Erfahrungen bei Tunnelvortrieben im Lockergestein im Münchner Raum Jochen Fillibeck Zentrum Geotechnik, TU München Das U-Bahn-Netz von München
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
Geologische Verhältnisse in München W O
Geologische Verhältnisse in München Quartäre Kiese verschiedener Eiszeiten, mitteldicht bis dicht, k ~ 5 10-3 m/s Jüngste Talfüllungen der Isar Auffüllungen, feinkörnige Deckschichten
Geologische Verhältnisse in München Quartäre Kiese verschiedener Eiszeiten, mitteldicht bis dicht, k ~ 5 10-3 m/s Jüngste Talfüllungen der Isar Auffüllungen, feinkörnige Deckschichten Tertiäre Tone und Schluffe, halbfest bis fest k < 1 10-8 m/s
Geologische Verhältnisse in München Quartäre Kiese verschiedener Eiszeiten, mitteldicht bis dicht, k ~ 5 10-3 m/s Jüngste Talfüllungen der Isar Auffüllungen, feinkörnige Deckschichten Tertiäre Sande, dicht k ~ 1 10-4 bis 1 10-5 m/s Tertiäre Tone und Schluffe, halbfest bis fest k < 1 10-8 m/s
Grundwasserverhältnisse in München 1. Grundwasserstockwerk im Quartär mit freiem Grundwasserspiegel 2. Weitere Grundwasserstockwerke im Tertiär (gespanntes Grundwasser)
2. Typische Vortriebsweisen in München 2.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen Quartäre Kiese D ~ 6,8 7,2 m Kalottenvortrieb mit Stützkern und Pfändung
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
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
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen c c abhängig von der Korngröße Sand Rollkies Kies
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen 23 41 32 65 Stützkern 14 Strosse / Sohle 56 Teil- Fläche 1 TF2 TF4 Stützkern
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen Alternativ: Verkittungsinjektion mit Ramminjektionslanzen
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen Ziel: Verkittung der Rollkieslagen!
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
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
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
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.3 Druckluftvortrieb im Tertiär Brunnen P i W h Abhilfe: Brunnen von GOK oder Vakuumlanzen
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.4 Ortsbrustverankerung / Glasfaser, HDI Senkrechte Ortsbrust bei großen Querschnitten
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung 3.4 Ortsbrustverankerung / Stahl, Glasfaser, HDI U-Bahn: U3 Nord 1 A = 170 200 m² Probleme bei großen Querschnitten: - Große Ankerlängen (Einbindung hinter Stützkern) - Ortsbrustberechnung: Große Stückzahlen erforderlich - Bohren in großer Höhe => Auffahren in Teilquerschnitten
4. Schirmgewölbesicherung 4.1Allgemeines Fragestellung: - Setzungsreduzierung? - Standsicherheitserhöhung? Möglichkeiten: - Düsenstrahlschirm - Rohrschirm - Injektionsschirm - Vereisung
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm bei U3 Nord, Los 1 Brunnen Brunnen Schmaldichtwand Düsenstrahlschirm Kalottenvortrieb Strosse / Sohle
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm bei U3 Nord, Los 1
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm bei U3 Nord, Los 1
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm - Problemstellung Problemstellung DSV: Suspensionsrückfluss erforderlich
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm Problem bei Herstellung Sackungen durch Hohlräume Rückfluss zu groß!
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm Problem bei Herstellung Rückfluss zu gering! Überdruck
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm Problem bei Herstellung Abhilfe: Entlastungsbohrungen von GOK aus Entlastungsbohrung
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm Problem bei Herstellung Abhilfe: Entlastungsbohrungen von GOK aus Ggf. Zusatzmaßnahmen zur Reduzierung von Verformungen bei der DSV-Herstellung erforderlich.
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] 200 175 170-200 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 36 38 26 / 40 - Erhöhung der Standsicherheit
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Unterfahrung Werner-Friedmann Bogen (U3N1) SW Werner-Friedmann-Bogen NO
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Unterfahrung eines Hochhauses
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Herstellung Rohrschirm: Länge: 12 m Überlappung: 4 m Bohrdurchmesser: 146 mm
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Setzungsmessung Setzungsmessungen
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
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Oberflächensetzungen Tiefgarage WFB 0 10 Setzungen [mm] 25 20
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm Setzungsmessung Fazit zum Rohrschirm: - Zur Ausbildung der Längs- und Quertragwirkung sind Verformungen erforderlich. Keine Setzungsreduzierung. - Rohrschirm erhöht die Standsicherheit.
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
5. Empirisches Verfahren nach Fillibeck zur Setzungsprognose im Tunnelbau Anwendung 2. S-Bahn- Stammstrecke München Haltepunkt Hauptbahnhof Haltepunkt Marienhof Glück auf!