Jochen Vennekötter
Separationsfreier Mikrotunnelbau durch Pumpförderung schaumkonditionierter Böden
Schriftenreihe des Lehrstuhls für Baubetrieb und Projektmanagement, ibb - Institut für Baumaschinen und Baubetrieb
2012, XI,190 S.,
Shaker

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Infolge einer zunehmenden Urbanisierung werden unterirdische Infrastrukturnetze in dicht besiedelten Gebieten weiter ausgebaut und erneuert. Dies führt zu einer steigenden Nachfrage nach Verfahrenstechniken des grabenlosen Leitungsbaus. Als Alternative zur offenen Bauweise bietet unter anderem die Verfahrenstechnik des Mikrotunnelbaus zahlreiche technische und wirtschaftliche Vorteile. Zur Abraumförderung des Bohrguts wird dabei im Mikrotunnelbau ab einem Rohrdurchmesser von ca. 1 m vorzugsweise ein hydraulischer Förderkreislauf eingesetzt. Die Separation von Bohrgut und Förderflüssigkeit ist allerdings kosten-, energie- und zeitintensiv. Außerdem wirken sich der große Platzbedarf einer Separationsanlage sowie die hohen Lärm- und Schmutzemissionen negativ aus. An diesem Problempunkt setzt die Arbeit an, mit dem Ziel für den Mikrotunnelbau ein neues verfahrenstechnisches Konzept zur separationsfreien Förderung des Bohrguts zu entwickeln und zu erproben. Basierend auf einer Analyse der Verfahrenstechnik und der im Mikrotunnelbau verwendeten Schildtypen wird eine alternative Bohrgutfördertechnik konzipiert. Diese kombiniert die separationsfreie Erddruckschildtechnik mit einer Pumpförderung des Bohrguts. Die Pumpförderung in Rohrleitungen ist kontinuierlich und Platz sparend. Die Förderleitung kann durch Koppeln der Leitungsrohre problemlos mit jedem neu zu verlegenden Vortriebsrohr verlängert werden. Entgegen bisheriger Anwendungen wird erstmals auch im Mikrotunnelbau das Bohrgut mit Schaum konditioniert. Durch den Einsatz von Schaum wird das Bohrgut nur für eine begrenzte Zeit in eine fließfähige Konsistenz überführt. Nach der Förderung zerfällt der Schaum und das Bohrgut erhält seine Ausgangskonsistenz zurück, so dass keine weiteren Separationsmaßnahmen erforderlich sind. Die Umsetzbarkeit des neuen Verfahrenskonzepts wird durch ein analytisches Strömungsmodell nachgewiesen. Mithilfe dieses durch Versuche validierten Strömungsmodells und zusätzlicher im Rahmen dieser Arbeit entwickelter rheologischer Materialuntersuchungen können die technischen Grenzen der Anwendung, die Anforderungen an die baubetriebliche Umsetzung der neuen Verfahrenstechnik und der wirtschaftliche Nutzen für die Praxis ermittelt werden.

Christian Thienert
Zementfreie Mörtel für die Ringspaltverpressung beim Schildvortrieb mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust
Berichte des Lehr- und Forschungsgebietes Geotechnik, Bergische Universität Wuppertal, Fachbereich D, Abteilung Bauingenieurwesen, Band 31
2011, 241 S.,
Shaker

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Die Arbeit befasst sich mit der Verwendbarkeit und den Eigenschaften von zementfreien Mörteln zur Ringspaltverpressung beim Tunnelbau im Schildvortriebsverfahren mit Tübbingausbau. Vor dem Hintergrund, dass diese Verpressmaterialien in Abhängigkeit der Baugrundeigenschaften sehr zeitnah, d.h. mitunter schneller als ein konventioneller Zementmörtel, eine Festigkeits- und Steifigkeitsentwicklung durch Auspressen von Porenwasser in den umgebenden Baugrund erfahren können, sind mit dieser Art von Mörtel Vorteile gegenüber zementgebundenen Baustoffen zu erwarten. Die Untersuchungen zielen darauf ab, die unterschiedlichen Anforderungen an ein solches Material im Zuge der einzelnen Prozessschritte (Pumpförderung, Drainierung und Bettung der Tübbingröhre) genauer definieren zu können.

Georg Frühe
Überlagerung von Grundlösungen in der Elastodynamik zur Behandlung der dynamischen Tunnel-Boden-Bauwerk-Interaktion
Schriftenreihe des Lehrstuhls für Baumechanik, Band 6
2011, XVIII,158 S.,
Shaker

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Für die dynamische Berechnung einer Tunnel-Boden-Bauwerk-Interaktion wird in dieser Arbeit die Finite-Elemente-Methode (FEM) mit der Integraltransformationsmethode (ITM) gekoppelt. Durch die Überlagerung von Fundamentallösungen der ITM (Halbraum, Vollraum mit zylindrischem Hohlraum, Vollraum mit sphärischem Hohlraum) wird eine semi-analytische Lösung im Wellenzahl-Frequenzraum für einen Halbraum mit zylindrischen und kugelförmigen Hohlräumen, länglichen Gräben und örtlich begrenzten Gruben entwickelt. Daraus resultieren die wellenzahlabhängigen Nachgiebigkeiten an den Oberflächen. Indem diese Nachgiebigkeiten mit der FEM gekoppelt werden, können beliebige und komplexe Strukturen des Tunnels bzw. des Grabens und der Gebäude modelliert werden. Dies ermöglicht es nun, am vollständigen Emissions-Transmissions-Immissions-System Erschütterungsprognosen durchzuführen.

Plinio Glauber Carvalho dos Prazeres
Simulation of NATM tunnel construction with the BEM
Monographic series TU Graz - Structural analysis
2010, XIV,153 p.,
Verlag d. Technischen Universität Graz

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Bei der Simulation der Tunnelbauweise gemäß der neuen österreichischen Tunnelbau-Methode (NÖT), spielen die Reihenfolge der Aushubschritte und der Einbau der Stützmittel eine wesentliche Rolle, insbesondere wenn nichtlineares Materialverhalten vorliegt. Um realistische Ergebnisse zu erhalten muss eine dreidimensionale Berechnung durchgeführt werden. In dieser Arbeit wird eine neue Methode zur Simulation der konventionellen Tunnelbaumethode dargestellt. Die Simulation basiert auf der Methode der Randelemente. Dies hat den Vorteil, dass unendliche Gebiete sehr einfach berücksichtigt werden können und nur die Oberfläche des Volumens jedes einzelnen Aushubes diskretisiert werden muss. In der vorliegenden Arbeit werden die dreidimensionalen Effekte des sequentiellen Aushubes und des Einbaues der Stützmittel berücksichtigt. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Simulation von Stützmitteln wie Spritzbeton und Stahlbögen gelegt. Anhand von Testbeispielen wird gezeigt, dass die Ergebnisse der Methode der Randelemente mit den Ergebnissen von Finite Element Berechnungen sehr gut übereinstimmen. Mit der neuen Methode wird der Aufwand zur Erstellung der Eingabedaten, z.B. die Festlegung der Aushubsequenz oder die Abfolge der Installation von Stützmittel, erheblich minimiert. Gegenüber der Finiten Element Methode ist die Netzgenerierung viel einfacher und die zu lösenden Gleichungssysteme sind wesentlich kleiner. Die Effizienz der Methode der Randelemente und ihre praktische Anwendung wird am Beispiel des sich in Österreich im Bau befindenden Koralmtunnels gezeigt.

Brücken und Tunnel der Bundesfernstrassen 2004
Dokumentation
2004 166 S. m. zahlr. meist farb. Abb. 30 cm, Kartoniert/Broschiert
Bundesanzeiger

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Auch im Jahre 2004 erscheint wieder eine Ausgabe des Informationsbandes "Brücken und Tunnel der Bundesfernstraßen", in dem acht Brückenbauwerke und sechs Tunnel aus dem aktuellen Baugeschehen vorgestellt werden. Das erste Beispiel beschreibt eine Brücke über das Flüsschen Schwentine im Verlauf der B 76 südlich von Kiel, die als schlanke bogenförmige Stahlverbundkonstruktion ausgebildet wurde. Ein Überbau aus glasfaserverstärktem Kunststoff ist ein Novum im Brückenbau und wurde erstmals bei einem Geh- und Radweg über die B 106 bei Schwerin ausgeführt. Eine sehr ansprechende Konstruktion wurde für die Überführung der verlegten B 4 über den Mittellandkanal nördlich von Braunschweig gewählt, bei der das 110 m lange gevoutete Mittelfeld in Verbundbauweise als Fachwerk ausgebildet wurde. Für die neue Havelbrücke der B 1 in Plaue wurde eine interessante Gestaltung mit einer markanten Pfeilerausbildung gewählt. Eine der beeindruckendsten Großbrücken der Thüringer-Wald-Autobahn A 71 ist die 1000 m lange Reichenbach-Talbrücke, die den Talgrund in rd. 60 m Höhe überquert. Der einteilige Überbauquerschnitt in Verbundbauweise ermöglicht schlanke Pfeiler und eine insgesamt wirtschaftliche Lösung. Gestalterisch sehr ansprechend ist die neue Lahnbrücke in Fachbach bei Bad Ems, mit der im engen Tal die verlegte B 260 den Fluss in extrem schiefem Winkel kreuzt. Auch gut gestaltete kleine Brücken verdienen Beachtung, wie z. B. die neue Nagoldbrücke in Hirsau für die verlegte B 465 mit ihrem extrem schlanken Überbau aus Spannbeton. Die eindrucksvolle steinerne Bogenbrücke aus dem Jahre 1905 im Zuge der B 92 über das Syratal in Plauen war seinerzeit die größte Bogenbrücke Europas. Sie wurde mit viel Sachverstand grundhaft instand gesetzt und ist ein gutes Beispiel für den Umgang mit denkmalgeschützten Bauwerken. Bevor man auf der A 44 von der linken Rheinseite zum Düsseldorfer Flughafen gelangt, sind die beiden Tunnel "Rheinschlinge" und "Strümp" zu durchfahren. Planung und Bau stellten höchste Anforderungen an die beteiligten Ingenieure und Baufachleute. Wer von Erfurt nach Suhl den Thüringer Wald quert, kann dies seit 2002 bequem auf der A 71. Vier Tunnel muss er dabei passieren, die kurz beschrieben werden, wobei der

Christoph Zulauf, Peter Locher, Bernhard Steinauer, Georg Mayer, Uwe Zimmermann, Wolfgang Baltzer, Werner Riepe, Peter Kündig
Bewertung der Sicherheit von Straßentunneln
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen - Brücken- und Ingenieurbau, Band 66
Beigefügt: CD-ROM - Bericht (deutsch, englisch) Anlagen.
2009, 48 S.,
Wirtschaftsverlag N. W. Verlag für neue Wissenschaft

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Zur Sicherheitsbewertung von Straßentunneln wurde eine quantitative Methodik entwickelt. Als Grundlage für die Herleitung der erforderlichen statistischen Eingangsgrößen wurden im Rahmen einer Unfallanalyse für 80 Tunnel rund 1000 Unfallprotokolle spezifisch ausgewertet. Mit der Methodik können Vorgaben für eine einheitliche und vergleichbare Durchführung von Sicherheitsbeurteilungen geschaffen werden. Bei der Entwicklung der Methodik wurden die Erfahrungen aus anderen, vergleichbaren Sicherheitsbereichen herangezogen und die entsprechenden Ansätze auf ihre Tauglichkeit hin für eine Anwendung im vorliegenden Kontext geprüft. Daneben wurden die aktuellen Entwicklungen und methodischen Ansätze zur Umsetzung der Forderungen gemäß Artikel 13 der Richtlinie 2004/54/EG im Ausland analysiert und die entsprechenden Erkenntnisse - so weit sinnvoll - in die Entwicklung der Methodik einbezogen.

Jürgen Blosfeld
Brandkurven für den baulichen Brandschutz von Straßentunneln
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen - Brücken- und Ingenieurbau, Band 67
2009, 83 S.,
Wirtschaftsverlag N. W. Verlag für neue Wissenschaft

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Brandkurven stellen Temperatur-Zeit-Verläufe für die Bemessung des baulichen Brandschutzes dar. Im Rahmen des Forschungsprojektes war die Frage zu klären, ob die bei Brandversuchen ermittelten Temperatur-Zeit-Verläufe auf deutsche Straßentunnel übertragen werden können und welche Konsequenzen hieraus resultieren würden. Die Untersuchungen haben ergeben, dass sich die von den ZTV-ING Teil 5 vorgegebene Brandkurve mit ihrer Temperatur in der Vollbrandphase und ihrer Branddauer innerhalb der Bandbreite verwendeter Brandkurven befindet und als Einzige für Straßentunnel eine Abkühlungsphase vorgibt. Von Änderungen der Brandkurve in den ZTV-ING Teil 5 wäre zuallererst die Tunnelschale betroffen. Zusätzlich wären gesonderte Untersuchungen des Brandverhaltens von Fugenkonstruktionen erforderlich. Außerdem wäre die Eignung von Dübeln für Lüfter und Brandschutzplatten für eine geänderte ZTV-ING-Kurve nachzuweisen. Der Schwerpunkt des Projektes lag in der Auswertung von Brandversuchen in Tunneln. Dabei konnte herausgearbeitet werden, dass die Versuchsobjekte hinsichtlich ihrer baulichen und betrieblichen Verhältnisse nicht mit modernen Straßentunneln vergleichbar sind und die erhaltenen Temperatur-Zeit-Verläufe nicht für die Bemessung des baulichen Brandschutzes von Straßentunneln herangezogen werden können. Damit liegen bisher keine wissenschaftlich abgesicherten Erkenntnisse vor, die eine Änderung der bisherigen ZTV-ING-Kurve rechtfertigen. Mit Verweis auf die Empfehlungen von ITA/PIARC wird empfohlen, in Fällen, bei denen ein lokales Versagen des Tunnels infolge Brands zu einem Verlust des gesamten Tunnels und/oder zu einem Verlust der Standsicherheit eines angrenzenden Bauwerkes führt, ein höheres Niveau für den Schutz des Tunnelbauwerkes als bisher vorzusehen.

Michael Heunisch, Martina Hoepfner, Ralph Pierson, Frank Dehn, Marko Orgass, Claudia Sint
Selbstverdichtender Beton (SVB) im Straßentunnelbau. CD-ROM
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen - Brücken- und Ingenieurbau, Band 63
2008
Wirtschaftsverlag N. W. Verlag für neue Wissenschaft GmbH

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Ziel der Untersuchungen war es, die Leistungsfähigkeit von SVB für die Anwendung im Straßentunnelbau zu verifizieren. Insbesondere sollte geprüft werden, ob die Robustheit des SVB gegenüber den in der Baupraxis auftretenden Veränderungen bei den Ausgangsstoffen und den Herstellbedingungen ausreichend ist und ob Fehler bei der Umschließung komplizierter Einbauteile in Tunnelinnenschalen durch den Einsatz von SVB vermieden werden können. Die Untersuchungen erfolgten an einem Straßentunnelbauwerk. Im Zuge der Ausführung des Schlossbergtunnels (B 277, Ortsdurchfahrung Dillenburg, Hessen) wurde eine cirka 30 m lange Versuchsstrecke mit insgesamt 6 Innenschalenblöcken aus SVB ausgeführt. Unter Beachtung der vorhandenen Ausgangsstoffe, aber auch der vorherrschenden Gegebenheiten an der mobilen Baustellenmischanlage geschuldet, wurde ein SVB der Festigkeitsklasse C30/37 konzipiert. Die Betonzusammensetzung zeichnet sich durch eine Verarbeitungszeit von mindestens 2 Stunden, eine Ausschalfestigkeit von mindestens 3 N/mm2 nach 12 Stunden und eine durch die Verwendung von Flugasche reduzierte Hydratationswärmeentwicklung aus. Die Herstellung, der Einbau und die Nachbehandlung des SVB erfolgten entsprechend einer erteilten Zustimmung im Einzelfall (ZiE) unter Beachtung des speziell für den Tunnelbau abgestimmten Qualitätsmanagementsystems. Während den sechs Betonagen der Tunnelinnenschalen, welche von Ende 2005 bis Anfang 2006 stattfanden, erfolgte ein umfangreiches Bauwerksmonitoring. Dabei wurden die relevanten Frisch- und Festbetonkennwerte, wie zum Beispiel seitlicher Frischbetondruck, Frisch- und Festbetontemperaturen sowie das Verformungserhalten bis ein Jahr nach der Herstellung überwacht. Um die Ausführungsqualität des SVB quantifizieren zu können, wurden neben einer visuellen Begutachtung, auch Wasserdichtigkeitstests und zerstörungsfreie Dickenmessungen durchgeführt. Die Untersuchungen hinsichtlich der Wasserdichtigkeit zeigten, dass es keine Wasser führenden Risse bei den sechs Blöcken gibt. Eine Verbesserung der Dichtigkeit bei den Blockfugen konnte nicht nachgewiesen werden. Die gesammelten Erfahrungen beim Einbau des SVB können prinzipiell als positiv bewertet werden, SVB kann den zum Teil schwierigen

Frank Heimbecher, Wilhelm Decker, Hans-Günter Faust
Einsatzbereiche endgültiger Spritzbetonkonstruktionen im Tunnelbau
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen - Brücken- und Ingenieurbau, Band 46
2004, 40 S.,
Wirtschaftsverlag N. W. Verlag für neue Wissenschaft

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Beim Einsatz endgültiger Spritzbetonkonstruktionen im Straßentunnelbau kommen prinzipiell zwei Anwendungsfälle in Betracht: 1. Einsatz als einschalige Konstruktion, d.h., die Spritzbeton-Außenschale (1. Lage) stellt im Verbund mit einer 2. Spritzbetonlage die endgültige Konstruktion dar. Die Außenschale muß dabei dauerhaft Tragfunktionen übernehmen. 2. Einsatz als zweischalige Spritzbetonkonstruktionen, bei der anstelle des Schalbetongewölbes der Regelbauweise eine Spritzbetonschale als Innenschale aufgebracht wird. Außen- und Innenschale wirken getrennt voneinander, die Außenschale übernimmt im Endzustand keine Funktionen. Im Zuge der Ausführung des Rennsteigtunnels (BAB A 71) werden beide Anwendungsfälle näher untersucht. Zur Untersuchung der Einsatzbereiche einschaliger Spritzbetonkonstruktionen wurden im Rahmen der Versuchsstrecke am Rennsteigtunnel die Ausführbarkeit, das Tragverhalten und das Dichtheitsverhalten verschiedener einschaliger Varianten untersucht. Die zweischaligen Spritzbetonkonstruktionen kamen in den Kalottenbereichen der beiden Lüfterkavernen sowie in einem der beiden Zuluftstollen des Rennsteigtunnels zum Einsatz.

Axel Städing, Tina Krocker
Anwendung des Teilsicherheitskonzeptes im Tunnelbau
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen - Brücken- und Ingenieurbau, Band 42
Beigefügt: CD-ROM mit Anlagen im PDF-Format.
2003, 30 S.,
Wirtschaftsverlag N. W. Verlag für neue Wissenschaft

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Die Umstellung der zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Brücken- und Ingenieurbauwerke (ZTV-ING) des Bundesministeriums für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen vom Globalsicherheitskonzept auf das europäische semiprobabilistische Sicherheitskonzept schreibt auch für Tunnelbauwerke die Anwendung des Teilsicherheitskonzeptes vor. Für Entwurf und Bemessung von Tunneln wird, damit eine Reihe von neuen Vorschriften maßgebend, mit deren Anwendung bisher keine Erfahrung vorliegt. Das Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, vertreten durch die Bundesanstalt für Straßenwesen, hat aus diesem Grund ein Ingenieurbüro beauftragt, das Teilsicherheitskonzept im Tunnelbau zu erproben. Im Einzelnen hat die Untersuchung die folgenden Ziele: -Anwendungen der neuen ZTV-ING und der zugehörigen fachspezifischen Normen auf die Berechnung und Bemessung repräsentativer Tunnelbauwerke. -Überprüfung der Auswirkungen des Teilsicherheitskonzeptes hinsichtlich Sicherheit und Wirtschaftlichkeit durch Vergleichsberechnungen nach dem bisherigen Globalsicherheitskonzept. -Ableitung von Empfehlungen für die Anwendung des Teilsicherheitskonzeptes bei der statischen Berechnung von Tunnelbauwerken.