Tieflegung im Stadtgebiet Luzern. Situation Hubelmatttunnel. Projektübersicht. IUB INGENIEUR-UNTERNEHMUNG AG Thunstrasse 2, 3005 Bern
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- Dominic Holtzer
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1 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Tieflegung im Stadtgebiet Luzern Tieflegung Zentralbahn Luzern Geotechnische und statische Aspekte beim Entwurf des Hubelmatttunnels Beat Gugger, Dipl. Bauing. FH Stefan Wachter, Dr.-Ing. Bahnhof Luzern Hubelmatttunnel Bestehende Linienführung Neue Linienführung N Haltestelle Allmend Allmendtunnel Haltestelle Mattenhof IUB INGENIEUR-UNTERNEHMUNG AG Thunstrasse 2, 3005 Bern Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Projektübersicht Situation Hubelmatttunnel Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009
2 Längenprofil Hubelmatttunnel Herausforderungen Stark wechselhafte Geologie (Ruschelzonen), verwittert, oberflächennah (4 25 m) Bauen im Bestand / innerstädtische Bebauung über Hubelmatttunnel mit geringer Überlagerung Erschütterungsemissionen, Setzungen Unterquerung Sternmattstrasse bei Aufrechterhaltung des Verkehrs und der Versorgungsleitungen Beengte Platzverhältnisse am Portal Geissensteinring Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Geologie Untere Süsswassermolasse rd. 25 m Allmend überhöhte Darstellung Lockergesteinsbedeckung (tonig-siltiger Feinsand mit wenig Kiesen und Sanden) Verwitterungszone des Felsen Konglomeratische Sandsteine bzw. Sandstein-Bänke Sandsteinreiche-pelitische Abfolgen Gebirgskennwerte (Auszug) Geissensteinring Gebirgszustand Kohäsion Reibungswinkel Einaxiale Druckfestigkeit Elastizitätsmodul c [MN/m 2 ] [ ] q u [MN/m 2 ] E [GN/m 2 ] Unverwittert Verwittert Stark verwittert Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009
3 Ausbruch- / Lösemethode (1) Ausbruch- / Lösemethode (2) Sprengvortrieb Auflockerung entlang Ausbruchprofil Risiko von Setzungen an Oberfläche Erschütterungs- und Lärmproblematik (Sprengungen) Kürzere Bauzeit Vortrieb mit Teilschnittmaschine (TSM) Geringe Auflockerung entlang Ausbruchprofil Tunnelbohrmaschine (TBM) Geringe Auflockerung entlang Ausbruchprofil Minimale Erschütterungen Vollausbruch möglich Unwirtschaftlich bei zu kurzer Tunnellänge Grosse Installationsfläche Minimale Erschütterungen Kurze Abschlagslängen möglich Staubproblematik Pilotstollen Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Vortriebskonzept (1) Portalstandorte Vortriebsrichtung Sternmattstrasse Allmend Geissensteinring (Installationsfläche auf Seite Allmend vorhanden) Portal Allmend Fallender Vortrieb 1.2 % (möglich, da nur geringe Wassermenge prognostiziert) Seite Allmend weniger Wohngebiet (Emissionen) Materialabtransport einfacher, da Portal nicht direkt an stark befahrener Strasse mit Öffentlichem Verkehr Portal Geissensteinring Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009
4 Vortriebskonzept (2) Pilotstollen mittels TBM Notwendiger Lüftungsstollen für TSM-Ausweitung Stabilisierung des Firstes Reduktion der Setzungen Aufnahme der tatsächlich anstehenden Geologie Stabilisierende Wirkung auf Tunnelbrust und Reduktion des Risikos von Niederbrüchen bei Aufweitung Stollenband des Pilotstollens In Arbeit bei Samuel Kluft Wechselhafte Geologie Wasserführung In-situ Aufnahme des Gebirges durch den Geologen Lithologie Verwitterung Gebirgsbeschreibung Hinweise Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Ruschelzonen Zerrüttungszonen infolge Kompensation von Bewegungen zwischen steifen Schichten Schichtstärke von rd. 1.0 m Vortriebskonzept (3) Kalottenvortrieb / Strossenabbau / Sohlaushub mit Teilschnittmaschine Unterteilung des Ausbruchquerschnitts in 3 einzelne Phasen Geringe Festigkeit (c = 0 kn/m 2 ), nachbrüchig Sofortige Sicherung möglich Keine Erschütterungen an Oberfläche Unterteilung Kalotte aufgrund Ruschelzonen möglich Sohlschluss innerhalb 10 TM gegen mögliche Quellhebungen Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009
5 Vortriebskonzept (4) Profiltyp / Einschaliger Ausbau Vortriebskonzept (5) Gegenvortrieb Geissensteinring Vorauseilende Sicherung mittels Rohrschirm im Bereich geringer Überdeckung unterhalb Sternmattstrasse Gegenvortrieb mit TSM unterhalb Sternmattstrasse unter Verkehr und Betrieb der Versorgungsleitungen (u.a. Gasleitung) Keine Unterquerung mit Pilotstollen Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Vortriebskonzept (6) Vor- und Nachteile Vierfaches Auffahren der Tunnellänge längere Bauzeit Keine Erschütterung an Oberfläche bzw. Gebäuden Minimierung der Setzungen an Oberfläche Wesentliche Gefährdungsbilder Gefährdungsbild Gegenmassnahme Ortsbrustinstabilität Kalottenvortrieb / Querschnittsaufteilung Steinfall Versiegelung mit Stahlfaserspritzbeton bzw. Sicherung mit Ankern und Netzen (TBM: Möglichkeiten der Ausbruchsicherung beschränkt) Quellmessung über längeren Zeitraum Optimierung der Ausbruchsicherung nach Auffahren des Pilotstollens Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009
6 Gefährdungsbild: Steinfall In Arbeit bei Samuel Wesentliche Gefährdungsbilder Gefährdungsbild Gegenmassnahme Ortsbrustinstabilität Kalottenvortrieb / Querschnittsaufteilung Steinfall Nieder-, Tagbruch Versiegelung mit Stahlfaserspritzbeton bzw. Sicherung mit Ankern und Netzen Sicherung, Reduktion der Abschlagslänge, Anordnung des Rohrschirmes Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Gefährdungsbild: Tagbruch Wesentliche Gefährdungsbilder Sternmattstrasse Versorgungsleitungen rd In Arbeit m bei Samuel Lockergestein Hüllrohr Adapter Schlagring Bohrkrone Sandstein Rohrschirm Gefährdungsbild Gegenmassnahme Ortsbrustinstabilität Kalottenvortrieb / Querschnittsaufteilung Steinfall Nieder-, Tagbruch Auflockerung Versiegelung mit Stahlfaserspritzbeton bzw. Sicherung mit Ankern und Netzen Sicherung, Reduktion der Abschlagslänge, Anordnung des Rohrschirmes Statische Berechnungen / Dimensionierung der Verkleidung Pelitische Abfolge Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009
7 Gefährdungsbild: Auflockerung Lastfall: Auflockerungsdruck nach TERZAGHI (Silotheorie) Wesentliche Gefährdungsbilder Gefährdungsbild Gegenmassnahme Ortsbrustinstabilität Kalottenvortrieb / Querschnittsaufteilung Steinfall Nieder-, Tagbruch Auflockerung Versiegelung mit Stahlfaserspritzbeton bzw. Sicherung mit Ankern und Netzen Sicherung, Reduktion der Abschlagslänge, Anordnung des Rohrschirmes Statische Berechnungen / Dimensionierung der Verkleidung Quelldruck Setzungen Messungen (Kontrollplan), Setzungsprognose Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Gefährdungsbild: Setzungen Normalprofil Hubelmatttunnel Verformungsprognose Rückrechnung Verifizierung des Modells 0.3 cm Gemessene Setzung: 0.5 cm FE-Modell im Bereich der Breitenlachenstrasse 1 cm Berechnete Setzungen im Bereich der Breitenlachenstrasse infolge Pilotstollen Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009
8 Allmendtunnel - Deckelbauweise Bauen in der Praxis SWISS TUNNEL CONGRESS 2010 Jürg Biese Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Bauen in der Praxis Bauen in der Praxis Portal Geissensteinring Blickrichtung HBF Portal Allmend Geissensteinring Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009
9 Projektbeteiligte Herzlichen Dank an die Projektbeteiligten! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009 Kolloquium STÄDTISCHER TUNNELBAU ETH Zürich 10. Dezember 2009
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