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Buchumschlag Klaus Voit - Einsatz und Optimierung von Tunnelausbruchmaterial am Beispiel des Brenner Basistunnels

Diese arbeit befasst sich mit der wiederverwertbarkeit einzelner gesteinsarten, die im zuge des vortriebs des brenner basistunnels als ausbruchmaterial anfallen.

Klaus Voit
Einsatz und Optimierung von Tunnelausbruchmaterial am Beispiel des Brenner Basistunnels

Dissertationen der Universität für Bodenkultur Wien Band 75
Format 15 x 21 cm
320 Seiten, mit zahlreichen Abbildungen
EUR 56,00/sfr 101,80
ISBN 978-3-900782-78-8
Verlag Guthmann-Peterson
Published in German language.

Über das Buch

In Zeiten wachsenden ökologischen Bewusstseins und stetig strenger werdender Umweltbestimmungen wird die Wiederverwertung anfallenden Gesteinsmaterials auch im Tunnelbau, gerade aus finanziellen und umweltrelevanten Gründen, immer erstrebenswerter und lohnender. In dieser Arbeit untersucht der Autor die Möglichkeiten der Wiederverwertung unterschiedlicher Gesteinsarten, die beim Vortrieb des Brenner Basistunnels als Ausbruchmaterial anfallen. Entgegen der ursprünglich im Zuge der Projektierung bescheidenen Erwartungen sind wesentliche Teile des ausgebrochenen Materials, zum Teil nach entsprechender Aufbereitung bzw. Veredelung, als Rohstoff verwertbar. Zu einer weiteren Verbesserung der Nachhaltigkeit bzw. Ökobilanz der erzeugten Baustoffe wird auch die Herstellung und Verwendung umweltfreundlicher und innovativer Zementarten gemeinsam mit rezyklierten Gesteinskörnungen diskutiert.

Abstract

Application and optimisation of tunnel excavation material shown by the example of the Brenner Base Tunnel

This work is concerned with the research question of the recycling of various rock types that are accumulated during the course of the tunnelling work of the Brenner Base Tunnel. In the environmental impact assessment, a forecast concerning the possible recycling magnitude is stating that only about 6 % of the excavated rock material can be reused as aggregates for concrete and approximately 15 % as filling materials. However, this would mean that around 79 % of the rock material has to be deposited – at least without any further treatment of the excavated material. However, the aim must be the maximal recycling by optimisation of the processing method and material management concept. In fact, the general aim is to find the optimal utilization for the excavated rock, either as aggregate for concrete, upper and lower unbound base layers or hydraulically bound base course in road construction or as technical fill material. For that reason, the rock material must satisfy various requirements to be easily processed and to guarantee operational feasibility and durability of the structure.

Therefore, data concerning the geological condition of the Brenner massif were prepared as a first step. Moreover, the current state of knowledge regarding the recycling of tunnel excavation material was prepared and introduced on the basis of the material management of the Lötschberg and Gotthard base tunnel. Furthermore, the legal and regulatory framework regarding the reuse of excavation material was illustrated in detail. Subsequently rock properties of excavation material of the Brenner Base Tunnel were investigated. Three types of lithologies have been considered: the “Innsbrucker Quarzphyllit” (phyllite), the “Bündnerschiefer” (schist) and the “Zentralgneis” (gneiss). The investigation involved the evaluation of mineralogical and petrological characteristics as well as the testing of geometrical, physical and chemical properties. Afterwards an evaluation concerning various recycling possibilities was conducted and the suitability of the different rock types with regard to their use as filling materials, unbound and hydraulically bound layers, sealing layers, and the manufacture of aggregates for concrete using different processing methods examined. Standard concrete tests and special investigations were performed with regard to the tensile behaviour and fracture energy of various concrete mixtures by using excavated material as aggregate for concrete. Concrete admixtures and additives as well as fibres (steel- and PP-fibres) were used to manufacture different concrete compositions.

One important aspect of this work is a general examination of the ecological balance achieved by the recycling of tunnel excavation material with a proposal to improve it by using ecofriendly CEM V-cements. Recommendations and framework conditions are given regarding the evaluation and optimal recycling of the rocks of the Brenner Base Tunnel.

A description of the implementation and application into practice based on the findings completes this volume: in 2014, a material-processing plant was installed at the access tunnel Wolf in Steinach am Brenner. The preparation of the excavated raw material (Bündnerschiefer) is carried out near the tunnel portal. The treated rock material is used for aggregate for shotcrete and structural concrete as well as for gravel used as drainage material.

Über den Autor

Dr. Klaus Voit wurde 1982 in Bregenz geboren und besuchte dort Volksschule und Gymnasium. 2001 begann er an der Universität Wien mit dem Studium der Geografie und in den darauffolgenden Jahren mit dem Studium der Erdwissenschaften sowie der technischen Geologie an der Technischen Universität Wien. Im Jahr 2008 schloss er sein Studium der Geologie und der Geografie mit einer Diplomarbeit über „Structural and geomorphological investigations on Kea, Western Cyclades, Greece“, das Studium der technischen Geologie mit einer Diplomarbeit über die „Machbarkeit eines Druckstollens in der Molassezone Vorarlbergs – Kraftwerk Bregenz“ mit Auszeichnung ab. 2013 erwarb er nach dreijährigem Doktoratsstudium an der Universität für Bodenkultur Wien mit seiner Dissertation über „Einsatz und Optimierung von Tunnelausbruchmaterial des Brenner Basistunnels“ den Doktortitel. Im selben Jahr beendete er an der Technischen Universität Wien sein individuelles Bachelorstudium mit einer Arbeit über den „Baugrund der Molassezone im Bereich nördliches Vorarlberg“ sowie sein individuelles Diplomstudium mit einer Arbeit über „Instandsetzung und bauliche Sanierung von Eisenbahntunnel am Beispiel des Arlbergtunnels“. 2014 legte er die Befähigungsprüfung für das Gewerbe der Ingenieurbüros (Beratende Ingenieure) im Fachgebiet technische Geologie bei der Meisterprüfungsstelle Tirol ab. Nach drei Jahren als Universitätsassistent am Institut für Konstruktiven Ingenieurbau an der Universität für Bodenkultur Wien ist er dort seit Oktober 2013 als Lektor tätig. Nach einem halben Jahr bei der BBT-SE Brenner Basistunnelgesellschaft, mit der Umsetzung der Aufbereitung und Wiederverwertung von Tunnelausbruchmaterial befasst, arbeitet er seit Mai 2014 für die Niederösterreichische Landesregierung in der Abteilung Straßenbau und -erhaltung.


Linkzeichen Schwerpunkt Dissertationen der Universität für Bodenkultur Wien

Linkzeichen Dissertations of the University of Natural Resources and Applied Life Sciences Vienna