Highly specialized geophysical methods for undergroud construction works - Semmering Base Tunnel, a practice report

The use of geophysical methods for the planning of complex underground structures such as deep tunnels has made significant progress in the last two decades. The realization of large underground construction projects in complex geological environments has led to an increase of geophysical exploration during excavation activities, drilling, and geological documentation. The aim is to continuously update and improve the geological model in order to identify and mitigate potential risks. Flexible planning of geophysical measurements and their fast and efficient implementation are required to minimize the impact on ongoing construction works.
During construction of the Semmering Base Tunnel geophysical measurements were and are used to supplement exploratory drillings and tunnel documentation. This paper presents results from the construction lots SBT1.1 (Gloggnitz) and SBT3.1 (Grautschenhof) with an emphasis on carbonate prediction, and from the Göstritz cavern where sudden water ingress required an update of the geologic model. For each assignment a tailored-made geophysical methodology was designed and applied.

Hochspezialisierte geophysikalische Verfahren für den Tunnel- und Kavernenbau am Beispiel des Semmering Basistunnels
Der Einsatz geophysikalischer Methoden für die Planung und Durchführung komplexer Untertagebauwerke hat sich in den letzten zwei Jahrzehnten etabliert. Abhängig von Geologie, Topografie und Tiefenlage des Bauwerks werden Messungen in frühen Projektphasen von der Oberfläche aus oder mit Bohrungen durchgeführt. Die Realisierung großer Tunnelprojekte in komplexer geologischer Umgebung hat in der jüngeren Vergangenheit zu einer Intensivierung der geophysikalischen Erkundung während der Vortriebsarbeiten und in Kombination mit Bohrungen sowie der geologischen Dokumentation geführt. Das Ziel ist, das geologische Baugrundmodell kontinuierlich zu verifizieren und gegebenenfalls anzupassen, um die damit in Zusammenhang stehenden Risken zu erkennen und zu reduzieren. Besondere Bedeutung hat hierbei eine flexible Planung der geophysikalischen Messungen und deren zeitnahe und effiziente Umsetzung, Auswertung und Interpretation.
Der vorliegende Artikel gibt einen Überblick über spezialisierte geophysikalische Anwendungen mit unterschiedlichen Methoden im Zuge des Vortriebs des Semmering Basistunnel. In den Baulosen SBT 1.1 (Gloggnitz) und SBT 3.1 (Grautschenhof) stand die Erkundung karbonatischer Gebirgsabschnitte im Vordergrund, während in der Schachtfußkaverne Göstritz ein plötzlicher Wassereintritt eine zusätzliche Erkundung mit geophysikalischen Verfahren erforderlich machte.