Überblick unterirdischer Querungsbauwerke · 2014. 9. 10. · Überblick unterirdischer Querungsbauwerke Seite 2 Geotechnik · Referat K1 · Martin Pohl · 04. Sep. 2014 Bauwerke

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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)


Herstellung & Ausbildung:- Flügelwände- Hinterfüllung- Überfahrt mit Dichtungen

Unterführung

Quelle: Elbe-Seitenkanal, Natur und Technik


Unterführung

ESK - U508


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


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


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)


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


Herstellung & AusbildungIn geschlossener Bauweise / grabenlose Verlegung

Düker

Pressenstation

Schematische Darstellung


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


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


Anwendungsgrenzen Vortriebsmaschinen

Quelle: Grundbautaschenbuch

Mixschild


Rohrdurchmesser bis etwa 1000 mm (Anhaltswerte)Vortriebslängen bis etwa 800 mgeeignet in nahezu allen Böden (bis auf weiche, bindige)

Düker - Mikrotunnelbau

Quelle: DWA


Düker – Pilotrohrvortrieb

Quelle: DWA

Rohrdurchmesser bis etwa 1000 mmVortriebslängen bis etwa 100 mgeeignet in nahezu allen Böden(bis auf weiche, bindige)


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)


Düker – HDD


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)


Düker – bemannte Verfahren

Quelle: DWA

Rohrdurchmesser > 1500 mm,geeignet in allen Böden, ggf. mit Hilfsmaßnahmen


Tunnel – bemannte Verfahren

Quelle: Herrenknecht

TübbingeVortriebszylinder


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


Einfluss auf Vortriebslänge:Rohrschmierung / Ringspaltmaterial = f(t)PressenstationZwischendehnerVortriebsmaschineTrassenführung / RadienBaugrundeigenschaften

Einflussnahme auf erforderliche Überdeckung:Eigenschaften der StützflüssigkeitHilfsmaßnahmen (Auflast, Abschirmung)

Düker / Tunnel


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


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


Havariekonzept:Auflastmaterial Abdichtung vs. filterstabilBaugerät[Bergung der TBM]

Havarie

Ausbläser

Quelle: Hochtief Nachrichten 1966


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


Rückbau:möglichst vollständigVerdämmungin neuer Trasse: Spundwandschürze mit Injektionen

Rückbau


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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