Tunnel Moosach in München/D

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Moosach Tunnel Munich
Tunnel 7/2007
Tunnel Moosach in
München/D
Moosach Tunnel in
Munich/D
P. Chiappa, R. Bauer, M. Demmler
P. Chiappa, R. Bauer, M. Demmler
In München entsteht zwischen dem U-Bahnhof
Olympia-Einkaufszentrum und dem S-Bahnhof
Moosach eine neue U-Bahn-Verbindung. In
tunnel 3/2006 wurde bereits über die
Herstellung der Bahnhöfe und der Schlitzwände
berichtet. Im folgenden Beitrag wird die im
Mai 2007 begonnene Herstellung der Tunnelröhren erläutert.
A new Underground link is being set up
between the Olympia Shopping Centre
Underground Station and the Moosach
S-Bahnhof Station. The construction of the
stations and the diaphragm walls was dealt
with in tunnel 3/2006. The following report
examines the production of the tunnel tubes,
which was embarked on in May 2007.
1 Einleitung
Im Norden der bayerischen
Landeshauptstadt München
entsteht eine neue U-BahnVerbindung zwischen dem UBahnhof Olympia-Einkaufszentrum und dem S-Bahnhof
Moosach. Der Bauherr, die
Landeshauptstadt München,
vertreten durch das Baureferat
U-Bahn-Bau, beauftragte im
August 2004 die Arbeitsgemeinschaft U-Bahn-Linie 3
Nord, Baulos 2, bestehend aus
Wayss & Freytag Ingenieurbau
AG (technische Federführung),
Hochtief Construction AG
(kaufmännische
Federfüh-
Dipl.-Ing. Peter Chiappa,
Projektleiter U-Bahn-Linie 3
Nord, Baulos 2 Wayss & Freytag
Ingenieurbau AG, Bereich
Tunnelbau, München/D
Dipl.-Ing. Robert Bauer,
Oberbauleiter Arge U-BahnLinie 3 Nord, Baulos 2 Wayss &
Freytag Ingenieurbau AG,
München/D
Dipl.-Ing. Markus Demmler,
Tunnelbauleiter U-Bahn-Linie 2
Nord, Baulos 2 Wayss & Freytag
Ingenieurbau AG, Bereich
Tunnelbau, München/D
rung) und Bauer Spezialtiefbau GmbH, mit der Ausführung
der Arbeiten. Die Gesamtauftragssumme beträgt 7 74 Mio.
Ab Baubeginn im September 2004 ist mit einer Gesamtbauzeit von rd. 56 Monaten
zu rechnen. Mit der Planung
wurden WTM (Planung der
Bahnhöfe) und PSP (Planung
des Tunnels) beauftragt.
2 Projektbeschreibung
Baulos 2 besteht im Wesentlichen aus 2 U-Bahnhöfen
(Bahnhöfe Moosach und Leipziger Straße), die mit einer
Doppeltunnelröhre miteinander verbunden sind, sowie
dem Anschluss der Tunnel
an den vorhandenen U-Bahnhof Olympia-Einkaufszentrum
(Bild 1).
Die Bahnhöfe wurden in
Schlitzwand-Deckelbauweise
mit in den Stauer einbindenden Schlitzwänden als so genannte dichte Tröge hergestellt.
Die beiden parallel verlaufenden Tunnelröhren werden
im Schildvortrieb mit suspensionsgestützter bzw. druckluftgestützter Ortsbrust nach-
1 Introduction
A new Underground link between the Olympia Shopping
Centre Underground station
and the Moosach S-Bahnhof
station is being created in the
north of the Bavarian regional
capital Munich. The client, the
regional capital of Munich, represented by the Office for
Underground Railway Construction, commissioned the
U-Bahn Linie 3 Nord, Baulos 2
Joint Venture comprising the
companies Wayss & Freytag
Ingenieurbau AG (technical
management), Hochtief Construction AG (commercial management) and Bauer Spezialtiefbau GmbH to undertake the
work. The contract is worth a total of 7 74 mill.
As from the start of construction in September 2004, a total
construction period of some
56 months has been allocated.
WTM (designing the stations)
and PSP (designing the tunnels)
were commissioned to undertake the planning.
2 Project Description
Contract Section 2 by and
large consists of 2 Underground
stations (Moosach and Leipziger
Straße stations), which are connected by means of a twin tunnel as well as linking the tunnels
with the existing Olympia
Underground Centre Underground station (Fig. 1).
The stations were produced
in the form of so-called watertight troughs using the diaphragm wall-top cover method
with the diaphragm walls incorporated in the groundwater
level.
The 2 parallel running tunnel
tubes were shield driven with a
slurry suspension or compressed air supported face one
Dipl.-Ing. Peter Chiappa, Project
Manager U-Bahn-Linie 3 Nord,
Baulos 2 Wayss & Freytag
Ingenieurbau AG, Bereich
Tunnelbau, Munich/Germany
Dipl.-Ing. Robert Bauer, Site
Manager Arge U-Bahn-Linie 3
Nord, Baulos 2 Wayss & Freytag
Ingenieurbau AG, Munich/
Germany
Dipl.-Ing. Markus Demmler,
Tunnelling Site Manager
U-Bahn-Linie 2 Nord, Baulos 2
Wayss & Freytag Ingenieurbau
AG, Bereich Tunnelbau, Munich/
Germany
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einander aus dem Bahnhof
Moosach aufgefahren. Die
nördliche Tunnelstrecke (Gleis 1)
wird zuerst hergestellt, danach
folgt die südliche Strecke
(Gleis 2) mit der gleichen
Maschine. Nach 509 m erreichen die Vortriebe den Bahnhof
Leipziger Straße. Dort wird die
TBM durch den vorab hergestellten Bahnhof verschoben.
Danach erfolgt die Herstellung
des 2. Teilstücks mit einer
Länge von 694 m bis zum
Bahnhof Olympia-Einkaufszentrum. Dort muss die Maschine nach jedem Vortrieb
entkernt werden. Die Schildmäntel verbleiben im Untergrund.
3 Geologie
Ein mehrmaliger Wechsel
von Aufschotterung und Erosion in der Eiszeit und Nacheiszeit hat im Münchener Raum
Schotterterrassen entstehen
lassen. Im Baulosbereich stehen die Schichten der
„Niederterrassen- und Hochterrassenschotter“ an, untergeordnet ist auch „Deckenschotter“ vorhanden (Bild 2).
Es ist mit unterschiedlich
altem Kalkschotter in variabler
Ausbildung und Mächtigkeit
zu rechnen, in den Sande,
Lehme und Auffüllungen eingelagert sind. Nicht selten beteiligen sich aufgearbeitete
Lehme oder umlagertes Tertiärmaterial am Zwischenmittel des Schotters.
Bei den mitteldicht, dicht
und sehr dicht gelagerten
quartären Schottern ist die
Bandbreite des Feinkornanteils (Korndurchmesser unter
0,063 mm) zwischen 4 und
25 %, des Sandanteils (Korndurchmesser von 0,063 mm
bis 2,0 mm) zwischen 13 und
25 % und des Kiesanteils zwischen 59 und 82 %.
Die Steine oder Blöcke
(Geröll über 6 cm) liegen mit
ihren Maximalgrößen in der
Deutschland
Germany
Tunnel 7/2007
1 Übersicht Tunnel Moosach
1 Overview of the Moosach Tunnel
Regel zwischen ca. 0,10 und
0,30 m, örtlich kommen auch
Größen bis 0,50 m vor. In seltenen Fällen treten auch so genannte „Blocklagen“ auf.
Unter
den
quartären
Schichten folgt eine unregelmäßige Wechsellagerung von
tertiären Sand- und Mergelschichten.
Die praktisch undurchlässigen Flinzmergel bilden die
Grundwassersohle. Im Laufe
der Baumaßnahme steigt die
Schichtgrenze zwischen Quartär/Tertiär bis zum Bahnhof
Olympia-Einkaufszentrum an.
Unter der quartären Schicht
wechseln sich die tertiären
Tone und Schluffe ab. In diesem Tertiär ist immer wieder
mit Sandlagen von ca. 0,5 m
bis 5,5 m zu rechnen, die unter
gespanntem Grundwasser stehen.
Im Bereich der geplanten
U-Bahn-Baumaßnahme sind
mehrere Grundwasserstockwerke vorhanden. Das obere
Grundwasserstockwerk ist im
quartären Schotter ausgebildet, welcher eine Mächtigkeit
zwischen ca. 6 und 13 m hat.
Die Grundwasserhöhe liegt
zwischen 1,8 m und 3 m unter
Geländeoberkante, bei Hochwasser zwischen 0,2 m bis
1,5 m unter Gelände.
2 Geologie
2 Geology
after the other from Moosach
Station. The northern tunnel
section (track 1) was produced
first followed by the southern
section (track 2) using the same
machine. After 509 m the drives
reached the Leipziger Straße
Station, where the TBM was
pushed through the previously
completed station. Subsequently the second part-section with
a length of 694 m running to
the Olympia Shopping Centre
Station was produced. There
the machine had to be gutted.
After each drive, the shield skin
remained underground.
3 Geology
Alluvial terraces were created in the Munich region as a result of repeated changes of accumulation and erosion during
the Ice Age and post-Ice Age.
Layers of “Lower Terrace and
High Terrace Gravels” prevail
with “Floor Gravels” also present
to a lesser extent (Fig. 2) in the
contract section area.
Various old lime gravels with
different types of development
and thickness can be reckoned
with, in which sands, loams and
fills are incorporated. Loams or
tertiary material are also often
to be found within the gravel in
the form of interbedding.
In the case of the mediumdense, dense and extremely
dense bedded quaternary gravels the range of the fine grain
proportion (grain diameter under 0.063 mm) is between 4 and
25 %, the proportion of sand
(grain diameter from 0.063 mm
to 2.0 mm) between 13 and
25 % and the proportion of
gravel between 59 and 82 %.
Generally speaking, the
stones or blocks (rubble in excess of 6 cm) are to be found
with a maximum size of from
0.10 to 0.30 m and occasionally
up to 0.50 m in size. In rare cases
what are known as “block layers”
occur.
There is irregular interbedding of tertiary sand and marl
layers under the quaternary layers.
Practically impermeable flint
marls form the groundwater
floor. In the course of the construction measure the layer
boundary between the quaternary/tertiary rises towards the
Olympia Shopping Centre
Station. Tertiary clays and
schluffs alternate under the
quaternary layer. Sand layers of
approx. 0.5 to 5.5 m can be constantly reckoned with in this tertiary, which are subjected to
confined groundwater.
Several groundwater storeys
prevail in the vicinity of the
planned Underground construction measure. The upper
groundwater storey is located in
the quaternary gravel, which is
between roughly 6 and 13 m
thick. The groundwater level is
to be found between 1.8 and
3.0 m beneath the upper edge
of the surface and between 0.2
to 1.5 m below the surface given high water.
Zwischen dem Bahnhof
Moosach und dem Bahnhof
Leipziger Straße folgen unterhalb der quartären Schichten,
die aus bis zu ca. 3,0 m mächtigen Auffüllungen bestehen,
quartäre Kiese bzw. kiesige
Sande in einer Mächtigkeit bis
zu 14,0 m, die bis zu einer
Tiefe von ca. 16,0 m unter
Geländeoberkante reichen. Den
Stauer bildet in der Regel eine
Wechsellagerung von tertiären
Tonen oder Schluffen.
Ab dem Bahnhof Leipziger
Straße in Richtung OlympiaEinkaufszentrum liegen unter
den quartären Schichten, die
in der Regel aus Auffüllungen
bis ca. 4,0 m und quartären
Kiesen bis zu einer Tiefe von
ca. 15,5 m unter Geländeoberkante bestehen, Wechsellagerungen aus tertiären Tonen
und Schluffen.
4 TBM-Konzept
Die Schildmaschine wurde
als Hydroschild von Herrenknecht ausgeführt (Bild 3). Ihr
Leistungsvermögen ist auf das
Durchfahren der Schlitzwände
und HDI-Körper abgestimmt.
Der Ausbruchdurchmesser beträgt 7,35 m. Als Transportmedium für das abgebaute
Material und zur Stützung der
Ortsbrust kommt Bentonit
zum Einsatz. Der Schild ist als
zweiteilige Konstruktion mit
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Moosach Tunnel Munich
Tunnel 7/2007
Station in the direction of the
Olympia Shopping Centre.
4 TBM Concept
3 Hydroschild-TBM
3 Hydro-Shield TBM
Schraubenstößen konzipiert
und besteht aus Schneidenund Mittelschuss. Im Schildschwanz werden die Tübbinge
montiert. Um das Auffahren
des minimalen Radius von 725 m
sowie die Durchfahrt der engen Radien in den Bahnhöfen
zu gewährleisten, ist der Schildschwanz mit dem vorderen
Schildteil gelenkig verbunden.
Das Schneidrad wurde als
offenes Speichenrad mit 2 Drehrichtungen ausgeführt und besteht aus 5 Armen. Als Abbauwerkzeuge für die mitteldicht, dicht und sehr dicht
gelagerten quartären Schotter,
bestehend aus Feinkorn, Sand
und Kies, kommen Stichel zum
Einsatz. Auf dem zweiten Tunnelabschnitt steigt die Schichtgrenze zwischen Quartär und
Between Moosach Station
and the Leipziger Straße Station,
quaternary gravels or gravely
sands with a thickness of up to
14.0 m, which extend down to a
depth of some 16.0 m below
the upper edge of the surface,
are to be found beneath the
quaternary layers, which consist
of up to roughly 3.0 m thick fills.
Intermittent bedding consisting of tertiary clays or schluffs
generally forms the groundwater level.
Intermittent beds of tertiary
clays and schluffs are to be
found underneath the quaternary layers, which generally
comprise fills of roughly 4.0 m
and quaternary gravels down to
a depth of approx. 15.5 m below the upper edge of the surface as from the Leipziger Straße
The shield machine was designed by Herrenknecht as a hydro-shield (Fig. 3). Its output is
geared to driving through the
diaphragm walls and the jet
grouting zones. The excavated
diameter amounts to 7.35 m.
Bentonite is used to transport
the excavated material and to
support the face. The shield is
designed as a two-section structure and consists of a cutter and
central section. The segments
are assembled in the shield tail
section. The shield tail is hinged
to the forward shield section to
allow the minimum 725 m radius to be driven as well as to permit narrow radii to be negotiated in the stations.
The cutting wheel was devised as an open spoke wheel
with 2 rotating directions and
possesses 5 arms. Styluses are
used as excavation tools for the
medium-dense, dense and extremely dense bedded quaternary gravels consisting of fine
grain, sand and sandy gravel.
For the second tunnel section
the layer boundary rises between the quaternary and tertiary. Towards the end the complete cross-section runs through
tertiary with schluff and clay as
well as sand layers with partly
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Tertiär an. Gegen Ende verläuft der komplette Querschnitt
im Tertiär mit Schluff und Ton
sowie Sandlagen mit teilweise
gespanntem Grundwasser. Für
diese Bodenformation ist das
Schneidrad mit Schälmessern
ausgerüstet worden. Der erwarteten hohen Abrasivität
wird durch entsprechende
Verschleißschutzmaßnahmen
Rechnung getragen.
Zum Schutz des Arbeitspersonals bei Wartungsarbeiten am Schneidrad unter
Druckluft ist die TBM mit
4 Brustverbauplatten ausgestattet, die bei zurückgezogenem Schneidrad hydraulisch
gegen die Ortsbrust vorgefahren werden können.
Im unteren Bereich der Abbaukammer vor der Rechenkonstruktion ist ein hydraulischer Steinbrecher installiert,
der Korngrößen mit einer
Kantenlänge von bis zu 50 cm
zerkleinern kann. Die Maschenweite des Rechens beträgt
150 mm (Tabelle).
Zur Versorgung der TBM
mit dem Fördermedium (Bentonit/Wassersuspension) ist an
der Separieranlage eine Speisepumpe installiert. Diese ist
für eine Förderhöhe von 56 m
und einen Volumenstrom von
1020 m³/h ausgelegt.
Die Förderpumpe zur Förderung des Aushubmaterials
zur Separieranlage befindet
sich auf dem 1. Nachläufer der
TBM. Ihre Auslegung erfolgte
für eine max. Förderhöhe von
72 m und eine Förderleistung
von max. 1200 m³/h. Zur
Druckerhöhung muss in der
Förderleitung eine 2. Förderpumpe als Relaispumpe eingebaut werden.
Zur Reduzierung der Verklebungsneigung beim Durchfahren von bindigen Bodenformationen des Tertiärs sind
in der Abbaukammer am
Übergang zwischen Schildschneide und Tauchwand
2 Konusspüldüsen oberhalb
Deutschland
Germany
der Ulme angeordnet. Diese
können mit bis zu 100 % des
Volumenstroms der Speiseleitung beaufschlagt werden und
erzeugen eine Zwangsströmung zur Tauchwandöffnung
hin. Durch pneumatisch angetriebene Regelhähne, die vom
Steuerstand aus bedient werden können, kann der Volumenstrom der Speiseleitung
entweder den Bentonitdüsen,
die im unteren Bereich des
Druckraums links und rechts
des Brechers angeordnet sind,
oder den Konusspüldüsen zugeführt werden.
5 Tübbingdesign und
-produktion
Das Tübbingdesign erfolgte
durch PSP in München unter
Mitwirkung des Technischen
confined groundwater. The cutting wheel is fitted with cutters
for this soil formation. The high
abrasiveness that was expected
is countered by means of corresponding wear protection measures.
The TBM is provided with
4 face shoring plates, which
can be extended hydraulically
against the face when the cutting wheel is retracted, in order
to protect members of the crew
when carrying out maintenance
jobs on the cutting wheel under
compressed air.
A hydraulic rock crusher is installed in the lower sector of the
extraction chamber in front of
the screen structure, which can
reduce grain sizes with an edge
length of up to 150 mm (table).
A feeder pump is installed
on the separation plant to provide the TBM with slurry (bentonite/water suspension). This is
Tabelle: Technische Daten der Hydroschild-TBM
Table: Technical details of the Hydro-Shield TBM
Projektdaten/Project data
Tunnellänge/Tunnel length
Min. Kurvenradius/Min. curved radius
Max. Steigung/Gefälle/Max. incline/drop
2 x 1203 m
725 m
2%
Tübbingdaten/Segment data
Innendurchmesser/Internal diameter
Außendurchmesser/External diameter
Länge der Segmente/Length of segments
Anzahl der Segmente/No. of segments
6300 mm
7100 mm
1500 mm
6+1
Hydroschild/Hydro-Shield
Betriebsdruck/Operating pressure
Durchmesser/Diameter
Länge Schild inkl. Schildschwanz/Length of shield incl. tail
Länge Nachlaufbereich/Length of back-up section
Vortriebspressen/Driving jacks
12 Doppelpressen/Double jacks
Pressenhub/Jack stroke
Max. Vortriebskraft/Max. driving force
Max. Vortriebsgeschwindigkeit/Max. rate of advance
Steinbrecher/Rock crusher
Hydraulischer Zangenbrecher/Hydraulic tongs crusher
installierte Leistung/Installed output
Schleusen/Locks
Personenschleuse/Man lock
Materialschleuse/Material lock
3 bar
7350 mm
8225 mm
51 775 mm
2000 mm
45 000 kN
60 mm/min
2 x 55 kW
1 Doppelkammerschleuse/Double chamber lock
1 Einkammerschleuse/Single chamber lock
Schneidrad/Cutting wheel
Offenes Speichenrad mit 5 Armen/Open cutting wheel with 5 arms
Antrieb/Drive
max. Drehmoment/max. torque 3950 kNm
Drehzahl/Speed
2,1 U/min/2.1 rpm
Tunnel 7/2007
designed for a delivery height of
56 m and a volumetric flow of
1,020 m3/h.
The delivery pump for discharging the excavated material to the separation plant is located on the first TBM back-up
trailer. It is designed for a max.
delivery height of 72 m and a
capacity of max. 1,200 m3/h. A
second pump has to be installed as a relay pump in order
to increase pressure.
Two tapered rinsing nozzles
are arranged above the walls in
the extraction chamber at the
transition between the shield
cutter and the baffle in order to
reduce the tendency for clogging when negotiating cohesive tertiary soil formations.
These can be subjected to as
much as 100 % of the volumetric flow of the feed line and create an induced flow towards the
baffle opening. By means of
pneumatically driven control
valves, which can be operated
from the control stand, the volumetric flow of the feed line can
either be directed towards the
bentonite nozzles, which are located in the lower section of the
pressure zone to the right and
left of the crusher or to the tapered rinsing nozzles.
5 Segment Design and
Production
The segments were designed by PSP in Munich in conjunction with the Technical
Office of the Wayss & Freytag
Ingenieurbau AG (Fig. 4).
The chosen design foresees
ring distribution of 6 elements
plus keystone with left and right
rotating conical rings. The
wedge-shaped keystone is
roughly 1/3rd of the size of a
standard segment. The segments are produced in the concrete class C 35/45 with a thickness of 40 cm and 1.50 m ring
width. The successive rings are
installed staggered by half an el-
Tunnel 7/2007
Büros der Wayss & Freytag
Ingenieurbau AG (Bild 4).
Der gewählte Entwurf sieht
eine Ringteilung von 6 Elementen plus Schlussstein mit
links- und rechtskonischen
Ringen vor. Der keilförmige
Schlussstein hat ca. 1/3 der
Größe eines Normalsegments.
Die Segmente werden in der
Betongüte C 35/45 mit einer
Dicke von 40 cm und einer
Ringbreite von 1,50 m hergestellt. Die aufeinander folgenden Ringe werden planmäßig im Halbsteinversatz eingebaut, wodurch in den Kreuzungspunkten der Dichtungsrahmen T-Fugen entstehen.
Als Dichtprofile kommen
EPDM-Dichtungsrahmen, Typ
P 19-882, von Dätwyler zur
Ausführung. Diese sind für einen Wasserdruck von bis zu
3,0 bar ausgelegt.
Die Kopplung der Ringe untereinander wird durch die
Anordnung von Topf und
Nocke in den Ringfugen erreicht. Zur Druckverteilung in
den Ringfugen werden 2 mm
dicke Hartfaserplatten angeordnet.
Die Herstelltoleranzen für
die Ebenheit der Ring-/Längsfugen liegen bei ± 0,3 mm.
Die Produktion der Fertigteiltübbinge erfolgt durch
Glass. Der Lieferant der Tübbingschalsätze für jeweils einen Links- bzw. Rechtsring ist
Herrenknecht. Die Produktion
erfolgt im stationären Betrieb.
6 Baustelleneinrichtung und
Logistik
Das Herzstück der Baustelleneinrichtung (BE) für den
Tunnelvortrieb befindet sich
im Bereich des Bahnhofs
Moosach. Hier sind alle für den
Vortrieb notwendigen Materialien und Geräte angeordnet
(Bild 5, 6).
Die BE besteht im Wesentlichen aus 2 Bereichen bzw.
Moosach Tunnel Munich
Ebenen. An der Oberfläche
sind das Tübbinglager sowie
alle für den Vortrieb erforderlichen Materialien wie Rohrleitungen, Gleise, Verbrauchsstoffe in einer Halle eingelagert.
Die Beschickung der TBM mit
Segmenten erfolgt mit einem
16-t-Portalkran. Die Größe der
Tübbinghalle ist so bemessen,
dass ca. 30 Ringe auf der
Baustelle vorgehalten werden,
was einer mittleren Produktion
von 3 Tagen entspricht. Des
Weiteren befindet sich hier die
Separieranlage, die hydraulisch mittels Rohrleitungen
DN 350 mit Bodenaushub aus
dem Tunnel beschickt wird.
Über Förderbänder wird der
Boden aus der Separieranlage
bzw. den nachgeschalteten
Zentrifugen auf Halde gekippt,
wo er mit Lkw von der Baustelle
abgefahren wird.
Die Separieranlage mit einem Durchsatz von 1200 m³/h
(flüssig) trennt den Tunnelaushub über ein Grobsieb und
2 Zyklonstufen in 3 Korngrößen; die erste Trennstufe bildet ein Grobsieb, wo Körnungen >4 mm ausgeschieden
werden. Weitere Trennstufen
sind die Hydrozyklone mit Körnungen von 4 mm bis 0,1 mm
(2 Stück) sowie die Hydrozyklone von 0,18 bis 0,02 mm
(136 Stück). Analog ist die
Halde in 3 Segmente aufgeteilt. Korngrößen <0,02 mm
werden durch die Zentrifugen
aus der Suspension herausgetrennt. Zum Einsatz kommen
2 Vollmantelschneckenzentrifugen des Typs Flottweg Decanter.
Der zweite Hauptbereich
der Baustelleneinrichtung befindet sich 14 m unter Geländeoberfläche innerhalb des
Bahnhofs Moosach. Hier sind
die Kompressorenstation, die
Silos für den Verpressmörtel
sowie die Gleisanlagen zur
Beschickung der TBM mit
Zügen angeordnet.
Alle Geräte und Materialien
werden durch eine 11 x 8 m
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Deutschland
Germany
große Öffnung in der Bahnhofsdecke eingehoben. Der
Transport zur TBM erfolgt mit
25-t-Loks.
Weitere Elemente der BE
im Bahnhof Moosach sind das
Konsignationslager und die
Werkstatt für die TBM sowie
die Krankenschleuse.
7 Tunnelvortrieb und
Monitoring
Mit der Baustelleneinrichtung und der Herstellung aller
erforderlichen Hilfskonstruktionen wurde im Januar 2007
begonnen. Ziel war es, die
Bauhilfsmaßnahmen zum Aufbau der TBM bis Ende Februar
fertig zu stellen, um den
Anlieferungstermin der TBM
am 1. März nicht zu gefährden.
Da die Zugangsöffnung in
der Decke des Bahnhofs
Moosach auf der südlichen
Seite angeordnet ist, mussten
sämtliche Nachläufer und die
TBM auf einer verschiebbaren
Schildwiege auf die Nordseite
des Schachtes in Anfahrachse
gebracht werden.
Als Anfahrkonzept wurde
anstelle einer konventionellen
Rücksteifkonstruktion die von
der HOCHTIEF patentierte
„Fliegende Anfahrt“ gewählt.
Das Konzept basiert im
Prinzip auf einem in der
Schlitzwand mit 20 GewiStäben, Ø 63 mm, rückverankerten Druckring. An diesem
Druckring sind radial Hohlkolbenpressen angeordnet, die
den Schild inkl. der Nachläufer
in den Berg pressen. Das bedeutet, dass nur 1 Blindring
benötigt wird und die TBM
erst ab Festsetzposition Druckring mit ihren eigentlichen
Vortriebspressen den Anpressdruck aufbaut. Im Gegensatz
zu einer Anfahrt mit konventioneller Rücksteifkonstruktion sind die Vorarbeiten für
die „Fliegende Anfahrt“ aufwändiger. Da aber insgesamt
4 Tübbingsteine in der Produktion
4 Segments being produced
4 Anfahrten durchgeführt werden, war bereits zu erkennen,
dass sich der Zeitbedarf für
die Vorbereitung der zweiten
Anfahrt halbieren und damit
eine Gesamtzeitersparnis erzielt würde. Die Durchführung
der „Fliegenden Anfahrt“ verlief ohne Probleme. Die TBM
wurde in 2 Tagschichten in
Endposition gefahren (Bild 7).
Da die Streckentunnel im
Grundwasser liegen, wurden
vor dem Durchbruch der
Schlitzwand zur Ein- und Ausfahrt der TBM an den Stirnseiten der Bahnhöfe Dichtzellen
hergestellt. Diese haben eine
Gesamtlänge von ca. 11 m und
bestehen aus einem HDIDichtblock, der von unbewehrten Bohrpfählen umschlossen ist.
Dieses Konzept hat den
Vorteil, dass sich die komplette
TBM sowohl bei der Anfahrt
als auch bei der Einfahrt in die
Bahnhöfe in gesicherten Bereichen befindet.
Da sich oberhalb der
Schildtrasse fast über die
Gesamtlänge der Vortriebe ein
Betonkanal aus der Nachkriegszeit befindet, der, wie
sich im Zuge der Vorbereitungen für die Schlitzwandarbeiten herausstellte, eine unverdämmte Dränage aufweist,
wurde eine gesonderte Stützdruckberechnung
durchgeführt. Diese ergab, dass bei ca.
60 % der Trasse die Ausbläser-
ement so that T-joints occur at
the junctions of the gaskets.
EPDM gaskets, Type P 19-882
made by Dätwyler, are employed as sealing profiles. They
are designed to withstand water pressure of up to 3 bar.
The coupling for the rings is
attained by the cam and pocket
arrangement in the ring joints.
2 mm thick hard fibre boards
are installed to distribute the
pressure in the annular joints.
The production tolerances
for the evenness of the annular/
longitudinal joints amount to
+ 0.3 mm.
Glass is responsible for producing the ready-cast segments. Herrenknecht supplies
the segmental formwork sets
for rings with left or right direction of rotation. Production is
carried out as a stationary operation.
6 Construction Site
Installation and
Logistics
The core of the construction
site installation (BE) for driving
the tunnel is located at Moosach
Station, where all the materials
and equipment required for the
excavation are stored (Figs. 5
and 6).
The BE by and large comprises 2 sectors or levels. The segments are stored on the surface
in a hall as are all the materials
Tunnel 7/2007
needed for the excavation such
as pipelines, tracks and other
substances. A 16-t portal crane
is used to supply the TBM with
segments. The segment hall is
dimensioned in such a way that
around 30 rings can be stored
on site, equivalent to the average production for 3 days. In addition, there is the separation
plant, which is fed hydraulically
with excavated material from
the tunnel via DN 350 pipelines.
The soil is tipped onto dumps
from the separation plant or
rather from connected centrifuges, where lorries remove it
from the site.
The separation plant with a
throughput of 1,200 m3/h (liquid) separated the excavated
material by means of a coarse
sieve and 2 cyclone stages into
3 grain sizes: the first separation
stage is a coarse sieve, which
precipitates grain sizes > 4 mm.
Further separation stages are
the hydro cyclones with grain
sizes of 4 to 0.1 mm (2) as well as
the hydro cyclones from 0.18 to
0.02 mm (136). The dump is accordingly split into 3 segments.
Grain sizes <0.02 mm are separated from the suspension via
the centrifuges. Two screw-type
solid bowl centrifuges – Type
Flottweg Decanter – are employed for the purpose.
The second main sector on
the construction site installation yard is located 14 m beneath the surface within
Moosach Station. The compressor station, the silos for the
grouting mortal as well as the
track systems for feeding the
TBMs via trains are to be found
here.
All equipment and materials
are raised through an 11 x 8 m
aperture in the station floor.
Transport to the TBM is carried
out via 25-t locomotives.
Further elements of the BE at
Moosach Station are the consignment store and the workshop for the TBM as well as the
emergency bay.
Tunnel 7/2007
sicherheit bei Drucklufteinstieg
nicht gegeben wäre. Daraufhin
wurden Tauchereinrichtungen
in die TBM eingebaut, um gegebenenfalls einen Werkzeugwechsel unter Suspension
durchführen zu können. Zusätzlich wurden die Abbauwerkzeuge modifiziert, um einen Höchstgrad an Verschleißfestigkeit zu erlangen
und somit außerplanmäßige
Werkzeugwechsel zu reduzieren bzw. zu vermeiden.
Mit dem ersten Vortrieb
wurde am 26. Mai 2007 begonnen. Nach nur 6 Wochen
erreichte die TBM problemlos
den Bahnhof Leipziger Straße,
was einer mittleren Vortriebsleistung von 12 m pro Tag entspricht.
Als Einfahrkonzept in den
Bahnhof Leipziger Straße ent-
Moosach Tunnel Munich
5 Baustelleneinrichtung an der Oberfläche
5 Site installations on the surface
schied man sich für die „trockene Einfahrt“, da der vorgelagerte Dichtblock in Verbindung mit der Vermörtelung
des Ringraums eine Abdichtung
zum anstehenden Grundwasser
7 Driving the Tunnel
and Monitoring
Work on setting up the construction site together with all
necessary ancillary facilities
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started in January 2007. The aim
was to complete the ancillary
measures required for assembling the TBM by the end of
February so that the delivery
deadline for supplying the TBM
– March 1st – was not placed in
jeopardy.
As the opening in the floor at
Moosach Station is installed at
the south side, all back-up trailers and the TBM had to be shifted via a moveable shield cradle
at the north side of the shaft
into the starting position.
Instead of a conventional
rigid structure it was decided to
use HOCHTIEF’s patented “flying
start-up” as start-up concept.
This is essentially based on a
pressure ring mounted in the
diaphragm wall with 20 backanchored 63 mm diameter reinforcement rods. Radial hollow
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ausbildet. Die Werkzeuge wiesen einen minimalen Verschleiß
auf, was die aufwändigen Modifikationen an den Werkzeugen rechtfertigte (Bild 8).
Zum Durchschleppen der
TBM und Nachläufer durch
den Bahnhof Leipziger Straße
wurde von der Arge eine
Schildwiege entworfen, die
schienengebunden auf Schwerlastfahrwerken die TBM durch
den 220 m langen Bahnhof befördert. Die Nachläufer erhalten Stützfahrwerke, die der
TBM auf Schwerlastrollen auf
Deutschland
Germany
6 Baustelleneinrichtung im Bahnhof
6 Site installations in the station
der gleichen Schienentrasse
folgen können (Bild 9).
7 Fliegende Anfahrt der TBM
7 “Flying Start-Up” for the TBM
8 Durchstich in den Bahnhof Leipziger Straße am 4. Juli 2007
8 Breakthrough in the Leipziger Straße Station on July 4th, 2007
piston jacks are arranged on this
ring, which thrust the shield together with its back-up into the
soil. This signifies that only a single blind ring is required and
that the TBM first builds up the
thrusting pressure with its own
driving jacks as from the fixed
position pressure ring. In contrast to starting up with a conventional rigid structure the
preliminary work for the “flying
start-up” is substantially more
complicated. However, as a total of 4 start-ups are required, it
was obvious that the amount of
time needed for preparing the
second start-up would be
halved so that time would be
saved in general. The “flying
start-up” was undertaken without any problems. The TBM was
moved to its final position during 2 day shifts (Fig. 7).
As the route tunnels are located in groundwater, sealing
zones were created to move the
TBM in and out at the face sides
of the stations prior to breaking
through the diaphragm wall.
These are approx. 11 m long
and consist of a jet grouting
block surrounded by unreinforced drilled piling.
This concept has the advantage that the complete TBM is
located in secured zones both
during starting up as well as
when entering the stations.
As a concrete channel from
the post-war period is located
above the shield route practically along the entire length of
the drives, which as was discov-
Tunnel 7/2007
ered during the preparations for
producing the diaphragm wall,
possesses an unconfined drainage system, a separate supporting pressure analysis was undertaken. This revealed that for
roughly 60 % of the route blowout safety was not assured in
the event of a compressed air
application. As a consequence,
diving facilities were installed in
the TBM so that if need be tools
could be changed under suspension. In addition, the extraction tools were modified in order to attain a maximum degree
of wear resistance so that unscheduled tool changes could
be reduced or even avoided.
The first drive started on May
26th, 2007. After only 6 weeks
the TBM arrived at the Leipziger
Straße Station without any
problems ensuing – corresponding to an average rate of
advance of 12 m per day.
It was decided to use a “dry
entry” into the Leipziger Straße
Station as the sealing block that
was present formed a seal
against the prevailing groundwater in conjunction with placing mortar in the annular gap.
The tools registered only minimum wear, something that justified the complex modifications to them (Fig. 8).
The JV devised a shield cradle to carry the TBM and the
back-up through the Leipziger
Straße Station. Thanks to heavyduty-trackbound chassis frames
it was possible to transport the
TBM through the 220 m long
station. The backup trailers were
provided with supporting
frames so that they were able to
follow the TBM on the same
track running on heavy-duty
rollers (Fig. 9).
The extremely detailed advance planning for the transportation phase certainly paid
off. It was possible to carry it out
on the tracks without any difficulties whatsoever. In spite of
the fact that it was necessary to
decouple the back-up from the
Tunnel 7/2007
Die sehr detaillierte Vorplanung für den Durchschleppvorgang zahlte sich bei
der Umsetzung aus. Das Verschieben auf den Gleistrassen
wurde ohne Probleme bewältigt. Trotz der durch die
Schachtgeometrie bedingten
Abkopplung von Nachläufer
und TBM und Anpassungen
der Verschiebetrasse der Nachläufer war es möglich, die TBM
im gesetzten Zeitplan wieder
anzufahren.
Die Wiederanfahrt erfolgte
am 9. August 2007 nach dem
gleichen Konzept „Fliegende
Anfahrt“ wie die Anfahrt aus
dem Bahnhof Moosach.
Die Anbindung an den
Bahnhof Olympia-Einkaufszentrum wird mit dem Konzept
„verlorener Schildmantel“ rea-
Moosach Tunnel Munich
lisiert. Da der Bahnhof zum
Zeitpunkt des Erreichens in
Betrieb sein wird, ist es nicht
möglich, die TBM zu bergen.
Sie muss entkernt und durch
den Tunnel in den Startschacht
zurücktransportiert werden, um
dort wieder mit einem neuen
Schildmantel aufgebaut zu werden.
In Zusammenarbeit mit der
TU München wurde ein
Oberflächenmesskonzept entwickelt, das anhand von 6 über
die Gesamtlänge verteilten
Messquerschnitten
jegliche
Bodenbewegungen in 3 Dimensionen aufnimmt. Darüber
hinaus wurden Oberflächenmesspunkte an allen angrenzenden Gebäuden und direkt
über der Tunnelfirste in Abständen von 30 m installiert,
die je nach Vortriebsstand in
TBM on account of the geometry of the shaft and adjustments
to allow the back-up system to
be transported, it was possible
to start-up the TBM again in accordance with the timetable.
The TBM restarted the excavation on August 9th, 2007, in
accordance with the same “flying start-up” concept that was
applied for Moosach Station.
The connection with the
Olympia Shopping Centre
Station is to be accompanied by
means of the “lost shield skin”
principle. As the station will be
operational when the TBM
reaches it, it will not be possible
to salvage the machine. It has to
be gutted and transported back
through the tunnel to the starting shaft so that it can be
equipped with a new shield skin.
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In collaboration with the
TU Munich a surface measurement concept was devised,
which records all soil movements in 3 dimensions by
means of 6 measurement crosssections distributed along the
total length. In addition, surface
measurement points were installed on all neighbouring
buildings and directly above
the tunnel roof at 30 m gaps,
which are measured at given
intervals depending on the
stage reached by the excavation so that any soil movements
can be identified as soon as possible.
Maximum settlements of
4 mm were measured. Even in
the measurement cross-sections fitted with Trivec and sliding micrometers, only minimal
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Deutschland
Germany
bestimmten Sequenzen gemessen werden, um Bodenbewegungen frühzeitig zu erkennen.
Es wurden maximale Setzungen von 4 mm gemessen.
Selbst in den Messquerschnitten, die mit Trivec und Gleitmikrometer bestückt sind,
konnten nur minimale Bodenbewegungen festgestellt werden. Dies ist eine Bestätigung
des von der Arbeitsgemeinschaft gewählten Vortriebskonzeptes und der angewendeten Stützparameter für den
Münchner Boden.
9 Durchfahrt durch den Bahnhof Leipziger Straße
8 Querschläge
9 Passage through the Leipziger Straße Station
Die Aushubarbeiten für den
Notausstieg
Meggendorfer
Straße werden nach Fertigstellung der Tunnelröhren begonnen. Im Vorfeld wurden
Bohrpfähle in der Mitte der
beiden Tunneltrassen hergestellt, welche die Tunnelquerschnitte überschneiden. Die
Pfähle im Überschnittbereich
sind als unbewehrte Dichtpfähle
ausgeführt. Dadurch entstehen nach dem Durchfahren der
TBM wasserdichte Bereiche, in
denen Schächte ausgehoben
werden, um die Anbindung an
die Tunnelröhren herzustellen.
Die Arbeiten werden voraussichtlich im Mai 2008 beginnen.
selt werden, um die Belästigung der Anwohner in einem
akzeptablen Rahmen zu halten.
Eine weitere Herausforderung ist die Versorgungslogistik
für den Tunnelvortrieb. Da
man nicht wie in anderen
Baubranchen das Material relativ genau disponieren kann
(vortriebsleistungsabhängig)
und darüber hinaus nur unzureichende Lagerungsmöglichkeiten auf der Baustelle vorhanden sind, ist es entscheidend, alle Lieferanten mit in
die Bauabläufe einzubinden
und ständig mit entsprechenden Informationen zu versorgen. In diesem Zusammenhang
ist es erwähnenswert, dass die
Tagesvortriebsleistungen während des ersten Vortriebs zwischen 20 m und 6 m pro Tag
variierten.
Abschließend ist festzustellen, dass – trotz verspätet begonnener Vortriebsarbeiten –
die terminliche Gesamtsituation planmäßig verläuft. Dies
ist im Wesentlichen der intensiven Planung, den geleisteten
Vorarbeiten, der ausgezeichneten Zusammenarbeit mit
dem Bauherrn sowie dem
Engagement des gesamten
Projektteams zu verdanken.
Von einer termingerechten
Fertigstellung des Projektes
kann ausgegangen werden.
9 Zusammenfassung/
Ausblick
Nur durch intensive Planung
und detaillierte Arbeitsvorbereitung ist es gelungen, dieses
komplexe Baulos umzusetzen,
das mitten durch dicht bewohntes Gebiet mit für den
Tunnelvortrieb äußerst beengten Verhältnissen verläuft.
Eine große Herausforderung waren dabei auch die
lärmschutztechnischen Auflagen. Da der Tunnelvortrieb an
7 Tagen die Woche und
24 Stunden am Tag stattfand,
mussten alle lärmemittierenden Anlagen besonders gekap-
soil movements were established. This represents confirmation for the excavation concept
selected by the JV and the applied supporting parameters for
the subsoil in Munich.
8 Cross-Passages
The excavation work for the
Meggendorfer Straße emergency exit is to be started following
the completion of the tunnel
tubes. Drilled piles were set up
at the centre of the 2 tunnel
routes, which overlap the tunnel cross-sections, in advance.
The piles in the overlapping
area take the form of unreinforced sealing piles. As a result,
following the passage of the
TBM watertight zones are produced, in which shafts can be
created in order to construct
the connection to the tunnel
tubes. Work will probably commence in May 2008.
9 Summary/Outlook
Only thanks to intensive
planning and detailed work
preparation was it possible to
accomplish this complex contract section, which runs
through densely populated areas involving extremely constricted conditions for tunnelling.
Tunnel 7/2007
In this connection, the regulations governing noise protection also represented a major
challenge. As the tunnel was
driven 7 days a week and 24 h
per day, any installations producing noise had to be specially
encapsulated in order to ensure
that local residents were not unduly troubled.
The supply logistics for driving the tunnel represents a further challenge. As it is practically
impossible to establish how
much material will be required
at a given point on time (depending on the rate of progress)
unlike in other construction
branches quite apart from the
fact that there are only limited
storage facilities available on
site, it is imperative to include all
suppliers in the construction sequence and to provide them
with corresponding information on a permanent basis. In
this connection, it is worth mentioning that the daily rates of
advance during the first drive
amounted to between 20 and
6 m per day.
Finally, it can be determined
that in spite of a late start to the
driving operations, the overall
schedule has been adhered to.
This can mainly be attributed to
the intensive planning, the accomplished preliminary work,
the outstanding collaboration
with the client as well as the
commitment shown by the entire project team. It seems highly likely that the project will be
completed by the fixed deadline.