Tunnel

Tunnel

Den tunnel er den delen av anlegg , som jordisk med produktet hulrom ( tunneler , tunneler , sjakter , huler u. A.) Anvendt.

Det kan skilles mellom to grunnleggende typer konstruksjon. Den åpne konstruksjonsmetoden kan brukes hvis det er liten overlapping . Med stor overlapping foregår utførelsen i underjordisk gruvedrift i en lukket konstruksjon , delvis basert på driften av gruvedriften . Dagens moderne former for lukket tunnel er sprøytebetong byggemåten i henhold NATM eller bruk av åpen eller skjold tunneling - tunnelboremaskiner . Men det er også tunneler som er sikret med frimerker og avstengning og deretter trelastet ut / muret opp. Erfaring fra konstruksjon av fathvelv er nyttig her.

Hovedtrekkene

Tunnelkonstruksjon er en av de mest fascinerende, men også en av de vanskeligste oppgavene i byggesektoren. Det er direkte avhengigheter mellom den permanente tunnelstrukturen, utgravningen av det nødvendige tunnelhulen og fjellene som skal krysses. Fjellene rundt brukes også til den bærende effekten, dvs. det blir et byggemateriale. Utgravningen av tunnelhulen foregår vanligvis i fjellformasjoner som på grunn av dannelsen er lagdelt forskjellig, også brettet og utsatt på forskjellige måter for forvitring og inntrengning av vann. Med materialegenskaper og karakteristiske verdier viser bygningssubstratet store spredningsbredder, som konstruksjonsmetodene og fremfor alt deres sikkerhetstiltak må ta hensyn til.

krav

Forutsetning for en tunnel byggeprosjekt er den nøyaktige kjennskap til den geologiske tilstand og styrken av fjellet , berglagdelingen og sammensetning og dets kurs, så vel som den vannstrøm på berglagene, de opptredende trykk og jord mekanisk analyse. Avgrensning av det frie rommet, tykkelsen på foringen, tetting , vannføring og ventilasjon er beskrevet i "designtverrsnittet".

I moderne tunnelkonstruksjoner er brannvernproblemer i form av rømningsveier , nødutganger , brannalarm og sprinkleranlegg inkludert i planleggingen på et tidlig stadium.

Definisjoner

Betegnelser i tunneltverrsnittet

I tunnelbygging brukes begreper som kommer fra gruvedrift og er derfor generelt ikke forståelige. Grafikken til høyre viser navnene på tunneltverrsnittet.

• Dome - øvre tredjedel av tunneltverrsnittet
• Stope - nedre to tredjedeler av tunneltverrsnittet
• Takrygg - tak av tunnelen
• Alm - tunnelvegg
• Såle - bunnen av tunnelen

Når du graver tunnelhulen, dvs. "tunnelskallet", er følgende vanlige:

• Ansikt - utgravet tverrsnitt i fjellet
• Kjøredybde - mulig gravedybde (i tunnelens lengderetning) uten sikring

De underjordiske strukturer er delt inn i:

• Tunneler - langstrakte, horisontale eller bare svakt skrånende underjordiske hulrom med mer enn 25 m² tverrsnitt, hovedsakelig som vei- eller jernbanetunneler,
• Tunneler - langstrakte, horisontale eller opptil 20% skrånende underjordiske hulrom med et tverrsnitt på mindre enn 25 m², hovedsakelig brukt som vann- og luftrør, for å imøtekomme rør eller som tilgang til andre underjordiske strukturer,
• Aksler - langstrakte, skrånende (mer enn 20% tilbøyelige) eller vertikale hulrom for å overvinne høydeforskjeller, oppgaver som ligner på tunneler,
• Grotter - fjellhulrom med store tverrsnitt og relativt kort lengde, primært som lagringsanlegg eller for å imøtekomme maskiner, f.eks. B. for vannkraftverk.

Tunneleringsutstyr

Bor vogn med to fester for sprengning

Følgende maskiner brukes blant annet i tunnelkonstruksjon:

• Utstyr for å oppløse bergarten ( gravemaskiner , slagbormaskiner, rotasjonsslagbore , kull skjæremaskiner , tunnelboremaskiner , skjold drivende maskiner ), desintegrasjonsmidler
• Enheter for lasting av fjellet (ballastbelter, tunnel- eller spadelastere, hjullastere )
• Utstyr for transport av bergarten ( Loren , jernbaner , transportører , transportbånd )
• Enheter for betong ( betongpumper , betongsprøytemaskiner , pneumatiske betongtransportører, forskalingsvogner )

Byggemetoder og tunneling

Det skilles grundig mellom den åpne konstruksjonsmetoden , også kjent som kapp- og dekkmetoden , der tunnelen er bygget ovenfra, og lukket eller gruvekonstruksjon , der tunnelen drives fra ett eller begge sluttpunkter.

Videre, i syklisk (NATM - Ny østerriksk tunnelmetode og sprøytebetongmetode ) og kontinuerlig kjøring med tunnelboremaskiner (muligens i skjoldtunnell ), utmerker seg.

Den gjennombruddet hvor de to endene av jekk møtes feires med en feiring.

Tunnelkonstruksjon i solid bergart

Borearbeid under byggingen av Jungfrau- jernbanetunnelen i de sveitsiske Alpene (rundt 1900)

Den utbrudd i syklisk fremdrift skjer ved skyting (blåsing), ved gravemaskiner (gravemaskin fremdrifts) eller som en hybrid fremdrifts (blanding metode for mudring og sprengning); den løsnede bergarten lastes deretter på transportbånd med lastemaskiner og transporteres bort. Det generelle gravearbeidet inkluderer bore- og sprengningsarbeid, bergbelastning, fjerning av bytte, gjennomføring av sikkerhetstiltak (tunnel- eller tunnelsnekkeri) og fôr .

Jacking er betegnelsen på konstruksjonsmetoden, men også den oppnådde avstanden, som er spesifisert i meter per dag.

• Med den tradisjonelle konstruksjonsmetoden , en utretting blir tunnel drevet inn i fjellet som en rygg eller et bunn tunnel . Deretter graves fjellet i snitt opp til omfanget av hele tverrsnittet. Dette følges av sikring mot utbrudd og full utvidelse som ytterligere arbeidstrinn. Den tradisjonelle konstruksjonsmetoden krever mye tre for å sikre den .
• I den moderne fullstendige utvidelsen er utsatte områder sikret av sprøytebetong , steinankre , stålbuer og andre strukturelle elementer. Bruken av store, helautomatiske maskiner betyr at det ikke er behov for å fylle rommet. Denne metoden kalles også New Austrian Tunneling Method .

Tunnelkonstruksjon i ustabil bergart

Hvis fjellet ikke er stabilt, blir utgravningen noen ganger fremdeles utført i henhold til den tradisjonelle, men modifiserte konstruksjonsmetoden. Nesten uten unntak er årsakene til ustabil bergart såkalte feilsoner .

Kjernekonstruksjon

Med kjernekonstruksjonen eller den tyske konstruksjonsmetoden graves det ut to laterale gulvtunneler som plass for avstengningene og en ryggtunnel, før man arbeider gjennom taket til gulvetunnelene. Den faste kjernen brytes først ut etter at tunnelveggen er ferdig.

Belgisk konstruksjon

I tilfelle underbygging eller belgisk konstruksjon , begynner du med utvidelse og støtte av taket (= kuppel). Dette blir fulgt av utførelsen av distansen i seksjoner ved å spalte på siden fra en rett tunnel (= benkekonstruksjon).

Gammel østerriksk konstruksjon

Med den gamle østerrikske byggemetoden blir en bunntunnel kjørt frem og forstørret. Dette følges av å spalte opp til ryggen. Derfra finner full breakout sted.

Framdrift

Med jekkingsmetoden eller engelsk konstruksjonsmetode foregår full utgravning etter hverandre, som umiddelbart etterfølges av tilbaketrekningen av hvelvet.

Offset

I tilfelle offsetkonstruksjon eller italiensk konstruksjon , begynner man med utbruddet av den nedre tredjedelen og øyeblikkelig inntrekking av den nedre delen og eneste hvelv.

Ringkonstruksjon

De moderne konstruksjonsmetodene inkluderer ringkonstruksjon , som begynner med utgraving og rydding av kuppelen. Dette følges av legging av flerdelte ringsviller, ringen blir dannet av en base- eller ringsviller, undervisningsbue, rytter og breakoutbue. Etter at sprøytebetongen er påført, kan benken ryddes ut og basishvelvet opprettes.

Knivkonstruksjon

Den kniv konstruksjon anvendelser stål, spisse kanalen brett som holder taket og drives ved kanten av hvelvingen som jekking kniver under kjøring på stuff i fjellet på samme tid . Hvelvet er produsert i seksjoner.

Kjører i heterogen stein med tunnelboremaskin på A5 østgrenen i Biel; Skjolddiameter 12,6 m

Skjolddrift

Med skjoldkjøringsmetoden , som brukes i løs berg, drives en stålsylinder kjent som et dekkskjold i tverrsnittet av den senere tunnelprofilen med hydrauliske presser, som igjen støttes mot det ferdige hvelvet. I sin beskyttelse kan tunnelrøret fjernes ved hjelp av en roterende jordfreser i kjøreprosessen og sikres med steinanker og sprøytebetong. I neste arbeidstrinn er hvelvet foret med betong- eller stålrør etter at pressene er trukket inn . Når det gjelder vannbærende berglag, kan arbeidsområdet stenges av en bakvegg og plasseres under overtrykk på en slik måte at ikke vann trenger inn.

Fryseprosess

I fryseprosessen lages det boringer i en ring rundt den fremtidige tunnelen, der et kjølevæske sirkulerer og den omkringliggende bergarten fryser. Tunnelen kan da kjøres uten at de omkringliggende fjellene kollapser.

Rørparaplyer

Tak av rørparaplyer brukes til å underbygge tunge konstruksjoner, med tykke stålrør som blir drevet under fundamentene og fylt med armert betong. Noen ganger blir vannmettet, flytende betong frossen eller forstenet før utbruddet.

Åpent design

Tverrsnitt av Warnow-tunnelen

Den åpne konstruksjonsmetoden brukes når det er lite overlapping. Et typisk bruksområde er under asfaltering i tettbygde gamlebyer. Imidlertid blir gruvedrift i økende grad brukt der for å unngå trafikkhindringer og irritasjon for innbyggerne og for å spare flytting av forsyningslinjer.

• Med den konvensjonelle åpne konstruksjonsmetoden forblir utgravningen åpen i hele byggeperioden. De laterale sheeting veggene er drevet ned før eller under utgravning.
• Med dekkingskonstruksjonen fremgangsmåten blir boret peler eller membranvegger reises fra armert betong, mellom hvilke byggegropen graves. Så snart høyden er nådd hvor gravemaskiner og hjullastere kan arbeide, er gropen dekket for å holde trafikken flytende over den. Metoden for dekkkonstruksjon brukes i konstruksjon av belegningsstein.
• Flytende og senkende teknikk brukes sjelden i Tyskland for å krysse vannmasser . Med den flytes prefabrikkerte caissons (caisson-metoden) eller tunnelseksjoner inn på land og senkes ned i det spylte elveleiet. Eksempel: Warnow tunnel

Vurdering av fjellet for tunnelbygging

Grunnlaget for utforming og beregning av tunnelkonstruksjonene, for valg av utgravningsmetode og for valg av midlertidig utgravningsbeskyttelse under bygging er:

• Resultatene av de foreløpige undersøkelsene med leteboring,
• Den kvalitative og kvantitative beskrivelsen av fjellet basert på dette med materielle parametere,
• Farebilder og risikoanalyser.

Tre klassifiseringssystemer brukes til å vurdere fjellkjeden , som oppnår denne oppgaven med spørsmålet om hvordan, når og hva :

• Hvordan fjellene reagerer på utbruddet, er beskrevet av oppførselen til fjellene med fareprofiler som fallende bergarter, kollaps, steinsprang, sengeleie, innsnevring av tverrsnittet og vann- eller gasslekkasje.
• Når fjellet reagerer med å bryte stein (etterbrudd), indikerer stående tid etter bruddet i hulrommet.
• Hva som kreves for sikkerhetskopiering og utvidelse , beskriver klassifiseringen av fjellkjeden for å ta forholdsregler.

De to første gruppene tilordner egenskapene som oppstår og begrenser tiltakene som kan velges i den tredje gruppen, slik oversiktstabellen viser. Se også

Utførelse av underjordiske strukturer

Organisasjonsformer

Det er tre typer organisasjoner i byggebransjen som kan brukes til å lage underjordiske strukturer:

• Med organisasjonsformen til den enkelte tjenesteleverandøren, søker byggherren etter et passende byggefirma innenfor rammen av et anbud med en detaljert tjenesteliste og spesifikasjon av utgravnings- og tunnelklassene. Dette er den mest brukte organisasjonsformen i underjordisk gruvedrift.

• Den andre formen er hovedentreprenørmodellen , der den totale tjenesten presenteres i et funksjonelt anbud med blant annet et serviceprogram med generelle spesifikasjoner. er spesifisert for breakoutklasser og regnskapssystemer.

• Den tredje skjemaet består i å tildele kontrakten til en totalentreprenør med et funksjonelt anbud. Hovedentreprenøren trekker sammen egnede byggefirmaer for byggeoppgaven og er vanligvis ikke involvert i konstruksjonen, eller bare i liten grad. Så langt har denne formen bare blitt valgt i noen få tilfeller innen gruvedrift under jord.

Planleggings- og gjennomføringsfaser

Tjenestene i en prosjektgjennomføring med en enkelt tjenesteleverandør kjører i planleggings- og gjennomføringsfasene på følgende måte med klart definerte oppgaveoppgaver: I konseptfasen forbereder klienten først forundersøkelser, som blir behandlet mer presist med den foreløpige utformingen deretter i en konsept- og mulighetsstudie Grunnlaget for beslutningstaking for denne planleggingsfasen. Det neste trinnet er geologiske studier og en første sammensetning av kostnadene som et kostnadsoverslag med et vanlig nøyaktighetsområde på ± 30 til 50%.

Dette følges av byggeprosjektfasen , der det gjennomføres mer omfattende undergrunnsundersøkelser, geologiske og økologiske rapporter og en grov inndeling i utgravningsklasser.

Dette følges av godkjenningsprosessen, vanligvis som en plangodkjenningsprosess. Hovedgodkjenningskravene for videre planlegging og gjennomføring er spesifisert i plangodkjenningsvedtaket. Dette inkluderer særlig garanti for miljøkompatibilitet og beskyttelse av tredjeparters interesser. Tillatelsesvilkårene supplerer beskrivelsen av tjenestene i følgende anbud.

I byggeprosjektfasen blir implementeringsplanleggingen opprettet og finpusset på grunnlag av dokumentene som hittil har fungert. I de fleste tilfeller er det behov for ytterligere undersøkelser av undergrunnen i denne fasen for å avklare åpne spørsmål for utarbeidelse av spesifikasjon av tjenester. Jekkingsprosessen og tilhørende sikring samt inndeling av strukturen i utgravningsklasser er spesifisert i spesifikasjonen for tjenester. Med denne organisasjonsformen til den enkelte tjenesteleverandøren spesifiserer klienten i stor grad byggeprosessen, konstruksjonen av strukturen og byggeprosessen. Det gir en viss spillerom for forslag til alternative byggeprosesser eller utvidelsesmetoder, som kan sendes inn av leverandørene som spesielle forslag som en del av tilbudene.

Etter anbudsinvitasjonen, den tilhørende priskonkurransen og tildelingen av kontrakten, utfører byggentreprenøren de enkelte byggefasene. Hvis spesielle forslag er bestilt, kan det være nødvendig å tilpasse eksisterende godkjenning med en planendringsprosedyre. Byggentreprenøren er ansvarlig for riktig valg av utstyr og prosesser som følger av de spesifiserte konstruksjonsmetodene og riktig behandling av undergrunnen. Byggeentreprenøren varsler byggherren om endringer i geologiske forhold, som deretter bestemmer endringer i utgravningen eller sikkerhetsklassene.

Fordeler og ulemper ved å utføre med en enkelt tjenesteleverandør

Som en fordel med denne organisasjonsformen, kan klienten påvirke planlegging og gjennomføring individuelt, spesielt kvalitet og dermed også prisen. Ved planendringer gir avtalt spesifikasjon av tjenester et godt grunnlag for gjensidig behandling. Dette er spesielt viktig hvis geologien eller tillatelseskravene gir ubegripelige ting. En annen fordel med denne metoden er at anbudet kan brukes til å benytte seg av priskonkurranse mellom selskapene som tilbyr tilbudet.

Som en ulempe med organisasjonsformen til den enkelte tjenesteleverandøren, er det fortsatt den økonomiske og planleggingsrisikoen for klienten. Den grunnleggende risikoen for undergrunnen forblir hos klienten, uavhengig av organisasjonsform, siden han “stiller undergrunnen til rådighet” og derfor er ansvarlig for tilstanden - prinsippet: “Undergrunnen er eierens risiko”. Dette er spesielt viktig i tunnelbygging, da de omkringliggende fjellene blir en del av strukturen. Hvis det er forskjeller mellom tilstanden som faktisk er funnet og den avtalte spesifikasjonen av tjenester, skal de resulterende utgiftene bæres av klienten.

Med denne organisasjonsformen er klienten også ansvarlig for å koordinere grensesnittene til de andre tjenesteleverandørene. Trinnvis prosessering av planleggingsfasen før gjennomføring tillater ikke noe akselerert prosjektgjennomføring, noe som vanligvis resulterer i lang prosjektvarighet. Ved å spesifisere tunnelkonstruksjonsmetodene kan spesiell kunnskap og metoder fra entreprenøren bare brukes i begrenset grad innenfor rammen av de nevnte spesielle forslagene, som ikke tillater noen grunnleggende endringer. På grunn av den rene priskonkurransen er gründeren vanligvis interessert i å øke sin ofte smale fortjenestemargin ved å be om tillegg og forbedre prosjektets økonomiske levedyktighet.

Med den enkelte tjenesteleverandørens organisasjonsform er det fordelaktig for gründeren at han ikke trenger å bære noen risiko fra avvik i tjenestebeskrivelsen og, i tilfelle en enhetlig priskontrakt, mottar godtgjørelse for alle utførte tjenester, inkludert de nevnte endrede eller tilleggstjenestene.

Se også

• Tunnelstopp
• Fundament
• Ingeniørgeologi
• Anleggsvirksomhet (gruvedrift)
• Bærebjelkevegg
• Forsterket jord
• Liste over de lengste tunnelene i Tyskland
• Liste over de lengste tunnelene på jorden
• Liste over alpintunneler
• Liste over tunneler i Tyskland
• Liste over sveitsiske tunneler
• Liste over tunneler i Østerrike

litteratur

• W. Schubert, A. Fasching, A. Gaich, R. Fuchs: Nye metoder i datainnsamling og visning i tunnelkonstruksjon . I: Unterirdisches Bauen 2000. Utfordringer og utviklingspotensial . STUVA-konferanse 1999. STUVA, Köln 1999 ( 3-g.at [PDF; åpnet 18. mai 2014] kortversjon). 

weblenker

• Tabell over alle tyske jernbanetunneler, sortert etter forskjellige kriterier
• Historisk togtunnel i Alpene
• Det er mørkt foran haken - artikkel om innovasjoner innen tunnelbygging på geofagportalen planeterde

Individuelle bevis

1. ^ ^{A b c d} Gerhard Grimscheid: Byggedrift og konstruksjonsmetoder i tunnelbygging . 2. utgave. Berlin 2008. 
2. ↑ Bernhard Maidl: Manual of tunnel and gallery construction, Volumes I and II . 3. utgave. Essen 2004. 
3. ^ Deutsche Gesellschaft für Geotechnik eV: Anbefalinger fra arbeidsgruppen "Tunneling" - ETB . Ernst & Son, Berlin 1995. 

Merknader

1. ↑ Uttrykket stabilitet beskriver evnen til berglag til å forbli stående rundt et ikke-støttet underjordisk hulrom i en viss periode uten å bli ødelagt. (Kilde: Walter Bischoff, Heinz Bramann, Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochum: Das kleine Bergbaulexikon. )