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Folgende Themen können wir Ihnen anbieten, wählen Sie bitte aus:
 
Übersicht
Geologie im Bereich der Strecke
Hebungsinjektion (CGV)
Verdichtungsinjektion
DS-Unterfangung Juridicum Passage (Petersbogen)
Bergestollen am Hallischen Tor
Querschlag / Fluchtstollen
Schildvortrieb
Schildmaschine (TBM)
Separieranlage
Tübbinge
   
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Übersicht
Lageplan
Geologischer Längsschnitt
 
Die reine Vortriebsstrecke beträgt einfach ca. 1.477 m, also insgesamt ca. 2.954 m.
 
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Geologie im Bereich der Strecke
Die geologischen Verhältnisse im Leipziger Untergrund gestalten sich sehr abwechslungsreich und gemäß Prognose sehr schwierig. Insgesamt werden 10 verschiedene geologische Schichten durchfahren, die quartären und tertiären Ursprung sind.
 
Es handelt sich im allgemeinen um Lockergesteine, die sowohl bindige, gemischtkörnige als auch rollige Bereiche enthalten. Der Anteil der bindigen, gemischtkörnigen und rolligen Bereiche sind, gemäß Prognose der geotechnischen Gutachten in den 2 Röhren als auch in den 3 bergmännischen Abschnitten unterschiedlich vertreten. Der gesamte Vortrieb erfolgt im Grundwasser. Dessen Regime gestaltet sich aufgrund zahlreicher Grundwasserleitern sowie durch bindige Einschaltungen in den rolligen Bereichen äußerst komplex.
 
Die während des Vortriebes durchzufahrenden Lockergesteine reichen im Hangenden von sandigen Mittel- bis Grobkiesen der quartären Flussschotter bis hin zu den feinsandigen, tonigen Schluffen der tertiären grüngrauen Schluffen. Zwischen eingeschaltet befinden sich bereichsweise kohlige Mittel- bis Feinsande, zum Teil tonige, schluffige, zum Teil kiesige Mittel- bis Feinsande der tertiären Bitterfelder Sande, sowie Wechselfolgen von Schluffen, Tonen und Feinsanden.
 
Charakteristisch für die tertiären Lockergesteinseinlagerungen sind eingeschaltete Sandsteinbänke und Sandsteinblöcke. Diese variieren sowohl in ihrer Lage als auch in ihrer Druckfestigkeit. Gemäß geotechnischer Prognose erreichten die untersuchten Sandsteine, bzw. Quarzite Druckfestigkeiten von bis zu 242 MN/m². Die erkundeten Sandsteinblöcke erreichten Volumina von bis zu 15 m³. Diese wurden zum Teil gehäuft im Firstbereich bis hin zur Querschnittsmitte prognostiziert.
 
Ein weiteres Merkmal des Baugrundes stellen die kohligen Einlagerungen in den sandigen Schichten dar. Es können sowohl fossile Baumstämme als auch Braunkohleflöze angetroffenen werden. Diese treten ausschließlich in den tertiären Schichten auf.
   
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Hebungsinjektionen
Zur Gebäudesicherung im Bereich der prognostizierten Setzungsmulde oberhalb der Vortriebsröhren wird das Compensation Grouting Verfahren (CGV) eingesetzt.
 
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Prognostizierte Setzungsmulde
 
Damit sollen vortriebsbedingte Setzungen ausgeglichen werden. Das System ist so gewählt, dass Injektionen und damit Hebungen so oft wiederholt werden können, bis alle Setzungen wieder zurückgestellt sind.
 
Zunächst werden anhand der prognostizierten Setzungsmulde und einer Begutachtung der vorhandenen Bebauung die Hebungsfelder bestimmt. Dann werden an strategisch günstigen Punkten Schächte, Medientunnel oder offene Baugruben erstellt, aus denen heraus die Horizontalbohrungen für die Injektionslanzen erstellt werden können. Je nach Lage des Schachtes im Hebungsfeld werden Bohrungen von bis zu 70m Länge notwendig.
 
 
Diese werden fächerartig unter die Gebäude gebohrt und mit Injektionslanzen ausgebaut.
 
Aufgrund der hohen Anzahl von Bohrungen aus einem Schacht, wird in der Regel aus mehreren Ebenen mit unterschiedlichen Bohrneigungen gearbeitet, so dass am Ende ein ebener Injektionskörper im Boden erstellt werden kann.
 
An die Lagegenauigkeit der Bohrungen müssen besonders hohe Anforderungen gesetzt werden, um zum einen später das vorgegebene Hebungsziel erreichen zu können, zum anderen möglichst wenig Setzungen bereits bei der Herstellung der Bohrungen zu provozieren. Letzteres ist auch der Grund, weshalb die Gebäude bereits während der Bohrlochherstellung messtechnisch überwacht werden müssen. Idealerweise ist zu diesem Zeitpunkt bereits das endgültige Meßsystem installiert, das geringste Höhenveränderungen aufzeichnet.
 
 
Die zu überwachenden Gebäudeteile sind zuvor in der statischen Begutachtung der Bebauung festgelegt worden. Während der Bohrarbeiten sollte je nach Bohrfortschritt jeder Messpunkt alle 60 Minuten einmal aufgenommen werden. Falls Setzungen auftreten ist mit erhöhter Frequenz weiter zu messen und gegebenenfalls sind die Bohrarbeiten zu stoppen.
 
Nach Fertigstellung einer Bohrung wird diese mit einem Horizontalinklinometer eingemessen. Stimmt die Lage, werden in die Bohrlöcher, welche einen Außendurchmesser von ca. 15cm haben, die Injektionslanzen (Ventilrohre) eingebaut. Diese haben einen Durchmesser von ca. 7cm, sind aus Stahl oder Kunststoff und haben alle 50cm eine Auslassöffnung, die mit einem Gummischlauch überzogen ist, welcher wiederum gegen Verrutschen gesichert wird. Die Rohre werden beim Ziehen der Bohrrohre mit einer Mantelmischung festgesetzt.
 
Ist die Mantelmischung ausgehärtet, kann die erste Verpressphase beginnen. Dazu werden Packer in die Ventilrohre geschoben und die einzelnen Ventile angefahren. Sitzt der Packer genau über der Auslassöffnung, wird über den Packer durch die Auslassöffnung das Injektionsgut in den Boden gepresst. Ein Zurückfließen der Suspension wird durch die Gummimanschetten verhindert.
 
Ventilrohr
 
Eine erste Injektionsphase dient zunächst der Porenraumverfüllung und dem Verschluss von Wegigkeiten im Untergrund. Dabei wird auch eine Verdichtung des anstehenden Bodens hervorgerufen. Wird der örtliche Spannungszustand im Boden erreicht, reißt der Boden und der Hohlraum wird verfüllt. Diese Volumenzunahme macht sich als Hebung an der Geländeoberfläche bemerkbar.
 
Injektionskörper
 
Daran schließt sich unmittelbar die zweite Injektionsphase mit einer kontrollierten Hebung an. Diese Vorhebung beträgt in der Regel die prognostizierte Setzung aus der Setzungsmuldenberechnung, sodass, wenn der Tunnelvortrieb die errechneten Senkungen hervorruft, das Gelände wieder auf Ursprungshöhe liegt.
 
Die dritte Phase läuft wenn der Vortrieb das Hebungsfeld durchfährt. In dieser Phase wird überwacht, ob die Setzungen die Vorhebung nicht überschreiten. Ist dem der Fall, werden die Ventile erneut mit dem Packer angefahren und mit einer definierten Menge und einem definiertem Druck beaufschlagt, bis sich eine Hebung ergibt. Die Auswahl der Ventile wird anhand des Gebäudegrundrisses mit seinen Tragenden Elementen und dem darunter liegenden Ventilrohrfächer getroffen. An das definierte Hebungsziel muss sich langsam herangetastet werden, da sich nach Beendigung der Injektionsphase der Boden erst beruhigen muss. In dieser Zeit können sich sowohl restliche Hebungen sowie erneut Setzungen ereignen.
 
Nach der Durchfahrt der beiden Röhren und im Anschluss an alle Restsetzungen erfolgt die Phase 4, in der nur noch geringe Verpressleistungen stattfinden sollen. Die Dauer, bis dass alle Reaktionen des Bodens an der Geländeoberfläche angekommen sind, kann zwischen 4 Wochen und 6 Monaten liegen und hängt von vielen Faktoren ab. Im Wesentlichen sind das die anstehende Geologie, die Verpressaktivitäten in der 3. Phase und die Lastumlagerung im Bereich der Tunnelröhren.
 
Während der 4. Injektionsphase müssen die Gebäude, die im Einflussbereich des Injektionsfächers liegen, genauestens überwacht werden. Dies geschieht in diesem Fall mit einem vernetzten System von Schlauchwaagen, die sämtliche tragenden Elemente der Gebäude bis auf 0,25mm genau überwachen. Geringste Veränderungen werden sofort festgestellt und über einen Zentralrechner an die Injektionssteuerung weitergeleitet. Sämtliche Messpunkte sollten mindestens alle 45 Sekunden abgefragt werden, um eine zeitnahe Reaktion zu ermöglichen.
 
Schlauchwaage
 
Die Datenanalyse findet in den Grundrissplänen der Gebäude mit den Ventilrohrfächern statt. Dies ermöglicht eine direkte Ansprache der richtigen Ventile in kürzester Zeit.
 
Parallel zur Datenanalyse für die Hebungsinjektion werden die Daten an den Tunnelvortrieb geliefert, wo dann eine Überlagerung aus Setzungen und Vortriebsparametern stattfindet. So kann in kürzester Zeit der Vortrieb auf die Geologie neu eingestellt werden, was in Folge weitere Setzungen vermindern wird.
 
 
Die stete Kommunikation zwischen Datenanalyse, Injektionssteuerung und Vermessungsergebnissen mit der hohen Messfrequenz verhindern, dass es zu Überhebungen kommt, die nicht mehr rückgängig zu machen wären.
 
Grundsätzlich beruht der Erfolg der Hebung auf der richtigen Lage des Injektionsfächers, der korrekten Beurteilung der anstehenden Bebauung sowie der sinnvollen Verknüpfung zwischen Geologie, Injektions-, Vermessungs- und Vortriebsparametern.
   
Entwurfsplanung der Hebungsfelder
 
Hebungsfeld 02-05 - Klick mich und ich werde gross...Hebungsfeld 06-09 - Klick mich und ich werde gross...Hebungsfeld 01 - Klick mich und ich werde gross...
 
Hebungsinjektion - Bildgalerie
Prospekt der Keller Grundbau GmbH (243 KB)
 
Vorträge im Rahmen des Hans Lorenz Symposiums zum Thema:
Umfängliche Gebäudesicherung durch Hebungsinjektionen (0,99 MB)
Maßnahmen gegen Gebäudesetzungen beim Tunnelbau (2,23 MB)
 
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Verdichtungsinjektion (Compaction Grouting)
Wie z. B. im Umgebungsbereich der Schächte SA 3 (Preußergäßchen) und SA 11 (Am Hallischen Tor) wurden lockere Bodenschichten - vermutlich ehemaligen Auffüllbereiche - angetroffen. Diese Lockerzonen müssen nun, soweit sie den Vortriebsbereich beeinflussen, eingegrenzt und stabilisiert werden.
Zur Stabilisierung wird eine Verdichtungsinjekton eingesetzt, deren Herstellungs- und Wirkungsweise nachfolgend beschrieben wird.
 
Verdichtungsinjektion
Bildquelle © Keller Grundbau GmbH
Prospekt der Keller Grundbau GmbH (1,65 MB)
Animation der Keller Grundbau GmbH
 
  1. Einbau des Injektionsrohres - Das Injektionsrohr wird je nach Baugrund und Bauaufgabe mit einem Bohrgerät oder einer Ramme abgeteuft.
  2. Verdichtungsinjektion - Der in der Mischanlage aufbereitete Injektionsmörtel wird über eine spezielle Injektionspumpe mit Druck in den Boden eingepreßt. Beim schrittweisen Ziehen oder Abteufen des Gestänges werden eine Reihe von einzelnen, übereinanderliegenden Injektionskörpern hergestellt, die zusammen säulenartige Elemente ergeben.
  3. Schrittweise Verdichtung - Um eine gleichmäßige Verdichtung des Baugrundes zu erzielen, werden die Injektionen zunächst in einem groben Primärraster ausgeführt, welches nachfolgend durch ein Sekundärraster weiter verdichtet werden kann.
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DS-Unterfangung Juridicum Passage (Petersbogen)
Über die sowieso vorgesehenen Hebungsinjektionen unter dem auskragenden 2. Untergeschoss hinaus werden zur besseren Sicherung des Gebäudes zusätzlich Unterfangungskörper - Säulen im Düsenstrahlverfahren (DS-Verfahren) unter der tunnelparallelen Außenwand des Juridicums unterhalb der Bodenplatte - eingebaut. Diese Maßnahme sowie die zeitliche Abfolge der gesamten Maßnahmen sollen hier beschrieben werden.
 
Mit den genannten Maßnahmen soll folgendes erreicht werden:
 

Unterfangung

  • Reduzierung der Gebäudesetzungen durch Schildfahrt
  • Aufrechterhaltung der Bodenpressungen unter der Bodenplatte 4. UG
  • Sichere Tiefgründung der Gebäudelasten bei Lastumlagerungen (aus Bettungsentzug unter 2. UG)
 

Hebungsinjektionen (CGV)

  • Wiederherstellung der ursprünglichen Bodenpressungen durch der Schildfahrt vorgeschaltete Hebungsinjektion in den Bereichen der Ankerbergung
  • Schaffung eines Vorhaltemaßes für die Schildfahrt (Hebung über den theoretischen Sollzustand hinaus)
  • Mögliche "schildfahrtbegleitende" Hebung bei unplanmäßig großen Setzungen
  • Wiederherstellung des theoretischen Ausgangszustands nach Schildfahrt
 
Umfang der Maßnahmen
  • Hebungsinjektionen vom 2. UG aus [zur Sicherung der Bettung des auskragenden Gebäudeteils (mit UK Bodenplatte UK 2. UG)] - vor, falls erforderlich während und nach der Schildfahrt der Oströhre
  • Unterfangung der Bodenplatte 4. UG entlang der tunnelparallelen Außenwand mit Säulen im DS-Verfahren, die aus Gründen einwandfreier Herstellvoraussetzungen oberhalb des Ruhewasserspiegels vom 2. UG aus eingebracht werden
  • Vorspannen der Säulen gegen die Bodenplatte durch Sohlverpressung (mit Manschettenrohren) im Soil-Fracturing-Verfahren. Die Sohlverpressung kann vom 2. UG aus, alternativ auch vom 4. UG aus (unter Beachtung der damit verbundenen Schwierigkeiten auf Grund des Grundwasserstands) eingebracht werden
Zeitlicher Ablauf
  • Einbau der Manschettenrohre für die horizontalen Hebungsinjektionen - ist im Vorfeld bereits erfolgt; es fehlt die Kontrolle der Funktionsfähigkeit
  • Einbau der Messmarken und -einrichtungen (Schlauchwaagen, geodätische Messeinrichtungen)
  • Einbau der DS-Säulen (Kernbohrungen, Verrohrung, Durchkernung Bodenplatte, DS-Körper, Einbau Manschettenrohre für Sohlverpressung)
  • Sohlverpressung der DS-Körper in mehreren Schritten (messtechnisch begleitet)
  • Definierte, weggesteuerte Hebung mittels der eingebauten horizontalen Kompensationsrohre. Durch die Sohlverpressung der DS-Körper ändert sich der Ausgangszustand um die dadurch erzeugten Hebungen!)
  • Schildfahrt
  • Nachverpressung (CGV); Größenordnung der Hebungen in Abhängigkeit von den eingetretenen Hebungen/Setzungen der vorangegangenen Arbeitsschritte
Auszuführende Arbeiten
  • Ausführungsplanung für die genannten Maßnahmen (sofern noch nicht erfolgt). Die zu berücksichtigenden Randbedingungen bezüglich des Juridicums werden vom Bauherrn vorgegeben (Ablauf der Maßnahmen, einzuhaltende Grenzwerte, ...). Das Messprogramm ist im Zuge der Ausführungsplanung zu erstellen bzw. anzupassen.
  • Beweissicherung Juridicum
  • Baustelleneinrichtung - Insbesondere für die Herstellung der DS-Körper und der zugehörigen Sohlverpressungsmaßnahmen
  • Herstellung der DS-Körper - Ca. 27 bzw. 34 Säulen mit einem Durchmesser von ca. 2,O m. Die Säulen werden vom 2. UG aus (oberhalb des Ruhewasserspiegels) unter Wasserauflast hergestellt: Kernbohrungen in den Decken über 3. UG und 4. UG, Vorkernen der Bodenplatte; Einbau der Verrohrung mit Abdichtung zur Bodenplatte; Durchkernen der Bodenplatte unter Wasserauflast; Einbringen der DS-Körper (unter Wasserauflast)
  • Vorspannen der DS-Körper gegen die anstehende Gründungsebene - Ausbau der vorhandenen Bohrungen (für die Herstellung der DS-Körper) und Einbau von Manschettenrohren bis ca. 1,O m unter UK DS-Körper (ca. 3 Verpressöffnungen über die Höhe unterhalb der DS-Körper); Verpressung der Sohlbereiche der DS-Körper zur Vorbelastung der anstehenden Gründungsebene mit messtechnischer Begleitung
  • Hebungsinjektionen unter den auskragenden Gebäudebereichen - Wegsteuerung, Grenzwerte siehe Untersuchungsbericht Dr. Diener; der Ausgangszustand hat sich eventuell durch die Herstellung der DS-Körper verändert
  • Schildfahrt - Ggfs. schildfahrtbegleitende Nachverpressung (Hebungsinjektionen) im Falle unerwartet hoher Gebäudesetzungen
  • Nachverpressung mit Hebungsinjektionen (Sicherstellung der Bettung unter dem auskragenden Gebäudebereich)
  • Abschluss Beweissicherung - Restarbeiten (z.B. Schließen der Bohrungen in der Bodenplatte gem. Entwurfsplan) und Räumung der Baustelle
Alle Arbeiten sind messtechnisch zu begleiten!
 
Erläuterung zum Düsenstrahlverfahren (DS-Verfahren):
Diese Bauweise, auch als Hochdruckinjektion (HDI) oder Bodenvermörtelung bekannt, wird bei der Sohlabdichtungen von Baugruben und zur - bedarfsweise ebenfalls wasserdichten - Unterfangung von benachbarten Bauwerken eingesetzt. Hierbei wird unter hohem Druck Zement in den Boden injiziert, dabei wird der Boden aufgeschnitten und durch einen Zement-Bodenkörper ersetzt.
 
DS-Verfahren
Bildquelle © Keller Grundbau GmbH
Prospekt der Keller Grundbau GmbH (1,09 MB)
Animation der Keller Grundbau GmbH
 
Petersbogen - Bildgalerie
 
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Bergestollen am Hallischen Tor
Beim Schildvortrieb mittels Tunnelbohrmaschinen (TBM) muss in einem Teilabschnitt (ca. bei km 3+400) die Unterfahrung "Am Hallischen Tor" durchgeführt werden. Die beiden Tunnelröhren sollen hier unter dem Hotel Marriott, einem Neubau aus den Jahren 1995/1996, und dem Altbau-Gebäude "Goldene Kugel" vorgetrieben werden.
 
Im Rahmen der Herstellung des Gebäudes "Hotel Marriott" wurde zur Sicherung der Baugrube auf der dem Bauwerk "Goldene Kugel" zugewandten Seite eine überschnitte Bohrpfahlwand (D = 0,88 m) ausgeführt. Die UK der Bohrpfahlwand reicht bis in eine Tiefe von 96 mHN und damit bis in den im Zuge der Erstellung des City-Tunnels aufzufahrenden Querschnitt der westlichen Tunnelröhre. Damit und wegen der bis auf Endteufe herabreichenden Bewehrung, ergibt sich die Notwendigkeit die unteren Pfahlabschnitte der Bohrpfahlwand, die sich im Bereich der Weströhre befinden, vor dem Vortrieb bis in eine Höhe abzubrechen, die eine Freiheit von Vortriebshindernissen mit einem Sicherheitsabstand von ca. 1 m um die Tunnelaußenkante herum sicherstellt.
 
Die Bergung des unteren Bohrpfahlwandabschnittes erfolgt von einem Bergestollen aus, der im Schutze einer ringförmigen Vereisung des anstehenden Bodens aufgefahren werden soll.
 
Die Bohrungen für den Einbau der Vereisungsrohre und der Betrieb der Vereisung in mehreren Stufen, erfolgt nur aus dem Schacht SA 10, bzw. aus zu erstellenden Kavernen. Dies dient der Sicherstellung einer zeitlichen Entkopplung der Maßnahmen zur Bergung der Bohrpfahlwand von dem Vortrieb der Oströhre.
 
Darin ist das stufenweise Vereisen und Ausbrechen des Bergestollens in den Abschnitten:
 
  • Stollen 1a und Kaverne 1a
  • Stollen 1b und Kaverne 1b
  • Kaverne 2
  • Stollen 2
vorgesehen (vgl. Abbildung 1).
 
Um eine Animation zu sehen klick mich an!
Bauablauf der mehrstufigen Vereisung
 
Phase A - Vorbereitende Maßnahmen
 
  • Installation von Messtechnik in den Gebäuden "Hotel Marriott" und "Goldene Kugel".
  • Nullmessungen.
  • Herstellung der Schächte.
  • Zementinjektion zur Lockerzonenvergütung unterhalb des Hotels Marriott und Weichgelinjektion zur Abdichtung im Bereich des ehemaligen Spundwandverbaus um die Baugrube des Hotels Marriott.
Phase B - Mehrstufige Vereisung Bergestollen
 
  • Bohrungen für Vereisung (inkl. Zentrale Bohrungen für Pfropfen), Temperaturmessfühler und Kontroll- und Entwässerungsbohrung für Bergestollen 1a aus Schacht SA 10 mit Berücksichtigung der aufgemessenen Lage aller Bohrungen aus Phase A. Betrieb der Vereisung inkl. dichtendem Pfropfen.
  • Ausbruch Bergestollen 1a mit Spritzbetoninnenschale und Aufweitung zur Kaverne 1a im Schutze der Vereisung. Der dichtende Vereisungspfropfen wird über außenliegende Vereisungsrohre erhalten.
  • Bohrungen für Vereisung (inkl. Zentrale Bohrungen für Pfropfen), Temperaturmessfühler und Kontroll- und Entwässerungsbohrung für Bergestollen 1b aus Kaverne 1a mit Berücksichtigung der aufgemessenen Lage aller Bohrungen aus Phase A. Die Bohrungen müssen z. T. die bestehende Bohrpfahlwand und ggf. die bestehenden Anker durchörtern.
  • Betrieb der Vereisung Bergestollen 1b inkl. dichtendem Pfropfen.
  • a) Ausbruch Bergestollen 1b mit Spritzbetoninnenschale inkl. Abbruch Bohrpfahlwand im Schutze der Vereisung.
  • b) 1.Teilausbruch Kaverne 1b mit Spritzbetoninnenschale. Der dichtende Vereisungspfropfen wird über außenliegende Vereisungsrohre erhalten. Ggf. Herstellen von Zusatzbohrungen zum Nacheisen des Pfropfens.
  • c) 2. Teilausbruch Kaverne1b mit Spritzbetoninnenschale.
  • Bohrungen für Bergenische aus Kaverne 1a und Betreib der Vereisung Bergenische.
  • Abbruch der Bohrpfähle in der Bergenische im Schutze der Vereisung, Wiederherstellen der Spritzbetoninnenschale.
  • Bohrungen für Kaverne 2 und Temperaturmessfühler aus Kaverne 1b. Die Bohrungenmüssen z. T. die bestehende Bohrpfahlwand und ggf. die bestehenden Anker durchörtern.
  • Betrieb der Vereisung für Kaverne 2. Der dichtende Vereisungspfropfen wird über außen liegende Vereisungsrohre erhalten.
  • Ausbruch Kaverne 2 mit Spritzbetoninnenschale im Schutze der Vereisung.
  • Bohrungen für Vereisung (inkl. Zentrale Bohrungen für Pfropfen), Temperaturmessfühler und Kontroll- und Entwässerungsbohrung Bergestollen 2 aus Kaverne 2 bzw. 1b.
  • Betrieb der Vereisung Bergestollen 2 inkl. dichtendem Pfropfen.
  • Ausbruch Bergestollen 2 inkl. Abbruch Bohrpfahlwand im Schutze der Vereisung. Der dichtende Vereisungspfropfen wird über außen liegende Vereisungsrohre erhalten.

Hinweise:

    • Alle Bohrungen werden gegen drückendes Wasser ausgeführt. Es ist zu beachten, dass mit dem Antreffen von Findlingen und Quarzitblöcken sowie dem planmäßigen Durchörtern der Bohrpfahlwand und von Anker-Verpressstrecken zu rechnen ist. Weiterhin existieren im Baugrund verbliebene Kunststoffrohre einer ehemaligen Weichgelsohle.
    • Alle Bohrungen sind im Anschluss an die Herstellung, entlang der Bohrachse, hinsichtlich Ihrer Lage im Grundriss und in der Höhe zu vermessen.
    • Die Anker zur Rückverankerung der alten Bohrpfahlwand sind wahrscheinlich nicht entspannt.
    • Während der Arbeiten zur mehrstufigen Vereisung des Bergestollen ist es vorgesehen, die östliche Tunnelröhre aufzufahren.
Phase C - Verfüllen des Stollens und weitere Maßnahmen
 
  • Das Verfüllen des Bergestollens erfolgt hohlraumfrei mit Dämmer. In der Firste sind Injektionsschläuche zum Nachverpressen anzuordnen.
  • Es wird davon ausgegangen, dass sämtliche Vereisungslanzen inkl. der Temperaturmessfühler nach erfolgter Bergung der Bohrpfahlwand im Boden verbleiben. Die eingesetzten Materialien und ggf. im Baugrund verbliebenen Bohrkronen stellen kein Hindernis für nachfolgende Arbeiten (Bohrungen für Hebungsinjektionen (CGV), TBM-Vortrieb) dar.
  • Herstellen der Bohrungen für Hebungsinjektionen (CGV) des Gebäudes "Goldene Kugel" (z. T. werden Ventilrohre für bereits ausgeführte Injektionen überbohrt) aus Schacht SA 12 inkl. Kontakt und Vorhebungsinjektion Goldene Kugel.
Phase D - Weströhrenvortrieb
 
  • Vortrieb der westlichen Tunnelröhre inkl. vortriebsbegleitende Hebungsinjektionen (CGV) Goldene Kugel.
Übersichtsplan (Original 1,386 MB):
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Bergestollen am Hallischen Tor - Bildgalerie
 
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Querschlag / Fluchtstollen
Im Rahmen der "Sicherheit in Eisenbahntunnel (SRT: Safety in Railway Tunnels)" ist der Brandschutz ein wesentlicher Bestandteil des Sicherheitskonzeptes. Hier ist maßgebend die Fahrzeugtypisierung mit der darin enthaltenen Festlegung der Brandschutzvorgaben, sowie die Tunnellänge.
 
Bei aufeinander folgende Tunnel, wie es beim City-Tunnel der Fall ist, darf der Abstand zwischen den Haltepunkten max. 500 m betragen. Nachdem die Tunnellänge zwischen den Stationen Bayerischer Bahnhof und Wilhelm-Leuschner-Platz aber 632 m beträgt, wird ein zusätzlicher Rettungsweg/Notausgang notwendig. Bei korrespondierenden Tunnelröhren kann dies über einen Querstollen erfolgen.
 
Deshalb soll zwischen den Haltepunkten Bayerischer Bahnhof und Wilhelm-Leuschner-Platz bei ca. km 2.035 im Schutze einer Vereisung ein Querschlag hergestellt werden. Der Querschlag wird aus der vollständig aufgefahrenen und geräumten Oströhre (Spur 2) erstellt. Die andere Röhre wird während der Herstellung des Querschlages weiter aufgefahren, so dass hier im Bereich des Querschlags Anforderungen hinsichtlich des freizuhaltenden Mindestlichtraums bestehen.
 
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1      Bauablauf
 

Der Bauablauf soll in folgenden Schritten erfolgen:

1.   Auffahrung der 1. Hauptröhre mit Einbau von Sondertübbings (Stahlbeton) im Bereich der Querschlagsöffnung. Die Sondertübbings unterscheiden sich vor allem durch die Bewehrungsführung bzw. den Bewehrungsgehalt von den Regeltübbings. Sie sind so konzipiert, dass die Festlegung der Ansatzpunkte für die Vereisungsbohrungen und deren Herstellung mit größtmöglicher Flexibilität erfolgen kann.

2.   Nach Fertigstellung und Räumung der 1. Röhre:
a)   Herstellung der Gefrierbohrungen gegen drückendes Wasser und Komplettierung
b)   Einbau der temporären Stahlaussteifung
c)   Aufbau der Sole-Vereisungsanlage und Komplettierung der Gefrierarmaturen

3.   Auffahrung der 2. Hauptröhre mit Einbau von Stahltübbings im Bereich der Querschlagsöffnung.

4.   Nach dem Passieren des Querschlagsbereichs und ausreichendem Abstand:
a)   Herstellung der Gefrierbohrungen aus der zweiten Röhre frühestens während des Durchfahrens des HP WLP (nach gegenwärtigem Stand nicht erforderlich)
b)   Einbau der temporären Stahlkonstruktion in der 2. Röhre während des Durchfahrens eine HP (WLP oder Markt, in Abhängigkeit von 4a))
c)   Aufgefrieren des Frostkörpers (evtl. gleichzeitig mit b))

5.   Öffnen des Querschlags aus dem 1. Tunnel. Die Öffnung ist genau zwei Tübbings breit. Zum Öffnen werden je Seite insgesamt 4 Tübbingsteine durch überschnittene Kernbohrungen entspannt und ausgebaut. Die Dichtrahmen der zerteilten Steine werden soweit wie notwendig intakt erhalten.

6.   Vortrieb und Durchschlag des Querschlags als abgestufter Vollausbruch mit einem Minibagger. Sicherung mit Spritzbeton. Ggf. Zusatzmaßnahmen zur Sicherung der Zwickelbereiche.

7.   Einbau Innenschale mit außen liegender Abdichtung. Dazu werden zunächst die beiden Anschlussblöcke nacheinander betoniert und anschließend der Schleusenbereich.

8.   Nach Erreichen der Tragfähigkeit der Innenschale Abstellen der Vereisungsanlage und Ausbau der temporären Abstützkonstruktionen und der Vereisungsanlage.

 
2      Beschreibung der temporären Sicherung und Abdichtung
 
2.1    Vereisungskörper (Solevereisung)
 

Die Auffahrung des Querschlags erfolgt im Schutze eines Vereisungskörpers, der wasserdicht an beide Röhren anbindet. Der Vereisungskörper umhüllt den Querschlag zylinderartig und hat zwei Funktionen:

  1. Statische Funktion: Aufnahme der Lasten aus Gebirgsdruck und Wasserdruck in der Bauphase bis zum Erreichen der Tragfähigkeit der Innenschale
  2. Dichtende Funktion: Abdichtung des Querschlagbereichs beim Auffahren und Herstellen der Innenschale.

Die Gefrierbohrungen werden gegen drückendes Wasser durch die Tübbings hindurch hergestellt. Dazu werden die TÜbbings zunächst angekernt, so dass noch ein wasserdichter Betonabschnitt zwischen Kernbohrlochtiefstem und dem Gebirge verbleibt. In das Kernbohrloch wird ein Standrohr mit Preventer bzw. Stopfbuchse und Injektionsstutzen eingeklebt. Durch das Standrohr hindurch wird dann die eigentliche Gefrierbohrung erstellt. Die Bohrungen werden daher mindestens zweistufig hergestellt. Im Bereich der oberhalb der späteren Sohlauffüllung liegenden Gefrierbohrungen kommt dann noch am Bohrlochanfang eine zweite Aufweitungsstufe hinzu, die im Endzustand den Einbau eines versenkten Deckels gestattet.

Aufgrund der bzgl. der Tunnelachse stark nach unten verschobenen Lage der Querschlagsöffnung, liegen die Sohlbohrungen relativ ungünstig. Da die Bohrungen wegen des Platzbedarfs der Lafette nicht horizontal angesetzt werden können, ist es nicht möglich mit einer Reihe Gefrierbohrungen sowohl am Anfang der Bohrungen einen ausreichend dicken Frostkörper zu erzeugen, als auch am Ende der Bohrungen noch nahe genug an die Nachbarröhre heranzukommen. Um letzteres zu erreichen, müssen die nur geneigt ausführbaren Bohrungen nach oben verschoben werden. Zusätzlich müssen steilere, kurze Bohrungen im Anfangsbereich die dort erforderliche Frostkörperdicke erzeugen.

Für die Erfüllung der statischen Funktion ist eine Frostkörperdicke von 1,8 m erforderlich. Die Aufgefrierzeit wurde zu ca. 24 Tagen ermittelt.

 
2.2    Vortriebsphasen
 

Die max. Abschlagslänge ist 1,50 m, mit der Ausnahme bei der Anschlagssituation. Die Spritzbetonsicherung ist unmittelbar nach jedem Abschlag einzubauen.

 
Vortrieb Phase I
  • Ausbruch Tübbinge oberer Teil durch Kernbohrung/Säge
  • Vollausbruch Kalotte
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Vortrieb Phase II
  • Sicherung des Kalottengewölbes mit Bögen und bewehrtem Spritzbeton
  • Ausbrechen Zwickel Ost
  • Sichern Zwickel Ost mit Bögen und Spritzbeton
  • Vollausbruch Kalotte bis AK Tübbing West
  • Sichern des Bereichs mit Bögen und bewehrtem Spritzbeton
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Vortrieb Phase III
  • Vollausbruch Strosse/Sohle und mit bewehrtem Spritzbeton sichern, falls nicht vollständig gefroren
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Vortrieb Phase IV
  • Handausbruch im Bereich der freizulegenden Vereisungsrohre
  • Ausbruch Tübbinge unterer Bereich
  • Sichern Strosse / Sohle
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Vortrieb Phase V
  • Einbau der Übergangskonstruktion (ÜKO) West und verschließen der verbliebenen Hohlräume zwischen ÜKO und bereits vorhandenem Spritzbeton mit bewehrtem Spritzbeton
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Vortrieb Phase VI
  • Herstellen der engültigen Tragkonstruktion und Abdichtung (siehe Punkt 3).
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2.3    Spritzbetonaußenschale
 

Die Außenschale wird i.w. aus konstruktiven Gründen eingebaut. Statisch muss sie lediglich die Lasten aufnehmen, die durch Kriechen des Frostkörpers umgelagert werden und im Havariefall "Ausfall Vereisungsanlage" eine vorübergehende Schwächung des Frostkörpers ausgleichen. Weiterhin dient sie als Träger für die außen liegende Dichtungsbahn mit Schutzvlies.

 
3      Beschreibung der endgültigen Tragkonstruktion und Abdichtung
 
3.1    Abdichtung

 

Die Abdichtung gegen den Bemessungswasserdruck von max. 3,0 bar geschieht primär durch eine außen liegende PE-Dichtungsbahn. Der wasserdichte Anschluss an die Tübbings erfolgt über Klemmfugenbänder, die an den Rändern so ausgebildet sind, dass die Dichtungsbahn angeschweißt werden kann. Die Dichtungsfolie wird im Bereich der Blockfugen an das dort umlaufend eingebaute, außen liegende Fugenband angeschlossen. Durch die Ausführung des Betons als WU-Konstruktion ist eine zusätzliche Wassersperre in den Feldern zwischen den Dichtungsbahnen gegeben.

Zusätzlich wird zwischen Außenschale und Dichtungsbahn ein Schutzvlies eingebaut. Durch diese Konstruktion wird zusätzlich die Trennung von Innen- und Außenschale sichergestellt.

Da das Klemmfugenband oberhalb und unterhalb der Querschlagsöffnung Tübbingringfugen und seitlich der Querschlagsöffnung Tübbinglängsfugen kreuzt, müssen diese zuvor mit Epoxidmörtel aufgespachtelt werden. Weiterhin werden hier wieder verpreßbare Injektionsschläuche eingebaut, um im Bedarfsfall ein nachträgliches Verpressen zu ermöglichen.
 
Querschnitt des ausgebauten Stollens
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3.2    Stützung der Querschlagsöffnung
 

Die beiden Querschlagsöffnungen werden im endgültigen Zustand durch die beiden Anschlussblöcke gestützt. Der Abfangrahmen aus Stahlbeton ist in den Abbildungen 1 und 2 dargestellt. Die Lasten werden teilweise konsolartig aufgenommen und im massiveren Bereich der Anschlussblöcke vertikal weitergeleitet.

Die Verringerung der gewählten Querschnitte zur Erfassung etwaiger Einflüsse aus Verrollung oder Auffahrtoleranz ist vernachlässigbar, weil diesen Einflüssen bei Annäherung an die Querschlagsposition frühzeitig und geeignet (z.B. durch Wechsel der Drehrichtung des Schneidrades) entgegengesteuert wird.
 
Abb.1 Querschnitt durch Abfangrahmen
 
3.3    Stützung des Schleusenbereichs
 
Der Schleusenbereich wird durch eine Innenschale aus Stahlbeton mit Maulprofil gestützt. Die Blockfugen zwischen den Anschlussblöcken und der Schleuse werden als Pressfugen ausgebildet. Der Schleusenbereich wird in zwei Abschnitte, Sohle und Gewölbe, betoniert. Die Arbeitsfuge wird mit einem außen liegenden Fugenband zusätzlich abgedichtet, welches an die außen liegenden Blockfugenbänder andichtet.
 
Abb. 2 Grundriss des Abfangrahmens
 
3.4    Brandschutz
 
Der Brandschutz im Querschlag erfolgt konstruktiv nach ZTV-Tunnel durch Einhaltung einer Mindestbetondeckung (Nennmaß der Betondeckung mind. 6 cm) und einer Schalenstärke von größer 0,30 m. Da die Querschlagöffnungen nebst Stahlbetonrahmen seitlich angeordnet sind und knapp oberhalb der Tunnelachse aufhören, ist ohnehin nur ein geringer Brandschutz notwendig. Die jenseits der bereits zurückliegenden Schleusentüren liegenden Bereiche sind so gut wie keiner denkbaren Brandbelastung ausgesetzt.
 
4      Ausstattung des Querschlags
 
4.1    Fluchttüren
 
Innerhalb der beiden Anschlussblöcke befinden sich jeweils zwei feuerhemmende Türen T30 mit einer lichten Durchgangsbreite von 1,0 m x 2,0 m. Jeweils die rechte Tür kann in Fluchtrichtung geöffnet werden. In jeder Tür ist ein Sichtfenster eingebaut. Da die Haupttunnel ein Längsgefälle von ca. 1,8 % aufweisen, müssen die Türen relativ zu den Querschlagsöffnungen verdreht eingebaut werden. Entsprechend ist auch auf der Sohle des Schleusenbereichs ein Ausgleichsestrich aufzubringen.
 
4.2    Schleusenabmessungen
 
Im Bereich der Anschlussblöcke ist die lichte Öffnung etwa 2,30 m hoch und 2,75 breit. Im mittleren Schleusenblock ist die Firste gewölbeartig ausgebildet, so dass im Scheitel eine zusätzliche Höhe von ca. 0,67 m zur Verfügung steht. Die Schleusenlänge zwischen den beiden Türpaaren beträgt 6,0 m.
 
4.3    Leerrohre
 
Im Aufkantungsbereich der beiden Haupttunnel werden vor den Querschlagsöffnungen Kabelziehschächte angeordnet. Von diesen zweigen seitlich insgesamt vier Leerohre DN 125 ab, welche mittig im Sohlbereich des Querschlags verlaufen. In der Mitte des Schleusenbereichs wird ein dritter Kabelziehschacht angeordnet.
 
Querschlag - Bildgalerie
Beschreibung der Solevereisung bei Frank Eritt ...
 
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Schildvortrieb
Die Schildmaschine
Das Auffahren eines Tunnels in den Leipziger Bodenverhältnissen kann auf Grund seiner Geologie und des Grundwasserstandes nur mit einer Vollschnittmaschine und im Schutze eines Schildes erfolgen.
 
Das gewählte Schildmaschinenkonzept mit hydraulischer Förderung (Hydro / Mixschild) entspricht im vollen Umfang den Anforderungen des Leipziger Bodens. Alle Einflüsse der Maschinengeometrie auf den Boden sind so optimiert, dass ein möglichst setzungsarmer Vortrieb ausgeführt werden kann.
 
Der Boden wird an der Ortsbrust [1] vollflächig durch das rotierende Schneidrad [2] gelöst und sinkt in der Stützflüssigkeit [3] zur Tauchwandöffnung. Der Schildbereich, in dem das Schneidrad rotiert, wird als Abbaukammer [4] bezeichnet. Die Abbaukammer ist durch die Tauchwand [8] von der Arbeitskammer [9] getrennt. In der Tauchwand befindet sich die Tauchwandöffnung durch die der abgebaute Boden durch den Brecher zum Saugstutzen gelangt. Der abgebaute Boden wird durch den Saugstutzen der Förderleitung [10] zusammen mit der Stützflüssigkeit aus dem Arbeitsraum abgesaugt und der Separieranlage außerhalb des Tunnels zugeführt. Das abgesaugte Volumen wird durch Frischbentonit aus den Speiseleitungsausgängen [6] in Abbau,- und Arbeitskammer ersetzt. Die Druckwand [5] trennt den atmosphärischen Bereich von dem druckbeaufschlagten Bereich der Vortriebsanlage. Der Druck in der Arbeitskammer wird durch die dort befindliche Luftblase [7] vorgegeben. Dieser Druck entspricht dem anstehenden Erd- und Wasserdruck und verhindert somit ein unkontrolliertes Eindringen des Bodens bzw. einen Stabilitätsverlust an der Ortsbrust.
 
Schematische Darstellung Hydroschild / Mixschild
 
Die Steuerung des Stützdruckes in der Abbaukammer erfolgt nicht direkt über den Suspensionsdruck bzw. den Druck in der Speiseleitung, sondern über ein Luftpolster. Aus diesem Grund ist die Abbaukammer hinter dem Schneidrad durch eine so genannte Tauchwand vor der Druckwand getrennt. Während der vordere, erdseitige Bereich vollständig mit Stützflüssigkeit gefüllt ist, steht die Stützflüssigkeit hinter der Tauchwand nur bis knapp über die Maschinenachse an.
 
Durch die Druckluftregelanlage wird das präzise gesteuerte Druckluftpolster auf dem exakten Solldruckwert gehalten. Schwankungen im Bentonitförderkreislauf können somit wesentlich besser ausgeglichen werden. Um Verstopfungen der Förderleitung zu vermeiden und ein störungsfreies Arbeiten der Förderpumpen zu gewährleisten, verhindert ein vor dem Saugstutzen angeordneter Rechen [11] größeren Steinen und Bodenbrocken den Zugang zur Saugleitung.
 
Um den Abraum wirtschaftlich zu entsorgen, muss das Gemisch aus Bentonitsuspension und Boden außerhalb des Tunnels in seine festen und flüssigen Bestandteile aufgespalten werden (siehe Separieranlage). Ein möglichst hoher Anteil der aufbereiteten Bentonitsuspension kann so dem Förderkreislauf wieder zugeführt werden.
 
Die Auskleidung des Tunnels erfolgt in der Regel mit Stahlbetontübbingen [12], die im Schildbereich hinter der Druckwand unter atmosphärischen Druckverhältnissen montiert werden.
 
Der verbleibende Spalt zwischen Tübbingaußenseite und Ausbruchdurchmesser wird über Injektionsöffnungen im Schildschwanz [13] kontinuierlich mit Mörtel verpresst.
 
Siehe auch Artikel aus Geotechnik 02/2006 (3.330 KB) ...
Siehe auch Artikel Sicherheitsaspekte beim Tunnelvortrieb (2.703 KB) ...
Siehe auch Artikel Dichtkörper beim maschinellen Tunnelbau (1.344 KB) ...
 
Tunnel - Bildgalerie 2006
Tunnel - Bildgalerie 2007
Tunnel - Bildgalerie 2008
 
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Die Separieranlage am Beispiel einer Anlage "Typ MAB 1600"
 
Für die Sicherung der Ortsbrust und den Abtransport des beim Auffahren des Tunnels anfallenden Aushubes wird eine Bentonitstütztrübe (Bentonitsuspension) eingesetzt, die nach Erfüllung ihrer Aufgabe anschließend wieder gereinigt werden muss.
Die Separieranlage Typ MAB 1600 besteht aus 4 Einzelanlagen Typ MAB 400 mit einer kombinierten sieb- und zyklontechnischen Anlagentechnik in Kompaktbauweise. Die Durchsatzmenge beträgt max. 1.600 m3/h.
 
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Separieranlage bestehend aus:
 
1 zentraler Gemischverteiler DN 400
2 Stangensizer
3 Abwurfrutsche
4 Unterlaufwanne
5 Kreiselpumpe
6 Doppelzyklone
7 Sieb- und Entwässerungsmaschine
8 Abwurfrutsche
9 Unterlaufwanne
10 Kreiselpumpe
11 Multizyklonanlage
12 Verlagerungskonstruktion
13 elektrische Steuerung
14 Trübevorlagebehälter
15 Ansaugleitung für Rückführpumpe zur TBM
16 Schlammpumpe
17 Hochleistungsdekanter
18 Flockungsmittel-Dosierstation
19 Schaltschrank
20 Verlagerungskonstruktion
21 Rohrleitungssystem
22 Förderband für Stangensizerabwurf
23 Förderband für Siebmaschinenabwurf
24 Förderband für Zentrifugenabwurf
25 Behälter (3x ca. 310 m3)
26 Kreiselpumpen
27 Rohrleitungen
28 Durchlaufmischer
29 Rohrschnecken
30 Stahlsilo (ca. 80 m3)
31 Satteldachhalle (b/l/h=19/25/16,5m)
 
Separieranlage - Bildgalerie
 
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Die Tübbinge
Der Tübbingring ist ein Uniring mit kleinem Schlussstein. Er besteht aus 7+1 Steinen. Die 7 Steine sind die Segmente A1 bis A5 sowie der B und C Stein. Die 1 kennzeichnet den Schlussstein S (siehe Abbildung "Regeltübbing").
 
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Prinzip Uniring
 
Regeltübbing
 
Die Stahlbetontübbinge mit 40 cm Stärke und einem Außendurchmesser von 8,70 m haben die Anforderungen für einen Beton mit erhöhter Brandbeständigkeit zu erfüllen. Nach der Durchführung von Großbrandversuchen an belasteten Tübbingelementen mit einer eingetragenen Normalkraft von 2600 kN/m wurde für die Sicherstellung der Trag- und Standsicherheit nach einem Brand ein Fasergehalt von 2 kg Polypropylen je m3 Beton gewählt.
 
Bilder zum Brandversuch:
 
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Belastungskurve
 
EBA-Temp-Zeit-Kurve
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Versuchs-
 
mit 0-kg-PP-Faser
 
mit 2-kg-PP-Faser
anordnung
       
 
Tübbinge - Bildgalerie
 
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