Fachtagung

62. Geomechanik Kolloquium in Salzburg

Dieses Geomechanik Kolloquium der Österreichischen Gesellschaft für Geotechnik (ÖGG) fand vom 10. bis 11. Oktober 2013 mit zahlreichen Teilnehmern auch aus dem Ausland wieder im Salzburg Congress statt und ist noch immer die größte jährliche Veranstaltung Österreichs in diesem Bereich. Schwerpunkte waren dieses Mal:

Triebwasserwege,

Sondermaßnahmen im Lockergestein,

Internationale Großprojekte und

Herausforderung Schacht,

alles aktuelle Themen wie der Bau von Wasserkraftwerken, städtischer Infrastruktur im Untergrund und Basistunnel sowie das Abteufen sehr tiefer Schächte zeigt.

Dem Kolloquium vorgelagert fanden am 9. Okt. 2013 zeitgleich die beiden gut besuchten englischsprachigen Workshops statt:

Charakterisierung von Störzonen und

Vorhersagenprognosen in der Geotechnik,

aus denen sich interessante Diskussionen entwickelten.

Triebwasserwege

Langzeitverhalten von Druckstollen

Druckstollen alpiner Wasserkraftwerke werden für eine lange Lebensdauer ausgelegt, sodass bei regelmäßiger Überprüfung und Instandhaltung keine umfangreichen Maßnahmen erforderlich sind. Sie müssen dauerhaft standfest und hinreichend dicht sein, sodass keine Teile aus der Auskleidung oder dem Gebirge ins Triebwasser gelangen; bei laufendem Betrieb sind Instandsetzungen nicht möglich. Als Auskleidungssysteme sind kreisförmige Profilformen (Bild 1) mit möglichst glatten Oberflächen (Innen- und Außenring mit Dicht- und Trennlagen für spätere Injektionen) und mit Nutzung der Gebirgsmitwirkung üblich. Näher eingegangen wurde auf Schadensbilder bei Auskleidungen von Druckstollen mit umfangreicher Zusammenstellung von Ursachen und Sanierungen, sowie mehreren Beispielen, wie Lünerseestollen (1954/58) und Vermuntstollen (1925/30) mit Sanierung der Schäden im Sohlbereich in den Jahren 1991/92 bzw. 2003 teilweise unter Verwendung von Fertigteilen.

Druckstollen und Unterwasserstollen des Wasserkraftwerks Beles in Äthiopien

Das Wasserkraftwerk Beles (2008 bis 2010; 500 Mio. €) mit 460 MW Leistung (1.720 GWh/a) hat oberwasserseitig einen 11,9 km langen Druckstollen und einen vertikalen gepanzerten Druckschacht (270 m; 6,5 m Innendurchmesser) sowie ein Kavernenkrafthaus mit anschließendem 7,2 km langem Unterwasserstollen. Auf den Bau der beiden mit Doppelschild-TBM (8,1 m Bohrkopfdurchmesser) aufgefahrenen Stollen mit 7,2 m Innendurchmesser wurde hinsichtlich der Anpassung der maschinellen Ausrüstung und der Anforderungen an die Auskleidung (Tübbinge, Abdichtung, Injektionen) bei den unterschiedlichen geologischen und hydrologischen Verhältnisse näher eingegangen.

Neubau Druckschacht Kraftwerk Kaunertal – Baugrunderkundung und Injektionskonzept

Für das Kraftwerk Kaunertal in Tirol wurde nach durchgeführter Baugrunderkundung jetzt ein 1.430 m langer Druckschacht mit 5,54 m Ausbruch- und 4,30 m Innendurchmesser mit Tübbingauskleidung gebaut. Dazu wurden Einzelheiten über die Baugrunderkundung und das Injektionskonzept gebracht; so wurden dazu systematisch vortriebsbegleitende Drehschlagbohrungen und seismische Erkundungen sowie Kernbohrungen durchgeführt. Zum Aktivieren der Tragfähigkeit des Gebirges wurden Gebirgsinjektionen (GIN-Methode) als auch Kontakt- und Spaltinjektionen vorgesehen – bei täglicher Auswertung der Injektionsergebnisse und laufender Überprüfung des Injektionserfolgs.

Sondermaßnahmen im Lockergestein

Bauwerksschutz für den innerstädtischen Tunnelbau am Beispiel der Metro in Rom

Zum Schutz vor Bauwerksschäden bei innerstädtisch aufgefahrenen Tunneln wurden bei der Metro B1 in Rom Soilfrac-Injektionen (Bild 2) vorteilhaft gegenüber traditionellen Bodenverbesserungsmaßnahmen (Düsenstrahlverfahren) eingesetzt. Vorteilhaft waren dabei der auf wenige Schächte verringerte Platzbedarf und der vergleichsweise geringe Einsatz von Einbaustoffen. Die Verformungen an den Bauwerken waren trotz der großen Tunneldurchmesser (6,8 und 9,8 m), der schwierigen Bodenbedingungen und der geringen Überlagerung weit unter den zulässigen Werten. Außerdem wurden bei der Metro in Rom erstmals gesteuerte Horizontalbohrungen in großem Umfang eingesetzt und auch Bauwerke mit Pfahlgründungen (vgl. Bild 2) in großem Umfang gehoben.

Internationale Großprojekte

Entwurf und Bau der Second Avenue Subway in New York

Der Bau der 13,7 km langen Second Avenue Subway mit 16 Haltestellen auf der östlichen Seite Manhattans, mit geschätzten 19 Mrd. US-$ (13 Mrd. €) Kosten ist eines der größten Bauprojekte der Vereinigten Staaten. Nach aktuellem Entwurf der Streckenerweiterung sind zehn Haltestellen in offener Bauweise und sechs in bergmännisch ausgebrochenen Kavernen herzustellen; der Außendurchmesser der aufzufahrenden Tunnel beträgt 6,6 m und die Spannweite der Kavernen 12 bis 21 m. Die Trasse führt durch Hartgestein und weichen Untergrund mit zahlreichen Fels-Boden-Übergangsstellen. Der Bericht brachte Einzelheiten der Planung, des Entwurfs und Baus der ersten Phase in der sehr dichten städtischen Umgebung Manhattans. Berichtet wurde über geologische Verhältnisse, Baugrunduntersuchungen, das Entwurfskonzept nach der empirischen Q.-Methode und der Diskontinuumsanalyse.

Das Projekt Semmering Basistunnel neu

Seit acht Jahren arbeitet ein Team der ÖBB-Infrastruktur AG intensiv an diesem Projekt für den Bau eines rund 27 km langen flachen Eisenbahntunnels mit zwei eingleisigen Röhren, verbunden alle 500 m durch Querschläge und eine Nothaltestelle im mittleren Tunnelabschnitt mit 420 m hohem Lüftungsschacht. Der Tunnel soll von den beiden Portalen (Gloggnitz und Münzzuschlag) und drei Zwischenangriffen (Göstritz, Fröschnitzgraben und Grautschenhof) aus sowohl zyklisch (NÖT) als auch kontinuierlich (mit TVM) vorgetrieben (Bild 3) und im Jahr 2024 in Betrieb genommen werden. Berichtet wurde über die einzelnen Baulose und immer neue Herausforderungen für Projektwerber, Planer und Bauausführende.

Herausforderung Schacht

Moderne und innovative Schachtbautechnik am Bei-spiel aktueller Abteufprojekte

Das Teufen und Auskleiden von Schächten zur Rohstoffgewinnung und für Ingenieurbauwerke stellt für Bauherrn, Projektanten und Unternehmer eine große Herausforderung dar. Dazu wurde moderne und innovative Schachtbautechnik am Beispiel aktueller Abteufprojekte erläutert, wie Gefrierlochbohrungen bis 820 m Teufe zu Kali- und Steinsalzlagerstätten (Bild 4) und abschnittsweises Gefrieren einer um den Schacht in 600 m Teufe bergmännisch hergestellten Kaverne zum Erreichen von 930 m Gefrierteufe in Großbritannien, sowie ultratiefe Tagesschächte mit mehr als 2.000 m Endteufe unter Anwendung von Bohr- und Sprengtechnik; damit wurde auf dem Gebiet der Gefrierschacht- und Bohrtechnik sowie auf dem Gebiet des herkömmlichen Schachtbaus der Stand der modernen Schachtbautechnik dargestellt. Neben den technischen Herausforderungen wurden unter anderem auch spezifische Baumanagement- und Logigistikaufgaben behandelt.

Workshops

Charakterisierung von Störzonen

Störungsmanagement in tiefliegenden Tunneln

Nach Berichten über Versagensprognosen in der Geotechnik folgten solche über die Charakterisierung von Störzonen, insbesondere über das jetzt beim Bau des Brenner Basistunnels (BBT) eingeführte Störzonenmanagement (StzM) für tiefliegende Tunnel [Burger, BBT SE Innsbruck; Marcher und Saurer, ILF, Innsbruck; Soldo, GEODATA, Milan/I]. Je tiefer der Tunnel, je größer werden der Aufwand und die Kosten für die Erkundungsmaßnahmen für den Tunnel, um die Risiken zu verringern. Gebracht wurden Informationen von anderen Tunnelprojekten, so ein Verwerfungsbild gemäß StzM, sowie Vorlagen für geologische und tektonische Störzonendarstellung und eine Übersicht möglicher Gefahrenarten (Instabilität, Behinderung des maschinellen Vortriebs, Einbrüche, Bergschläge und Deformationen an der Oberfläche) sowie entsprechende Maßnahmen beim Spreng- und maschinellen Vortrieb.

Versagensprognosen in der Geotechnik

Geotechnische Beobachtungen beim Niagara Tunnelprojekt

Nach Ausführungen über die Charakterisierung von Störzonen wurde auf Vorhersageprognosen in der Geotechnik näher eingegangen, insbesondere auf die geotechnischen Beobachtungen beim Niagara Tunnelprojekt (NTP) [Perras und Diederichs, Universität Kingston/CAN; Wannenmacher, Marti, Moosseedorf/CH]; dort gab es beim Auffahren eines Schachts in 140 m Teufe Probleme in der Grenzfläche infolge der Gebirgsstruktur durch plastisches Fließen von bis zu 1,9 m. Zur Erklärung wurde eine numerische Simulation durchgeführt, die auch bei der Planung eines Schachts für die Einlagerung radioaktiver Abfälle in Canada durch die gleiche Schicht im Voraus erfolgreich angewandt wurde.

Weitere Einzelheiten über das Kolloquium enthält das Heft 6/2013, Seite 385-617, der Fachzeitschrift Geomechanik und Tunnelbau. Zu den beiden Workshops gab es gesondert englischsprachige Vortragsbände der ÖGG (72 bzw. 45 Seiten mit zahlreichen Abb./Tab. und Quellen). – Das 63. Geomechanik Kolloquium wird am 9. und 10. Oktober 2014 wieder in Salzburg stattfinden und am Tag davor wie alle zwei Jahre der Österreichische ITA-Tunneltag.⇥G.B.

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