Analyse eines untertägigen Vortriebsnetzes am Beispiel des Semmering Basistunnel Pilotstollen

Gregor Windischer

Institut für Geodäsie und Geophysik, Abt. für Angewandte Geodäsie und Ingenieurgeodäsie, TU-Wien, 1999. Begutachter: Univ.-Prof. Dr. H. Kahmen, Betreuer: Dipl.-Ing. K. Chmelina.

Zur Verbesserung der Bahnverbindung zwischen Wien und der Steiermark wurde die Projektierung des 22,1 km langen Semmering Basistunnels zwischen Gloggnitz und Mürzzuschlag in Auftrag gegeben. 1994 wurde für dieses Großprojekt mit den Vortriebsarbeiten eines Sondierstollens begonnen, um Aufschlüsse über die geologische Situation in diesem Gebiet zu erhalten. Dieser im geplanten Endausbau 9,8 km lange Pilotstollen verläuft seitlich der Trasse des Basistunnels und hat zur Zeit dieser Diplomarbeit eine Länge von etwa 3,2 km.

Das vorhandene untertägige Tunnelnetz ist durch mobile Wandkonsolen realisiert, die meist paarweise gegenüber angebracht sind. Der Abstand der Netzpunkte beträgt in den Geraden bis zu 200 m und im Kurvenbereich stellenweise nur 30 m und umfasst insgesamt 67 Netzpunkte.

In der Arbeit werden zunächst verschiedene Varianten einer Netzsimulation gerechnet. Sie unterscheiden sich durch die Anzahl der Standpunkte, Messungen und Kreiselstützungen. Berechnet werden, ausgehend von einem einfachen Zick-Zack-Polygonzug bis hin zu einem dichten Netz mit sieben Visuren pro Standpunkt, vier Varianten mit jeweils keiner, zwei, vier, fünf und zwölf Kreiselstützungen. Diese Netzvarianten werden hinsichtlich Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit miteinander verglichen. Dabei zeigt sich, dass ein Zick-Zack-Polygonzug mit zusätzlichen Messungen pro Standpunkt zum jeweils letzten und nächsten Punkt der Kurvenaußenseite und vier regelmäßig verteilte Kreiselstützungen die heute üblichen Anforderungen an Tunnelnetze optimal erfüllt.

Im Sommer 1998 wurde im Rahmen der Diplomarbeit in einer einwöchigen Messkampagne im Pilotstollen eine komplette Neuvermessung des Netzes unter Verwendung eines Tachymeters vom Typ Leica TCA 1800 durchgeführt. Dabei wurde im Zuge der Satzmessungen zur Beschleunigung der Arbeiten die automatische Zielerkennungsfunktion des Instruments ausgenutzt und praktisch erprobt. Zu einem späteren Zeitpunkt erfolgten im vorderen und hinteren Bereich des Stollens zusätzlich zwei Azimutmessungen mit dem Kreiselinstrument Gyromat 2000. Die Auswertung aller Messdaten bis hin zum Netzausgleich wird mit dem Programm PANDA vorgenommen. Mit dem Ausgleichsergebnis wird das Netz auf Schwachstellen untersucht und die Probleme, die bei Messung und Berechnung auftreten, dargestellt. Speziell werden die Ausgleichsergebnisse mit und ohne Berücksichtigung der Kreiseldaten miteinander verglichen. Ein Vergleich mit der A-priori Netzsimulation ergibt im wesentlichen eine gute Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Netzausgleich. Den Abschluss der Arbeit bildet eine Untersuchung der Horizontalrefraktion unter der Annahme eines einfachen Refraktionsmodells.