Wirtschaftliche Aspekte des Hohlraumbaues in druckhaftem Gebirge

Zusammenfassung

Wirtschaftliche Aspekte des Hohlraumbaues in druckhaftem Gebirge. In den letzten Jahren wurden in Österreich beim Vortrieb von Straßentunneln große Strecken stark druckhaften Gebirges aufgefahren. Dabei zeigte sich, daß die baulichen und betrieblichen Schwierigkeiten viel größer waren, als man es aufgrund der bis zu diesem Zeitpunkt gemachten Erfahrungen erwartet hatte.

In tektonisch schwer beanspruchtem Gebirge mit ungünstiger Schieferung und geringer Festigkeit konnte der Vortrieb von Querschnitten mit mehr als 10 m Stützweite nur dadurch erfolgreich und wirtschaftlich durchgeführt werden, daß es gelang, die Neue Österreichische Tunnelbauweise nicht nur konsequent anzuwenden, sondern auch weiter zu entwickeln. In diesem Zusammenhang seien die Dehnungsschlitze im Spritzbetongewölbe sowie der Einbau von 9 m und 12 m langen SN-Ankern unmittelbar vor Ort erwähnt.

Durch die Auswertung zahlreicher Meßergebnisse konnten mehrere Erkenntnisse gewonnen werden, die sicher ihren Niederschlag in der Theorie und Praxis des modernen Tunnelbaues finden werden.

In dieser Arbeit sollen vor allem die wirtschaftlichen Aspekte dieser neuen Erkenntnisse dargestellt werden. Die Kosten im Vortrieb hängen sehr wesentlich davon ab, zu welchem Zeitpunkt und mit welchem Stützmittel der erforderliche Ausbauwiderstand erzeugt wird. Die Verbundwirkung Anker — Gebirge sowie der Einfluß der Ankerlänge auf die Größe des Ausbauwiderstandes müssen noch genauer und vor allem in quantitativer Hinsicht untersucht werden, da eine gute Prognose der zu erwartenden Deformationen bedeutende Kosteneinsparungen bringen könnte.

Die ausreichende Bemessung des Außengewölbes mit dem Ziel, ein endgültiges Gleichgewicht zu erreichen, ist bei sehr stark druckhaftem Gebirge eine unwirtschaftliche Lösung. In welchem Maße und zu welchem Zeitpunkt auch das Innengewölbe zur Übernahme von Kräften herangezogen werden kann, wird anhand von praktischen Beispielen gezeigt.

Schließlich wird auch darauf eingegangen, welchen Einfluß die Projektierung und die technischen Vertragsbestimmungen auf die Wirtschaftlichkeit eines Hohlraumbaues haben.

Summary

Economic Aspects of Underground Excavation in Rock Masses That Are Subject to Heavy Pressure. In the course of driving road tunnels in Austria in recent years, long stretches of badly squeezing rock had to be excavated. In doing so it was found that the difficulties encountered in regard to construction and operating routine were, in fact, much greater than had been expected on the basis of the experience gained up to that time.

In tectonically heavily stressed rock of unfavourable foliation cleavage and low strength, cross sections with a span of more than 10 m (33 ft) could only be driven successfully and economically thanks to the fact that it proved possible not only to apply consistently the New Austrian Tunnelling Method, but also to develop it even further. In this connection one should mention the expansion joints in the shotcrete lining as well as the SN-anchors 9 m or 12 m (30 or 40 ft) in length right at the working level.

Thanks to the evaluation of numerous measuring results it was possible to arrive at a number of conclusions which, undoubtedly, are going to be reflected both in the theory and practice of modern tunnelling engineering.

This paper intends, above all, to describe the economic aspects of these new findings. The cost of excavation work depends very materially on the time at which, and on the support with the aid of which, the required lining resistance is produced. The composite action anchor/rock as well as the effect of the length of the anchor on the extent of the lining resistance still remain to be investigated even more closely, and in particular as regards the quantitative aspect, as an accurate forecast of the deformations to be expected could result in significant cost savings.

The sufficient dimensioning of the auxiliary lining so as to attain a final equilibrium must be regarded as an uneconomical solution in the case of rock that is subject to heavy pressure. The extent to which, and the time at which, the inner lining, too, can be used for the absorption of forces is shown by means of practical examples.

Finally the paper also deals with the effect exercised by project planning and by the technical specifications of the contract on the economy of an underground excavation.

Résumé

Aspects économiques des excavations souterraines en terrain poussant. Les percements de tunnels routiers, réalisés en Autriche ces dernières années comprenaient de longs tronçons en terrain très poussant. Il s’avéra que les difficultés constructives et opérationelles rencontrées étaient plus grandes que celles prévues sur la base des expériences acquises jusqu’à cette époque.

Seulement l’application et le parachèvement de la nouvelle méthode autrichienne de construction de tunnels ont permis le percement rentable de sections de plus de 10 m de portée dans des roches à fortes contraintes tectoniques, de schistosités défavorables et de faible résistance. Mentionnons dans ce contexte les joints de dilatations en voûte de béton projeté et la mise en oeuvre sur place de boulons d’ancrage SN d’une longueur de 9 et de 12 m.

L’analyse de nombreux résultats de mesure a permis de dégager un certain nombre de nouvelles connaissances qui se répercuteront certainement sur la théorie et la pratique de la construction moderne de tunnels.

Dans ce travail nous insistons surtout sur les aspects économiques de ces nouvelles connaissances. Les coûts du percement dépendent d’une part très fortement du moment où l’on produit la résistance requise du soutènement définitif et d’autre part des moyens employés à cette fin. L’adhérence ancrage-roche ainsi que l’influence de la longueur d’ancrage sur la grandeur de la résistance de soutènement définitif doivent encore faire l’objet d’études plus précises, surtout sur le plan quantitatif, car un bon pronostic des déformations à attendre pourrait entraîner une réduction importante des coûts.

Le dimensionnement suffisant de la voûte extérieure avec le but d’atteindre un équilibre définitif est une solution non économique en terrain très poussant. Quelques exemples pratiques sont exposés pour montrer à quelle mesure, et à quel moment, il faut aussi faire appel à la voûte intérieure pour l’absorption des forces.

Pour terminer, l’auteur souligne l’influence que peuvent exercer l’étude du projet et les spécifications techniques du contrat sur la rentabilité d’une exavation souterraine.