Das U-Bahn-Netz von München
Jochen Fillibeck Zentrum Geotechnik, TU München
Erfahrungen bei Tunnelvortrieben im Lockergestein im Münchner
Raum
Gliederung
1. Geologische Verhältnisse2. Typische Vortriebsweisen in München3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung4. Erfahrungen mit Schirmgewölbesicherungen
- Düsenstrahlschirm- Rohrschirm
5. Hinweis über ein empirisches Verfahren zur Prognose von Setzungen im Tunnelbau
Geologische Verhältnisse in München
W
O
Jüngste Talfüllungender Isar Auffüllungen,
feinkörnigeDeckschichten
Quartäre Kiese verschiedenerEiszeiten, mitteldicht bis dicht, k ~ 5•10-3 m/s
Geologische Verhältnisse in München
Tertiäre Tone und Schluffe,halbfest bis festk < 1•10-8 m/s
Jüngste Talfüllungender Isar Auffüllungen,
feinkörnigeDeckschichten
Geologische Verhältnisse in München
Quartäre Kiese verschiedenerEiszeiten, mitteldicht bis dicht, k ~ 5•10-3 m/s
Tertiäre Sande, dicht k ~ 1•10-4 bis 1•10-5 m/s
Jüngste Talfüllungender Isar Auffüllungen,
feinkörnigeDeckschichten
Geologische Verhältnisse in München
Quartäre Kiese verschiedenerEiszeiten, mitteldicht bis dicht, k ~ 5•10-3 m/s
Tertiäre Tone und Schluffe,halbfest bis festk < 1•10-8 m/s
Grundwasserverhältnisse in München
1. Grundwasserstockwerk im Quartär mit freiem Grundwasserspiegel
2. Weitere Grundwasser-stockwerke im Tertiär(gespanntes Grundwasser)
2. Typische Vortriebsweisen in München2.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen
Kalottenvortrieb mit Stützkern und Pfändung
Quartäre KieseQuartäre Kiese
D ~ 6,8 – 7,2 m
Tertiärvortrieb mit kurz vorauseilender Kalotte (abgestufter Vollausbruch) mit und ohne Druckluftstützung
2. Typische Vortriebsweisen in München2.2 Spritzbetonvortriebe im Tertiär
Tertiäre Tone / Schluffe
Tertiäre Sande
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung
Grundproblem: Wie groß ist die freie Standhöhe? (Kies: c‘ = 0 kN/m²)
3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen
Kapillarkohäsion cc
Porenwasser-druck uw
Oberflächen-spannung Ts
Korn
Korn
Berücksichtigung der Kapillarkohäsion ccim erdfeuchten Zustand
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung
cc abhängig von der Korngröße3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen
Kies
Sand
Roll-kies
Stütz-kern
Teil-Fläche 1
TF2
TF4
12 3456 Stütz-
kernStrosse /
Sohle
43 2165 Stütz-
kernStrosse /
Sohle
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung
Alternativ: Verkittungsinjektion mit Ramminjektionslanzen
3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen
Ziel:Verkittung der Rollkieslagen!
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung3.1 Spritzbetonvortrieb in quartären Kiesen
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung3.2 Atmosphärischer Spritzbetonvortrieb im Tertiär
Freie Standhöhe i. d. Regel unkritisch, jedochEntwässerung der Tertiärsande!
Erosion im Übergang Sand / Ton
Gegenmaßnahme Vakuumlanzen:- Entwässerung - Erhöhung der Kapillarkohäsion
Pi
Brunnen
W·h2 < Pi
gesp. 2. GW
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung3.3 Druckluftvortrieb im Tertiär
Druckluft verdrängt das Grundwasser ins Gebirge
Pi + W·h
Pi Pi
Pi
In Sandlinsen kann das Grundwasser trotz Druckluft nicht abströmen!
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung3.3 Druckluftvortrieb im Tertiär
Brunnen
W·h
Pi
Abhilfe: Brunnen von GOK oder Vakuumlanzen
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung3.3 Druckluftvortrieb im Tertiär
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung3.4 Ortsbrustverankerung / Glasfaser, HDI
Senkrechte Ortsbrust bei großen Querschnitten
3. Maßnahmen zur Ortsbrustsicherung3.4 Ortsbrustverankerung / Stahl, Glasfaser, HDI
Probleme bei großen Querschnitten:- Große Ankerlängen (Einbindung hinter Stützkern)- Ortsbrustberechnung: Große Stückzahlen erforderlich- Bohren in großer Höhe
=> Auffahren in Teilquerschnitten
U-Bahn: U3 Nord 1A = 170 – 200 m²
4. Schirmgewölbesicherung 4.1Allgemeines
Möglichkeiten:- Düsenstrahlschirm- Rohrschirm- Injektionsschirm- Vereisung
Fragestellung:- Setzungsreduzierung?- Standsicherheitserhöhung?
Brunnen Brunnen
Schmaldichtwand
DüsenstrahlschirmKalottenvortrieb
Strosse / Sohle
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm bei U3 Nord, Los 1
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm bei U3 Nord, Los 1
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm bei U3 Nord, Los 1
Problemstellung DSV:Suspensions-
rückfluss erforderlich
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm - Problemstellung
Rückflusszu groß!
Sackungen durchHohlräume
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm – Problem bei Herstellung
Rückflusszu gering!
Überdruck
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm – Problem bei Herstellung
Entlastungsbohrung
Abhilfe: Entlastungsbohrungen von GOK aus
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm – Problem bei Herstellung
Abhilfe: Entlastungsbohrungen von GOK aus
4. Schirmgewölbesicherung 4.2 Düsenstrahlschirm – Problem bei Herstellung
Ggf. Zusatzmaßnahmen zur
Reduzierung von Verformungen bei der
DSV-Herstellung erforderlich.
U3 Nord Los 1, Vortrieb W3 / W4
U3N1W4 / W3
U5/9 Theresien-
wiese
U5/9Ostbahn-
hof
Vortriebsquerschnitt
26 / 403836Max. Setzung [mm]
6,5 / 119,69,3Überdeckung ca. [m]
170 - 200175200Querschnittsfläche ca. [m²] Fazit zum Vortrieb mit DS-Schirm
- Beim Vortrieb mit DS-Schirm wurden Setzungen gegenüber Vortrieben im Teilausbruch nicht
reduziert- Erhöhung der Standsicherheit
Setzungen durch den Vortrieb:Je nach Überdeckung zwischen 26 und 40 mm
Werner-
Friedm
ann-B
ogen
NOSW
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm – Unterfahrung Werner-Friedmann
Bogen (U3N1)
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm – Unterfahrung eines Hochhauses
Rohrschirm:Länge: 12 mÜberlappung: 4 mBohrdurchmesser: 146 mm
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm – Herstellung
Setzun
gsmes
sung
en
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm – Setzungsmessung
Setzung [mm]
0
10
20
Wasserhaltung
Rohrschirm Gleis 2
Vortrieb Gleis 2, Rohrschirm Gleis 1
Nach Vortrieb Gleis1 und Gleis 2
G2G1
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm – Setzungsmessung
0
10
2025
Setzungen [mm]
TiefgarageWFB
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm – Oberflächensetzungen
Fazit zum Rohrschirm:
- Zur Ausbildung der Längs- und Quertrag-wirkung sind Verformungen erforderlich.
Keine Setzungsreduzierung.- Rohrschirm erhöht die Standsicherheit.
4. Schirmgewölbesicherung 4.3 Rohrschirm – Setzungsmessung
5. Empirisches Verfahren nach Fillibeckzur Setzungsprognose im Tunnelbau
x
Tunnelvortrieb
z 0
smax
- Basiert auf ca. 400 sorgfältig ausgewählten und ausgewerteten
Messquerschnitten- Für Schild- und
Spritzbetonvortriebe anwendbar- Aussagen zur
Auftretenswahrscheinlichkeit
=> Siehe Tagungsband / Internet
HaltepunktHauptbahnhof
HaltepunktMarienhof
5. Empirisches Verfahren nach Fillibeckzur Setzungsprognose im Tunnelbau
Anwendung 2. S-Bahn-Stammstrecke München
Glück auf!