Spritzbeton-Technologie ´06


Entwässerung von einschaligen Spritzbetonauskleidungen in schwedischen Felstunnels

Tomas Franzén, SveBeFo - Svensk Bergteknisk Forskning, Stockholm

Die geologischen Bedingungen in Skandinavien sind für den Tunnelbau günstig, weil das Grundgestein aus hartem kristallinen Fels mit einer dünnen Überdeckung aus quartiären Lockergesteinen besteht. Der Fels ist oft gut und großteils selbst tragend, erfordert aber eine Sicherung um lose Blöcke zu stabilisieren und die Oberfläche vor Verwitterung zu schützen. Übliche Sicherungsmaßnahmen bestehen aus vermörtelten Felsankern und typischerweise 5 cm Stahlfaserspritzbeton. Unter ungünstigen Bedingungen bestehen die Stützmaßnahmen in den meisten Fällen aus Systemankerungen mit längeren Ankern in engerem Abstand und einer dickeren Spritzbetonauskleidung zwischen 15 und 20 cm, wobei die Bewehrung mit dem Fels zusammen den Ausbruch stabilisiert. Wenn schwierige, nicht standfeste Zonen zu überwinden sind, werden kürzere Abschläge in Kombination mit vorauseilenden Injektionsankern zur Sicherung erforderlich. Doch noch immer erfolgt eine einschalige Spritzbetonauskleidung. Das heißt, dass wir Ortbeton oder vorgefertigte Betonschalen nur in wenigen sehr besonderen Fällen verwenden.

Um die ständig wachsenden Anforderungen an die Abdichtung zum Schutz unseres Grundwassers zu erfüllen, wenden wir gewöhnlich vorauseilende Injektionsschirme an, um den Wassereintritt auf bestimmte Werte zu reduzieren, die mittlerweile oft bei so geringen Werten wie 2 – 5 l/Min. und 100 m Tunnel liegen. Teilweise sind die Anforderungen noch strenger, wenn der Tunnel in einer sensiblen Umwelt gebaut wird oder wenn man aus funktionalen Zwecken bestrebt ist, einen praktisch trockenen Tunnel zu erzielen. Trotzdem wird man sich immer um etwas Feuchtigkeit und Tropfwasser kümmern müssen. Die funktionalen Anforderungen an die Wasserabdichtung von First und Ulmen sind je nach Projekt verschieden. In Straßentunnels kann eine nasse und rutschige Fahrbahn gefährlich sein und in unserem Klima gibt es auch Frost und Eiszapfenbildung, was nicht zu tolerieren ist. In Eisenbahntunnels darf es kein Herabtropfen auf die Fahrleitung geben. Daher müssen auch kleine verbleibende Wassereintritte abgeleitet werden.

Das wird gewöhnlich mit „Drainagen“ gemacht, die auf dem bereits angebrachten Spritzbeton befestigt werden, nachdem Feuchtigkeit und Tropfwasser von First und Ulmen lokalisiert und gemessen wurden. Früher waren solche Drainagen ca. einen halben bis einen Meter breit, aufgebaut aus einem Gummischlauch, der dem Zweck diente einen offenen Raum für den Wasserfluss unter einer Matte aus Mineralwolle zu schaffen. Dieser Aufbau wurde wiederum von einer Mattenbewehrung und einer oder zwei Schichten Spritzbeton bedeckt wird (4 und 2 cm vgl. Zeichnung unten). Wenn die Temperaturen im Winter sogar in vielen Tunnels, unter Null Grad fallen, sind Probleme mit zugefrorenen Drainagen und daraus resultierenden Reparaturarbeiten aufgetreten. Daher wurden Großversuche in einem Testtunnel sowie Temperaturberechnungen durchgeführt, die zu Änderungen der Standardkonstruktion führten und nunmehr werden breitere und besser isolierte Abläufe verwendet. Die Isolierung besteht gewöhnlich aus Polyethylenmatten und der Schlauch wird von Schlitzen ersetzt, die in die Matte eingearbeitet werden. Die Mattenbewehrung ist durch Stahlfaserbeton ersetzt und seit kurzem wird auch eine kleine Menge von Polypropylenfasern (2 kg pro m3) in die (äußere Schicht) des Spritzbetons zugegeben um das Abplatzen bei Feuereinwirkung zu verhindern.