Brenner Base Tunnel – a 10.5 km double shield TBM drive in granite / Brenner Basistunnel – 10,5 km Doppelschild‐TBM im Granit
Authors: Skuk Stefan , Wegscheider Daniel 
Published: June 2015

The Brenner Base Tunnel, with two main bores and an investigation tunnel running parallel in the middle, crosses the main ridge of the Alps beneath the Brenner Pass and the border of Austria and Italy. The first construction contract was a 10.5 km long investigation tunnel bored by a double shield machine in granite. Numerous investigation measures, laboratory tests and geological face surveys were carried out, and the TBM data was recorded on a 10‐second cycle. Due to the large amount of data and the very well known homogeneous geology, it seemed appropriate to develop correlations between the data of the rock mass, the rock and the TBM. Statistically reliable statements could be derived. The unconfined compression strength of the rock, discontinuity parameters and index parameters such as the RMR (Rock Mass Rating), GSI (Geological Strength Index) and RQD (Rock Quality Designation) were compared with the penetration behaviour. GSI values between 30 and 40 showed four times the penetration rate compared to GSI values between 90 and 100. This applies similarly for the RQD, RMR and discontinuity spacing values.

The objective was to precisely localize rock mass zones with a high degree of fracturing or faults for the main bores. This is only possible to a limited extent from the face surveys since the sides of the tunnel are not visible between the individual face surveys and the delivered information is not complete. By matching the geological face information with the TBM data, the faulted rock mass zones in the investigation tunnel could be defined well. In addition, experience from the investigation programme and its geotechnical monitoring is described. The constant presence of geologists on the TBM, the installation of measurement segments and continuous probe drilling can be seen as particularly positive.

Der Brenner Basistunnel mit zwei Hauptröhren und dem mittig parallel verlaufenden Erkundungstunnel unterquert den Alpenhauptkamm unter dem Brennerpass zwischen den beiden Ländern Österreich und Italien. Das erste Baulos war ein 10,5 km langer Erkundungsstollen im Granit, der mit einer Doppelschildmaschine aufgefahren wurde. Zahlreiche Erkundungsmaßnahmen, Laborversuche und geologische Ortsbrustaufnahmen wurden durchgeführt. Die TBM‐Daten wurden im 10‐Sekunden‐Takt aufgezeichnet. Aufgrund der großen Anzahl von Daten und der sehr gut bekannten homogenen Geologie bot es sich an, Korrelationen zwischen Daten des Gebirges, des Gesteins und der TBM herzustellen. Es konnten statistisch gefestigte Aussagen getroffen werden. Die einaxiale Druckfestigkeit des Gesteins, Trennflächenparameter sowie Indexparameter wie RMR (Rock Mass Rating), GSI (Geological Strength Index) und RQD (Rock Quality Designation) wurden mit dem Penetrationsverhalten verglichen. GSI‐Werte zwischen 30 und 40 zeigten dabei eine um das Vierfache erhöhte Penetrationsrate im Vergleich zu GSI‐Werten zwischen 90 und 100. Ähnliches gilt für RQD, RMR und Werte des Trennflächenabstands.

Ziel war es, Gebirgsbereiche mit hohem Zerlegungsgrad und Störungen für die Hauptröhren genau zu lokalisieren. Das ist aufgrund der Ortsbrustaufnahmen nur begrenzt möglich, da die Laibung zwischen den einzelnen Ortsbrustaufnahmen nicht sichtbar ist und somit nur lückenhafte Informationen vorliegen. Durch die Abgleichung der geologischen Ortsbrustinformationen mit den TBM‐Daten konnten die gestörten Gebirgsbereiche im Erkundungsstollen gut abgegrenzt werden. Weiterhin werden die Erfahrungen aus dem Erkundungsprogramm und dem geotechnischen Monitoring aufgezeigt. Die ständige Präsenz des Geologen auf der TBM, der Einsatz von Messtübbingen und durchgehende Vorausbohrungen sind dabei besonders positiv hervorzuheben.