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Detailergebnis zu DOK-Nr. 66924

Verformungen und Ortsbruststandsicherheit bei Tunnelvortrieben in gering durchlässigen Böden

Autoren	R. Höfle
Sachgebiete	15.8 Straßentunnel

München: Zentrum Geotechnik, Lehrstuhl und Prüfamt für Grundbau, Bodenmechanik und Felsmechanik der Technischen Universität München, 2013, XIX, 176 S., zahlr. B, T, Q, Anhang (Schriftenreihe Lehrstuhl und Prüfamt für Grundbau, Bodenmechanik und Felsmechanik der Technischen Universität München H. 54). - ISBN 978-3-943683-15-8

Beim Auffahren eines Tunnels entspannt sich das Material vor der Ortsbrust in den Tunnel hinein. Dabei vergrößert sich der Porenraum und das darin befindliche Porenwasser erfährt einen Unterdruck. Dieser Porenwasserunterdruck trägt zur Stabilisierung der Ortsbrust und der frisch ausgebrochenen Tunnellaibung bei. In Abhängigkeit von der Durchlässigkeit des Bodens baut er sich aber ab und Grundwasser vor der Ortsbrust strömt nach. Eine anfängliche Standfestigkeit wird dabei zunehmend verloren gehen. In stark durchlässigen Böden wie Sand und Kies, die sehr schnell vollständig dränieren, ist ein entsprechender stabilisierender Effekt gar nicht nutzbar. In gering durchlässigen feinkörnigen Böden, die ohnehin eine Kohäsion aufweisen, trägt er aber erheblich zum Zeitraum bei, der zur Verfügung steht, um frische Ausbruchflächen, zum Beispiel durch Spritzbeton, zu sichern. Auch im maschinellen Tunnelbau kann eine derartig verlängerte Standzeit, gegebenenfalls bei zurückgezogenem Schneidrad für Inspektion und Werkzeugwechsel mit genutzt werden. Die durch die beschriebenen Vorgänge hervorgerufenen Verformungen und Beeinflussungen der Standsicherheit sind von der Geometrie des Tunnels, des anstehenden Bodens, der Vortriebsgeschwindigkeit und der Vortriebsmethode abhängig. Der Autor hat sich der Aufgabe angenommen, die genannten Umstände präzise zu klären und zu modellieren sowie die Sicherheitsrelevanz und die zugehörigen Verformungen aufzuzeigen, damit die Ergebnisse quantitativ zutreffend für Simulationen von Tunnelvortrieben genutzt werden können. Dazu wird eine systematische numerische Untersuchung vorgenommen, bei der typische gering durchlässige Böden mit verschiedenen Durchlässigkeiten und Scherparametern im Zusammenhang mit einem Tunnelprofil, wie es für eingleisige U-Bahn-Linien charakteristisch ist, bei Herstellung in verschiedenen Tiefen und Grundwasserständen in ihren Auswirkungen auf die Standsicherheit und Verformungen bei üblichen Vortriebsgeschwindigkeiten verglichen werden. Für teildränierte Verhältnisse kann danach generell die Aussage getroffen werden, dass Standsicherheit und Verformungen mit abnehmender Durchlässigkeit beziehungsweise gleichberechtigt mit zunehmender Vortriebsgeschwindigkeit günstiger beurteilt werden und mithilfe des vorgestellten Modells eindeutig quantifiziert werden können.