Uetlibergtunnel

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Uetlibergtunnel
Uetliberg Tunnel
Tunnel 4/2006
Uetlibergtunnel:
Letzter Durchschlag
mit der TBE
Uetliberg Tunnel:
final TBE
Breakthrough
O. Schnelli, S. Maurhofer, M. Glättli, J. Bolliger
O. Schnelli, S. Maurhofer, M. Glättli, J. Bolliger
Die Baustelle des Uetlibergtunnels konnte
Mitte Mai 2006 ein weiteres Großereignis
feiern: Die Tunnelbohr-Erweiterungsmaschine
(TBE) hat den zuvor gebohrten Pilotstollen der
zweiten Tunnelröhre im Hauptabschnitt fertig
erweitert. Damit sind sämtliche Ausbrucharbeiten im Uetlibergtunnel erfolgreich beendet
worden. Gleichzeitig haben die Innenausbauarbeiten begonnen, über welche nachfolgend
ebenfalls berichtet wird.
The Uetliberg Tunnel construction site was able
to celebrate a further major event in mid-May
2006: The tunnel boring enlargement machine
completed the enlargement of the previously
bored pilot tunnel for the second tunnel tube
in the main section. This signifies that all
excavation work has been successfully
concluded for the Uetliberg Tunnel. At the same
time the interior lining work has been embarked
on, which this article also deals with.
In den Ausgaben der TunnelHefte 4/1998 bis 4/2005 wurde jeweils ausführlich über die
laufenden Arbeiten im Uetlibergtunnel berichtet (längster
Tunnel der Westumfahrung
von Zürich). Daher liegt der
Fokus des folgenden Beitrags
nur noch auf zwei Schwerpunkten: auf dem letzten
Durchschlag in der Molassestrecke des Uetlibergtunnels
sowie auf dem zurzeit laufenden Innenausbau. Auch auf
Tunnel issues 4/1998 to 4/
2005 all reported at length on
ongoing operations in the
Uetliberg Tunnel (the longest
tunnel of the Zurich West Bypass). As a consequence, the
current article focuses on two
aspects: the final breakthrough
in the Uetliberg Tunnel’s molasse section as well as the ongoing interior lining work. The
Reppischtal cut-and-cover section including the ventilation
control centre as well as the
portal structures are not examined in great detail here.
Dipl.-Bauingenieur HTL Otto
Schnelli, Baudirektion des
Kantons Zürich,Tiefbauamt,
Nationalstraßen, Zürich/CH
Dipl.-Bauingenieur FH Stefan
Maurhofer, Gesamtprojektleiter,
Amberg Engineering AG,
Regensdorf/CH,
E-Mail: smaurhofer@amberg.ch
Dipl.-Bauingenieur ETH Michael
Glättli, Projektleiter Amberg
Engineering AG, Regensdorf/CH,
E-Mail: mglaettli@amberg.ch
Dipl.-Bauingenieur HTL Josef
Bolliger, Projektleiter, ARGE
Uetlibergtunnel, Stallikon/CH
den Bereich der Tagbaustrecke
Reppischtal inkl. Lüftungszentrale sowie die Portalbauwerke wird hier nicht detaillierter eingegangen.
Übersicht zum Stand
der Arbeiten
Vortriebe Tunnel
Sämtliche Vortriebsarbeiten des 4,4 km langen, zweiröhrigen Uetlibergtunnels wurden Mitte Mai 2006 erfolgreich abgeschlossen. Nachfolgend sind die dabei aufgefahrenen Abschnitte nochmals
aufgelistet (Bild 1):
■ Der Ausbruch der drei Lockergesteinsstrecken (Gjuch,
Diebis und Juchegg) ist abgeschlossen. Dabei sind insgesamt ca. 1900 m Moränenmaterial erfolgreich in der Kernbauweise aufgefahren worden.
■ Der Ausbruch der ca. 2 x
500 m langen Molassestrecke
Eichholz sowie des 700 m langen Gegenvortriebs in der Röhre Chur ab Gänziloo im Spreng-
Overview of Stage
reached by
Construction Work
Tunnel Drives
All driving operations for the
4.4 km long, twin-tube Uetliberg Tunnel were successfully
concluded in mid-May 2006.
The excavated sections are as
follows (Fig. 1):
■ The excavation of the 3 soft
ground sections (Gjuch, Diebis
and Juchegg) has been con-
cluded. Towards this end altogether around 1,900 m of moraine material was successfully
driven using the core construction method.
■ The excavation of the 2 x
500 m long Eichholz molasse
section as well as the 700 m
long counter-drives in the Chur
tube as from Gänziloo by means
of drill + blast (crown) as well as
by cutting and shearing (bench
and floor) was also concluded.
Dipl.-Bauingenieur HTL Otto
Schnelli, Baudirektion of the
Canton of Zurich, Foundation
Engineering Office, Dept. for
National Highways and Trunk
Roads, Zurich/CH
Dipl.-Bauingenieur FH Stefan
Maurhofer, Overall Project and
Principle Construction Manager,
Amberg Engineering AG,
Regensdorf/CH
Dipl.-Bauingenieur ETH Michael
Glättli, Project Manager Amberg
Engineering AG, Regensdorf/CH
Dipl.-Bauingenieur HTL Josef
Bolliger, Project Manager, Uetliberg Joint Venture, Stallikon/CH
Tunnel 4/2006
vortrieb (Kalotte) sowie mittels Reißen und Schrämmen
(Strosse und Sohle) ist ebenfalls beendet. Dabei konnte der
ca. 140 Jahre alte, vorgängig
stabilisierte SBB-Landikontunnel unter Betrieb mit lediglich
ca. 7 m Überdeckung erfolgreich unterfahren werden (siehe Tunnel 4/2003). Die zur
Verfügung stehenden Zeitfenster zwischen den Zugdurchfahrten für die Sprengungen von jeweils nur zwölf
Minuten reichten immer aus,
um einen Abschlag von 1 m
Länge auszuführen. Der Bahnbetrieb wurde durch die Arbeiten nie beeinträchtigt.
■ Die TBM-Vortriebe der beiden Pilotstollen (Durchmesser
5,0 m) in der Molassestrecke
Uetliberg sind seit Dezember
2003 beendet.
■ Die Erweiterung des Pilotstollens beider Tunnelröhren
mit der Tunnelbohr-Erweiterungsmaschine (TBE) mit Hinterschneidtechnik (siehe Tunnel 4/2003) ist seit Mitte Mai
2006 beendet.
Innenausbau Tunnel
In den Abschnitten, in welchen die Vortriebe beendet
sind, wurde mit den Arbeiten
des Innenausbaus begonnen.
Darüber wird nachfolgend detaillierter berichtet.
TBE mit
Hinterschneidtechnik
Letzter Durchschlag
In Tunnel 4/2002 und 4/2003
wurde bereits ausführlich über
die Technik und Funktionsweise der TBE mit Hinterschneidtechnik berichtet. Nachdem seit Mitte Mai 2006 nun
auch der zweite Pilotstollen
mit Durchmesser 5,0 m auf
den Enddurchmesser von 14,1
bis 14,4 m erweitert ist, kann
nachfolgend über die gemachten Erfahrungen berichtet
werden.
Letzter TBE-Durchschlag
59
Final TBE Breakthrough
1 Schematische Übersicht der Abschnitte im Uetlibergtunnel/Schematic view of the Uetliberg Tunnel sections
Hinterschneidtechnik
Der neu konzipierte Bohrkopf wurde durch die Firma
Wirth GmbH, Erkelenz/D, erstellt. Die erfolgreiche Erweiterung der beiden Röhren hat
gezeigt, dass das Hinterschneidprinzip gut funktioniert. Durch
das Arbeiten gegen die Zugfestigkeit anstelle der Druckfestigkeit des Gesteins konnte der
Energieaufwand um ca. 50 %
reduziert werden. Beim Vorbeifahren an einer bereits ausgebrochenen Querverbindung
konnte der Hinterschneidprozess beobachtet werden (Bild 2).
Die abgetreppten Spuren der
Schneidrollen waren an der
Ortsbrust gut zu erkennen,
ebenso der exakte, profilgenaue Materialabbau.
Staub, Erschütterungen und
Wasser machten es notwendig, dass die komplexen elektronischen Steuerungseinrichtungen im Bohrkopf, welche
für die Hinterschneidtechnik
eingebaut wurden, intensiv
unterhalten werden mussten.
Auch bei einem erfolgten Ausfall einzelner Komponenten
des Bohrkopfs mit der Folge,
dass nur noch drei der sechs
Bohrarme ausfahrbar waren,
konnte der Vortrieb aufrechterhalten werden. Dies zeigte
eindrücklich die Leistungsreserven der TBE auf. Durch eine
möglichst redundante Ausle-
In this connection, it was possible to successfully undercut the
roughly 140 year old SBB Landikon Tunnel, which was stabilised in advance,with only some
7 m overburden (see Tunnel
4/2003). The available time
frames of only 12 minutes between passing trains in each
case sufficed to blast a one
metre length of advance. Train
services were never affected by
work.
■ The TBM drives for the two pilot tunnels (5.0 m diameter) in
the Uetliberg molasse section
were concluded at the end of
2003.
■ The enlargement of the pilot
tunnel for the 2 tunnel tubes using the TBE enlargement tunnel
boring machine (please see
Tunnel 4/2003) with back-cutting technology was successfully concluded in mid-May 2006.
Tunnel inner Lining
Work was started on the inner lining in those sections, in
which driving was completed.
This is dealt with in detail in this
article.
TBE with back-cutting
Technology
Final Breakthrough
Tunnel issues 4/2002 and
4/2003 concentrated at length
on the technology and manner
of functioning of the TBE with
back-cutting technology. It is
now possible to assess the findings obtained after the second
5.0 m diameter pilot tunnel was
expanded to a final diameter of
between 14.1 and 14.4 m in
mid-May 2006.
Back-cutting Technology
The novel cutterhead was
produced by Messrs. Wirth
GmbH, Erkelenz/D.The successful enlargement of the 2 tubes
has shown that back-cutting
technology functions well. It
was possible to reduce the energy output by some 50 %
through working against the
rock’s tensile strength rather
than its compressive strength.
When passing a previously excavated cross-passage it was
possible to observe the backcutting process (Fig. 2). The offset traces of the cutter rollers
could clearly be identified on
the face as well as the exact removal of material in accordance
with the profile.
Dust, vibrations and water
meant that the complex electronic control facilities in the
cutterhead, which were installed for the back-cutting
technology, had to be maintained intensively. Even when
individual cutterhead components failed, which meant that
only 3 of the 6 cutter arms could
60
gung der diversen technischen
Komponenten des Bohrkopfs
für die zweite Tunnelröhre
konnte die Verfügbarkeit der
TBE, wenn auch mit großem
Wartungsaufwand, konstant
auf hohem Niveau gehalten
werden.
Da beim radialen Ausfahren
der Schlitten mit den Rollenmeißeln die Kräfte jeweils diametral entgegengesetzt wirken und sich daher aufheben,
resultierten nur geringe Kräfte
auf das Hauptlager. Positiv war
auch der Wegfall der großen
Andruckkräfte (Vorschub) und
der damit hohen Drehmomentbelastungen der Tunnelbohrmaschine.
Stückigkeit des
Ausbruchmaterials
Die Blockigkeit des hinterschneidend abgebauten Molassematerials (flach gelagerte
Sandstein- und Mergelschichten) unterschied sich maßgebend von der bekannten
„Chips“-Form der traditionellen TBM-Vortriebe. Die Sieblinie des Materials glich eher jener eines Sprengvortriebs. Infolge der größeren Stückigkeit
musste das Material mittels
Brechanlage am Ende des Nachläufers zerkleinert werden, um
die max. zulässige Kantenlänge von 30 cm für den Förderbandabtransport einzuhalten.
Zum Gesundheitsschutz der
Belegschaft wurde bei der
Brechanlage eine leistungsfähige Entstaubungsanlage samt
Einhausung installiert.
Die so resultierende Stückigkeit machte es möglich,
das Ausbruchmaterial durch
Aussieben und Zugabe eines
hydraulischen Bindemittels für
die Hinterfüllung beidseits des
Werkleitungskanals wiederzuverwenden.
Möglichkeit des
Überschneidens
Mit den Rollenmeißeln auf
den sechs radial ausfahrbaren
Uetlibergtunnel
Uetliberg Tunnel
Tunnel 4/2006
contact forces (thrust) and the
related high torque loads on the
tunnel boring machine was also
positive.
2 TBE-Bohrkopf beim Vorbeifahren an einer befahrbaren Querverbindung
2 TBE cutterhead passing an accessible cross-passage
Schlitten des Bohrkopfs wurde jeweils ein Kreisprofil von
7,00 m Radius ausgebrochen.
Mit den zusätzlichen drei auf
dem Bohrkopf angeordneten,
ausfahrbaren Rollenmeißeln
(Bild 3) konnte – wo erforderlich – ein Überschnitt von radial max. 20 cm gefahren werden, um so mehr Raum für die
Ausbruchsicherung zu schaffen. Der Überschnitt war nur
im Gewölbebereich erforderlich, weil in der Tunnelsohle
bereits ca. 80 m hinter der
Ortsbrust das fertige Sohlgewölbe eingebaut wurde und
daher die temporäre Aus-
be extended, it was still possible
to continue excavating.Through
ensuring that the diverse technical components for the cutterhead were set up in a redundant manner for the second
tunnel tube,the TBE’s availability
could be constantly geared to a
high level albeit with a substantial maintenance requirement.
As the forces in each case act
in a diametrically opposed
manner when the cradles with
the roller bits are extended radially and consequently nullify
each other, only slight forces are
generated from the main bearing. The abolition of the major
3 Überschnittrolle auf dem TBE-Bohrkopf
3 Overbreak roller bit on the TBE cutterhead
Block-form of the excavated
Material
The block-form of the backcut excavated molasse material
(flat lying sandstone and marl
layers) differed considerably
from the chip form of traditional
TBM drives.The grading curve of
the material is more similar in
fact to that of a drill + blast operation. On account of its larger
block-form the material had to
be reduced at the end of the
back-up by means of a crusher
in order to adhere to the maximum permissible edge length
of 30 cm for conveyor belt transportation. A powerful dedusting plant together with its casing was installed at the crusher
to protect the crew’s health.
The resultant block-form
made it possible to reutilise the
excavated material for backfilling at both sides of the service
duct after sieving and adding a
hydraulic binder.
Possibility of Overcutting
A circular profile of 7.0 m radius was excavated by the roller
bits on the 6 radially extendable
cutterhead cradles. Thanks to
the 3 additional extendable
roller bits (Fig. 3) installed in the
cutterhead – an overbreak with
a maximum radius of 20 cm
could be attained in order to
provide more room for supporting the excavation. The overbreak was only required in the
vault area because the completed base invert was placed some
80 m behind the face so that the
temporary excavation support
could be reduced.
Thanks to targeted overbreak, it was on the one hand
possible to save on material
transport and on the other on
concrete and backfill requirements.
Tunnel 4/2006
Letzter TBE-Durchschlag
Final TBE Breakthrough
bruchsicherung reduziert werden konnte.
Durch das gezielte Überschneiden konnte einerseits
beim Materialabtransport und
andererseits bei den Betonund Hinterfüllkubaturen gespart werden.
Eingesetzte
Sicherungsmittel
Die als Kopfschutz eingesetzten, sofort tragenden Reibrohranker konnten leicht nach
vorn geneigt frühestens 4 m
hinter der Ortsbrust eingebaut
werden, vertikal zur Tunnelachse frühestens 4,5 m hinter
der Ortsbrust.
In Zonen, in welchen unter
anderem durch die horizontale
Lagerung der Molasse geologisches Überprofil entstand, konnte mit dem gewählten Ausbruchsicherungssystem (Reibrohr- und Seilanker, Netze und
Spritzbeton) lokal flexibel auf
die Ablösungen reagiert werden (Bild 4). Dabei wurden die
Anker und Netze direkt in die
entstandenen Hohlräume versetzt und diese anschließend
mit Spritzbeton verfüllt. Wo
potenzielle Ablösungsflächen
zu erkennen waren (z. B. kohlige Leithorizonte), wurden
nebst der Systemankerung (l =
5,0 bzw. 6,0 m im Raster 1,20 x
1,20 m bis 1,50 x 1,50 m) Zusatzanker mit l = 3,60 m eingesetzt. Deren Anordnung erfolgte gezielt so, dass sie die
erkannten möglichen Ablösungsflächen durchstießen und
so die Kluftkörper zusätzlich
vernagelten. In solchen geologisch schwierigen Zonen wurde alle 1,20 Tunnelmeter eine
Systemankerreihe sowie um
0,60 m versetzt alle 1,20 Tunnelmeter eine Zusatzankerreihe versetzt.
Der von den Installationen
auf der TBE her mögliche Einbau von TH-Stahlprofilen wurde nur zu Beginn auf einer kurzen, geklüfteten Strecke ohne
Ablösungen ausgeführt. Wo im
4 Ausbruchsicherung im L1 der TBE (mit Ablösungen über dem Bohrkopf )
4 Excavation support in L1 of the TBE (with spalling above the cutterhead)
5 Sohlausbau/Base support
weiteren Vortrieb Ablösungen
erfolgten, fanden diese bereits
über dem Bohrkopf statt, wes-
Applied Supporting Media
The supporting friction bolts
that were used for overhead
61
protection could be installed at
the earliest some 4 m behind
the face slightly inclined forwards and 4.5 m behind the
face vertical to the tunnel axis.
In zones there was geological overbreak for example on
account of the molasse’s horizontal bedding, it was possible
to react flexibly at local level to
spalling thanks to the chosen
support system (friction and
rope anchors, netting and shotcrete, Fig. 4). In this connection,
the anchors and netting were
placed in the cavities that ensued and subsequently filled
with shotcrete. Where potential
areas of spalling were identifiable (e.g.coaly base levels) additional anchors with l = 3.60 m
were placed in addition to the
anchorage system (l = 5.0 or
6.0 m in a 1.20 x 1.20 to 1.50 x
1.50 m grid).They were set up in
such a way that they penetrated
possible areas prone to spalling
that were identified in order to
additionally nail the fissured
zones. A row of the anchor system was installed every 1.20 tm
in such geologically tricky zones
and a row of additional anchors
offset by 0.60 m placed every
1.20 m.
62
Uetlibergtunnel
Uetliberg Tunnel
halb sie mittels Stahlprofilen
nicht hätten verhindert werden können.
Lüftung/Ventilation
Für den Einsatz der TBE
war die vorgängige Erstellung
des zentrischen Pilotstollens
Voraussetzung, um sich darin
bei der Erweiterung verspannen zu können. Nebst einigen
wertvollen geologischen Erkenntnissen aus dem Pilotstollenvortrieb diente der Stollen
während des TBE-Vortriebs
zudem der Vermessung und
insbesondere der Lüftung. Der
beim Vortrieb bzw. beim Ankerbohren (trocken) entstehende Staub wurde durch am
Pilotstollenende stationierte
Ventilatoren abgesaugt, mittels Entstaubern gereinigt und
ins Freie ausgeblasen. Dadurch
konnte die Staubbelastung in
allen TBE-Arbeitsbereichen weitestgehend minimiert werden.
Vortriebsleistungen
Im Jahr 2003 erfolgte der
TBE-Vortrieb im Zweischichtbetrieb (Vortrieb 7.00–12.00
und 13.00–22.00 Uhr, restliche Sicherung und Unterhalt
von 23.00 bis 3.00 Uhr) während fünf Tagen pro Woche. Es
wurden Wochenleistungen von
ca. 20 m erreicht. Die maximale Tagesleistung betrug 12 m.
Seit Beginn des Jahres 2004
wurde auf einen Dreischichtbetrieb umgestellt, wobei die
reduzierte dritte Schicht Sicherungs- und Unterhaltsarbeiten
ausführte (Vortrieb von 6.00
bis 22.00 Uhr durchgehend,
restliche Sicherung und Unterhalt von 22.00 bis 6.00 Uhr).
Mit dieser Maßnahme wurden
durchschnittlich wöchentliche
Vortriebsleistungen von ca. 40 m
erreicht, mit einer maximalen
Wochenleistung von 63,5 m.
Die maximale Tagesleistung
betrug 16,5 m/Arbeitstag. Im
Nachläuferbereich wurde gleichzeitig mit dem Vortrieb der gesamte Sohlausbau erstellt
6 Erstelltes Gewölbe mit befahrbarer Querverbindung rechts und Elektrostation Uto links sowie den Nachbehandlungswagen
6 Vault produced with accessible cross-passage on the right and Uto electricity station on the left as well as the curing carriages
(Sohlgewölbe, Werkleitungskanal und Hinterfüllung).
Der vorgängig ausgeführte
Pilotstollen mit 5,0 m Durchmesser wurde im Dreischichtbetrieb mit durchschnittlich
20 m/AT aufgefahren. Die
max. Vortriebsleistung betrug
42,6 m/AT.
Damit ergibt sich auf Basis
der Dreischichtbetriebe eine
durchschnittliche Leistung über
den Gesamtquerschnitt von ca.
29 m/Woche (inkl. Fertigstellung des Sohlausbaus im Nachläuferbereich).
Innenausbau
Sohlausbau
Gegen Ende des Jahres
2002 hat der Sohlausbau in
den ersten Abschnitten des
Uetlibergtunnels begonnen.
Darunter werden folgende Arbeiten verstanden (Bild 5):
■ Einbau der Dränageleitung
auf der Nassseite der Abdichtung (nur in der Molassestrecke Uetliberg)
■ Verlegen des Abdichtungssystems auf den Abdichtungsträger (druckhaltend und nachinjizierbar ausgebildet, außer
in Molassestrecke Uetliberg)
■ Erstellen des Ortbetonsohlgewölbes (B 45/35) in Etappen
The projected installation of
TH steel profiles from the TBE
was only carried out initially over
a short, fissured section without
spalling. If spalling did occur
during the further course of the
excavation, this only took place
above the cutterhead so that
steel profiles would not have
been capable of preventing it.
Ventilation
As far as the TBE application
was concerned the prior production of the centric pilot tunnel represented a prerequisite
in order to provide pre-tensioning for the enlargement. Alongside some invaluable geological
findings from the pilot tunnel
excavation, the pilot tunnel
served for surveying purposes
during the TBE drive and especially for ventilation. The dust
that occurred during the drive
or rather during the drilling of
the anchors (dry) was suctioned
off by fans stationed at the end
of the pilot tunnel, cleansed by
means of dedusters and released into the open. As a result,
it was possible to largely minimise dust nuisance in all TBE
working sectors.
Rates of Advance
In 2003,the TBE drive was executed by means of a 2-shift op-
Tunnel 4/2006
eration (driving 7.00 a.m. till
noon and 1.00 till 10.00 p.m.)
with residual supporting and
maintenance taking place from
11.00 p.m. till 3.00 a.m.) during a
5-day week. Weekly rates of
some 20 m were attained. The
maximum daily rate amounted
to 12 m. Since early 2004, work
has been carried out on a 3-shift
basis – with supporting and
maintenance operations being
undertaken during the reduced
third shift (driving from 6.00 a.m.
till 10.00 p.m. continuously, with
residual supporting and maintenance jobs taking place between 10.00 p.m. and 6.00 a.m.).
As a result of this measure, average weekly rates of advance of
some 40 m were arrived at –
with maximum weekly progress
of 63.5 m. The maximum daily
rate of advance amounted to
16.5 m per work day. At the
same time the entire base area
was tackled in the back-up zone
simultaneously with the drive
(base invert, service duct and
backfilling).
The previously excavated
5.0 m diameter pilot tunnel was
driven in a 3-shift operation at
an average of 20 m per working
day. The maximum rate of advance amounted to 42.6 m per
working day.
In this way on the basis of the
3-shift operation, the average
rate of advance for the entire
cross-section amounts to approx. 29 m/week (including the
completion of the base area in
the back-up zone).
Inner Lining
Base Area
Work on the base area in the
first sections of the Uetliberg
Tunnel commenced in late
2002. This included the following operations (Fig. 5):
■ Installation of the drainage
line on the wet side of the seal
(only in the Uetliberg molasse
section)
Tunnel 4/2006
Letzter TBE-Durchschlag
63
Final TBE Breakthrough
7a Gleitlager der Zwischendecke/Slide bearing for the intermediate ceiling
7b Betonage der Zwischendecke/Concreting the intermediate ceiling
zu 12,5 m (in Molassestrecke
Uetliberg infolge fast kreisrunden Profils unbewehrt, in allen
anderen Abschnitten bewehrt)
■ Versetzen der vorfabrizierten, 1,5 m langen Werkleitungskanalelemente (beinhalten später die für den Betrieb
des Tunnels notwendigen Ein-
■ Laying of the sealing system
on the seal carrier (formed to resist pressure and post-injectible
– except in the Uetliberg molasse section)
■ Completion of the in situ
concrete base invert (B45/35) in
12.5 m stages (unreinforced in
the Uetliberg molasse section
richtungen für Strom, Wasser,
Abwasser etc.)
■ Hinterfüllung der Werkleitungskanalelemente mit aufbereitetem Ausbruchmaterial
der TBE oder Kiessand I
■ Baupistenbelag mit 8 cm HMT.
In einem gewissen Abstand
zu den oben beschriebenen Ar-
on account of the practically circular profile, reinforced in all
other sections)
■ Placing the prefabricated,
1.5 m long service duct elements (for the installations subsequently needed for electricity,
water and drainage etc. in order
to operate the tunnel)
64
Uetlibergtunnel
Uetliberg Tunnel
Tunnel 4/2006
8a + b Einbau von Schlitzrinne und Fahrbahnentwässerungsschacht/Installing slot gutter and carriageway drainage shaft
beiten wird der Überzugssohlbeton im Werkleitungskanal
erstellt. Danach erfolgt der
Einbau der Sammelleitung mit
Durchmesser 400 mm für die
Fahrbahnentwässerung.
Gewölbeausbau
Dem Sohlausbau folgend
wird wiederum zuerst das Abdichtungssystem auf den Abdichtungsträger aufgebracht.
Dabei wird die äußerste Schutzund Dränageschicht zur Befestigung auf den Spritzbeton aufgeschossen. Die verwendeten
Befestigungsteller sind auf der
Rückseite mit einem Klettverschluss versehen. Daran kann
anschließend die Abdichtungsfolie befestigt werden (aufkaschiertes Vlies an Rückseite).
Sobald das Abdichtungssystem verlegt ist, wird die Gewölbeschalung in Position gebracht, um den Gewölbebeton
zu erstellen. Die Auflagernocken für die Zwischendecke
werden bewehrt ausgeführt.
Das 40 cm dicke Tunnelgewölbe wird in Etappen von 12,5 m
betoniert und ist nur bei Portalen, Querverbindungen und Nischen teilweise bewehrt (Bild 6).
Pro Woche entstehen so mit einem Schalwagen bis 62,5 m
des ausgekleideten Tunnels.
Der Beton B 45/35 wird bis
1000 m ab den Portalen frost-/
tausalzbeständig ausgeführt.
Nach dem Entfernen der
Gewölbeschalung beginnt für
den betreffenden Block die
Nachbehandlung. Die Betonoberfläche würde ohne Zusatzmaßnahmen durch den
Luftzug im Tunnel austrocknen, was negative Folgen für
den oberflächennahen Abbindeprozess hätte. Daher wird
jeder Tunnelblock durch Aufblasen von stirnseitigen Schläuchen bei den Nachbehandlungswagen abgeschottet und
so dahinter ein 100 % wassergesättigtes Klima während fünf
Tagen sichergestellt.
Zwischendecke
Auf den ersten ca. 300 m
ab den Portalen wird keine
Zwischendecke eingebaut, weil
in diesen Bereichen später
Strahlventilatoren im Gewölbe
platziert werden. Hier werden
daher auch die Auflagernocken
im Gewölbe nicht betoniert.
Die als tragende Platte konzipierte Zwischendecke über dem
Fahrraum wird seit Anfang
2005 in den ersten Abschnitten erstellt. Alle 100 m ist eine
Öffnung vorhanden, in welche
später je eine steuerbare Abluftklappe zur Brandabsaugung versetzt werden kann.
Zuerst werden die Schalungstische in Position gebracht und
die Gleitlager auf den Auflagernocken befestigt. Anschließend
wird die Bewehrung verlegt.
Zum Einsatz kommen vorgefertigte Bewehrungskörbe sowie rollbare Bewehrungsmat-
■ Backfilling the service duct
elements with prepared excavated material from the TBE or
gravel sand I
■ Site road cover with 8 cm HMT.
The coating concrete for the
floor is produced at a given distance behind the operations
described above. Subsequently
the 400 diameter collector for
carriageway drainage is installed.
Vault Lining
The sealing system is first
installed on the seal carrier in
keeping with the base support. In this connection, the
outermost protective and
drainage layer is attached to
the shotcrete. The fastening
plates that are used are provided with an attachment at the
rear, which subsequently accepts the sealing membrane
(laminated fabric on the reverse side).
Once the sealing system is
laid, the vault formwork is
placed in position in order to
produce the vault concrete.The
supporting abutments for the
intermediate ceiling were provided with reinforcement. The
40 cm thick tunnel vault is concreted in 12.5 m stages and is
only partially reinforced at the
portals, cross-passages and recesses (Fig. 6). In this way up to
62.5 m of the lined tunnel is produced per week.
B45/35 frost and thawing
salt resistant concrete is used up
to 1,000 m from the portals.
Once the vault formwork is
stripped the affected block is
cured. The concrete surface
would dry out as a result of the
air current in the tunnel without
additional measures,something
which would have a negative
effect on the setting process
close to the surface. As a consequence, each tunnel block is
treated with hoses from the curing carriages at the front in order to ensure that a 100 % water
saturated climate is produced
over a 5 day period.
Intermediate Ceiling
No intermediate ceiling is installed over the first 300 m or so
from the portals as radial fans
are to be placed in the vault in
these zones at a later stage. The
supporting abutments are not
concreted in the vault here either.
The first sections of the intermediate ceiling, which is devised as a supporting slab
above the carriageway zone,
have been produced since early
2005. An opening is foreseen
every 100 m, in which a controllable exhaust flap for fire extraction can be installed at a subsequent point in time.
First of all, the formwork tables are placed in position and
slide bearings attached to the
supporting abutments. Then
the reinforcement is laid.Prefab-
Tunnel 4/2006
Letzter TBE-Durchschlag
Final TBE Breakthrough
ricated reinforcement cages as
well as roll-out reinforcement
mats, which cater for both extremely rapid laying and simple
handling, are utilised (Fig. 7a +
b). An overhead crane is also
employed.
The concreting process that
follows is undertaken with up
to 8 formwork carriages. In this
way, a maximum of 5 stages
each 25 m in length is possible
per week, in other words, 125 m
of completed intermediate
ceiling. A smoothing device is
applied to attain a clean surface.
9 Gussasphalt der Bankette/Poured asphalt for the hard shoulder
Driving Zone Utility
Trenches/Service Duct
In order to be in a position to
connect the carriageway drainage (slot gutters/siphoned inlet and control shafts) to the col-
65
lector in the service duct below
the carriageway, core drilling
has first of all to take place
through the walls of the service
duct elements. Once this has
been undertaken utility trenches are produced in the filling at
both sides of the service duct,
the corresponding connecting
lines laid and attached in the
service duct. Finally the lines are
covered with concrete and the
trenches backfilled.
The same procedure is applied where cable protection
pipes have to be laid from the
service duct for subsequently
supplying current as well as in
the case of hydrant spur lines.
Verges
As soon as the utility trenches
have been refilled,work can start
on placing the prefabricated
66
ten, welche ein sehr rasches
Verlegen sowie ein einfaches
Handling ermöglichen (Bilder
7 a+b). Als weiteres Hilfsmittel dient ein Deckenkran.
Der anschließende Betoniervorgang erfolgt mit bis zu
acht Schalwagen. Dadurch sind
pro Woche max. fünf Etappen
mit je 25 m Länge möglich,
d. h. 125 m fertige Zwischendecke. Zur Erreichung einer
sauberen Oberfläche wird ein
Abzugsbalken eingesetzt.
Leitungsgräben Fahrraum/
Werkleitungskanal
Um die Fahrbahnentwässerung (Schlitzrinnen/siphonierte Einlauf- und Kontrollschächte) an die Sammelleitung im
Werkleitungskanal unter der
Fahrbahn anzuschließen, müssen als Erstes Kernbohrungen
durch die Wände der Werkleitungskanalelemente
ausgeführt werden. Nach deren Erstellung werden in der Auffüllung links und rechts des
Werkleitungskanals Leitungsgräben geöffnet, die jeweiligen
Anschlussleitungen verlegt und
im Werkleitungskanal angeschlossen. Zum Schluss werden die Leitungen mit Beton
überdeckt und die Gräben wieder verfüllt.
Dasselbe Vorgehen wird angewandt, wo Kabelschutzrohre aus dem Werkleitungskanal
für spätere Stromzuführungen
verlegt werden müssen bzw.
bei Hydrantenstichleitungen.
Randabschlüsse
Sobald die Leitungsgräben
wieder gefüllt sind, kann mit
dem Versetzen der vorfabrizierten Randsteine und Schlitzrinnen begonnen werden.
Gleichzeitig wird auf der Bankettseite der Randabschlüsse
das Kabelschutzrohr für die
Führungsleiteinrichtungen versetzt (entsprechende Innengewindehülsen werden bereits in
der Vorfabrikation der Randabschlüsse eingebaut).
Uetlibergtunnel
Die Randabschlüsse werden auf eingemessenen Mörtelbettungen platziert und anschließend mit Beton umhüllt
bzw. im Bankettbereich hinterfüllt (Bilder 8 a+b).
Die Randsteinelemente sind
1,50 m lang, unbewehrt und in
frost-/tausalzbeständigem Beton B 45/35 hergestellt.
Die Schlitzrinnenelemente
sind 3,00 m und 1,50 m lang
(Passstücke, z. T. Kurven), unbewehrt und in Polymerbeton
fabriziert.
Die Auffüllung über dem
Werkleitungskanal
sowie
die Bankette werden durch
die ARGE Walo Bertschinger AG/ Maurer+Hösli AG
als Subunternehmer der
ARGE Uetlibergtunnel ausgeführt.
Die nachstehend beschriebenen Arbeiten des Innenausbaus werden nicht durch
die ARGE Uetlibergtunnel
(Zschokke Bau AG, Aarau,
Murer-Strabag AG, Erstfeld,
Prader AG Tunnelbau, Zürich,
CSC Bauunternehmung AG,
Zürich, Wayss und Freytag Ingenieurbau AG, München und
Frankfurt, Alpine Mayreder
Bau GmbH, Salzburg-Wals,
Züblin-Strabag AG, Zürich)
ausgeführt, sondern wurden
separat ausgeschrieben und
an Drittunternehmer vergeben.
Uetliberg Tunnel
kerbstones and slot gutters. At
the same time the cable protection pipe for the control guidance installations is created on
the shoulder of the verges (corresponding inner thread sleeves
are installed when the verges are
being manufactured).
The verges are set on measured mortar beds and subsequently covered with concrete
or backfilled in the hard shoulder area (Fig. 8 a + b).
The kerbstone elements are
1.50 m long, unreinforced and
produced from frost and thawing salt resistant B45/35 concrete.
The slot gutter elements are
3.00 and 1.50 m long (adjusting
pieces, in some cases bends),
unreinforced and made of polymer concrete.
The fills above the service
duct and the hard shoulders are
executed by the Walo Bertschinger AG/Maurer+Hösli AG
JV as sub-contractor of the
Uetliberg Tunnel JV.
The following jobs for the inner lining are not being carried
out by the Uetliberg Tunnel JV
(Zschokke Bau AG,Aarau,MurerStrabag AG, Erstfeld, Prader AG
Tunnelbau, Zurich, CSC Bauunternehmung AG, Zurich, Wayss
und Freytag Ingenieurbau AG,
Munich and Frankfurt, Alpine
Mayreder Bau GmbH, SalzburgWals, Züblin-Strabag AG, Zurich)
10 Einbau der Binderschicht im Abschnitt Ettenberg, Röhre Basel
10 Installing the binding layer in the Ettenberg section, Basle tube
Tunnel 4/2006
but were separately offered and
awarded to third parties.
Doors and Gates
The Elkuch Eisenring AG,
Jonschwil is responsible for producing the doors and gates.The
doors accessing the carriageway area are made of chrome
nickel steel – Material No.1.4571
and are additionally powder
coated. The required fire resistance class is T30 (SOS/hydrant
recesses) up to T90 (accessible
cross-passages = escapeways).
In addition, the doors are designed to withstand back pressure/suction of ±1.5 kN/m2 caused by passing lorries. A further
major demand relates to air permeabilities where maximum
leakage rates of 3.0 m3/m2 x h at
100 Pa are permitted (to be
verified in test). This corresponds to Class 4 according to
SN EN 12207:1999.
The door frames in both
tubes of the Ettenberg section
as well as in the Uto electricity
station have already been installed. The door leaves will first
be installed in 2008 to prevent
any damage taking place prior
to the tunnel opening.
Road Surface
The Anliker AG, Emmenbrücke is responsible for the
road surface. The concrete surface at the hard shoulders will
be covered with a 3 cm thick
poured asphalt MA 8 N by manual means (Fig. 9). Oil paper will
be placed between the concrete and the poured asphalt in
order to prevent vapour from
the concrete penetrating the
asphalt above it owing to the
heat of the asphalt and blisters
forming. To wrap things up the
longitudinal joints are sealed.
In the carriageway zone the
following layers are to be installed for the definitive road superstructure above the service duct:
■ fill using KS 1 (only in the
Uetliberg molasse section)
■ fill with maximum 63 cm HGT
(hydraulically bound bearing
Tunnel 4/2006
Türen und Tore
Die ausführende Unternehmung der Türen und Tore ist
die Elkuch Eisenring AG, Jonschwil. Die Türen mit Kontakt
zum Fahrbahnraum sind aus
Chromnickelstahl der Werkstoff-Nr. 1.4571 gefertigt und
werden zusätzlich pulverbeschichtet. Die verlangte Feuerwiderstandsklasse ist T 30
(SOS-/Hydrantennischen) bis
T 90 (begehbare Querverbindungen = Fluchtwege). Zudem
sind die Türen auf einen Staudruck/Sog von +/–1,5 kN/m2
durch vorbeifahrende Lastwagen ausgelegt. Eine weitere
hohe Anforderung betrifft die
Luftdurchlässigkeiten, wo max.
Leckraten von 3,0 m3/m2 x h
bei 100 Pa zugelassen sind (in
Prüfung nachzuweisen). Dies
entspricht der Klasse 4 gemäß
SN EN 12207:1999.
Die Türrahmen in beiden
Röhren des Abschnitts Ettenberg sowie in der Elektrostation Uto sind bereits eingebaut. Die Türblätter werden
erst im Jahr 2008 eingesetzt,
um Beschädigungen bis zur Inbetriebnahme zu vermeiden.
Straßenoberbau
Die ausführende Unternehmung des Straßenoberbaus ist
die Anliker AG, Emmenbrücke.
Im Bankettbereich wird auf die
Betonoberfläche der Randabschlusshinterfüllung ein 3 cm dicker Gussasphalt MA 8 N händisch aufgebracht (Bild 9). Zwischen Beton und Gussasphalt
wird ein Ölpapier verlegt, um zu
verhindern, dass infolge Hitze
des Gussasphalts Wasserdampf
aus dem Beton in den darüber
liegenden Gussasphalt eindringt und Blasen bildet. Zum
Schluss werden die ausgesparten Längsfugen vergossen.
Im Fahrbahnbereich werden folgende Schichten über
dem Werkleitungskanal für
den definitiven Straßenoberbau eingebaut:
Letzter TBE-Durchschlag
Final TBE Breakthrough
11 Abgang von Hauptleitung zu Hydrantenstichleitung, inkl.davor angeordnetem Schieber sowie Entleerungsarmatur
11 Outlet from main line to the hydrant spur line including a valve set in front
of it as well as drain fixture
■ Auffüllung mit KS I (nur in
Molassestrecke Uetliberg)
■ Auffüllung mit max. 63 cm
HGT (hydraulisch gebundene
Tragschicht), bestehend aus
65 % Asphaltgranulat (PAKbelastet), 35 % KS II sowie einem Bindemittel
■ SAMI 8/11 (Stress Absorbing Membrane Interlayer)
1 cm dick, zur Verhinderung
des Durchschlagens von Rissen aus der HGT in die darüber
liegenden Belagsschichten sowie als abdichtende Schicht
■ Tragschicht AC T 22 H von
8 cm Dicke
■ Binderschicht AC B 22 H
von 8 cm Dicke (Bild 10)
■ Deckschicht SMA 8 (Splittmastixasphalt) von 3 cm Dicke.
Die Arbeiten des Straßenoberbaus sind mit Ausnahme
der Deckschicht im ersten Abschnitt (Ettenberg, Röhren
Basel und Chur) abgeschlossen. Im Hauptabschnitt Uetliberg ist der Straßenoberbau
Anfang 2007 geplant.
Hydrantenleitung
Die ausführende Unternehmung der Hydrantenleitung ist
die Josef Muff AG, Sarmenstorf.
Die Hydrantenleitung mit Durchmesser 200 mm ist auf den jeweils ersten 200 m ab den
Frischlufteinblasstellen isoliert und
layer) consisting of 65 % asphalt
granulate (PAK loaded), 35 %
KS II as well as a binding agent
67
■ SAMI 8/11 (stress absorbing
membrane interlayer) 1 cm
thick designed to prevent cracks
from the HGT affecting the covering layers located above it as
well as the sealing layer
■ bearing layer AC T 22 H –
8 cm thick
■ binding layer AC B 22 H –
8 cm thick (Fig. 10)
■ covering layer SMA 8 (chip
mastic asphalt) – 3 cm thick.
Work on the road superstructure is completed with the exception of the covering layer in the first
section (Ettenberg,Basle and Chur
tubes).It is planned to start with the
road superstructure in the main
Uetliberg section in early 2007.
Hydrant Line
The Josef Muff AG, Sarmenstorf is the contractor responsible
68
wird auf feuerverzinkten Konsolen im Werkleitungskanal befestigt. Alle 150 m wird von der
Hauptleitung aus mittels Stichleitungen von 125 mm Durchmesser ein Hydrant im Fahrbahnraum versorgt (Bild 11).
Über insgesamt fünf Verbindungsleitungen mit Durchmesser 150 mm sind die beiden Hauptstränge der Tunnelröhren aus Redundanzgründen miteinander verbunden.
Am tiefsten Punkt des gesamten Hydrantenleitungsnetzes
sind zwei Stetsläufe angeordnet, welche für eine Wassererneuerung im Gesamtsystem innerhalb ca. sieben Tagen sorgen.
Zur Verminderung von Druckschlägen im Leitungssystem
bei plötzlicher Änderung der
Bezugsmengen sind insgesamt
fünf Druckschlagdämpfer (Blasenspeicher) mit je 2 m3 Speichervolumen vorgesehen.
Beide Werkleitungskanäle
des Abschnitts Ettenberg sowie
die Portalstationen sind bereits
mit der Hydrantenleitung ausgerüstet. Zurzeit ist die Ausrüstung des Hauptabschnittes
Uetliberg sowie der Lüftungszentrale Reppischtal im Gang.
In Abschnitten, in welchen
die Hydrantenleitung montiert
ist, kann mit dem Einbau der
elektromechanischen Einrichtungen im Werkleitungskanal
begonnen werden.
Oberflächenschutzsystem/
Maler
Die ausführende Unternehmung des Oberflächenschutzsystems sowie der Malerarbeiten ist die Trauffer AG, Brienz.
Als Erstes wird das Tunnelgewölbe mit ca. 180 bar Druck
gereinigt. Nach einer gewissen
Trocknungszeit werden Kratzspachtelungsarbeiten ausgeführt. Diese kommen zur Anwendung bei bewehrten Bereichen des Gewölbes (Portalblöcke und Bereiche um Nischen
und Querverbindungen) sowie
lokal bei größeren Lunkern.
Uetlibergtunnel
Nach anschließendem Abdecken der von der Farbe zu
schützenden Flächen wird der
Tunnel bis unter die Zwischendeckenauflager mit einem
wasserverdünnbaren Zweikomponentenlack auf Epoxidharzbasis weiß gespritzt. Diese
Schicht
ist
abrasionsfest
(wasch- und scheuerbeständig) sowie chemikalienbeständig und ermöglicht im Betrieb
eine rasche Reinigung der Tunnelwände.
Das Oberflächenschutzsystem ist in beiden Fahrräumen
des Abschnitts Ettenberg bereits ausgeführt. Die entsprechenden Arbeiten im Abschnitt
Uetliberg sind im Frühling
2007 vorgesehen.
Ausblick
Nach Fertigstellung des
Oberflächenschutzsystems sowie der Malerarbeiten beginnt
der Einbau der elektromechanischen Einrichtungen im Fahrraum wie z. B. der definitiven
Beleuchtung, der Brandklappen, der Führungsleiteinrichtungen, sämtlicher Kabel etc.
Wie zuvor beschrieben, ist
der Abschnitt Ettenberg mit
dem Oberflächenschutzsystem
gegenüber dem Abschnitt Uetliberg im Vorsprung. Dies wurde gezielt so angestrebt, damit
dieser erste Abschnitt möglichst früh für die elektromechanischen Einrichtungen bereitgestellt werden kann. Dasselbe gilt für die Elektrostation
Uto. Dies führte zu einer Entspannung im Bauprogramm
der elektromechanischen Einrichtungen.
Der Einbau der elektromechanischen Einrichtungen dauert
bis in den Frühling 2008 hinein, worauf die halbjährige
Testphase des Gesamtsystems
erfolgt. Aus heutiger Sicht
kann daher mit einer Eröffnung des Uetlibergtunnels im
Herbst 2008 gerechnet werden.
Uetliberg Tunnel
for the hydrant line.The 200 mm
diameter hydrant line is insulated
over the first 200 m from the fresh
air intake points and is fixed in the
service duct by means of hot-dip
galvanized brackets. Every 150 m
a hydrant in the carriageway zone
is supplied from the main line by
means of spur lines with a diameter of 125 mm (Fig.11).
The 2 main cables for the tunnel tubes are connected with
each other via a total of
5 connecting lines with a diameter of 150 mm – for redundancy
reasons. Two constant currents
are set up at the lowest point of
the entire hydrant line network,
which ensure that the water in
the total system is exchanged on
roughly a weekly basis. No less
than 5 pressure attenuators
(buffer storages) each with 2 m3
storage capacity are foreseen to
reduce pressure surges in the line
system should the procurement
quantities suddenly change.
Both service ducts in the Ettenberg section as well as the
portal stations have already
been provided with the hydrant
line. At present the main Uetliberg section and the Reppischtal ventilation control centre are
being furnished. In sections in
which the hydrant line has been
assembled,work can start on installing the electro-mechanical
equipment in the service duct.
Surface Protection System/
Painting Work
The Trauffer AG, Brienz is responsible for executing the surface protection system and the
painting jobs. First of all the tunnel vault is cleaned using approx.
180 bar pressure. After being allowed to dry filling operations are
executed.These are applied in reinforced areas of the vault (portal
blocks and areas around recesses
Tunnel 4/2006
and cross-passages) as well as locally given major cavities.
Once the areas requiring to be
protected by paint are covered,
the tunnel is sprayed with a water
dilutable 2-component varnish
on an epoxide resin basis up to
the abutments for the intermediate ceiling. This layer is abrasion
resistant (resistant to washing
and scrubbing) as well as resistant
to chemicals and enables the
tunnel walls to be cleaned rapidly
when the tunnel is operational.
The surface protection system
has already been executed in both
carriageway zones in the Ettenberg section. The corresponding
operations in the Uetliberg section are foreseen for spring 2007.
Outlook
After completion of the surface protection system as well as
the painting jobs it will be time
to install the electro-mechanical
equipment in the carriageway
area,such as e.g.the final lighting,
the fire flaps, the control guidance installations,all cables etc.
As already mentioned the Ettenberg section is ahead of the
Uetliberg section with regard to
the surface protection system.
This was done deliberately so
that this section could be got
ready for the electro-mechanical equipment as soon as possible.The same applies to the Uto
electricity station. This led to removing the pressure on the
construction programme for the
electro-mechanical equipment.
The installation of the electro-mechanical equipment will
last until spring 2008.This will be
followed by a test phase for the
entire system lasting 6 months.
It thus appears that the Uetliberg Tunnel can be opened in
autumn 2008.
Weitere Informationen unter/More details:
Bauherrschaft/Client: www.westumfahrung.ch
Projektverfasser/Project compiler: www.uetlibergtunnel.ch
Bauunternehmer/Contractor: www.arge-uetli.ch