Erfahrungen bei Tunnelvortrieben im Lockergestein im Münchner Raum. Das U-Bahn-Netz von München

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Elvira Meyer
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1 Erfahrungen bei Tunnelvortrieben im Lockergestein im Münchner Raum Jochen Fillibeck Zentrum Geotechnik, TU München Das U-Bahn-Netz von München

2 Gliederung 1. Geologische Verhältnisse 2. Typische Vortriebsweisen in München 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 4. Erfahrungen mit Schirmgewölbesicherungen - Düsenstrahlschirm - Rohrschirm 5. Hinweis über ein empirisches Verfahren zur Prognose von Setzungen im Tunnelbau

3 Geologische Verhältnisse in München W O

4 Geologische Verhältnisse in München Quartäre Kiese verschiedener Eiszeiten, mitteldicht bis dicht, k ~ m/s Jüngste Talfüllungen der Isar Auffüllungen, feinkörnige Deckschichten

5 Geologische Verhältnisse in München Quartäre Kiese verschiedener Eiszeiten, mitteldicht bis dicht, k ~ m/s Jüngste Talfüllungen der Isar Auffüllungen, feinkörnige Deckschichten Tertiäre Tone und Schluffe, halbfest bis fest k < m/s

6 Geologische Verhältnisse in München Quartäre Kiese verschiedener Eiszeiten, mitteldicht bis dicht, k ~ m/s Jüngste Talfüllungen der Isar Auffüllungen, feinkörnige Deckschichten Tertiäre Sande, dicht k ~ bis m/s Tertiäre Tone und Schluffe, halbfest bis fest k < m/s

7 Grundwasserverhältnisse in München 1. Grundwasserstockwerk im Quartär mit freiem Grundwasserspiegel 2. Weitere Grundwasserstockwerke im Tertiär (gespanntes Grundwasser)

8 2. Typische Vortriebsweisen in München 2.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen Quartäre Kiese D ~ 6,8 7,2 m Kalottenvortrieb mit Stützkern und Pfändung

9 2. Typische Vortriebsweisen in München 2.2 Spritzbetonvortriebe im Tertiär Tertiäre Sande Tertiäre Tone / Schluffe Tertiärvortrieb mit kurz vorauseilender Kalotte (abgestufter Vollausbruch) mit und ohne Druckluftstützung

10 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen Grundproblem: Wie groß ist die freie Standhöhe? (Kies: c = 0 kn/m²) Berücksichtigung der Kapillarkohäsion c c im erdfeuchten Zustand Oberflächenspannung T s Porenwasserdruck u w Kapillarkohäsion c c Korn Korn

11 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen c c abhängig von der Korngröße Sand Rollkies Kies

12 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen Stützkern 14 Strosse / Sohle 56 Teil- Fläche 1 TF2 TF4 Stützkern

13 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen Alternativ: Verkittungsinjektion mit Ramminjektionslanzen

14 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen Ziel: Verkittung der Rollkieslagen!

d. Regel unkritisch, jedoch Entwässerung der Tertiärsande!

15 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.2 Atmosphärischer Spritzbetonvortrieb im Tertiär Freie Standhöhe i. d. Regel unkritisch, jedoch Entwässerung der Tertiärsande! Erosion im Übergang Sand / Ton Gegenmaßnahme Vakuumlanzen: - Entwässerung - Erhöhung der Kapillarkohäsion

16 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.3 Druckluftvortrieb im Tertiär Brunnen gesp. 2. GW P i Druckluft verdrängt das Grundwasser ins Gebirge W h 2 < P i

17 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.3 Druckluftvortrieb im Tertiär In Sandlinsen kann das Grundwasser trotz Druckluft nicht abströmen! P i P i P i P i + W h

18 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.3 Druckluftvortrieb im Tertiär Brunnen P i W h Abhilfe: Brunnen von GOK oder Vakuumlanzen

19 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.4 Ortsbrustverankerung / Glasfaser, HDI Senkrechte Ortsbrust bei großen Querschnitten

20 3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.4 Ortsbrustverankerung / Stahl, Glasfaser, HDI U-Bahn: U3 Nord 1 A = m² Probleme bei großen Querschnitten: - Große Ankerlängen (Einbindung hinter Stützkern) - Ortsbrustberechnung: Große Stückzahlen erforderlich - Bohren in großer Höhe => Auffahren in Teilquerschnitten

21 4. Schirmgewölbesicherung 4.1Allgemeines Fragestellung: - Setzungsreduzierung? - Standsicherheitserhöhung? Möglichkeiten: - Düsenstrahlschirm - Rohrschirm - Injektionsschirm - Vereisung

22 4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm bei U3 Nord, Los 1 Brunnen Brunnen Schmaldichtwand Düsenstrahlschirm Kalottenvortrieb Strosse / Sohle

23 4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm bei U3 Nord, Los 1

24 4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm bei U3 Nord, Los 1

25 4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm - Problemstellung Problemstellung DSV: Suspensionsrückfluss erforderlich

26 4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm Problem bei Herstellung Sackungen durch Hohlräume Rückfluss zu groß!

27 4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm Problem bei Herstellung Rückfluss zu gering! Überdruck

28 4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm Problem bei Herstellung Abhilfe: Entlastungsbohrungen von GOK aus Entlastungsbohrung

29 4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm Problem bei Herstellung Abhilfe: Entlastungsbohrungen von GOK aus Ggf. Zusatzmaßnahmen zur Reduzierung von Verformungen bei der DSV-Herstellung erforderlich.

30 U3 Nord Los 1, Vortrieb W3 / W4 Setzungen durch den Vortrieb: Je nach Überdeckung zwischen 26 und 40 mm Vortriebsquerschnitt U5/9 Theresienwiese U5/9 Ostbahnhof U3N1 W4 / W3 Querschnittsfläche ca. [m²] Überdeckung ca. [m] Max. Setzung [mm] Fazit zum Vortrieb mit DS-Schirm - Beim Vortrieb mit DS-Schirm wurden Setzungen 9,3 9,6 6,5 / 11 gegenüber Vortrieben im Teilausbruch nicht reduziert / 40 - Erhöhung der Standsicherheit

31 4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Unterfahrung Werner-Friedmann Bogen (U3N1) SW Werner-Friedmann-Bogen NO

32 4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Unterfahrung eines Hochhauses

33 4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Herstellung Rohrschirm: Länge: 12 m Überlappung: 4 m Bohrdurchmesser: 146 mm

34 4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Setzungsmessung Setzungsmessungen

35 4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Setzungsmessung Setzung [mm] 0 10 G1 G2 20 Wasserhaltung Rohrschirm Gleis 2 Vortrieb Gleis 2, Rohrschirm Gleis 1 Nach Vortrieb Gleis1 und Gleis 2

36 4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Oberflächensetzungen Tiefgarage WFB 0 10 Setzungen [mm] 25 20

37 4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Setzungsmessung Fazit zum Rohrschirm: - Zur Ausbildung der Längs- und Quertragwirkung sind Verformungen erforderlich. Keine Setzungsreduzierung. - Rohrschirm erhöht die Standsicherheit.

38 5. Empirisches Verfahren nach Fillibeck zur Setzungsprognose im Tunnelbau z 0 s max Tunnel vortrieb x - Basiert auf ca. 400 sorgfältig ausgewählten und ausgewerteten Messquerschnitten - Für Schild- und Spritzbetonvortriebe anwendbar - Aussagen zur Auftretenswahrscheinlichkeit => Siehe Tagungsband / Internet

39 5. Empirisches Verfahren nach Fillibeck zur Setzungsprognose im Tunnelbau Anwendung 2. S-Bahn- Stammstrecke München Haltepunkt Hauptbahnhof Haltepunkt Marienhof Glück auf!

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