Tunnel Spichigwald Projektbasis Verkehrssanierung Aarwangen …... · 2021. 2. 2. · 0.5 Inputs...

Bauprojekt

244Niederbipp - Huttwil

Strassen-Nr.

Strassenzug

Revidiert

Projekt-Nr.

Oberingenieurkreis IV IVe arrondissementd'Ingénieur en chef

Tiefbauamt Office des Ponts etdes Kantons Bern chaussées

du canton de Berne

asm Aare Seeland mobil AG

Projektverfasser

EBP Schweiz AG / Locher Ingenieure AG / Brüniger AGc/o EBP Schweiz AG, Mühlebachstrasse 11, 8032 Zürich

Ingenieurgemeinschaft INGE ELOB

Aarwangen, Bannwil,240.01007

Schwarzhäusern, ThunstettenGemeinde

Projekt vom Format

Verkehrssanierung AarwangenUmfahrung

Bericht -Nr.A4

.

B21

LOING / B21

ProjektbasisTunnel Spichigwald

28.02.2020

VSA Los 1, Neubaustrecke exkl. Aarebrücke

Projektbasis Tunnel Spichigwald

20200228_Projektbasis Tunnel Spichigwald / INGE ELOB / 23.09.2019 Seite 2/33

Impressum

Vertragspartner

Auftragnehmer Auftraggeber

Ingenieurgemeinschaft EBP Schweiz AG / Locher Ingenieure AG / Brüniger AG

TBA Kanton Bern, Oberingenieurkreis IV asm Aare Seeland mobil AG

Federführung: EBP Schweiz AG Dunantstrasse 13

Mühlebachstrasse 11, 8032 Zürich 3400 Burgdorf

Tel. : +41 44 395 16 16 Tel. : 031 635 53 14

E-Mail : [email protected] E-Mail : [email protected]

Projektleiter : Günther Fässler Gesamtprojektleiter : Daniel Zoller

Änderungsverzeichnis

Version Anpassung / Änderung Verfasser Datum

0.1 Entwurf vom 19.12.2018 sca 19.12.2018

0.2 Gesamthafte Überarbeitung kim 26.04.2019

0.3 Bereinigung Gesamtdokument kim 28.05.2019

0.4 Inputs Prüfingenieure tes/kim 12.06.2019

0.5 Inputs EBP moc 17.09.2019

1.0 Abgabe definitives Dossier tes/sca/kim 28.02.2020

Verteiler

Firma Name Anzahl Version

Tiefbauamt des Kantons Bern, OIK IV

Daniel Zoller 1

Tiefbauamt des Kantons Bern, Na-tionalstrassen Bau

Beat Gruber 1

asm aare seeland mobil AG Heinrich Matter 1

Helbling Beratung + Bauplanung AG, Zürich (BHU)

Marcel Chelos 1

Schmidt + Partner Bauingenieure

Prüfingenieur Kunstbauten Andreas Walz 1

Amberg Engineering AG

Prüfingenieur Tunnel Christoph Rüegg 1

Bänziger Partner AG, Baden Harry Fehlmann 1

INGE ELOB Günther Fässler 3

Allg. Informationen

Dateiname: 20200228_Projektbasis Tunnel Spichigwald

Aktuelle Version: 1.0

Anzahl Seiten: 33




INHALTSVERZEICHNIS

1. Allgemeines 6

1.1. Ziel und Geltungsbereich 6

1.2. Bauwerksbeschrieb 6

1.3. Vorgesehene Nutzung und Nutzungsdauer 6

2. Geologie und Hydrogeologie 7

3. Tragwerkskonzept 10

3.1. Untertagebauwerke 10

3.2. Bauwerke über Tage 11

4. Baustoffe 15

4.1. Beton 15

4.2. Spritzbeton 16

4.3. Stahl 18

4.4. Hinterfüllungsmaterial 20

4.5. Ungespannte Anker / Mikropfähle 20

4.6. Abdichtung 21

4.7. Werkleitungen und Schächte 21

4.8. Sohlenaufbau / Kofferung 21

4.9. Fahrbahn und Bankette 21

5. Einwirkungen 22

5.1. Ständige Einwirkungen 22

5.2. Veränderliche Einwirkungen 23

5.3. Aussergewöhnliche Einwirkungen 24

6. Tragsicherheit 26

6.1. Gefährdungsbilder der Tragsicherheit 26

7. Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit 29

7.1. Risse 29

7.2. Verformungen 29

7.3. Korrosionsschutz 30

7.4. Dichtigkeit 30

7.5. Frostbeständigkeit resp. Frost-Tausalzbeständigkeit 30

8. Schutzziele und Sonderrisiken 31

8.1. Akzeptierte Risiken 31

9. Grundlagen 32

9.1. Allgemeine Grundlagen 32

9.2. Projektspezifische Grundlagen 32

10. Unterschriften 33




Tabellen

Tabelle 2.1: Charakteristische Bodenkennwerte ..................................................................... 8

Tabelle 2.2: Charakteristische Gebirgskennwerte ................................................................... 8

Tabelle 2.3: Charakteristische Kernwerte der Trennflächen .................................................... 8

Tabelle 2.4: Wahl Mantelreibung Mörtel- und Reibrohranker, abgeschätzte Bandbreite ......... 9

Tabelle 2.5: Wahl Mantelreibung/Spitzendruck Bohrpfähle, abgeschätzte Bandbreite ............ 9

Tabelle 3.1: Tragwerks- und Berechnungsmodell, verwendete Programme .......................... 11

Tabelle 3.2: Tragwerks- und Berechnungsmodell, verwendete Programme .......................... 14

Tabelle 4.1: Eigenschaften von Beton ................................................................................... 16

Tabelle 4.2: Eigenschaften von Spritzbeton .......................................................................... 18

Tabelle 4.3: Eigenschaften und Rechenwerte von Stahl (Betonstahl und Baustahl) .............. 19

Tabelle 4.4: Eigenschaften und Rechenwerte des Hinterfüllungsmaterials ........................... 20

Tabelle 4.5: Eigenschaften und Rechenwerte des Hinterfüllungsmaterials ........................... 21

Tabelle 5.1: Ständige Einwirkungen ...................................................................................... 22

Tabelle 5.2: Ständige Einwirkungen Normalprofile Untertagbau ........................................... 23

Tabelle 5.3: Veränderliche Einwirkungen .............................................................................. 24

Tabelle 5.4: Aussergewöhnliche Einwirkungen ..................................................................... 25

Tabelle 6.1: Grenzzustand Typ 1, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk Fluchtweg

............................................................................................................................................. 26

Tabelle 6.2: Grenzzustand Typ 2, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk .............. 27

Tabelle 6.3: Grenzzustand Typ 2, Tunnel inkl. Querverbindung und Fluchtschacht .............. 27

Tabelle 6.4: Grenzzustand Typ 3, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk .............. 28

Tabelle 6.5: Grenzzustand Typ 4, Fundamentplatte Portalbereich Nord ............................... 28

Tabelle 7.1: Anforderungen an Risse .................................................................................... 29

Tabelle 7.2: Anforderungen an Verformungen ...................................................................... 30

Tabelle 7.3: Anforderungen und Massnahmen Korrosionsschutz ......................................... 30




Verzeichnis der Abkürzungen

AAR Alkali-Agregat-Reaktion

ASTRA Bundesamt für Strassen

FEM Finite-Elemente-Methode

NV Nutzungsvereinbarung

PB Projektbasis

PBD Polymerbitumenbahn

PEHD „high density“ Polyethylen

PELD „low densitiy“ Polyethylen

SUVA Schweizerische Unfallversicherungsanstalt




1. Allgemeines

1.1. Ziel und Geltungsbereich

Die Projektbasis erläutert die Umsetzung der Ziele und Anforderung der Nutzungsvereinba-

rung. Bestandteile sind die Beschreibung und Erklärung des Tragwerkskonzeptes und der

Nutzungszustände, die Gefährdungsbilder, Annahmen und Randbedingungen sowie die Er-

läuterungen der Massnahmen zur Gewährleistung der in der Nutzungsvereinbarung gestell-

ten Anforderungen.

Die vorliegende Projektbasis behandelt ausschliesslich den Tunnel Spichigwald mit folgen-

den baulichen Anlagen:

- Tunnel Spichigwald:

o Bergmännischer Tunnel inkl. SOS- und Hydrantennischen

o Tagbautunnel Nord inkl. Voreinschnitt Nord

o Zentrale Nord inkl. Zufahrt

o Tagbautunnel Süd inkl. Voreinschnitt Süd

- Fluchtweg:

o Querverbindung inkl. Anschluss an Tunnel

o Fluchtwegaufstieg (Schachtbauwerk)

o Ausgangsbauwerk inkl. Zufahrt

1.2. Bauwerksbeschrieb

Als Teil der 3.6 km langen Umfahrung Aarwangen ist mit dem Tunnel Spichigwald ein 2-

spuriger Strassentunnel vorgesehen. Er weist eine Länge von 500 m auf und wird im Gegen-

verkehr betrieben. Vom Tunnelportal Nord steigt er mit einer maximalen Steigung von 5%

gegen das Tunnelportal Süd an, wobei er den Spichigwald unterquert. Ungefähr in Tunnelmit-

te zweigt eine rund 12 m lange Querverbindung ab, über welche der 20 m tiefe Fluchtschacht

erreicht wird. An den Fluchtschacht schliesst oben das Ausgangsbauwerk an.

Die Tagbaustrecken im Norden bzw. im Süden sind 43 m bzw. 68 m lang, daran grenzen

beidseitig Flügelmauern an. Beim Nordportal ist westlich der Tagbaustrecke die Zentrale

Nord vorgesehen.

1.3. Vorgesehene Nutzung und Nutzungsdauer

Nutzung und Nutzungsdauer sind in der Nutzungsvereinbarung definiert.




2. Geologie und Hydrogeologie

2.1.1. Geologische Verhältnisse

Der Hügelzug des Spichigwaldes wird durch einen Molasserücken der Unteren Süsswasser-

molasse aufgebaut, auf welchem bis zu ca. 10 m mächtige Moränenablagerungen anstehen.

Bei den Molassegesteinen handelt es sich um eine Wechsellagerung von Mittel- bis Grob-

sandsteinen, Feinsandsteinen, Siltsteinen und Mergeln der lithostratigrafischen Formationen

der Unteren Bunten Molasse und der Kalksandsteinserie. Die Schichten fallen mit einem Ge-

fälle von ca. 10° bis 20° in Richtung S bis SE ein. Die Gesteine weisen im Bereich der Fels-

oberfläche eine Verwitterungszone von ca. 1 bis 5 m auf.

Am Nordhang des Spichigwaldtunnels tritt geringmächtiger Hanglehm auf, welcher gegen die

Ebene fliessend in die Schwemmsedimente übergeht. Unter diesen ist lokal Bachschutt an-

stehend.

Die Felsüberlagerung des Tunnelfirstes beträgt oft nur wenige Meter, insbesondere in Portal-

nähe oder bei möglichen Rinnen in der Felsoberfläche kann der Firstbereich im verwitterten

Bereich der Molasse oder gar im Lockergestein liegen.

2.1.2. Hydrogeologie

Vom Nordportal steigt der Grundwasserspiegel im Fels von unterhalb des geplanten Tunnels

kontinuierlich an und kommt im Bereich des Südportals über dem First zu liegen. In diesem

Bereich liegen artesisch gespannte Verhältnisse vor, der Grundwasserspiegel liegt deutlich

über OK Terrain. Die Grundwasservorkommen sind an einzelne durchlässige Schichten ge-

bunden, welche hydraulisch nicht oder nur begrenzt miteinander verbunden sind. Im Tunnel

sind einzelne Tropfwasserstellen und selten gering schüttende Quellen zu erwarten. Die

Wassermengen beschränken sich maximal auf wenige Sekundenliter.

Die Lockergesteine in den Portalbereichen weisen in der Regel nur geringe hydraulische

Durchlässigkeiten auf. Es besteht nur eine begrenzte hydraulische Verbindung mit dem Fels,

weshalb nicht mit eigentlichen Grundwasserzutritten im Lockergestein zu rechnen ist. Es ist

jedoch mit Wasserzutritten aus durchlässigen Schichten zu rechnen.




2.1.3. Geotechnik / Bautechnische Hinweise

Die geotechnischen Kennwerte werden in [23] aufgeführt und sind nachfolgend zusammen-

gefasst:

Bodenschicht Feucht

raum-

ge-

wicht

Reibungs-

winkel

Kohäsion Zusammendrückungsmodul Durchläs-

sigkeit 2)

Erstbelastung Wiederbe-

last. 1)

ek

[kN/m3]

‘k

[°]

c‘k

[kN/m2]

MEk

[MN/m2]

MEk’

[MN/m2]

k

[m/s]

Hanglehm 20 26 0 1 2.5 -

Schwemmsedi-

mente

20 28 0 7 17.5 10-5

– 10-8

Bachschutt 21 31 0 10 25 10-3

– 10-6

Verwitterte Moräne 21 29 0 1 2.5 10-5

– 10-8

Grundmoräne 22 33 2 60 150 10-5

– 10-8

Verwitterte Molas-

se

22 31 2 25 62.5 10-5

– 10-8

1) Annahme: MEk’=2.5 MEk

2) Für die Bemessung nicht direkt verwendet (kein char. Wert definiert), der Vollständigkeit halber aufgelistet.

Tabelle 2.1: Charakteristische Bodenkennwerte

Gebirgskennwerte:

Bodenschicht Feuchtraum-

gewicht

Reibungs-

winkel

Kohäsion Elastizitäts-

modul

Querdehnungs-

zahl

ek

[kN/m3]

‘k

[°]

c‘k

[kN/m2]

Ek

[MN/m2]

Ν

[-]

Verwitterte

Molasse

22 31 2 Vgl. Tabelle 2.1 -

Unverwitterte

Molasse

24 33 200 1‘750 0.25

Tabelle 2.2: Charakteristische Gebirgskennwerte

Scherfestigkeit von Trennflächen:

Trennfläche Reibungswinkel ‘k [°] Kohäsion c

‘k [kN/m²]

Schichtfläche (horizontal) 10 10

Kluftfläche (vertikal) 20 15

Tabelle 2.3: Charakteristische Kernwerte der Trennflächen




Vorbemessung der Mörtel- und Reibrohranker:

Lithologie Mantelreibung [kN/m²]

Schwemmsedimente, Bachschutt, Verlandungsbildungen 100

Moränenablagerungen, verwitterter Fels 175 (150 – 200)

Wenig bis unverwitterter Fels 225 (200 – 250)

Tabelle 2.4: Wahl Mantelreibung Mörtel- und Reibrohranker, abgeschätzte Bandbreite

Vorbemessung der Bohrpfähle:

Lithologie Mantelreibung [kN/m²] Spitzendruck [kN/m²]

Verwitterter Fels 75 (50 – 100) 1500 (1‘000 – 2‘000)

Wenig- bis unverwitterter Fels 250 (200 – 300) 3000 (2‘500 – 3‘500)

Tabelle 2.5: Wahl Mantelreibung/Spitzendruck Bohrpfähle, abgeschätzte Bandbreite

Grössere Lasten sollen in der Molasse fundiert werden. Baugrubenböschungen können so-

wohl bei den beiden Portalen als auch beim Ausgangsbauwerk des Fluchtstollens frei mit ei-

ner maximalen Neigung von 1 : 2 (vertikal : horizontal) erstellt werden.

2.1.4. Gasführung

Gasvorkommen können trotz der geringen Distanz zur Terrainoberfläche nicht vollständig

ausgeschlossen werden. Es ist von einer Gasgefährdungsstufe 2 gemäss Technischem

Merkblatt der SUVA auszugehen.

2.1.5. Quellproblematik

Die Mergelschichten sind quellfähig. Für diese werden folgende Werte gemäss [23] ange-

setzt:

Maximaler Quelldruck σ* = 300 kPa

Maximales Quellmass ε0 = 5% (σ0 = 15 kPa)

2.1.6. Naturgefahren

Sowohl im Bereich des Nord- und des Südportals besteht eine Gefährdung durch Über-

schwemmung. Es ist nur mit kleinen Ereignissen zu rechnen.

2.1.7. Quellen

Im westlichen Teil des Spichigwalds bestehen verschiedene Quellen, die zum Teil gefasst

sind. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Quellen durch den Bau des Tunnels

quantitativ beeinflusst werden können. Eine qualitative Beeinflussung der Quellen kann aus-

geschlossen werden.




3. Tragwerkskonzept

3.1. Untertagebauwerke

3.1.1. Ausbruch und Sicherung

Bergmännischer Tunnel

Aufgrund der kurzen Tunnellänge und der Lage im Wald unter nicht bebautem Gebiet, wel-

che hinsichtlich Setzungen und Lärm- und Erschütterungsemissionen nicht empfindlich ist,

wird ein konventioneller Tunnelvortrieb im Sprengvortrieb vorgesehen. In nicht vollständig

auszuschliessenden Lockergesteinsbereichen und in der verwitterten Molasse werden ein

maschinenunterstützter Vortrieb mit Bagger im Lockergestein (MUL) bzw. im Fels (MUF)

vorgesehen.

Die Gewährleistung der Stabilität der Ortsbrust im verwitterten Fels stellt in den Bereichen

Nord und Süd die Hauptschwierigkeit des Vortriebs dar. Zur Beherrschung der Ortbrust wird

ein Kalottenausbruch vorgesehen. Die Strosse und Sohle werden nach dem Durchschlag

nachgezogen.

Als Bauhilfsmassnahmen werden im verwitterten Fels sowie in nicht vollständig auszu-

schliessenden Lockergesteinsbereichen ein Rohrschirm und Brustanker verwendet. In der

Felsstrecke im Bereich Mitte kann voraussichtlich auf den Rohrschirm verzichtet werden.

Als Ausbruchsicherung werden Spritzbeton, Anker, Netze, Gitterträger und evtl. Stahleinbau

vorgesehen. Ob im Bereich der Kalottenwiderlager im verwitterten Felsen Mikropfähle zur Si-

cherung erforderlich werden, ist im Rahmen der Bemessung der Ausbruchsicherung zu klä-

ren. Im Übergang Lockergestein zu Festgestein werden Drainagebohrungen an der Ortsbrust

vorgesehen, um Ausschwemmungen zu verhindern. Zur Sicherstellung der Ortsbruststabilität

wird die Ortsbrust bei Bedarf mit GFK-Ankern gesichert und nach jeder Etappe mit Stahlfa-

serspritzbeton versiegelt.

Beim Sohlausbruch ist ein besonderes Augenmerk auf die Trockenhaltung der Sohle zu rich-

ten, um allfällige Quellhebungen zu minimieren. Es wird ein rascher Ringschluss angestrebt.

Querverbindung

Wie der Tunnel wird die Querverbindung vom Tunnel aus im Sprengvortrieb konventionell

aufgefahren. Der Ausbruch erfolgt im Hufeisenprofil. Als Ausbruchsicherung werden Spritzbe-

ton, Anker und Netze vorgesehen.

Fluchtschacht

Der Schacht wird konventionell von oben nach unten abgeteuft. Im oberen Bereich des Lo-ckergesteins wird der Schacht in Ortbetonbauweise in einer geböschten Baugrube erstellt. Im unteren Bereich im Lockergestein erfolgt der Ausbruch von oben nach unten mit einem Bag-ger, im Fels wird der Schacht im Sprengvortrieb abgeteuft.

Der kreisrunde Ausbruchquerschnitt hat einen Durchmesser von 5.10 m bis 5.30 m, die

Schachttiefe ab Baugrubensohle beträgt insgesamt rund 18 m. Er kommt in der dicht bis sehr

dicht gelagerten Moräne sowie in der unteren Süsswassermolasse zu liegen. Diese weist ei-

ne günstige, flach gegen Süden fallende Schichtung und nur vereinzelte Klüfte auf. Die Aus-

bruchsicherung besteht aus Spritzbeton und Netzen. Im Falle einer Störung können Mörtel-

oder Injektionsbohranker eingesetzt werden.




3.1.2. Verkleidung

Bergmännischer Tunnel

Im Endzustand übernimmt die Verkleidung aus Ortbeton die tragende Funktion. Aufgrund der

sehr oberflächennahen Lage und dem Übergang Locker- zu Festgestein ist das Profil vo-

raussichtlich bewehrt auszuführen. Im Falle einer erforderlichen Bewehrung beträgt die Mini-

malstärke des Gewölbes 35 cm. Aufgrund der Quellgefährdung wird ein Sohlgewölbe vorge-

sehen.

Querverbindung

In der Querverbindung ist ein einschaliger Ausbau bestehend aus der Ausbruchsicherung

sowie einer zusätzlichen Schicht Verkleidungsspritzbeton und Netzen vorgesehen.

Fluchtschacht

Im Fluchtschacht ist ein einschaliger Ausbau bestehend aus der Ausbruchsicherung sowie

einer zusätzlichen Schicht Verkleidungsspritzbeton und Netzen vorgesehen. Der kreisrunde

Verkleidungsquerschnitt hat einen Innendurchmesser von ca. 4.50 m.

3.1.3. Tragwerks- und Berechnungsmodelle

Bauteil Modell Statik Programme

Ausbruchsicherung

bergm. Tunnel

Querverbindung

Fluchtschacht

Bruchkörperscharen

Elastisch gebettetes 2D-Stab-

Zugmodell

Statik-7 (CUBUS AG)

FAGUS -7 (CUBUS AG)

Verkleidung

bergm. Tunnel

Querverbindung

Fluchtschacht

Elastisch gebettetes 2D-Stab-

Zugmodell

Statik-7 (CUBUS AG)

FAGUS -7 (CUBUS AG)

Tabelle 3.1: Tragwerks- und Berechnungsmodell, verwendete Programme

3.2. Bauwerke über Tage

3.2.1. Baugrubensicherung

Voreinschnitte Nord (inkl. Baugrube Zentrale Nord) und Süd

Die nördliche Baugrube kommt teilweise im Lockergestein und in Richtung bergmännisches

Portal zunehmend im Fels zu liegen. Die oberste Schicht bildet eine geringmächtige Schicht

aus Hanglehm (Voreinschnitt) oder Schwemmsedimente. Im bergmännischen Portalbereich

folgen direkt unter dem Hanglehm die Moräne und schliesslich der Fels. Die Verwitterungs-

zone des Felses schwankt von 1-5m und hat die geotechnischen Eigenschaften von Locker-

gestein. Im Bereich der Zentrale befindet sich die Baugrube komplett in einer Schicht beste-

hend aus Schwemmsedimenten. Der Grundwasserspiegel liegt im Norden unter der Baugru-

bensohle.

Im südlichen Bereich befinden sich unter der Oberfläche direkt die Moräne und schliesslich

der Fels, ebenfalls mit einer Verwitterungszone mit einer Mächtigkeit zwischen 1-5m. Im Sü-

den befindet sich der (gespannte) Grundwasserspiegel auf OKT.

Als Sicherungsmassnahme für alle Bereiche werden Nagelwände gewählt. Die zu erwarten-

den Deformationen bei diesem Sicherungssystem sind für das Umfeld unbedenklich, da kei-

ne Werkleitungen und keine Gebäude angrenzen. Nach einem Voraushub mit flacher Bö-

schung (2:3) wird die Nagelwand mit einer leichten Neigung 10:1 erstellt. Die maximale Höhe




der Nagelwand wird beim bergmännischen Portal erreicht und beträgt rund 11m davon fallen

mind. 5m auf die unverwitterte Molasse. Im Bereich der Tunnelzentrale Nord beträgt die Hö-

he der Nagelwand maximal 4.5m. Die Nagelwand wird perforiert um ein Aufstauen des Si-

ckerwassers hinter der Wand zu verhindern.

Nagelwände: Stärke d=18cm, cnom=20mm,

Perforation Ø50mm 2Stk./m2

Beton SC11-8 C25/30

Netze vorne, hinten K335

Nägel Durchmesser 16, 20 und 25mm; Länge 4 bis 8m

Korrosionsschutzstufe I

Baugrube Fluchtschacht

Für den Fluchtschacht wird ein geböschter Voreinschnitt von ca. 1 m Tiefe erstellt.

3.2.2. Bauwerk im Endzustand

Portalbereich Nord

Der Portalbereich Nord beginnt bei den auslaufenden Stützmauern und endet nach 30m bei

dem eingeschütteten, geschlossenen Tagbautunnelprofil. Aus gestalterischen Gründen sollen

die Stützmauern dem Tunnelprofil folgen bis sie schliesslich in das geschlossene Profil über-

gehen. Daraus resultieren gewölbte Stützmauern. Die Stützmauern sind mit dem Tagbautun-

nelprofil monolithisch verbunden. Da der Felshorizont in Richtung Norden abfällt und mit we-

nig tragfesten und weichen Seeablagerungen überlagert wird, ist für diesen Abschnitt eine

Pfahlfundation vorgesehen. Die Stützmauern sind in einen Betonplatte eingespannt, die wie-

derum auf einem Pfahlrost aufgelegt ist. So können die horizontalen Erddruckkräfte über die

Platte kurzgeschlossen werden und die vertikalen Kräfte in den gesunden Fels abgetragen

werden. Dies verhindert auch differentielle Setzungen zwischen der steifen, auf Fels gelager-

ten Tunnelröhre und der in die Seeablagerungen auskragenden Stützmauern.

Wandstärke: 30-80 cm

Fundamentplatte: 70 cm

Fundationsriegel: 150cm x120cm

Bohrpfähle: Ø1.2m

Tagbautunnel Nord

Der Tagbautunnel Nord hat eine Länge von 43m. Die ersten 20m werden analog dem Portal-

bereich Nord auf Pfählen fundiert bis die Sohle im gesunden Fels zu liegen kommt. Das Tun-

nelprofil folgt dann dem bergmännischen Tunnelprofil. Das Sohlgewölbe wird übernommen

um die vertikalen und horizontalen Kräfte abtragen zu können. Das Profil ist in der Molasse

fundiert und komplett mit Lockergestein eingeschüttet. Im unmittelbaren Portalbereich beginnt

die Einschüttung mit ca. 0.5m und liegt beim Übergang zum bergmännischen Tunnel im

Firstbereich bei rund. 3.5m. Das darüberliegende, natürlich gewachsene Terrain hat eine

leichte Neigung von max. 10° in Tunnelquerrichtung. Die Schale besteht aus einer armierten

Stahlbetonschale.

Stärke Schale: 35cm

Überschüttung: 0.5m-3.5m

Fundationsriegel: 150cm x120cm

Bohrpfähle: Ø1.2m




Zentrale Nord

Die Zentrale Nord ist als monolithisches Stahlbetontragwerk ausgebildet. Es steht für sich

ohne Verbindung zum Stapelbecken oder dem Tagbautunnel. Das Tragwerk besteht aus

schlaff bewehrten Stahlbetondecken. Der vertikale Lastabtrag erfolgt über die Längs- und

Querwände. Im Steuerungsraum im UG wird eine Stütze notwendig. Der Fundationshorizont

kommt teilweise im Schwemmsedimente bzw. im Bachschutt zu liegen. Die Molasse liegt in

einer Tiefe von mindestens 2.5-8m unter Fundationshorizont. Die Pressungen sind relativ

klein und können durch die aussteifenden Wände und Riegel unter der Fundationsplatte ver-

teilt werden. Die Pressungen liegen grösstenteils im Widerbelastungsbereich. Differentielle

Setzungen können durch die steifen Längswände auf ein tolerierbares Mass reduziert wer-

den.

Decken: 25-35cm

Aussenwände: 25cm

Innenwände: 20-25cm

Bodenplatte: 35cm

Portalbereich Süd

Der Portalbereich Süd beginnt bei den auslaufenden Stützmauern und endet nach 30m bei

dem eingeschütteten, geschlossenen Tagbautunnelprofil. Aus gestalterischen Gründen sollen

die Stützmauern dem Tunnelprofil folgen bis sie schliesslich in das geschlossene Profil über-

gehen. Daraus resultieren gewölbte Stützmauern. Die Stützmauern sind flach im Fels fundiert

und prinzipiell als konventionelle Winkelstützmauer ausgebildet. Der bergseits auskragende

Fuss sorgt für die nötige Stabilität des Systems. Die horizontalen Kräfte werden über Reibung

an den Fels abgegeben.

Wandstärke: 30-80 cm

Fundamentplatte: 70 cm

Tagbautunnel Süd

Der Tagbautunnel Süd hat eine Länge von 68m. Das Tunnelprofil folgt dem bergmännischen

Tunnelprofil. Das Sohlgewölbe wird übernommen, um die vertikalen und horizontalen Kräfte

sicher abtragen zu können. Das Profil ist in der Molasse fundiert und ist komplett mit Locker-

gestein eingeschüttet. Im unmittelbaren Portalbereich beginnt die Einschüttung minimal mit

0.5m und liegt beim Übergang zum bergmännischen Tunnel im Firstbereich bei rund. 4.3m.

Das darüberliegende, natürlich gewachsene Terrain hat eine leichte Neigung von max. 8° in

Tunnelquerrichtung. Die Schale besteht aus einer armierten Stahlbetonschale.

Stärke Schale: 35cm

Überschüttung: 0.5m-4.3m

Fluchtschacht (Tagbau) mit Ausgangsbauwerk

Das Ausgangsbauwerk des Fluchtschachtes besteht aus einer Decke und Wänden in schlaff

bewehrtem Stahlbeton. Vertikale Lasten werden über die frei drehbar gelagerte Flachdecke

(Dach) in die Wände und von dort über eine Flachfundation weiter in den Baugrund geleitet.

Horizontale Erddrucklasten werden über Normal- und Biegekräfte im ringförmigen Tagbau-

querschnitt aufgenommen.




3.2.3. Tragwerks- und Berechnungsmodelle

Bauteil Modell Statik Programme

Nagelwand Bruchkörperscharen DC-Nagel

Larix-7 (CUBUS AG)

Zentrale Nord FEM-Plattenstapelmodell CEDRUS-7 (CUBUS AG)

Stützmauern im Portalbereich Stabstatikmodell Statik-7 (CUBUS AG)

Tagbautunnel Elastisch gebetteter 2D Stabbogen

Ebene Querschnitte

Statik-7 (CUBUS AG)

FAGUS -7 (CUBUS AG)

Fluchtschacht,

Ausgangsbauwerk FEM-Plattenstapelmodell CEDRUS-7 (CUBUS AG)

Tabelle 3.2: Tragwerks- und Berechnungsmodell, verwendete Programme




4. Baustoffe

Die Baustoffe und Bauprodukte werden unter Einhaltung der Anforderungen der aktuellen

Normen und Richtlinien gewählt. Deren Eigenschaften sind in der Folge zusammengefasst.

4.1. Beton

Bezeichnung und Spezifikation Bauteile Rechenwerte

NPK C - Ausgangsbauwerk

- Sohlenbeton in Quer-

verbindung

- Tunnelzentrale

fcd = 20.0 MPa

fctm = 2.9 MPa

cd = 1.1 MPa

Ecm = 37.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰

Druckfestigkeitsklasse C 30/37

Expositionsklasse XC4(CH) XF1(CH)

Grösstkorn Dmax 32 mm

Chloridgehaltsklasse Cl 0.1

Konsistenz / Frühfestig-keitsentwicklung

C3

Frost-Tausalzbeständigkeit

nein

NPK D / Sorte D (T1) - Ortbeton für Bankette fcd = 16.5 MPa

fctm = 2.6 MPa

cd = 1.0 MPa

Ecm = 37.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰


Expositionsklasse XC4(CH) XD1(CH) XF2(CH)




C3


mittel

NPK E / Sorte E (T2) - Sohle bergmännischer

Tunnel

fcd = 20.0 MPa

fctm = 2.9 MPa

cd = 1.1 MPa

Ecm = 37.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰






C3


hoch




NPK G / Sorte G (T4) Ortbeton für Bauteile, die di-

rekt Taumitteln (Spritzwas-

ser) und Frost ausgesetzt

sind:

- Innengewölbe berg-

männischer Tunnel

- Gewölbe Tagbautunnel,

Stützmauern

fcd = 20.0 MPa

fctm = 2.9 MPa

cd = 1.1 MPa

Ecm = 37.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰






C3


hoch

NPK I (P2) Ortbeton für Bohrpfähle: Por-

talbereich Nord

fcd = 16.5 MPa

fctm = 2.6 MPa

cd = 1.0 MPa

Ecm = 37.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰






F5


AAR-beständig

Tabelle 4.1: Eigenschaften von Beton

Anmerkung zum Beton:

Es kommt grundsätzlich „Beton nach Eigenschaften“ gemäss SIA 262 zur Anwen-

dung.

Wo die Auswirkungen aus ständigen Lasten auf Bemessungsniveau mehr als 90%

der Gesamtauswirkung ausmachen wird die Betonfestigkeit gemäss SIA 262 mit dem

Faktor t = 0.85 reduziert.

Für alle dauerhaften Betone gilt die Anforderung AAR-resistent

4.2. Spritzbeton

Bezeichnung und Spezifikation Bauteile Rechenwerte

SC 2-8-1 Spritzbeton für Ortsbrustversiege-

lung und Versiegelung Ausbruch-

rand im bergmännischen Tunnel

fcd = 16.5 MPa

fctm = 2.6 MPa

cd = 1.0 MPa

Ecm = 35.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰


Expositionsklasse X0






Konsistenz / Frühfestigkeits-entwicklung

J2

AAR-Beständigkeit nein

SC 2-8-2 Spritzbeton für Versiegelung

Ausbruchrand in der Querverbin-

dung und im Fluchtschacht

fcd = 16.5 MPa

fctm = 2.6 MPa

cd = 1.0 MPa

Ecm = 35.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰


Expositionsklasse X0




J2

AAR-Beständigkeit ja

SC 3-16-1 Spritzbeton für Ausbruchsiche-

rung im bergmännischen Tunnel

fcd = 16.5 MPa

fctm = 2.6 MPa

cd = 1.0 MPa

Ecm = 35.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰


Expositionsklasse XA1, XD1




J2


SC 3-16-2 Spritzbeton für Ausbruchsiche-

rung in der Querverbindung und

im Fluchtschacht

fcd = 16.5 MPa

fctm = 2.6 MPa

cd = 1.0 MPa

Ecm = 35.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰






J2


SC 3-8-1 Spritzbeton für Abdichtungsträger

im bergmännischen Tunnel

fcd = 16.5 MPa

fctm = 2.6 MPa

cd = 1.0 MPa

Ecm = 35.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰






J2





SC 6-16 Spritzbeton für Verkleidung in der

Querverbindung und im Flucht-

schacht

fcd = 20.0 MPa

fctm = 2.9 MPa

cd = 1.1 MPa

Ecm = 37.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰


Expositionsklasse XA1, XD1, XC3, XF3




K A


SC 11-8 Spritzbeton für Baugrubensiche-

rung Einschnitte und Zentrale

fcd = 16.5 MPa

fctm = 2.6 MPa

cd = 1.0 MPa

Ecm = 35.0 GPa

εc1d = 2.0 ‰

εc2d = 3.0 ‰


Expositionsklasse XF1




J2


Tabelle 4.2: Eigenschaften von Spritzbeton

Anmerkung zum Beton:

Es kommt grundsätzlich „Beton nach Eigenschaften“ gemäss SIA 262 zur Anwen-

dung.

Wo die Auswirkungen aus ständigen Lasten auf Bemessungsniveau mehr als 90%

der Gesamtauswirkung ausmachen wird die Betonfestigkeit gemäss SIA 262 mit dem

Faktor t = 0.85 reduziert.

4.3. Stahl

Wo möglich, ist Betonstahl mit hoher Duktilität zu verwenden (Betonstahlbezeichnung

B500B).

Bezeichnung Bauteil Kennwerte Bemerkung

Betonstahl

Stahl B500B generell fsd = 435 MPa

ES = 205 GPa

ks = 1.08

εud = 45 ‰

Stahl B500A Netzbewehrung fsd = 435 MPa

ES = 205 GPa

ks = 1.05

εud = 20 ‰

Baustahl




Stahl S235 allgemein fy = 235 MPa

fu = 360 MPa

Ey = 210 GPa

y = 135 MPa

Widerstandbeiwerte

M gemäss SIA 263

Stahl S355 allgemein fy = 355 MPa

fu = 510 MPa

Ey = 210 GPa

y = 205 MPa

Widerstandbeiwerte

M gemäss SIA 263

Tabelle 4.3: Eigenschaften und Rechenwerte von Stahl (Betonstahl und Baustahl)

Für Befestigungen im Fahrraum ist grundsätzlich Stahl mit Korrosionsbeständigkeit Gruppe

IV nach SIA 179 zu verwenden. Dübel, Anker und Verschraubungen für Aufhängekonstrukti-

onen sind mit Werkstoff Nr. 1.4529 vorzusehen.




4.4. Hinterfüllungsmaterial

Bezeichnung Bauteil Kennwerte Bemerkung

Hinterfüllungsmaterial Tagbau generell 'k = 21 kN/m3

’k= 30°

c’k = 0 kN/m2

ME = 40 MN/m2

Tabelle 4.4: Eigenschaften und Rechenwerte des Hinterfüllungsmaterials

4.5. Ungespannte Anker / Mikropfähle

Die zu verwendenden Ankersysteme müssen die Anforderungen gemäss SIA 267 erfüllen

und wirken nur temporär. Für Anker im bergmännischen Tunnel wird die Korrosionsschutz-

stufe 0 vorgesehen, für jene in der temporären Baugrubensicherung die Korrosionsschutzstu-

fe 1.

Ankerarten:

Mörtelanker aus Stahl

Selbstbohranker aus Stahl

Reibrohranker aus Stahl

GFK-Einstabanker




4.6. Abdichtung

Bauteil Bezeichnung

Bergm. Tunnel

Gewölbe:

Abdichtungsträger SC3, Dmax 8 mm, 3 cm

Noppenbahn

Kunststoffdichtungsbahn PVC 2 mm

Schutzschicht im Bereich von bewehrten Blöcken und Stirnabschalun-

gen

Tagbautunnel

Drainagematte

Gummischrotmatte 10mm

Kunststoffdichtungsbahn PVC 2 mm (vollflächig verklebt)

Haftvermittler

Ausgangsbauwerk Flucht-

schacht, Zentrale

Dach:

Haftvermittler

PBD-Abdichtung, vollflächig aufgeflämmt

Gummischrotmatte 10 mm

Zentrale

Bodenplatte:

Frischbetonverbundfolie, Fugenbänder

Wände/Dach:

Haftvermittler

PBD-Abdichtung, vollflächig aufgeflämmt

Gummischrotmatte

Drainagematte

Tabelle 4.5: Eigenschaften und Rechenwerte des Hinterfüllungsmaterials

4.7. Werkleitungen und Schächte

Sickerrohre: PEHD

Entwässerungsleitungen: PEHD

Syphonschächte: Polymerbeton

Kabelschutzrohre: PELD

Hydrantenleitung: duktiles Gusseisen

4.8. Sohlenaufbau / Kofferung

Die Auffüllung des Sohlgewölbes erfolgt mit RC-Mischgranulatgemisch.

4.9. Fahrbahn und Bankette

Fundationsschicht: Ungebundenes Gemisch 0/45 mm OC 85, frostsicher

Strassenoberbau: AC T 22, AC B 16, AC MR 8

Gussasphalt Bankette: MA 8 N

Randstein, Schlitzrinne: Polymerbeton




5. Einwirkungen

Bei der Bemessung der Tragwerke werden die Einwirkungen berücksichtigt, welche in stän-

dige, veränderliche und aussergewöhnliche Einwirkungen unterteilt werden.

5.1. Ständige Einwirkungen

5.1.1. Allgemein

Einwirkung Bauteil Annahmen für Tragwerksanalyse und Bemessung

Eigenlasten Alle Abmessung gemäss Plan

Beton unbewehrt: k = 24 kN/m³

Beton bewehrt: k = 25 kN/m³

Baustahl: k = 78.5 kN/m³

Baugrund: gemäss 2.1.3

Hinterfüllung: k = 21 kN/m³

Gemäss SIA 261

Auflasten Zentrale Dachaufbau Zentrale:

Ext. Substrat k = 12.5 kN/m3

Abdichtung/Dämmung: qk=0.5 kN/m2

Dachaufbau Vorplatz Zentrale

Belag: k = 24 kN/m3

Abdichtung/Dämmung: qk=0.5 kN/m2

Zentrale Räume

Hartbetonüberzug: k= 24 kN/m3

Doppelboden: qk=1 kN/m2

Auflasten Decke Ausgangsbauwerk

Dachaufbau:

Ext. Substrat k = 12.5 kN/m3

Erddruck Tagbautunnel

Fluchtschacht

Baugrundmodell und charakteristische Werte gem. Kap 2

Äussere Tragsicherheit (Kippen, Gleiten, Grundbruch):

erhöhter aktiver Erddruck Ee = 0.5 (Ea + E0)

Innere Tragsicherheit:

Erdruhedruck E0

Verdichtungsdruck:

10 kN/m²≤eh ≤ 40 kN/m²

Erdauflasten Tagbautunnel

Baugrundmodell und char. Werte gem. Kap 2

Hinterfüllung: k = 21 kN/m³

Geom. Sicherheit: Δhs=±0.5m

Wasserdruck Bergmännischer Tunnel

Querverbindung

Tagbautunnel

Zentrale

Bergmännischer Tunnel: drainiert, kein Wasserdruck

Voreinschnitte: drainiert, kein Wasserdruck

Tagbautunnel: drainiert, kein Wasserdruck

Zentrale: Aufstauen bis Spitzenbrecherdrainage auf Kote:440.8

m.ü.M.

Tabelle 5.1: Ständige Einwirkungen




5.1.2. Normalprofile Untertagbau

Die Annahmen bzgl. Modellbildung für die Tragwerksanalyse und Bemessung für sämtliche

Normalprofile im Untertagbau sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.

Einwirkung Bereich Annahmen für Tragwerksanalyse und Bemessung

Auflockerungsdruck Alle Silotheorie

Kluftkörper Fels Bruchkörperberechnung

Wasserdruck Alle Kein Wasserdruck infolge Regenschirmabdichtung und

Seitendrainage resp. Fassen des Wassers bei einschali-

gem Ausbau

Quelldruck Fels Quellkennlinie gem. Kap. 2.1.7

Tabelle 5.2: Ständige Einwirkungen Normalprofile Untertagbau

5.2. Veränderliche Einwirkungen

Einwirkung Bauteil Annahmen für Tragwerksanalyse und Bemessung

Nutzlasten Zentrale Innenräume

Dach

qnk=10kN/m2

Nicht begehbares Dach SIA 261 Tab. 8:

Kat. H: qk=0.4kN/m2

Qk= 1 kN/m2

Strassenverkehrslasten

Zentrale

Vorplatz Strassenverkehrslasten SIA 261:

Beiwert α = 0.7

Keine Ermüdungsbeanspruchung

Nutzlasten über bergm.

Tunnel

Gesamter bergm.

Tunnel

qNk = 20kN/m2

Nutzlasten bergm. Tun-

nel

Horizontale und vertikale Einwirkungen gem. SIA 261 [5]

Kap. 10.2 (LM1, LM2, LM 3 mit Ausnahmetransport II)

2 fiktive Fahrstreifen b = 3 m

αQi = 0.9, αqi = 0.9

Nutzlasten über Tag-

bautunnel

Gesamter Tagbau-

tunnel ausserhalb des

eingezäunten Be-

reichs

qNk = 20kN/m2

Neben Stützmauern Portalbereich im ein-

gezäunten Bereich

qNk = 10 kN/m2

Nutzlasten Tagbautun-

nel

Fahrbahnplatte Horizontale und vertikale Einwirkungen gem. SIA 261 [5]

Kap. 10.2 (LM1, LM2, LM 3 mit Ausnahmetransport II)

2 fiktive Fahrstreifen b = 3 m

αQi = 0.9, αqi = 0.9




Nutzlasten Ausgangs-

bauwerk

Gemäss Norm SIA 261, Ziffer 8 „Gebäudenutzung“

Kategorie A3 (Treppen)

qk = 3.0 kN/m2

/ Qk = 2 kN

Kategorie H (nicht begehbare Dächer) qk = 0.4 kN/m2

/

Qk = 1 kN

Baustellen- und Stapel-

lasten / Baustellenver-

kehr

Nutzlast Terrainoberfläche qk = 10 kN/m²

Wind Tagbautunnel

Zentrale

Stapelbecken

Die Einwirkung ist für die hauptsächlich erdeingeschütteten

Bauwerke nicht massgebend und wird für die Stützmauern,

Zentrale, Tagbautunnel, Stapelbecken nicht weiter unter-

sucht.

Ausgangsbauwerk

Geländekategorie IV (Wald)

Profilbeiwert: ch = 0.75 mit z = 4m

Staudruck: qp = 0.9 kN/m2

Kraftbeiwerte: SIA 261, Tab. 32,

cf1 = 1.05, cf2 = 1.05, cf3 = -0.75

Untertagbauwerke Für Untertagbauwerke nicht massgebend.

Schnee Zentrale

Tagbautunnel

Bezugshöhe h0 = 450 + 0 m = 450 m.ü.M.

Ce = 1.2, CT = 1.0, 11 =12 =0.8

Sk = 1.06 kN/m2

qk = 0.8*1.2*1.0*1.06 = 1.02 kN/m2

Ausgangsbauwerk Bezugshöhe h0 = 500 + 0 m = 500 m.ü.M.

Ce = 1.2, CT = 1.0, μ1 = 0.8

Sk = 1.22 kN/m²

qk = 1.17 kN/m²

Untertagbauwerke Für Untertagbauwerke nicht massgebend.

Tabelle 5.3: Veränderliche Einwirkungen

5.3. Aussergewöhnliche Einwirkungen

Einwirkung Bauteil Ann. für Tragwerksanalyse + Bemessung

Erdbeben Ausgangsbauwerk Erdbebenzone Z1 agd = 0.6m/s2

Bauwerksklasse BWK II

Baugrundklasse A:

Stützmauern Erdbebenzone Z1, Baugrundklasse A:

Keine Bemessung gem. SIA 267 7.2.3:

f*ag,d*S=

1.2*0.6*1.0=0.72 m/s2<1.5 m/s

2




Tagbautunnel Erdbebenzone Z1 agd = 0.6m/s2

Bauwerksklasse BWK II: f=1.2

Baugrundklasse A:

Aufgezwungene Deformation im Scheitel gem. ASTRA

12014 Berechnung und Bemessung von Tagbautunnels

(2013):

ud=f**0.0025*(agd/g)*H

Zentrale Erdbeben für die Zentrale nicht massgebend

Bergmännischer

Tunnel

Erdbeben für den bergm. Bereich nicht massgebend.

Baugruben Akzeptiertes Risiko gemäss NV, keine Bemessung

erforderlich (siehe Stützmauern)

Anprall Tagbautunnel,

Stützmauern lokale Beschädigungen werden in Kauf genommen. Keine

Bemessung.

Tunnel

Brand Tunnel Bemessungskurve ISO 120

Feuerwiderstandsklasse R120

Minimale Bauteilabmessungen und

Bewehrungsüberdeckung gem. SIA 262 unter

Berücksichtigung der Korrigenda.

Explosion1)

Tunnel Kategorie 1, SIA 197/2 Ziffer 7.4.2.1

1) Ohne Bemessung, wird der Vollständigkeit halber aufgeführt.

Tabelle 5.4: Aussergewöhnliche Einwirkungen




6. Tragsicherheit

6.1. Gefährdungsbilder der Tragsicherheit

Für die Tragsicherheitsnachweise sind die Grenzzustände Typ 1 bis 4 von Bedeutung.

Der Grenzzustand Typ 1 betrifft die Gesamtstabilität eines Tragwerks (Kippen, Abheben oder

Aufschwimmen als starrer Körper).

Der Grenzzustand Typ 2 betrifft das Erreichen des Tragwiderstands des Tragwerks oder ei-

nes seiner Teile (Versagen durch Bruch, übermässige Verformungen, Umwandlung des

Tragwerks in einen Mechanismus oder Verlust der Stabilität).

Der Grenzzustand Typ 3 betrifft das Erreichen des Tragwiderstands des Baugrunds (Han-

grutschung, Böschungsbruch, Geländebruch).

Der Grenzzustand Typ 4 betrifft das Erreichen der Ermüdungsfestigkeit des Tragwerks oder

eines seiner Teile.

6.1.1. Grenzzustand Typ 1 (Gesamtstabilität)

Beiwerte

Grenzzustand Typ 1 Ständig

Veränderlich Ausserge-

wöhnlich Leiteinwirkung

Begleiteinwir-

kung

Ständige Einwirkungen

Eigenlasten

Auflasten

Erdauflast

Erddruck

1.1 / 0.9

1.1 / 0.9

1.1 / 0.9

1.35 / 0.8

1.0

1.0

1.0

1.0

Veränderliche Einwirkungen

Schnee

Wind

Nutzlasten allgemein

Erddruck infolge Nutzlasten

Verkehrslasten allgemein

Erddruck infolge Verkehrslasten

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1 – 60/h

0.6

0.7

0.7

0.75 (*)

0.75 (*)

1 – 1000/h

0

0.3

0.3

0 (*)

0 (*)

(*): Gemäss SIA 260, Tab. 6

Tabelle 6.1: Grenzzustand Typ 1, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk Fluchtweg

Für den Tunnel inkl. Querverbindung und Fluchtschacht ist der Grenzzustand Typ 1 nicht

massgebend und bleibt unberücksichtigt.




6.1.2. Grenzzustand Typ 2 (Erreichen des Tragwiderstands des Tragwerks)

Beiwerte



wöhnlich Leiteinwirkung Begleiteinwir-

kung


Eigenlasten

Auflasten

Erddruck

1.35 / 0.8

1.35 / 0.8

1.35 / 0.7

1.0

1.0

1.0


Schnee

Wind


Erddruck infolge Nutzlasten

Verkehrslasten allgemein


1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1.5

1 – 60/h

0.6

0.7

0.7

0.75(*)

0.75(*)

1 – 1000/h

0

0.3

0.3

0(*)

0(*)

Aussergewöhnliche Einwirkungen

Erdbeben

1.0


Tabelle 6.2: Grenzzustand Typ 2, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk

Gefährdungsbild Faktor Phase Massnahme

Versagen Bauteil infolge:

Auflockerungsdruck

(Störzone, LG)

Niederbruch (Kluftkörper)

1.35 / 0.7

1.35 / 0.7

Bau,

Betrieb

Bemessung der Ausbruchsicherung und Ver-

kleidung

Ausführungskontrolle und geodätische Mes-

sung während der Bauarbeiten

Überwachung

Versagen Bauteil infolge Quelldruck Bau, Be-

trieb

Rascher Ringschluss

Trockenhalten der Tunnelsohle

Bemessung der Verkleidung

Tagbruch Lockergesteinsstrecke Bau,

Betrieb

Bemessung der Bauhilfsmassnahme

Ausführungskontrolle und geodätische Mes-

sung während der Bauarbeiten

Überwachung

Instabilität der Ortsbrust Bau Stützende Massnahmen (Anker)

Geometrische Massnahmen

Bergwassereintritt Bau,

Betrieb

Dimensionierung der Drainage

Kontrolle und Unterhalt der Entwässerungs-

und Drainageleitungen

Alarmorganisation im Bau

Versagen Bauteil infolge:

Brandes

Betrieb Feuerwiderstand

Brandschutzkonzept

Konstruktive Durchbildung

Tabelle 6.3: Grenzzustand Typ 2, Tunnel inkl. Querverbindung und Fluchtschacht




6.1.3. Grenzzustand: Typ 3 (Erreichen des Tragwiderstands des Baugrunds)

Beiwerte




Begleiteinwir-

kung


Eigenlasten

Auflasten

Erddruck

1.0 / 1.0

1.0 / 1.0

1.0 / 1.0


Schneelasten

Wind


Erddruck aus Nutzlasten

Verkehrslasten


1.3

1.3

1.3

1.3

1.3

1.3

1 – 60/h

0.7

0.7

0.7

0.75(*)

0.75(*)

1 – 1000/h

0.3

0.7

0.7

0(*)

0(*)

Aussergewöhnliche Einwirkungen

Erdbeben

1.0


Tabelle 6.4: Grenzzustand Typ 3, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk

Für den Tunnel inkl. Querverbindung und Fluchtschacht ist der Grenzzustand Typ 3 nicht

massgebend bzw. bereits über den Grenzzustand Typ 2 abgehandelt.

6.1.4. Grenzzustand Typ 4 (Erreichen der Ermüdungsfestigkeit des Tragwerks)

Beiwerte




Begleiteinwir-

kung


Eigenlasten

Auflasten

Erddruck

1.0 / 1.0

1.0 / 1.0

1.0 / 1.0


Achslasten LM1

1.0

-

-

Tabelle 6.5: Grenzzustand Typ 4, Fundamentplatte Portalbereich Nord




7. Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit

Die folgenden Tabellen listen die Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit auf, welche für

alle Bauteile und Bauwerke gelten. Die Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit richten

sich nach der Funktionstüchtigkeit, Komfort und Aussehen. Die genauen Bestimmungen sind

den genannten Normen zu entnehmen.

Nachweise der Gebrauchstauglichkeit sind für andauernde und vorübergehende

Bemessungssituationen zu führen, in Ausnahmefällen auch für aussergewöhnliche

Einwirkungen.

7.1. Risse

Anforderungen (SIA 262, Ziffer 4.4.2) Bauteil

keine Anforderungen an Risse Ausbruchsicherung

Einschalige Verkleidung

Mindestbewehrung für normale Anforderungen Zentrale (Innenwände)

Mindestbewehrung für erhöhte Anforderungen bewehrte Innenschale im Sprühnebelbereich

Sohle Verkleidung Tunnel

Tagbautunnel, Stützmauern ab 3m

Zentrale Aussenwände, Dach, Bodenplatte

Ausgangsbauwerk Wände, Dach

Mindestbewehrung für hohe Anforderungen bewehrte Innenschale im Spritzwasserbereich

Wände/Stützmauern Tagbautunnel bis 3m (mit-

wirkende Betonstärke max.0.5m)

Maximale Rissbreite 1 mm Unbewehrte Innenschale

Tabelle 7.1: Anforderungen an Risse

7.2. Verformungen

Bauteil Grenzzustand Anforderungen Lastfall

Vertikale Verformungen

Ausgangsbauwerk

Decke Funktionstüchtigkeit w ≤ l/350 häufig

Aussehen w ≤ l/300 quasi-ständig

Tagbautunnel Nord und Süd

(Gewölbe)

Aussehen w ≤ D/200 quasi-ständig

Zentrale Nord

Decken Funktionstüchtigkeit w ≤ l/350 häufig




Horizontale Verformungen

Tagbautunnel Nord und Süd

Stützmauern Aussehen u ≤ h/250 quasi-ständig

Tagbautunnel Aussehen u ≤ h/250 quasi-ständig

Tabelle 7.2: Anforderungen an Verformungen

7.3. Korrosionsschutz

Bauteil Anforderung Massnahmen Referenz

- Zentrale: Aussenwände und Decke

- Tagbautunnel erdseitig

- Stützmauern erdseitig

- Ausgangsbauwerk Fluchtschacht

- Tunnelgewölbe abdichtungsseitig

XC4 cmin=40mm SIA 262

- Innenwände Zentrale XC1 cmin=20mm SIA 262

- Einschaliger Ausbau XD1, XC3 cmin=40mm SIA 262

- Sohlgewölbe Tunnel XD1, XC4 cmin=40mm SIA 262

- Tagbautunnel fahrraumseitig

- Stützmauern luftseitig

- Absetzbecken

- Tunnelgewölbe fahrraumseitig

XD3, XC4 cmin=55mm SIA 262

- Ortbetonpfähle XC4 cmin=75mm SIA 267

- Bodennägel Korrosionsschutzstufe I cmin=20mm SIA 267

- Anker im bergmännischen Tunnel Korrosionsschutzstufe 0 Keine besonderen

Massnahmen

SIA 267

Tabelle 7.3: Anforderungen und Massnahmen Korrosionsschutz

7.4. Dichtigkeit

Die Anforderungen an die Dichtigkeit sind in der Nutzungsvereinbarung geregelt.

7.5. Frostbeständigkeit resp. Frost-Tausalzbeständigkeit

Durch entsprechende Wahl der Expositionsklassen berücksichtigt.




8. Schutzziele und Sonderrisiken

Die Schutzziele und Sonderrisiken sind in der Nutzungsvereinbarung definiert.

8.1. Akzeptierte Risiken

Die akzeptierten Risiken werden in der Nutzungsvereinbarung erläutert und werden an dieser

Stelle nicht noch einmal aufgezählt.

Für diese Risiken werden keine Dimensionierungen von Bauwerksteilen durchgeführt.




9. Grundlagen

9.1. Allgemeine Grundlagen

[1] SIA 197 – Projektierung Tunnel, Grundlagen, 2004.

[2] SIA 197/2 – Projektierung Tunnel, Strassentunnel, 2004.

[3] SIA 198 – Untertagbau, Ausführung, 2004

[4] SIA 260 – Grundlagen der Projektierung von Tragwerken, 2013.

[5] SIA 261 – Grundlagen der Projektierung von Tragwerken, 2014.

[6] SIA 261/1 – Einwirkungen auf Tragwerke – Ergänzende Festlegungen, 2014.

[7] SIA 262 – Betonbau, 2013.

[8] SIA 262/1 – Betonbau – Ergänzende Festlegungen, 2013.

[9] SIA 263 – Stahlbau, 2013.

[10] SIA 263/1 – Stahlbau – Ergänzende Festlegungen, 2013.

[11] SIA 267 – Geotechnik, 2013.

[12] SIA 267/1 – Geotechnik – Ergänzende Festlegungen, 2013.

[13] SIA 270 – Abdichtung und Entwässerungen – Allgemeine Grundlagen und Abgrenzungen, 2014

[14] SIA 271 – Abdichtungen von Hochbauten, 2014

[15] SIA 272 – Abdichtungen und Entwässerungen von Bauten unter Terrain und im Untertagbau, 2009

[16] SN EN 206, Beton – Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität, 2013

9.2. Projektspezifische Grundlagen

[17] IG Gruner/Pöyry c/o Gruner, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, Umfahrung, Vorprojekt vom 21.08.2015.

[18] Werner + Partner AG, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, Umfahrung, Grundlagenbeschaffung Geologie und Hydrogeologie, Beilagenbericht / Querschnittsdokument vom 28.09.2015.

[19] Ingenieurgemeinschaft Burgdorf West c/o Amberg Engineering AG, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, Umfahrung, Prüfbericht Kunstbauten und Tunnel vom 09.10.2015.

[20] TBA Bern, Oberingenieurkreis IV, Sammlung relevanter Inputs Mitwirkung, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, November 2015.

[21] bfu – Beratungsstelle für Unfallverhütung, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, Variante Umfahrung, Road Safety Audit vom 13.11.2015.

[22] Kanton Bern, Bau-, Verkehrs- und Energiedirektion, Verkehrssanierung Aarwangen – Länge des Spichigwaldtunnels in Überprüfung bestätigt, Medienmitteilung vom 06.11.2018.

[23] Kellerhals + Haefeli AG, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, Teil 3: Tunnel Spichigwald, Erläuterungen zum geologisch-geotechnischen Prognoseprofil vom 03.05.2019




10. Unterschriften

Die Unterschriften der Vertreter der beauftragten Ingenieurgemeinschaft bezeugen die nach

Norm SIA 260 erarbeitete und mit der Bauherrschaft abgestimmte Projektbasis für den Tun-

nel Spichigwald.

Projektverfasser

INGE ELOB

c/o EBP Schweiz

Ort, Datum:..............................................................................

Unterschriften:

.................................................................................................

Günther Fässler, PL

.................................................................................................

Marcel Rogenmoser, PL Stv.

Tunnel Spichigwald Projektbasis Verkehrssanierung Aarwangen …... · 2021. 2. 2. · 0.5 Inputs...

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