Extrem schnell härtender Beton sichert Kramertunnel
Während des Tunnel-Neubaus zur Ortsumgehung von Garmisch-Partenkirchen kämpfen die Tunnelbauer mit drückendem Bergwasser, das sie mit Beton in Schach halten. Das geht nur, wenn der mit hohem Druck flächig aufgetragene Spritzbeton in Sekundenschnelle erstarrt.
Der aufgespritzte Beton muss das nachdrückende Bergwasser effektiv zurückhalten. Aus diesem Grund muss er mit hohem Druck flächig aufgetragen werden.
Foto: HeidelbergCement / Steffen Fuchs
Westlich von Garmisch-Partenkirchen entsteht bis zum Jahr 2023 der Kramertunnel. Mithilfe von Spritzbeton wird der Vortrieb gesichert und der 3,6 Kilometer lange Autotunnel durch eine Innenschale ausgekleidet. Hier kommen Spezialzemente von HeidelbergCement zum Einsatz.
Entlastung für Garmisch-Partenkirchen soll eine Ortsumgehung bringen (siehe Kasten), zu der unter anderem der Kramertunnel gehört. Während der Vortrieb im südlichen Teil des Kramertunnels durch lockere Gesteinsschichten zügig vorankam, dauerte der Vortrieb im Norden länger, da das Tunnelteam auf seinem Weg durch den Berg einen Bergsturzbereich durchdringen musste.
Roland Arnold (links), Technischer Geschäftsführer der ARGE und Gesamtverantwortlicher des Projekts, und Werner Beer, Marktsegment Verkehrswegebau, Beratung und Vertrieb, HeidelbergCement, an der Einbaustelle im Kramertunnel.
Foto: HeidelbergCement / Steffen Fuchs
Hoher Wasserdruck in 400 Meter langem Abschnitt
Derartige Zonen zeichnen sich durch unterschiedliche, mitunter sehr wasserhaltige Gesteinsschichten aus. Werden sie angebohrt, können große Wassermengen freigesetzt werden und das Tunnelbauteam gefährden. „Deshalb haben wir bereits im Vorfeld Untersuchungen durchgeführt und festgestellt, dass der Wasserdruck entlang eines 400 Meter langen Abschnitts tatsächlich viel zu hoch war“, erläutert Roland Arnold, Technischer Geschäftsführer der ARGE Kramertunnel und Gesamtverantwortlicher des Projekts. „Folglich mussten wir, um die Arbeiter zu schützen, den Grundwasserspiegel künstlich absenken, bevor wir den Vortrieb weiter fortsetzen konnten.“
Logistik für kontinuierlichen Betoneinbau
Trotz der künstlichen Grundwasserabsenkung hat das Team während der Vortriebsarbeiten immer wieder mit austretendem drückendem Bergwasser zu kämpfen. Daher ist es wichtig, den Ausbruchsraum möglichst rasch mit Beton zu sichern. Dazu muss der Vortrieb möglichst Hand in Hand mit dem Betoneinbau gehen. Dazu ist eine einwandfrei funktionierende Logistik nötig, was laut Arnold gut klappt, da hierzu die bereits angelegten Rettungsstollen als Zufahrtswege genutzt und so die jeweiligen Betonierpositionen gut versorgt werden konnten.
Für einen zuverlässigen Materialnachschub sorgen die zwei mobilen Betonmischanlagen am Nord- und Südportal des Tunnels, die im Dauerbetrieb arbeiten. Die Mischanlagen werden von der in München ansässigen Mobile Betonkonzepte GmbH gestellt und betrieben.
Schon während der Kramertunnel noch in Bau ist, lohnt sich ein Besuch auf der Website besucherplattform.kramer-tunnel.de, wo zahlreiche Informationen vom Bau zu sehen sind und eine virtuelle Bauwerksführung möglich ist.
Foto: Staatliches Bauamt Weilheim / K. Klotz
Vortrieb mit Spritzbeton
Zur Sicherung des Vortriebs wird Spritzbeton benötigt. Damit der aufgespritzte Beton das nachdrückende Bergwasser effektiv zurückhalten kann, muss er mit hohem Druck flächig aufgetragen werden und soll nach Zugabe eines Erstarrungsbeschleunigers an der Spritzdüse in Sekundenschnelle erstarren.
Dies wiederum erfordert einen optimierten Spritzbetonzement. Neben den Spritzbetonen der Frühfestigkeitsklasse J3 zur Vortriebssicherung kommen auch Betone anderer Festigkeitsklassen, etwa für die Innenschale, zum Einsatz. Für den Bau dieser Tunnel-Innenschale sind die Anforderungen in punkto Erstarrungsgeschwindigkeit weniger anspruchsvoll als beim Bau der Außenschale.
Entscheidend sind aber Stabilität und Wasserdichtigkeit des gesamten Schalensystems. Es muss einem enormen Wasserdruck standhalten, denn nach Fertigstellung des Tunnels soll der Grundwasserspiegel wieder den alten Stand erreichen.
Blick auf den Schalwagen, der zur Fertigung der Betoninnenschale dient.
Foto: HeidelbergCement / Steffen Fuchs
Zweischalige Tunnelkonstruktion
Aufgrund der Gegebenheiten vor Ort planten die Ingenieure von vorneherein eine zweischalige Tunnelkonstruktion, bestehend aus einer Spritzbeton-Außenschale, die das Gebirge stabilisiert, und einer – je nach geologisch und geotechnischen Erfordernissen – 30 bis 40 Zentimeter starken Innenschale aus Stahlbeton. Zwischen Außen- und Innenschale ist eine Kunststoffdichtungsbahn als Rundumabdichtung angebracht.
Im Bergsturzbereich ist diese Rundumabdichtung in Form von zusätzlichen doppellagigen Abdichtungen mit je drei Millimeter Dicke nochmals verstärkt, da mit bis zu fünf Bar Wasserdruck gerechnet wird. Mit diesem Dichtungssystem lassen sich die zwei 3,50 Meter breiten Fahrspuren sicher und vor allem wasserdicht überwölben.
Die Tunneleröffnung ist für Ende 2023 geplant. Ende 2021 waren bereits der Tunneldurchbruch und die Betonage der Spritzbetonschale geschafft. Die Betonage der Innenschale wird voraussichtlich bis Mitte 2022 abgeschlossen sein.
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