Beim Bau des Jagdbergtunnels in Thüringen wurde während der Bauphase veranlasst, das Bauwerk durch einen Gelschleier gegen betonaggressive Bergwässer abzusperren sowie diese gezielt aufzufangen und abzuleiten. Nach den Ergebnissen von Vorinjektionen wurden in der Ausführungsplanung die Bohrungen für die Vergelung biaxial angeordnet. Dadurch konnte nicht nur die Zahl der Bohrungen, sondern auch die benötigte Menge an Injektionsmassen reduziert werden.
Die A4 ist eine der bedeutendsten Ost- West-Verbindungen. Sie verbindet die Zentren des Rhein-Main- und Ruhrgebiets mit Thüringen und Sachsen sowie dem ost und südosteuropäischen Wirtschaftsraum.
Innerhalb des Ausbaus dieser Autobahn wird zwischen den Anschlussstellen Magdala und Jena-Göschwitz auch der zweiröhrige Jagdbergtunnel mit dem Regelquerschnitt RQ 33t und einer Länge von circa 3,1 Kilometern errichtet. Er wurde in bergmännischer Bauweise aufgefahren und besitzt sieben Querschläge, drei Überfahrten, fünf Pannenbuchten in jeder Tunnelröhre sowie einen 140 Meter hohen Entrauchungsschacht in der Tunnelmitte. Jeweils ein Betriebsgebäude in der Nähe des West- und Ostportals und ein Gebäude für die Lüftungsanlage oberhalb des Tunnels komplettieren das Bauwerk.
Schon während der Entwurfsplanung und Vorbereitung der Ausschreibung wurde die Baugrundsituation umfangreich untersucht. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse bestätigten sich später bei der Herstellung des Tunnelbauwerks weitgehend, so dass Vortrieb, Auffahren und Sichern des Tunnels sogar vorfristig abgeschlossen werden konnten. Die etwa in Tunnelmitte verlaufende Störungszone, die die geologische Schnittstelle zwischen Muschelkalk und Buntsandstein (Röt) darstellt, ist unkomplizierter als erwartet durchfahren worden.
Da sich das Gebirge als kompakt und ungestört darstellte, wurde auf Basis der Baugrunduntersuchungen eine Wasserwegsamkeit im Röt nicht angenommen. Bei den Vortriebsarbeiten und der Standzeit der Tunnelaußenschale konnten die Bereiche mit offener Sohle ohne Zutritt von Bergwasser ausgebaut werden. Die im Vorfeld im Baugrundgutachten prognostizierten Bergwassermengen zeigten sich nicht im erwarteten Umfang.
Um jedoch das Eindringen von Wässern aus dem Deckgebirge aus Muschelkalk in den Rötbereich zu verhindern, wurden zusätzlich eine Abschottung und Absperrung sowie die gezielte Fassung möglicher sickernder Bergwässer veranlasst. Denn weitere Untersuchungen waren zu der Bewertung gekommen, dass Wasserzutritte wegen des mitgeführten Sulfatanteils äußerst stark betonangreifend wären. Daher wurden Injektionsschleier mit Sperrbauwerken geplant und ausgeführt.
Vorerkundungen: Injektionsstoffe auf ihre Eignung überprüft
Das Konzept des Auftraggebers sah in Analogie zur DIN EN 12715 Probeinjektionen vor [1], um die Ausführbarkeit und Wirksamkeit der geplanten Injektionsmaßnahme an den Übergangsbereichen von offener zu geschlossener Sohle im Röt und Muschelkalk sicherzustellen. Daher wurde die grundsätzliche Eignung abdichtender Injektionsstoffe unter den vorliegenden Rahmenbedingungen überprüft.
Nach der baugeologischen Dokumentation war im Einflussbereich der Injektionen mit kriechendem Sickerwasser zu rechnen, das mit unterschiedlichen Volumenströmen zwischen 0,005 und 0,01 l/s aus den Klüften austreten kann. Dieser Aspekt musste sowohl bei der Auswahl geeigneter Injektionsstoffe als auch bei den Einstellungsparametern berücksichtigt werden, um eine Verdünnung und ein Ausschwemmen des Injektionsmaterials zu vermeiden. Darüber hinaus war im Einflussbereich des zu bildenden Injektionsbauwerks mit zum Teil aggressiven, stark sulfathaltigen Bergwässern zu rechnen.
Unter Berücksichtigung vorliegender Analysen des aus Schürfen entnommenen Wassers sowie der anstehenden Mineralien wurden an unterschiedlichen Materialien Einlagerungsversuche durchgeführt. Dabei wurden die zeitabhängigen Volumen- und Massenänderungen überprüft. Außerdem wurde darauf geachtet, ob durch Kontakt mit den Einlagerungsflüssigkeiten unerwartete Besonderheiten auftraten. Als Prüfmedien wurden eine gesättigte Gipslösung (CaSO4) und ein Salzgemisch verwendet, das demjenigen in dem vor Ort anstehenden Wasser nachempfunden war.
Durch diese Einlagerungsversuche mit sechs unterschiedlichen Materialien ließ sich nachweisen, dass sich grundsätzlich zwei Acrylatgele und ein zweikomponentiges, nicht schäumendes, leicht flexibilisiertes Injektionsharz auf Silikatbasis zur Injektion in wasserführende Klüfte eignen. Bei diesen Materialien kam es weder zu hydrolytischen Auflösungserscheinungen noch zu übermäßigen Quellvorgängen.
Um die Wirksamkeit nachzuweisen, wurden vor und nach den unterschiedlichen Injektionsmaßnahmen Wasserdurchlässigkeitstests (WD-Tests) durchgeführt [2]. Sie dienten dazu, die druckabhängige Wasseraufnahme des Gebirges zu ermitteln. Daraus sollten tiefengestaffelt Rückschlüsse auf die Durchlässigkeit des umgebenden Gesteins gewonnen werden. Unter anderem sollte abgeschätzt werden, ob die geplanten Injektionsstoffe aufgrund ihrer stoffspezifischen Eigenschaften, wie Viskosität und Reaktionsverlauf, für die Injektion in die zu erreichenden gebirgsseitigen Spalten und Klüfte geeignet sind.
Probeinjektionen: Einfluss auf andere Bauteile untersucht
Die Probeinjektionen in Anlehnung an [3] erfolgten in den Tunnelblöcken, in denen auch die späteren abdichtenden Injektionsarbeiten auszuführen waren. Je Block wurden zwei Injektionsprobestellen festgelegt. Diese als Dreiecke ausgebildeten Stellen wurden so nah wie möglich an den Banketten angeordnet, um den Einfluss der Injektion auf diese Bauteile sowie die bei den Banketten angeordnete Dränage zu überprüfen.
Dieser Beitrag ist Teil eines Artikels aus B+B BAUEN IM BESTAND, Ausgabe 2. 2014
Autoren: Götz Tintelnot und Stefan Strohmeier
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