Zielgenau bis ans Ende des Tunnels

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Placzek, Gesellschafter der ELE Beratende Ingenieure GmbH, Erdbaulaboratorium Essen, ist Mitglied des Deutschen Ausschusses für Unterirdisches Bauen (DAUB), Mitglied des Vorstandes der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT), Professor an der Universität Duisburg-Essen, öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger und Prüfsachverständiger.Dipl.-Ing. Rolf Bielecki, Ph.D. ist Vorsitzender des Vorstandes der Wissenschaftsstiftung Deutsch-Tschechisches Institut (WSDTI) in Hamburg und Lehrbeauftragter für Unterirdisches Bauen der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften, Campus Suderburg.Dipl.-Ing. Manfred Messing, Gesellschafter und Geschäftsführer der VMT GmbH Gesellschaft für Vermessungstechnik, Bruchsal, war maßgeblich an der Entwicklung unterschiedlichster automatisierter Navigations- und Datenmanagementsysteme für den Tunnelbau beteiligt.Frank Schwarzer, freiberuflicher Berater für Microtunneling und Rohrvortriebe, war maßgeblich beteiligt an der Entwicklung von Kreiselkompass gestützten Navigationssystemen für Microtunneling und Rohrvortriebe und verfügt über langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der Separationstechnik.

• 1 Einführung  1 2 Planungsgrundlagen  52.1 Anforderungen aus der Nutzung der Tunnel 52.2 Anforderungen aus Genehmigungen 62.3 Anforderungen aus dem Baugrund und dem Grundwasser  62.3.1 Vorbemerkungen 62.3.2 Lockergesteine  72.3.3 Steine, Findlinge  102.3.4 Festgestein  102.3.5 Künstliche Bauhindernisse 122.3.6 Baugrundeinflüsse auf den Vortrieb 132.3.7 Anforderungen an den Vortrieb  242.4 Anforderungen aus den maschinellen Vortriebsverfahren  262.4.1 Übersicht über die verschiedenen Vortriebsverfahren  262.4.2 Unbemannte steuerbare Vortriebsverfahren 262.4.3 Bemannte steuerbare Vortriebsverfahren 282.4.4 Erfahrungswerte für den Einsatz der Verfahren 312.5 Anforderungen an die Qualität unterirdischer Infrastrukturbauwerke  332.6 Anforderungen aus der Vermessung 332.6.1 Realisierbarkeit  332.6.2 Erhebung notwendiger Unterlagen  352.6.3 Bestandsvergleich (Ortsbegehungen) und Bestandsaufnahme 352.7 Anforderungen an die Standsicherheit  362.7.1 Stützung der Ortsbrust 362.7.2 Mindestüberdeckung  382.7.3 Setzungen/Hebungen 392.8 Anforderungen aus dem Umweltschutz 393 Planung 413.1 Vorbemerkungen 413.2 Ergänzende Bestandsaufnahme zur Vervollständigung der Planunterlagen 423.3 Planung des Grundlagennetzes 423.3.1 Grundlagennetz (GLN)  423.3.2 Baustellennetz 433.3.3 Portalnetz  443.3.4 Überprüfung und Neubestimmung von Festpunkten  453.3.5 Grundsätzliche Umstände zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses 453.3.6 Vorgaben für die Ausführung der Vermessungsarbeiten  463.4 Trassen- und Gradientenplanung – Parameter der Achsplanung 473.4.1 Design und Begriffsdefinition  473.4.2 Trasse 483.4.3 Gradiente  493.5 Feststellung der Baugrund- und Grundwasserverhältnisse  503.6 Ermittlung der äußeren Einwirkungen auf den Tunnel  533.7 Berechnung der Bewegungen an der Geländeoberfläche  543.8 Beweissicherung  573.8.1 Anforderungen an die Beweissicherung  573.8.2 Festlegung des Einflussbereichs der Baumaßnahme  573.8.3 Zustandserfassung vorhandener Anlagen, der Geländeoberfläche und des Baugrunds  583.8.4 Dokumentation der Ergebnisse der Beweissicherung 623.9 Tunnelbautechnische Planung  623.10 Tunnelbautechnische Prüfung 633.11 Auswahl des Vortriebsverfahrens 643.12 Festlegung der Ausbauqualität  863.13 Risikobewertung „EG-Tunnelrichtlinie“  864 Maschinen- und Verfahrenstechnik  874.1 Hinweise für die Baugruben und deren Einrichtungen beim Rohrvortrieb 874.1.1 Startbaugruben  964.1.2 Zwischenbaugruben 984.1.3 Zielbaugruben 994.2 An-, Aus-, Durch- und Einfahren der TBM  1004.2.1 Überprüfung der Einsatzfähigkeit der TBM  1004.2.2 Presseinrichtung und Widerlager bei Rohrvortrieben 1014.2.3 Aus- und Einfahrdichtungen 1024.2.4 Positionieren und Anfahren der TBM 1034.2.5 Steuerbarkeit 1044.3 Hinweise für den Tunnelausbau 1054.3.1 Vortriebsrohre 1054.3.2 Tübbingausbau  1064.4 Vortriebsarbeiten 1074.4.1 Personaleinsatz während des Vortriebs 1074.4.2 Überschnitt/Ringspalt 1094.4.3 Vortriebskräfte 1124.4.4 Rohrschmierung  1134.4.5 Haltungslängen  1154.4.6 Zwischenpressstationen  1154.4.7 Kurvenradien 1184.4.8 Verrollungssicherung 1194.4.9 Sicherheitstechnik  1204.4.10 Vortriebsbegleitende Baugrunderkundung 1214.5 Navigationstechnik  1234.5.1 Einführung  1234.5.2 Navigationssysteme für Microtunnelling/Rohrvortrieb 1274.5.3 Navigationssysteme für Vortriebe mit Tübbingausbau 1374.6 Spezifikation des Datenerfassungssystems für den Rohrvortrieb  1494.6.1 Aufzuzeichnende Parameter in Abhängigkeit der verwendeten Geräte und Verfahren 1504.6.2 Anforderungen an Erfassung, Anzeige, Sicherung usw. der relevanten Vortriebsparameter  1594.6.3 Definition von Minimal-, Mittel- und Maximalwerten 1604.6.4 Datenerfassung beim Einsatz von Zwischenpressstationen 1604.6.5 Bereitstellung der Daten zur Auswertung, Ausgabe, Dokumentation, Weiterverarbeitung  1604.6.6 Schnittstellen 1614.7 Steuerungstechnik  1614.7.1 Aufgaben der Steuerungstechnik/Steuerungssysteme für den Rohrvortrieb (Trassierung, Maschinentechnik, Rohrdimension, Automatisierungsgrad, Notprogramme) 1614.7.2 Anordnung der Steuereinrichtung 1624.7.3 Kurskorrekturen 1634.7.4 Kontrollmöglichkeiten  1744.7.5 Automatische Steuersysteme  1754.7.6 Verrollungskompensierte Steuerung  1764.8 Separations- und Aufbereitungstechnik bei Schildvortrieben mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust 1774.8.1 Vorbemerkungen 1774.8.2 Art und Umfang des Separationskonzepts 1794.8.3 Zusammenspiel der Komponenten  1864.8.4 Zusammenfassung 1875 Vermessung  1895.1 Bezugssysteme – geodätisches Datum  1905.1.1 Geodätisches Datum bei kleinräumigen Projekten 1905.1.2 Geodätisches Datum bei großräumigen Projekten  1915.1.3 Definition des Bezugssystems  1925.1.4 Projektion  1935.1.5 Streckenreduktionen 1935.2 Vorhandenes Lage- und Höhennetz  1945.2.1 Lagereferenznetz  1945.2.2 Höhenreferenznetz  1955.2.3 Referenznetzkonfiguration  1955.3 Vorgaben für die Ausführung der Vermessungsarbeiten  1975.3.1 Einzusetzendes Personal des Auftragnehmers 1985.3.2 Feldbuch 1985.4 Oberirdische Vermessungsarbeiten (Kombinierte Lage- und Höhenvermessung)  1995.4.1 GNSS-Messungen  1995.4.2 Tachymetrie  2065.5 Oberirdische Vermessungsarbeiten (Höhenvermessung)  2145.5.1 Trigonometrische Höhenübertragung  2145.5.2 Geometrisches Nivellement  2155.5.3 Hydrostatisches Nivellement  2185.6 Unterirdische Vermessungsarbeiten  2185.6.1 Grundsätzliches 2185.6.2 Refraktion 2195.6.3 Untertägige Lagevermessung  2215.6.4 Auswertung von Vermessungsergebnissen  2275.6.5 Durchschlagsprognose 2285.6.6 Unabhängige durchgreifende Kontrolle der horizontalen Punktbestimmung mithilfe geodätischer Kreiselmessung 2285.6.7 Untertägige Höhenbestimmung  2335.7 Messungen in Start- und Zielbaugrube 2355.7.1 Punkt- und Richtungsübertragung 2365.7.2 Teufenmessung  2415.8 Festpunkte 2425.8.1 Design  2425.8.2 Genauigkeit der Festpunkte  2465.8.3 Nummerierungsprinzipien der Festpunkte 2465.9 Übergabe der Trasse vom Auftraggeber an den Auftragnehmer  2475.9.1 Trassierungspunkte und ‑elemente  2475.9.2 Festlegung der Vorgehensweise bei Änderung der Trasse  2506 Qualitätsmanagement  2516.1 Vermessungs- und Navigationsgeräte 2516.1.1 Regelmäßige Prüfung der Geräte und Prüfberichte  2516.1.2 Prüfung der Geräte vor Beginn der Messung  2516.2 Vermessungsverfahren 2526.2.1 Dokumentation des Vermessungsverfahrens  2526.2.2 Dokumentation von Kontrollsystemen  2536.3 Maschinen- und Verfahrenstechnik 2546.3.1 Prüfung der verwendeten Maschinen und Verfahren 2546.3.2 Maschinenunabhängige Kontrollverfahren  2546.3.3 Verifikationen der verwendeten Verfahren  2546.3.4 „Worst case“-Szenario, Informationskette und Entscheidungsstationen 2546.3.5 Erfassung, Aufbereitung, Darstellung, Dokumentation usw. der relevanten Parameter gemäß den definierten Kriterien 2556.3.6 Überprüfung auf Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte 2556.4 Prozess-Controlling und Datenmanagement  2556.4.1 Entwicklungsschritte  2566.4.2 Datenerfassung und Anforderungen im Baubetrieb 2566.4.3 Virtuelle Sensorik  2626.4.4 Aktuelle Entwicklungen  2626.4.5 Auswertung und Analyse im Rahmen von Soll-Ist-Vergleichen  2636.4.6 Aushubmassentransport/Logistik  2636.4.7 Eingliederung von Informationssytemen in die Bauabläufe  2666.5 Schulung und Weiterbildung des Personals 2676.5.1 Vermessungsfachkräfte  2676.5.2 Maschinenfahrer  2687 Risikomanagement 2697.1 Tunnelbauhandbuch (THB)  2697.2 Risikofolgen – Abschätzung und Sicherheitsbewertung  2707.3 Risikoverteilung bei Bauverträgen  2717.4 Zielgrößen einer risikominimierten Bauwerkserstellung  2718 Empfehlungen für die Ausschreibung  2738.1 Allgemeine Hinweise  2738.2 Baugrundrisiko  2778.3 Störfallanalyse mit Risikobewertung und -verteilung 2788.4 Qualitätssicherung 2848.5 Pflichtenheft der Tunnelbohrmaschine (TBM)  2868.6 Versicherungen  2869 Schlusswort – Ausblick  289Anhang 1  291Anhang 2  295Anhang 3  303Anhang 4  311Literatur  315Normen und Regelwerke  319Stichwortverzeichnis 325