Taschenbuch für den Tunnelbau 2023 E-Book

• Herausgeber: Ernst, Wilhelm & Sohn
• Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
• Serie: Taschenbuch Tunnelbau
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2022

Seitenzahl: 449

Beschreibung

Das Taschenbuch für den Tunnelbau ist seit vielen Jahren ein praxisorientierter Ratgeber für Auftraggeber, Planer und Bauausführende. Es greift aktuelle Entwicklungen und Problemstellungen auf, präsentiert innovative Lösungen und dokumentiert dabei den jeweils erreichten Stand der Technik. Die Beiträge in der Ausgabe 2023 behandeln die Themenbereiche Konventioneller Tunnelbau, Maschineller Tunnelbau, Digitalisierung im Tunnelbau, Maschinen und Geräte, Tunnelbetrieb und Sicherheit, Forschung und Entwicklung, Instandsetzung und Nachrüstung sowie Praxisbeispiele.

Leseprobe

Inhalt

Cover

Titelseite

Impressum

Vorwort zum siebenundvierzigsten Jahrgang

Autorenverzeichnis

Konventioneller bergmännischer Tunnelbau

I Geosynthetische Tondichtungsbahn und Kunststoffdichtungsbahn als doppellagiges Druckwasserabdichtungssystem mit planmäßiger Blockhinterlegung: Ein Drei-Komponenten-Ansatz für hohe Abdichtungsanforderungen

1 Einführung

2 Abdichtungssysteme im Tunnelbau

3 Doppellagige Druckwasserabdichtung mit drei Komponenten

4 Dichtigkeitsnachweis der Mehrkomponentendichtung bis zu einem permanenten Wasserdruck von 10 bar

5 Schutzwirksamkeitsnachweis der GTD gegen den Spritzbeton (Betonagebelastung)

6 Erweiterung zum „Vier-Komponenten-Ansatz“

7 Fazit und Ausblick

Literatur

II Injektionen im Tunnel- und Talsperrenbau – Theoretische Grundlagen und Anwendungsfälle

1 Einleitung

2 Grundlagen

3 Zementgebundene Injektionsmittel

4 Injektionen mit Kunstharzen

5 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen

Literatur

III Unterfahrung der Autobahn bei Wendlingen – Vortrieb im Lockergestein 3 m unter der Fahrbahn

1 Projektvorstellung

2 Entwurf und Vorgaben für die Ausführung

3 Umsetzung des Entwurfs in die Ausführungsplanung und Arbeitsvorbereitung

4 Überwachungskonzept für die Autobahn

5 Vortrieb

6 Abdichtung und Innenschale

7 Fazit

Literatur

Maschineller Tunnelbau

I Die technische Entwicklung des hydraulischen Rohrvortriebs in den letzten vier Jahrzehnten

1 Definition „hydraulischer Rohrvortrieb“

2 Geschichtlicher Ursprung und Entwicklung des Verfahrens

3 Stand der Technik vor 40 Jahren: ca. 1980

4 Motivation für die Forschung und Entwicklung der Maschinentechnik

5 Entwicklungsschritte hin zum Microtunneling als heutigem Stand der Technik

6 Anwendungsvariante steuerbarer Direkt-Rohrvortrieb

7 Anwendungsvariante rückziehbare Maschine mit verlorenem oder klappbarem Schneidrad

8 Anwendungsvariante Vortriebsmaschine mit kleinem Durchmesser und langen Strecken: „E-Power Pipe Verfahren“

9 Visionen für zukünftige Neuerungen / Verbesserungen

10 Schlussbemerkung

Digitalisierung im Tunnelbau

I BIM im Tunnelbau – auf dem Weg zur Standardisierung

1 Einleitung

2 Ziele des DAUB

3 Objektkatalog

4 Informationsmanagement

5 Baugrundmodellierung

6 Modellbasiertes Leistungsverzeichnis

7 Vorhaltemaße und Überhöhungen

8 Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

II Entwicklung modelltheoretischer Grundlagen zur Anwendung eines BIM-basierten Betriebs- und Erhaltungsmanagements für Straßentunnel

1 Einleitung

2 Grundlagen eines BIM-basierten Betriebs- und Erhaltungsmanagements

3 Demonstration einer BIM-basierten Arbeitsweise

4 Bericht und Handlungsempfehlungen

5 Fazit und Ausblick

Literatur

Maschinen und Geräte

I BIM aus Sicht des Lösungsanbieters für den maschinellen Tunnelbau

1 BIM im Tunnelbau: Tunnel Information Modelling (TIM)

2 Sensordatenerfassung zur Erfassung der In-situ-Geologie

3 Geologie- und Aushubklassifizierung bei Erddruckschilden

4 Zusammenfassung und Fazit

5 Ausblick

Literatur

Tunnelbetrieb und Sicherheit

I Planung von Straßentunneln – Zusammenführung des bau- und ausstattungstechnischen Regelwerks

1 Einleitung

2 Regelwerksentwicklung

3 Die RE-ING als Teil des Regelwerks für Ingenieurbauwerke der Bundesfernstraßen

4 RE-ING Teil 3

5 Zusammenfassung und Ausblick

Forschung und Entwicklung

I Vermeidung chloridinduzierter Korrosion in Tunnelinnenschalen aus Stahlbeton

1 Einleitung

2 Grundlage

3 Länderabfrage

4 Eigene experimentelle Untersuchungen

5 Empfehlung zur Beurteilung bestehender Tunnelbauwerke

6 Empfehlung zur Vermeidung von chloridinduzierter Korrosion bei neuen Tunneln

Literatur

II Experimentelle Untersuchungen zur zeitlichen Normalkraftentwicklung in der Ringfuge von Tübbingtunneln

1 Einleitung

2 Motivation zur Durchführung der Versuche

3 Abgrenzung zu bisherigen Untersuchungen (In-situ-Messungen in Schlüchtern)

4 Erkenntnisse der bisherigen In-situ-Messungen

5 Experimentelle Bestimmung der Normalkraftentwicklung

6 Zusammenfassung und Ausblick

Literatur

III Annäherungsverfahren zur Bestimmung des Belastungszustands eines historischen Tunnels mit Ausbau aus Mauerwerk auf Grundlage von Spannungsmessungen nach der Kompensationsmethode

1 Einleitung

2 Stand der Technik und Grundlagen

3 Untersuchungen und Ergebnisse

4 Fazit

5 Ausblick

Literatur

Instandsetzung und Nachrüstung

I Erfahrungen im Umgang mit PAK-haltigen Stäuben bei der Erneuerung des Kuckuckslay-Tunnels

1 Einleitung

2 Begriffsdefinitionen und Grundlagen

3 Randbedingungen und Tunnelbautechnik

4 Arbeitsschutzmaßnahmen (PAK)

5 Abfalltechnik und Logistik

6 Zusammenfassung und Ausblick

Danksagung

Literatur

Praxisbeispiele

I Tunnel Baukau – Querung eines Bahndamms mit geringer Überdeckung

1 Bauvorhaben

2 Geotechnische Randbedingungen

3 Konstruktion und Standsicherheitsnachweise

4 Erfahrungen aus der Bauausführung

5 Zusammenfassung und Ausblick

Literatur

II Brenner Basistunnel – Projektvorstellung

1 Einleitung

2 Die alte Brennerbahn

3 Modernisierung der alten Brennerbahn

4 Der Brenner Basistunnel

5 Das Vortriebskonzept

6 Geologische Rahmenbedingungen

7 Baulogistische Rahmenbedingungen

8 Materialbewirtschaftung

9 Umweltschutz und Ausgleichsmaßnahmen

10 Die Projektgesellschaft

11 Finanzierung

Literatur

Tunnelbaubedarf

Wiley End User License Agreement

Tabellenverzeichnis

Kapitel 2

Tabelle 1. Etablierte Normen und Richtlinien

Tabelle 2. Vergleich Objektstruktur Bauwerk und Baugrund

Kapitel 10

Tabelle 1. Prozentuale Veränderung der Kraft in Abhängigkeit von der Zeit

Kapitel 11

Tabelle 1. Materialkennwerte des Mauerwerks [5]

Tabelle 2. Gebirgskennwerte im betrachteten Querschnitt [5]

Tabelle 3. Lastvariationen und Fehlermaße SW-V, Phase 1

Tabelle 4. Auswertung Lastvariationen, vollgebettetes Stabwerk SW-V

Tabelle 5. Auswertung Lastvariationen, Teilgebettetes Stabwerk SW-T

Tabelle 6. Ansätze für Variationen der radialen Bettung und zugehörige Fehlermaß...

Tabelle 7. Ansätze für Variationen der tangentialen Bettung, vollgebettetes Stab...

Kapitel 12

Tabelle 1. Auszug aus dem Messbericht zur Probenahme vom 08.11.2019, erstellt du...

Kapitel 14

Tabelle 1. Brenner Basistunnel – Übersicht Projektbereiche und Baulose

Tabelle 2. Brenner Basistunnel – Übersicht Umweltausgleichsmaßnahmen

Orientierungspunkte

Titelseite

Inhaltsverzeichnis

Titelblatt

Impressum

Vorwort zum siebenundvierzigsten Jahrgang

Autorenverzeichnis

Beginnen Sie mit dem Lesen

Tunnelbaubedarf

Wiley End User License Agreement

Seitenliste

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Taschenbuch für denTunnelbau2023

Kompendium der Tunnelbautechnologie Planungshilfe für den Tunnelbau

Herausgegeben von der DGGT •Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V.

Unter Mitwirkung von

Dr. rer. nat. K. Laackmann (Federführung)

Prof. Dr.-Ing. H. Balthaus

Dipl.-Ing. M. Breidenstein

Dr. C. Camós-Andreu

Dr. S. Franz

Prof. Dr.-Ing. A. Hettler

Dipl.-Ing. A. Hillebrenner

Dipl.-Ing. K. Kruschinski-Wüst

Prof. Dr.-Ing. D. Mähner

Prof. Dr.-Ing. B. Maidl

MR Prof. Dr.-Ing. G. Marzahn

Dipl.-Ing. M. Meissner

Dipl.-Ing. S. Schwaiger

Prof. Dr.-Ing. M. Thewes

Dr. G. Wehrmeyer

Dr.-Ing. B. Wittke-Schmitt

47. Jahrgang

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

© 2022 Ernst & Sohn GmbH, 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.

Herstellung: pp030 – Produktionsbüro Heike Praetor, BerlinSatz: Olaf Mangold Text &Typo, StuttgartDruck und Bindung:

Printed in the Federal Republic of Germany.Gedruckt auf säurefreiem Papier.

Print ISBN: 978-3-433-03394-4ePDF ISBN: 978-3-433-61124-1ePub ISBN: 978-3-433-61123-4oBook ISBN: 978-3-433-61125-8

Vorwort zum siebenundvierzigsten Jahrgang

Das Taschenbuch für den Tunnelbau dient Auftraggebern, Planern, Bauausführenden und Zulieferern seit mehr als vier Jahrzehnten als praxisnaher Ratgeber. Bei der Auswahl und Beschaffung der Beiträge werden Herausgeber und Verlag durch einen Beirat unterstützt, der alle am Tunnelbau Beteiligten vertritt und sich aus Vertretern der Bauherren, Bauindustrie, beratenden Ingenieure, Maschinenhersteller und Zulieferer sowie Hochschule und Wissenschaft zusammensetzt. Dieser Beirat wurde im zurückliegenden Jahr erweitert. Künftig bringen auch Dipl.-Ing. Axel Hillebrenner (Ed. Züblin AG), Dipl.-Wirt.-Ing. Kai Kruschinski-Wüst (DB Netz AG), Prof. Dr.-Ing. Dietmar Mähner (FH Münster) und MR Prof. Dr.-Ing. Gero Marzahn (Bundesministerium für Digitales und Verkehr) ihre Expertisen und Sichtweisen als Bauherren, Bauausführende und Hochschullehrer ein.

Für die diesjährige Ausgabe haben Herausgeberbeirat und Verlag aus einer größeren Anzahl an Beitragsvorschlägen eine Auswahl getroffen und einen interessanten Mix zusammengestellt. Die Beiträge behandeln Themen aus den Bereichen Tunnelbau in Spritzbetonbauweise, bergmännischer Tunnelbau, maschineller Tunnelbau, Digitalisierung im Tunnelbau, Maschinen und Geräte, Tunnelbetrieb und Sicherheit, Forschung und Entwicklung, Instandsetzung und Nachrüstung sowie Praxisbeispiele. Ein Einkaufsführer für den Tunnelbaubedarf ergänzt den redaktionellen Teil.

Wir wünschen Ihnen eine interessante Lektüre und freuen uns über Rückmeldungen sowie Themenanregungen und Beitragsvorschläge für zukünftige Ausgaben aus Ihren Reihen. Wenden Sie sich dazu bitte an die Mitglieder des Herausgeberbeirats oder an die Redaktion des Verlags Ernst & Sohn.

Dr.-Ing. B. Wittke-Schmitt

Dr. rer. nat. K. Laackmann

Autorenverzeichnis

Dennis Clostermann, Dr. Spang Ingenieurgesellschaft mbH, Rosi-Wolfstein-Straße 6, 58453 Witten 407

Dipl.-Ing. Heinz Ehrbar, HEINZ EHRBAR PARTNERS GmbH, Geschäftsführer, Holzwiesstrasse 12, CH-8704 Herrliberg 157

Dipl. Geol. Walter Fahrnberger, Projektleiter Geotechnik Bauabschnitt Österreich, Müller + Hereth, Ingenieurbüro für Tunnelund Felsbau GmbH, Laufener Strasse 16, 83395 Freilassing 421

Dipl.-Ing. Wolfgang Fentzloff, Implenia Construction GmbH, Leitung Technischer Innendienst, Civil Engineering – Tunnelbau, Landsberger Straße 290 a, 80687 München 157

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Matthias Flora, Vorstand Herrenknecht AG, Schlehenweg 2, 77963 Schwanau 233

Dipl.-Ing. Stephan Frodl, Ed. Züblin AG, Zentrale Technik Tunnelbau, Gruppenleiter, Albstadtweg 3, 70567 Stuttgart 157

M. Sc. Bernd Gesing, Fachbereich Bauingenieurwesen, Institut für unter irdisches Bauen, FH Münster – University of Applied Sciences, Corrensstraße 25, 48149 Münster 343

Dipl.- Ing. Kathrin Glab, Herrenknecht AG, Schlehenweg 2, 77963 Schwanau 233

Katharina Glück, Herrenknecht AG, Schlehenweg 2, 77963 Schwanau 233

Dipl.-Ing. Jens Hallfeldt, Technischer Projektleiter, DB Projekt Stuttgart–Ulm GmbH, Räpplenstraße 19, 70191 Stuttgart 83

Dipl. geol. André Heim, Herrenknecht AG, Schlehenweg 2, 77963 Schwanau 233

Dipl.-Ing. Roland Herr, Internationaler Freier Journalist und Autor, Hofstatt 15, 35578 Wetzlar 1

Theo Hundertpfund, Technical Consultant, Herrenknecht AG, Schlehenweg 2, 77963 Schwanau 127

Dipl.-Ing. Romed Insam, Projektleiter Bauabschnitt Sillschlucht – Pfons, Brenner Basistunnel BBT-SE, Amraser Straße 8, A-6020 Innsbruck 421

Dr.-Ing. Ingo Kaundinya, Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Brüderstraße 53, 51427 Bergisch Gladbach 259, 283

Dipl.-Ing. Marc Kemmler, Tunnelbausachverständiger, Prof. Dieter Kirschke GmbH & Co. KG, Gutenbergstraße 9, 76275 Ettlingen 83

Prof. Dr.-Ing. Dieter Kirschke, Tunnelbausachverständiger, Prof. Dieter Kirschke GmbH & Co. KG, Gutenbergstraße 9, 76275 Ettlingen 83

Prof. Dr.-Ing. Markus König, Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen, Ruhr-Universität Bochum, Universitätsstraße 150, 44801 Bochum 213

Günter Konrad, Oberbauleiter, Ed. Züblin AG, Albstadweg 3, 70567 Stuttgart 127

Dr.-Ing. Ansgar Korte, Projektingenieur, Lindschulte Ingenieurgesellschaft mbH, NINO-Allee 30, 48529 Nordhorn 318

Dipl.-Ing. Martin Kostrzewa, Bundesministerium für Digitales und Verkehr, Abteilung Bundesfernstraßen (BMDV), Robert-Schuman-Platz 1, 53175 Bonn 259

Dipl.-Ing. Dirk Lange, Landesbetrieb Straßenbau Nordrhein-Westfalen (Straßen.NRW), Referat Konstruktiver Ingenieurbau, Wildenbruchplatz 1, 45888 Gelsenkirchen 259

Dipl. Wirt.-Ing. Anne Lehan, Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Brüderstraße 53, 51427 Bergisch Gladbach 233

Prof. Dr.-Ing. Dietmar Mähner, Fachbereich Bauingenieurwesen, Institut für unterirdisches Bauen, FH Münster – University of Applied Sciences, Corrensstraße 25, 48149 Münster 318, 343

Dr.-Ing. M. Sc. David Marini, Leiter Ingenieurwesen und BIM Planung, Bau Brenner-Franzensfeste, Brenner Basistunnel BBT SE, Bahnhofstraße 3, I-39045 Franzensfeste 421

Dr.-Ing. Peter-Michael Mayer, Ed. Züblin AG, Zentrale Technik, Tief- und Tunnelbau, Albstadtweg 3, 70567 Stuttgart 157

Guido Meinzer, Die Autobahn GmbH des Bundes, Niederlassung Westfalen | Außenstelle Bochum, Teamleitung Projektgruppe Ausbau A40/A42/A43, Philippstraße 3, 44803 Bochum 407

Dipl.-Ing. Marc Meissner, M. BC., Arbeitskreis Tunnelabdichtung e. V., Adolf-Dembach-Straße 4a, 47829 Krefeld 1

Dipl.-Ing. Marko Orgass, , MFPA Leipzig GmbH, Leipzig 283

Dr. Carsten Peter, BUNG-PEB Tunnelbau-Ingenieure GmbH, Stockumer Straße 475, 44227 Dortmund 407

M. Eng. Timo Petry, Baugrundinstitut, gbm Gesellschaft für Baugeologie und -meßtechnik mbH, Robert-Bosch-Straße 7, 65549 Limburg an der Lahn 375

Dipl.-Ing. Mike Rammelt, Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Bergisch Gladbach, seit 1.4.2020 Strabag AG, Köln 283

Dipl. Ing. Michael Rehbock-Sander, Projektleiter Planung Bauabschnitt Österreich, Amberg Engineering AG, Trockenloosstrasse 21, CH-8105 Regensdorf 421

M. Eng. Florian Riedel, BIM Manager, Digitales Planen und Bauen, DEGES Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH, Zimmerstraße 54, 10117 Berlin 157

Dipl.-Ing. Werner Riepe, BUNG Ingenieure AG, Englerstraße 4, 69126 Heidelberg 213

Dipl.-Ing. Matthias Rudolph, MFPA Leipzig GmbH, Leipzig 283

Dipl.-Ing. Dieter Schmitt, WBI GmbH, Im Technologiepark 3, 69469 Weinheim 27

Dipl.-Ing. Sebastian Schwaiger, Müller + Hereth, Ingenieurbüro für Tunnel- und Felsbau GmbH, Laufener Straße 16, 83395 Freilassing 1

Dipl.-Ing. Christof Sistenich, Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Brüderstraße 53, 51427 Bergisch Gladbach 259

M.Sc. Marcel Stepien, Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen, Ruhr-Universität Bochum, Universitätsstraße 150, 44801 Bochum 213

Prof. Dr.-Ing. Markus Thewes, Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb, Ruhr-Universität Bochum, Universitätsstraße 150, 44801 Bochum 213

Dr. Dipl.-Ing. David Unteregger, Leiter Ingenieur- und Bauvertragswesen, Bau Innsbruck-Brenner, Brenner Basistunnel BBT-SE, Amraser Straße 8, A-6020 Innsbruck 421

Dipl.-Ing. Stefan Vetter, Deutsche Bahn AG, Hahnstraße 49, 60528 Frankfurt 375

Dr.-Ing. Götz Vollmann, Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb, Ruhr-Universität Bochum, Universitätsstraße 150, 44801 Bochum 213

M. Sc. Hendrik Wahl, Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt), Brüderstraße 53, 51427 Bergisch Gladbach 213

Dr. Gerhard Wehrmeyer, Leiter Forschung und Entwicklung, Herrenknecht AG, Schlehenweg 2, 77963 Schwanau 233

M. Eng. Ferdinand Weißbrod, BUNG Ingenieure AG, Englerstraße 4, 69126 Heidelberg 213

Prof. Dr.-Ing. Uwe Willberg, Die Autobahn GmbH des Bundes, NL Südbayern, München. 283

M. Sc. Thomas Wittig, Baugrundinstitut, gbm Gesellschaft für Baugeologie und -meßtechnik mbH, Robert-Bosch-Straße 7, 65549 Limburg an der Lahn 375

Dr.-Ing. Martin Wittke, Geschäftsführer, WBI GmbH, Im Technologiepark 3, 69469 Weinheim 27

Prof. Dr.-Ing. Walter Wittke, Geschäftsführer, WBI GmbH, Im Technologiepark 3, 69469 Weinheim 27

Dr.-Ing. Bettina Wittke-Schmitt, Geschäftsführerin, WBI GmbH, Im Technologiepark 3, 69469 Weinheim 27

Dipl.-Ing., Dipl-Wirt.Ing. Klaus Würthele, Ed Züblin AG, Bereichsleiter Technische Stabsstellen, Albstadtweg 3, 70567 Stuttgart 157

Konventioneller bergmännischer Tunnelbau

I.Geosynthetische Tondichtungsbahn und Kunststoffdichtungsbahn als doppellagiges Druckwasserabdichtungssystem mit planmäßiger Blockhinterlegung: Ein Drei-Komponenten-Ansatz für hohe Abdichtungsanforderungen

Marc Meissner, Sebastian Schwaiger, Roland Herr

Der „Drei-Komponenten-Ansatz“ für hohe Abdichtungsanforderungen ist ein neues Abdichtungssystem insbesondere bei hohen Wasserdrücken. Er wird hier als in der Baupraxis umsetzbare Möglichkeit vorgestellt. Hinter der druckwasserhaltenden, 3 mm dicken Tunnel-Kunststoffdichtungsbahn wird anstelle des üblichen Schutz- und Drainagevlieses als erste Lage eine geosynthetische Tondichtungsbahn (GTD – oder auch Bentonitmatte) eingebaut. Sowohl Laborversuche als auch die Praxisanwendung auf der Tunnelbaustelle zeigen, dass die Verwendung von Bentonitmatten und Kunststoffdichtungsbahnen (KDB) als doppellagige Druckwasserabdichtung bei gleichzeitiger erweiterter Firstspaltverpressung (planmäßige Blockhinterlegung) eine Erfolg versprechende Alternative zum Doppellagensystem mit KDB und einen neuen Stand der Technik darstellen könnte.

Geosynthetic clay liner and synthetic liner as a double-layer pressurised waterproofing system with planned block backing: a three-component approach for high waterproofing requirements

The “three-component approach” for high waterproofing requirements is a new waterproofing system especially for high water pressures and is presented here as a possibility that can be implemented in construction practice. A geosynthetic clay liner (GTD – or bentonite mat) is installed as the first layer behind the 3 mm thick tunnel sealing membrane that retains water under pressure, instead of the usual protective and drainage fleece. Laboratory tests as well as practical application on the tunnel construction site show that the use of bentonite mats and plastic sealing membranes (PSM) as a double-layer pressurised waterproofing with simultaneous extended ridge gap injection (block backfill) is a promising alternative to the double-layer system with PSM and could represent a new state of the art.

1 Einführung

Neue Tunnelbauwerke führen immer häufiger durch ökologisch sensible Gebiete. Dabei nehmen die Anforderungen zum Schutz des Grundwassers immer weiter zu. Oft wird eine dauernde Bergwasserabsenkung aus ökologischen Gründen nicht genehmigt. In diesen Fällen müssen Tunnelbauwerke gegen drückendes Wasser, das heißt für hohe Wasserdrücke, ausgebildet werden. Mit dem Wasserdruck steigen jedoch auch die Ansprüche an die Tunnelabdichtungssysteme.

Gleichzeitig müssen auf der Baustelle immer komplexere Vorgaben zur Tunnelabdichtung umgesetzt werden. Bei Wasserdrücken über 30 m etwa sind entsprechend objektspezifische Maßnahmen festzulegen [2], wie doppellagige Abdichtungssysteme mit prüfbaren Kammern oder Abdichtungsbahnen mit 4 mm Dicke. Beide Möglichkeiten haben sich als in der Baupraxis schwer umsetzbar erwiesen.

Im vorliegenden Beitrag wird ein neues Abdichtungssystem für hohe Ansprüche, insbesondere bei hohen Wasserdrücken, als in der Baupraxis umsetzbare Möglichkeit vorgestellt: Hinter der druckwasserhaltenden, 3 mm dicken Tunnel-Kunststoffdichtungsbahn (KDB) wird anstelle des üblichen Schutz- und Drainagevlieses als erste Lage eine geosynthetische Tondichtungsbahn (GTD – oder auch Bentonitmatte) eingebaut (Bilder 1 und 2).

Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit dieses Systems ist eine planmäßige Hinterlegung der Innenschale mit Zementsuspension Teil der vorgeschlagenen Lösung, da

bei hohen Wasserdrücken eine vollflächige Bettung der KDB gegen die Ortbetoninnenschale erforderlich ist und

die Bentonitmatte kraftschlüssig zwischen Spritzbeton (Abdichtungsträger) und KDB eingespannt sein muss, um die Abdichtungsfunktion in vollem Umfang erfüllen zu können.

Bild 1. Einsatz des Abdichtungssystems mit drei Komponenten: geosynthetische Tondichtungsbahn (Bentonitmatte), Kunststoffdichtungsbahn, Blockhinterlegung und Betoninnenschale

Bild 2. Bei hohen Wasserdrücken ist das neue Mehrkomponentensystem eine sichere und in der Baupraxis umsetzbare Maßnahme.

2 Abdichtungssysteme im Tunnelbau

Grundsätzlich ist zu unterscheiden zwischen druckdichten und druckentlasteten Abdichtungssystemen. Letztere werden seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt und daher in diesem Beitrag nicht weiter behandelt.

Bei druckwasserhaltenden Systemen treten in der Praxis immer wieder Undichtigkeiten und Schäden auf, die nur sehr aufwendig zu sanieren sind. Oft ist die Sanierung auch nicht dauerhaft. Der Bauherr bekommt ein „repariertes Bauwerk“. Das Hauptaugenmerk der nachfolgenden Ausführungen liegt daher auf der Vermeidung von Schäden und nicht auf der Sanierung.

Das gebräuchlichste Verfahren zur Druckwasserabdichtung mit Kunststoffdichtungsbahnen gegen hohe Wasserdrücke im bergmännischen Tunnelbau ist, eine rundum dicht verschweißte KDB mit einer Innenschale aus Ortbeton herzustellen. Doch treten bei vielen ausgeführten Bauvorhaben Undichtigkeiten auf, die zahlreiche Ursachen haben können. Dabei sind die Ursachen zu unterscheiden in jene, die in einer mangelhaften Bauausführung zu suchen sind, und in solche, die systembedingt sind.

Folgende Undichtigkeiten sind der Bauausführung zuzurechnen [5]:

– Verletzungen der KDB beim Einbau der Bewehrung

– Beschädigungen bei der Schalwagenpositionierung

– Beschädigungen während des Betoneinbaus

– nicht fachgerechter Einbau des KDB-Systems, undichte Schweißnähte, Zerrungen bei Querschnittsübergängen usw.

Bei großen Wasserdrücken kann es darüber hinaus zu systembedingten Beschädigungen der KDB kommen [5]:

– Große Wasserdrücke erfordern statisch große Innenschalendicken. Die Verdichtung des Betons erfolgt meist mit Schalungsrüttlern. Häufig weist die Außenseite der Innenschale Lunker oder Fehlstellen auf. Diese entstehen einerseits durch unzureichende Verdichtung mit Schalungsrüttlern infolge großer Innenschalendicken und durch hohe Bewehrungsgehalte, die ein fachgerechtes und vollständiges Betonieren sowie Verdichten erschweren, sowie andererseits aus Luftblasen, die an der KDB nicht entweichen können und deshalb teilweise mehrere Zentimeter große Lunker erzeugen.

– Im Endzustand wirkt der Wasserdruck von außen. Eine Beschädigung der KDB kann dann nicht ausgeschlossen werden bzw. ist sogar wahrscheinlich.

Als geeignetes Mittel zur Vermeidung dieser „systembedingten“ Schäden hat sich in vielen Projekten die Verpressung des Spalts zwischen KDB und Ortbetoninnenschale mit Zementsuspension, die sogenannte erweiterte Firstspaltverpressung oder planmäßige Blockhinterlegung, bewährt. Darüber hinaus kann diese Verpressung, die noch bei abgesenktem Bergwasserspiegel erfolgt, auch kleine ausführungsbedingte Schäden „reparieren“. Kleine Fehlstellen der KDB werden dabei mit der Zementsuspension verschlossen und so weit abgedichtet, dass die Undichtigkeiten praktisch nicht mehr vorhanden sind.

Grundsätzlich kommen für die sichere Abdichtung eines Tunnels langzeitbeständige Kunststoffdichtungsbahnen aus weichmacherfreien Polyolefinen oder weichmacherhaltigem Polyvinylchlorid (PVC-P) zum Einsatz. Um eine Auswanderung oder Ausspülung des Weichmachers zu vermeiden, sollte eine sorgfältige Prüfung des Abdichtungsmaterials im Hinblick auf die Langzeitbeständigkeit und die Unbedenklichkeit des Materials bezüglich der Umwelt durchgeführt werden.

2.1 Schichtenaufbau mit KDB

Die Schichten des Abdichtungssystems (von der Berg- zur Innenseite) sind gemäß ZTV-ING grundsätzlich aufgebaut wie in Bild 3 dargestellt.

Bild 3. Abdichtungssystem mit Kunststoffdichtungsbahn

2.1.1 Abdichtungsträger

Mit einer ca. 4 bis 5 cm dicken Lage aus feinkörnigem, im Idealfall aus Rundkorn hergestellten Spritzbeton werden grobe Unebenheiten in der Spritzbetonschale ausgeglichen, Stahlteile wie Ankerköpfe eingespritzt und Löcher verschlossen. Ebenso werden Abschlauchungen aus dem Vortrieb mit dieser Lage eingespritzt. So wird eine ausreichend ebene Spritzbetonoberfläche erzeugt, die gewährleistet, dass das Abdichtungssystem während des Betoniervorgangs nicht beschädigt wird.

2.1.2 Bergseitiges Schutzgeotextil

Da während des Betonierens der Innenschale die Kunststoffdichtungsbahn gegen den Abdichtungsträger aus Spritzbeton (1. Schicht) gedrückt wird, ist an dieser Stelle ein Schutz notwendig. Als bergseitiges Schutzgeotextil (2. Schicht) wird ein mechanisch verfestigter Vliesstoff mit einem Flächengewicht von mindestens 900 g/m2 verwendet.

2.1.3 Befestigungssystem

Das Befestigungssystem dient neben der Fixierung des bergseitigen Schutzgeotextils der temporären Fixierung des Abdichtungssystems an der Spritzbetonaußenschale und darf die KDB nicht beschädigen. Während der Betonage der Ortbetoninnenschale kann es zu Spannungen der KDB kommen. Deshalb sind punktuelle Befestigungssysteme stets mit einer Sollbruchstelle auszurüsten, um hier Beschädigungen an der KDB zu vermeiden.

2.1.4 Kunststoffdichtungsbahn (KDB)

Auf dem Schutzvlies wird das Hauptdichtungselement, die KDB, installiert. In drainierten Tunneln werden mindestens 2 mm, in undrainierten Tunneln mindestens 3 mm dicke KDB verwendet. Sie ist luftseitig mit einer hellen Signalschicht ausgestattet, um Beschädigungen schnell zu finden und die Lichtverhältnisse im Tunnel während der Verlegearbeiten zu verbessern.

2.1.5 Fugenband

Fugenbänder sind aus dem artgleichen Kunststoff wie die KDB. Sie werden hauptsächlich außenliegend im Arbeitsfugenbereich zweier Tunnelblöcke eingesetzt, um die Dichtebene KDB in abgegrenzte Felder zu unterteilen. Sie werden direkt auf die fertig installierte Kunststoffdichtungsbahn geschweißt, um bei einer Undichtigkeit die Leckage eingrenzen und gezielt sanieren zu können.

Fugenbänder sind im Regelfall 60 cm breit und besitzen insgesamt sechs Fugenbandstege. Zwischen den Fugenbandstegen sind im Idealfall werkseitige Befestigungsmöglichkeiten für Injektionsschläuche vorgesehen. Beidseitig der Blockfuge werden jeweils zwei radial umlaufende Injektionsschläuche zwischen den Fugenbandstegen positioniert, um die Fugenbänder im Bedarfsfall durch Nachinjektion zu aktivieren.

2.1.6 Kunststoffschutzbahn

Bei druckwasserdichten Tunneln mit einer rundum angeordneten KDB ist im Sohlbereich ein zusätzlicher Schutz vor Beschädigungen erforderlich. Dies kann eine zweite, mindestens 3 mm dicke Kunststoffschutzbahn sein oder ein mattenbewehrter Schutzbeton. Der Bauablauf sollte generell so gewählt werden, dass die KDB in der Sohle nicht mehr befahren werden muss. Die Schutzbahn sollte bis über die Anschlussbewehrung Sohle/Gewölbe geführt werden.

2.1.7 Integriertes Prüf- und Injektionssystem als Hinterlegungssystem

Bei druckdichten Tunneln mit einer Druckhöhe von mindestens 1 bar (gemessen ab Tunnelsohle) ist nach ZTV-ING Teil 5Abschnitt 5 [3] ein integriertes Prüf- und Injektionssystem vorgesehen, mit dem Undichtigkeiten festgestellt werden können (Bild 4). Im Fall von Wasseraustritt aus den Kontroll-/Injektionsöffnungen kann durch Verpressen mit Kunstharz oder Acrylatgel das schadhafte Feld abgedichtet werden.

Eine Ergänzung oder Variante des in der ZTV-ING [3] vorgeschriebenen Systems stellt die Hinterlegung (erweiterte Firstspaltverpressung/planmäßige Blockhinterlegung) des gesamten Innenschalenblocks mit Zement(-suspension) dar. Die Grundidee hierbei ist die Sicherstellung einer vollständig ausbetonierten Innenschale, bevor die Bergwasserdrainage verpresst wird und der bergseitige Wasserdruck die KDB auf die Außenseite der Innenschale drückt. Dieses System beugt möglichen Schäden vor, die dadurch entstehen können, dass der Wasserdruck die KDB auf unebene Flächen oder schlimmstenfalls auf eine freiliegende Bewehrung an der Außenseite der Tunnelinnenschale drückt.

Bild 4. Verpress- und Entlüftungsleitungen im außenliegenden Fugenband

2.2 Abdichtung gegen Sicker- oder Druckwasser

Unterschieden wird im Tunnelbau zwischen einer Sickerwasser- und einer Druckwasserabdichtung (ein- bis mehrlagig).

2.2.1 Sickerwasserabdichtung

Bei einem Tunnel mit drucklosem Wasseranfall wird das Bauwerk mit einer Regenschirmabdichtung gegen die Feuchtigkeit geschützt. Das Sickerwasser wird über die Längsentwässerung an den Fuß des Tunnels mit folgendem Schichtaufbau (Bild 5) geführt (von außen nach innen):

Bild 5. Sickerwasserabdichtung gegen nicht drückendes Wasser

– Spritzbetonaußenschale mit Abdichtungsträger;

– Schutzgeotextil;

– 2 mm dicke KDB (einlagig);

– Betoninnenschale.

2.2.2 Einlagige Druckwasserabdichtung

Bei drückendem Wasser wird eine druckwasserhaltende einlagige KDB rundum mit Schottfugenbändern in den Blockfugen eingebaut. Der Schichtenaufbau (Bild 6) ist wie folgt (von außen nach innen):

– Spritzbetonaußenschale mit Abdichtungsträger;

– Schutzgeotextil;

– 3 mm dicke KDB (einlagig) oder

– wasserundurchlässige bewehrte Betoninnenschale (gemäß ZTV-ING [3]).

Bild 6. Einlagige Druckwasserabdichtung (druckwasserhaltend)

2.2.3 Zweilagige Druckwasserabdichtung

Bei sehr hohem Wasserdruck (> 3,0 bar) sind spezielle Vorkehrungen zu treffen, um ein dichtes Tunnelbauwerk zu erstellen. Bisher wurde hier in der ZTV-ING [3] darauf verwiesen, gegebenenfalls besondere Maßnahmen zu ergreifen, die im Einzelfall festzulegen sind. Dies können beispielsweise entweder eine besonders dicke KDB (> 4 mm) als einlagige Druckwasserabdichtung oder ein zweilagiges KDB-System mit Vakuumprüfung sein. Beide Ausführungsvarianten führten in der Vergangenheit nicht zu dem gewünschten Projekterfolg und wurden deshalb in den letzten Jahren praktisch nicht mehr angewendet.

Auch hier werden Schottfugenbänder in den Blockfugen eingebaut. Der Schichtenaufbau ist dabei (von außen nach innen):

– Spritzbetonaußenschale mit Abdichtungsträger;

– Schutzgeotextil;

– 3 + 2 mm dicke KDB (zweilagig mit Vakuumprüfsystem);

– wasserundurchlässige bewehrte Betoninnenschale.

3 Doppellagige Druckwasserabdichtung mit drei Komponenten

Das hier vorgestellte System beschreibt einen Ansatz für Abdichtungssysteme bei Wasserdrücken über 3 bar. Die Mehrkomponentendichtung (MKD) (Bild 7) setzt sich dabei (von außen nach innen) aus folgenden Konstruktionselementen zusammen:

– der geosynthetischen Tondichtungsbahn (GTD) – also der Bentonit matte;

– einer Lage Kunststoffdichtungsbahn (KDB, 3 mm dick);

– der umlaufenden Blockhinterlegung als erweiterter Firstspaltverpressung mit Zementsuspension;

– der wasserundurchlässigen Betoninnenschale einschließlich innenliegender Fugenbänder sowie außenliegender Fugenbänder nach ZTV-ING [3].

Bild 7. Im Gewölbe eingebaute Bentonitmatte

3.1 Systembeschreibung

Die GTD besteht aus drei Schichten. Kern ist eine hochquellfähige Natriumbentonit-Pulverschicht, die zwischen einem mechanisch verfestigten Deckvliesstoff und einem Bändchengewebe kraftschlüssig durch Vernadelung eingekapselt ist. Bei Feuchtigkeit quillt das Bentonit-Pulver in der GTD auf und erzielt so die Dichtigkeitsfunktion.

Zusätzlich wird die GTD für die Anwendung im Tunnelbau mit einer gleichmäßigen Beschichtung aus Polyethylen versehen. Sie verhindert unter anderem die Austrocknung des gequollenen Bentonits. Ein weiterer erwünschter Nebeneffekt der Beschichtung ist ein sicherer Einbau ohne größere Staubbelastung.

Im Tunnel wird zuerst die GTD auf die Spritzbetonaußenschale (Abdichtungsträger) aufgebracht und überlappend befestigt. Eine Verschweißung ist nicht notwendig. Auf diese erste Dichtungsebene wird die zweite Dichtungsebene aufgebracht, die KDB; anschließend folgt der Einbau der Betoninnenschale.

Die Vorteile der neuen MKD im Vergleich zur klassischen KDB-Doppellage liegen vor allem in der wesentlich einfacheren baupraktischen Umsetzbarkeit. Es entfallen die geotextile Schutzlage (diese Schutzfunktion wird von der GTD übernommen) sowie die zweite Lage KDB und somit die aufwendigen Dichtigkeitsprüfungen mittels Vakuum-Prüfsystem.

Zur Gewährleistung der Dichtfunktion der GTD ist ein kraftschlüssiger Einbau zwischen Abdichtungsträger und KDB notwendig. Dieser kann nur durch eine planmäßige Blockhinterlegung erreicht werden. Die umlaufende Blockhinterlegung mit Zementsuspension ist essenzieller Teil dieses neuartigen Abdichtungssystems und daher zwingend vorzusehen.

3.2 Einsatz von Bentonitmatten im Tunnelbau

Im Tunnelbau wurden doppellagige Dichtungssysteme als Mehrkomponentenansatz mit Bentonitmatten bereits ausgeführt (Bild 8). Die ursprüngliche Intention war hier zum Beispiel, eine Wasserlängsläufigkeit in der Abdichtungsebene sicher zu verhindern.

Bild 8. Doppellagige Druckwasserabdichtung als Mehrkomponentensystem mit Bentonitmatten

Die fachgerechte Installation von Bentonitmatten als Teil des Tunnelabdichtungssystems erfolgt als überlappende Verlegung mit einem geeigneten Verlegegerät (Bild 9). Aufgrund des hohen spezifischen Eigengewichts der Bentonitmatten werden diese mithilfe einer maschinell geführten Verlegetraverse installiert (Bild 10). Die Überlappung der Verlegestöße beträgt hierbei mindestens 30 cm. Die Befestigung der Bentonitmatten erfolgt mit punktuellen Befestigungselementen (Bild 11). Um eine oberflächennahe Installation zu gewährleisten, werden die Befestigungspunkte in einem vorgegebenen Raster für Gewölbe (50 × 50 cm), Ulme (75 × 75 cm) und Sohle (100 × 100 cm) angeordnet. Diese Befestigungspunkte dienen gleichzeitig der temporären Befestigung der Kunststoffdichtungsbahn (Bild 12). Der Überlappungsbereich der GTD wird mit einem speziellen Dichtungsband linienförmig gegen Hinterläufigkeiten während der Betonage gesichert.

Bild 9. Überlappender Einbau der Bentonitmatten mit einem geeigneten Verlegegerät

Bild 10. Installation mit einer maschinell geführten Verlegetraverse aufgrund des hohen spezifischen Eigengewichts der Bentonitmatten

Bild 11. Punktuelle Befestigung der Bentonitmatten nach Raster in Gewölbe, Ulme und Sohle

Bild 12. Temporäre Befestigung der nachfolgenden KDB an den Befestigungspunkten der GTD

Nach Fertigstellung und Abnahme der GTD-Installation wird die KDB mit mindestens 10 cm Überlappung eingebaut. Die Überlappungen werden mittels Heizkeilschweißen mit Schweißautomaten als Doppelnaht ausgeführt. Doppelnähte bewirken eine doppelte Dichtungssicherheit und ermöglichen darüber hinaus eine zerstörungsfreie Dichtigkeitsprüfung mittels Luftdruck. Dabei wird der Zwischenraum der beiden Teilnähte mit Druckluft beaufschlagt. Wenn der Prüfdruck mindestens 10 min stabil steht, kann von einer dichten Naht ausgegangen werden. Im Anschluss werden noch die außenliegenden Blockfugenbänder und das Injektionssystem auf die KDB installiert.

4 Dichtigkeitsnachweis der Mehrkomponentendichtung bis zu einem permanenten Wasserdruck von 10 bar

Weichmacherfreie Kunststoffdichtungsbahnen können unter optimalen Einbaubedingungen Drücken bis zu 50 bar beschädigungsfrei standhalten. Um jedoch auch die Funktionalität der geosynthetischen Tondichtungsbahn (GTD) als Teil des Mehrkomponentensystems nachzuweisen, wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, der die Einbausituation nach Fertigstellung der erweiterten Firstspaltverpressung als planmäßiger Blockhinterlegung möglichst realitätsnah widerspiegelt. Das Abdichtungspaket wurde deshalb im Versuch im kraftschlüssigen Verbund eingebaut. Die Dichtfunktion der KDB wurde durch einen Kreuzschnitt aufgehoben. Der maximale Prüfdruck wurde für diesen ersten Langzeitversuch auf 10 bar begrenzt (Bild 13).

Der Versuch, durchgeführt von der Meese GmbH in Bergisch Gladbach, hatte folgenden Aufbau (die Druckseite simuliert die Bergseite; Bild 14, von rechts nach links):

– Drucktopf;

– Flansch 1 mit kleinen Sieblöchern;

– Geotextil (150 g/m

2

) als Trennlage, Filterschicht (Sicherheit gegen Ausspülungen in der Versuchsstartphase);

– GTD (Kunststoffbeschichtung luftseitig) NSP X2 4900 • KDB (3 mm dick) mit Perforation durch Kreuzschnitt (

Bild 15

);

– Flansch 2 mit Leckage und Kontrollöffnung.

Bild 13. Nachweis der Dichtigkeit des Mehrkomponentensystems bei 10 – max. 20 bar

Bild 14. Versuchsaufbau zum Nachweis der Dichtigkeit des Mehrkomponentensystems bei 10 – max. 20 bar

Bild 15. Mit Kreuzschnitt perforierte KDB – Versuchsaufbau zum Nachweis der Dichtigkeit des Mehrkomponentensystems

Der Versuchsaufbau wurde während der gesamten Durchführungszeit von vier Wochen regelmäßig kontrolliert. Trotz der planmäßig beschädigten KDB wurden keinerlei Wasseraustritte festgestellt.

Anschließend wurde der Druck über weitere zwei Wochen auf 15 bar und dann auf 20 bar erhöht. Auch hier kam es zu keinerlei Wasseraustritten.

5 Schutzwirksamkeitsnachweis der GTD gegen den Spritzbeton (Betonagebelastung)

Zusätzlich zu dem vorgenannten Test wurde noch der Lastfall „Verformung durch Spritzbeton und Betonagedruck“ in einem separaten Versuch vom Bautechnischen Zentrallabor der Fachhochschule Münster geprüft.

Die gewählte Versuchsanordnung simuliert den beim Einbau des Betons in die Tunnelinnenschale auf die dichtenden Schichten wirkenden Frischbetondruck. Hierzu wird eine Bentonitmatte zwischen einer Kunststoffdichtungsbahn (KDB) und einer Spritzbetonoberflache angeordnet. Die KDB wird mit einem Wasserdruck von 2,5 bar über einen Zeitraum von 24 h belastet. Nach dem Rückbau wird die Bentonitmatte optisch auf Auffälligkeiten oder Beschädigungen überprüft.

Bild 16. Versuchsaufbau zur Simulation des Frischbetondrucks auf eine Bentonitmatte vs. Spritzbetonoberfläche

In Bild 16 ist der Versuchsaufbau mit folgenden Prüfbedingungen dargestellt:

– Belastung durch Wasserdruck: 250 kN/m

2

bzw. 2,5 bar;

– Belastungsdauer: 24 h;

– Oberfläche: Spritzbeton mit üblicher Oberflächenstruktur, Größtkorn 8 mm, Rundkorn als Zuschlag (ohne weitere Spezifizierung);

– Prüfkörpermaterial: Bentonitmatte und KDB.

Die unter Versuchsbedingungen entstandenen Verformungen schränken die Funktionsweise der Bentonitmatte (GTD) und der Tunneldichtungsbahn (KDB) in keinster Weise ein. Somit ist die Schutzwirksamkeit der GTD während der Innenschalenbetonage gegenüber der KDB nachgewiesen (Bilder 17, 18 und 19).

Bild 17. Spritzbetonoberfläche des Versuchsaufbaus mit 8 mm Rundkorn

Bild 18. Geringfügige Verformungen der GTD-Außenseite, die gegen den Spritzbeton gedrückt wurde

Bild 19. Keinerlei sichtbare Beschädigungen auf der dem Spritzbeton zugewandten Seite der KDB

6 Erweiterung zum „Vier-Komponenten-Ansatz“

Als weitere und zusätzliche Option bei maximalen Anforderungen an die Tunnelabdichtung besteht die Möglichkeit, noch eine Komponente zu dem Dreikomponentensystem hinzuzufügen. Hierfür wird das außenliegende sechsstegige Fugenband des KDB-Abdichtungssystems um ein innenliegendes Elastomerfugenband erweitert. Ausführungstechnisch sind hierfür einige Details anzupassen. Dazu zählt etwa die Teilung und Versetzung des sechsstegigen außenliegenden Fugenbands aus dem Blockfugenbereich heraus.

7 Fazit und Ausblick

Sowohl die Versuche im Labor als auch die Anwendung in der Praxis zeigen, dass die Verwendung von Bentonitmatten und Kunststoffdichtungsbahnen als doppellagige Druckwasserabdichtung bei gleichzeitiger erweiterter Firstspaltverpressung (planmäßiger Blockhinterlegung) eine Erfolg versprechende Alternative zum Doppellagensystem mit KDB und einen neuen Stand der Technik darstellen kann. Im nächsten Schritt empfiehlt es sich, weitere Untersuchungen zu solchen neuartigen Ansätzen zu fördern, um die entsprechenden Richtlinien im Tunnelbau wie etwa die ZTV-ING Teil 5Abschnitt 5 [3] und die Deutsche Bahn Richtlinie 853.4101 [4] für Abdichtungssysteme bei insbesondere höherem Wasserdruck fortzuschreiben.

Literatur

[1] Arbeitskreis Tunnelabdichtung e. V.: http://www.akta-ev.de/de/home.html

[2] DGGT (2018) Empfehlungen zu Dichtungssystemen im Tunnelbau EAGEDT, 2. Aufl., (Hrsg.) Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e. V., Ernst und Sohn, Berlin.

[3] BAST (2007) Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten, ZTV-ING, Teil 5: Tunnelbau. Hrsg.: Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch-Gladbach, Stand 2018/01.

[4] Deutsche Bahn AG (2011) Guideline 853.4101 Waterproofing and Drainage DVS; Deutsche Bahn AG, Berlin,, auf Basis von DVS (2007) DVS 2225-5 Welding of thermoplastic membranes in tunnel constructions, Hrsg.: DVS – Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V. (German Plastic Welding Association), Düsseldorf.

[5] Meissner, M., Schwaiger, S., Herr, R. (2015) Abdichtungssysteme mit Kunststoffdichtungsbahnen für Tunnel ohne Drainage, Taschenbuch für den Tunnelbau 2015, Hrsg.: Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e. V. (DGGT), Ernst und Sohn, Berlin.

II.Injektionen im Tunnel- und Talsperrenbau – Theoretische Grundlagen und Anwendungsfälle

Walter Wittke; Bettina Wittke-Schmitt, Martin Wittke, Dieter Schmitt

Injektionen dienen der Abdichtung und Verfestigung des Baugrunds in Boden und Fels. Angewendet werden sie insbesondere im Spezialtiefbau, Tunnelbau und Talsperrenbau. Injektionsmaßnahmen können Bauzeit und Baukosten erheblich beeinflussen. Dabei herrscht häufig Unsicherheit, welche Verpressmittel und Verfahren zielführend und kostengünstig sind.

In dem Beitrag werden die Grundlagen für die Planung von Verpressarbeiten und die Auswahl geeigneter Verpressmittel sowie die Eigenschaften und Anwendungsbereiche verschiedener zementgebundener Verpressmittel sowie Kunstharze erläutert. Anhand ausgewählter Beispiele aus dem Tunnel- und Talsperrenbau werden Planung, Ausführung und Überwachung skizziert. Gezeigt wird, dass die verfügbaren Verpressmittel für verschiedene Anwendungszwecke geeignet sind und auch Kombinationen verschiedener Verpressmittel sinnvoll sein können. Es bedarf für jeden Einzelfall erneut einer sorgfältigen Planung unter Berücksichtigung der Ziele der Verpressung, der vorliegenden Randbedingungen und der Eigenschaften der Verpressmittel.

Grouting for tunnels and dams – basic principles and case histories

Grouting is used for sealing and consolidation of the subsoil – both in soil and rock mass. Especially in connection with tunneling, dam structures and special deep construction, grouting works are required. In many cases, grouting works significantly influence construction time and cost. On the other hand, there is often uncertainty as to which grouting agents and methods are appropriate and cost-effective for certain ground conditions.

In the given article, the basic principles required for the design of grouting works and for the selection of suitable grouts, are discussed. Furthermore, the properties and ranges of application of various cementitious grouts and synthetic resins are dealt with. With the aid of selected case histories from tunnel and dam construction, planning, execution and supervision are outlined. It becomes clear that the different grout agents available in the market, are suitable for different applications. Moreover, it may be reasonable to use a combination of differentgrout agents. At the end, careful planning is required for every individual case, taking into account the objectives of the grouting measure, the existing boundary conditions and the properties of the grout agents.

1 Einleitung