Empfehlungen zu Dichtungssystemen im Tunnelbau EAG-EDT E-Book

• Herausgeber: Wiley-VCH
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 248

Veröffentlichungsjahr: 2018

Beschreibung

Die Empfehlungen dokumentieren den Stand der Technik in der Bemessung, Auswahl, Anwendung und Prüfung von Geokunststoffen im Tunnelbau und sind vom Arbeitskreis AK 5.1 "Kunststoffe in der Geotechnik und im Wasserbau" der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V. (DGGT) erstellt worden.

Das Buch behandelt Dichtungssysteme mit Kunststoffdichtungsbahnen für Tunnel in geschlossener und offener Bauweise sowie für sonstige unterirdische Bauwerke und dient als Leitfaden für Bauherren, Planer und Ausführende. Entwicklungen in relevanten Regelwerken und Normen, Projekterfahrungen sowie Weiterentwicklungen und anwendungsbezogene Forschungserkenntnisse seit Erscheinen der ersten Auflage im Jahr 2005 wurden in diese 2. Auflage der "Empfehlungen zu Dichtungssystemen im Tunnelbau EAG-EDT" eingearbeitet. Fallbeispiele ergänzen die Ausführungen.

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Cover

Titelseite

Impressum

Vorwort zur 2. Auflage

Vorwort zur 1. Auflage

1 Einführung

2 Grundlagen und Benennungen

2.1 Erfahrungen

2.2 Kostenübersicht

2.3 Verwendete Benennungen

3 Entwurfsgrundsätze

3.1 Allgemeines

3.2 Übersicht der Elemente und grundsätzlicher Aufbau der Dichtungssysteme mit Kunststoffdichtungsbahnen

3.3 Ausbildung der Dichtungssysteme mit Kunststoffdichtungsbahnen in Abhängigkeit von den Bergwasserverhältnissen

3.4 Schutzschichten

3.5 Dränung

3.6 Fugendichtungen, Abschottungen, Anschlüsse und Durchdringungen

3.7 Befestigung der Abdichtung

3.8 Verpressvorgänge

3.9 Einbauteile

3.10 Qualität

3.11 Spritz-, Sprüh- oder Flüssigabdichtungen

4 Produkt- und Systemanforderungen

4.1 Allgemeines

4.2 Abdichtungsträger

4.3 Kunststoffdichtungsbahnen

4.4 Profilbänder

4.5 Schutzschichten

4.6 Dränschichten aus Geokunststoffen

4.7 Befestigungssysteme

4.8 Verpressvorgänge

4.9 Einbauteile und sonstige spezielle Anschlusselemente

4.10 Innenschale bei in geschlossener Bauweise erstellten Bauwerken

4.11 Dichtungssystem

4.12 Zusätzliche Angaben zu Laborprüfungen an Geokunststoffen

4.13 Prüfungen während der Bauausführung

4.14 Untersuchungen nach der Fertigstellung

5 Einbau

5.1 Allgemeines

5.2 Ausstattung und Arbeitssicherheit

5.3 Geschlossene Bauweise

5.4 Offene Bauweise

6 Qualitätssicherung (QS)

6.1 Allgemeines

6.2 Systematik der Qualitätssicherungsmaßnahmen

6.3 Produktnachweise

6.4 Projektspezifische Qualitätssicherungsmaßnahmen des Auftragnehmers

6.5 Projektspezifische Qualitätssicherungsmaßnahmen des Bauherrn/Überwachers

6.6 Art und Häufigkeit der Produktprüfungen im Rahmen der Qualitätssicherungsmaßnahmen

6.7 Überwachung der Systemanforderungen

7 Zusammenfassung und Ausblick

8 Schrifttum

8.1 Gesetze, Verordnungen, Richtlinien von Behörden und öffentlichen Auftraggebern

8.2 Normen, sonstige Richtlinien, Empfehlungen und Merkblätter

8.3 Forschungsberichte

8.4 Fachbeiträge

9 Fallbeispiele

9.1 Abdichtung und Entwässerung des Tunnels Euerwang der Deutschen Bahn AG (NBS Nürnberg–Ingolstadt)

9.2 Umlaufende einlagige KDB-Abdichtung im Straßentunnel Leutenbach

9.3 Druckwasserhaltende KDB-Abdichtung im Tunnel Silberberg der Deutschen Bahn AG (NBS Ebensfeld–Erfurt)

9.4 Eisenbahntunnel Reitersberg mit druckwasserhaltender KDB-Abdichtung und mit einer Sohlbrückenkonstruktion für zeitgleichen Vortrieb und Innenschalenausbau

9.5 Anschluss der KDB-Abdichtung von Querschlägen an Tübbings mit Klebeanschluss im Finnetunnel

Stichwortverzeichnis

Wiley Endbenutzer-Lizenzvereinbarung

List of Tables

2 Grundlagen und Benennungen

Tabelle 2.1 Erfahrungswerte der Kosten für KDB-Abdichtungen in Abhängigkeit von der Art des Dichtungssystems (geschlossene Bauweise).

3 Entwurfsgrundsätze

Tabelle 3.1 Abdichtungssystematik für in geschlossener Bauweise erstellte Bauwerke in Abhängigkeit vom hydrostatischen Druck und ggf. von der Klasse des chemischen Betonangriffs durch das Bergwasser.

Tabelle 3.2 Abdichtungssystematik für in offener Bauweise erstellte Bauwerke in Abhängigkeit vom hydrostatischen Druck und ggf. von der Klasse des chemischen Betonangriffs (Expositionsklasse) durch das Bergwasser

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Tabelle 3.3 Anordnung und Art der Schutzschichten für KDB-Abdichtungen bei in offener Bauweise erstellten Bauwerken.

Tabelle 3.4 Relevante Randbedingungen für die Planung der Übergänge von Querstollen mit KDB-Abdichtung an Tübbingtunnel.

Tabelle 3.5 Chronologisch geordnete planmäßige oder bedarfsweise Verpressvorgänge bei geschlossener Bauweise.

4 Produkt- und Systemanforderungen

Tabelle 4.1 Anforderungen an Kunststoffdichtungsbahnen.

Tabelle 4.2 Anforderungen an Profilbänder.

Tabelle 4.3 Anforderungen an bergseitige geotextile Schutzschichten für in geschlossener Bauweise erstellte Bauwerke.

Tabelle 4.4 Anforderungen an Kunststoffschutzbahnen für in geschlossener Bauweise erstellte Bauwerke.

Tabelle 4.5 Anforderungen an geotextile Schutzschichten ohne Dränfunktion für in offener Bauweise erstellte Bauwerke.

Tabelle 4.6 Anforderungen an Dränelemente aus Geokunststoffen für in geschlossener Bauweise erstellte Bauwerke.

Tabelle 4.7 Anforderungen an bodenseitige Drän- und kombinierte Schutz-/Dränschichten für in offener Bauweise erstellte Bauwerke.

Tabelle 4.8 Verpresseinrichtungen und -stoffe für planmäßige und bedarfsweise Verpressvorgänge in Tunneln mit geschlossener Bauweise.

Tabelle 4.9 Anforderungen an Verpressstoffe.

Tabelle 4.10 Anhaltswerte zur Anordnung von Befestigungselementen für Kunststoffdichtungsbahnen bei in geschlossener Bauweise erstellten Bauwerken.

Tabelle 4.11 Anordnung der Verpresssysteme für Verpressvorgänge in Tunneln mit geschlossener Bauweise.

Tabelle 4.12 Art und Geometrie der Fügenähte bei KDB-Abdichtungen.

Tabelle 4.14 Dichtigkeitsprüfung der Fügenähte bei KDB-Abdichtungen.

Tabelle 4.15 Dichtigkeitsprüfung der Kammerelemente bei doppellagigen KDB-Abdichtungen mit Vakuum.

5 Einbau

Tabelle 5.1 Prüffolge der Vakuumprüfungen von Kammerelementen.

6 Qualitätssicherung (QS)

Tabelle 6.1 Übersicht der geforderten Qualitätssicherungsmaßnahmen für Kunststoffdichtungsbahnen.

Tabelle 6.2 Übersicht der geforderten Qualitätssicherungsmaßnahmen für Profilbänder.

Tabelle 6.3 Übersicht der geforderten Qualitätssicherungsmaßnahmen für bergseitige geotextile Schutzschichten für in geschlossener Bauweise erstellte Bauwerke.

Tabelle 6.4 Übersicht der geforderten Qualitätssicherungsmaßnahmen für Kunststoffschutzbahnen.

Tabelle 6.5 Übersicht der geforderten Qualitätssicherungsmaßnahmen für geotextile Schutzschichten ohne Dränfunktion für in offener Bauweise erstellte Bauwerke.

Tabelle 6.6 Übersicht der geforderten Qualitätssicherungsmaßnahmen für Dränelemente aus Geokunststoffen für in geschlossener Bauweise erstellte Bauwerke.

Tabelle 6.7 Übersicht der geforderten Qualitätssicherungsmaßnahmen für bodenseitige Drän- und kombinierte Schutz-/Dränschichten aus Geotextilien oder geotextilverwandten Produkten für in offener Bauweise erstellte Bauwerke.

9 Fallbeispiele

Tabelle 9.1 Arbeitsphasen unter Sohlbrücke (Bildnachweise: Naue GmbH & Co. KG).

List of Illustrations

3 Entwurfsgrundsätze

Bild 3.1 Unterschiedliche Abdichtungsgeometrien.

Bild 3.2 Aufbau des Dichtungssystems im aufgehenden Gewölbe (geschlossene Bauweise, nicht maßstäblich).

Bild 3.3 Aufbau des Dichtungssystems im Sohlgewölbe (geschlossene Bau-weise, nicht maßstäblich).

Bild 3.4 Aufbau eines Dichtungssystems im Rechteckquerschnitt (offene Bauweise, Regenschirmabdichtung).

Bild 3.5 Aufbau eines Dichtungssystems im Gewölbequerschnitt (offene Bauweise, Regenschirmabdichtung).

Bild 3.6 Ausbildung der Ringabschottung.

Bild 3.7 Verbindung der Sperranker an einem Kreuzstoß.

Bild 3.8 Anschluss einer Kunststoffdichtungsbahn mit Anschlussband an die Betonkonstruktion bei Sickerwasser.

Bild 3.9 Beispiel eines Anschlusses einer KDB-Abdichtung mit außenliegendem Fugenband und Anschlussband an die Innenschale als WUB-Konstruktion (geschlossene Bauweise, nicht maßstäblich).

Bild 3.10 Anschluss eines KDB-Dichtungssystems an einen Tübbingtunnel mit Klemmkonstruktion.

Bild 3.11 Anschluss eines KDB-Dichtungssystems an einen Tübbingtunnel mit Übergangsblock.

Bild 3.12 Klebeanschluss eines KDB-Dichtungssystems an einen Tübbingtunnel.

Bild 3.13 Durchdringungen im Sohlbereich mit einem Brunnentopf (links aus Polyethylen, rechts aus Stahl).

4 Produkt- und Systemanforderungen

Bild 4.1 Zulässige Unebenheiten im Abdichtungsträger.

Bild 4.2 Systemskizzen der Profilbandtypen mit Kennzeichnung ihrer Grundelemente.

Bild 4.3 Geometrie und Abmessungen von Anschlussbändern.

Bild 4.4 Geometrie und Abmessungen außenliegender Fugenbänder in Anlehnung an KIRSCHKE (2005).

Bild 4.5 Anordnung von Dränelementen bei in geschlossener Bauweise erstellten Bauwerken.

Bild 4.6 Beispiel einer doppellagigen KDB-Abdichtung mit überlappenden Kammerelementen und Z-Nähten.

Bild 4.7 Beispiel einer doppellagigen KDB-Abdichtung ohne Überlappung der Kammerelemente mit prüffähigen Überlappnähten.

Bild 4.8 Anordnung der Verpresssysteme gemäß Tabelle 4.11 in der Abwicklung (nicht maßstabsgetreue Systemdarstellung).

Bild 4.9 Räumliche, schematische Darstellung von Verpresseinrichtungen über eine Blocklänge und zwei Blockfugen gemäß Tabelle 4.11.

Bild 4.10 Anordnung von Verpressschläuchen oder Verpressstutzen in den Sperrankerzwischenräumen außenliegender Fugenbänder (Details zu Nr. 4 in den Bildern 4.8 und 4.9, nicht maßstabsgetreue Systemdarstellungen).

Bild 4.11 Prüfeinrichtung und -aufbau für Flächendruckversuche.

Bild 4.12 Prüfsystemaufbau der Pyramidendruckversuche.

5 Einbau

Bild 5.1 Fugenabdichtung mit Abschottung durch außenliegendes Fugenband (Regelausführung).

6 Qualitätssicherung (QS)

Bild 6.1 Systematik der Produktnachweise für Kunststoffdichtungsbahnen, Profilbänder, Schutzschichten und Dränschichten für KDB-Abdichtungen unterirdischer Bauwerke.

Bild 6.2 Systematik der projektspezifischen Qualitätssicherungsmaßnahmen für KDB-Abdichtungen unterirdischer Bauwerke.

Bild 6.3 Wesentliche Wechselwirkungen der KDB-Abdichtung mit angrenzenden Gewerken.

Bild 6.4 Wesentliche Wechselwirkungen der ÜB-KDB-T mit Projektbeteiligten.

9 Fallbeispiele

Bild 9.1 Detail Übergangsbereich Gewölbe/Sohle im entwässerten Tunnelabschnitt (Bildnachweis: Hochtief Construction AG).

Bild 9.2 Prinzip des Impakt-Echo-Verfahrens (Bildnachweis: Hochtief Construction AG).

Bild 9.3 Isometrische Darstellung der Dicke der Innenschale aus Messungen mit dem Impakt-Echo-Verfahren (Bildnachweis: Hochtief Construction AG).

Bild 9.4 Verlegegerüst für die Sohle (Bildnachweis: G quadrat Geokunststoffgesellschaft mbH).

Bild 9.5 Teilautomatisches Verlegegerüst im Gewölbe (Bildnachweis: G quadrat Geokunststoffgesellschaft mbH).

Bild 9.6 Geologischer Querschnitt mit dem Tunnel Silberberg (Bildnachweis: Deutsche Bahn AG).

Bild 9.7 Querschnitt des Tunnels Silberberg mit KDB-Abdichtung (Bildnachweis: Deutsche Bahn AG).

Bild 9.8 Verlegegerüst mit Raupenfahrwerken und Fernsteuerung (Bildnachweis: GSE Lining Technology GmbH).

Bild 9.9 Mechanisierte Verlegung der geotextilen Schutzschicht und Befestigung mit Rondellen (Bildnachweis: GSE Lining Technology GmbH).

Bild 9.10 Mechanisierte Verlegung der Kunststoffdichtungsbahn und Befestigung mit Haftfolienstreifen (Bildnachweis: GSE Lining Technology GmbH).

Bild 9.11 Betonierte Innenschale (Bildnachweis: GSE Lining Technology GmbH).

Bild 9.12 Sohlbrückenkonstruktion (Bildnachweis: Naue GmbH & Co. KG).

Bild 9.14 Einlegen des Kunststoffstreifens in die Kleberschicht (Bildnachweis: Beratende Ingenieure Prof. Dr.-Ing. Dieter Kirschke).

Bild 9.13 Auftrag des Expoxidharzklebers (Bildnachweis: Beratende Ingenieure Prof. Dr.-Ing. Dieter Kirschke).

Bild 9.15 Ausstreichen von Lufteinschlüssen zwischen Kleberschicht und Kunststoffstreifen (Bildnachweis: Beratende Ingenieure Prof. Dr.-Ing. Dieter Kirschke).

Bild 9.16 Fertiger Klebeanschluss vor dem Bewehrungseinbau (Bildnachweis: Beratende Ingenieure Prof. Dr.-Ing. Dieter Kirschke).

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Empfehlungen zu Dichtungssystemen im Tunnelbau EAG-EDT

Arbeitskreis AK 5.1 „Kunststoffe in der Geotechnik und im Wasserbau“ derDeutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V.Obmann: Prof. Dr.-Ing. F. Saathoff

Titelbild: Abdichtung Tunnel Hirschhagen A 44, NAUE GmbH & Co. KG

Bibliografische Information der Deutschen NationalbibliothekDie Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar.

© 2018 Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Rotherstraße 21, 10245 Berlin, Germany

Alle Rechte, insbesondere die der Übersetzung in andere Sprachen, vorbehalten. Kein Teil dieses Buches darf ohne schriftliche Genehmigung des Verlages in irgendeiner Form – durch Fotokopie, Mikrofilm oder irgendein anderes Verfahren – reproduziert oder in eine von Maschinen, insbesondere von Datenverarbeitungsmaschinen, verwendbare Sprache übertragen oder übersetzt werden.

All rights reserved (including those of translation into other languages). No part of this book may be reproduced in any form – by photoprinting, microfilm, or any other means – nor transmitted or translated into a machine language without written permission from the publisher.

Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, daß diese von jedermann frei benutzt werden dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie als solche nicht eigens markiert sind.

2. Auflage

Print ISBN: 978-3-433-03243-5ePDF ISBN: 978-3-433-60938-5ePub ISBN: 978-3-433-60940-8eMob ISBN: 978-3-433-60939-2oBook ISBN: 978-3-433-60941-5

Vorwort zur 2. Auflage

Seit der Herausgabe der 1. Auflage der „Empfehlungen zu Dichtungssystemen im Tunnelbau EAG-EDT“ des Arbeitskreises 5.1 „Kunststoffe in der Geotechnik und im Wasserbau“ der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V. im Jahre 2005 ist die Entwicklung fortgeschritten. Es liegen neue Projekterfahrungen und Weiterentwicklungen vor. Im Jahr 2007 wurden für Straßentunnel die ZTV-ING Teil 5 Tunnelbau Abschnitt 5 Abdichtung mit den zugehörigen TL/TP KDB und TL/TP SD der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) und im Jahr 2013 für Eisenbahntunnel die beiden für KDB-Dichtungssysteme relevanten Module 853.4101 und 853.4202 der Ril 853 der Deutschen Bahn AG eingeführt. Die Zusammenarbeit im AK 5.1 hat maßgeblich zu Vereinheitlichungen der Vorgaben für Bahn- und Straßentunnel beigetragen. Die nächsten Überarbeitungen von ZTV-ING und Ril 853 sind in naher Zukunft zu erwarten. Ebenso wurden seit Erscheinen der 1. Auflage die Bauproduktenrichtlinie durch die EU-Bauproduktenverordnung vom 9. März 2011 abgelöst sowie viele für die EAG-EDT relevante Normen überarbeitet. Die genannten Entwicklungen sind in die vorliegende 2. Auflage eingeflossen. Der im Jahr 2010 vom AK 5.1 veröffentlichte „Leitfaden für die Fachbauüberwachung von KDB-Abdichtungen im Tunnelbau FBÜ-KDB-T“ wurde außerdem aktualisiert und in diese 2. Auflage der EAG-EDT integriert.

Für die zukünftige Fortschreibung der EAG-EDT nimmt die Untergruppe „UG 6 Tunnelbau“ gerne Hinweise und Anregungen entgegen.

Leiterin der UG 6

Brummermann, Katrin, Dr.-Ing. M. A., BKB, Ronnenberg (Stellvertretende Leiterin seit 2006, Leiterin seit 2007)

Stellvertretender Leiter der UG 6

Albers, Klaus, Dipl.-Ing., G quadrat Geokunststoffgesellschaft mbH, Krefeld (seit 2007)

Mitarbeiter:

Arth, Peter, Dipl.-Ing., vormals DB Netz AG, München (bis 2006 Mitglied, bis 2011 Gast)

Asmus, Detlef, Dipl.-Ing., Limes GmbH, Lünen (2007 bis 2011)

Brem, Günther, Dr.-Ing., vormals Hochtief Construction AG, Frankfurt am Main (bis 2007)

Camós-Andreu, Carles, Dr., DB Netz AG, München (Gast seit 2016)

De Hesselle, Jörg, Dipl.-Ing., IBE Ingenieure GmbH + Co. KG, Hennef (Gast seit 2012)

Glück, Leopold, Dipl.-Ing., Sachverständiger für Kunststofftechnik, Martinsheim

Groten, Andreas, Dr.-Ing., vormals Bilfinger Berger Ingenieurbau GmbH, München (2008 bis 2013)

Gust, Hans, Dipl.-Ing., G quadrat Geokunststoffgesellschaft mbH, Krefeld (Gast seit 2013)

Haack, Alfred, Prof. Dr.-Ing., vormals STUVA e. V. (von 2006 bis zum Ausscheiden 2007 Leiter der UG 6)

Kaundinya, Ingo, Dipl.-Ing., Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Bergisch Gladbach

Kessler, Dominik, Dipl.-Ing., STUVAtec GmbH, Köln (seit 2007)

Kirschke, Dieter, Prof. Dr.-Ing., Prof. Dr.-Ing. Kirschke GmbH & Co. KG, Ettlingen

Klonsdorf, Günter, Dipl.-Ing., BUNG Ingenieure AG, Heidelberg

Kopp, Bernd, Dipl.-Ing., vormals Naue Sealing, dann G quadrat Geokunststoffgesellschaft mbH, Krefeld (bis 2011)

Krahberg, Sven, Dipl.-Ing., GSE Lining Technology GmbH, Hamburg

Lemke, Stefan, Dipl.-Ing., Renesco Group (vormals Sika Schweiz AG), Schweiz

Mähner, Dietmar, Prof. Dr.-Ing., Fachhochschule Münster, Münster (seit 2008)

Mämpel, Hans, IMM Maidl & Maidl Beratende Ingenieure GmbH & Co. KG, Bochum (seit 2007)

Meissner, Marc, M.BC., Dipl.-Ing., Naue GmbH & Co. KG, Bückeburg (2009 bis 2016)

Mohr, Peter, Dipl.-Ing., Geotex Ingenieurgesellschaft, München (bis 2016)

Naewe, Matthias, Dipl.-Ing., BUNG Ingenieure AG, Köln (Gast seit 2010)

Saathoff, Fokke, Prof. Dr.-Ing., Universität Rostock, Rostock

Schälicke, Hendrik, Dipl.-Ing., Prof. Dr.-Ing. Kirschke GmbH & Co. KG, Ettlingen (Gast seit 2010, Mitglied seit 2011)

Schlegel, Stephan, Dipl.-Ing., Hochtief Infrastructure GmbH, Frankfurt (seit 2007)

Schuck, Winfried, Dipl.-Ing., DB Netz AG, München

Vollmann, Götz, Dr.-Ing., Ruhr-Universität Bochum, Bochum (Gast seit 2009, Mitglied seit 2012)

Wiesmeier, Ludwig, Dipl.-Ing. DB Netz AG, München (Gast, seit 2014 bis 2016)

Witolla, Christian, Dipl.-Ing., Ingenieurbüro Geoplan GmbH, Neukirchen-Vluyn (seit 2006 bis 2016)

In der Redaktionsgruppe für die 2. Auflage der EAG-EDT arbeiteten außer der Leiterin der UG 6 auch Dipl.-Ing. Hans Gust von der G quadrat Geokunststoffgesellschaft mbH, Prof. Dr.-Ing. Frank Heimbecher von der Fachhochschule Münster, Dipl.-Ing. Dominik Kessler von der STUVAtec GmbH, Dipl.-Ing. Hendrik Schälicke von der Prof. Dr.-Ing. Kirschke GmbH & Co. KG sowie Dipl.-Ing. Catrin Tarnowski von der GSE Lining Technology GmbH mit.

Die UG 6 dankt der Untergruppe 7 „Langzeitbeständigkeit“ des Arbeitskreises 5.1 unter der Leitung von Dr. Hartmut Schröder, BPHS Consulting, Berlin, und Dr. Daniela Robertson, vormals Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Berlin, für ihre Unterstützung und Mitarbeit an diesen Empfehlungen.

Dank gebührt neben den genannten Personen auch allen weiteren Fachkollegen, die außerhalb des Arbeitskreises beratend an der Erarbeitung der neuen Auflage der Empfehlungen mitgewirkt haben

Im Juni 2017

Prof. Dr.-Ing.Fokke SaathoffObmann AK 5.1

Dr.-Ing. M. A.Katrin BrummermannLeiterin derUntergruppe 6

Prof. Dr.-Ing.Martin ZieglerLeiter der Fachsektion„Kunststoffe in der Geotechnik“

Vorwort zur 1. Auflage

Der Arbeitskreis AK 5.1 „Kunststoffe in der Geotechnik und im Wasserbau“ der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) wurde im Jahre 1972 durch Prof. Dr.-Ing. F.-F. Zitscher gegründet und wird heute in einer eigenen Fachsektion der DGGT „Kunststoffe in der Geotechnik“ geführt. Von 1993 bis 2002 stand der Arbeitskreis unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Sören Kohlhase. Seit Mai 2002 leitet Dr.-Ing. Fokke Saathoff diesen Arbeitskreis.

Die Geokunststoffanwendungen mit den Funktionen Trennen, Filtern, Dränen, Verpacken, Dichten und Schützen werden in mehreren Untergruppen im AK 5.1 behandelt.

Bereits 1997 hat die Untergruppe UG 6 des AK 5.1 die „Empfehlungen Doppeldichtung Tunnel, EDT“ für die Abdichtung hochbeanspruchter Tunnelbauwerke veröffentlicht. Inzwischen sind bauherrenseitig die Regelwerke zur Abdichtung im Tunnelbau weiterentwickelt und dabei auch Vorgaben für eine stärkere Differenzierung des Systemaufbaus je nach Beanspruchungsgrad vorgenommen worden. Um die Entwicklung der Abdichtung im Straßen- und im Eisenbahntunnelbau auf ein einheitliches Anforderungsniveau zu heben und dafür die Grundlagen zu erarbeiten, wurde aus der Praxis die Forderung nach neuen, umfassenden Empfehlungen für die verschiedenen Dichtungssysteme im Tunnel- und Stollenbau gestellt. Belange des verbesserten Bauwerkschutzes, der Einbausicherheit und nicht zuletzt des Umweltschutzes sollten dabei berücksichtigt werden. In jüngster Vergangenheit erlangten zudem die Europäischen Normen und im Zusammenhang damit neue Regelungen zur Qualitätssicherung für die Anwendung von Geokunststoffen im Tunnelbau ihre Gültigkeit. Die Auswirkungen waren in Einklang mit den nationalen Bedürfnissen zu bringen. Weiterhin galt es Erkenntnisse aus den letzten großen Tunnelobjekten und anwendungsbezogene Forschungserkenntnisse zu berücksichtigen. Der AK 5.1 hat erneut die UG 6 mit dieser Aufgabe betraut.

Fachleute aus der Geokunststoffe erzeugenden Industrie, Vertreter von Ingenieurbüros, unabhängigen Instituten, Universitäten sowie Mitarbeiter von Behörden, Bauherrenseite und Vertreter von Bauunternehmungen und von Fachverlegern wurden um Unterstützung gebeten. Es wurde besonders darauf geachtet, eine anwendungsübergreifende personelle Zusammensetzung dieser Untergruppe aus den Anwendungsbereichen Straßen- und Eisenbahntunnelbau zu erzielen.

Die vorliegenden Empfehlungen zu Dichtungssystemen im Tunnelbau, EAG-EDT, dokumentieren den Stand der Technik im Juni 2005 bei der Abdichtung mit Geokunstoffen im Tunnel- und Stollenbau und sollen Bauherren, Planern und Anwendern als orientierender Leitfaden dienen.

Je nach Fragestellung hat sich neben den Mitgliedern der UG 6 eine Reihe von Fachkollegen an der Erarbeitung beteiligt. Folgende Damen und Herren haben mitgearbeitet:

Leiter der UG 6

Schlütter, Aloys Dipl.-Ing., Kempen

Stellvertretender Leiter der UG 6

Haack, Alfred Prof. Dr.-Ing., STUVA Köln

Mitarbeiter

Albers, Klaus Dipl.-Ing., G quadrat, Krefeld

Arth, Peter Dipl.-Ing., Deutsche Bahn AG, München

Brem, Günther Dr.-Ing., Hochtief Construction AG, Frankfurt am Main

Brummermann, Katrin Dr.-Ing., Institut für Baustoffe der Universität Hannover

Cappelletti, Riccardo Dipl.-Ing., Sachseln/Schweiz (ausgeschieden 2001)

Glück, Leopold Dipl.-Ing., Sachverständiger für Kunststofftechnik, Martinsheim

Haueter, Adrian Dipl.-Ing., Sarnafil International AG, Sarnen/Schweiz

Heimbecher, Frank Dr.-Ing., Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch-Gladbach

Kirschke, Dieter Prof. Dr.-Ing., Beratender Ingenieur für Felsmechanik und Tunnelbau, Ettlingen

Kopp, Bernd Dipl.-Ing., Naue Sealing, Kempen

Kuhnhenn, Karl Dr.-Ing., BUNG Beratende Ingenieure, Heidelberg

Lemke, Stefan Dipl.-Ing., Sika Schweiz AG, Widen/Schweiz

Mohr, Peter Dipl.-Ing., Geotex Ingenieurgesellschaft, München

Murray, Howard Dipl.-Ing., Polyfelt Deutschland GmbH, Dietzenbach

Roder, Christian Dipl.-Ing., Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch-Gladbach

Saathoff, Fokke Dr.-Ing., BBG Bauberatung Geokunststoffe, Espelkamp

Schuck, Winfried Dipl.-Ing., Deutsche Bahn AG, München

Dank gebührt neben den genannten Personen allen weiteren Fachkollegen, die außerhalb des Arbeitskreises beratend an der Erarbeitung dieser Empfehlungen mitgewirkt haben, sowie Sascha Herfert, BBG Bauberatung Geokunststoffe, für die Anfertigung der Zeichnungen.

Es ist beabsichtigt, die Empfehlungen der Aktualität folgend fortzuschreiben. Hierzu nimmt der AK 5.1 gerne Anregungen entgegen.

Im Oktober 2005

Dr.-Ing. Fokke SaathoffObmann AK 5.1

Dipl.-Ing. Aloys SchlütterLeiter UG 6

Univ.-Prof. em. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Rudolf FlossLeiter der Fachsektion „Kunststoffe in der Geotechnik“

1Einführung

Die Anforderungen an die Konstruktion von unterirdischen Bauwerken sind hoch und erfordern einen großen Aufwand hinsichtlich Planung und Ausführung. Für solche Bauwerke gilt eine Nutzungsdauer von mindestens 100 Jahren. Außerdem soll der Instandhaltungsaufwand kalkulierbar und möglichst gering sein. Eine wichtige Voraussetzung zur Erreichung dieser Ziele ist der ausreichende Feuchtigkeitsschutz gegen Bergwasser. Die Abdichtung schützt in unterirdischen Bauwerken das Tragwerk und die zum Teil empfindlichen Einbauten vor Feuchtigkeit und gewährleistet ein hohes Maß an Verfügbarkeit.

War in der Vergangenheit der Feuchtigkeitsschutz durch den bevorzugten Einsatz von Sickerwasserabdichtungen vergleichsweise problemlos auszuführen, verlangt die zunehmend geforderte druckwasserhaltende Abdichtung einen spürbar höheren Aufwand für Systemausbildung und Qualität. Vielerorts stimmen die Genehmigungsbehörden einer dauerhaften Absenkung des Bergwasserspiegels nicht mehr oder nur noch mit erheblichen Auflagen zu. In solchen Fällen wird die druckwasserhaltende Abdichtung zur bevorzugten Bauart. Bei sehr hohen Wasserdrücken (z. B. in alpinen Regionen) oder in stark wasserführenden Gebirgsformationen (z. B. im Karst) ist allerdings eine Voll- oder Teilentspannung des Wasserhorizonts aus statischen Gründen meist unvermeidbar.

Die bergmännisch herzustellenden Bauwerke werden überwiegend in zweischaliger Bauweise mit Spritzbetonsicherung außen und tragfähiger Innenschale errichtet (geschlossene Bauweise). Die Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) werden zwischen Spritzbeton und Innenschale angeordnet. Bei druckwasserhaltenden Tunneln sollte die Innenschale zumindest so weit wasserundurchlässig hergestellt werden, dass sie in abdichtungstechnischer Hinsicht als Reservesystem zur Verfügung steht oder als solches ertüchtigt werden kann. Hierzu werden die Blockfugen der Innenschale mit außenliegenden Fugenbändern abgedichtet. Mit Tunnelvortriebsmaschinen aufgefahrene Tunnel werden in Deutschland bevorzugt durch einschaligen Tübbingausbau wasserdicht hergestellt. Sie können allerdings auch zweischalig mit einer dazwischenliegenden KDB-Abdichtung ausgebildet werden. Druckwasserhaltende KDB-Abdichtungen in Querschlägen müssen mit einem geeigneten Abdichtungsübergang an den einschaligen Tübbingausbau angeschlossen werden.

In offener Bauweise erstellte Tunnel werden in der Regel als wasserundurchlässige Betonkonstruktion (WUB-Konstruktion) ausgebildet. Bei stark betonangreifendem Sickerwasser muss eine KDB-Abdichtung vorgesehen werden.

Die Ausbildung der Dichtungssysteme richtet sich nach dem Beanspruchungsgrad durch Wasserdruck und durch chemischen Betonangriff des Bergwassers. Die Ausführung reicht in der Regel von Regenschirmabdichtungen (KDB-Dicke 2 mm) bis zu druckhaltenden Rundumabdichtungen (KDB-Dicke 3 mm). In seltenen Fällen kommen doppellagige KDB-Dichtungssysteme oder 4 mm dicke Kunststoffdichtungsbahnen zum Einsatz.

Soll bei dränierten Tunneln eine dauerhafte Belastung des Ausbaus vermieden werden, muss ein besonderes Augenmerk auf die dauerhafte Funktionstüchtigkeit der Dränung gelegt werden.

Die Empfehlungen des Arbeitskreises Geokunststoffe zu Dichtungssystemen im Tunnelbau (EAG-EDT) behandeln die KDB-Abdichtungen in unterirdischen Bauwerken. Doppellagige KDB-Abdichtungen werden zwar nur selten ausgeführt, aber zum Erhalt der damit gewonnenen Erfahrungen in dieser 2. Auflage der EAG-EDT ebenfalls behandelt. Die Empfehlungen bieten einen umfassenden Einblick in technische Zusammenhänge, Detailkonstruktionen und laufende Entwicklungen. Die EAG-EDT sollen allen am Bauwerk Beteiligten deutlich machen, dass die Herstellung des Dichtungssystems nur dann erfolgreich gelingen kann, wenn das funktionsgerechte Zusammenwirken mit den angrenzenden Gewerken sichergestellt ist sowie eine konsequente Qualitätssicherung der Produkte und der Bauausführung durchgeführt wird.

Die Anforderungen der relevanten, aktuell gültigen harmonisierten europäischen Normen in Verbindung mit der Europäischen Bauproduktenverordnung (BauPVo, 2011) an die Produktion von Geokunststoffen und deren Überwachung werden in den Produktanforderungen und bei der Qualitätssicherung berücksichtigt. Für Geokunststoffe fordern die harmonisierten europäischen Normen nur die Fremdüberwachung der Produktion ohne Produktprüfungen, die Produkte selbst werden lediglich durch eine werkseigene Produktionskontrolle (WPK) überwacht. Umso größere Bedeutung gewinnen daher die Produktprüfungen im Rahmen der Qualitätssicherungsmaßnahmen der Bauausführung. Der Einbau der Geokunststoffe wird in den harmonisierten europäischen Normen nicht behandelt. Daher ist die konsequente und qualifizierte Überwachung der fachgerechten Ausführung der KDB-Abdichtungen und der abdichtungsrelevanten angrenzenden Gewerke sehr wichtig.

Im Kapitel 2 der vorliegenden Empfehlungen werden zunächst Grundlagen behandelt und die verwendeten Benennungen definiert. Kapitel 3 geht auf die Entwurfsgrundsätze von KDB-Abdichtungen und ihrer einzelnen Abdichtungselemente ein. Kapitel 4 enthält die Produktanforderungen an die Abdichtungselemente und die Systemanforderungen und gibt erläuternde Hinweise zu den anzuwendenden Prüfverfahren. Hinweise zum Einbau der KDB-Abdichtungen und der für die Abdichtung relevanten angrenzenden Gewerke sind im Kapitel 5 zusammengestellt. Kapitel 6 befasst sich mit der Qualitätssicherung, gefolgt von einer Zusammenfassung mit Ausblick im Kapitel 7. Kapitel 8 enthält den Quellennachweis. Zur Veranschaulichung ergänzen im Kapitel 9 Fallbeispiele diese Empfehlungen.

2Grundlagen und Benennungen

2.1 Erfahrungen

Die ursprünglich im Tunnelbau bevorzugten Lösungen mit Ableitung des Bergwassers über Entwässerungsleitungen zum Portal ermöglichten in vielen Fällen Tunnelquerschnitte in Hufeisenform mit Sohlplatte, da sich hierbei bei funktionsfähiger Entwässerung kein Wasserdruck aufbauen kann. Lediglich in wenig tragfähigem oder veränderlich festem Gebirge und/oder bei nicht abbaubarem Wasserdruck wurden mit Sohlgewölbe ausgestattete und rundum abgedichtete Querschnitte vorgesehen.

Negative Erfahrungen mit versinternden und damit sehr wartungsintensiven Entwässerungseinrichtungen sowie die zunehmende Tendenz zur Ablehnung dauerhafter Absenkungen des Bergwasserspiegels durch die Genehmigungsbehörden führten zu neuen Überlegungen hinsichtlich der Abdichtungs- und Entwässerungskonzeptionen von Tunnelbauwerken.

Wo auch zukünftig eine Ableitung des Bergwassers sinnvoll und wasserwirtschaftlich zulässig ist, sollte eine leistungsfähige, wenig anfällige und wartungsfreundliche Tunnelentwässerung eingebaut werden. Zur Verringerung der Versinterungsneigung werden Entwässerungseinrichtungen mit ausreichend großen Rohrdurchmessern sowie Teilsickerrohre mit ausreichend großer Schlitzweite für den Wasserzutritt und mit glatter Fließsohle verwendet (Richtlinie RI-BWD-TU für Straßentunnel (BASt, 2007)). Im Gegensatz dazu wurden beispielsweise alle Eisenbahntunnel der Neubaustrecke Köln–Rhein/Main (1995–2003) ohne Entwässerung mit druckwasserhaltender Abdichtung und geschlossenem Tunnelquerschnitt ausgeführt.

Aufgrund von Schäden bei KDB-Abdichtungen wurden Systemmodifikationen entwickelt, z. B. blockweise Abschottung und Verpresssysteme, die gezielte Nachbesserungsmaßnahmen ermöglichen.

In Tunnelabschnitten, in denen nur ausnahmsweise der Bemessungswasserdruck überschritten wird und deshalb eine Bemessung auf Maximaldruck sehr unwirtschaftlich wäre, oder bei wenig durchlässigem Gebirge mit nur geringem Wasserzulauf zum Tunnel können die Teilabsenkung des Bergwasserspiegels und eine damit einhergehende Druckreduzierung sinnvoll sein. Dies kann mit einer Teilentspannung über Öffnungen in der Innenschale und im Tunnelinneren verlegte Druckleitungen erreicht werden.

Bei der Systemauswahl und Baudurchführung sind die Wechselwirkungen zwischen Bergwasser und Dichtungssystem zu berücksichtigen. Folgende Fälle können beispielsweise auftreten:

– Die vorübergehende Absenkung des Bergwasserspiegels während der Bauzeit ist ohne besondere Probleme durchführbar und wird durch Verschließen der temporären Entwässerungs- oder Absenkeinrichtungen wieder aufgehoben.

– Im Gebirge existiert eine undurchlässige Schicht über dem Tunnelscheitel, sodass das darunter anstehende Bergwasser entspannt werden kann und das darüber befindliche Grundwasserstockwerk unbeeinflusst bleibt. Nach Fertigstellung des Tunnels wird die Absenkmaßnahme im unteren Stockwerk beendet und die ursprünglichen Verhältnisse stellen sich wieder ein.

– In bestimmten Fällen kann es sinnvoll und notwendig sein, nach dem Wiederanstieg des Bergwassers die durch den Tunnel verursachte Entwässerung an den Portalen durch Gebirgsabschottungen zu unterbinden.

– Bei wechselnder Lage des Bergwasserspiegels und Speicherkapazität im Gebirge über dem Tunnel kann sich die Notwendigkeit ergeben, zwischen Bereichen mit unterschiedlichen hydrogeologischen Verhältnissen eine Abschottung – einen sogenannten Dammring – einzubauen. Dadurch können beispielsweise nicht druckwasserhaltend abgedichtete von druckwasserhaltend abgedichteten Tunnelabschnitten getrennt werden.

– Der chemische Angriff hängt vom Chemismus des Bergwassers, der durch das umgebende Gebirge beeinflusst wird, sowie von der Zusammensetzung des Spritzbetons ab. Wenn bei starkem chemischem Angriff die Kunststoffdichtungsbahn beschädigt wird und Leckwasser zutritt, dient die Abschottung der Blockfugen mit außenliegenden Fugenbändern dem Schutz der Betonkonstruktion; sie verhindert das Nachfließen aggressiven Bergwassers.

– Hohe oder niedrige Temperaturen des umgebenden Bergwassers und Temperaturschwankungen sind zu berücksichtigen.

Gebirgsverformungen oder Spannungsumlagerungen können zu erhöhten Beanspruchungen des Bauwerks und seiner Abdichtung führen.

Bei in offener Bauweise erstellten Bauwerken sind WUB-Konstruktionen die Regelbauweise.

2.2 Kostenübersicht

Der Kostenaufwand für die KDB-Abdichtung unterirdischer Bauwerke richtet sich nach der Art des jeweils erforderlichen Dichtungssystems. Für in geschlossener Bauweise erstellte Tunnel können die in Tabelle 2.1 genannten Erfahrungswerte für die anteiligen Kosten eingebauter Dichtungssysteme angenommen werden. Die KDB-Abdichtung für in offener Bauweise erstellte Tunnelbauwerke ist etwas kostengünstiger.

Tabelle 2.1 Erfahrungswerte der Kosten für KDB-Abdichtungen in Abhängigkeit von der Art des Dichtungssystems (geschlossene Bauweise).

Nr.

Art des Dichtungssystems

Abdichtungskosten (Erfahrungswerte) in % der Gesamtrohbaukosten

1

Sickerwasserabdichtung ohne besondere Dränung

2,5 bis 3

2

Sickerwasserabdichtung mit Dränung

3 bis 3,5

3

einlagige druckwasserhaltende KDB-Abdichtung

4 bis 5

4

doppellagige druckwasserhaltende KDB-Abdichtung

bis 10

Durch Schäden in der KDB-Abdichtung fallen erhebliche Zusatzkosten für Nachbesserungsarbeiten an. Der Schadensumfang wächst grundsätzlich überproportional mit dem Wasserdruck. Diese Zusatzkosten können durch geeignete, vergleichsweise kostengünstige Qualitätssicherungsmaßnahmen deutlich verringert werden.

Es wird empfohlen, bereits in der Planungsphase eine gesamtheitliche Kostenbetrachtung unter Berücksichtigung der Baukosten (inkl. Qualitätssicherung und ggf. Nachbesserung) sowie der Kosten für Wartung und Instandhaltung vorzunehmen. Die vergleichsweise hohen Kosten für die doppellagige Abdichtung sind unter diesem Aspekt zu werten.

2.3 Verwendete Benennungen

In den EAG-EDT werden insbesondere Fachausdrücke bzw. Benennungen aus dem Tunnelbau und der Abdichtungstechnik verwendet. Um Missverständnisse bei den beteiligten Fachleuten auszuschließen, werden nachfolgend einige wesentliche in der EAG-EDT verwendete Benennungen definiert. Kursiv gedruckte Begriffe in den Definitionen sind ihrerseits definiert.

Abdichtung

Eine Abdichtung ist eine bauliche Maßnahme zum Schutz von Bauwerken gegen das Eindringen von Bergwasser. Sie kann z. B. als KDB-Abdichtung oder durch Ertüchtigung der Betonkonstruktion gegen das Durchsickern von Bergwasser als WUB-Konstruktion ausgeführt werden. Man unterscheidet Abdichtungen gegen nichtdrückendes und drückendes Wasser.

Abdichtungsträger

Der Abdichtungsträger ist die Oberfläche, auf der die Abdichtung montiert wird:

– Bei in

geschlossener Bauweise

erstellten zweischaligen Tunneln die luftseitige Oberfläche der Spritzbetonschale, für die besondere Anforderungen an die Ebenheit und Oberflächenrauigkeit gelten.

– Bei in

offener Bauweise

erstellten

Bauwerken

die bodenseitige Bauwerksoberfläche.

Anschlussband

→ Profilband

Anschlusselement

→ Einbauteil

Auftragnehmer

Als Auftragnehmer wird in den EAG-EDT der Vertragspartner des Bauherrn, z. B. der Generalunternehmer oder eine Arbeitsgemeinschaft, bezeichnet.

Außenliegendes Fugenband

→ Profilband

Bahnenzuschnitt

Bahnenzuschnitte sind abgetrennte Teilflächen aus Kunststoffdichtungsbahnen, die zum Ausgleich geometrischer Abweichungen in der Abdichtungsfläche oder zur Reparatur schadhafter Stellen dienen.

Bauherr

Der Begriff Bauherr wird in den EAG-EDT stellvertretend für die üblicherweise benutzte Benennung Auftraggeber verwendet, um Verwechslungen z. B. im Innenverhältnis zwischen dem Abdichtungsunternehmer und dem Generalunternehmer (Auftragnehmer) zu vermeiden.

Baustoffeingangsprüfung (BEP)

→ Produktnachweise

Bauwerk

Unter diesem Begriff werden in den EAG-EDT alle unterirdischen Bauwerke verstanden, wie z. B. in geschlossener oder offener Bauweise erstellte Tunnel, Schächte, Stollen, Kavernen usw. Soweit Regelungen insbesondere für Tunnel gelten, wird die Benennung „Tunnel“ anstelle von „Bauwerk“ verwendet.

Befestigungssystem/-element

Montagehilfe mit temporärer Funktion zur Befestigung von Abdichtungselementen.

Bergmännische Bauweise

Herstellung eines Bauwerks in geschlossener Bauweise durch Sprengen, Baggern oder Fräsen (im Gegensatz zum Bohrvortrieb).

Bergwasser

Sammelbegriff für stehendes und fließendes Wasser im Gebirge (z. B. Kluft-, Poren-, Grund- und Sickerwasser).

Betonkonstruktion