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Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeDr.-Ing. Martin Pohl
Seite 2Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Bauwerke unterhalb Erd-, Wasseroberflächefür Querung von Personen, Verkehr, GewässerUnterführung:in offener Bauweise; Länge < 80 mTunnel:in offener Bauweise; Länge > 80 min geschlossener Bauweise
Düker:Unterquerung mit Rohrleitungen / -querschnittenfür Medien (Kabel, Gas, Wasser)
Querungsbauwerke - Definition
(WSA Kiel-Holtenau)
Seite 3Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Herstellung & Ausbildung:- Flügelwände- Hinterfüllung- Überfahrt mit Dichtungen
Unterführung
Quelle: Elbe-Seitenkanal, Natur und Technik
Seite 4Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Unterführung
ESK - U508
Seite 5Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Bemessung:Geotechnische & geohydraulische Nachweise für Durch- & Umströmung- Gleiten, Kippen, Grundbruch- Böschungsbruch- hydraulischer Grundbruch- Auftrieb / Aufschwimmen- Verformungen- Materialtransport (insb. Fugenerosion)
Innere & äußere Bemessung der Bauteile (Wände, Platten, Rückverankerung, …)- Schnittgrößenermittlung- Dimensionierung
Unterführung
Randbedingungen: MSD
Seite 6Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Berechnung nach MSD:Angaben zu- Bemessungssituationen (BS-P, BS-T, BS-A)- Sicherungselementen und deren Ansatz (Einfluss von GW-Messungen)- Bemessungswasserständen- GW-Strömungsberechnungen
Unterführung
Fugenerosion
Seite 7Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Bauwerke unterhalb Erd-, Wasseroberflächefür Querung von Personen, Verkehr, GewässerUnterführung:in offener Bauweise; Länge < 80 mTunnel:in offener Bauweise; Länge > 80 min geschlossener Bauweise
Düker:Unterquerung mit Rohrleitungen / -querschnittenfür Medien (Kabel, Gas, Wasser)
Querungsbauwerke - Definition
(WSA Kiel-Holtenau)
Seite 8Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Herstellung & Ausbildungtrocken, in offener Bauweise
Montage an Land, Einschwimmen, Absenken- Rohrgraben für Dükerleitung / -querschnitt- Baugrund ausreichend tragfähig- Verfüllung mit filterstabilem Material- Verpressung der Sohlfuge
Düker
Quelle: Historisches Bildarchiv, BAW
ESK
Seite 9Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Herstellung & AusbildungIn geschlossener Bauweise / grabenlose Verlegung
Düker
Pressenstation
Schematische Darstellung
Seite 10Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
An Bundeswasserstraßen dürfen nur steuerbare Vortriebsverfahren zumEinsatz kommen!
Grabenlose Verlegung
Bemannte Verfahren:
RohrvortriebTunnelbau mit Tübbingen
Unbemannte Verfahren:
MikrotunnelbauPilotrohrvortriebHDD-VerfahrenDirect Pipe
Rohrvortrieb: Erstellen von Rohrleitungen aus einzelnen Rohren mittelsPressenstation und Vortriebsmaschine
Seite 11Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Mindestüberdeckungen an Bundeswasserstraßen:Rohrvortrieb: gedichtete Sohle: 2*Da ≥ 5 m
ungedichtet: 2*Da ≥ 3 mHDD-Verfahren: gedichtete Sohle: 12*Da ≥ 5 m
ungedichtet: 10*Da ≥ 5m
Rohre (befestigte Sohle): 1,50 mVortrieb: 2*Da ≥ 4,0 mHDD: 10-15*Da
à Härtere Kriterien heranziehen; lokale Randbedingungen berücksichtigen!
Düker / Tunnel
Seite 12Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Anwendungsgrenzen Vortriebsmaschinen
Quelle: Grundbautaschenbuch
Mixschild
Seite 13Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Rohrdurchmesser bis etwa 1000 mm (Anhaltswerte)Vortriebslängen bis etwa 800 mgeeignet in nahezu allen Böden (bis auf weiche, bindige)
Düker - Mikrotunnelbau
Quelle: DWA
Seite 14Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Düker – Pilotrohrvortrieb
Quelle: DWA
Rohrdurchmesser bis etwa 1000 mmVortriebslängen bis etwa 100 mgeeignet in nahezu allen Böden(bis auf weiche, bindige)
Seite 15Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Einschränkungen für Einsatz inDammlagen und Dichtungsstrecken:Havariekonzept & Ortungsverfahren
Bohrloch lediglich suspensionsgestütztRohrdurchmesser bis etwa 1000 mm,
Verlegeabschnitte bis etwa 2000 mgeeignet in nahezu allen Böden
(bis auf weiche, bindige)
Düker – HDD
(Herrenknecht)
Seite 16Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Düker – HDD
Seite 17Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Düker – Direct Pipe
- Vortriebsmaschine- statt Pressenstation bzw. HDD-rig: Pipe-Thruster- „oberflächennaher“ Eintrittspunkt- Rohrdurchmesser bis etwa 2000 mm- Vortriebslängen > 1500 m- geeignet in nahezu allen Böden
(bis auf weiche, bindige)
(Herrenknecht)
Seite 18Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Düker – bemannte Verfahren
Quelle: DWA
Rohrdurchmesser > 1500 mm,geeignet in allen Böden, ggf. mit Hilfsmaßnahmen
Seite 19Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Tunnel – bemannte Verfahren
Quelle: Herrenknecht
TübbingeVortriebszylinder
Seite 20Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Schachtbauwerke (Düker):Hydraulischer Grundbruch, AuftriebInnere BemessungDoppelte Sicherheit in Aus- und Einfahrbereichenà Rohrbrille & Dichtwand
Düker / Tunnel:Auftrieb, (Ankerwurf)Stützdrücke Ortsbrust (Aufbruch, Ausbläser)Verformungen an GOK / BauwerkenMaterialtransportInnere BemessungHydraulische Bemessung bei Fluiden als Medium
Düker / Tunnel – Bemessung
Quelle: Wayss & Freytag
Seite 21Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Einfluss auf Vortriebslänge:Rohrschmierung / Ringspaltmaterial = f(t)PressenstationZwischendehnerVortriebsmaschineTrassenführung / RadienBaugrundeigenschaften
Einflussnahme auf erforderliche Überdeckung:Eigenschaften der StützflüssigkeitHilfsmaßnahmen (Auflast, Abschirmung)
Düker / Tunnel
Seite 22Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Düker / Tunnel - Forschung
Quelle: Nagel et al; Ruhr-Universität Bochum
Quelle: Onate et al; International Center for Numerical Methodsin Engineering, Technical University of Catalonia (UPC)
Quelle: Pulsfort, Thienert; Bergische Universität Wuppertal,STUVA
Seite 23Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Baugrunderkundung:außerhalb Trasse > 5 m (Ausbläser)etwa alle 50 mTiefen ≥ 2*Da unterhalb Sohle
Anforderungen / Angaben imBaugrundgutachten:
Einteilung der Böden:VOB DIN 18319 (2010)
Baugrundbeschreibung - Düker, Tunnel, (Unterführungen)
Grundlage: DWA
Konsistenz
Einaxiale Druckfestigkeit
Seite 24Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Havariekonzept:Auflastmaterial Abdichtung vs. filterstabilBaugerät[Bergung der TBM]
Havarie
Ausbläser
Quelle: Hochtief Nachrichten 1966
Seite 25Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Inspektion: Tunnel-Hebungen, Senkkästen-Setzungenà Schnittgrößen in Tübbingen bei weiteren Verformungen?
- Numerische Simulation Bauablauf (Druckluft, …)- Numerische Ergebnisse bestätigt durch
Feldmessungen (Spannungen / Schnittgrößen)- Simulation größerer Verformungenà Schnittgrößen
Näheres:Pohl, Becker: Auswirkungen zeitabhängiger Bodenverformungenauf einen Tunnel unter dem NOK, Binnenschifffahrt 6/2008EURO:TUN 2009
Bestandsbeurteilung am Beispiel Fußgängertunnel Rendsburg
Quelle: Hochtief Nachrichten 1966
Seite 26Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Rückbau:möglichst vollständigVerdämmungin neuer Trasse: Spundwandschürze mit Injektionen
Rückbau
Seite 27Überblick unterirdischer QuerungsbauwerkeGeotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014
Fachkonzept der WSDn West, Mitte und Ost: Düker- undDurchlassanlagen für Gewässer sowie Einlässe
DWA-A 125: Rohrvortrieb und verwandte VerfahrenDIN EN 12889MSD, MMBDWA-A 161 / ATV-DVWK-A 127 (Rohrbemessung)DIN 19661-1 (Durchlässe)Eurocode 7, DIN 1054GrundbautaschenbuchBAW Mitteilungen Nr. 94Brunnenbauertage: http://www.bau-abc-rostrup.de/de/Brunnenbauertage-2014
http://www.baw.de/de/die_baw/publikationen/kolloquien/index.php.html
Regelwerke & weitergehende Informationen
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