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| Übersicht |
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| Lageplan |
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| Geologischer Längsschnitt |
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| Die reine Vortriebsstrecke
beträgt einfach ca. 1.477 m, also insgesamt ca.
2.954 m. |
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| Geologie
im Bereich der Strecke |
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| 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. |
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| 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. |
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| 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. |
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| 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.
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| 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 |
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| Zur Gebäudesicherung im Bereich
der prognostizierten Setzungsmulde oberhalb der Vortriebsröhren
wird das Compensation Grouting Verfahren (CGV) eingesetzt.
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Prognostizierte Setzungsmulde
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| 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. |
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| 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.
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| Diese werden fächerartig
unter die Gebäude gebohrt und mit Injektionslanzen ausgebaut.
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| 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. |
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| 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. |
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| 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. |
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| 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.
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| 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. |
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Ventilrohr
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| 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.
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Injektionskörper
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| 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.
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| 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. |
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| 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.
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| 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. |
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Schlauchwaage
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| Die Datenanalyse findet in
den Grundrissplänen der Gebäude mit den Ventilrohrfächern
statt. Dies ermöglicht eine direkte Ansprache der richtigen
Ventile in kürzester Zeit. |
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| 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. |
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| 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. |
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| 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. |
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| Entwurfsplanung
der Hebungsfelder |
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Hebungsinjektion
- Bildgalerie |
Prospekt
der Keller Grundbau GmbH (243 KB) |
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| 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) |
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| 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. |
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- Einbau des Injektionsrohres - Das Injektionsrohr
wird je nach Baugrund und Bauaufgabe mit einem Bohrgerät
oder einer Ramme abgeteuft.
- 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.
- 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) |
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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. |
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| Mit den genannten Maßnahmen
soll folgendes erreicht werden: |
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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)
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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
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| 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
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| 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
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| 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
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| Alle Arbeiten sind messtechnisch
zu begleiten! |
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| 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. |
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Petersbogen
- Bildgalerie |
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| Bergestollen
am Hallischen Tor |
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| 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. |
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| 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. |
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| Die Bergung des unteren Bohrpfahlwandabschnittes
erfolgt von einem Bergestollen aus, der im Schutze einer
ringförmigen Vereisung des anstehenden Bodens aufgefahren
werden soll. |
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| 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. |
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| Darin ist das stufenweise
Vereisen und Ausbrechen des Bergestollens in den Abschnitten:
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- Stollen 1a und Kaverne 1a
- Stollen 1b und Kaverne 1b
- Kaverne 2
- Stollen 2
|
| vorgesehen (vgl. Abbildung
1). |
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| Bauablauf der mehrstufigen
Vereisung |
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| Phase A - Vorbereitende
Maßnahmen |
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- 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.
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| Phase B - Mehrstufige Vereisung
Bergestollen |
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- 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.
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 Hinweise:
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- 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.
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| Phase C - Verfüllen des Stollens
und weitere Maßnahmen |
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- 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.
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| Phase D - Weströhrenvortrieb
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- Vortrieb der westlichen Tunnelröhre inkl. vortriebsbegleitende
Hebungsinjektionen (CGV) Goldene Kugel.
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| Übersichtsplan (Original
1,386 MB): |
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Bergestollen
am Hallischen Tor - Bildgalerie |
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| Querschlag / Fluchtstollen |
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| 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. |
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| 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. |
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| 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 |
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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. |
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| 2 Beschreibung der temporären Sicherung und Abdichtung |
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| 2.1 Vereisungskörper (Solevereisung) |
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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:
- Statische Funktion: Aufnahme der Lasten aus Gebirgsdruck und Wasserdruck in der Bauphase bis zum Erreichen der Tragfähigkeit der Innenschale
- 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. |
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| 2.2 Vortriebsphasen |
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Die max. Abschlagslänge ist 1,50 m, mit der Ausnahme bei der Anschlagssituation. Die Spritzbetonsicherung ist unmittelbar nach jedem Abschlag einzubauen. |
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| 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 |
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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. |
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| 3 Beschreibung der endgültigen Tragkonstruktion und Abdichtung |
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| 3.1 Abdichtung |
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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. |
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| Querschnitt des ausgebauten Stollens |
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| 3.2 Stützung der Querschlagsöffnung |
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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. |
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Abb.1 Querschnitt durch Abfangrahmen |
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| 3.3 Stützung des Schleusenbereichs |
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| 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. |
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Abb. 2 Grundriss des Abfangrahmens |
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| 3.4 Brandschutz |
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| 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. |
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| 4 Ausstattung des Querschlags |
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| 4.1 Fluchttüren |
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| 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. |
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| 4.2 Schleusenabmessungen |
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| 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. |
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| 4.3 Leerrohre |
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| 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. |
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Querschlag - Bildgalerie |
Beschreibung der Solevereisung bei Frank Eritt ... |
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| Schildvortrieb |
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| 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. |
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| 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. |
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| 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. |
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Schematische Darstellung Hydroschild
/ Mixschild
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| 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. |
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| 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. |
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| 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.
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| Die Auskleidung des Tunnels
erfolgt in der Regel mit Stahlbetontübbingen [12], die
im Schildbereich hinter der Druckwand unter atmosphärischen
Druckverhältnissen montiert werden. |
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| Der verbleibende Spalt zwischen
Tübbingaußenseite und Ausbruchdurchmesser wird über
Injektionsöffnungen im Schildschwanz [13] kontinuierlich
mit Mörtel verpresst. |
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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) ... |
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Tunnel
- Bildgalerie 2006 |
Tunnel
- Bildgalerie 2007 |
Tunnel
- Bildgalerie 2008 |
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| Die
Separieranlage am Beispiel einer Anlage "Typ MAB
1600" |
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| 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: |
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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) |
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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
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Regeltübbing
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| 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. |
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| Bilder zum Brandversuch: |
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Belastungskurve
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EBA-Temp-Zeit-Kurve
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Versuchs-
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mit 0-kg-PP-Faser
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mit 2-kg-PP-Faser
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anordnung
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Tübbinge
- Bildgalerie |
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