Based on the experience of former tunnel construction projects, the project management appointed an independent quality assurance consultant in addition to quality control by the site supervision for the construction of the intermediate slab and the concrete pavement of the new second tube of the Tauern Tunnel (direction Salzburg). In relation to the concrete pavement with exposed aggregate finish and the intermediate slab, quality assurance measures included the inspection of the suitability certificates and expert support in construction preparation and concreting. Compliance with the technical conditions of contract was also monitored continuously.
For the road pavement construction, particular emphasis was placed on the quality of the pavement concrete and the exposed aggregate finish. For this reason, the first few days of pavement construction were subjected to increased checks, until the concrete production, transport logistics and construction crew had got used to the specific conditions in the tunnel and a homogeneous exposed aggregate finish could be guaranteed with the required functional properties like skid-resistance and noise-reducing texture.
Construction of the intermediate slab was prepared in advance by casting a test slab as agreed with the specialist in order to check that the required construction quality could be achieved with the chosen process. The experience with the test slab led to an optimisation of the construction process and the implementation of this and maintenance of the quality requirements were supervised during the construction work.

Für die Herstellung der Zwischendecke und der Betonfahrbahn der neuen zweiten Röhre des Tauerntunnels (Richtungsfahrbahn Salzburg) wurde von der Projektleitung aufgrund der Erfahrungen aus vorhergehenden Tunnelbaulosen zusätzlich zur Qualitätskontrolle durch die örtliche Bauaufsicht eine begleitende Qualitätssicherung durchgeführt. In Bezug auf die in Waschbetontechnik ausgeschriebene Betonfahrbahn und die Zwischendecke umfassten die qualitätssichernden Maßnahmen die Begutachtung der Eignungsnachweise und die sachverständige Unterstützung der Bauvorbereitung und des Deckeneinbaus. Zusätzlich erfolgte eine laufende Beurteilung der Einhaltung der technischen Vertragsbestimmungen.
Für den Straßendeckeneinbau wurde besonderes Augenmerk auf die Qualität des Deckenbetons und der hergestellten Waschbetonstruktur gelegt. Zu diesem Zweck wurden die ersten Tagesleistungen bei der Deckenherstellung einer verdichteten Kontrollprüfung unterzogen, bis sich die Betonproduktion, die Transportlogistik und die Einbaumannschaft auf die spezifischen im Tunnel vorherrschenden Verhältnisse eingespielt hatten und eine homogene Waschbetonoberfläche mit den geforderten funktionalen Eigenschaften bezüglich Griffigkeit und lärmmindernder Textur sicher gestellt werden konnte.
Für die Herstellung der Zwischendecke wurde im Rahmen der Arbeitsvorbereitung ein Probefeld in Abstimmung mit dem Sachverständigen hergestellt, um die Erreichbarkeit der geforderten Bauwerksqualität mit dem gewählten Einbauverfahren zu überprüfen. Die Erfahrungen aus dem Probefeld führten zu einer Optimierung des Einbauverfahrens. Die Umsetzung der Erkenntnisse aus dem Probefeld und Einhaltung der Qualitätsanforderungen wurden bei der Ausführung begleitend überwacht.

The extent of tunnel refurbishment has increased constantly in recent years. The particular importance of meticulous and thought-out planning has been demonstrated on recent projects. The original drawings often provide an insufficient basis for design work and have to be checked, verified or supplemented by targeted investigation measures. A brief glance at the list of claims from a refurbishment project can clearly demonstrate the potential savings, which could have been produced by relatively cheap investigations. For the planning and design of the refurbishment of the first tube of the Tauern Tunnel, many staged investigation surveys were therefore carried out. The investigation measures carried out and their results and effect on the design and tender documents for the refurbishment of the existing tube of the Tauern Tunnel are described in this article.

In den letzten Jahren ist der Umfang der Tunnelsanierungen stetig gestiegen. Die bei Sanierungsmaßnahmen besonders große Bedeutung einer sorgfältigen und durchdachten Planung konnte bei den jüngst ausgeführten Projekten erkannt werden. Alte Baupläne sind oft nur eine sehr unzureichende Planungsgrundlage, die durch gezielte Erkundungsmaßnahmen abgesichert, verifiziert oder ergänzt werden sollten. Ein kurzer Blick auf die Liste der Mehrkostenforderungen bei Sanierungsprojekten zeigt in eindrucksvoller Weise das Einsparpotenzial, das mit vergleichsweise kostengünstigeren Erkundungsmaßnahmen hätte erzielt werden können. Für die Planung der Sanierung der ersten Röhre des Tauerntunnels wurden daher mehrere, zeitlich gestaffelte Erkundungsprogramme durchgeführt. Die durchgeführten Erkundungsmaßnahmen sowie deren Ergebnisse und Auswirkungen auf die Planung und Ausschreibung der Sanierung der Bestandsröhre des Tauerntunnels werden im vorliegenden Beitrag vorgestellt.

The construction of the 6,545 m long second tube of the Tauern Tunnel required a well thought-out concept for the disposal and reuse of the material excavated from the tunnel. Because the reuse of the excavated material had been assigned the highest priority for saving resources according to the Waste Management Law (AWG), the project also included a number of officially approved earthworks projects. This article gives an overview of the considerations and challenges, which arose during the design and construction phases with regard to the disposal and reuse of this material. Particular attention is paid to embankment filling to raise the level of the Tauernalm service area, where about 235,000 m3 of tunnel spoil was filled in only three months. The article also describes the particular challenges of geotechnical design, supervision and logistics on this project, and also the overall mass balance of the tunnel excavation, which had to be adapted a number of times during the construction phase due to altered project parameters and had to be considered as a direct interaction with the tunnelling concept.

Der Bau der 6.545 m langen zweiten Röhre des Tauerntunnels erforderte ein durchdachtes Konzept für die Disposition und Verwendung des Tunnelausbruchmaterials. Da der Wiederverwertung des dabei gewonnenen Materials im Sinne des Abfallwirtschaftsgesetztes (AWG) zur Schonung der Ressourcen höchste Priorität eingeräumt wurde, umfasste das Bauvorhaben auch mehrere behördlich bewilligte Erdbauprojekte. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die Themenkreise und Herausforderungen, die sich im Zusammenhang mit der Disposition und Verwertung des angefallenen Ausbruchmaterials im Zuge der Planungs- und Ausführungsphase ergeben haben. Hierbei wird insbesondere auf die Dammschüttung zur Anhebung der Raststation Tauernalm eingegangen, bei der rund 235.000 m3 Tunnelausbruchmaterial in nur knapp drei Monaten eingebaut wurden. Der Artikel beschreibt die besonderen Anforderungen an die geotechnische Planung, die Überwachung und die Logistik für dieses Bauwerk. Daneben wird auf die Massenbilanz des gesamten Tunnelausbruchs eingegangen, die aufgrund geänderter Projektrandbedingungen auch während der Ausführungsphase mehrfach angepasst werden musste und in direkter Wechselwirkung mit dem Vortriebskonzept zu betrachten war.

Ground reaction curves characterise the behaviour of the ground while excavating and supporting the cavity and provide a better understanding of the resulting interactions of ground pressure, lining loading and deformation. By including the element of time, the picture can be extended to a diagram, which can be used to display or understand certain situations better. A few practical examples should help to understand the reasons for failure or the failure mechanism.

Gebirgskennlinien charakterisieren das Verhalten des Gebirges beim Öffnen und bei der Sicherung des Hohlraums und ermöglichen einen besseren Einblick in die daraus resultierenden Zusammenhänge von Gebirgsdruck, Ausbaubelastung und Verformung. Durch Einbeziehung der Zeitkomponente wird das Bild zu einem Diagramm erweitert, wodurch bestimmte Situationen besser dargestellt bzw. nachvollzogen werden können. Einige Beispiele aus der Praxis sollen dazu beitragen, die Gründe des Versagens bzw. den Versagensmechanismus zu verstehen.

The demand for efficient tunnels for traffic and utilities is increasing as living space above ground becomes scarce. This requires mechanized tunnelling technology, which sets standards regarding safety, profitability and environmental protection - in traffic tunnelling and in the trenchless construction of utility tunnels such as sewer, water supply, and cable tunnels, or oil and gas pipelines. Different types of machines and working principles have been developed to master the geological and hydrological requirements of tunnelling projects worldwide. Continuous research and development activities have lead to a constant improvement of tunnelling performance; today's TBM technology is therefore capable of handling unstable face conditions with water pressures up to 15 bar. This paper gives an overview of the development steps and of state-of-the-art tunnelling equipment for soft ground application, examines the feasibility of tunnel visions and highlights the innovative and current design approaches for today's specific project requirements.
Der Bedarf an leistungsfähigen Verkehrs- und Versorgungstunneln steigt mit der Verknappung des Lebensraums an der Erdoberfläche. Dies erfordert eine mechanisierte Tunnelbautechnologie, die Maßstäbe hinsichtlich Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Umweltschutz setzt - sowohl im untertägigen Verkehrswegebau als auch im grabenlosen Bau von Versorgungstunneln wie Abwasserkanälen, Wasser- und Leitungstunnel oder Öl- und Gasleitungen. Um die geologischen und hydrologischen Herausforderungen von Tunnelbauprojekten auf der ganzen Welt zu bewältigen, wurden unterschiedliche Maschinentypen mir verschiedenen Arbeitsmodi entwickelt. Permanente Forschung und Entwicklung führten zu einer steten Verbesserung der Vortriebsleistung; die heutige TBM-Technologie kann demzufolge auch Situationen mit instabiler Ortsbrust und Wasserdrücken bis zu 15 bar erfolgreich meistern. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die Entwicklungsschritte und den Stand der Technik der Tunnelvortriebstechnik im Lockermaterial, bietet einen Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und hebt die innovativen und aktuellen Konstruktionsansätze für jüngst durchgeführte Projekt mit spezifischen Anforderungen hervor.

In order to extend the range of application of earth pressure balance (EPB) shields in closed mode, conditioning with foam has proved to be particularly effective in coarse-grained soils. The properties of the soil-foam-mixture depend on the support pressure due to the high foam content. The production and dosage of foam up to now has mostly been based on practical experience from job sites. To improve the theoretical basis, research based on realistic foam production has been carried out at the Institute for Tunnelling and Construction Management at the Ruhr University, Bochum, Germany.
Properties of foams and the particular properties of soilfoam mixtures with various injection ratios under atmospheric conditions were specified and analysed. The test results have helped to define operational parameters for foam and also for the first time the range of application of various types of foam generator.
Um die Einsatzgebiete von Erddruckschilden im geschlossenen Modus zu erweitern, hat sich in grobkörnigen Lockergesteinen die Konditionierung mit Schaum als besonders effektiv erwiesen. Die Eigenschaften eines Boden-Schaum-Gemischs sind aufgrund des hohen Schaumanteils druckabhängig. Die Herstellung und Dosierung des Schaums erfolgt bislang vorwiegend auf der Basis praktischer Erfahrungen. Zur Verbesserung der theoretischen Grundlagen werden am Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb der Ruhr-Universität Bochum Untersuchungen durchgeführt, die eine realitätsnahe Schaumproduktion berücksichtigen.
Es wurden sowohl Eigenschaften von Schäumen als auch maßgebliche Eigenschaften von bei unterschiedlichen Injizierraten konditionierten Lockergesteinen unter atmosphärischen Bedingungen bestimmt und ausgewertet. Aus den Versuchsergebnissen lassen sich Einsatzparameter verschiedener Schäume zur Konditionierung sowie erstmalig auch Einsatzbereiche für bestimmte Typen von Schaumgeneratoren ableiten.

A numerical simulation model for the analysis of shield-supported tunnelling processes based on the finite element method is presented. The process-oriented computational representation of the tunnel drive enables forecasts of the effects of different tunnelling process parameters, like support and grouting pressures or the advance rate, on ground deformations and stresses, groundwater conditions or the loading of the shield machine and segment lining. This requires, in addition to the realistic numerical modelling of the sequential tunnelling process, the supporting measures and the surrounding ground, to employ adequate numerical models to describe the intricate interactions between the ground and the tunnelling process resulting from the face support, the contact between shield skin and ground, the shield tail grouting, the steering of the machine and the lining. These process-oriented interactions determine the structural behaviour above and behind the machine to a considerable degree. Selected numerical applications demonstrate the capabilities of the simulation model described here for the analysis of interaction mechanisms in mechanical tunnelling.
Der vorliegende Beitrag präsentiert ein auf der Methode der Finiten Elemente basierendes Simulationsmodell zur Analyse schildgestützter Tunnelvortriebsprozesse. Die prozessorientierte Abbildung des Tunnelvortriebs ermöglicht Prognosen der Auswirkungen unterschiedlicher Vortriebsparameter, wie Stütz- und Verpressdrücke oder der Vortriebsgeschwindgkeit, auf die Bodenverformungen und -beanspruchungen, die Grundwasserverhältnisse oder die Belastungen von Schildmaschine und Tübbingausbau. Dies erfordert neben der wirklichkeitsnahen numerischen Abbildung des sequentiellen Vortriebsprozesses, der Prozesskomponenten und des umgebenden Baugrunds adäquate numerische Modelle zur Beschreibung der vielfältigen Boden- Prozess-Interaktionen infolge der Ortsbruststützung, des Kontakts zwischen Schildmantel und Baugrund, der Schildschwanzverpressung, der Maschinensteuerung und des Ausbaus. Diese prozessabhängigen Wechselwirkungen prägen das strukturmechanische Verhalten vor, über und hinter der Tunnelvortriebsmaschine in erheblichem Umfang. Ausgewählte Beispielrechnungen demonstrieren die Möglichkeiten des vorgestellten Simulationsmodells für die Analyse von Interaktionsmechanismen im maschinellen Tunnelvortrieb.

Mechanical tunnel drive methods are gaining ever more significance on account of their mechanisation and efficiency. Mechanical boring can achieve particularly high advance rates in combination with segment lining systems. In order to investigate the load bearing capacity and robustness of segments, high-strength and ultra high-strength concrete segments were made by HOCHTIEF as part of the European Integrated Project TUNCONSTRUCT (www.tunconstruct.org), investigated through numerical simulation and in the laboratory, and then load tested at STUVA in Cologne. The results included an increase of load-bearing capacity in bending of up to 20 %.
The development of segments made of high-strength concrete does indeed enable higher load bearing capacities, but there are applications under very high overburden and related pressure where this alone is not sufficient. For such cases, a compressible mortar has been developed for the annular gap filling. This has a compression potential of up 50 % and is capable of absorbing deformation of the rock mass and thus reducing the loading of the segment lining. This type of mortar has been successfully used in a large-scale trial in 2009 at the Jenbach Tunnel in the Inn valley, including the manufacture of the mortar on the construction site, the transport chain to the TBM and the injection into the annular gap.
Maschinelle Vortriebsverfahren gewinnen durch ihre hohe Mechanisierung und Effizienz weiter an Bedeutung. Besonders in Kombination mit Tübbingauskleidungssystemen können sie hohe Vortriebsleistungen ermöglichen. Um die Steigerung der Tragfähigkeit und Robustheit von Tübbings zu untersuchen, wurden von HOCHTIEF im Rahmen des Europäischen Verbundforschungsprojekts TUNCONSTRUCT (www.tunconstruct.org) Tübbings aus hochfesten und ultrahochfesten Betonen hergestellt, rechnerisch und labortechnisch untersucht und bei der STUVA, Köln, Belastungstests unterzogen. Dabei konnte unter anderem eine Steigerung der Biegetragfähigkeit von bis zu 20 % festgestellt werden.
Die Entwicklung von Tübbings aus höherfesten Betonen ermöglicht zwar höhere Tragfähigkeiten, dennoch gibt es bei sehr hohen Überlagerungsdrücken Anwendungsfälle, bei denen dies alleine nicht ausreicht. Für solche Anwendungen wurden komprimierbare Ringspaltmörtel entwickelt, die mit einem Stauchpotenzial von bis zu 50 % in der Lage sind, Gebirgsverformungen aufzunehmen und so die Belastung auf den Tübbingausbau zu vermindern. Ein solcher Mörtel wurde im Jahr 2009 beim Tunnelvortrieb Jenbach im Inntal in einem Großversuch erfolgreich einem Praxistest unterzogen, bei dem der Herstellungsprozess des Mörtels auf der Baustelle, die Transportkette zur TVM und das Einbringen in den Ringspalt erprobt wurden.

Construction time and project risks in mechanized tunnelling are determined to a great extent by the number and difficulty of the cross passages and emergency exits. This article presents innovative solutions that lead to more flexibility in ground freezing measures, enable a high-quality watertight connection between the cross passage and the running tunnels and permit the simple coupling of segments under high overburden pressures. Either experience from completed projects or results of tests on construction elements is available for the proposed solutions.
Bauzeit und Projektrisiken bei maschinellen Tunnelvortrieben werden maßgeblich von der Anzahl und dem Schwierigkeitsgrad der herzustellenden Querschläge und Notausstiege bestimmt. Im vorliegenden Beitrag werden innovative Lösungen vorgestellt, die zu höherer Flexibilität bei Vereisungsmaßnahmen führen, einen hochwertigen Dichtungsanschluss zwischen Querschlag und Haupttunnel erlauben und eine einfache Tübbingkopplung bei hohen Gebirgslasten gestatten. Für die vorgeschlagenen Lösungen liegen entweder bereits Erfahrungswerte aus Ausführungsprojekten oder Ergebnisse von Bauteilversuchen vor.

The success of a tunnel project depends on successfully overcoming the ground conditions and the geological risks. Despite this basic fact, the production of technical regulations and guidelines, the further development of machine technology and improving methods of surveying and control, mishaps still often occur during tunnel drives, affecting either the tunnel itself or the surroundings, e.g. existing infrastructure or buildings. The causes are often multifaceted but can almost always be attributed to the existing ground conditions, which had not been appropriately determined, described, or considered in the design, or taken into account during construction. The following explanations describe the risks inherent in ground conditions and show how these risks can be countered by appropriate ground investigations for tunnelling.
Der Erfolg eines Tunnelvortriebs hängt von der sicheren Beherrschung des Baugrunds und der hierin liegenden Risiken ab. Trotz dieser grundlegenden Erkenntnis, der Erarbeitung von technischen Vorschriften und Richtlinien, der Weiterentwicklung der Maschinentechnik sowie einer verfeinerten Mess- und Steuerungstechnik kommt es immer Tunnelvortrieb wieder beim zu Schäden, die entweder unmittelbar den Vortrieb selbst oder das Umfeld, z. B. bestehende Infrastruktur oder Bauwerke, betreffen. Die Ursachen sind häufig vielfältiger Natur, lassen sich aber überwiegend auf die vorherrschenden Baugrundverhältnisse zurückführen, die entweder nicht zutreffend ermittelt, beschrieben, planerisch umgesetzt oder ausführungstechnisch berücksichtigt wurden. Die nachfolgenden Ausführungen beschreiben die im Baugrund vorhandenen Risiken und zeigen auf, wie diesen Risiken durch gezielte Baugrunduntersuchungen für den Tunnelbau begegnet werden kann.

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After receiving the commission to develop a New Semmering Base Tunnel in early 2005, the ÖBB-Infrastruktur (Bau) AG (Austrian Railways) undertook a three-year route selection process leading to the determination of the Pfaffensattel route as the best variant for the New Semmering Base Tunnel. Extensive design work on this route is underway at the moment in all disciplines. The aim is to produce the documentation to hand in for official approval by the early part of this year, and this should show a wide understanding and agreement of all project parties as well as technical quality.
Extensive geological and hydrogeological investigations, full-coverage surveying and the mapping and recording of all relevant environmental data over a wide area required a considerable effort. The interdependencies of the individual professions with the resulting extra design work, and working with the many affected landowners produced major challenges for the entire project team, which was only mastered through the personal commitment of all parties involved in the project and an increased application of extra resources.

Nach dem Auftrag der Projektentwicklung eines Semmering-Basistunnel neu im Frühjahr 2005 konnte von der ÖBB-Infrastruktur (Bau) AG in einem dreijährigen Auswahlprozess die Trasse Pfaffensattel als beste Variante für den Semmering-Basistunnel neu ermittelt werden. Für diese Trasse laufen derzeit umfangreiche Planungen in allen Fachbereichen. Ziel ist es bis zum Frühjahr dieses Jahres genehmigungsfähige Einreichprojekte für die erforderlichen Behördenverfahren zu erstellen, die neben der fachlichen Qualität auch eine breite Kenntnis und Zustimmung aller Beteiligten aufweisen.
Umfassende geologische und hydrogeologische Erkundungen, flächendeckende Vermessungen sowie großräumige Kartierungen und Erhebungen aller umweltrelevanten Grundlagen stellten dafür einen erheblichen Aufwand dar. Die gegenseitigen Abhängigkeiten der einzelnen Fachgebiete zueinander, die daraus resultierenden zusätzlichen Planungsarbeiten und die Zusammenarbeit mit vielen betroffenen Grundeigentümer stellten dauernde riesige Herausforderungen für das gesamte Planungsteam dar, die nur durch den persönlichen Einsatz aller Projektbeteiligten und durch einen verstärkten Einsatz zusätzlicher Ressourcen abgedeckt werden konnten.

After the completion of the route selection process for the ÖBB New Semmering Base Tunnel rail project, a geological, hydrogeological and geotechnical investigation programme was developed for the chosen “Pfaffensattel” route and implemented in 2008/2009. The programme included drilling cores with an extensive programme of geophysical, geotechnical and hydraulic borehole investigations, geophysical measurements on the surface and laboratory testing to determine geological, hydrogeological and geotechnical parameters. The results of this investigation programme and the knowledge gained form the basis for the specialist contributions for the production of the environmental impact assessment and also the documents required for the application under the Railway Law.

Im Anschluss an das Trassenauswahlverfahren für das ÖBB Bahnprojekt Semmering-Basistunnel neu wurde für die gewählte Trasse “Pfaffensattel” ein geologisches, hydrogeologisches und geotechnisches Erkundungsprogramm entwickelt und im Zeitraum 2008/2009 umgesetzt. Dieses Erkundungsprogramm setzte sich aus Kernbohrungen mit einem umfangreichen geophysikalischen, geotechnischen und hydraulischen Bohrlochversuchsprogramm, geophysikalischen Oberflächenmessungen sowie einem Laborprogramm zur Ermittlung geologischer, hydrogeologischer und geotechnischer Parameter zusammen. Die Ergebnisse und die daraus resultierenden Erkenntnisse dieses Untersuchungsprogramms bilden die Grundlage für die fachspezifischen Beiträge zur Erstellung der Umweltverträglichkeitserklärung sowie der Einreichunterlagen nach Eisenbahngesetz.

As result of the two-year route selection process, the southernmost variant Pfaffensattel was chosen in April 2008 as the best variant for the New Semmering Base Tunnel, which run from Gloggnitz to the Mürzzuschlag-Langenwang area, and the route has since been optimised for design through a detailed programme of investigations. As a result of this, the final route of the tunnel was fixed in autumn 2009. All design work for the partially concentrated approvals process are now based on this route.
This article is concerned with the essential technical tunnel construction aspects of the design to be handed in for approval, above all the construction concept and the procedure for geotechnical design to be used as a basis. At the time of writing this article, the final evaluation of the geomechanical and hydrogeological investigations and the geotechnical design are still underway.

Als Ergebnis eines rund zweijährigen Trassenauswahlverfahrens wurde im April 2008 die südlichste Variante Pfaffensattel als die beste Variante für den Semmering-Basistunnel neu, der zukünftig Gloggnitz mit dem Raum Mürzzuschlag-Langenwang verbinden soll, ausgewählt und seither im Rahmen der Maßnahmenplanung mit einem detaillierten Erkundungsprogramm optimiert. Als Ergebnis konnte die endgültige Lage des Tunnels im Herbst 2009 fixiert werden. Auf dieser Trasse bauen nun sämtliche Planungen für das teilkonzentrierte Genehmigungsverfahren auf.
Der gegenständliche Beitrag befasst sich mit den wesentlichen tunnelbautechnischen Aspekten für die Einreichplanungen, allen voran das zugrunde liegende Baukonzept sowie dem prinzipiellen Vorgehen in der geotechnischen Planung. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Beitrags lag das geologische Baugrundmodell weitgehend vor, die endgültige Auswertung der geomechanischen und hydrogeologischen Untersuchungen sowie die geotechnische Planung waren jedoch noch im Gang.

For the conception of the emergency ventilation and the design of the ventilation system for the New Semmering Base Tunnel, particular demands apply, which are based on specific protection objectives and defined in the Tunnel Safety Concept. The main objective is to keep the safe areas (the refuge room at the emergency station, opposite tube, portals) free of smoke. This paper deals with the Safety Concept and the tunnel ventilation. A methodical approach was applied to prevent single critical scenarios being weighted too heavily in the design of the ventilation equipment. This achieved an optimisation of the entire system instead of designing the ventilation system for isolated extreme scenarios.

Für die Konzeption der Ereignisfalllüftung und für die Bemessung der Lüftungsanlagen für den Semmering-Basistunnel neu gelten besondere Anforderungen, die auf spezifischen Schutzzielen basieren, die im Tunnelsicherheitskonzept definiert sind. Im Vordergrund steht dabei das Ziel, die sicheren Bereiche (Warteraum der Nothaltestelle, Gegenröhre, Portale) rauchfrei zu halten. Der Beitrag behandelt das Sicherheitskonzept und die Tunnellüftung. Durch einen methodischen Ansatz wird verhindert, dass bei der Bemessung der Lüftungsanlagen einzelne kritische Szenarien zu stark gewichtet werden. Anstatt das Lüftungssystem auf einzelne Extremszenarien zu bemessen wird so eine Optimierung des Gesamtsystems erreicht.

The Koralmbahn railway line between Graz and Klagenfurt is an essential link in the Baltic-Adriatic Corridor. The new high-speed line will create new capacities and significantly better conditions for environmentally friendly goods transport by rail. The current journey times for passengers will be reduced considerably. The Koralm Tunnel with a length of 32.9 km is the most important section of the new Koralmbahn. The article reports on the current state of design, investigation and construction at the Koralm Tunnel and examples of further development are presented.

Die Koralmbahn zwischen Graz und Klagenfurt stellt ein maßgebliches Teilstück im Rahmen des Baltisch-Adriatischen Korridors dar. Mit dieser neuen Eisenbahn-Hochleistungsverbindung werden neue Kapazitäten und deutlich verbesserte Voraussetzungen für den umweltfreundlichen Bahngüterverkehr geschaffen. Im Personenverkehr wird die derzeitige Fahrzeit erheblich reduziert. Der Koralmtunnel stellt mit einer Länge von rund 32,9 km das Kernstück der neuen Koralmbahn dar. Im Artikel wird über den aktuellen Stand der Planung, der Erkundung und der baulichen Umsetzung beim Koralmtunnel berichtet, und es werden projektspezifische Weiterentwicklungen exemplarisch vorgestellt.

One of the main goals of the ground investigation for the Koralm Tunnel project was the detailed investigation of the Lavanttal fault systemwhich lies in the contact between the Koralm crystalline and the neogenic formations of the Lavanttal. The above-ground investigation programme (mapping, core drilling, geophysics) was able to deliver the first estimation of the geological, hydrogeological and geotechnical rock conditions of the fault zone many hundreds of metres thick (fig. 1). The Paierdorf investigation tunnel, which has now been constructed, clarified the thickness and the internal structure of the fault zone as well as the hydraulic and mechanical rock properties along the tunnel. Equally important was the practical experience gained by tunnelling through the fault zone. The knowledge gained from the Paierdorf investigation tunnel will be used in further design work for the mechanical driving of this very heterogeneous region of rock.

Eines der wesentlichen Erkundungsziele für das Projekt Koralmtunnel stellt die detaillierte Erkundung des Lavanttaler Störungssystems, insbesondere die im Kontaktbereich zwischen dem Koralmkristallin und dem Neogen des Lavanttals verlaufende Hauptstörungszone, dar. Mit den übertägigen Erkundungsarbeiten (Kartierungen, Kernbohrungen, Geophysik) konnten erste Einschätzungen bezüglich der geologischen, hydrogeologischen und geotechnischen Gebirgsverhältnisse dieser mehrere hundert Meter mächtigen Störungszone gewonnen werden (Bild 1). Mit dem nun gebauten Erkundungstunnel (EKT) Paierdorf wurden die Mächtigkeit, der interne Aufbau der Störungszone sowie die hydraulischen und mechanischen Gebirgsverhältnisse im Bereich der Tunneltrasse abgeklärt. Ebenso wichtig waren die praktischen Erfahrungen der tunnelbautechnischen Bewältigung der Störungszone. Die Erkenntnisse aus dem EKT sollen in die weiteren Planungsschritte für das maschinelle Auffahren dieses sehr heterogenen Gebirgsbereichs einfließen.

The very variable geological conditions require two completely independent machine concepts for contract KAT3 of the Koralm Tunnel, which have been taken into account with the planned use of a shield machine capable of being rebuilt. This article discusses the essential constructional requirements for machinery and construction methods based on the current state of design and knowledge.

Die stark variierenden geologischen Verhältnisse erfordern für das Baulos KAT3 des Koralmtunnels zwei komplett eigenständige Maschinenkonzepte, die planerisch durch das Lösungskonzept einer umbaubaren Schildmaschine berücksichtigt werden. In dem Beitrag werden auf Basis des derzeitigen Planungs- und Kenntnisstands die wesentlichen konstruktiven Anforderungen an die Maschinen- und Verfahrenstechnik dargelegt.

In the course of the design work of an Austrian railway tunnel, an extensive efficiency raising campaign was carried out by ÖBBInfrastruktur AG, the construction arm of Austrian Railways, which resulted in innovations to the conventional system of constructing the invert slab of waterproof concrete to seal against service water. According to the requirements for rail tunnels, a waterproof invert slab has to be constructed to prevent water from getting into the drainage pipe and thus prevent contact with formation water. In the conventional construction, this necessitates an umbrella waterproofing in the vault and a reinforced invert slab according to the ÖVBB guidelines.
The slab is subject to constraints arising from the discharge of the heat of hydration, from temperature differences and from shrinkage processes. Therefore, a high ratio of reinforcement is normally required. This led to the consideration whether for economic reasons and under the special conditions of this project it would be possible to reduce or even leave out the high percentage of reinforcement steel completely. For this reason, a comprehensive testing program with laboratory tests, a full-scale test as well as analytical and numerical investigations carried out to verify the practical applicability of this innovative system.

Im Rahmen eines umfassenden Effizienzsteigerungsprogrammes seitens der ÖBB-Infratruktur AG wurde die Untersuchung eines neuartigen Sohlplattensystems für Eisenbahntunnel initiiert. Bei dem Sohlplattensystem handelt es sich um eine dichte Betonplatte, die ein Eindringen von Betriebswässern in die Drainageleitung des Tunnels verhindern soll. Im Regelfall erfordert dies eine Regenschirmabdichtung im Gewölbebereich und eine bewehrte Sohlplatte gemäß Richtlinie Innenschalenbeton der ÖVBB.
In dem Zusammenhang ist eine rissbreitenbeschränkende Bewehrung notwendig, die ein Auftreten von wasserführenden Rissen verhindert und einen hohen Bewehrungsgrad ergibt, da die Platte unter Zwangsspannungen aus unterschiedlichen Einflüssen steht. Aufbauend darauf wurde bei den speziellen Randbedingungen dieses Projektes überlegt, den hohen Anteil an Bewehrungsstahl zu reduzieren oder gänzlich wegzulassen. Durch die betontechnologisch günstigen Eigenschaften der Gesteinskörnungen, die bei dem Projekt zur Verwendung kommen, ergeben sich Vorteile, die eine neuartige Ausbildung der Sohlplatte ermöglichen. Aus diesem Grund wurden umfangreiche Untersuchungen mit Labortests, einem maßstäblichen Großversuch sowie analytischen und numerischen Berechnungen durchgeführt um die praktische Einsetzbarkeit der Innovation zu verifizieren.

In the western part of the Koralmbahn railway line, tests were carried out as part of planned specialised civil engineering works in silty to sandy still water sediments in order to find out about the interaction of jet grouting and dewatering measures with this ground, which is considered to be as geotechnically relatively unfavourable. Small-scale tunnelling work was also carried out to gain experience for the later tunnel construction work in this area. The most important discoveries were: that the jet grouting trials achieved jet grout columns with a diameter of 1.5 m within the still water sediments; and the simulation of a tunnel drive was able to demonstrate that stable conditions at the face can be achieved with the chosen advance support measures. The evaluated results made it possible to optimise the design of the tunnel structures and the forecast performance rates for the grouting works.

Im westlichen Bereich der Koralmbahn sind im Rahmen geplanter Spezialtiefbaumaßnahmen in schluffigen bis sandigen Stillwassersedimenten Versuche durchgeführt worden, um Erkenntnisse über die Interaktion von DSV- und Entwässerungsmaßnahmen mit diesem geotechnisch als relativ ungünstig geltenden Gebirge zu erlangen. Zusätzlich wurden durch kleinmaßstäbliche Vortriebsarbeiten Erfahrungen für die späteren Tunnelbauarbeiten in diesem Bereich gewonnen. Als wichtigste Erkenntnisse können genannt werden: Bei den Versuchen zu DSV-Arbeiten waren in den Stillwassersedimenten DSV-Säulen mit einem Durchmesser von 1,5 m zu erreichen; durch die Simulation eines Tunnelvortriebs konnte demonstriert werden, dass mit den gewählten Vorraussicherungsmaßnahmen stabile Verhältnisse im Bereich der Ortsbrust erzielbar sind. Basierend auf den ermittelten Ergebnissen können die bisherige Planung der Tunnelbauwerke sowie die prognostizierten Leistungsansätze bei den DSV-Maßnahmen optimiert werden.

The article describes current examples of the application of automatic surveying and alarm systems, with a closer description of the systems installed in the Mitterpichling West investigation tunnel for the Koralm Tunnel, the Tyne Tunnel project and in the metro projects in Budapest, Athens und Thessaloniki. The contribution such systems could make to improve the safety and costeffectiveness of tunnel drives is looked into in general. Finally, two visionary research projects are presented.

Im Beitrag werden aktuelle Ausführungsbeispiele automatisierter Mess- und Alarmsysteme erläutert, wobei auf die installierten Systeme im Erkundungstunnel Mitterpichling West des Koralmtunnels, im Projekt Tyne Tunnel und in den U-Bahnprojekten in Budapest, Athen und Thessaloniki näher eingegangen wird. Der Beitrag, den derartige Systeme zur Verbesserung der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit von Vortrieben leisten können, wird allgemein erörtert. Abschließend wird über zwei visionäre Forschungstrends zu diesem Thema informiert.

Eurocode 7 (EN 1997-1 (November 2004) + AC (February 2009)) does not specifically mention tunnelling in the scope of application. In the literature, tunnelling is linked with the retaining structures of Eurocode 7. Tunnelling is not covered by Eurocode 2 (Austrian standards ÖNORM EN 1992-1-1 and ÖNORM B 1992-1-1: 2007 02 01) either. This article discusses the possible interactions of these two Eurocodes and also takes into consideration the Austrian guideline RVS 9.32 (Mai 2004). This guideline has already introduced the partial safety factor concept for reinforced concrete construction and geotechnical engineering.

Im Eurocode 7 (EN 1997-1 (November 2004) + NAD (Februar 2009)) ist der Tunnelbau im Anwendungsbereich nicht explizit erwähnt. In der Literatur wird der Tunnelbau mit den Stützbauwerken des Eurocodes 7 in Verbindung gebracht. Im Eurocode 2 (ÖNORM EN 1992-1-1 und ÖNORM B 1992-1-1: 2007 02 01) wird ebenfalls nicht auf den Tunnelbau eingegangen. In diesem Beitrag wird auf mögliche Verbindungsmöglichkeiten dieser beiden Eurocodes hingewiesen. Dies erfolgt unter Berücksichtigung der RVS 9.32 (Mai 2004). In dieser Richtlinie wurde bereits auf das Teilsicherheitskonzept für den Stahlbetonbau und die Geotechnik eingegangen.

As indicated in the title, many different safety concepts - in the sense of various definitions of “safety” and “safety factor” - have been used in civil engineering and particularly in geotechnical engineering according to the type of project. “The” old safety concept (single) is a fiction. The Eurocodes are based on a common basis, the semi-probabilistic concept, but as before demand different strategies for different tasks. Different strategies for ultimate limit states of failure are now described in geotechnical engineering as different “design approaches”.
For retaining structures, which include tunnel linings in the broadest sense, the design approach DA 2⋆ is the most practical for standard cases and involves the least work in the transition to the Eurocodes. This procedure is also intended as standard in the Austrian guideline RVS 9.01.42 “Tunnel structures in soft soil under built-up areas” in the 2004 issue. This guideline is being revised at the moment, but no significant changes are anticipated in the new issue.
Particular features of geotechnical engineering, e.g. that ground can be an action as well as construction material or resistance, have resulted in some special provisions in Eurocode 7. Some of these particular features are referred to in this paper. The application of the Eurocodes in connection with numerical calculations in tunnel construction is also investigated and the limits discussed. The introduction of the Eurocodes is seen as a chance to exploit the experience in all European countries for better codes, unified safety requirements and to jettison ballast.

Wie im Titel angedeutet, wurden im Bauwesen und speziell in der Geotechnik je nach Aufgabenstellung verschiedene Sicherheitskonzepte - im Sinn von verschiedenen Definitionen von “Sicherheit” und “Sicherheitsfaktor” - verwendet. “Das” alte Sicherheitskonzept (Einzahl) ist Fiktion. Die Eurocodes beruhen auf einer gemeinsamen Basis, dem semi-probabilistischen Konzept, erfordern aber nach wie vor je nach Aufgabenstellung verschiedene Strategien. Unterschiedliche Strategien für Grenzzustände des Versagens werden in der Geotechnik jetzt als unterschiedliche “Nachweisverfahren” bezeichnet.
Für Stützbauwerke, zu denen Tunnelschalen im weitesten Sinn gehören, ist das Nachweisverfahren NV 2⋆ für Standardfälle am praktikabelsten und mit dem geringsten Aufwand bei der Umstellung auf die Eurocodes verbunden. Dieses Verfahren ist auch in der österreichischen Richtlinie RVS 9.01.42 “Geschlossene Bauweise im Lockergestein unter Bebauung” in der Ausgabe 2004 als Standard vorgesehen. Diese Richtlinie wird derzeit aktualisiert, wesentliche Änderungen werden sich durch die neue Ausgabe wohl nicht ergeben.
Besonderheiten der Geotechnik, z.B. dass Boden sowohl Einwirkung als auch Baustoff bzw. Widerstand sein kann, haben einige spezielle Regelungen im Eurocode 7 bedingt. Auf einige dieser Besonderheiten wird in diesem Beitrag hingewiesen. Weiterhin wird die Anwendbarkeit der Eurocodes im Zusammenhang mit numerischen Berechnungen im Tunnelbau untersucht und Grenzen aufgezeigt. Die Einführung der Eurocodes wird als eine Chance gesehen, die Erfahrungen aller europäischen Länder für bessere Normen, vereinheitlichte Sicherheitsanforderungen und das Abwerfen von Ballast zu nutzen.

By 2010, Eurocodes will replace the current British Standards as the primary basis for civil engineering design in the UK. With the introduction of Eurocode 7 Geotechnical design, a very substantial gap in the coverage of the Eurocodes in underground structures including tunnels has now been closed. This paper describes the design of soft ground tunnels using the Eurocodes, reviews some key aspects of these codes in tunnel design and highlight the discussion with examples of recent design cases.

Im Jahre 2010 werden die Eurocodes in Großbritannien die aktuellen Britischen Normen als Grundlage für die Bemessung im Bauingenieurwesen ersetzen. Mit der Einführung des Eurocodes 7 “Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik” wird nun eine wesentliche Lücke im Geltungsbereich der Eurocodes für unterirdische Bauwerke einschließlich Tunnel geschlossen. Der Beitrag erläutert die Bemessung eines Tunnels im Lockergestein bei Anwendung der Eurocodes, behandelt einige Schwerpunkte dieser Normen hinsichtlich Tunnelbemessung und beleuchtet die Diskussion mit Beispielen aus neueren Entwurfsaufgaben.

The calculation and design of engineering structures in Germany has changed from a global safety factor concept to a partial safety factor concept introducing a number of partial safety factors. The report presents the current rules for transport tunnels and explains the new method of structural design and serviceability by means of a practical example.

Die statische Berechnung und Bemessung von Ingenieurbauwerken in Deutschland ist in den letzten Jahren von einem Globalsicherheitskonzept mit einem einzigen Sicherheitsbeiwert auf ein Teilsicherheitskonzept mit zahlreichen Teilsicherheitsbeiwerten umgestellt worden. Der Bericht stellt die maßgebenden Regelwerke für Verkehrstunnel vor und erläutert die neuen Tragfähigkeits- und Gebrauchstauglichkeitsnachweise an einem praxisnahen Beispiel.