Construction of a cavern under an autobahn embankment for the Ceneri Base Tunnel / Unterquerung eines Autobahndamms durch eine Kaverne beim Ceneri-Basistunnel

The driving of a cavern with large dimensions with little cover under an autobahn embankment while preserving road safety results in challenging design and construction problems. The embankment is filled against a mountainside and is founded on an intermediate layer of loose ground several metres thick above the rock. The acute angle between the centreline of the cavern and the autobahn and the rock boundary made for a markedly three-dimensional structure. The chosen concept for the tunnel structure has the following features: top heading advance with previously concreted abutments to support the shotcrete temporary lining under the protection of a double jet grout canopy. Each concrete abutment is also supported on a foundation body formed of jet grout columns, so that the loading on the vault is transferred directly into the undisturbed rock. The face of the top heading with an excavated area of up to 160 m² is supported partially by passive steel anchors and partially by reinforced jet grout columns. The maximum surface settlements of the carriageway resulting from the driving of the top heading and the bench/invert were only 35 mm.
Die Unterfahrung eines Autobahndammes durch eine Kaverne mit großen Abmessungen bei geringer Überlagerung und bei Gewährleistung der Verkehrssicherheit stellt anspruchsvolle planerische und ausführungstechnische Probleme. Der Dammkörper lehnt sich an eine Felsböschung und ruht auf einer Zwischenschicht von Lockergesteinen von einigen Metern Stärke, auf die dann wieder Felsmaterial folgt. Der schiefe Schnitt zwischen der Achse der Kaverne und der Autobahn sowie die Felsbegrenzung schufen ein ausgesprochen dreidimensionales Tragwerk. Das gewählte tunnelstatische Konzept wies folgende grundlegende Merkmale auf: Kalottenvortrieb mit voraus erstellten Betonwiderlagern für die Spritzbetonschale im Schutz eines doppelten HDI-Gewölbes. Die Betonwiderlager selbst werden auf Fundationskörper aus HDI-Säulen gestellt, sodass die Gewölbebelastung direkt zum anstehenden Fels geführt wird. Die Ortsbrust der Kalotte mit einer Ausbruchfläche von bis zu 160 m² wird teils durch Passivanker aus Stahl, teils durch bewehrte HDI-Säulen gesichert. Die größte Oberflächensetzung auf der Fahrbahn betrug, infolge des Vortriebs der Kalotte und der Strosse/Sohle insgesamt lediglich 35 mm.