Laengholztunnel der Ostumfahrung Biel (Schweiz): Ausbruch in wechselhaften geologischen Verhaeltnissen

Laengholztunnel of the Northern Biel Bypass (Switzerland): Excavation in varying geological conditions

Im Zuge der Umfahrung Biel Ostast, die eine der letzten Luecken im Autobahnnetz der Schweiz schliesst, waren zwei Tunnel aufzufahren; die Tunnel Buettenberg und Laengholz. Dargestellt wird der Vortrieb des Laengholztunnels in wechselhaften geologischen Verhaeltnissen. Der 2.490 Meter lange Laengholztunnel besteht wie der Buettenbergtunnel aus zwei parallel verlaufenden Tunnelroehren mit je zwei Fahrstreifen. Geologisch gesehen durchquert der Laengholztunnel die Felsstrecke der oberen Suesswassermolasse und der oberen Meeresmolasse, die beide aus Sandstein und Siltstein mit wenigen duennen Mergellagen bestehen. Es war nicht damit zu rechnen, dass quellfaehiges Gebirge angetroffen wird. Im Sueden des Tunnels liegen stark wechselnde geologische Verhaeltnisse vor mit glazialen und interglazialen Sedimenten. Mehrheitlich haben diese Sedimente eine steife Konsistenz. Die Ueberlagerung auf der circa 970 Meter langen Lockergesteinsstrecke variiert zwischen 5 und 23 Meter. Die hydrologischen Verhaeltnisse koennen auf kurze Distanz stark wechseln. Es war mit Wasserdruecken von 1,5 bis 2,3 bar sowie mit fliessgefaehrdeten Bodenschichten zu rechnen. Der Laengholztunnel wurde mit einer Mixschild-Tunnelvortriebsmaschine mit 12,60 Meter Durchmesser aufgefahren. In der Felsstrecke erfolgte dies ohne Ortsbruststuetzung, waehrend in der Lockergesteinsstrecke auf ein Erddruckschild umgestellt wurde. Die alle 300 Meter angeordneten Querschlaege zwischen den beiden Roehren wurden auf der Felsstrecke mit einer Teilschnittmaschine aufgefahren. Schwerpunktmaessig wird auf die unterschiedlichen Vortriebsverfahren von drei Querschlaegen im Lockergestein eingegangen. Im grundwasserfuehrenden Lockergestein besteht ein sehr hohes Risiko des Auswaschens von feinen Bodenteilen. Aus diesem Grund fuehrte man den Querschlag in diesem Bereich im Schutz eines umlaufenden Gefrierschildes mit einer Mindestwandstaerke von 1,5 Metern auf. Die Modellierung, Berechnung und Ueberwachung der Bodenvereisung sowie die Bauausfuehrung werden eingehend beschrieben. Ein befahrbarer Querschlag in der wasserfuehrenden Lockergesteinsstrecke wurde wegen zu grosser Abmessungen nicht unter Einsatz der Gefriertechnik aufgefahren, sondern vielmehr mit dem sogenannten CSM-Verfahren (Cutter Soil Mixing). Dabei wird der Boden zunaechst verfestigt und dann mit einer Teilschnittmaschine aufgefahren. Einzelheiten dieser Methode, die Anwendung beim Laengholztunnel und die gemachten Erfahrungen werden beschrieben. Der Ausbruch eines weiteren begehbaren Querschlags erfolgte im Schutz eines kombinierten Rohr- und Spiessschirmes, da die in diesem Bereich vorhandene Wassermenge fuer die Anwendung des Gefrierverfahrens nicht ausreichte. Der Vortrieb erfolgte im Schutz des Schirmes im Vollausbruch mit sofortigem Sohlschluss. Als Sicherungsmassnahmen wurden Stahlboegen und eine 25 Zentimeter dicke Spritzbetonschale eingebaut. Die vorhandenen wasserfuehrenden Bodenlagen entwaesserte man von der Ortsbrust aus vorauseilend mit Drainagebohrungen. ABSTRACT IN ENGLISH: On December 3rd 2007, the ground breaking ceremony of the Biel Bypass, Eastern branch and the tunneling projects Buettenberg and Laengholztunnel took place after more than three decades of planning. In this contribution major engineering challenges of the crossing of the water bearing soft ground section in the Laengholztunnel are presented. Along a tunnel stretch of nearly 970 m, strongly varying geological conditions were encountered. An earth pressure balance shield TBM was employed for the tunnel drive of the main tunnels. The cross-passages lying within the rock zone were excavated every 300 m using a roadheader and were supported with shotcrete, friction bolts and steel arches. In the soft ground stretch various auxiliary construction measures were utilized, depending on the ground conditions. A cross-passage in the area of water-saturated alluvial sands was driven with the aid of ground freezing. Within a zone mainly consisting of stiffly bedded fine sands and of predominantly dry stretches, another cross-passage was driven under protection of a pipe roof respectively spiling umbrella. The driveable cross passage located in the soft ground was excavated with the aid of the so-called CSM-method. The emphasis is put on the excavation methods and the relevant experiences gained with the driven cross passages in the soft ground section of the Laengholz tunnel. (A)

• Availability:
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• Authors:
  • Heiniger, M
  • Papakonstantinou, S
  • Benz, M
• Publication Date: 2015-4

Language

• German

Media Info

• Media Type: Print
• Features: Figures; References;
• Pagination: pp 176-84
• Serial:
  • Bauingenieur
  • Volume: 90
  • Issue Number: 4
  • Publisher: Springer-VDI-Verlag GmbH
  • ISSN: 0005-6650

Subject/Index Terms

• ITRD Terms: 5155: Aushub; 3655: Bau; 6464: Berechnung; 3601: Gefrierverfahren; 4053: Geologie; 4145: Lockergestein; 8110: Schweiz; 3374: Tunnel; 3383: Tunnelvortriebsmaschine; 9102: Verfahren
• Subject Areas: I54: TUNNELBAU;

Filing Info

• Accession Number: 01565411
• Record Type: Publication
• Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
• Files: ITRD
• Created Date: Jun 1 2015 1:35PM