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Lunardi, Pietro; Barla, GiovanniFull face excavation in difficult groundGeomechanics and Tunnelling5/2014461-468Topics

Abstract

This paper describes the evolution of full face excavation from the mid 1980s to the present. During this time, more than 1,000 km of tunnels have been designed, excavated and completed using full face excavation, with cross sections ranging in size from 120 to 220 m2, in different geological and geotechnical conditions, near the ground surface or at depth.
Starting from the basic concepts of the approach (ADECO-RS) applied at the tunnel design stage and during construction, the experience gained and the lessons learned are summarised. It is shown how full face excavation has been developed and improved through the experience gained from the construction of both road and railway tunnels in the past thirty years.
In order to highlight the current stage of development, with new materials, technologies, modelling methods and increased capacity in observation and real-time monitoring of tunnel behaviour becoming available, the case of the Sochi Tunnel in Russia is presented and a comparison with the New Austrian Tunnelling Method (NATM) is illustrated.

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Putz-Perrier, Martin Wilhelm; Gilleron, Nicolas; Bourgeois, Emmanuel; Saitta, AdrienFull-face versus sequential excavation - A case study of the Chamoise Tunnel (France) / Vollausbruch versus Teilausbruch - Eine Fallstudie vom Chamoisetunnel (Frankreich)Geomechanics and Tunnelling5/2014469-480Topics

Abstract

Construction of the 3,300 m long Chamoise Tunnel in the French Jura Mountains had to overcome long sections of swelling marls beneath an overburden of 400 m. During the design phase, a reconnaissance gallery of 9 m2 was driven to investigate the geological conditions over the entire length of the tunnel. The findings of the gallery led the designer to choose the NATM. The North Tube was constructed between 1981 and 1984. The South Tube was constructed about ten years later. The main revolution in methodology was the change from sequential to full-face excavation in the marl sections. Applied for the first time for the Chamoise tunnel, the economic benefits of full-face excavation even in poor ground, largely due to the reduction of works cycles and the use of bigger machines, initiated a general trend from sequential towards full-face excavation in France.
The paper presents the methodological differences between the tunnel drives of the Chamoise north and south tubes. The comparison is supported by a numerical back-analysis of the observed ground behaviour. In addition, the role of face confinement is examined. The study shows that in the case of the Chamoise Tunnel the excavation sequence has little influence on the short-term ground behaviour and that face confinement would have been of no use. From an economical point of view, the most significant difference between the two tunnel drives are the mean advance rates, which were about 20% higher for full-face excavation (without face reinforcement) than the rates achieved by sequential (three-staged) excavation.
Beim Bau des 3.300 m langen Chamoisetunnels im französischen Juramassiv waren lange Abschnitte von quellfähigen Mergeln unter einer Überlagerung von etwa 400 m zu durchörtern. Im Zuge der Planung wurde ein Erkundungsstollen mit 9 m2 Querschnitt über die gesamte Tunnellänge aufgefahren. Basierend auf den Ergebnissen des Stollenvortriebs wurde die NÖT als die geeignetste Bauweise ausgewählt. Die Nordröhre wurde zwischen 1981 und 1984 errichtet. In den Mergelabschnitten erfolgte der Ausbruch mechanisch und in drei Phasen (Kalotte, Strosse, Sohle). Die Südröhre wurde etwa zehn Jahre später errichtet. Hauptunterschied im Vergleich zur Nordröhre war die Umstellung vom mechanischen Ausbruch der Mergel auf Vollausbruch im Sprengvortrieb. Damit wurde der Chamoisetunnel zum ersten französischen Autobahntunnel, der durchgehend im Vollausbruch aufgefahren worden war. Aufgrund der wirtschaftlichen Vorteile dieser Arbeitsweise, vor allem durch die reduzierte Zahl der Arbeitszyklen sowie den Einsatz größerer Maschinen, wurde damit in Frankeich ein genereller Trend vom Teilausbruch zum Vollausbruch eingeleitet.
Der Beitrag beschreibt die methodischen Unterschiede zwischen den Vortrieben der Nord-und Südröhren. Der Vergleich wird durch numerische Rückrechnungen ergänzt; zusätzlich wird die Rolle der Ortsbruststützung am Beispiel der Südröhre untersucht. Der Vergleich zeigt, dass die Ausbruchsequenz im Fall des Chamoisetunnels kaum Einfluss auf die kurzfristigen Gebirgsverformungen hat und dass eine Stützung der Ortsbrust wenig Sinn gemacht hätte. Aus wirtschaftlicher Sichtweise liegt der entscheidende Unterschied zwischen den beiden Röhren in den erzielten Vortriebsraten, die im Vollausbruch (ohne Ortsbruststützung) etwa 20% höher als beim dreistufigen Teilausbruch waren.

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Gradnik, Richard; Kicherer, Manfred; Zwick, MarkusTunnelling for the third section of the Stadtbahn line U12 in Stuttgart / Der Vortrieb für den dritten Teilabschnitt der Stadtbahnline U12 in StuttgartGeomechanics and Tunnelling5/2014481-490Topics

Abstract

Under contract to SSB, the urban rail operator in Stuttgart, Alfred Kunz Untertagebau München has been working on the Waltraud Tunnel since February 2014, which is the key structure in the extension of the U12 in the third section from Hallschlag to the Aubrücke bridge. This tunnel, with a length of 200 m, is mostly being constructed in fill material. The greatest challenge will be to tunnel beneath a 150 year old railway embankment with less than one diameter cover under continued operation.
In order to minimise settlement and to reduce risk for the client, it is planned to drive the tunnel with two side headings. Alternatively to the tendered concept of a side heading drive, an optimisation of construction operations was investigated as part of the detailed design, which differed from the tendered tunnelling concept in investigating full face excavation for comparison with the tender variant.
Im Auftrag der Stuttgarter Straßenbahnen AG errichtet Alfred Kunz Untertagebau München ab Februar 2014 den Waltraudtunnel, der das Herz der Erweiterung der U12 im dritten Teilabschnitt vom Hallschlag zur Aubrücke ist. Dieser Tunnel mit einer Länge von 200 m wird großteils in Auffüllungsmaterial errichtet. Als Höhepunkt wird ein ca. 150 Jahre alter Bahndamm mit weniger als einem Durchmesser Überlagerung unter laufendem Betrieb durchfahren.
Zur Setzungsminimierung und zur Minimierung der Risiken für den Auftraggeber ist es geplant, den Tunnel mit doppelten Ulmenstollen aufzufahren. Alternativ zum ausgeschriebenen Konzept eines Ulmenstollenvortriebs wird im Zuge der Ausführungsplanung eine baubetriebliche Optimierung untersucht, die abweichend vom ausgeschriebenen Vortriebskonzept die Durchörterung im Vollausbruch untersucht und mit der ausgeschriebenen Variante vergleicht.

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Gamper, ChristianFull face versus partial face in NATM tunnelling / Vollausbruch versus Teilausbruch bei der NÖTGeomechanics and Tunnelling5/2014491-502Topics

Abstract

In the planning of tunnels to be excavated according to NATM principles, the decision between full face or partial face excavation is of fundamental and decisive importance for the entire tunnel project. The current paper compares tunnel drives with full face and partial face excavation from various angles. In addition, the influential factors that have to be considered in the decision are explained. Also, an explanation as to how decisions are made in the course of the design, tendering and construction phases is presented. The paper is only concerned with NATM tunnelling; other methods like ADECCO or mechanised tunnelling methods are not considered.
Bei Vortrieben, die nach der NÖT aufgefahren werden, ist die Entscheidung zwischen Vollausbruch oder Teilausbruch von grundlegender und entscheidender Bedeutung für das gesamte Tunnelbauprojekt. Der vorliegende Beitrag vergleicht Vortriebe im Vollausbruch und im Teilausbruch aus unterschiedlichen Gesichtspunkten. Zudem wird erörtert, welche Einflussfaktoren bei der Entscheidung berücksichtigt werden sollten und wie die Entscheidungen im Verlauf von Planung, Ausschreibung und Ausführung gefällt werden. Der Beitrag behandelt ausschließlich NÖT-Vortriebe. Andere Bauverfahren wie ADECCO oder maschinelle Vortriebsmethode werden nicht betrachtet.

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Schubert, Peter; Voringer, Jürgen; Hofmann, BerndGeotechnical and construction operational criteria for the selection of full or partial-face excavation / Kriterien zur Wahl von Voll- oder Teilausbruch aus geotechnischer und baubetrieblicher SichtGeomechanics and Tunnelling5/2014503-510Topics

Abstract

This paper deals with the boundary conditions regarding layout, geotechnics and economics required to make a full-face excavation of a tunnel. A flowchart for decision-making leads to four different excavation sequences. Unsuitable geometrical conditions and very unfavourable geotechnical conditions exclude full-face excavation. Under other boundary conditions, a full-face excavation may show economic advantages, which should be further exploited in our region.
Dieser Artikel beurteilt die grundsätzlichen Randbedingungen für einen Vollausbruch hinsichtlich Layout, Geotechnik und Wirtschaftlichkeit. Ein Flussdiagramm der Entscheidungsfindung führt zu vier unterschiedlichen Vortriebsabläufen. Ungünstige geometrische Randbedingungen und sehr ungünstige geotechnische Verhältnisse führen zum Ausschluss eines Vollausbruchs. Unter den anderen Randbedingungen jedoch kann der Vollausbruch wirtschaftliche Vorteile bringen, die in unseren Breiten mehr als bisher genutzt werden sollten.

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Galler, Robert; Handke, Dieter; Nolden, MarioThe determination of performance- and payment-relevant parameters in TBM tunnelling - State of the technology and outlook / Ermittlung leistungs- und vergütungsrelevanter Parameter für TVM-Vortriebe - Stand der Technik und AusblickGeomechanics and Tunnelling5/2014511-519Topics

Abstract

The success of mechanised tunnelling is greatly influenced by the interactive behaviour of machine and ground. A multitude of published research and practice reports documents the problem of a targeted forecast based on tests and forecasting models [19]. The paper describes the currently used methods of estimating performance-relevant parameters, including current research into the subject of crack propagation in solid rock and developments in disc force measurement on the tunnel boring machine and its forecasting from laboratory tests.
Der Erfolg eines maschinellen Tunnelvortriebs wird maßgeblich vom Interaktionsverhalten Maschine-Baugrund bestimmt. Die Vielzahl der veröffentlichten Forschungs- und Praxiserfahrungen dokumentiert die Problematik einer zielgerichteten Prognose auf der Basis von Versuchen und Prognosemodellen [19]. Im Beitrag werden die derzeit zur Anwendung kommenden Methoden zur Abschätzung leistungsrelevanter Parameter unter Einbeziehung der aktuell laufenden Forschungen zum Thema Rissausbreitung im Festgestein sowie der Entwicklungen zur Diskenkraftmessung an der Tunnelvortriebsmaschine und deren Prognose anhand von Laborversuchen dargelegt.

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Thewes, Markus; Hollmann, FritzTBM-specific testing scheme to assess the clogging tendency of rock / TBM-spezifisches Untersuchungsschema zur Beurteilung der Verklebungsneigung von FelsGeomechanics and Tunnelling5/2014520-527Topics

Abstract

Assessment of the clogging tendency of soils is mainly based on the consideration of soil mechanical parameters (plasticity index, liquidity index, grain size distribution). These parameters cannot be determined for solid rock, so the conventional assessment methods cannot be directly transferred to rock. A mechanised tunnel drive in solid rock can encounter critical clogging problems when water is present (groundwater, support slurry), the rock has a tendency to disintegrate (changeable solid rock) and the potential disintegration products are critical (grain size, mineralogical composition). The disintegration tendency of rock is normally determined in the slake durability test. The quantity-based assessment of this test permits few statements about the disintegration products, since they are not tested any further. This paper presents an extension of the slake durability test, which includes systematic soil mechanical tests on the disintegration products. These can be assessed together with the slake durability index to investigate the clogging tendency.
Die Bewertungsmöglichkeit der Verklebungsneigung von Lockergestein beruht vorwiegend auf der Betrachtung bodenmechanischer Kennwerte (Plastizitätszahl, Konsistenzzahl, Kornverteilung). Diese Kennwerte können bei Festgestein nicht ermittelt werden, sodass die bisherige Bewertungsmethode nicht direkt auf Fels übertragen werden kann. Ein maschineller Tunnelvortrieb im Festgestein kann hinsichtlich Verklebungen kritisch werden, wenn Wasser vorhanden ist (Bergwasser, Stützflüssigkeit), das Gestein eine Zerfallsneigung hat (veränderlich festes Gestein) und die potenziellen Zerfallsprodukte problematisch sind (Korngröße, mineralogische Zusammensetzung). Die Zerfallsneigung von Fels wird in der Regel mit dem Siebtrommelversuch (Slake-Durability-Test) bestimmt. Die mengenmäßige Auswertung dieses Versuchs erlaubt wenige Aussagen in Hinblick auf die Zerfallsprodukte, da diese nicht weiter untersucht werden. In diesem Beitrag wird eine Erweiterung des Siebtrommelversuchs vorgestellt, die systematische bodenmechanische Untersuchungen der Zerfallsprodukte beinhaltet. Diese können in Kombination mit der Zerfallsbeständigkeit hinsichtlich der Verklebungsneigung bewertet werden.

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Kogler, Kurt; Krenn, HaraldDrilling processes to explore the rock mass and groundwater conditions in correlation with TBM-tunnelling / Bohrtechnische Verfahren zur Erkundung der Gebirgs- und Bergwasserverhältnisse im Zusammenhang mit TVM-VortriebenGeomechanics and Tunnelling5/2014528-539Topics

Abstract

Deep Alpine tunnels are characterised by great lengths and deep overburden and are mostly bored by TBMs. The exploration of rock mass conditions plays an essential role with regard to the technical feasibility, the estimation of advance rates and the safety and cost-effectiveness of a project. Investigation drilling from the surface is often not possible due to the topographical conditions and the very high cost considering the great depths involved. Most TBMs are therefore designed to permit the exploration of the ground in parallel to continued tunnelling.
This paper offers an overview of currently available drilling processes, with hammer drilling with logging of drill data, core drilling with the use of preventers and directional drilling methods. Special attention is paid to the restricted space available at the cutterhead of a TBM and the practicalities of installing machinery. The quality of exploration results under the conditions of TBM operation, which is mainly intended to optimise advance rate, is also considered.
Tiefliegende Alpentunnel sind gekennzeichnet von großen Vortriebslängen und hohen Überlagerungen und werden vorwiegend mit TVM's aufgefahren. Die Erkundung der Gebirgsverhältnisse spielt dabei eine wesentliche Rolle im Hinblick auf die technische Machbarkeit, die Einschätzung von Vortriebsleistungen sowie die Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit eines Projekts. Erkundungsbohrungen von der Geländeoberfläche sind wegen der topographischen Verhältnisse, aber auch wegen der sehr hohen Kosten aufgrund der großen Überlagerungshöhen oft nicht machbar. Daher werden die meisten TVM-Vortriebe mit einer parallel zum Vortrieb laufenden Untergrunderkundung konzipiert.
Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die aktuellen Bohrverfahren von Hammerschlagbohrungen mit Bohrdatenaufzeichnung über Kernbohrungen mit dem Einsatz von Bohrpreventern bis hin zu gesteuerten Bohrmethoden. Dabei wird speziell auf die Anforderungen der engen Platzverhältnissen im Bereich des Bohrkopfs einer TVM und deren gerätetechnischen Möglichkeiten eingegangen. Darüber hinaus erfolgt eine Betrachtung der Qualität der Erkundungsergebnisse unter den Zwängen eines TVM-Vortriebs, der in erster Linie auf Vortriebsleistung ausgelegt ist.

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Radinger, Alexander; Fasching, Florian; Pack, Gudrun; Kreutzer, Ingrid; Kostial, DieterConsistent exploration by probe drilling and TSWD through the example of the Koralm Tunnel / Konsequente Vorauserkundung mittels Bohrungen und TSWD am Beispiel des KoralmtunnelsGeomechanics and Tunnelling5/2014540-550Topics

Abstract

On contract KAT2 at the 33 km long Koralm Tunnel, two hard rock double shield TBMs are currently boring a total distance of about 17 km each through the Koralm crystalline. Due to the forecast ground conditions, particularly localised fault zones and aquiferous areas, systematic exploration is being undertaken to provide continuous prediction of ground conditions. The intention is only ever to bore through already explored rock through the consistent application of the standardised method adapted to suit the tunnelling. The exploration system being used is mainly based on probe drilling (rotary hammer and core drilling) and the seismic method. With the assistance of the geophysical exploration system TSWD disturbed areas of the rock mass can be detected up to a distance of about 150 m ahead of the machine. Thereby the source of the seismic waves, which propagate into the rock mass, is the cutting process of the TBM cutterhead. The supplementary and targeted use of hammer and core drilling, which can be drilled up to about 100 m ahead, enables the direct exploration of any fault zones and aquiferous regions and the evaluation of their characteristics and the effect to be expected on tunnelling.
In order to evaluate the behaviour of the system and to verify the predictions, the geologists and geotechnicians on site perform continuous analyses of the machine data [1] and the geological documentation. This has led so far to good and reliable prediction results.
Beim Baulos KAT2 des 33 km langen Koralmtunnels sind derzeit zwei Hartgesteins-Doppelschild-Tunnelvortriebsmaschinen, die das Koralmkristallin auf einer Gesamtlänge von je ca. 17 km durchörtern, im Einsatz. Aufgrund der prognostizierten Gebirgsverhältnisse, insbesondere der lokal auftretenden Störungszonen und bergwasserführenden Bereiche, wird ein systematisches Vorauserkundungssystem zur laufenden Prognose der Baugrundverhältnisse eingesetzt. In jedem Fall wird angestrebt, durch eine konsequente Anwendung standardisierter und auf den Vortrieb abgestimmter Methoden nur in erkundetem Gebirge vorzutreiben. Das zum Einsatz kommende Vorauserkundungssystem stützt sich im Wesentlichen auf Bohrungen (Drehschlagbohrungen und Kernbohrungen) und seismische Verfahren. Mithilfe des geophysikalischen Vorauserkundungssystems TSWD, das den Fräsvorgang des TBM-Bohrkopfs und die dabei in das Gebirge übertragenen Wellen als seismische Quelle nutzt, können gestörte Gebirgsbereiche bis zu 150 m voraus prognostiziert werden. Der ergänzende und gezielte Einsatz von Drehschlag- und Kernbohrungen, die bis zu 100 m vorauseilend abgeteuft werden, ermöglicht eine direkte Erkundung allfälliger Störungszonen und wasserführender Bereiche und somit eine Bewertung hinsichtlich deren Ausprägung und deren erwartete Auswirkung auf das Vortriebsgeschehen.
Zur Beurteilung des Systemverhaltens und zur Verifikation der Prognose erfolgen durch die Geologen und Geotechniker vor Ort laufend Analysen der TBM-Maschinendaten [1] bzw. der baugeologischen Dokumentation. Dies hat bis dato zu guten und verlässlichen Prognoseergebnissen geführt.

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Rehbock-Sander, Michael; Wieland, Gerd; Jesel, ThomasAdvance probing measures on the TBM drives of the south contracts of the Gotthard Base Tunnel - experience and implications for other projects / Vorauserkundungsmaßnahmen bei den TBM-Vortrieben der Südlose des Gotthard-Basistunnels - Erfahrungen und Folgerungen für andere ProjekteGeomechanics and Tunnelling5/2014551-561Topics

Abstract

The investigation measures carried out for the construction of the Gotthard Base Tunnel provide a demonstrative example for dealing with geological risk through appropriate investigation at each state of the project. Due to the length and deep overburden, it was impossible to completely investigate the entire length of the tunnel in advance. The concept in the southern sections intended the performance of probing ahead of the machine only in particularly critical locations, with the tunnelling and lining concept for the individual sections being designed to cope with possible hazard scenarios for the section and the provision of more intensive probing ahead of the continued drive in order to specify the necessary constructional measures. In addition, massive formation water ingress was to be expected in certain sections, which could reach a high quantity and high pressures (up to 200 bars).
The advance probing concept included in the contract for the almost 30 km long southern TBM drives of the Gotthard Base Tunnel with hammer drilling, seismic investigation and core drilling is described and the experience gained during the progress of the tunnel and the necessary adaptations are summarised. Suggestions are then derived for future projects.
Die durchgeführten Erkundungsmaßnahmen beim Bau des Gotthard-Basistunnels stellen ein anschauliches Beispiel für den Umgang mit dem Baugrundrisiko mittels phasengerechter Baugrunderkundung dar. Aufgrund der Länge und der großen Überlagerung war eine vorgängige vollumfängliche Erkundung über die gesamte Tunnellänge nicht möglich. Das Konzept in den südlichen Abschnitten sah vor, nur für die besonders kritischen Bereiche vorgängige Erkundungsmaßnahmen durchzuführen, die Vortriebs- und Ausbaukonzepte in den einzelnen Abschnitten auf die möglichen Gefährdungsbilder dieser Abschnitte auszulegen und die Vorauserkundungsmaßnahmen aus den laufenden Vortrieben zu intensivieren, um die erforderlichen baulichen Maßnahmen im Vortrieb festzulegen. Zudem musste in bestimmten Abschnitten mit massiven Bergwasserzutritten gerechnet werden, die einen hohe Schüttmenge und hohe Wasserdrücke (bis zu 200 bar) erreichen können.
Das in den knapp 30 km langen südlichen TBM-Vortrieben des Gotthard-Basistunnels gemäß Werkvertrag vorgesehene Vorauserkundungskonzept mit Schlagbohrungen, Seismik und Kernbohrungen wird aufgezeigt, und die Erfahrungen und erforderlichen Anpassungen während der Vortriebsarbeiten werden dargestellt. Schlussendlich werden die Erkenntnisse aus den Vortriebsarbeiten zusammenfassend dargestellt und daraus Vorschläge für andere Projekte aufgezeigt.

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Radoncic, Nedim; Hein, Mario; Moritz, BerndDetermination of the system behaviour based on data analysis of a hard rock shield TBM / Analyse der Maschinenparameter zur Erfassung des Systemverhaltens beim Hartgesteins-SchildvortriebGeomechanics and Tunnelling5/2014565-576Topics

Abstract

Both the technical boundary conditions and the usual advance rates achieved during hard rock TBM shield drives severely limit the ability of the on-site-personnel to document the geological conditions and the system behaviour at appropriate intervals. A systematic and continuous short-term investigation of the rock mass conditions is performed on the construction lot KAT2 of the Koralm Tunnel (obtained by impact drillings and geophysical methods). The difference in scales and the fact that no continuous inspection of the ground conditions can be performed lead to a gap between the prognosis and the observed behaviour and a direct comparison is seldom possible.
Based on the daily comparison between the observed behaviour and the analysed machine data, a state-of-the-art interpretation method has been developed. This method allows reliable conclusions regarding the primary aspects of the system behaviour and thus enables deductions on the geological/geotechnical conditions which have been encountered. The identification of the relevant parameters and suitable analysis methods has been performed in a “trial and error” manner: machine parameters deemed relevant in theory have been continuously compared with the observations on site and depending on the results, found usable or discarded.
Reliable knowledge about the face stability, qualitative degree of fracturing of the rock mass, occurrence of over excavation in the cutter head area, the state of the annular gap and the blockiness of the rock mass can be deduced by applying this method. The results are used on daily basis by the on-site geologist and geotechnical engineer in order to verify the prognosis and recommend additional/auxiliary construction measures.
Sowohl die technischen Rahmenbedingungen als auch die üblichen Vortriebsgeschwindigkeiten einer Tunnelvortriebsmaschine mit Schild (TVM-S oder TVM-DS) im Hartgestein beschränken die Fähigkeit des verantwortlichen Personals, die geologisch-geotechnischen Verhältnisse bzw. das Systemverhalten anhand der augenscheinlichen Inspektion und der geotechnischen Messdaten zu erfassen. Da am Baulos KAT2 des Koralmtunnels eine systematische und lückenlose Vorauserkundung betrieben wird, entsteht dadurch eine “Lücke” zwischen der Prognose (anhand der Bohrungen und/oder der geophysikalischen Methoden) und den beobachteten Verhältnissen.
Auf Grundlage bestehender Veröffentlichungen konnten für die täglichen Vergleiche zwischen dem beobachteten Systemverhalten und den analysierten Maschinendaten im Zuge des kontinuierlichen Vortriebs KAT2 ein Verfahren entwickelt werden, das zuverlässige Aussagen über die wesentlichen Aspekte des Systemverhaltens beim kontinuierlichen Vortrieb erlaubt und somit Rückschlüsse hinsichtlich der aufgefahrenen geologisch-geotechnischen Verhältnisse ermöglicht. Die Identifikation der relevanten Parameter und der Auswerteverfahren erfolgte im “Trial-and-error”-Verfahren: Alle theoretisch relevant erscheinenden Maschinenparameter wurden mit den Beobachtungen vor Ort verglichen und in den endgültigen Satz von aussagekräftigen Parametern aufgenommen bzw. als unbrauchbar verworfen.
Zuverlässige Aussagen über die Ortsbruststabilität, den qualitativen Zerlegungsgrad, die Profilmaßhaltigkeit im Bohrkopfbereich, den Zustand des Ringspalts und die Blockigkeit des Gebirges können mit diesem Verfahren getroffen werden. Die Ergebnisse werden täglich von den verantwortlichen Geologen und Geotechnikern verwendet, um die Prognosen zu verifizieren, das Prognosemodell stetig fortzuschreiben und zu verfeinern und nach Erfordernis Zusatz- bzw. Sondermaßnahmen zu empfehlen.

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Maydl, PeterSustainability in infrastructure construction - on the transferability of assessment concepts for buildings to civil engineering works / Nachhaltigkeit im Infrastrukturbau - Zur Übertragbarkeit von Bewertungskonzepten für Gebäude auf den TiefbauGeomechanics and Tunnelling5/2014577-592Topics

Abstract

The trend to sustainable construction in the building sector has greatly increased in recent years. In certain segments of the market (e.g. office and retail properties), building certificates are essential marketing aids and are having an increasing effect on competition, with questions of energy efficiency and interior air quality being of particular significance. A comprehensive series of European standards is now available, which also include a harmonised assessment concept. In infrastructure construction, this development has mostly been reflected in the estimation of lifecycle costs, durability and maintenance costs in bridge building and the recycling of material excavated from tunnels.
The new EU construction products regulation has required since 01/07/2013 the recyclability and durability of structures (i.e. buildings and infrastructure works) as well as the use of environmentally compatible raw materials and secondary materials. This paper investigates the question, whether and to what extent the assessment concepts and methods that have been developed can be applied to the design of civil engineering works, as is currently under discussion by the technical committee CEN/TC 350 “Sustainability of construction works”.
Der Trend zum nachhaltigen Bauen hat in den letzten Jahren im Hochbau stark zugenommen. In bestimmten Marktsegmenten (z. B. Büro- und Handelsimmobilien) sind Gebäudezertifikate unentbehrliche Vermarktungshilfen, die zunehmend den Wettbewerb beeinflussen, wobei oft Fragen der Energieeffizienz oder der Raumluftqualität im Vordergrund stehen. Mittlerweile steht ein umfassendes europäisches Regelwerk zur Verfügung, das auch ein harmonisiertes Bewertungskonzept umfasst. Im Infrastrukturbau konzentriert sich diese Entwicklung vor allem auf die Abschätzung von Lebenszykluskosten, Dauerhaftigkeit und Instandhaltungsaufwand im Brückenbau oder auf die Verwertung von Tunnelausbruch.
Die neue EU-Bauprodukteverordnung fordert seit 01.07.2013 die Rezyklierbarkeit und Dauerhaftigkeit von Bauwerken (also Gebäude und Infrastrukturbauten) sowie die Verwendung von umweltverträglichen Rohstoffen und Sekundärbaustoffen. Der vorliegende Beitrag geht der Frage nach, ob und in welchem Ausmaß die zwischenzeitlich entwickelten Bewertungskonzepte und Ansatzpunkte für die Planung auf den Tiefbau übertragen werden können, wie dies gegenwärtig auch im CEN/TC 350 “Sustainability of construction works” diskutiert wird.

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Engelhardt, Stephan; Schwarz, Jürgen; Thewes, MarkusThe lifecycle cost concept for implementation of economic sustainability in tunnel construction / Das Lebenszykluskostenkonzept zur Umsetzung der ökonomischen Nachhaltigkeit von TunnelbauwerkenGeomechanics and Tunnelling5/2014593-600Topics

Abstract

Sustainability denotes careful stewarding of available resources, observing ecological, economic and social criteria over the entire lifecycle. From the economic point of view, it is not sufficient to base a design on construction costs alone. Rather all costs incurred over the lifecycle should be taken into consideration using lifecycle cost estimation.
The University of the Bundeswehr, Munich, and the Ruhr-University, Bochum, have cooperated to develop a lifecycle cost model for tunnels in form of a Modular-Process-Model. The concept of lifecycle cost estimation, which is already used as standard in many fields, forms the starting point and is adapted and further developed to suit the specifications of tunnels. In order to implement a structured and transparent procedure for the determination of lifecycle costs, a hierarchic and modular structuring of the overall construction works is first carried out. The modules mostly represent independent units, which are built up in a generally valid manner for comparability. Various processes and attributes are then assigned to the modules, independent of the relevant lifecycle phase.
The chosen method of structuring enables modular recording and evaluation of the lifecycle costs. Alternatively, the evaluation can be related to a process or a lifecycle phase. The modular format and the external interfaces also permit an evaluation and optimisation of singular elements. A probability-based extension of the model is provided to consider uncertainties, using a Monte Carlo simulation. The Modular-Process-Model is a lifecycle cost model, which can be used to determine and optimise the total costs of a tunnel in all project phases. This makes it possible to effectively achieve the aims of economic sustainability.
Nachhaltigkeit bedeutet einen schonenden Umgang mit vorhandenen Ressourcen unter Einbeziehung ökologischer, ökonomischer und sozialer Kriterien über den gesamten Lebenszyklus. Aus ökonomischer Sicht ist es nicht ausreichend, die Planung nur auf die Herstellungskosten auszurichten. Vielmehr sind alle über den Lebenszyklus anfallenden Kosten mithilfe einer Lebenszykluskostenrechnung einzubeziehen.
In Kooperation haben die Universität der Bundeswehr München und die Ruhr-Universität Bochum hierzu ein Lebenszykluskostenmodell für Tunnelbauwerke in Form des Modularen Prozessmodells entwickelt. Das in vielen Bereichen bereits standardmäßig verwendete Konzept der Lebenszykluskostenrechnung lieferte die Ausgangsbasis und wurde hinsichtlich der Spezifikationen von Tunnelbauwerken angepasst und weiterentwickelt. Zur Umsetzung einer strukturierten und transparenten Vorgehensweise bei der Bestimmung der Lebenszykluskosten erfolgt eine hierarchisch-modulare Strukturierung des Gesamtbauwerks. Die Module repräsentieren dabei weitgehend unabhängige Einheiten, die zur Vergleichbarkeit einem allgemeingültigen Aufbau folgen müssen. Den Modulen werden, abhängig von der jeweiligen Lebensphase, unterschiedliche Prozesse und Attribute zugeordnet.
Die gewählte Strukturierung ermöglicht eine modulweise Erfassung und Bewertung der Lebenszykluskosten. Alternativ kann eine prozess- bzw. eine lebensphasenbezogene Auswertung erfolgen. Der modulare Aufbau sowie die externen Schnittstellen erlauben auch eine Bewertung und Optimierung von singulären Elementen. Zur Berücksichtigung von Unsicherheiten ist eine wahrscheinlichkeitsbasierende Modellerweiterung vorgesehen. Die Bestimmung der Lebenszykluskosten erfolgt dabei mithilfe einer Monte-Carlo-Simulation. Das Ergebnis ist ein Lebenszykluskostenmodell, mit dessen Hilfe die Gesamtkosten eines Tunnelbauwerks in allen Projektphasen gezielt erfasst und optimiert werden können. Dadurch wird es möglich, die Ziele der Nachhaltigkeit aus ökonomischer Sicht konsequent umzusetzen.

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Eckbauer, Walter; Insam, Romed; Zierl, DietmarPlanning optimisation for the Brenner Base Tunnel considering both maintenance and sustainability / Planungsoptimierungen beim Brenner-Basistunnel aus Sicht der Instandhaltung und NachhaltigkeitGeomechanics and Tunnelling5/2014601-609Topics

Abstract

On major infrastructure projects with a long period of operation, construction costs are only a fraction of the total lifetime costs. Transport infrastructure facilities can be considered sustainable when, in addition to safe operation, the availability is good with reasonable maintenance costs and correspondingly low operating costs. The precondition for the construction of sustainable transport infrastructure is the implementation of an interdisciplinary planning and design process with specialists in railway equipment and operation being involved in addition to the classic construction professionals in infrastructure design. The example of the Brenner Base Tunnel is used to demonstrate how the interdisciplinary design process can best be optimised. A systematic interdisciplinary design process, with the involvement of the specialists in all necessary fields of technology for the operation of transport infrastructure at an early stage, can reduce construction costs and permit the optimisation of the maintenance concept so that maintenance costs and the effects on operations (optimal closure times with low operational obstruction costs) are kept as small as possible. Particularly for longer rail tunnels, it is important to consider the overall picture in the design work and not just concentrate on the construction of the tunnel. On very large projects like the Brenner Base Tunnel, this demands that attention is paid to subjects, which lie in the distant future.
Bei großen Verkehrsinfrastrukturanlagen mit langer Nutzungsdauer machen die Herstellungskosten nur einen Bruchteil der über die Lebensdauer anfallenden Gesamtkosten aus. Die Nachhaltigkeit von Verkehrsinfrastrukturanlagen ist dann gegeben, wenn neben dem sicheren Betrieb eine hohe Verfügbarkeit bei geringem Instandhaltungsaufwand und dementsprechend geringen Betriebskosten gegeben ist. Voraussetzung für die Erstellung nachhaltiger Verkehrsinfrastrukturanlagen ist die Durchführung eines interdisziplinären Planungsprozesses, an dem neben den klassischen bautechnischen Disziplinen der Infrastrukturplanung auch die Disziplinen der bahntechnischen Ausrüstung und der Betriebsführung beteiligt werden. Am Beispiel des Brenner-Basistunnels wird gezeigt, wie ein interdisziplinärer Planungsprozess optimal ablaufen kann. Durch einen interdisziplinären, gewerkeübergreifenden systemischen Planungsprozess, bei dem frühzeitig alle notwendigen Fachbereiche für den Betrieb von Verkehrsinfrastrukturanlagen eingebunden werden, können die Herstellungskosten reduziert und das Instandhaltungskonzept dahingehend optimiert werden, dass die Instandhaltungskosten und die Auswirkungen auf den Betrieb (optimale Sperrpausen mit geringen Betriebserschwerniskosten) möglichst gering sind. Gerade bei langen Eisenbahntunneln ist es wichtig, bei der Planung das Gesamtbild zu betrachten und sich nicht nur auf den reinen Tunnelbau zu fokussieren. Bei sehr großen Projekten wie dem Brenner-Basistunnel erfordert dies das Befassen mit Themen, die aus heutiger Sicht noch weit in der Zukunft liegen.

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Steiner, Helmut; Rodler, JohannFurnishing for long railway tunnels - interplay between construction and maintenance costs (example Koralm Tunnel) / Ausstattung langer Bahntunnel im Spannungsfeld zwischen Errichtungs- und Erhaltungskosten am Beispiel des KoralmtunnelsGeomechanics and Tunnelling5/2014610-618Topics

Abstract

Major rail projects pose numerous challenges for design, construction, installation, commissioning and later operation. In order to be able to harmonise all these sometimes very varied subjects and activities, extensive consideration is necessary in advance. Increasing tunnel lengths, more stringent requirements for tunnel safety and also for the demands to exploit the available technology are reasons for the massive growth of technical equipment that has been observed. This trend must be followed very carefully and critically, particularly in order that it does not lead to any further increase of maintenance costs, reduction of the availability of the facilities or limitation of the capacity or quality of operations.
These points are gaining ever higher priority through the newly opened railway lines (western line Vienna-St. Pölten - 60 km/Unterinntalbahn - 40 km) and the experience gained from them. On current and future projects, questions of rail fittings and equipment must therefore be considered as early as possible in order to be able to reduce the plant to a necessary minimum.
Große Bahnprojekte stellen vielfältige Anforderungen an die Planung, den Bau, die Ausstattung, die Inbetriebnahme wie auch an die spätere Betriebsführung. Um all diese teilweise sehr unterschiedlich zu bewertenden Themen und Bereiche in Einklang zu bringen, sind vorab weitreichende Überlegungen erforderlich. Wachsende Tunnellängen, erhöhte Anforderungen an die Tunnelsicherheit und auch die Ausnutzung von vorhandenen technischen Möglichkeiten sind Gründe, warum ein massiver Zuwachs von technischen Anlagen zu beobachten ist. Dieser Trend muss sehr aufmerksam und kritisch verfolgt und vor allem auch hinterfragt werden, damit es nicht dadurch zu weiter erhöhten Instandhaltungsaufwendungen, zu Verringerungen der Anlagenverfügbarkeit, zu Einschränkungen bei der Kapazität und Qualität der Betriebsführung kommt.
Diese Punkte bekommen durch die neu in Betrieb genommenen Bahnstrecken (Weststrecke Wien-St. Pölten - 60 km/Unterinntalbahn - 40 km) und die daraus erst kürzlich gewonnenen Erfahrungen eine immer größere Priorität. Bei laufenden und zukünftigen Projekten müssen daher so früh wie möglich Aspekte der bahntechnischen Ausstattung/Ausrüstung in Grundlagenentscheidungen einfließen, um eine Reduktion der Anlagen auf ein erforderliches Minimum hin betreiben zu können.

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Rattei, Günter; Lorber, WilhelmRefurbishment of tunnels on the autobahn and main road network - Experience and requirements in the view of the road operator / Sanierung von Tunnelanlagen des Autobahnen- und Schnellstraßennetzes - Erfahrungen und Anforderungen aus der Sicht des StraßenbetreibersGeomechanics and Tunnelling5/2014619-625Topics

Abstract

The ASFINAG operates an extensive network of about 2,175 km of important roads in Austria. The oldest routes date from the 1940s, and the average age of the roads is about 30 years. The ASFINAG also operates about 150 tunnel systems with a total length of about 350 km of tunnel, with 17 single-bore tunnels still carrying 2-way traffic. The lifetime of the structures is indeed relatively high but changed requirements for road safety and new standards for the fitting out of tunnels can make refurbishment or upgrading of the tunnels necessary. Since the tragic events of the Tauern Tunnel fire in 1999, about 4 billion Euros have been invested in the safety of tunnels, with a further approx. 1.4 billion planned for the next few years. The safety technology in all tunnels on Trans-European (TEN) routes have to be upgraded by the end of 2019. From the point of view of operation, long lifetime and maintenance freedom are the most important factors, in order not to impair road safety and not to unnecessarily affect the availability for road users (customers). The road tunnel safety law (STSG) requires additional measures of constructional, electrical, ventilation and control technology for the upgrading of road safety.
Die ASFINAG betreibt in Österreich ein rund 2.175 km umfassendes Netz mit hochrangigen Straßen. Die ältesten Strecken stammen aus den frühen 1940er-Jahren; das mittlere Streckenalter beträgt rund 30 Jahre. Die ASFINAG betreibt ca. 150 Tunnelanlagen mit insgesamt ca. 350 km Röhrenlänge, wobei derzeit noch 17 einröhrige Tunnel mit Gegenverkehr existieren. Zwar ist die Lebensdauer von konstruktiven Ingenieurbauwerken relativ hoch, allerdings können geänderte Anforderungen an die Verkehrssicherheit und neue Standards zur Ausrüstung der Tunnelanlagen eine Sanierung bzw. Nachrüstung erforderlich machen. Seit den tragischen Ereignissen um den Tauerntunnelbrand 1999 wurden ca. 4 Mrd. in die Sicherheit von Tunneln investiert; in den nächsten Jahren sind Investitionen von ca. 1,4 Mrd. vorgesehen. Bis Anfang 2019 sind alle Tunnel auf transeuropäischen Routen (TEN-Strecken) sicherheitstechnisch aufzurüsten. Aus betrieblicher Sicht stehen Langlebigkeit und Wartungsfreiheit von Strecken im Vordergrund, um einerseits die Verkehrssicherheit nicht zu gefährden und andererseits die Verfügbarkeit für den Nutzer (Kunden) nicht unnötig zu beeinträchtigen. Für die Erhöhung der Verkehrssicherheit sind entsprechend dem Straßentunnelsicherheitsgesetz (STSG) bauliche, elektro-, lüftungs-, und steuerungstechnische Maßnahmen notwendig.

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Wagner, Oliver K.; Koch, Daniel; Lemmerer, Johann; Druckfeuchter, Hubert; Petraschek, ThomasMaintenance-optimised drainage system for the New Semmering Base tunnel and Pummersdorf Tunnel / Instandhaltungsoptimiertes Entwässerungssystem für den Semmering-Basistunnel neu und Tunnel PummersdorfGeomechanics and Tunnelling5/2014626-635Topics

Abstract

In order to reduce operational interruptions for the maintenance of the drainage system, the ÖBB-Infrastruktur AG has developed an innovative drainage flushing system, which has different features depending on tunnel system and overburden.
Um Betriebseinschränkungen für die Dränageinstandhaltung zu reduzieren, wurden seitens der ÖBB-Infrastruktur AG innovative Dränagespülsysteme entwickelt. Abhängig von Tunnelsystem und Überlagerung sind diese unterschiedlich ausgebildet.

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Fellin, WolfgangThe rediscovery of infinite slope model / Die Wiederentdeckung der unendlich langen BöschungGeomechanics and Tunnelling4/2014299-305Topics

Abstract

The infinite slope model is very simple and its essential conclusion is that the maximum inclination of a cohesionless slope is equal to the friction angle of the soil. In combination with generally used failure models for cohesionless soils this assumption leads to an overestimation of slope stability. Alternative estimations for slope stability are presented in this contribution.
Das Modell der unendlich langen Böschung ist sehr einfach und liefert als klassische Schlussfolgerung, dass die maximale Neigung einer kohäsionslosen Böschung gleich dem Reibungswinkel des Bodens ist. Dies liegt für die im Allgemeinen verwendeten Versagensmodelle kohäsionsloser Böden für steilere Böschungen deutlich auf der unsicheren Seite. In diesem Beitrag werden alternative Abschätzungen angeführt.

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Jaritz, Wolfgang; Soranzo, EnricoEngineering geology of the large slope movement Sibratsgfäll and Rindberg / Ingenieurgeologie der Großhangbewegungen Sibratsgfäll und RindbergGeomechanics and Tunnelling4/2014306-316Topics

Abstract

Since the flood hazard in the yellow and red zones in the municipal area of Sibratsgfäll if definitely lower than the landslide hazard in the brown zone, a revision of the hazard zone map is proposed, which homogenizes the brown zone to the red (building ban) and the yellow ones (construction possible under certain conditions). An evaluation scheme is outlined that allows the measurement of the risk of mass movements. To obtain a classification in terms of “buildable”, “buildable under certain conditions” and “not buildable” with the resolution of a parcel of land, a profound experience is necessary in the natural hazards occurring in the domain of study. Since different data and information exist in the relevant domain of study, an attempt was made to infer the remaining information for the area under consideration, on the basis of two well-studied reference situations. On the Sibratsgfäll map, every geological body is subdivided in either a red, orange or yellow hazard zone. Areas with no geogenic risks are shown in white. Gray striped areas require further soil testing in order to improve the quality of the hazard zoning. The most potentially harmful hazard is shown for areas that are affected by different geogenic hazards. The results of the risk assessment have been incorporated into the Forest Engineering Service in Flood torrents and Avalanche Control hazard zone map of the municipality of Sibratsgfäll. This is the first issued and negotiated hazard zone map in Austria in which, in addition to the danger of flood torrents and avalanches, the potential danger of slope movements is presented in detail and with clear delimitations in the entire domain of study.
Da im Gemeindegebiet von Sibratsgfäll flächenmäßig die gelben und roten Wildbachgefahrenbereiche weit hinter den braunen Hinweisflächen für Rutschungen zurücktreten, sollte für die Revision des Gefahrenzonenplanes ein Vorschlag erarbeitet werden, der diese braunen Hinweisbereiche in Anlehnung an die Wildbachgefahrenzonen rot (“Bauverbot”) und gelb (“bebaubar mit Auflagen”) konkretisiert. Dazu wurde ein Bewertungsschema entworfen, das die parzellenscharfe Beurteilung der von Massenbewegungen bedrohten Flächen ermöglicht. Um auf der Detailebene “Grundparzelle” eine Einstufung in “bebaubar”, “bebaubar mit Auflagen” oder “nicht bebaubar” treffen zu können, ist ein hohes Detailwissen über die Naturgefahren-Prozesse im Untersuchungsgebiet erforderlich. Da im gesamten raumrelevanten Bereich ein unterschiedlicher Wissens- und Datenbestand vorliegt, wurde versucht, anhand von zwei gut untersuchten Referenzgebieten. Auf der erstellten Gefahrenkarte für Sibratsgfäll wurde flächig für jeden geologischen Körper eine Einteilung in einen Gefahrenbereich rot, oder einen Gefahrenbereich orange oder einen Gefahrenbereich gelb vorgenommen. Flächen, die keine geogenen Gefahren aufweisen, wurden weiß dargestellt. Grau gestreifte Flächen sind Bereiche, die eine verbesserte Untergrunderkundung erfordern, um eine exaktere Grenzziehung vornehmen zu können. Bei Flächen, die von mehreren geogen bedingten Gefahren betroffen sind, wurde jene Gefahr dargestellt, die ein höheres Schadenspotenzial beinhaltet.

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Supp, Gregor; Marte, RomanSpideranchor Netting - full scale experiment, application and slope stability discussion / Spinnanker Netting - Großversuch, Anwendung und StandsicherheitsdiskussionGeomechanics and Tunnelling4/2014317-327Topics

Abstract

Spideranchor Netting is a modified slope stabilization method after Körner for slopes in a limit equilibrium state. On the one hand, a surface protection e.g. a high-tensile strength geosynthetic or net, is pushed against a slope surface to increase the shear resistance on a sliding plane. And on the other hand Spideranchors are stabilizing the slope and are used for pushing the surface protection against the slope surface. A Spideranchor consists basically of a set of threaded rods and an associated top plate. The threaded rods are screwed fan shaped into the subsoil. Therefore an automated screwing machine is used. At the beginning of this paper results of slope failure experiments are discussed. An embankment (b · h · l ≈ 3.5 · 3.0 · 27.0 m) built between rigid plates was constructed for the full scale experiments and forced to fail by applying additional loads on the embankment crest, with the help of a horizontal beam. The experiments were conducted with and without applying Spideranchors and Spideranchor Netting. Afterwards a new prototype of the Spideranchor Netting and the application of this prototype in a real case study are presented. The prototype has been further developed as a result of the full scale experiments. Finally a discussion for slope stability calculations for slopes with applied Spideranchor Netting is presented.
Spinnanker Netting ist ein nach Körner modifiziertes Stabilisationsverfahren für Böschungen im Grenzgleichgewicht. Bei diesem Verfahren wird einerseits durch das Anpressen einer bedingt flexiblen Frontalausbildung an die Böschungsoberfläche, z. B. mit einem hochzugfesten Geogitter oder Viereckgeflecht aus hochfesten Stahldrähten, eine Erhöhung der Normalspannung auf einer möglichen Gleitfläche erzwungen und folglich ein zusätzlicher Scherwiderstand aktiviert. Andererseits findet eine Stabilisierung der Böschung durch den Einbau von Spinnankern statt, welche auch für das Anpressen der Frontalausbildung zur Anwendung kommen. Spinnanker bestehen im Wesentlichen aus Gewindestäben, welche fächerförmig, durch vorgegebene Gewindebohrungen einer Platte, in den Untergrund eingeschraubt werden. In diesem Beitrag werden zu Beginn die Ergebnisse aus experimentellen Untersuchungen an großmaßstäblichen Böschungen diskutiert. Für die Untersuchungen wurde ein Versuchsdamm (b · h · l ≈ 3,5 · 3,0 · 27,0 m) zwischen starren Wandelementen errichtet, und mithilfe einer Zusatzlast, welche über eine Traverse auf die Dammkrone aufgebracht wurde, wurden Böschungsbrüche erzwungen. Die Böschungsbrüche fanden mit und ohne Sicherungsmaßnahmen statt. Anschließend wird ein neuer Prototyp des Spinnanker-Netting-Systems sowie dessen Anwendung im Rahmen eines Projektes vorgestellt. Dieser Prototyp wurde auf Basis der Ergebnisse des Großversuches weiterentwickelt. Abschließend wird in diesem Beitrag eine grundlegende Diskussion zur Standsicherheitsberechnung von mit Spinnanker Netting gesicherten Böschungen durchgeführt.

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Marte, Roman; Moyschewitz, Gerhard; Harml, JosefConstruction of a snow retention basin in an Alpine sagging mass / Errichtung eines Beschneiungsteiches in einer alpinen SackungsmasseGeomechanics and Tunnelling4/2014328-338Topics

Abstract

This contribution deals with the construction of a snow retention basin (for manufacturing snow) in the ski region Shuttleberg Flachauwinkl-Kleinarl/Salzburg in a sagging mass movement. In the design stage it was not known whether deformations of the mass movement have to be expected and if so to what amount. Therefore probable scenarios of deformation rates of the mass movement were considered in the design and measurement equipment have been installed in order to observe the behaviour of the construction. First results of the observational system will be presented and discussed after a life time of about two years of the construction.
Im vorliegenden Beitrag wird über die Errichtung eines Beschneiungsteiches im Skigebiet Shuttleberg Flachauwinkl-Kleinarl im Bundesland Salzburg berichtet, der in einer großräumigen aktiven Sackungsmasse errichtet wurde. Da im Zuge der Planung/Bauausführung noch nicht bekannt war, ob und in welcher Größenordnung die Sackungsmasse tatsächlich noch Bewegungen aufweist, wurde die Projektierung auf Basis realitätsnaher Szenarien hinsichtlich möglicher Hangbewegungen durchgeführt und entsprechende (messtechnische) Überwachungsmaßnahmen vorgesehen. Nach einer mittlerweile ca. zweijährigen Beobachtungszeit werden erste Ergebnisse der messtechnischen Beobachtung präsentiert und diskutiert.

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Schuller, Hartmut; Schachinger, Tobias; Riepler, FranzPreliminary works for the new Semmering Base Tunnel - geotechnical monitoring of slope stabilization measures and earth retaining structures / Vorarbeiten für den Semmering-Basistunnel neu - geotechnisches Monitoring bei Hangsicherungen und StützkonstruktionenGeomechanics and Tunnelling4/2014339-352Topics

Abstract

In preparation for the construction of the new Semmering Base Tunnel, which will reach a length of 27.3 km, comprehensive preliminary measures had to be completed. As a part of Contract Section SBT2.3, several slope stabilization measures, as well as earth retaining structures and ramps using the reinforced earth method, were constructed. This contribution will give an overview of the construction measures, as well as of the systematic geotechnical monitoring that was implemented as part of the geotechnical safety management program.
Für den 27,3 km langen Semmering-Basistunnel neu wurden umfangreiche vorbereitende Maßnahmen ausgeführt. Im Baulos SBT2.3 wurden neben einer Vielzahl an Böschungs- und Hangsicherungsmaßnahmen auch Stützkonstruktionen und Rampen in Bewehrte-Erde-Bauweise errichtet. Der vorliegende Beitrag bietet einen Überblick über die Baumaßnahmen und das systematische geotechnische Monitoring, das im Rahmen des geotechnischen Sicherheitsmanagement ausgeführt wurde.

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Saurer, Erich; Marcher, Thomas; Schädlich, Bert; Schweiger, HelmutValidation of a novel constitutive model for shotcrete using data from an executed tunnel / Validierung eines neuen Stoffgesetzes für Spritzbeton mittels Ergebnissen eines ausgeführten TunnelprojektsGeomechanics and Tunnelling4/2014353-361Topics

Abstract

This paper presents the validation of a novel constitutive model for shotcrete in a tunnelling project. The shotcrete model is based on elastoplastic strain hardening/softening plasticity and can account for time dependent strength and stiffness, creep and shrinkage. The validation of the model considers the deformation behaviour of both the primary lining and the surface as well as the time dependent stress strain behaviour of the shotcrete. The calibrated model has been used to simulate the behaviour of the tunnel structure during the excavation process numerically. Furthermore different approaches to model the shotcrete lining for design are applied and briefly discussed.
Dieser Artikel befasst sich mit der Validierung eines neuen Stoffgesetzes für Spritzbeton mithilfe von Daten aus einem ausgeführten Tunnelprojekt. Das Stoffgesetz basiert auf elastoplastischer Ver- und Entfestigung und berücksichtigt zeitabhängige Festigkeit, Steifigkeit sowie Kriechen und Schwinden. Das kalibrierte Modell wurde verwendet, um das Verhalten des Tunnels während des Ausbruchvorgangs numerisch zu simulieren. Zudem werden verschiedene Ansätze für die Bemessung von Spritzbetonschalen angewandt und diskutiert.

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Handke, DieterApplication of the holistic observation method on shield tunnel drives as a means of preventing disputes and conflict reduction in case of interruptions / Anwendung der ganzheitlichen Beobachtungsmethode bei Schildvortrieben als Mittel zur präventiven Streitvermeidung und Konfliktreduzierung bei StörsituationenGeomechanics and Tunnelling4/2014362-379Topics

Abstract

The consistent application of the observation method on shield tunnel drives can make a considerable contribution to preventative dispute avoidance and conflict reduction when issues occur. The observation method should include not only the monitoring and analysis of mechanical process data such as machine data, control parameters and data from the geotechnical instrumentation but also process control as the tunnel advances, which is documented in the following quality assurance documents: explanatory report, machine concept, incident analysis, specification, tunnelling machine handbook and the tunnelling plan before tunnelling and report after completion. This should be interpreted as a unit and is defined as the holistic observation method.
Eine konsequente Umsetzung der Beobachtungsmethode kann bei Schildvortrieben einen wesentlichen Beitrag zur präventiven Streitvermeidung und Konfliktreduzierung bei Störsituationen leisten. Dabei soll die Beobachtungsmethode nicht nur die Überwachung und Analyse der maschinentechnischen Prozessdaten wie Maschinendaten, Steuerungsparameter und Daten aus dem geotechnischen Messprogramm einschließen, sondern auch die Kontrolle des vortriebsbedingten Prozessablaufs beinhalten, der durch die Qualitätssicherungselemente Erläuterungsbericht, Maschinenkonzept, Störfallanalyse, Pflichtenheft, Schildhandbuch und Vortriebsvor- und -nachschau dokumentiert ist. Dies ist als Einheit zu interpretieren und wird als ganzheitliche Beobachtungsmethode definiert.

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Herzfeld, Thomas; Leitner, Andreas; Gartner, IlseConstruction section U1/10 of the Vienna Underground / Der Bauabschnitt U1/10 der Wiener U-BahnGeomechanics and Tunnelling3/2014209-222Topics

Abstract

As in most of the large European cities, the attractiveness of public transport is also an important matter for the inhabitants of Vienna. For this reason, the Vienna underground railway network has been continuously extended since its inception in 1978. At the moment, the extension of the Line U1 to the south is under construction, with about 50 % running underground and the rest either elevated or at ground level. Construction started in 2012 and the section should open in 2017. Part of this section is contract U1/10 Troststrasse, which runs underground. The tunnels mainly pass through loess and loess-loam soils, and are favourably above the free groundwater table so that only perched groundwater had to be pumped out of wells in the area of the tunnels. The running tunnels are being constructed according to the principles of the New Austrian Tunnelling Method (NATM). The station tunnels for track 2 are also being tunnelled according to the NATM although measures to reduce settlement were essential to comply with the requirement for the permissible tangential inclination of buildings. After various methods had been evaluated, a combination of a horizontal jet grout canopy supported on vertical jet grout columns was chosen. The shafts and the tunnel for track 1 were constructed in cut-and-cover with contiguous bored piles to support the excavation.
Wie in den meisten Großstädten Europas ist auch in Wien die Attraktivität des öffentlichen Verkehrs ein wichtiges Anliegen der Bürger. In diesem Sinn wird in Wien das U-Bahnnetz seit seinem Start im Jahr 1978 kontinuierlich erweitert. Derzeit ist die Verlängerung der Linie U1 in Richtung Süden in Bau. Davon verläuft ca. 50 % unterirdisch, der Rest wird in Hochlage bzw. niveaugleich errichtet. Baubeginn war 2012 und 2017 soll diese Strecke in Betrieb gehen. Einer dieser Abschnitte ist das Baulos U1/10 Troststraße, das in Tieflage geplant ist. Die Tunnel kommen dabei zum größten Teil in Lössen bzw. Lösslehmen zu liegen, günstigerweise oberhalb des freien Grundwasserspiegels, sodass nur Schichtwasser durch Brunnen im Vortriebsbereich abgepumpt werden musste. Die Herstellung der Streckenröhren erfolgt in der Neuen Österreichischen Tunnelbaumethode (NÖT). Der Vortrieb der Stationsröhre Gleis 2 erfolgte ebenfalls in der NÖT, jedoch waren setzungsmindernde Maßnahmen zur Einhaltung der zulässigen Tangentenneigung an den Gebäuden unumgänglich. Nach Evaluierung verschiedener Methoden wurde eine Kombination aus horizontalem DSV-Schirm aufgelagert auf vertikalen DSV-Säulen gewählt. Die Schächte und die Stationsröhre Gleis 1 wurden in offener Bauweise mit aufgelösten Bohrpfahlwänden als Baugrubensicherung hergestellt.

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