SBT – Tunnel excavation in erosion‐prone rock mass with high permeability and water pressure: Mechanisms, risks and countermeasures

Der Vortrieb beim Semmering‐Basistunnel (SBT) in Störungszonen bei hoher Überlagerung ist an sich eine große Herausforderung. Geht diese Störungszone dann auch noch direkt in eine stark wasserführende Zone mit Bergwasserdrücken von bis zu 10 bar über, sind für deren Durchörterung ausgeklügelte Vortriebs‐ und Sicherungskonzepte erforderlich. Um den Wasserzufluss in den Tunnel dauerhaft herabzusetzen, wurden vortriebsbegleitend umfangreiche Injektionsmaßnahmen durchgeführt. Diese sollten einerseits eine Verbesserung der Verbandseigenschaften innerhalb der Störungszone am nördlichen Rand des Grassbergs bewirken und andererseits die Durchlässigkeit im anschließenden stark durchlässigen wasserführenden Karbonat herabsetzen. Systematische Erkundungsbohrungen ergaben eine komplexe Abfolge geologischer Einheiten am Übergang von der Störungszone in die wasserführende karbonatische Einheit. So kamen unter anderem Injektionsschirme mit Bohrlängen von durchwegs bis zu 100 m zur Ausführung. Großflächige Ortsbrustinstabilitäten innerhalb der Störungszone erforderten weitere Adaptierungen des Vortriebs‐ und Injektionskonzepts. Des Weiteren wurde das geotechnische Monitoring maßgeblich erweitert, da etwa 160 m über der Tunnelfirste eine Schnellstraße inklusive Ankerwand im Einflussbereich des Vortriebs liegt.

The excavation of the Semmering Base Tunnel (SBT) through fault zones under high overburden presents significant challenges, especially when these zones transition directly into a highly water‐bearing formation with groundwater pressures of up to 10 bar. Excavation under these conditions demands advanced tunnelling and support measures. To permanently reduce groundwater inflow, extensive pre‐excavation grouting was implemented to enhance the rock mass properties within the fault zone and reduce the permeability of the adjacent carbonate rock. Systematic exploratory drilling revealed a complex sequence of geological units at the transition zone from fault zone into the water‐bearing carbonate formation. As a result, grouting umbrellas with borehole lengths of up to 100 m were installed. Large‐scale face instabilities within the fault zone required further adaptations of the tunnelling and grouting measures. Among other measures, geotechnical monitoring was significantly expanded, as the tunnel passes beneath a motorway and an anchored retaining wall located approximately 160 m above the tunnel crown.