Tunnelbau

  =vordere Bereich beim Tunnelvortrieb, an dem der Abschlag des Gesteins und der Vortrieb des Tunnelhohlraumes erfolgt

• durch Lastumlagerung ändert sich Spannungszustand im Boden 
• Vor Ortsbrust herrscht eine erhöhte vertikale Spannung 
• Wie bei Verbauwand von Baugruben führt vertikale Spannungen im Boden auch zu horizontaler Spannung -> Belastung auf Ortsbrust 
• Je nach Baugrund und Belastung -> Sicherung erforderlich 

• Stollen 
• Tunnel
• Eisenbahn 
• Kaverne 

• entscheident für Klassifizierung des Gebirges & Bestimmung Ausbruchsklassen
• jede nicht erkannte Anomalie führt zu Störungen im Bablauf -> teurer und zeitintensiver als Vorerkundung 

• Magmatite -> entstanden aus Magma durch Erstarrung  
• Metamorphite -> entstanden durch Umwandlung aus anderen Gesteinen
• Sedimente (verfestigt/unverfestigt) -> enstanden durch Ablagerungen (organisch oder von durch Verwitterung zerstörtem Gestein) 

• Überlagerung (wie viel Material ist über Tunnel)
• Geländetopographie 
• Tiefenlage der Felsoberfläche 
• Primärspannungen 
• Orientierung der Trennfläche und Schichtgrenzen zur Tunnelachse 
• Vortriebsmethode 

• Ton -> Quellen 
• Moräne -> Heterogenität 
• Steinsalz -> Aggresivität des Wassers (-> Auswirkungen auf Dauerhaftigkeit)
• Anhydrit -> Quellen bei Wasserzutritt
• Gelöste Stoffe -> Kalkablagerungen in Leitungen -> Verschluss der Leitungen -> Wasserdruck im Tunnel -> Erhöhe Belastung des Tunnels 

• Bestehende Unterlagen (z.B. geologische Übersichtskarten, Erfahrungen aus benachbarten Projekten)
• Geophysikalische Untersuchungen
• Aufschlussbohrungen (Sondierstollen) -> Bohrverfahren kann Aussagekraft beeinflussen
• Bestimmung verschiedener Kennwerte an Versuchen im Bohrloch (z.B.  Schlagsondierung während Bohrarbeiten)
• Bestimmung verschiedener Kennwerte an Bohrproben im Labor (z.B. mechanische Kennwerte, Wasserdurchlässigkeit, chemische Belastung) 
• Beobachtung des Wasserstands über einen längeren Zeitraum (regelmäßige Messung per Kabellichtlot oder automatisch mit Datenlogger)
• Wasseranalyse (Aggressivität, Belastung von Böden mit Schadstoffen)
• Bohrerkundungen mit: (je nach Bohrtiefe und Baugrundeigenschaften) 
  • Rammsondierung 
  • Schneckenbohrverfahren 
  • Kernbohrverfahren 
  • Rammkernbohrverfahren 
  • Greiferbohrungen 

• Geologischer Längsschnitt 
• Geologisches Gutachten 
• Tunnelbautechnisches Gutachten 

1.  Herstellung der Baugrube, Wände stützen mit Bohrpfahlwänden
2. Evtl. Abdichtung Grubensohle gg. Wassereintritt (je nach GW-Stand) 
3. Erstellung des Tunnels in Ingenieurbauweise
4. Überschüttung des Tunnels, Verfüllen der Baugrube

Phase 1: Verkehrsumlegung und Bau von Schlitz- oder Bohrpfahlwänden als Baugrubenverbau/Wassererhaltung.

Phase 2: Abtrag der Oberfläche, Betonieren des Deckels (spätere Decke)

Phase 3: Überschüttung des Deckels, Erdarbeiten und Errichtung der tragenden Konstruktion.

Phase 4: Innenausbau und technische Ausstattung des Bauwerks.

reduzierte Verkehrsbelaustung da Verkehr während Bauarbeiten über Deckel fahren kann 

1. Aushub des Grabens („Schwimmender“ Löffel- oder Saugbagger)
2. Herstellung Tunnelblöcke im Trockendock in größeren Abschnitten (Schotts an Blockenden) 
3. Einschwimmen und Absenken des Tunnelblocks 
4. Ausrichten und Abdichten (Anschluss an Nachbarblock)
5. Überschütten des Tunnels 

Sprengen, Bagger, Teilschnittmaschine (TSM)

• Im Festgestein mit mittlerer bis hoher Festigkeit 
• Beeinträchtigt Umgeben durch Lärm und Erschütterungen 

Bohren zum Einbringen des Sprengstoffs

• Mittels hydraulischer Bohrhämmer mit Spülung (meist Wasser) 
• meist Bohrwägen (CAD und Lasersteuerung)

Einbringen des Sprengstoffs 

• Gesetzliche Auflagen beachten
• Wahl des richtigen Sprengstoffs

Sprengvorgang

•  
• Bohrloch freiblasen und prüfen
• Laden mit Sprengstoff und Zünder
• Evtl. Loch verdämmen
• System prüfen
• Zünden
• Nachlüften da giftige Sprengschwaden

Zündung

• Pyrotechnische Zündmittel (günstig, ungenau)
• Elektrisch (Kontrolle mittels Ohmmeter) 
• Elektronische Zündung (sicher, genau, sehr teuer)
• Erschütterungsreduktion durch Zeitverzögerte Sprengungen

1. Herz zum Lösen der Verspannungen
2. Erweiterungsanschlüsse
3. Kranz (zur Profilgenauigkeit, kleine Ladungen)

• Im Gebirge mir geringer Festigkeit oder Lockergestein 

•  
• Robuste Ausführung  
• Verschiedene Anbaugeräte (Löffel mit starken Reißzähnen, Hydraulikhämmer/meißel, Werkzeug schnell wechselbar)
• Löffel um Längsachse hydraulisch drehbar -> um Tunnelwand folgen zu können 
• Reichweite des Tunnelbaggers evtl. nicht ausreichend um von Sohle Firste zu erreichen -> Unterteilung des 

•  Für Lockergestein & mittlere Gesteinsfestigkeit (bis 120N/mm²)

•  
•  Kürzere Tunnel 
• Nicht kreisförmige Tunnel 
• Veränderliche Querschnitte 

•  Wenn Vollausbruch nicht möglich aufgrund von (Größe & Leistungsfähigkeit) Baumaschinen, Querschnittsfläche, Bodenverhältnisse 
• Beim Teilausbruch teilweise Sicherung bereits hergestellter Abschnitte -> verlängert Bauzeit & erhöht Kosten

• Zuerst beide Ulmenstollen (1+2 und 3+4) aufbrechen (l.d.A u r.d.A seitlich)
• Dann Kern (5+6) aufbrechen 
• Aufwendig da temporäre Ulmenschalen                                             wieder  abgebrochen werden müssen 

• Aufnehmen Ausbruchsmaterial (Haufwerk) und Übergabe an Transportgerät/-einrichtung 

•  
• Hochlöffelbagger (sehr große Tunnel und Kavernen,)
• Radlader (große Tunnel)
• Stollen -/Tunnelladebagger
  • Hydraulisch mit spezieller Ladearmkinematik und kurzem Ladearm
• Seitenkipper / Seitenkipp-Radlader
• Universalladegeräte
  • Kombigerät Lade- und Übergabeeinrichtung, keine Drehbewegung nötig

•  Sicherung der Ausbruchslaibung mit Spritzbeton (Kopfschutz)
• Erste Bewehrungslage (Listenmatten) + Ausbaubögen
• Einspritzen der Bewehrung + Ausbaubögen mit Spritzbeton
• Ggf. Ankern
• Zweite Bewehrungslage (meist nur bei Schalenstärke > 20cm)
• Einspritzen mit Spritzbeton

 unterschiedliche Profile (meist Gitterträger) werden als einzelne Elemente vor Ort zusammengesetzt -> Unterschiede in Steifigkeit, Querschnittsfläche, Einspritzbarkeit

• (als Sicherungsmittel) wird Lagenweise eingebracht (mittels Spritzbetonmanipulator)
• Vorteile Tunnelbau: keine Schalung und Verdichtung, hoher Haftverbund mit Baugrund
• Verfahren:
  • Trockengemisch
  • Nassspritzverfahren (mittels Pumpen und Verflüssigern)
• Wichtig: Vermeidung von Düsschatten im Bereich der Bewehrung/Ausbaubögen, richtiger Abstand zwischen Düse und Wand (Vermeidung von Rückprall, Festigkeit)

•  
• Abbindebeschleuniger (erhöht Festigkeit zu Beginn, bessere Haftungs- und Abdichtungswirkung)
• Betonverflüssiger (kleiner w/z-Wert, Wasserdichter und Frostbeständiger)
• Verzögerer (Länger Verarbeitbarer, Aber Aktivator an Düse für Abbinden nötig)

•  
• Höherer Mehlkornanteil (Pumpbarkeit, Klebewirkung, weniger Rückprall, Dichter)
• Flugasche, Silikatstaub (erhöhte Festigkeit)

•  Zugelement 
• Verstärkt Tragwirkung des Gebirges 
• Verhindert Abplatzen oder Herauslösen von Gesteinsplatten aus Tunnelwandung 

• Verbund-/Mörtelanker
• Mechanischer Anker
• Reibungsanker

1. Zusammenbau Hohlstab-System, Ankopplung an Spülkopf
2. Drehender, selbstbohrender Einbau -> zeitgleiche Injektion
3. Optional: Verlängerung durch Muffen
4. Entkopplung vom Spülkopf
5. Zusammenbau bzw. Fixierung Verankerung (Platte und Mutter)

1. Bohren der Löcher
2. Verfüllen mit Zementmörtel
3. Einschieben der Anker