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.

The new approx. 21 km long section between Köstendorf and Salzburg is one of the last major milestones in the upgrading of the Salzburg-Vienna rail corridor to four tracks. The section comprises a multitude of different civil engineering structures, posing high demands on the interdisciplinary design team. The open sections of the alignment require many over- and underpasses and road diversions. In addition, the majority of the section runs underground through the Flachgau Tunnel, which has the particular feature of a tunnel bridge. The aim of the BIM project is to provide a software-independent, integrated model of the whole project. All parties involved in the project collaborate to define the LOD for the terrain, existing building, land use and geological models, as well as the models for the proposed new infrastructure for the open section, tunnels, ventilation control building, bridges, civil structures and drainage. The LoD are defined in parallel with the AIA according to the KISTE infrastructure identification system used by ÖBB (Austrian Federal Railways). At the same time, the BIM execution plans are generated by the team and adapted to the new BIM processes. The opportunities provided by the element-based display and evaluation are anticipated to lead to considerable improvements in the field of interdisciplinary design and visualisation studies. The present article describes the current state of work and provides a preview of future developments.
Die ca. 21 km lange Neubaustrecke zwischen Köstendorf und Salzburg ist ein wichtiger Meilenstein für den viergleisigen Ausbau der Strecke Salzburg-Wien. Charakteristisch für diesen Streckenabschnitt ist die große Anzahl an unterschiedlichen Ingenieurbauwerken, die hohe Anforderungen an das interdisziplinäre Planungsteam stellt. Neben der Trassenplanung für die freie Strecke mit einer Vielzahl von Über- und Unterführungsbauwerken sowie Straßenumlegungen verläuft der Großteil der Strecke unterirdisch im Flachgauertunnel und weist als Besonderheit eine Tunnelbrücke auf. Ziel des BIM-Pilotprojekts ist die Erarbeitung eines softwareunabhängigen integralen Gesamtprojektmodells. Die dafür notwendigen Definitionen des LOD für die Bereiche Geländemodell, Bebauungsmodell, Nutzungsmodell, Baugrundmodell sowie für die Entwurfsmodelle der Infrastrukturbauwerke freie Strecke, Tunnelanlagen mit Lüfterzentrale, Brücken, Kunst- und Wasserbauten werden in einem kooperativen Verfahren aller Projektbeteiligen entwickelt und in den AIA festgehalten. Parallel zur Erstellung der AIA werden die LoDs (Elementanforderungen und Attributlisten mit Projektphasenzuteilung) unter Berücksichtigung des ÖBB Anlagenverzeichnissystems “Kiste” definiert. Im gleichen Zuge werden die für die Zielerreichung jeweiligen BIM-Abwicklungspläne im Team erarbeitet und auf die neue integrale BIM-Prozesslandschaft abgestimmt. Durch die Möglichkeiten der elementbasierten Darstellung und Auswertung sind wesentliche Verbesserungen im Bereich der interdisziplinären Planungen und Visualisierungsstudien zu erwarten. Der vorliegende Artikel beschreibt den aktuellen Stand der Arbeiten und gibt eine Vorschau auf zukünftige Entwicklungen.

Tunnelling differs fundamentally from mining, high rise buildings and civil surface construction in many ways, but when it comes to challenges, it combines the toughest from the three worlds. Tunnelling projects inherit uncertainties of ground conditions and constant preparedness for on-site changes from mining; complexity, dynamics and the need for detailing from buildings; and one of the challenges that tunnels inherit from civil surface construction is definitely the complex and curved geometry. To overcome the challenges and exploit the benefits of BIM methodology on tunnelling project it is essential to harmonize particles of existing standards, guidelines, processes and tools from the three worlds.
There are hundreds of specific questions arising from the BIM tunnelling pioneers: Which tool should be used? How can the efficiency of modelling and implementation of changes be increased? Which elements of the primary support structures need to be modelled? Which properties need to be assigned to elements? How to classify the elements? What to do when the performance of the software is over its limits? How should the spatial elements be used? How accurate should specific elements be modelled? And many more. Unfortunately, each of the question generates hundreds of different solutions. Thais article will tackle some of them and provide possible solutions as a result of experience from past projects with the goal of raising the discussion in a wider tunnel engineering society and consequently promoting the development and implementation of BIM methodology in tunnelling.

Three major technical and economic factors of the “Yellow Line” project of the Stockholm subway network justify the decision to apply a BIM-oriented design: (1) Early optimization and risk minimization for cost and time and active counteraction to the loss of information throughout the entire lifecycle of the project, (2) all technical aspects are to be incorporated in the design simultaneously and from early stage onwards, (3) numerous surface and subsurface structures, including tunnels under operation and in vicinity of the new line lead to a complex geometrical layout and geotechnical influences on each of these structures are to be minimized. Commercial 3D/BIM products have proven to be developed for application in surface structure design and new methods had to be established to cope with high quality tunnel modelling, coordination and tunnelling challenges. This publication is addressing the experience and solutions made during the design: Choice of appropriate modelling tools, applied methodology for a structured design process in a multidisciplinary and manifold work environment, accounting to highly complex geologically-geotechnical data, seamless transfer of the model data to numerical analysis tools. The advantages and disadvantages of using BIM methodology are discussed and recommendations with regard to future development are presented.

An essential part of the Koralmbahn line, the Granitztal tunnel chain with a length of about 6.1 km runs between the Lavanttal and the Jauntal valleys and crosses the Deutsch Grutschen, the Granitztal and the Langer Berg. In early 2016, Austrian Railways ÖBB made a decision for the Granitztal tunnel chain project, which was then already under construction, to test the 3D model-based Building Information Modelling (BIM) design method in addition to conventional 2D design. One essential precondition for the application of the BIM method on transport infrastructure projects was recognised as the required data structures. In addition to the definition of general project requirements and standards for BIM, work started on the structuring and classification of the construction elements required for the tunnel structure and their properties. Of equal importance are the spatial positioning and location of the construction elements and the definition of topological relationships to each other.
The article gives an insight into the current state of development of BIM data structures for tunnel structure and track superstructure at the ÖBB and is intended to make a contribution to initiating the development of such data structures by all the disciplines involved in tunneling and transport infrastructure. The prime intention is to provide the BIM data structures produced in this way as an active contribution to the further development of the open BIM standard IFC (Industry Foundation Classes) in the IFC Underground Construction Group at buildingSMART
Als ein wesentlicher Bestandteil der Koralmbahn verläuft die Tunnelkette Granitztal mit einer Gesamtlänge von ca. 6, 1 km zwischen dem Lavanttal und dem Jauntal und quert die Deutsch Grutschen, das Granitztal und den Langer Berg. Im Frühjahr 2016 wurde bei den Österreichischen Bundesbahnen ÖBB die Entscheidung getroffen, anhand des bereits in Ausführung befindlichen Projekts Tunnelkette Granitztal zusätzlich zur konventionellen 2D-Planung die auf einem 3D-Modell basierende Planungsmethode Building Information Modelling (BIM) zu testen. Als essenzielle Voraussetzung für die Anwendung der BIM-Methode in der Verkehrsinfrastruktur wurden die dafür erforderlichen Datenstrukturen erkannt. Neben der Definition von allgemeinen Projektanforderungen und Standards hinsichtlich BIM wurde mit der Strukturierung und Klassifizierung der im Tunnelrohbau erforderlichen Bauelemente und deren Eigenschaften begonnen. Von gleichrangiger Bedeutung sind die Positionierung und Verortung der Bauelemente im Raum und die Definition von topologischen Beziehungen untereinander.
Der Artikel gibt Einblick in den aktuellen Stand der Entwicklung von BIM-Datenstrukturen für den Tunnelrohbau und den Oberbau bei den ÖBB und soll beitragen, die Entwicklung solcher Datenstrukturen bei allen am Tunnelbau und in der Verkehrsinfrastruktur beteiligten Disziplinen anzuregen. Als übergeordnetes Ziel sollen die so entstehenden BIM-Datenstrukturen als aktiver Beitrag zur Weiterentwicklung des Open-BIM-Standards IFC (Industry Foundation Classes) in die IFC-Underground-Construction-Gruppe bei buildingSMART eingereicht werden.

In the context of mined tunnelling, the excavation of the tunnel cross-section is performed with an overcut. The size of the required overcut depends on the expected rock deformation as well as on typical construction tolerances. Likewise, secondary linings are also built with an overcut in order to account for formwork deformation, construction tolerances and deformation due to ground loads. On the other hand, clients usually specify the nominal tunnel geometry, which differs from the overcut geometries previously mentioned. When designing a tunnel according to the BIM method, it should be clarified which geometry should be used to create the geometrical model, since deviations between the target and the overcut geometry can be considerable. To generate a drawing derived directly from the 3D BIM model for tunnel construction use, it is imperative that the geometrical model is created based on the overcut geometry. Only then can the reinforcement quantity or formwork be designed correctly. Only a model based on overcut geometries will yield the correct theoretical masses, which for example could be used for target-actual comparisons. This article outlines the basics of the current 2D design approach; its technical limits are presented and contrasted with the proposed 3D design model. The article further shows how a 3D BIM design model has to be created so that 2D drawings for construction can be derived or created from it. In addition, general recommendations are provided for creation of BIM geometrical models.
Im konventionellen Tunnelbau wird der Tunnelausbruch mit überhöhten Querschnitten aufgefahren. Die Größe der erforderlichen Überhöhung richtet sich nach den zu erwartenden Gebirgsverformungen und den voraussichtlichen Bautoleranzen. Auch Innenschalen werden mit einer Überhöhung hergestellt, um etwaige Schalwagenverformungen, Bautoleranzen und Verformungen infolge Belastung zu berücksichtigen. Von den Auftraggebern wird dagegen i. d. R. die Soll-Geometrie vorgegeben, die sich von den vorgenannten Geometrien mit Überhöhungen unterscheidet.
Bei der Planung von Tunnelbauwerken nach der BIM-Methode ergibt sich nun die Frage, nach welcher Geometrie das geometrische Modell erstellt werden soll, da die Abweichungen zwischen Soll-Geometrie und überhöhter Geometrie beträchtlich sein können. Um eine Zeichnungsableitung direkt aus dem 3D-Modell anzufertigen und diese Pläne als Ausführungspläne zur Herstellung des Tunnelbauwerks zu verwenden, ist es zwingend erforderlich, dass das geometrische Modell auf der Grundlage einer überhöhten Geometrie erstellt wird. Nur dann ist es möglich, die Bewehrung oder die Schalung korrekt zu planen. Nur mit einem überhöhten Modell erhält man die tatsächlichen theoretischen Massen entsprechend der Ausführung, was z. B. für einen Soll-Ist-Vergleich verwendet werden kann. Im Beitrag werden die Grundlagen der bisherigen zweidimensionalen Planung und deren Abrechnungsgrenzen dargelegt und dem geometrischen Modell einer 3D-Planung gegenübergestellt. Es wird aufgezeigt, wie im Zuge einer BIM-Planung das geometrische Modell aufgebaut werden muss, um davon 2D-Pläne für eine Ausführungsplanung ableiten zu können. Darauf aufbauend werden Empfehlungen für die Erstellung der geometrischen Modelle einer BIM-Planung gegeben.

The use of Building Information Modelling (BIM) for tunnelling projects, is not yet very common in Austria or Germany. First attempts to use BIM in tunnelling are being undertaken on specially selected and supported projects, but this can only be considered a first small step. In the following article, the current status and progress of BIM in tunnelling in Austria and Germany will be described and compared. Furthermore, the article focuses on a range of different aspects of BIM in tunnelling. Particular attention is paid to the special requirements of underground mining. This regards the challenges of the state of the art software capacities concerning the complex geometrical structures of underground constructions. Another important aspect is the interaction between ground and excavation method. The physical properties of the ground will never be completely known. Therefore, consolidated basics/rules for the behaviour and treatment of the ground have to be developed. BIM follows the principle of “first build virtually, then in reality”, for which reason construction companies have to be involved in the early planning phase. It is necessary to develop new contract models and to strive for a cooperative partnership.
Die Methode Building Information Modelling (BIM) steckt bei Tunnelbauprojekten, noch in den Kinderschuhen. Erste Versuche und Bemühungen, BIM im Tunnelbau einzusetzen, werden mithilfe von Pilotprojekten unternommen, doch kann dies nur als erster kleiner Schritt gewertet werden. In nachfolgendem Beitrag sollen der aktuelle Stand und der Fortschritt von BIM im Tunnelbau in den Ländern Österreich und Deutschland dar- und gegenübergestellt werden. Zusätzlich werden weitere Aspekte zum Thema BIM im Tunnelbau betrachtet. Besonderes Augenmerk wird auf die speziellen Anforderungen des Untertagebaus gelegt. Dies betrifft vor allem die Problematik der heutigen Softwarekapazitäten hinsichtlich der komplexen geometrischen Strukturen von Untertagebauten. Eine weitere wichtige Thematik stellen die Baugrundinteraktion sowie das Baugrundverfahren beim Auffahren von Hohlräumen dar. Das wichtigste Baumaterial, der Baugrund, wird hinsichtlich seiner physikalischen Eigenschaften aufgrund seiner natürlichen Beschaffenheit nie vollständig bekannt sein, weswegen hier vertiefte Grundlagen im Umgang mit dem Baugrund erarbeitet werden müssen. BIM folgt dem Prinzip “Zuerst virtuell bauen, dann real”, weswegen der Einbezug von Bauunternehmen bereits in der Planungsphase elementar wichtig ist. Hierfür gilt es, neue Vertragsmodelle zu erarbeiten und eine partnerschaftliche Projektabwicklung anzustreben.

The clogging of Tunnel Boring Machine (TBM) tools by soils has long been investigated, owing to the numerous difficulties arising in shield tunnelling as a result. Its occurrence leads to operation delays owing to the frequent and lengthy interventions required to unblock the soil stuck to the excavation tools and screw conveyor. Several authors have proposed laboratory tests for evaluating the clogging potential, however, those include limitations, such as not considering the clay fraction in a soil. One of these methods is the empirical stickiness evaluation, whereby a mixer and a beater are used to define a clogging evaluation parameter. Following an extended test campaign using soils with different clay contents and minerals, it became clear that this method was not adequate to provide reliable information regarding the tendency of a soil to clog in a tunnel drive. A new device was then implemented, which adds to the first method a kinetic energy impulse via dropping of the beater from a certain height. This combination of methods could provide a reasonable approximation of the potential for clogging to occur along Earth Pressure Balance Machine (EPB) tunnel drives. This paper presents the results of the proposed combined methodology for clogging evaluation, as well as the research evolution that led to the addition of the beater dropping stage.

The Institute of Rock Mechanics and Tunnelling at the Graz University of Technology was founded in 1992. From the beginning, the primary focus of research and development was on Alpine tunnelling and slope stability issues, considering geological conditions and their impact on construction. The aim was to improve the current practice, as well as to reduce uncertainties. The research areas can be roughly grouped into rock mass characterization, improvement of monitoring data interpretation, ground behaviour assessment, as well as development and improvement of support elements. The research is documented in about 110 master theses and 30 doctoral theses, and approximately 350 papers.
Das Institut für Felsmechanik und Tunnelbau der Technischen Universität Graz wurde 1992 gegründet. Von Beginn an lag der Schwerpunkt der Entwicklung und Forschung auf dem Gebiet des alpinen Tunnelbaus und der Hangstabilität unter Berücksichtigung der geologischen Verhältnisse und der Auswirkungen auf den Bau. Ziel war, die gängige Praxis zu verbessern und die Unsicherheiten zu reduzieren. Die Forschungsgebiete können grob in die Bereiche Gebirgscharakterisierung, Verbesserung der Methoden der Messdateninterpretation, Gebirgsverhalten sowie Entwicklung und Verbesserung von Stützmitteln unterteilt werden. Die Ergebnisse sind in rund 110 Diplom- und Masterarbeiten sowie etwa 30 Dissertationen und 350 Artikeln dokumentiert.

Displacement curves in tunnelling depend both on time and the distance from the face and have thus not died down immediately after excavation. Therefore - the applied shotcrete lining experiences temporally variable loading, which depends on the forced strain curve and on the material behaviour of the shotcrete. Overloading of the shotcrete lining leads to crack formation, costly and laborious repair work and possibly also to dangerous situations for those present at the location, and should therefore be prevented. With the method presented in this article, which combines geological-geotechnical parameters and the interpretation of measured displacement data, the accuracy of the short-term prediction of the system behaviour can be improved. This makes it possible to react early to any potential overloading of the planned support and adapt it if necessary (e.g. changeover to ductile support). The article concludes with an explanation of the method through the example of the Semmering Base Tunnel, contract SBT 1.1 - Tunnel Gloggnitz.
Verschiebungsverläufe im Tunnelbau sind sowohl zeit- als auch vom Ortsbrustabstand abhängig und somit nicht sofort nach dem Ausbruch abgeklungen. Daher erfährt die aufgebrachte Spritzbetonschale eine zeitlich variable Auslastung, die vom aufgezwungenen Dehnungsverlauf und vom Materialverhalten des Spritzbetons abhängt. Eine Überbeanspruchung der Spritzbetonschale führt zur Rissbildung, zu kosten- und zeitintensiven Sanierungsarbeiten und gegebenenfalls zu gefährlichen Situationen für das Personal vor Ort und sollte somit verhindert werden. Mit der in diesem Beitrag präsentierten Methode ist es möglich, anhand einer Kombination von geologisch-geotechnischen Parametern und der Messdateninterpretation von Verschiebungsverläufen die Prognosesicherheit des Systemverhaltens zu erhöhen. Damit kann bereits frühzeitig auf eine allfällige Überbeanspruchung des geplanten Ausbaus reagiert und dieser gegebenenfalls vor Ort angepasst werden (z. B. Umstellung auf duktilen Ausbau). Der Beitrag schließt mit der Erläuterung der Methode an einem Fallbeispiel vom Semmering-Basistunnel, Baulos SBT 1.1 - Tunnel Gloggnitz, ab.

This contribution highlights recent developments in the analysis and monitoring of tunnel linings based on so-called hybrid methods. In this context, the word “hybrid” refers to a suitable combination of measurement data from geotechnical monitoring, with advanced simulation tools of engineering mechanics. The first part of this contribution refers to the New Austrian Tunneling Method (NATM), where monitoring during construction includes daily measurements of the 3D displacement vectors of “measurement points” installed in “measurement cross-sections”. Shell theory-informed spatial and temporal interpolation of the displacements between the aforementioned “grid points”, allows for reconstructing the evolution of the displacement and strain fields throughout the tunnel shell. Feeding these fields into realistic thermo-chemo-mechanical, potentially multiscale, models for the chemically hardening and creeping shotcrete, allows for the determination of the lining stresses over time. The latter give access to corresponding safety indicators or utilization degrees considering the evolving strength of shotcrete; and they also allow for quantifying the traction forces acting from the rock mass, on the exterior boundary of the tunnel lining. The second part of this contribution refers to the first steps towards the hybrid analysis of segmental lining, as installed in mechanized tunnelling. Relative rotation angles, as measured, in the course of a full-scale test, in the joints between adjacent segments of a segmental ring, are prescribed on a structural mechanics model based on analytical solutions from circular arch theory.
Dieser Beitrag behandelt neuere Entwicklungen auf dem Gebiet der Strukturanalyse und Überwachung von Tunnelschalen auf Basis sogenannter hybrider Methoden. Das Wort “hybrid” bezieht sich hierbei auf eine passende Kombination von Messdaten aus der Bauwerksüberwachung mit Simulationswerkzeugen der technischen Mechanik. Der erste Teil des Beitrags betrifft die Neue Österreichische Tunnelbaumethode (NÖT), bei der täglich 3D-Verschiebungsvektoren von in Messquerschnitten befindlichen Messpunkten während des Vortriebs gemessen werden. Mittels eines auf der Schalentheorie basierenden, räumlichen und zeitlichen Interpolationsverfahrenes werden aus den bekannten Messpunktverschiebungen die sich über die gesamte Tunnelschale erstreckenden Verschiebungs- und Verzerrungsfelder rekonstruiert. Einsetzen dieser Felder in realistische thermo-chemo-mechanische, potenziell mehrskalige Materialmodelle für aushärtenden und kriechenden Spritzbeton erlaubt die Ermittlung der Spannungen in der Schale. Daraus können quantitative Sicherheitsindikatoren oder Auslastungsgrade berechnet werden sowie die Spannungen an der Kontaktfläche zwischen Spritzbetonschale und Baugrund. Der zweite Teil des vorliegenden Beitrags behandelt erste Schritte auf dem Weg zu einer hybriden Methode für einen Tübbingausbau bei einem maschinellen Vortrieb mittels Tunnelvortriebsmaschinen. Relativdrehwinkel, die in den Gelenken zwischen benachbarten Segmenten eines Versuchs im Originalmaßstab an einem Tübbingring gemessen wurden, werden als kinematische Übergangsbedingungen auf ein strukturmechanisches Modell aufgebracht. Letzteres basiert auf analytischen Lösungen der Theorie kreisförmiger Bögen.

When using shield machines, the excavation support is established using prefabricated concrete segments. The structurally required cavity between the built ring and the rock mass is usually filled with pea gravel in hard rock conditions. The backfilled material ensures the necessary bedding and evenly distributes the rock loads. To evaluate the in-situ deformation behaviour of pea gravel, a testing device was developed that measures the reaction of the backfill under load increase and load decrease on the basis of the static load plate test. The test is carried out via the opening for pea gravel injection. The results have shown that the elasticity of pea gravel is predominantly influenced by the load level and the type of loading.
Subsequently, the detectability of possible voids in the annular gap was evaluated by means of ground penetration radar. For this purpose, the feasibility of the measurements was confirmed by a numerical study. Furthermore, the boundary conditions and the propagation behaviour of the electromagnetic waves could be demonstrated. With calibration measurements, the electromagnetic properties of all components involved in the system segmental lining and annular gap were determined. An extensive series of analogue model tests confirmed the detectability of the transitions from dry, wet and water-saturated pea gravel to water- and air-filled voids. In the final series of experiments, the transition between pea gravel and hollow space in the annular gap was successfully detected at on-site installed lining segments.
Beim Einsatz von Schildmaschinen erfolgt der Ausbau des Tunnels durch Tübbingsegmente. Der bautechnisch erforderliche Hohlraum zwischen den Tübbingringen und Gebirge wird bei Hartgesteinsvortrieben in der Regel mit Perlkies verfüllt. Das eingebrachte Material dient dabei der Sicherstellung der erforderlichen Bettung und damit der gleichmäßigen Verteilung der Gebirgslasten. Zur Überprüfung des in situ-Verformungszustands von Perlkies wurde eine Messvorrichtung entwickelt, die auf dem Prinzip des statischen Lastplattenversuchs die Reaktion der Hohlraumverfüllung bei gezielter Be- und Entlastung misst. Die Prüfung erfolgt hierbei über die Perlkiesverblasöffnung. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Verformbarkeit von Perlkies in überwiegendem Maße last- und belastungsabhängig ist.
In weiterer Folge wurde die Detektierbarkeit von möglichen Hohlräumen im Ringspalt mittels Georadar evaluiert. Hierfür wurde mit einer numerischen Modellierung die Durchführbarkeit der Messungen bestätigt. Weiterhin konnten die Randbedingungen und das Ausbreitungsverhalten der elektromagnetischen Wellen aufgezeigt werden. Mit Kalibriermessungen wurden die elektromagnetischen Eigenschaften aller beteiligten Komponenten im System Tübbingausbau und Ringspalt festgestellt. Eine umfangreiche Versuchsserie an Analogmodellen konnte die Messbarkeit der Übergänge von trockenem, feuchten und wassergesättigten Perlkies zu wasser- und luftgefüllten Hohlräumen bestätigen. Bei der abschließenden Versuchsserie wurde schließlich der Nachweis erbracht, dass der Übergang zwischen Perlkies und Hohlraum im Ringspalt unter Tage detektiert werden kann.

Like every civil engineered structure tunnels are subject to an ageing process. The reasons for the degrading of the condition are manifold: not fully completed stress redistribution, deterioration in the rock mass quality through long-term exposure (creeping), weathering or dynamic loads and stresses, to name but a few. All this processes lead to a deformation of the surrounding bedrock and the lining.
For a continuous monitoring of a tunnel condition the measurement of the deformation is necessary. Conventional methods are elaborate and time-consuming and require almost always a shutdown of the tunnel for traffic. Therefore, an inspection is done selectively with large time gaps. A continuous condition assessment becomes hardly possible. Currently no robust method for permanent monitoring of tunnels exists. With a fibre optic measuring method many of these restrictions can be overcome. In the course of this research project, a novel and innovative measuring methodology has been developed to continuously and extensively measure rock deformations. The measurement results were evaluated performing laboratory tests. Subsequently, they were installed in the course of a field test at the Semmering Base Tunnel. With complementary technologies such as laser scanning, the measurement methodology could be verified for its applicability.
Wie jedes andere Ingenieurbauwerk sind auch Tunnel einem Alterungsprozess unterworfen. Die Gründe für eine Verschlechterung des Zustands können vielfältig sein: Nicht abgeschlossene Spannungsumlagerung, Verschlechterung der Gebirgsqualität durch Langzeitbeanspruchung, Verwitterung oder dynamische Beanspruchung, um nur einige zu nennen. Alle diese Vorgänge führen zu Deformationen von Gebirge bzw. Ausbau, die wiederum Schäden verursachen und die Betriebssicherheit beeinträchtigen können.
Zur kontinuierlichen Überwachung des Zustands von Tunneln ist die Messung dieser Deformation notwendig. Dies ist mit herkömmlichen Mitteln aufwändig und erfordert meist eine Tunnelsperre. Daher wird eine Überprüfung nur punktuell und in großen Zeitabständen vorgenommen, wodurch eine laufende Bewertung des Zustands kaum möglich ist. Eine robuste Methode zur permanenten Überwachung von Tunneln existiert derzeit nicht. Mit faseroptischen Messverfahren sind viele dieser Einschränkungen lösbar. Im Zuge eines Forschungsprojekts wurde eine neuartige und innovative Messmethodik entwickelt, um Gebirgsverformungen kontinuierlich und flächendeckend zu messen. Die Messergebnisse wurden anhand eines Laborversuchs überprüft. In weiterer Folge wurden diese im Zuge eines Feldversuchs am Semmering-Basistunnel eingebaut. Mit komplementären Technologien wie Laserscanning konnte die Messmethodik auf ihre Anwendbarkeit verifiziert werden.

The Chair of Subsurface Engineering at the Montanuniversitaet Leoben is part of the Department of Mineral Resources Engineering. Regarding research and development, the chair cooperates with several departments of the university, such as the Departments of Petroleum Engineering, Environmental and Energy Technology, Product Engineering and Polymer Engineering. In addition to the construction of the ZAB, a research and development but also training and education centre at the Styrian Erzberg, some other research projects at the chair have recently been reported in this journal. These include, for example, research on segmental lining design in collaboration with with the ÖBB-Infrastruktur AG, and also topics such as disc force and face monitoring systems for TBMs. This research is deliberately not discussed here; rather research is reported that has received less attention lately. This includes further developments mainly relating to laboratory tests, the research field of rockfall simulations, international research cooperations, and also work on BIM implementation at the ZAB-Zentrum am Berg.
Der Lehrstuhl für Subsurface Engineering der Montanuniversität Leoben ist Teil des Departments Mineral Resources Engineering und kooperiert hinsichtlich Forschung und Entwicklung universitätsintern unter anderem mit den Departments für Petroleum Engineering, Umwelt- und Energieverfahrenstechnik, Product Engineering sowie Kunststofftechnik. Neben der Errichtung des Forschungs- und Entwicklungs- aber auch Trainings- und Ausbildungszentrums ZAB am steirischen Erzberg laufen am Lehrstuhl auch einige Forschungsprojekte, über die in dieser Zeitschrift erst kürzlich berichtet wurde. Dazu gehören beispielsweise Forschungsarbeiten zum Thema Tübbingbemessung, die gemeinsam mit der ÖBB-Infrastruktur AG bearbeitet werden, aber auch solche zu den Themen Diskenkraft- und Ortsbrustbildmonitoring bei TBM-Vortrieben. Auf diese Forschungsarbeiten wird hier bewusst nicht eingegangen; vielmehr wird auf Forschungsarbeiten eingegangen, die in letzter Zeit weniger Beachtung fanden. Dazu gehören Weiterentwicklungen, die vor allem die Laborversuche betreffen, der Forschungsbereich der Steinschlagsimulationen, internationale Forschungskooperationen aber auch Arbeiten zur BIM-Implementation am ZAB - Zentrum am Berg.