tunnel - OBERMEYER

TUNNEL
BAU
TUNNEL
CONSTRUCTION
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Tunnelbau
tunnel construction
Der Tunnelbau zählt trotz neuer bau- und maschinentechnischer Entwicklungen
auch heute noch zu den komplexen und kostenintensiven Bauaufgaben. Sowohl
für die Planung als auch für die Ausführung sind erfahrene Spezialisten gefragt.
So weisen beispielsweise die Gebirge, in denen Tunnel aufgefahren werden, selten
die vom Ingenieur gewünschten Eigenschaften auf. Entscheidend für Planung
und Entwurf eines unterirdischen Bauwerks ist daher die bestmögliche Abschätzung der Wechselwirkung zwischen Gebirge, Bauwerk und Bauverfahren.
OBERMEYER bietet die gesamte Objekt- und Tragwerksplanung von der Machbarkeitsstudie bis zur Ausführungsplanung inklusive der Planung der technischen
Tunnelausrüstung aus einer Hand an. Das Unternehmen wurde 1958 gegründet
und ist als unabhängige Planungsgesellschaft an zahlreichen Standorten im Inund Ausland vertreten.
Unsere Qualität beruht auf dem fundierten Wissen unserer Mitarbeiter und ihren
in vielen anspruchsvollen Projekten erworbenen Erfahrungen im Tunnelbau.
Nach entsprechender geologischer Vorerkundung empfehlen wir Ihnen die für
Ihr Vorhaben passenden Maßnahmen.
Despite advances in construction technology and mechanical engineering, tunnel construction today still ranks among the complex and cost-intensive construction tasks. Experienced specialists are required for both their design and
implementation.
The ground through which tunnels are driven, for example, seldom possesses the
properties an engineer would like to deal with. For the planning and design of an
underground structure it is hence essential to make as precise an assessment as
possible of the interaction between the ground, the structure and the construction
method.
OBERMEYER offers the entire project and structural design from the feasibility
study through to the detailed design, including the planning of technical tunnel equipment, from a single source. The company was founded in 1958 and
is, as an independent engineering consultancy, represented at numerous locations at home and abroad.
Our quality is based on the profound knowledge of our employees and the
experience they have acquired from many challenging tunnel construction
projects. Once the corresponding geological pre-reconnaissance has been
undertaken, we recommend suitable measures for your project.
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tunnel in spritzbetonbauweise
 Tunnel Behringen
 Tunnel Fritzens‒Baumkirchen,
Österreich I Austria
 Tunnel Goldberg
In mindestens kurzfristig standfestem Gebirge ist der Vortrieb von Tunneln in der
Spritzbetonbauweise weit verbreitet. Bei diesem Vortriebsverfahren wird nach
dem Ausbruch des Gebirges zunächst die Tunnellaibung mit einer Spritzbetonschicht versehen. Mit dieser Baumethode kann sehr gut auf wechselnde geologische Verhältnisse und Querschnittsänderungen der Tunnel reagiert werden.
Werden zusätzliche Maßnahmen wie z.B. Injektionen oder Vereisungen durchgeführt oder Rohrschirme eingesetzt, ist die Anwendung der Spritzbetonbauweise
auch in nicht kurzfristig standfesten Lockergesteinen möglich. Der endgültige
Ausbau erfolgt über eine Innenschale aus Stahlbeton.
tunnels in shotcrete method
Tunnel Frankenhain 
Tunnel Wuhan‒Guangzhou, China 
Tunnel Goldberg 
Tunnel driving in the shotcrete method is commonly employed where the ground
is at least temporarily stable. With this driving method, after underground excavation, the inner surface is covered with a layer of shotcrete. This is a very flexible
construction method which can easily be adjusted to changing geological conditions
and changes in the tunnel cross section.
If additional measures such as e.g. injections or freezing are carried out or pipe
roofs are employed, the application of the shotcrete method is also possible in soft
ground which is not temporarily stable. The permanent support system consists of
a final lining made of reinforced concrete.
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Stationen in Spritzbetonbauweise
stations in shotcrete method
Bei der Erweiterung und dem Neubau von unterirdischen Stationen für U-, S- und
Fernbahnen im innerstädtischen Raum ist häufig nur ein sehr begrenzter Platz
an der Oberfläche vorhanden. Aus diesem Grund muss neben den Streckentunneln zunehmend auch die Station selbst bergmännisch aufgefahren werden.
Wegen ihrer zudem sehr unterschiedlichen Querschnitte für z.B. Bahnsteigröhren, Zugangsstollen und -schächte sowie Rettungsstollen werden diese
unterirdischen Stationen überwiegend in der geometrisch und bautechnisch sehr
flexiblen Spritzbetonbauweise aufgefahren.
With the expansion and new construction of underground stations in city centres for
underground railway lines, rapid transit systems and main line railways the space
available on the surface is often only very confined. For this reason not just the
running tunnel, but also the station itself has to be driven by underground means.
Moreover, on account of their widely varying cross sections for e.g. platform tubes,
access tunnels and shafts as well as rescue galleries, these underground stations are predominantly constructed in the shotcrete method, which is very flexible from both a geometrical and constructional standpoint.
 Metro Athen, Griechenland
Athens Metro, Greece
 2. S-Bahn-Stammstrecke München
2nd principal rapid transit line, Munich
stollenbauweise
gallery construction method




Querschlag I Cross passage Schlüchterner Tunnel
Rettungsstollen I Rescue gallery Tunnel Goldberg
Fernwärmestollen München I District heating tunnel Munich
Regenwasserkanal I Stormwater sewer Fürth
Die grabenlose, unterirdische Stollenbauweise hat sich vor allem in innerstädtischen Bereichen bewährt, weil oberirdische Beeinträchtigungen dadurch gering
gehalten werden können. Zudem eignet sie sich für die Erstellung von Querschlägen und Rettungsstollen. Auch stehen für diese Methode zunehmend wirtschaftlichere Baumethoden zur Verfügung. In Abhängigkeit von der Geologie und
Hydrologie kommen hierbei überwiegend die Spritzbetonbauweise oder Vorpressungen zum Einsatz.
The trenchless, underground gallery construction method has mainly proven its
worth in inner-city areas because it keeps above-ground disturbances to a minimum. In addition it is suitable for the creation of cross passage and rescue galleries.
Moreover this method benefits from increasingly economical construction methods. Depending on the geology and hydrology, either the shotcrete or the pipejacking method is largely employed in this context.
tunnel in schildbauweise
Aufgrund der maschinentechnischen Entwicklungen in den letzten Jahren wurden für die Schildbauweise immer größere Anwendungsgebiete erschlossen.
Generell zeichnet sie sich durch hohe Vortriebsgeschwindigkeiten, einen sofortigen Ausbau des Tunnels mit Tübbingen und einen setzungsarmen Vortrieb aus.
Besonders bei größeren Tunnellängen ist ein wirtschaftlicher Einsatz der Schildbauweise sowohl im Fest- als auch im Lockergestein möglich.
Der Wahl der passenden Schildmaschine kommt eine besondere Bedeutung zu.
In Abhängigkeit von den anstehenden Böden und deren bodenmechanischen
Aspekten kommen heute im Locker- und Festgestein überwiegend Schilde mit
flüssigkeitsgestützter Ortsbrust oder mit Erddruckstützung, offene Schilde mit
und ohne Druckluftstützung sowie Mixschilde zum Einsatz.
 Tunnelvortriebsmaschine
Tunnel driving machine
Tunnel Wiesing‒Jenbach, Österreich I Austria
 U4 HafenCity, Hamburg
© Herrenknecht AG
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tunnels in shield DRIVING method
Donau
Quartär
Tertiär
Due to the recent advances in mechanical engineering the range of application of
the shield tunnelling method is steadily increasing. As a rule it is characterized by the
high speed of face advance, the immediate lining of the tunnel with segments and
low-subsidence driving. The economical application of the shield tunnelling method is possible, above all, in the case of long-distance tunnels in both rock and soil.
The choice of the most suitable shield machine therefore assumes preeminent
importance. Nowadays shields with a slurry-supported working face or earth
pressure support, open face shields with and without compressed air support as
well as mixshields are mainly employed in rock and soil, depending on the in-situ
soils and their soil mechanical parameters.
Tunnel Wiesing‒Jenbach, Österreich I Austria 
Tunnel Donau-Lobau, Österreich I Austria 
Tunnel Wiesing‒Jenbach, Österreich I Austria 
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tunnelerneuerung
 Alter Schlüchterner Tunnel
 Beispiel Tunnelvortriebsportal
Sample tunnel enlargement portal
 Oberstaufener Tunnel
Im Zuge der Instandhaltung von bestehenden Tunneln sind zunehmend Nachrüstungs- und Sanierungsmaßnahmen notwendig. Dabei handelt es sich sowohl um
notwendige bautechnische als auch um sicherheitstechnische Erneuerungen.
Ist die Gebrauchstauglichkeit von Tunneln gefährdet, können je nach Ausgangslage verschiedene Methoden zum Einsatz kommen. Wenn die Sicherung des
bestehenden Mauerwerks durch Neuverfugungen, Injektionen oder Anker nicht
möglich ist, wird häufig eine neue Stahlbetoninnenschale eingebaut.
Die Baumethoden und -verfahren in der Tunnelerneuerung sind sehr unterschiedlich. Da sie häufig unter Aufrechterhaltung des Verkehrs ausgeführt
werden müssen, sind neben den technischen Anforderungen vor allem die
Minimierung der Eingriffe in den Betrieb der betroffenen Strecken von großer
Bedeutung. Hier kann z.B. unter bestimmten Voraussetzungen auf die speziell
für Bahntunnel entwickelte „Tunnel-im-Tunnel-Methode“ mit einem Tunnelvortriebsportal zurückgegriffen werden. Hierbei wird unter laufendem Betrieb der
bestehende Tunnel zunächst aufgeweitet und anschließend eine neue Stahlbetoninnenschale eingebaut.
Tunnel reNEWAL
When it comes to maintaining existing tunnels, there is a growing need for retrofitting and rehabilitation measures. These embrace necessary constructional as well
as safety engineering renewals.
If the serviceability of a tunnel is endangered, a number of different methods may
be employed depending on the initial situation. Where it is not feasible to secure
the existing masonry by re-pointing, injection or anchoring, a reinforced concrete
(RC) final lining is often installed.
The construction methods and procedures employed in tunnel renewal are very
diverse. As they often have to be implemented without interrupting traffic, the chief
concern, besides the technical requirements, is to minimize any interference with
the operation of the affected lines. Under certain preconditions, for example, it is
possible to resort here to the “tunnel in tunnel” method with a tunnel enlargement
portal which has been specially developed for railway tunnels. Without interrupting normal operations, the existing tunnel is first widened and then a new RC
final lining is installed.
Enzweiler Tunnel 
Homericher & Enzweiler Tunnel 
Petersberg Tunnel 
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tragwerksplanung
Bei kaum einer anderen Bauaufgabe spielt die Interaktion von Bauwerk und Baugrund für die Beurteilung der Gebrauchstauglichkeit und der Tragfähigkeit eine
so dominante Rolle wie bei unterirdischen Tragwerken.
Darüber hinaus ist vor allem bei der Unterfahrung von oberirdischen Bauwerken
und Verkehrsanlagen die Prognose von Verformungen im Zusammenhang mit
der Planung der Vortriebsmethoden von entscheidender Bedeutung. In Abhängigkeit von definierten Boden- und Gebirgskennwerten sind im Zuge der Tragwerksplanung die Bauwerksabmessungen festzulegen sowie die ermittelten Verformungen auf die Verträglichkeit für die oberirdische Bebauung zu prüfen und
gegebenenfalls Zusatzmaßnahmen vorzusehen.
Neben empirischen Verfahren stehen bei OBERMEYER Programme zur Durchführung von Stabzug-Berechnungen und insbesondere für Berechnungen nach
der Finite-Elemente-Methode (FEM) zur Verfügung. Zur Berücksichtigung der
räumlichen Tragwirkung von Tunneln erfolgen die Berechnungen nach Erfordernis auch an dreidimensionalen FE-Modellen.
 Tunnelröhren im 3D-Modell,
2. S-Bahn-Stammstrecke, München
3D model of tunnel tubes,
2nd principal rapid transit line, Munich
 Alter Schlüchterner Tunnel
3D-Modell Anschlussblock
Hauptröhre an Rettungsstollen
3D model of main tube connection
block with rescue gallery
structural DESIGN
 Tübbinge I Segments
Tunnel Wiesing‒Jenbach, Österreich I Austria
 3D-Modell Tübbing Pegnitz Tunnel, Nürnberg/Fürth
3D model segment Pegnitz tunnel, Nuremberg/Fürth
In scarcely any other construction task does the interaction of structure and subsoil
play such a dominant role in assessing serviceability and bearing capacity as in
underground structures.
Furthermore, especially where it is a question of driving a tunnel under aboveground structures and traffic facilities, the forecasting of deformations in connection with the planning of the driving methods is of vital importance. During the
structural design it is necessary to determine the dimensions of the structure as a
function of defined soil and rock characteristics as well as to check the ascertained
deformations for compatibility with building development on the surface and,
where appropriate, to envisage supplementary measures.
In addition to empirical methods OBERMEYER makes use of programs for the
performance of modulus calculations and, in particular, for calculations according
to the finite-element method (FEM).
To take account of the spatial load bearing capacity of tunnels, the calculations are
also carried out on 3-dimensional FE models if necessary.
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Tunnel in offener bauweise
tunnels in OPEN-cut construction method
 Tunnel Großmutterwiese, Aschaffenburg
 Mönchswald Tunnel
 Mönchswald Tunnel
Bei seicht liegenden Tunneln und in Bereichen, wo die Oberfläche während der
gesamten Bauzeit zur Verfügung steht, ist die offene Bauweise eine wirtschaftliche Tunnelbaumethode. Tunnel in offener Bauweise werden üblicherweise als
Rahmen- oder Gewölbebauwerke mit Hilfe von wasserundurchlässigem Stahlbeton (WU-Beton) oder von Stahlbeton mit Abdichtungen erstellt.
In beengten Bereichen mit hohem Grundwasserstand kommen in der Ausführungsphase Spund-, Bohrpfahl- oder Schlitzwände als Baugrubenwände zur
Anwendung. Die bauzeitlichen Baugrubenabdichtungen im Sohlbereich erfolgen
z.B. durch Einbindung des Verbaus in dichte Bodenschichten, durch Unterwasserbetonsohlen oder tiefliegende Injektionssohlen.
An economical way of constructing shallow tunnels, and tunnels in areas where
the surface is available during the entire construction period, is the open-cut method. Open-cut tunnels are usually constructed as frame or vault structures with
the aid of waterproof reinforced concrete (waterproof concrete) or reinforced concrete with sealings.
In confined areas with a high groundwater level it is usual to construct sheet pile,
bored pile or diaphragm walls for the tunnel trench sides during the implementation phase. The sealing of the inverts in tunnel trenches during construction is
for example effected by imbedding the shoring into impervious soil layers, by
means of underwater concrete inverts or low-lying injection inverts.
Tunnel in deckelbauweise
tunnels in TOP cover-construction method
Durch den Einsatz der Deckelbauweise kann die zeitliche Inanspruchnahme von
Oberflächen und eine mögliche Beeinträchtigung von Anwohnern deutlich
reduziert werden.
Nach dem Einbringen der Baugrubenwände wird zunächst der „Deckel“, d.h. die
Decke des Bauwerks betoniert. Zeitlich parallel mit dem anschließenden Vortrieb
unter dem „Deckel“ kann bereits wieder die Oberfläche oberhalb der betonierten
Decke genutzt werden. Durch einen Vortrieb unter dem „Deckel“ mittels Druckluft
kann die ansonsten erforderliche Wasserhaltung und insbesondere die Erstellung
einer wasserdichten Baugrubensohle ersetzt werden. Diese Druckluftvortriebe
zeichnen sich damit als umweltfreundliche und wirtschaftliche Baumethode aus.
By employing the top cover construction method, it is possible to significantly
reduce the periods when the surface
has to be used as well as any disturbance of local residents.
After the tunnel trench sides have been
inserted, the first step is to pour the
“cover”, i.e. the roof of the structure.
The surface above the concreted cover
can already be used again while the
subsequent driving works take place
underneath. Driving tunnels under top
cover with the aid of compressed air
means it is possible to dispense with
the dewatering and, especially, the
creation of a waterproof trench invert
which would otherwise be required.
This compressed air tunnelling has
hence proven to be an environmentally
friendly and economical construction
method.
Tunnel Fritzens‒Baumkirchen, 
Österreich I Austria
Tunnel Luise-Kiesselbach-Platz, 
München I Munich
absenktunnel
immersed tube tunnels
Instead of driving a tunnel under a river
by underground means it is also possible to install an immersed tube tunnel
according to the float-and-sink method. Especially where shipping traffic is
heavy, this method precludes the need
to close the river to traffic.
Due to the shallow position of the
tunnel directly below the river bed it is
possible, unlike with an underground
tunnel driving method, to significantly
reduce not just the tunnel lengths, but
also the ramp lengths required to reach
the ground surface on both sides.
Eine Alternative zur bergmännischen Bauweise bei der Querung eines Flusslaufs
stellt die Herstellung des Tunnels als Absenktunnel nach der Einschwimmund Absenkmethode dar. Insbesondere bei lebhaftem Schiffsverkehr ist es vorteilhaft, dass hierdurch größere Sperrungen des Flusslaufs vermieden werden.
Aufgrund der seichten Tunnellage direkt unterhalb der Flusssohle können neben
den Tunnellängen insbesondere die beidseitigen Rampenlängen zur Erreichung
der Geländeoberfläche gegenüber einer bergmännischen Bauweise deutlich
reduziert werden.
 Warnow-Querung I Warnow crossing, Rostock
 Daugava-Querung Riga, Lettland I Daugava crossing Riga, Latvia
Daugava-Querung
© Google Earth PRO
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tunnel ausstattung
TUnnel equipment
Kabelkanal I Cable duct 
Löschwassereinspeisung, Rollpaletten 
Fire-water intake, roller pallets
Ankerschienen I Anchor rails 
Im Gegensatz zur eigentlichen technischen Ausrüstung in Tunneln sind Elemente
der Tunnelausstattung bereits Teil der Rohbauplanung und -ausführung des
Tunnels. Entscheidende Elemente sind hier die Rand- und Rettungswege, die
meist Kabelleerrohrtrassen oder Kabelkanäle beinhalten, ebenso wie Kabelquerungen unterhalb der Fahrwege.
Weitere Elemente der Tunnelausstattung wie Entwässerung mit Schächten,
Löschwasserleitungen mit Hydranten, Handläufe, Rollpaletten bei Bahntunneln
sind Teil der eigentlichen Tunnelplanung und -bauausführung.
As opposed to the actual technical equipment inside tunnels, elements of the
tunnel equipment already form part of the tunnel’s shell design and construction.
Crucial elements are the edge and escape routes along with the empty pipes
routes or cable ducts as well as cable crossings below the tracks which they normally contain.
Further elements of the tunnel equipment such as drainage with shafts, fire-water
pipelines with hydrants, railings and roller pallets in the case of railway tunnels
are likewise part of the actual tunnel design and construction.
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Grafik - Graphics
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Druck - Print
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Broschüre - Brochure
Nr. OPB-1110100-01-201311-DE
Stand - Status
11/2013
© 2013 OBERMEYER Planen + Beraten GmbH, München
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