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Bauprojekt
244Niederbipp - Huttwil
Strassen-Nr.
Strassenzug
Revidiert
Projekt-Nr.
Oberingenieurkreis IV IVe arrondissementd'Ingénieur en chef
Tiefbauamt Office des Ponts etdes Kantons Bern chaussées
du canton de Berne
asm Aare Seeland mobil AG
Projektverfasser
EBP Schweiz AG / Locher Ingenieure AG / Brüniger AGc/o EBP Schweiz AG, Mühlebachstrasse 11, 8032 Zürich
Ingenieurgemeinschaft INGE ELOB
Aarwangen, Bannwil,240.01007
Schwarzhäusern, ThunstettenGemeinde
Projekt vom Format
Verkehrssanierung AarwangenUmfahrung
Bericht -Nr.A4
.
B21
LOING / B21
ProjektbasisTunnel Spichigwald
28.02.2020
VSA Los 1, Neubaustrecke exkl. Aarebrücke
Projektbasis Tunnel Spichigwald
20200228_Projektbasis Tunnel Spichigwald / INGE ELOB / 23.09.2019 Seite 2/33
Impressum
Vertragspartner
Auftragnehmer Auftraggeber
Ingenieurgemeinschaft EBP Schweiz AG / Locher Ingenieure AG / Brüniger AG
TBA Kanton Bern, Oberingenieurkreis IV asm Aare Seeland mobil AG
Federführung: EBP Schweiz AG Dunantstrasse 13
Mühlebachstrasse 11, 8032 Zürich 3400 Burgdorf
Tel. : +41 44 395 16 16 Tel. : 031 635 53 14
E-Mail : info@ebp.ch E-Mail : 1daniel.zoller@be.ch
Projektleiter : Günther Fässler Gesamtprojektleiter : Daniel Zoller
Änderungsverzeichnis
Version Anpassung / Änderung Verfasser Datum
0.1 Entwurf vom 19.12.2018 sca 19.12.2018
0.2 Gesamthafte Überarbeitung kim 26.04.2019
0.3 Bereinigung Gesamtdokument kim 28.05.2019
0.4 Inputs Prüfingenieure tes/kim 12.06.2019
0.5 Inputs EBP moc 17.09.2019
1.0 Abgabe definitives Dossier tes/sca/kim 28.02.2020
Verteiler
Firma Name Anzahl Version
Tiefbauamt des Kantons Bern, OIK IV
Daniel Zoller 1
Tiefbauamt des Kantons Bern, Na-tionalstrassen Bau
Beat Gruber 1
asm aare seeland mobil AG Heinrich Matter 1
Helbling Beratung + Bauplanung AG, Zürich (BHU)
Marcel Chelos 1
Schmidt + Partner Bauingenieure
Prüfingenieur Kunstbauten Andreas Walz 1
Amberg Engineering AG
Prüfingenieur Tunnel Christoph Rüegg 1
Bänziger Partner AG, Baden Harry Fehlmann 1
INGE ELOB Günther Fässler 3
Allg. Informationen
Dateiname: 20200228_Projektbasis Tunnel Spichigwald
Aktuelle Version: 1.0
Anzahl Seiten: 33
VSA Los 1, Neubaustrecke exkl. Aarebrücke
Projektbasis Tunnel Spichigwald
20200228_Projektbasis Tunnel Spichigwald / INGE ELOB / 23.09.2019 Seite 3/33
INHALTSVERZEICHNIS
1. Allgemeines 6
1.1. Ziel und Geltungsbereich 6
1.2. Bauwerksbeschrieb 6
1.3. Vorgesehene Nutzung und Nutzungsdauer 6
2. Geologie und Hydrogeologie 7
3. Tragwerkskonzept 10
3.1. Untertagebauwerke 10
3.2. Bauwerke über Tage 11
4. Baustoffe 15
4.1. Beton 15
4.2. Spritzbeton 16
4.3. Stahl 18
4.4. Hinterfüllungsmaterial 20
4.5. Ungespannte Anker / Mikropfähle 20
4.6. Abdichtung 21
4.7. Werkleitungen und Schächte 21
4.8. Sohlenaufbau / Kofferung 21
4.9. Fahrbahn und Bankette 21
5. Einwirkungen 22
5.1. Ständige Einwirkungen 22
5.2. Veränderliche Einwirkungen 23
5.3. Aussergewöhnliche Einwirkungen 24
6. Tragsicherheit 26
6.1. Gefährdungsbilder der Tragsicherheit 26
7. Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit 29
7.1. Risse 29
7.2. Verformungen 29
7.3. Korrosionsschutz 30
7.4. Dichtigkeit 30
7.5. Frostbeständigkeit resp. Frost-Tausalzbeständigkeit 30
8. Schutzziele und Sonderrisiken 31
8.1. Akzeptierte Risiken 31
9. Grundlagen 32
9.1. Allgemeine Grundlagen 32
9.2. Projektspezifische Grundlagen 32
10. Unterschriften 33
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Projektbasis Tunnel Spichigwald
20200228_Projektbasis Tunnel Spichigwald / INGE ELOB / 23.09.2019 Seite 4/33
Tabellen
Tabelle 2.1: Charakteristische Bodenkennwerte ..................................................................... 8
Tabelle 2.2: Charakteristische Gebirgskennwerte ................................................................... 8
Tabelle 2.3: Charakteristische Kernwerte der Trennflächen .................................................... 8
Tabelle 2.4: Wahl Mantelreibung Mörtel- und Reibrohranker, abgeschätzte Bandbreite ......... 9
Tabelle 2.5: Wahl Mantelreibung/Spitzendruck Bohrpfähle, abgeschätzte Bandbreite ............ 9
Tabelle 3.1: Tragwerks- und Berechnungsmodell, verwendete Programme .......................... 11
Tabelle 3.2: Tragwerks- und Berechnungsmodell, verwendete Programme .......................... 14
Tabelle 4.1: Eigenschaften von Beton ................................................................................... 16
Tabelle 4.2: Eigenschaften von Spritzbeton .......................................................................... 18
Tabelle 4.3: Eigenschaften und Rechenwerte von Stahl (Betonstahl und Baustahl) .............. 19
Tabelle 4.4: Eigenschaften und Rechenwerte des Hinterfüllungsmaterials ........................... 20
Tabelle 4.5: Eigenschaften und Rechenwerte des Hinterfüllungsmaterials ........................... 21
Tabelle 5.1: Ständige Einwirkungen ...................................................................................... 22
Tabelle 5.2: Ständige Einwirkungen Normalprofile Untertagbau ........................................... 23
Tabelle 5.3: Veränderliche Einwirkungen .............................................................................. 24
Tabelle 5.4: Aussergewöhnliche Einwirkungen ..................................................................... 25
Tabelle 6.1: Grenzzustand Typ 1, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk Fluchtweg
............................................................................................................................................. 26
Tabelle 6.2: Grenzzustand Typ 2, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk .............. 27
Tabelle 6.3: Grenzzustand Typ 2, Tunnel inkl. Querverbindung und Fluchtschacht .............. 27
Tabelle 6.4: Grenzzustand Typ 3, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk .............. 28
Tabelle 6.5: Grenzzustand Typ 4, Fundamentplatte Portalbereich Nord ............................... 28
Tabelle 7.1: Anforderungen an Risse .................................................................................... 29
Tabelle 7.2: Anforderungen an Verformungen ...................................................................... 30
Tabelle 7.3: Anforderungen und Massnahmen Korrosionsschutz ......................................... 30
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Projektbasis Tunnel Spichigwald
20200228_Projektbasis Tunnel Spichigwald / INGE ELOB / 23.09.2019 Seite 5/33
Verzeichnis der Abkürzungen
AAR Alkali-Agregat-Reaktion
ASTRA Bundesamt für Strassen
FEM Finite-Elemente-Methode
NV Nutzungsvereinbarung
PB Projektbasis
PBD Polymerbitumenbahn
PEHD „high density“ Polyethylen
PELD „low densitiy“ Polyethylen
SUVA Schweizerische Unfallversicherungsanstalt
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Projektbasis Tunnel Spichigwald
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1. Allgemeines
1.1. Ziel und Geltungsbereich
Die Projektbasis erläutert die Umsetzung der Ziele und Anforderung der Nutzungsvereinba-
rung. Bestandteile sind die Beschreibung und Erklärung des Tragwerkskonzeptes und der
Nutzungszustände, die Gefährdungsbilder, Annahmen und Randbedingungen sowie die Er-
läuterungen der Massnahmen zur Gewährleistung der in der Nutzungsvereinbarung gestell-
ten Anforderungen.
Die vorliegende Projektbasis behandelt ausschliesslich den Tunnel Spichigwald mit folgen-
den baulichen Anlagen:
- Tunnel Spichigwald:
o Bergmännischer Tunnel inkl. SOS- und Hydrantennischen
o Tagbautunnel Nord inkl. Voreinschnitt Nord
o Zentrale Nord inkl. Zufahrt
o Tagbautunnel Süd inkl. Voreinschnitt Süd
- Fluchtweg:
o Querverbindung inkl. Anschluss an Tunnel
o Fluchtwegaufstieg (Schachtbauwerk)
o Ausgangsbauwerk inkl. Zufahrt
1.2. Bauwerksbeschrieb
Als Teil der 3.6 km langen Umfahrung Aarwangen ist mit dem Tunnel Spichigwald ein 2-
spuriger Strassentunnel vorgesehen. Er weist eine Länge von 500 m auf und wird im Gegen-
verkehr betrieben. Vom Tunnelportal Nord steigt er mit einer maximalen Steigung von 5%
gegen das Tunnelportal Süd an, wobei er den Spichigwald unterquert. Ungefähr in Tunnelmit-
te zweigt eine rund 12 m lange Querverbindung ab, über welche der 20 m tiefe Fluchtschacht
erreicht wird. An den Fluchtschacht schliesst oben das Ausgangsbauwerk an.
Die Tagbaustrecken im Norden bzw. im Süden sind 43 m bzw. 68 m lang, daran grenzen
beidseitig Flügelmauern an. Beim Nordportal ist westlich der Tagbaustrecke die Zentrale
Nord vorgesehen.
1.3. Vorgesehene Nutzung und Nutzungsdauer
Nutzung und Nutzungsdauer sind in der Nutzungsvereinbarung definiert.
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Projektbasis Tunnel Spichigwald
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2. Geologie und Hydrogeologie
2.1.1. Geologische Verhältnisse
Der Hügelzug des Spichigwaldes wird durch einen Molasserücken der Unteren Süsswasser-
molasse aufgebaut, auf welchem bis zu ca. 10 m mächtige Moränenablagerungen anstehen.
Bei den Molassegesteinen handelt es sich um eine Wechsellagerung von Mittel- bis Grob-
sandsteinen, Feinsandsteinen, Siltsteinen und Mergeln der lithostratigrafischen Formationen
der Unteren Bunten Molasse und der Kalksandsteinserie. Die Schichten fallen mit einem Ge-
fälle von ca. 10° bis 20° in Richtung S bis SE ein. Die Gesteine weisen im Bereich der Fels-
oberfläche eine Verwitterungszone von ca. 1 bis 5 m auf.
Am Nordhang des Spichigwaldtunnels tritt geringmächtiger Hanglehm auf, welcher gegen die
Ebene fliessend in die Schwemmsedimente übergeht. Unter diesen ist lokal Bachschutt an-
stehend.
Die Felsüberlagerung des Tunnelfirstes beträgt oft nur wenige Meter, insbesondere in Portal-
nähe oder bei möglichen Rinnen in der Felsoberfläche kann der Firstbereich im verwitterten
Bereich der Molasse oder gar im Lockergestein liegen.
2.1.2. Hydrogeologie
Vom Nordportal steigt der Grundwasserspiegel im Fels von unterhalb des geplanten Tunnels
kontinuierlich an und kommt im Bereich des Südportals über dem First zu liegen. In diesem
Bereich liegen artesisch gespannte Verhältnisse vor, der Grundwasserspiegel liegt deutlich
über OK Terrain. Die Grundwasservorkommen sind an einzelne durchlässige Schichten ge-
bunden, welche hydraulisch nicht oder nur begrenzt miteinander verbunden sind. Im Tunnel
sind einzelne Tropfwasserstellen und selten gering schüttende Quellen zu erwarten. Die
Wassermengen beschränken sich maximal auf wenige Sekundenliter.
Die Lockergesteine in den Portalbereichen weisen in der Regel nur geringe hydraulische
Durchlässigkeiten auf. Es besteht nur eine begrenzte hydraulische Verbindung mit dem Fels,
weshalb nicht mit eigentlichen Grundwasserzutritten im Lockergestein zu rechnen ist. Es ist
jedoch mit Wasserzutritten aus durchlässigen Schichten zu rechnen.
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Projektbasis Tunnel Spichigwald
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2.1.3. Geotechnik / Bautechnische Hinweise
Die geotechnischen Kennwerte werden in [23] aufgeführt und sind nachfolgend zusammen-
gefasst:
Bodenschicht Feucht
raum-
ge-
wicht
Reibungs-
winkel
Kohäsion Zusammendrückungsmodul Durchläs-
sigkeit 2)
Erstbelastung Wiederbe-
last. 1)
ek
[kN/m3]
‘k
[°]
c‘k
[kN/m2]
MEk
[MN/m2]
MEk’
[MN/m2]
k
[m/s]
Hanglehm 20 26 0 1 2.5 -
Schwemmsedi-
mente
20 28 0 7 17.5 10-5
– 10-8
Bachschutt 21 31 0 10 25 10-3
– 10-6
Verwitterte Moräne 21 29 0 1 2.5 10-5
– 10-8
Grundmoräne 22 33 2 60 150 10-5
– 10-8
Verwitterte Molas-
se
22 31 2 25 62.5 10-5
– 10-8
1) Annahme: MEk’=2.5 MEk
2) Für die Bemessung nicht direkt verwendet (kein char. Wert definiert), der Vollständigkeit halber aufgelistet.
Tabelle 2.1: Charakteristische Bodenkennwerte
Gebirgskennwerte:
Bodenschicht Feuchtraum-
gewicht
Reibungs-
winkel
Kohäsion Elastizitäts-
modul
Querdehnungs-
zahl
ek
[kN/m3]
‘k
[°]
c‘k
[kN/m2]
Ek
[MN/m2]
Ν
[-]
Verwitterte
Molasse
22 31 2 Vgl. Tabelle 2.1 -
Unverwitterte
Molasse
24 33 200 1‘750 0.25
Tabelle 2.2: Charakteristische Gebirgskennwerte
Scherfestigkeit von Trennflächen:
Trennfläche Reibungswinkel ‘k [°] Kohäsion c
‘k [kN/m²]
Schichtfläche (horizontal) 10 10
Kluftfläche (vertikal) 20 15
Tabelle 2.3: Charakteristische Kernwerte der Trennflächen
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Vorbemessung der Mörtel- und Reibrohranker:
Lithologie Mantelreibung [kN/m²]
Schwemmsedimente, Bachschutt, Verlandungsbildungen 100
Moränenablagerungen, verwitterter Fels 175 (150 – 200)
Wenig bis unverwitterter Fels 225 (200 – 250)
Tabelle 2.4: Wahl Mantelreibung Mörtel- und Reibrohranker, abgeschätzte Bandbreite
Vorbemessung der Bohrpfähle:
Lithologie Mantelreibung [kN/m²] Spitzendruck [kN/m²]
Verwitterter Fels 75 (50 – 100) 1500 (1‘000 – 2‘000)
Wenig- bis unverwitterter Fels 250 (200 – 300) 3000 (2‘500 – 3‘500)
Tabelle 2.5: Wahl Mantelreibung/Spitzendruck Bohrpfähle, abgeschätzte Bandbreite
Grössere Lasten sollen in der Molasse fundiert werden. Baugrubenböschungen können so-
wohl bei den beiden Portalen als auch beim Ausgangsbauwerk des Fluchtstollens frei mit ei-
ner maximalen Neigung von 1 : 2 (vertikal : horizontal) erstellt werden.
2.1.4. Gasführung
Gasvorkommen können trotz der geringen Distanz zur Terrainoberfläche nicht vollständig
ausgeschlossen werden. Es ist von einer Gasgefährdungsstufe 2 gemäss Technischem
Merkblatt der SUVA auszugehen.
2.1.5. Quellproblematik
Die Mergelschichten sind quellfähig. Für diese werden folgende Werte gemäss [23] ange-
setzt:
Maximaler Quelldruck σ* = 300 kPa
Maximales Quellmass ε0 = 5% (σ0 = 15 kPa)
2.1.6. Naturgefahren
Sowohl im Bereich des Nord- und des Südportals besteht eine Gefährdung durch Über-
schwemmung. Es ist nur mit kleinen Ereignissen zu rechnen.
2.1.7. Quellen
Im westlichen Teil des Spichigwalds bestehen verschiedene Quellen, die zum Teil gefasst
sind. Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Quellen durch den Bau des Tunnels
quantitativ beeinflusst werden können. Eine qualitative Beeinflussung der Quellen kann aus-
geschlossen werden.
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3. Tragwerkskonzept
3.1. Untertagebauwerke
3.1.1. Ausbruch und Sicherung
Bergmännischer Tunnel
Aufgrund der kurzen Tunnellänge und der Lage im Wald unter nicht bebautem Gebiet, wel-
che hinsichtlich Setzungen und Lärm- und Erschütterungsemissionen nicht empfindlich ist,
wird ein konventioneller Tunnelvortrieb im Sprengvortrieb vorgesehen. In nicht vollständig
auszuschliessenden Lockergesteinsbereichen und in der verwitterten Molasse werden ein
maschinenunterstützter Vortrieb mit Bagger im Lockergestein (MUL) bzw. im Fels (MUF)
vorgesehen.
Die Gewährleistung der Stabilität der Ortsbrust im verwitterten Fels stellt in den Bereichen
Nord und Süd die Hauptschwierigkeit des Vortriebs dar. Zur Beherrschung der Ortbrust wird
ein Kalottenausbruch vorgesehen. Die Strosse und Sohle werden nach dem Durchschlag
nachgezogen.
Als Bauhilfsmassnahmen werden im verwitterten Fels sowie in nicht vollständig auszu-
schliessenden Lockergesteinsbereichen ein Rohrschirm und Brustanker verwendet. In der
Felsstrecke im Bereich Mitte kann voraussichtlich auf den Rohrschirm verzichtet werden.
Als Ausbruchsicherung werden Spritzbeton, Anker, Netze, Gitterträger und evtl. Stahleinbau
vorgesehen. Ob im Bereich der Kalottenwiderlager im verwitterten Felsen Mikropfähle zur Si-
cherung erforderlich werden, ist im Rahmen der Bemessung der Ausbruchsicherung zu klä-
ren. Im Übergang Lockergestein zu Festgestein werden Drainagebohrungen an der Ortsbrust
vorgesehen, um Ausschwemmungen zu verhindern. Zur Sicherstellung der Ortsbruststabilität
wird die Ortsbrust bei Bedarf mit GFK-Ankern gesichert und nach jeder Etappe mit Stahlfa-
serspritzbeton versiegelt.
Beim Sohlausbruch ist ein besonderes Augenmerk auf die Trockenhaltung der Sohle zu rich-
ten, um allfällige Quellhebungen zu minimieren. Es wird ein rascher Ringschluss angestrebt.
Querverbindung
Wie der Tunnel wird die Querverbindung vom Tunnel aus im Sprengvortrieb konventionell
aufgefahren. Der Ausbruch erfolgt im Hufeisenprofil. Als Ausbruchsicherung werden Spritzbe-
ton, Anker und Netze vorgesehen.
Fluchtschacht
Der Schacht wird konventionell von oben nach unten abgeteuft. Im oberen Bereich des Lo-ckergesteins wird der Schacht in Ortbetonbauweise in einer geböschten Baugrube erstellt. Im unteren Bereich im Lockergestein erfolgt der Ausbruch von oben nach unten mit einem Bag-ger, im Fels wird der Schacht im Sprengvortrieb abgeteuft.
Der kreisrunde Ausbruchquerschnitt hat einen Durchmesser von 5.10 m bis 5.30 m, die
Schachttiefe ab Baugrubensohle beträgt insgesamt rund 18 m. Er kommt in der dicht bis sehr
dicht gelagerten Moräne sowie in der unteren Süsswassermolasse zu liegen. Diese weist ei-
ne günstige, flach gegen Süden fallende Schichtung und nur vereinzelte Klüfte auf. Die Aus-
bruchsicherung besteht aus Spritzbeton und Netzen. Im Falle einer Störung können Mörtel-
oder Injektionsbohranker eingesetzt werden.
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3.1.2. Verkleidung
Bergmännischer Tunnel
Im Endzustand übernimmt die Verkleidung aus Ortbeton die tragende Funktion. Aufgrund der
sehr oberflächennahen Lage und dem Übergang Locker- zu Festgestein ist das Profil vo-
raussichtlich bewehrt auszuführen. Im Falle einer erforderlichen Bewehrung beträgt die Mini-
malstärke des Gewölbes 35 cm. Aufgrund der Quellgefährdung wird ein Sohlgewölbe vorge-
sehen.
Querverbindung
In der Querverbindung ist ein einschaliger Ausbau bestehend aus der Ausbruchsicherung
sowie einer zusätzlichen Schicht Verkleidungsspritzbeton und Netzen vorgesehen.
Fluchtschacht
Im Fluchtschacht ist ein einschaliger Ausbau bestehend aus der Ausbruchsicherung sowie
einer zusätzlichen Schicht Verkleidungsspritzbeton und Netzen vorgesehen. Der kreisrunde
Verkleidungsquerschnitt hat einen Innendurchmesser von ca. 4.50 m.
3.1.3. Tragwerks- und Berechnungsmodelle
Bauteil Modell Statik Programme
Ausbruchsicherung
bergm. Tunnel
Querverbindung
Fluchtschacht
Bruchkörperscharen
Elastisch gebettetes 2D-Stab-
Zugmodell
Statik-7 (CUBUS AG)
FAGUS -7 (CUBUS AG)
Verkleidung
bergm. Tunnel
Querverbindung
Fluchtschacht
Elastisch gebettetes 2D-Stab-
Zugmodell
Statik-7 (CUBUS AG)
FAGUS -7 (CUBUS AG)
Tabelle 3.1: Tragwerks- und Berechnungsmodell, verwendete Programme
3.2. Bauwerke über Tage
3.2.1. Baugrubensicherung
Voreinschnitte Nord (inkl. Baugrube Zentrale Nord) und Süd
Die nördliche Baugrube kommt teilweise im Lockergestein und in Richtung bergmännisches
Portal zunehmend im Fels zu liegen. Die oberste Schicht bildet eine geringmächtige Schicht
aus Hanglehm (Voreinschnitt) oder Schwemmsedimente. Im bergmännischen Portalbereich
folgen direkt unter dem Hanglehm die Moräne und schliesslich der Fels. Die Verwitterungs-
zone des Felses schwankt von 1-5m und hat die geotechnischen Eigenschaften von Locker-
gestein. Im Bereich der Zentrale befindet sich die Baugrube komplett in einer Schicht beste-
hend aus Schwemmsedimenten. Der Grundwasserspiegel liegt im Norden unter der Baugru-
bensohle.
Im südlichen Bereich befinden sich unter der Oberfläche direkt die Moräne und schliesslich
der Fels, ebenfalls mit einer Verwitterungszone mit einer Mächtigkeit zwischen 1-5m. Im Sü-
den befindet sich der (gespannte) Grundwasserspiegel auf OKT.
Als Sicherungsmassnahme für alle Bereiche werden Nagelwände gewählt. Die zu erwarten-
den Deformationen bei diesem Sicherungssystem sind für das Umfeld unbedenklich, da kei-
ne Werkleitungen und keine Gebäude angrenzen. Nach einem Voraushub mit flacher Bö-
schung (2:3) wird die Nagelwand mit einer leichten Neigung 10:1 erstellt. Die maximale Höhe
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Projektbasis Tunnel Spichigwald
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der Nagelwand wird beim bergmännischen Portal erreicht und beträgt rund 11m davon fallen
mind. 5m auf die unverwitterte Molasse. Im Bereich der Tunnelzentrale Nord beträgt die Hö-
he der Nagelwand maximal 4.5m. Die Nagelwand wird perforiert um ein Aufstauen des Si-
ckerwassers hinter der Wand zu verhindern.
Nagelwände: Stärke d=18cm, cnom=20mm,
Perforation Ø50mm 2Stk./m2
Beton SC11-8 C25/30
Netze vorne, hinten K335
Nägel Durchmesser 16, 20 und 25mm; Länge 4 bis 8m
Korrosionsschutzstufe I
Baugrube Fluchtschacht
Für den Fluchtschacht wird ein geböschter Voreinschnitt von ca. 1 m Tiefe erstellt.
3.2.2. Bauwerk im Endzustand
Portalbereich Nord
Der Portalbereich Nord beginnt bei den auslaufenden Stützmauern und endet nach 30m bei
dem eingeschütteten, geschlossenen Tagbautunnelprofil. Aus gestalterischen Gründen sollen
die Stützmauern dem Tunnelprofil folgen bis sie schliesslich in das geschlossene Profil über-
gehen. Daraus resultieren gewölbte Stützmauern. Die Stützmauern sind mit dem Tagbautun-
nelprofil monolithisch verbunden. Da der Felshorizont in Richtung Norden abfällt und mit we-
nig tragfesten und weichen Seeablagerungen überlagert wird, ist für diesen Abschnitt eine
Pfahlfundation vorgesehen. Die Stützmauern sind in einen Betonplatte eingespannt, die wie-
derum auf einem Pfahlrost aufgelegt ist. So können die horizontalen Erddruckkräfte über die
Platte kurzgeschlossen werden und die vertikalen Kräfte in den gesunden Fels abgetragen
werden. Dies verhindert auch differentielle Setzungen zwischen der steifen, auf Fels gelager-
ten Tunnelröhre und der in die Seeablagerungen auskragenden Stützmauern.
Wandstärke: 30-80 cm
Fundamentplatte: 70 cm
Fundationsriegel: 150cm x120cm
Bohrpfähle: Ø1.2m
Tagbautunnel Nord
Der Tagbautunnel Nord hat eine Länge von 43m. Die ersten 20m werden analog dem Portal-
bereich Nord auf Pfählen fundiert bis die Sohle im gesunden Fels zu liegen kommt. Das Tun-
nelprofil folgt dann dem bergmännischen Tunnelprofil. Das Sohlgewölbe wird übernommen
um die vertikalen und horizontalen Kräfte abtragen zu können. Das Profil ist in der Molasse
fundiert und komplett mit Lockergestein eingeschüttet. Im unmittelbaren Portalbereich beginnt
die Einschüttung mit ca. 0.5m und liegt beim Übergang zum bergmännischen Tunnel im
Firstbereich bei rund. 3.5m. Das darüberliegende, natürlich gewachsene Terrain hat eine
leichte Neigung von max. 10° in Tunnelquerrichtung. Die Schale besteht aus einer armierten
Stahlbetonschale.
Stärke Schale: 35cm
Überschüttung: 0.5m-3.5m
Fundationsriegel: 150cm x120cm
Bohrpfähle: Ø1.2m
VSA Los 1, Neubaustrecke exkl. Aarebrücke
Projektbasis Tunnel Spichigwald
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Zentrale Nord
Die Zentrale Nord ist als monolithisches Stahlbetontragwerk ausgebildet. Es steht für sich
ohne Verbindung zum Stapelbecken oder dem Tagbautunnel. Das Tragwerk besteht aus
schlaff bewehrten Stahlbetondecken. Der vertikale Lastabtrag erfolgt über die Längs- und
Querwände. Im Steuerungsraum im UG wird eine Stütze notwendig. Der Fundationshorizont
kommt teilweise im Schwemmsedimente bzw. im Bachschutt zu liegen. Die Molasse liegt in
einer Tiefe von mindestens 2.5-8m unter Fundationshorizont. Die Pressungen sind relativ
klein und können durch die aussteifenden Wände und Riegel unter der Fundationsplatte ver-
teilt werden. Die Pressungen liegen grösstenteils im Widerbelastungsbereich. Differentielle
Setzungen können durch die steifen Längswände auf ein tolerierbares Mass reduziert wer-
den.
Decken: 25-35cm
Aussenwände: 25cm
Innenwände: 20-25cm
Bodenplatte: 35cm
Portalbereich Süd
Der Portalbereich Süd beginnt bei den auslaufenden Stützmauern und endet nach 30m bei
dem eingeschütteten, geschlossenen Tagbautunnelprofil. Aus gestalterischen Gründen sollen
die Stützmauern dem Tunnelprofil folgen bis sie schliesslich in das geschlossene Profil über-
gehen. Daraus resultieren gewölbte Stützmauern. Die Stützmauern sind flach im Fels fundiert
und prinzipiell als konventionelle Winkelstützmauer ausgebildet. Der bergseits auskragende
Fuss sorgt für die nötige Stabilität des Systems. Die horizontalen Kräfte werden über Reibung
an den Fels abgegeben.
Wandstärke: 30-80 cm
Fundamentplatte: 70 cm
Tagbautunnel Süd
Der Tagbautunnel Süd hat eine Länge von 68m. Das Tunnelprofil folgt dem bergmännischen
Tunnelprofil. Das Sohlgewölbe wird übernommen, um die vertikalen und horizontalen Kräfte
sicher abtragen zu können. Das Profil ist in der Molasse fundiert und ist komplett mit Locker-
gestein eingeschüttet. Im unmittelbaren Portalbereich beginnt die Einschüttung minimal mit
0.5m und liegt beim Übergang zum bergmännischen Tunnel im Firstbereich bei rund. 4.3m.
Das darüberliegende, natürlich gewachsene Terrain hat eine leichte Neigung von max. 8° in
Tunnelquerrichtung. Die Schale besteht aus einer armierten Stahlbetonschale.
Stärke Schale: 35cm
Überschüttung: 0.5m-4.3m
Fluchtschacht (Tagbau) mit Ausgangsbauwerk
Das Ausgangsbauwerk des Fluchtschachtes besteht aus einer Decke und Wänden in schlaff
bewehrtem Stahlbeton. Vertikale Lasten werden über die frei drehbar gelagerte Flachdecke
(Dach) in die Wände und von dort über eine Flachfundation weiter in den Baugrund geleitet.
Horizontale Erddrucklasten werden über Normal- und Biegekräfte im ringförmigen Tagbau-
querschnitt aufgenommen.
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3.2.3. Tragwerks- und Berechnungsmodelle
Bauteil Modell Statik Programme
Nagelwand Bruchkörperscharen DC-Nagel
Larix-7 (CUBUS AG)
Zentrale Nord FEM-Plattenstapelmodell CEDRUS-7 (CUBUS AG)
Stützmauern im Portalbereich Stabstatikmodell Statik-7 (CUBUS AG)
Tagbautunnel Elastisch gebetteter 2D Stabbogen
Ebene Querschnitte
Statik-7 (CUBUS AG)
FAGUS -7 (CUBUS AG)
Fluchtschacht,
Ausgangsbauwerk FEM-Plattenstapelmodell CEDRUS-7 (CUBUS AG)
Tabelle 3.2: Tragwerks- und Berechnungsmodell, verwendete Programme
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4. Baustoffe
Die Baustoffe und Bauprodukte werden unter Einhaltung der Anforderungen der aktuellen
Normen und Richtlinien gewählt. Deren Eigenschaften sind in der Folge zusammengefasst.
4.1. Beton
Bezeichnung und Spezifikation Bauteile Rechenwerte
NPK C - Ausgangsbauwerk
- Sohlenbeton in Quer-
verbindung
- Tunnelzentrale
fcd = 20.0 MPa
fctm = 2.9 MPa
cd = 1.1 MPa
Ecm = 37.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 30/37
Expositionsklasse XC4(CH) XF1(CH)
Grösstkorn Dmax 32 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 0.1
Konsistenz / Frühfestig-keitsentwicklung
C3
Frost-Tausalzbeständigkeit
nein
NPK D / Sorte D (T1) - Ortbeton für Bankette fcd = 16.5 MPa
fctm = 2.6 MPa
cd = 1.0 MPa
Ecm = 37.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 25/30
Expositionsklasse XC4(CH) XD1(CH) XF2(CH)
Grösstkorn Dmax 16 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 0.1
Konsistenz / Frühfestig-keitsentwicklung
C3
Frost-Tausalzbeständigkeit
mittel
NPK E / Sorte E (T2) - Sohle bergmännischer
Tunnel
fcd = 20.0 MPa
fctm = 2.9 MPa
cd = 1.1 MPa
Ecm = 37.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 30/37
Expositionsklasse XC4(CH) XD1(CH) XF4(CH)
Grösstkorn Dmax 32 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 0.1
Konsistenz / Frühfestig-keitsentwicklung
C3
Frost-Tausalzbeständigkeit
hoch
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NPK G / Sorte G (T4) Ortbeton für Bauteile, die di-
rekt Taumitteln (Spritzwas-
ser) und Frost ausgesetzt
sind:
- Innengewölbe berg-
männischer Tunnel
- Gewölbe Tagbautunnel,
Stützmauern
fcd = 20.0 MPa
fctm = 2.9 MPa
cd = 1.1 MPa
Ecm = 37.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 30/37
Expositionsklasse XC4(CH) XD3(CH) XF4(CH)
Grösstkorn Dmax 32 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 0.1
Konsistenz / Frühfestig-keitsentwicklung
C3
Frost-Tausalzbeständigkeit
hoch
NPK I (P2) Ortbeton für Bohrpfähle: Por-
talbereich Nord
fcd = 16.5 MPa
fctm = 2.6 MPa
cd = 1.0 MPa
Ecm = 37.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 25/30
Expositionsklasse XC4(CH) XD1(CH) XF2(CH)
Grösstkorn Dmax 32 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 0.1
Konsistenz / Frühfestig-keitsentwicklung
F5
Frost-Tausalzbeständigkeit
AAR-beständig
Tabelle 4.1: Eigenschaften von Beton
Anmerkung zum Beton:
Es kommt grundsätzlich „Beton nach Eigenschaften“ gemäss SIA 262 zur Anwen-
dung.
Wo die Auswirkungen aus ständigen Lasten auf Bemessungsniveau mehr als 90%
der Gesamtauswirkung ausmachen wird die Betonfestigkeit gemäss SIA 262 mit dem
Faktor t = 0.85 reduziert.
Für alle dauerhaften Betone gilt die Anforderung AAR-resistent
4.2. Spritzbeton
Bezeichnung und Spezifikation Bauteile Rechenwerte
SC 2-8-1 Spritzbeton für Ortsbrustversiege-
lung und Versiegelung Ausbruch-
rand im bergmännischen Tunnel
fcd = 16.5 MPa
fctm = 2.6 MPa
cd = 1.0 MPa
Ecm = 35.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 25/30
Expositionsklasse X0
Grösstkorn Dmax 8 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 1.0
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Konsistenz / Frühfestigkeits-entwicklung
J2
AAR-Beständigkeit nein
SC 2-8-2 Spritzbeton für Versiegelung
Ausbruchrand in der Querverbin-
dung und im Fluchtschacht
fcd = 16.5 MPa
fctm = 2.6 MPa
cd = 1.0 MPa
Ecm = 35.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 25/30
Expositionsklasse X0
Grösstkorn Dmax 8 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 0.2
Konsistenz / Frühfestigkeits-entwicklung
J2
AAR-Beständigkeit ja
SC 3-16-1 Spritzbeton für Ausbruchsiche-
rung im bergmännischen Tunnel
fcd = 16.5 MPa
fctm = 2.6 MPa
cd = 1.0 MPa
Ecm = 35.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 25/30
Expositionsklasse XA1, XD1
Grösstkorn Dmax 16 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 1.0
Konsistenz / Frühfestigkeits-entwicklung
J2
AAR-Beständigkeit nein
SC 3-16-2 Spritzbeton für Ausbruchsiche-
rung in der Querverbindung und
im Fluchtschacht
fcd = 16.5 MPa
fctm = 2.6 MPa
cd = 1.0 MPa
Ecm = 35.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 25/30
Expositionsklasse XA1, XD1
Grösstkorn Dmax 16 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 0.2
Konsistenz / Frühfestigkeits-entwicklung
J2
AAR-Beständigkeit ja
SC 3-8-1 Spritzbeton für Abdichtungsträger
im bergmännischen Tunnel
fcd = 16.5 MPa
fctm = 2.6 MPa
cd = 1.0 MPa
Ecm = 35.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 25/30
Expositionsklasse XA1, XD1
Grösstkorn Dmax 8 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 1.0
Konsistenz / Frühfestigkeits-entwicklung
J2
AAR-Beständigkeit nein
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SC 6-16 Spritzbeton für Verkleidung in der
Querverbindung und im Flucht-
schacht
fcd = 20.0 MPa
fctm = 2.9 MPa
cd = 1.1 MPa
Ecm = 37.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 30/37
Expositionsklasse XA1, XD1, XC3, XF3
Grösstkorn Dmax 16 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 0.2
Konsistenz / Frühfestigkeits-entwicklung
K A
AAR-Beständigkeit ja
SC 11-8 Spritzbeton für Baugrubensiche-
rung Einschnitte und Zentrale
fcd = 16.5 MPa
fctm = 2.6 MPa
cd = 1.0 MPa
Ecm = 35.0 GPa
εc1d = 2.0 ‰
εc2d = 3.0 ‰
Druckfestigkeitsklasse C 25/30
Expositionsklasse XF1
Grösstkorn Dmax 8 mm
Chloridgehaltsklasse Cl 0.2
Konsistenz / Frühfestigkeits-entwicklung
J2
AAR-Beständigkeit nein
Tabelle 4.2: Eigenschaften von Spritzbeton
Anmerkung zum Beton:
Es kommt grundsätzlich „Beton nach Eigenschaften“ gemäss SIA 262 zur Anwen-
dung.
Wo die Auswirkungen aus ständigen Lasten auf Bemessungsniveau mehr als 90%
der Gesamtauswirkung ausmachen wird die Betonfestigkeit gemäss SIA 262 mit dem
Faktor t = 0.85 reduziert.
4.3. Stahl
Wo möglich, ist Betonstahl mit hoher Duktilität zu verwenden (Betonstahlbezeichnung
B500B).
Bezeichnung Bauteil Kennwerte Bemerkung
Betonstahl
Stahl B500B generell fsd = 435 MPa
ES = 205 GPa
ks = 1.08
εud = 45 ‰
Stahl B500A Netzbewehrung fsd = 435 MPa
ES = 205 GPa
ks = 1.05
εud = 20 ‰
Baustahl
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Stahl S235 allgemein fy = 235 MPa
fu = 360 MPa
Ey = 210 GPa
y = 135 MPa
Widerstandbeiwerte
M gemäss SIA 263
Stahl S355 allgemein fy = 355 MPa
fu = 510 MPa
Ey = 210 GPa
y = 205 MPa
Widerstandbeiwerte
M gemäss SIA 263
Tabelle 4.3: Eigenschaften und Rechenwerte von Stahl (Betonstahl und Baustahl)
Für Befestigungen im Fahrraum ist grundsätzlich Stahl mit Korrosionsbeständigkeit Gruppe
IV nach SIA 179 zu verwenden. Dübel, Anker und Verschraubungen für Aufhängekonstrukti-
onen sind mit Werkstoff Nr. 1.4529 vorzusehen.
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4.4. Hinterfüllungsmaterial
Bezeichnung Bauteil Kennwerte Bemerkung
Hinterfüllungsmaterial Tagbau generell 'k = 21 kN/m3
’k= 30°
c’k = 0 kN/m2
ME = 40 MN/m2
Tabelle 4.4: Eigenschaften und Rechenwerte des Hinterfüllungsmaterials
4.5. Ungespannte Anker / Mikropfähle
Die zu verwendenden Ankersysteme müssen die Anforderungen gemäss SIA 267 erfüllen
und wirken nur temporär. Für Anker im bergmännischen Tunnel wird die Korrosionsschutz-
stufe 0 vorgesehen, für jene in der temporären Baugrubensicherung die Korrosionsschutzstu-
fe 1.
Ankerarten:
Mörtelanker aus Stahl
Selbstbohranker aus Stahl
Reibrohranker aus Stahl
GFK-Einstabanker
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4.6. Abdichtung
Bauteil Bezeichnung
Bergm. Tunnel
Gewölbe:
Abdichtungsträger SC3, Dmax 8 mm, 3 cm
Noppenbahn
Kunststoffdichtungsbahn PVC 2 mm
Schutzschicht im Bereich von bewehrten Blöcken und Stirnabschalun-
gen
Tagbautunnel
Drainagematte
Gummischrotmatte 10mm
Kunststoffdichtungsbahn PVC 2 mm (vollflächig verklebt)
Haftvermittler
Ausgangsbauwerk Flucht-
schacht, Zentrale
Dach:
Haftvermittler
PBD-Abdichtung, vollflächig aufgeflämmt
Gummischrotmatte 10 mm
Zentrale
Bodenplatte:
Frischbetonverbundfolie, Fugenbänder
Wände/Dach:
Haftvermittler
PBD-Abdichtung, vollflächig aufgeflämmt
Gummischrotmatte
Drainagematte
Tabelle 4.5: Eigenschaften und Rechenwerte des Hinterfüllungsmaterials
4.7. Werkleitungen und Schächte
Sickerrohre: PEHD
Entwässerungsleitungen: PEHD
Syphonschächte: Polymerbeton
Kabelschutzrohre: PELD
Hydrantenleitung: duktiles Gusseisen
4.8. Sohlenaufbau / Kofferung
Die Auffüllung des Sohlgewölbes erfolgt mit RC-Mischgranulatgemisch.
4.9. Fahrbahn und Bankette
Fundationsschicht: Ungebundenes Gemisch 0/45 mm OC 85, frostsicher
Strassenoberbau: AC T 22, AC B 16, AC MR 8
Gussasphalt Bankette: MA 8 N
Randstein, Schlitzrinne: Polymerbeton
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5. Einwirkungen
Bei der Bemessung der Tragwerke werden die Einwirkungen berücksichtigt, welche in stän-
dige, veränderliche und aussergewöhnliche Einwirkungen unterteilt werden.
5.1. Ständige Einwirkungen
5.1.1. Allgemein
Einwirkung Bauteil Annahmen für Tragwerksanalyse und Bemessung
Eigenlasten Alle Abmessung gemäss Plan
Beton unbewehrt: k = 24 kN/m³
Beton bewehrt: k = 25 kN/m³
Baustahl: k = 78.5 kN/m³
Baugrund: gemäss 2.1.3
Hinterfüllung: k = 21 kN/m³
Gemäss SIA 261
Auflasten Zentrale Dachaufbau Zentrale:
Ext. Substrat k = 12.5 kN/m3
Abdichtung/Dämmung: qk=0.5 kN/m2
Dachaufbau Vorplatz Zentrale
Belag: k = 24 kN/m3
Abdichtung/Dämmung: qk=0.5 kN/m2
Zentrale Räume
Hartbetonüberzug: k= 24 kN/m3
Doppelboden: qk=1 kN/m2
Auflasten Decke Ausgangsbauwerk
Dachaufbau:
Ext. Substrat k = 12.5 kN/m3
Erddruck Tagbautunnel
Fluchtschacht
Baugrundmodell und charakteristische Werte gem. Kap 2
Äussere Tragsicherheit (Kippen, Gleiten, Grundbruch):
erhöhter aktiver Erddruck Ee = 0.5 (Ea + E0)
Innere Tragsicherheit:
Erdruhedruck E0
Verdichtungsdruck:
10 kN/m²≤eh ≤ 40 kN/m²
Erdauflasten Tagbautunnel
Baugrundmodell und char. Werte gem. Kap 2
Hinterfüllung: k = 21 kN/m³
Geom. Sicherheit: Δhs=±0.5m
Wasserdruck Bergmännischer Tunnel
Querverbindung
Tagbautunnel
Zentrale
Bergmännischer Tunnel: drainiert, kein Wasserdruck
Voreinschnitte: drainiert, kein Wasserdruck
Tagbautunnel: drainiert, kein Wasserdruck
Zentrale: Aufstauen bis Spitzenbrecherdrainage auf Kote:440.8
m.ü.M.
Tabelle 5.1: Ständige Einwirkungen
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5.1.2. Normalprofile Untertagbau
Die Annahmen bzgl. Modellbildung für die Tragwerksanalyse und Bemessung für sämtliche
Normalprofile im Untertagbau sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.
Einwirkung Bereich Annahmen für Tragwerksanalyse und Bemessung
Auflockerungsdruck Alle Silotheorie
Kluftkörper Fels Bruchkörperberechnung
Wasserdruck Alle Kein Wasserdruck infolge Regenschirmabdichtung und
Seitendrainage resp. Fassen des Wassers bei einschali-
gem Ausbau
Quelldruck Fels Quellkennlinie gem. Kap. 2.1.7
Tabelle 5.2: Ständige Einwirkungen Normalprofile Untertagbau
5.2. Veränderliche Einwirkungen
Einwirkung Bauteil Annahmen für Tragwerksanalyse und Bemessung
Nutzlasten Zentrale Innenräume
Dach
qnk=10kN/m2
Nicht begehbares Dach SIA 261 Tab. 8:
Kat. H: qk=0.4kN/m2
Qk= 1 kN/m2
Strassenverkehrslasten
Zentrale
Vorplatz Strassenverkehrslasten SIA 261:
Beiwert α = 0.7
Keine Ermüdungsbeanspruchung
Nutzlasten über bergm.
Tunnel
Gesamter bergm.
Tunnel
qNk = 20kN/m2
Nutzlasten bergm. Tun-
nel
Horizontale und vertikale Einwirkungen gem. SIA 261 [5]
Kap. 10.2 (LM1, LM2, LM 3 mit Ausnahmetransport II)
2 fiktive Fahrstreifen b = 3 m
αQi = 0.9, αqi = 0.9
Nutzlasten über Tag-
bautunnel
Gesamter Tagbau-
tunnel ausserhalb des
eingezäunten Be-
reichs
qNk = 20kN/m2
Neben Stützmauern Portalbereich im ein-
gezäunten Bereich
qNk = 10 kN/m2
Nutzlasten Tagbautun-
nel
Fahrbahnplatte Horizontale und vertikale Einwirkungen gem. SIA 261 [5]
Kap. 10.2 (LM1, LM2, LM 3 mit Ausnahmetransport II)
2 fiktive Fahrstreifen b = 3 m
αQi = 0.9, αqi = 0.9
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Nutzlasten Ausgangs-
bauwerk
Gemäss Norm SIA 261, Ziffer 8 „Gebäudenutzung“
Kategorie A3 (Treppen)
qk = 3.0 kN/m2
/ Qk = 2 kN
Kategorie H (nicht begehbare Dächer) qk = 0.4 kN/m2
/
Qk = 1 kN
Baustellen- und Stapel-
lasten / Baustellenver-
kehr
Nutzlast Terrainoberfläche qk = 10 kN/m²
Wind Tagbautunnel
Zentrale
Stapelbecken
Die Einwirkung ist für die hauptsächlich erdeingeschütteten
Bauwerke nicht massgebend und wird für die Stützmauern,
Zentrale, Tagbautunnel, Stapelbecken nicht weiter unter-
sucht.
Ausgangsbauwerk
Geländekategorie IV (Wald)
Profilbeiwert: ch = 0.75 mit z = 4m
Staudruck: qp = 0.9 kN/m2
Kraftbeiwerte: SIA 261, Tab. 32,
cf1 = 1.05, cf2 = 1.05, cf3 = -0.75
Untertagbauwerke Für Untertagbauwerke nicht massgebend.
Schnee Zentrale
Tagbautunnel
Bezugshöhe h0 = 450 + 0 m = 450 m.ü.M.
Ce = 1.2, CT = 1.0, 11 =12 =0.8
Sk = 1.06 kN/m2
qk = 0.8*1.2*1.0*1.06 = 1.02 kN/m2
Ausgangsbauwerk Bezugshöhe h0 = 500 + 0 m = 500 m.ü.M.
Ce = 1.2, CT = 1.0, μ1 = 0.8
Sk = 1.22 kN/m²
qk = 1.17 kN/m²
Untertagbauwerke Für Untertagbauwerke nicht massgebend.
Tabelle 5.3: Veränderliche Einwirkungen
5.3. Aussergewöhnliche Einwirkungen
Einwirkung Bauteil Ann. für Tragwerksanalyse + Bemessung
Erdbeben Ausgangsbauwerk Erdbebenzone Z1 agd = 0.6m/s2
Bauwerksklasse BWK II
Baugrundklasse A:
Stützmauern Erdbebenzone Z1, Baugrundklasse A:
Keine Bemessung gem. SIA 267 7.2.3:
f*ag,d*S=
1.2*0.6*1.0=0.72 m/s2<1.5 m/s
2
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Tagbautunnel Erdbebenzone Z1 agd = 0.6m/s2
Bauwerksklasse BWK II: f=1.2
Baugrundklasse A:
Aufgezwungene Deformation im Scheitel gem. ASTRA
12014 Berechnung und Bemessung von Tagbautunnels
(2013):
ud=f**0.0025*(agd/g)*H
Zentrale Erdbeben für die Zentrale nicht massgebend
Bergmännischer
Tunnel
Erdbeben für den bergm. Bereich nicht massgebend.
Baugruben Akzeptiertes Risiko gemäss NV, keine Bemessung
erforderlich (siehe Stützmauern)
Anprall Tagbautunnel,
Stützmauern lokale Beschädigungen werden in Kauf genommen. Keine
Bemessung.
Tunnel
Brand Tunnel Bemessungskurve ISO 120
Feuerwiderstandsklasse R120
Minimale Bauteilabmessungen und
Bewehrungsüberdeckung gem. SIA 262 unter
Berücksichtigung der Korrigenda.
Explosion1)
Tunnel Kategorie 1, SIA 197/2 Ziffer 7.4.2.1
1) Ohne Bemessung, wird der Vollständigkeit halber aufgeführt.
Tabelle 5.4: Aussergewöhnliche Einwirkungen
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6. Tragsicherheit
6.1. Gefährdungsbilder der Tragsicherheit
Für die Tragsicherheitsnachweise sind die Grenzzustände Typ 1 bis 4 von Bedeutung.
Der Grenzzustand Typ 1 betrifft die Gesamtstabilität eines Tragwerks (Kippen, Abheben oder
Aufschwimmen als starrer Körper).
Der Grenzzustand Typ 2 betrifft das Erreichen des Tragwiderstands des Tragwerks oder ei-
nes seiner Teile (Versagen durch Bruch, übermässige Verformungen, Umwandlung des
Tragwerks in einen Mechanismus oder Verlust der Stabilität).
Der Grenzzustand Typ 3 betrifft das Erreichen des Tragwiderstands des Baugrunds (Han-
grutschung, Böschungsbruch, Geländebruch).
Der Grenzzustand Typ 4 betrifft das Erreichen der Ermüdungsfestigkeit des Tragwerks oder
eines seiner Teile.
6.1.1. Grenzzustand Typ 1 (Gesamtstabilität)
Beiwerte
Grenzzustand Typ 1 Ständig
Veränderlich Ausserge-
wöhnlich Leiteinwirkung
Begleiteinwir-
kung
Ständige Einwirkungen
Eigenlasten
Auflasten
Erdauflast
Erddruck
1.1 / 0.9
1.1 / 0.9
1.1 / 0.9
1.35 / 0.8
1.0
1.0
1.0
1.0
Veränderliche Einwirkungen
Schnee
Wind
Nutzlasten allgemein
Erddruck infolge Nutzlasten
Verkehrslasten allgemein
Erddruck infolge Verkehrslasten
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1 – 60/h
0.6
0.7
0.7
0.75 (*)
0.75 (*)
1 – 1000/h
0
0.3
0.3
0 (*)
0 (*)
(*): Gemäss SIA 260, Tab. 6
Tabelle 6.1: Grenzzustand Typ 1, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk Fluchtweg
Für den Tunnel inkl. Querverbindung und Fluchtschacht ist der Grenzzustand Typ 1 nicht
massgebend und bleibt unberücksichtigt.
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6.1.2. Grenzzustand Typ 2 (Erreichen des Tragwiderstands des Tragwerks)
Beiwerte
Grenzzustand Typ 2 Ständig
Veränderlich Ausserge-
wöhnlich Leiteinwirkung Begleiteinwir-
kung
Ständige Einwirkungen
Eigenlasten
Auflasten
Erddruck
1.35 / 0.8
1.35 / 0.8
1.35 / 0.7
1.0
1.0
1.0
Veränderliche Einwirkungen
Schnee
Wind
Nutzlasten allgemein
Erddruck infolge Nutzlasten
Verkehrslasten allgemein
Erddruck infolge Verkehrslasten
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1 – 60/h
0.6
0.7
0.7
0.75(*)
0.75(*)
1 – 1000/h
0
0.3
0.3
0(*)
0(*)
Aussergewöhnliche Einwirkungen
Erdbeben
1.0
(*): Gemäss SIA 260, Tab. 6
Tabelle 6.2: Grenzzustand Typ 2, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk
Gefährdungsbild Faktor Phase Massnahme
Versagen Bauteil infolge:
Auflockerungsdruck
(Störzone, LG)
Niederbruch (Kluftkörper)
1.35 / 0.7
1.35 / 0.7
Bau,
Betrieb
Bemessung der Ausbruchsicherung und Ver-
kleidung
Ausführungskontrolle und geodätische Mes-
sung während der Bauarbeiten
Überwachung
Versagen Bauteil infolge Quelldruck Bau, Be-
trieb
Rascher Ringschluss
Trockenhalten der Tunnelsohle
Bemessung der Verkleidung
Tagbruch Lockergesteinsstrecke Bau,
Betrieb
Bemessung der Bauhilfsmassnahme
Ausführungskontrolle und geodätische Mes-
sung während der Bauarbeiten
Überwachung
Instabilität der Ortsbrust Bau Stützende Massnahmen (Anker)
Geometrische Massnahmen
Bergwassereintritt Bau,
Betrieb
Dimensionierung der Drainage
Kontrolle und Unterhalt der Entwässerungs-
und Drainageleitungen
Alarmorganisation im Bau
Versagen Bauteil infolge:
Brandes
Betrieb Feuerwiderstand
Brandschutzkonzept
Konstruktive Durchbildung
Tabelle 6.3: Grenzzustand Typ 2, Tunnel inkl. Querverbindung und Fluchtschacht
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6.1.3. Grenzzustand: Typ 3 (Erreichen des Tragwiderstands des Baugrunds)
Beiwerte
Grenzzustand Typ 3 Ständig
Veränderlich Ausserge-
wöhnlich Leiteinwirkung
Begleiteinwir-
kung
Ständige Einwirkungen
Eigenlasten
Auflasten
Erddruck
1.0 / 1.0
1.0 / 1.0
1.0 / 1.0
Veränderliche Einwirkungen
Schneelasten
Wind
Nutzlasten allgemein
Erddruck aus Nutzlasten
Verkehrslasten
Erddruck infolge Verkehrslasten
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1.3
1 – 60/h
0.7
0.7
0.7
0.75(*)
0.75(*)
1 – 1000/h
0.3
0.7
0.7
0(*)
0(*)
Aussergewöhnliche Einwirkungen
Erdbeben
1.0
(*): Gemäss SIA 260, Tab. 6
Tabelle 6.4: Grenzzustand Typ 3, Voreinschnitte, Zentrale und Ausgangsbauwerk
Für den Tunnel inkl. Querverbindung und Fluchtschacht ist der Grenzzustand Typ 3 nicht
massgebend bzw. bereits über den Grenzzustand Typ 2 abgehandelt.
6.1.4. Grenzzustand Typ 4 (Erreichen der Ermüdungsfestigkeit des Tragwerks)
Beiwerte
Grenzzustand Typ 3 Ständig
Veränderlich Ausserge-
wöhnlich Leiteinwirkung
Begleiteinwir-
kung
Ständige Einwirkungen
Eigenlasten
Auflasten
Erddruck
1.0 / 1.0
1.0 / 1.0
1.0 / 1.0
Veränderliche Einwirkungen
Achslasten LM1
1.0
-
-
Tabelle 6.5: Grenzzustand Typ 4, Fundamentplatte Portalbereich Nord
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7. Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftigkeit
Die folgenden Tabellen listen die Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit auf, welche für
alle Bauteile und Bauwerke gelten. Die Grenzzustände der Gebrauchstauglichkeit richten
sich nach der Funktionstüchtigkeit, Komfort und Aussehen. Die genauen Bestimmungen sind
den genannten Normen zu entnehmen.
Nachweise der Gebrauchstauglichkeit sind für andauernde und vorübergehende
Bemessungssituationen zu führen, in Ausnahmefällen auch für aussergewöhnliche
Einwirkungen.
7.1. Risse
Anforderungen (SIA 262, Ziffer 4.4.2) Bauteil
keine Anforderungen an Risse Ausbruchsicherung
Einschalige Verkleidung
Mindestbewehrung für normale Anforderungen Zentrale (Innenwände)
Mindestbewehrung für erhöhte Anforderungen bewehrte Innenschale im Sprühnebelbereich
Sohle Verkleidung Tunnel
Tagbautunnel, Stützmauern ab 3m
Zentrale Aussenwände, Dach, Bodenplatte
Ausgangsbauwerk Wände, Dach
Mindestbewehrung für hohe Anforderungen bewehrte Innenschale im Spritzwasserbereich
Wände/Stützmauern Tagbautunnel bis 3m (mit-
wirkende Betonstärke max.0.5m)
Maximale Rissbreite 1 mm Unbewehrte Innenschale
Tabelle 7.1: Anforderungen an Risse
7.2. Verformungen
Bauteil Grenzzustand Anforderungen Lastfall
Vertikale Verformungen
Ausgangsbauwerk
Decke Funktionstüchtigkeit w ≤ l/350 häufig
Aussehen w ≤ l/300 quasi-ständig
Tagbautunnel Nord und Süd
(Gewölbe)
Aussehen w ≤ D/200 quasi-ständig
Zentrale Nord
Decken Funktionstüchtigkeit w ≤ l/350 häufig
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Horizontale Verformungen
Tagbautunnel Nord und Süd
Stützmauern Aussehen u ≤ h/250 quasi-ständig
Tagbautunnel Aussehen u ≤ h/250 quasi-ständig
Tabelle 7.2: Anforderungen an Verformungen
7.3. Korrosionsschutz
Bauteil Anforderung Massnahmen Referenz
- Zentrale: Aussenwände und Decke
- Tagbautunnel erdseitig
- Stützmauern erdseitig
- Ausgangsbauwerk Fluchtschacht
- Tunnelgewölbe abdichtungsseitig
XC4 cmin=40mm SIA 262
- Innenwände Zentrale XC1 cmin=20mm SIA 262
- Einschaliger Ausbau XD1, XC3 cmin=40mm SIA 262
- Sohlgewölbe Tunnel XD1, XC4 cmin=40mm SIA 262
- Tagbautunnel fahrraumseitig
- Stützmauern luftseitig
- Absetzbecken
- Tunnelgewölbe fahrraumseitig
XD3, XC4 cmin=55mm SIA 262
- Ortbetonpfähle XC4 cmin=75mm SIA 267
- Bodennägel Korrosionsschutzstufe I cmin=20mm SIA 267
- Anker im bergmännischen Tunnel Korrosionsschutzstufe 0 Keine besonderen
Massnahmen
SIA 267
Tabelle 7.3: Anforderungen und Massnahmen Korrosionsschutz
7.4. Dichtigkeit
Die Anforderungen an die Dichtigkeit sind in der Nutzungsvereinbarung geregelt.
7.5. Frostbeständigkeit resp. Frost-Tausalzbeständigkeit
Durch entsprechende Wahl der Expositionsklassen berücksichtigt.
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8. Schutzziele und Sonderrisiken
Die Schutzziele und Sonderrisiken sind in der Nutzungsvereinbarung definiert.
8.1. Akzeptierte Risiken
Die akzeptierten Risiken werden in der Nutzungsvereinbarung erläutert und werden an dieser
Stelle nicht noch einmal aufgezählt.
Für diese Risiken werden keine Dimensionierungen von Bauwerksteilen durchgeführt.
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9. Grundlagen
9.1. Allgemeine Grundlagen
[1] SIA 197 – Projektierung Tunnel, Grundlagen, 2004.
[2] SIA 197/2 – Projektierung Tunnel, Strassentunnel, 2004.
[3] SIA 198 – Untertagbau, Ausführung, 2004
[4] SIA 260 – Grundlagen der Projektierung von Tragwerken, 2013.
[5] SIA 261 – Grundlagen der Projektierung von Tragwerken, 2014.
[6] SIA 261/1 – Einwirkungen auf Tragwerke – Ergänzende Festlegungen, 2014.
[7] SIA 262 – Betonbau, 2013.
[8] SIA 262/1 – Betonbau – Ergänzende Festlegungen, 2013.
[9] SIA 263 – Stahlbau, 2013.
[10] SIA 263/1 – Stahlbau – Ergänzende Festlegungen, 2013.
[11] SIA 267 – Geotechnik, 2013.
[12] SIA 267/1 – Geotechnik – Ergänzende Festlegungen, 2013.
[13] SIA 270 – Abdichtung und Entwässerungen – Allgemeine Grundlagen und Abgrenzungen, 2014
[14] SIA 271 – Abdichtungen von Hochbauten, 2014
[15] SIA 272 – Abdichtungen und Entwässerungen von Bauten unter Terrain und im Untertagbau, 2009
[16] SN EN 206, Beton – Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität, 2013
9.2. Projektspezifische Grundlagen
[17] IG Gruner/Pöyry c/o Gruner, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, Umfahrung, Vorprojekt vom 21.08.2015.
[18] Werner + Partner AG, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, Umfahrung, Grundlagenbeschaffung Geologie und Hydrogeologie, Beilagenbericht / Querschnittsdokument vom 28.09.2015.
[19] Ingenieurgemeinschaft Burgdorf West c/o Amberg Engineering AG, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, Umfahrung, Prüfbericht Kunstbauten und Tunnel vom 09.10.2015.
[20] TBA Bern, Oberingenieurkreis IV, Sammlung relevanter Inputs Mitwirkung, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, November 2015.
[21] bfu – Beratungsstelle für Unfallverhütung, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, Variante Umfahrung, Road Safety Audit vom 13.11.2015.
[22] Kanton Bern, Bau-, Verkehrs- und Energiedirektion, Verkehrssanierung Aarwangen – Länge des Spichigwaldtunnels in Überprüfung bestätigt, Medienmitteilung vom 06.11.2018.
[23] Kellerhals + Haefeli AG, Verkehrssanierung Aarwangen – Langenthal Nord, Teil 3: Tunnel Spichigwald, Erläuterungen zum geologisch-geotechnischen Prognoseprofil vom 03.05.2019
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10. Unterschriften
Die Unterschriften der Vertreter der beauftragten Ingenieurgemeinschaft bezeugen die nach
Norm SIA 260 erarbeitete und mit der Bauherrschaft abgestimmte Projektbasis für den Tun-
nel Spichigwald.
Projektverfasser
INGE ELOB
c/o EBP Schweiz
Ort, Datum:..............................................................................
Unterschriften:
.................................................................................................
Günther Fässler, PL
.................................................................................................
Marcel Rogenmoser, PL Stv.
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