Beton-Spritzsysteme im Gotthard-Basistunnel

[Bauforum24 1.130]

Sicherung des NEAT-Abschnitts Sedrun mit Nassspritzbeton

Auf den Bauabschnitten des 57 km langen Gotthard-Basistunnels sind täglich zahlreiche Beton-Spritzsysteme der Sika-Putzmeister-Allianz im Einsatz, häufig rund um die Uhr. Auf dem mittleren Baulos Sedrun arbeiten die Tunnelbauer unter erschwerten Bedingungen mit vier Nassspritz-Geräten des Typs Sika-PM 500.

Auf dem NEAT-Abschnitt Sedrun werden nicht nur die beiden Hauptröhren, sondern auch die
zahlreichen Querstollen und großen Kavernen mit Spritzbeton gesichert. Unser Foto zeigt ein
SIKA-PM 500 Nassspritzgerät bei der Arbeit ?um die Ecke?.

Der Gotthard-Basistunnel gilt als Herzstück der neuen Eisenbahn-Alpentransversalen (NEAT), die den Personen- und Güterzug-Verkehr durch die Schweiz an das europäische Hochgeschwindigkeits-Netz anbindet. Die Strecke wird im Gegensatz zum ca. 1.100 m hoch gelegenen alten Gotthard-Tunnel als so genannte Flachbahn unter dem Hauptkamm der Schweizer Alpen gebaut. Mit 550 m liegt der Scheitelpunkt nur 130 m höher als der Hauptbahnhof von Zürich. Damit wird eine wichtige Vorrausetzung dafür geschaffen, dass ab dem Jahr 2015? so die Planung - Züge mit bis zu 250 km/h (Güterzüge max.160 km/h) die Schweiz auf der Nord-Süd-Achse passieren können. Die beiden Tunnel verlaufen parallel im Abstand von 40 m. Etwa alle 300 m sind die Röhren mit Querstollen verbunden.

Schematische Darstellung des Gotthard-Basistunnels im
Abschnitt Sedrun (Abb.: AlpTransit Gothard AG).


Da die Strecke in zwei einspurigen Tunneln verlegt wird und zur Verkürzung der Bauzeit mehrere seitliche Zugänge erforderlich sind, müssen für die Querung des Gotthard-Massivs insgesamt 153,4 km Tunnel, Stollen und Schächte gebaut werden. Sie gliedern sich in die Abschnitte Erstfeld, Amsteg, Sedrun, Faido und Bodio. Während vier dieser Baulose über die Portale im Norden und Süden der Strecke bzw. über seitliche Zwischenangriffs-Stollen vorangetrieben werden, erreicht man den Tunnelabschnitt Sedrun nur über zwei eng nebeneinander liegende Schächte (Durchmesser 7 und 8 m), die bis in 800 m Tiefe abgeteuft wurden. Vom gemeinsame Schachtkopf aus führt ein 1.000 m langer Stollen mit Gleisanlage sowie ein 450 m langer, horizontaler Entlüftungsstollen nach Übertage. Die beiden Schächte stellen die Verbindung zum Tunnelniveau her, von dem aus die Hohlräume der Multifunktions-Stelle Sedrun in den Fels gesprengt wurden. Seit Sommer 2003 erfolgen von hier aus in nördlicher und südlicher Richtung die Vortriebe der beiden je 6,2 km langen Tunnelabschnitte. Gebaut wird der Abschnitt Sedrun von der Arbeitsgemeinschaft TRANSCO, die aus den Firmen BATIGROUP AG (Zürich), FRUTIGER AG (Thun), BILFINGER BERGER (Mannheim) und PIZZAROTTI SPa (Parma) besteht. Der im April 2002 zwischen der AlpTransit Gotthard AG und der Arbeitsgemeinschaft TRANSCO-Sedrun unterschriebene Werkvertrag hat ein Auftragsvolumen von 1,165 Mrd. Sfr.

Sicherung des Sprengvortriebs mit einem Betonnasspritzgerät Sika-PM 500 im Abschnitt Sedrun



Riesige Hohlräume und hohe Temperaturen untertage

Bei der Multifunktions-Stelle handelt es sich um ein verzweigtes Stollensystem, das nach Fertigstellung den Spurwechsel der Züge ermöglicht. Zusätzlich werden hier drei große Längskavernen sowie eine Querkaverne aus dem Fels gebrochen (Raummaß bis zu 180 m x 17 m x 15 m). Hinzu kommen Querstollen und Hohlräume, in denen später Nothaltestellen, Rettungsräume, Betriebshallen und Technikbereiche eingerichtet sind. Zur Zeit befinden sich im Bereich des Schachtfußes umfangreiche Baustelleneinrichtungen: Material-Umschlagplätze, eine Beton-Mischanlage, Werkstätten, Anlagen zum Abpumpen des Gebirgwassers etc.

Die Überlagerung des alpinen Felsmassivs hat auch Auswirkungen auf die Gebirgswasser- und Felstemperatur. Im Abschnitt Sedrun ist die Überdeckung von bis zu 2.500 m vergleichsweise massiv. Mit 45°C sind hier die Temperaturen besonders hoch. Durch Einsatz riesiger Kühlanlage erreicht die ARGE eine Absenkung auf erträgliche 28°C.

Neue Wege im Tunnelbau

Während vier Abschnitte des Gotthard-Basistunnels im Schildvortrieb mit TBMs aufgefahren werden, erfolgt der Vortrieb unterhalb von Sedrun im Sprengvortrieb. Der Regelquerschnitt der Hauptstollen beträgt etwa 68 m². Bei größeren Deformationen kann es auch zu doppelt so großen Ausbrüche kommen (bis zu 135 m²). Grund für den konventionnellen Vortrieb in Sedrun ist das hier anstehende druckhafte (?quellende?) Gebirge, d.h. die ausgebrochenen Hohlräume haben die Eigenschaft sich wieder zu schließen, falls keine Gegenmaßnahmen getroffen werden.

Um den Ausbruchsquerschnitt offen zuhalten, werden deshalb Stahlbögen als Stützmittel eingesetzt. Wenn nach dem Ausbruch im druckhaften Gebirge ein definiertes Maß an Deformation zugelassen wird, kann der Ausbauwiderstand ? um den Hohlraum offen zuhalten ?erheblich reduziert werden. Dazu werden nach dem Ausbruch (die Abschlagslängen betragen in diesen schlecht Zonen nur ca. 1 m) abschnittsweise zwei ineinander liegende Stahlbögen eingebaut, die sich ineinander schieben. Sobald der Gebirgsdruck zu wirken beginnt, können sich die Ringhälften bis zum Erreichen des maximalen Tragwiderstands zusammenschieben. Diese Technik des ?deformierbaren Stahleinbaus? ist zwar vom deutschen Steinkohle-Bergbau her als Gleitbogen-Ausbau bekannt, wurde jedoch in dieser Größenordnung noch nie zuvor angewandt.

Vom Steinkohlebergbau her ist der Gleitbogenausbau bekannt. Aufgrund des
druckhaften Gebirges wird dieses Verfahren auch im Abschnitt Sedrun eingesetzt
(Abb.: AlpTransit Gotthard AG)


Das ausgebrochene Gestein wird über den Materialaufzug zum Schachtkopf transportiert und mit Gleiswagen zur Aufbereitungsanlage am Ortsrand von Sedrun gebracht. Nach dem Zerkleinern und Sortieren des Ausbruchmaterials als Betonzuschläge wieder nach Untertage, wo es im Bereich des Schachtfußes in einer extra errichteten Betonmischanlage aufbereitet wird. Fahrmischer mit 4 ? 7 m³ Trommelvolumen übernehmen dann den Transport zu den sechs Betonspritzsytemen der Baureihe Sika-PM500 (vier Stück) und Aliva-500 (zwei Stück).

Das Camp der Tunnelbauer von Sedrun mit Brechanlage zum Aufbereiten des
Tunnelabraums, der aus 800 m Tiefe nach Übertage gebracht wird.

Die sechs Spritzgeräte übernehmen die erste Sicherung der unmittelbar zuvor ausgebrochenen Tunnelstrecken mit Stahlfaser-Spritzbeton. Pro Kubikmeter Beton werden etwa 27 kg dieser ca. 5 cm langen Stahlfasern beigemischt. Der Spritzbeton-Auftrag erfolgt in mehreren Lagen, die insgesamt eine Stärke von 15 bis 20 cm erreichen. Auf die Spritzbeton-Schale werden später Drainagematerial und Dichtungsfolien aufgebracht. Erst dann erfolgt die Herstellung der Beton-Innenschale Sie hat in der Regel eine Wandstärke von 30 cm, kann jedoch aufgrund des enormen Gebirgsdrucks im Baulos Sedrun eine Dicke von 1,2 m erreichen.

Zuverlässiger Service, kurzfristige Teileversorgung und spezielle Beton-Zusatzmittel

Mit den regelmäßigen Wartungsarbeiten an den Spritzgeräten hat die ARGE TRANSCO-Sedrun eine spezialisierte externe Service-Werkstatt beauftragt. Als Verbindungsmann vor Ort befindet sich zusätzlich ein Sika-Mitarbeiter auf der Baustelle, der für die ARGE TRANSCO-Sedrun als direkter Ansprechpartner permanent zur Verfügung steht.

Ein SIKA-Mitarbeiter befindet sich als Verbindungsmann
ständig vor Ort.

Neben den unterschiedlichen Spitzgeräten liefert die Sika auch hoch effiziente Beton- und Spritzbeton-Zusatzmittel zum Teilabschnitt Sedrun und auf weitere Baulose des Gotthard-Basistunnels. Dabei handelt es sich meist um Additive die helfen, die teilweise sehr speziellen und hohen Anforderungen an den Baustoff Beton und Spitzbeton bei diesem anspruchsvollen Tunnelprojekt zu erfüllen. Beispielsweise gehören zum Sika-Lieferumfang Silicafume-Zusätze, die u.a. die Dichtigkeit und Dauerhaftigkeit des Spitzbetons erhöhen, Verzögerer zur Einstellung der geforderten Verarbeitungszeit, Fliessmittel zur Sicherstellung der vorgeschriebenen Wasser/Zementwerte sowie alkalifreie Abbindebeschleuniger zum Erreichen der geforderten Frühfestigkeiten. Die genauen Rezepturen des verwendeten Betons und Spritzbetons wurden in einem vom Bauherrn vorgeschriebenen und aufwändigen Präqualifikations-Verfahren seit dem Jahre 1996 erprobt. Sie bilden die Basis der nun auf allen Gotthard-Baustellen eingesetzten Rezepturen.

In jedem Tunnel als Schutzpatronin
verehrt ? die Heilige Barbara.
bearbeitet 15. Dezember 2005 von Bauforum24