurve gebildet werden und die Mittelwertkurve mit theoretischen Ansätzen verglichen werden. Die Messergebnisse zeigen eine qualitativ gute Übereinstimmung im Bereich vor der Ortsbrust.

Yielding elements in combination with shotcrete linings are used in Austria since 1994, replacing the previous method of leaving open gaps. The first system, used at the Galgenbergtunnel, consisted of groups of axially loaded steel pipes with manufactured local weakness. The resistance of those elements showed a pronounced oscillation during shortening. This triggered a first improvement of the elements in the late 1990ies. Those elements were called LSC (Lining Stress Controller) and subsequently successfully used on a significant number of projects around the world. Recently, the yielding elements have been further optimized aiming at easier production and lower costs. Still using steel pipes, those are filled with porous material, increasing the elements' capacity. With sequential excavation, construction joints in the shotcrete lining are necessary. Producing quality joints appears to be difficult without special connecting elements. The so produced connections are thus potential points of weakness, reducing the lining capacity. A prototype of a connecting element was developed, which can be easily produced and installed. Site tests have been successfully conducted at the tunnel Stein in Austria.
Stauchelemente in Kombination mit Spritzbetonauskleidungen werden in Österreich seit 1994 eingesetzt und ersetzen damit die zuvor verwendeten offenen Deformationsschlitze. Das erste am Galgenbergtunnel eingesetzte System bestand aus Gruppen von axial beanspruchten Stahlrohren, bei denen lokal Schwächungen vorgesehen waren. Die Arbeitslinie dieser Elemente wies eine starke Oszillation während der Stauchung auf. Das System wurde in den späten 1990er-Jahren verbessert. Diese Elemente wurden Lining Stress Controller (LSC) genannt und bei vielen Projekten erfolgreich eingesetzt. Kürzlich wurden die Elemente weiterentwickelt mit dem Ziel, die Produktion zu vereinfachen und die Kosten zu senken. Das Konzept der Stahlrohre wurde beibehalten, diese jedoch mit einem porösen Füller versehen, was zusätzlich die Energieaufnahme der Elemente erhöht. Bei sequenziellem Vortrieb ergeben sich systembedingt Arbeitsfugen in der Spritzbetonschale. Ohne entsprechende Vorkehrungen ist das Herstellen von qualitativ hochwertigen Arbeitsfugen schwierig. Die Verbindungen sind potenzielle Schwachstellen, die das Tragvermögen der Spritzbetonschale reduzieren können. Ein Prototyp eines Verbindungselements zur Vermeidung solcher Schwachstellen wurde entwickelt und erfolgreich im Tunnel Stein in Österreich unter Baustellenbedingungen getestet.

Pipe umbrella support systems have been used successfully for tunnelling in challenging ground conditions since the 1970s. The single umbrella pipes are installed stepwise and parallel to the later installed saw-tooth shaped primary lining by connecting pipe pieces to each other. The connections are the weakest link of the support system, so recent developments in this field also have an effect on system performance. The development of both machinery and connection types have a major influence on pipe umbrella design for tunnelling. This includes not only simple parameters like installation length or tube dimension but also the connection type. So a conventional pipe umbrella design is not as cost-efficient as current technical possibilities allow, because material as well as time savings are missed. This article explains possible optimisations for pipe umbrella supported tunnels with simple examples to show cost-optimised design principles regarding time and material.
Seit den 1970er-Jahren werden Rohrschirmsysteme erfolgreich im Tunnelbau in schwierigen Baugrundverhältnissen eingesetzt. Die einzelnen Rohrschirmrohre werden mittels Verbindungen bei der Installation etappenweise verlängert und der somit entstehende Rohrstrang parallel zur späteren Tunnellaibung eingebohrt. Die Verbindungen sind das schwächste Glied des Stützsystems, sodass neue Entwicklungen in diesem Bereich auch die Systemleistung positiv beeinflussen. Jüngste Entwicklungen von Bohrgeräten und Verbindungsarten haben großen Einfluss auf die Planung eines Rohrschirms im Tunnelbau. Dazu gehören nicht nur einfache Parameter wie Einbaulänge oder Rohrdimension, sondern auch die Verbindungen. Deshalb ist eine herkömmliche Rohrschirmplanung im Vergleich zu den heutigen technischen Möglichkeiten nicht kosteneffizient, da weder Materialeinsparungen noch Zeiteinsparungen genutzt werden können. Dieser Beitrag erläutert Optimierungsmöglichkeiten für Tunnelvortriebe mit Rohrschirmstützung anhand einfacher Beispiele, um kostenoptimierte Ausführungsprinzipien hinsichtlich Zeit und Material aufzuzeigen.

During a shield TBM excavation in hard rock, the immediate backfill of the crown immediately behind the shield is technically difficult to realize. With the advance of the cutter head a relocation process of pea gravel within the annular gap is triggered, leading to an insufficient bedding distribution of the first segments behind the shield tail and to an ovalization of the segmental lining at a certain load level. During a test application as part of an “TBM research initiative” of the Austrian Federal Railways geotextile tubes were integrated into the exterior surface of the segments. Immediately after leaving the shield tail, the geotextile tube, which is placed all around one ring of segments, is expanded by injection with grout. As a result, an immediate bedding between the rock mass and segmental lining is established, also preventing the rearrangement of pea gravel within the annular gap when the shield is moved forward. The displacement measurements have shown that the ring of segments equipped with geotextile tubes experiences a more rigid body motion like behaviour after leaving the shield tail with a minimal ovalization only. Numerical simulations show the influence of bedding improvement on the ovalization of the ring of segments after leaving the shield tail.
Während eines Schildvortriebs im Festgestein ist die sofortige Herstellung einer vollständigen Bettung des Tübbingrings im Firstbereich unmittelbar nach Verlassen des Schilds technisch schwer realisierbar. Bei fortschreitendem Vortrieb kommt es zu einer Umlagerung von Perlkies im Ringspalt, wodurch die Tübbinge unmittelbar hinter dem Schildschwanz unzureichend gebettet sind und es bei entsprechendem Lastniveau zu einer Ovalisierung des Tübbingrings kommen kann. Bei einem Testeinsatz im Rahmen einer “ÖBB-TVM Forschungsinitiative” wurden Geotextilschläuche an der Außenseite der Tübbinge integriert. Unmittelbar nach dem Ausschieben des Tübbingrings aus dem Schildschwanz wird der ringsum laufende Geotextilschlauch durch Verpressen mit einer Mörtelsuspension expandiert. Hierdurch wird eine sofortige Bettung zwischen Gebirge und Tübbingausbau hergestellt und die Umlagerung von Perlkies im Ringspalt beim Nachziehen des Gripperschilds verhindert. Verformungsmessungen haben gezeigt, dass sich der mit Geotextilschläuchen ausgestattete Tübbingring nach Verlassen des Schildschwanzes annähernd als Starrkörper verhält und es nur zu geringfügigen Ovalisierungen kommt. Durch numerische Simulationen kann der Einfluss der Bettungsverbesserung auf die Ovalisierung des Tübbingrings unmittelbar nach Verlassen des Schildschwanzes belegt werden.

Nowadays, tunnels with single-shell segmental lining are often constructed pressure-tight using gaskets. The economic application limit of this construction type is about 50 metres head of water. If the water pressure exceeds this value, considerably more complex - and thus more expensive - two-shell construction with an additional drainage layer between the inner and the outer lining is required. To extend the field of application of mechanized tunnelling with single shell lining in mid-mountain formations, an innovative approach was developed based on the application of a drainage layer in the annular gap fill with a water permeability kF <10-4 m/s. The basic idea of the newly developed water-permeable material for annular gap grouting is the use of a foam generator without a disturbing body, which foams the cement suspension in a defined way with sufficient compressive strength. Complex interrelations of material, process engineering and construction had to be considered comprehensively. The overall suitability of the developed process has been demonstrated in an extensive experimental program including field tests. The present paper focuses on the development of the construction material.
Bislang werden Tübbingtunnel in einschaliger Bauweise zumeist druckdicht ausgeführt, wobei die Abdichtung mittels Dichtrahmenprofilen erfolgt. Die wirtschaftliche Anwendungsgrenze dieser Bauweise liegt bei einem Wasserdruck von etwa 5 bar. Bei höherem Wasserdruck kann eine wesentlich aufwändigere - und damit teurere - zweischalige Konstruktion mit einer zusätzlichen Dränageschicht zwischen Innen- und Außenschale erforderlich werden. Zur Erweiterung des Einsatzbereichs von maschinellen Tunnelvortrieben mit einschaligem Tübbingausbau im Festgestein wurde ein pumpfähiges Ringspaltmaterial entwickelt, das eine ausreichend hohe Durchlässigkeit besitzt (kF-Wert < 10-4 m/s), um als Dränage genutzt werden zu können. Kernidee der Entwicklung ist das definierte Aufschäumen von Zementsuspension mittels Schaumgenerator zum Erzielen einer offenporigen und wasserdurchlässigen Struktur mit ausreichender Festigkeit zur Gewährleistung der Bettung der Tübbinge. Hierbei waren die komplexen Zusammenhänge von Baustoff, Verfahrenstechnik und Konstruktion umfassend zu berücksichtigen. Die generelle Eignung wurde im Rahmen eines ausgedehnten Versuchsprogramms einschließlich Baustellenversuchen nachgewiesen. Der vorliegende Beitrag geht schwerpunktmäßig auf die Entwicklung des Baustoffs ein.

DSI Underground Chile supplies world's largest copper mine / DSI Underground Chile beliefert weltgrößtes Kupferbergwerk
Self-healing waterproofing membrane / Selbstheilende und hinterlaufsichere Flächenabdichtung

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In Bad Zwischenahn, a new quarter is being developed especially intended for the needs of the generation “60 plus”. In addition to an ambitious architecture, the monolithic wall construction of Ytong aerated concrete blocks guarantees numerous energy-related advantages and low running costs. (photo: XELLA)
In Bad Zwischenahn entsteht ein Wohnviertel, das gezielt auf die Ansprüche der Generation “60 plus” zugeschnitten ist. Neben einer anspruchsvollen Architektur garantiert die monolithische Wandkonstruktion aus Ytong Porenbeton zahlreiche energetische Vorteile und geringe Nebenkosten. (Foto: XELLA)

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It is 50 years since the AAC (Hebel) technology has been introduced in Japan. During this half century Hebel Haus^TM have sold homes using the Hebel AAC in floors, walls, and ceilings. The total number of unit homes sold has now exceeded 250 000, and Hebel Haus homes are constructed in Japan at a rate of about 8 000 units every year. Japan is a country that frequently suffers from natural disasters. To protect customers' lives and properties Hebel Haus has developed a construction method that combines steel-framed structure with AAC (Hebel) materials. With an integrated system from construction to sales and after-sale services, renovation, and the second-hand housing distribution, Hebel Haus has achieved the status of the top urban housing brand in Japan. Here we are going to present an outline of Hebel Haus history, marketing strategy, technologies, designs, and lifestyle proposals in Japan.

The heat storage capacity of building materials can have a significant influence on energy consumption and thermal comfort of buildings. This paper investigates the correlations between heat storage capacity and thermal performance. A test building made of autoclaved aerated concrete (AAC) bricks was constructed in Kloster Lehnin/Emstal (Germany) with the same heat transition coefficient U for the walls, floor, and roof. The heating and ventilation of the building is controlled automatically. Xella and the Department of Building Physics/Low Energy Buildings of Technische Universität Kaiserslautern have been monitoring the test building since April 2017. The thermal performance and comfort of the AAC test building were investigated by measurements and simulations. The results were compared to simulations of a light weight building with the same geometry and heat transition coefficients U. The examinations showed that the heat storage capacity of the AAC has a positive influence on summer heat protection and thermal comfort of buildings in comparison to light weight constructions (LWC). In summer, the increased heat storage capacity of AAC compared to LWC improves thermal comfort. During the heating period, AAC buildings with a higher heat storage capacity in comparison to LWC offer the advantage of a slower cooling down of the indoor air temperature.