Nachgiebiger Ausbau Stand der Technik Zukünftige Entwicklung. E. Schneider M. Spiegl. Inhalt

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1 Nachgiebiger Ausbau Stand der Technik Zukünftige Entwicklung E. Schneider M. Spiegl 0 Inhalt 1. Einleitung 2. Felsmechanische Grundlagen 3. Systeme 4. Stand der Technik 5. Elemente für nachgiebigen Ausbau 6. Zukünftige Entwicklung 7. COMPEX Support System 8. Zusammenfassung 1 1

2 1. Einleitung Deformierter Ausbau Arlberg West (1975) Yacambú (1979) 2 Strenger Tunnel (2002) GBT FaidoTunneltag, (2007) Tiroler 2. Felsmechanische Grundlagen Interaktion Gebirge Ausbau (1) Gebirgskennlinie FENNER PACHER (1938/1964) SEEBER (1999) 3 2

3 Interaktion Gebirge Ausbau (2) Gebirgskennlinie ROTTER (2004) PG TK Granitztal (2008) 4 Interaktion Gebirge Ausbau (3) Gebirgskennlinie Widerstandsprinzip Ausweichprinzip KOVÁRI

4 3. Systeme (ungewollt) nachgiebiger Ausbau: Holz Neuer Semmering Eisenbahntunnel (1950) 6 (gewollt?) steifer Ausbau: Deutsche Kernbauweise Tunnel Hölzern (1970) 7 4

5 Steifer Ausbau: System Bernold Gotthard Straßentunnel ( ) 8 Steifer Ausbau: Stahlbogen und Spritzbeton Walgaustollen (1980) 9 5

6 Vorschläge für nachgiebigen Ausbau (1) FENNER: so wird es wohl zweckmäßig sein, eine Wandung zu bauen, die 40 oder 50 kg/cm² Druck aushält und den Außendruck durch Anbringen von Schlitzen so zu regeln, daß er die vorher bestimmte Grenze nicht überschreitet. 10 Vorschläge für nachgiebigen Ausbau (2) RABCEWICZ: Hohlraum Rippen Nachgiebiges Hilfsgewölbe 11 6

7 Vorschläge für nachgiebigen Ausbau (3) Concrete support with integrated timber element RABCEWICZ 12 Vorschläge für nachgiebigen Ausbau (4) Stauchelemente BRUNAR, KOVÁRI, MORITZ Rippen VIGL Ringspaltmörtel ROTTER 13 7

8 Erste Anwendung Schlitze 14 Tauerntunnel 1. Röhre (1972) Erste Anwendung Stauchelemente Zeche Ibbenbüren (1985) MEYPO-Stauchelemente 15 8

9 4. Stand der Technik Italien: ADECO.RS Schema LUNARDI Bologna Firenze (2000) 16 Österreich: Stauchelemente GalgenbergGalgenbergTunnel (1995) Strenger Tunnel (2005) Tauern-Tunnel Tauern2. Röhre (2007) Strenger Tunnel (2005) 17 9

10 Schweiz: Nachgiebiger Stahlausbau (1) GBT Faido (2008) Vereina Tunnel (1990) 18 Schweiz: Nachgiebiger Stahlausbau (2) Konventioneller Vortrieb Vollausbruch Maschineller Vortrieb TBM O GBT Sedrun (2007) GBT Faido (2008) 19 10

11 Frankreich, Italien (1) Lyon-Turin, Zugangstunnel Saint Martin La Porte (2007), BARLA 20 Frankreich Italien (2) Saint Martin La Porte, BARLA 21 11

12 Stand der Technik Österreich Schweiz Frankreich Italien Hauptelement Stauchelement Stahlbögen und/oder STE Stahlbögen plus STE Sequenz Kalotte Strosse Sohle Vollausbruch Vollausbruch Ortsbrustsicherung Stahlanker lange GFK- Anker viele, lange GFK-Anker Innenschale spät spät bald Elemente für nachgiebigen Ausbau Dimensionierung Arbeitslinie Stauchelemente an Tragfähigkeit des Ausbaus anpassen 23 12

13 Nachgiebige Verbindung für Stahlausbau Bochumer Eisenhütte 24 Umfangs- Stauchelemente WABE (Bochumer Eisenhütte) LSC-Stauchelement Stauchelement Spezialbeton hidcon 25 13

14 6. Zukünftige Entwicklung Konventioneller Vortrieb Umfang: Stauchblöcke durch komprimierbaren Spritzbeton ersetzen Radial: 1. Lage komprimierbarer Spritzbeton 2. Lage = konstruktiver Spritzbeton 26 Maschineller Vortrieb 27 14

15 Umfangselemente Vorteile: bekannt und erprobt Nachteile: querverschieblich undichte Fuge wie einbauen? 28 Radialelemente Rippentübbinge mit äußerem Hohlraum System CoCo Komprimierbare Ringspaltverfüllung Granulat: Mowlem U.K Mörtel: K. Rotter, Innsbruck Parallelentwicklung Hochtief Andere: FP CONTUN Teilprojekt FELCO 29 15

16 7. COMPEX SUPPORT SYSTEM Anforderungen HOCH KOMPLEX! - Verformungsvermögen Arbeitslinie: ZEITABHÄNGIGKEITmuss berücksichtigt werden - Tragvermögen - Bettungsvermögen - Dauerfestigkeit - Lebensdauer - Eluatverhalten - Sulfatbeständigkeit - Brandbeständigkeit - etc. 30 Zeitabhängigkeit VIGL 31 16

17 Forschungs- und Entwicklungsfelder - Materialtechnologie Verfahrenstechnik Abdichtungstechnik (Außendichtung zwischen Schild und Gebirge) Statik Stand der Entwicklung - Laborversuche Großversuche Baustellenversuche Modellrechnungen 2000 andauernd 2002, 2003, andauernd 32 Stand der Entwicklung (1) Laborversuche (Uni Innsbruck) querdehnungsbehindert 50% Komprimierung Hydropulsgerät 33 17

18 Stand der Entwicklung (2) Druckspannung in [N/mm²] 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5, v1720-3d v1720-7d v d 0,00 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 Stauchung in % Spannungs-Dehnungsdiagramme für 3, 7 bzw. 28 Tage alten COMPEX-Mörtel 34 Stand der Entwicklung (3) Großtechn. Versuch (Werk SCHRETTER) Modelltunnel Mörtel 35 18

19 Stand der Entwicklung (4) Baustellenversuch Unterinntal, Baulos H8 36 Anwendungsbereiche - Wofür? Druckhaftes Gebirge Quellendes Gebirge - Wo? Österreich oder fernes Ausland? Problemfelder - Verformungsgeschwindigkeit des Gebirges - Asymmetrische Belastung - Geologisch bedingter Mehrausbruch - Verklemmen Schild - etc

20 8. ZUSAMMENFASSUNG - Tunnel mit Durchmesser 10m in druckhaftem Gebirge erfordern nachgiebigen Ausbau - Für konventionellen Vortrieb sind erprobte Lösungen vorhanden nationale Unterschiede schwinden - Für maschinelle Vortriebe (TBM mit nachfolgendem starren Tübbingausbau) gibt es vielversprechende Entwicklungen - Einsatzbereich: Lange Tunnel in duktilem Gebirge mit mittlerer bis hoher Überlagerung Phyllite, Schiefer, Flysch, Tonmergel, u.ä. - Koralm-, Brenner-, Semmeringtunnel Stuttgart 21, R(?) 38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 39 20