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!