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Entdecken Sie unser Underground Technology Team unter: www.utt-mapei.com

Mapei Underground Technology Team MAPEI ist Ihr weltweiter Partner für Tunnelobjekte. Unser Ziel ist es, dank seines spezialisierten Untertagebau-Teams globale Lösungen anzubieten, entsprechend den technischen Anforderungen der Kunden im Untertagebau. „ Produkte für den Tunnelbau und die Tunnelinstandsetzung „ Alkalifreie Beschleuniger für Nassspritzbeton „ Bauchemische Produkte für den Maschinenvortrieb „ Tunnelbeschichtung- und Injektionssysteme.

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Editorial

Investitionsbedarf Die gebaute Schweiz befindet sich zu einem grossen Teil im Untergrund. Man sieht sie nicht. Ich spreche hier nicht von den Projekten der Superlative. Etwa der neuen Alpentransversalen mit dem Gotthard- und Ceneri-Tunnel. Und auch nicht von den eindrücklichen Tiefbahnhöfen. Wie der Zürcher Durchmesserlinie. Nein, ich meine jenen Teil der gebauten Schweiz, der unsere Leben tagtäglich vereinfacht. Die Leitungen, welche uns Strom und Wasser liefern. Oder die Kanäle, welche unsere Abwässer entsorgen.

Impressum nicht nur beilage. Unterirdisch – Beilage zu «die baustellen Nr. 11/2016» Herausgeber Fachkom GmbH Spinnereistr. 12 Postfach 175 8135 Langnau a.A. Tel. 043 377 89 04 Fax 043 377 89 05 buero@fachkom.ch fachkom.ch Geschäftsleitung Renato Polentarutti renato.polentarutti@fachkom.ch Bettina Meier bettina.meier@fachkom.ch

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Redaktion Mirko Gentina mirko.gentina@fachkom.ch Konzept/Layout Olivia Zwyssig Werbezoo Zürich Druckerei galledia ag Flawil

Dieser Teil des Schweizer Untergrunds ist in Vergessenheit geraten. Es wird hier zu wenig in Erneuerung und Instandsetzung investiert. Dabei hat die Infrastruktur der Verund Entsorgung in der Schweiz einen Wert von mehr als 100 Milliarden Franken. Wir Schweizerinnen und Schweizer haben einen wahren Schatz im Untergrund. Die Sanierungsquote müsste massiv höher sein. Ansonsten ist eine gleichbleibende Ver- und Entsorgung in der Schweiz längerfristig nicht mehr möglich. Erschreckendes Beispiel ist die USA: Teilweise haben die Ver- und Entsorgungen das Niveau der Drittwelt erreicht. Darunter würde nicht nur die Bevölkerung, sondern ebenso Wirtschaft und Gewerbe leiden. Schliesslich sind sie auf eine funktionierende Infrastruktur angewiesen. Wir sollten uns einen Fahrplan zurechtlegen, wie wir diesen «Schatz» bewahren wollen, sodass wir auch in Zukunft davon profitieren.

Ich wünsche Ihnen eine spannende Lektüre.

Renato Polentarutti, Verleger

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Inhalt

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Inhaltsverzeichnis 04

Tunnelbau Geschichte und Zukunft des Albula-Tunnels.

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Stollenbau Wege f端r Sedimente.

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Tiefenlager Sondierbohrungen geben Auskunft 端ber Untergrund.

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Schachtbau Flexible und wirtschaftliche Systeme.

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Kraftwerksbau Stollen und Kavernen f端r mehr Strom.

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Parkhausbau Neubau und Sanierung von unterirdischen Anlagen

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Kanalisation Neues Reinigungssystem f端r Schmutzwasser.

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Veranstaltungen Praktisch alles zum Thema Abwasser.

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Tunnelbau

Text: Beat Matter Fotos: Rhätische Bahn

Herzstück der Albulalinie Der Albulatunnel gehört zum UNESCO Welterbe. Aber Tunnels müssen trotz Tradition sicher sein. Deshalb erhält der «alte» Albulatunnel einen Zwilling. Der Durchschlag erfolgt im Dezember 2017, in einem Jahr – die Inbetriebnahme im Jahr 2021.

Es ist kalt geworden in Preda, auf rund 1800 Meter über Meer. Die Temperaturen fallen nachts bereits unter den Gefrierpunkt. Immerhin, die rund hundert Tunnelbauarbeiter, die derzeit im Ort mit dem Bau des neuen Albulatunnels beschäftigt sind, übernachten in geheizten Containern. Noch kälter als am Berg ist es im Berg. Um eine rund 100 Meter starke und schwierige Rauhwacke-Zone ohne Wassereinbruch durchqueren zu können, haben Spezialisten den Bereich über Dutzende von Vereisungsbohrungen sukzessive abgekühlt und die riskante Zone so zu Eis mit einer Temperatur von –15 Grad Celsius erstarren lassen. Der Aufwand und das seltene Verfahren kommen nicht von ungefähr. Denn vor über hundert Jahren hat die Schicht gezeigt, wie gefährlich sie ist. Beim Bau des alten Albulatunnels, 30 Meter neben dem heutigen Stollen, sind auf dieser Höhe bei einem grossen Wassereinbruch im Jahr 1900 16 Arbeiter ums Leben gekommen. Die Geschichte soll sich nicht wiederholen. Diese nicht. Seit 1889 die von einem niederländischen Kaufmann inspirierte damalige Landquart-Davos AG mit der Strecke Landquart-Klosters die erste Linie eröffnete, ist die Rhätische Bahn die Pulsader des Kantons Graubünden. In den folgenden Jahren wurde das Netz sukzessive erweitert. 1898 machten sich die Pioniere mit dem Bau der Albulabahn an das Filetstück. Bis heute gilt die gut 60 Kilometer lange Strecke von Thusis bis über eine spätere Verlängerung nach St. Moritz mit ihrer Linienführung, ihren 144 Brücken und 42 Tunnelbauten und Galerien als eine der spektakulärsten Schmalspurbahnen der Welt. Und als Meisterwerk des Bahnbaus. Seit 2008 gehört die Linie zum Unesco-Weltkulturerbe. Belagerung in Preda Herzstück der Albulalinie ist der Albulatunnel zwischen Preda und Spinas, der das Engadin zur Jahrhundertwende enger an die Restschweiz band. Als 1898 der Bau des 5864 Meter langen und damals höchsten Alpendurchstichs begann, hatte das für Preda weit markantere Folgen, als es die heutige Baustelleninfrastruktur an

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Tunnelbau

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gleicher Stelle hat. Das Örtchen geriet mit Baustart geradezu unter Belagerungszustand: Mit einem Schlag bezogen gut 1000 Arbeiter – viele von ihnen mit Frau und Kindern – und weitere Begleitpersonen das eilig hingezimmerte Baustellendorf. Unterkünfte, Lagergebäude, eine Schule, ein Spital, Restaurants und selbst ein Leichenhaus – das Dörfchen wurde kurzum zur Stadt. Das Gros der Arbeiter stammte aus Norditalien. Die stämmigen Männer mit ihren dicken Schnauzbärten schufteten, festeten und zankten intensiv miteinander. Und immer wieder übertrieb es einer. «Unter den Arbeitern waren nicht nur brave Männer», sagte der Leiter des Ortsmuseums Bergün einer Reporterin des «Tages-Anzeiger», als er ihr den alten Römerturm im Ort zeigte. Dieser wurde jeweils als Zelle für allzu wüste Gesellen aus dem Arbeitertrupp verwendet. Drama im Zellenkalk Nicht nur menschlich, sondern auch technisch war der Bau des damals höchsten Alpendurchstichs eine Herausforderung. Nach ersten manuell erkämpften Metern – vom Nordportal her waren es 400 Meter – begann im Oktober 1899 der mechanische Vortrieb. Zum Einsatz kamen beidseitig wasserbetriebene Bohrmaschinen. Mit ihnen ging es mit rund 100 Meter pro Monat zunächst gut voran. Dann aber bremsten zahlreiche Wasserquellen den Fortschritt empfindlich. Auf die Hauptschwierigkeit sollten die Mineure rund 1200 Meter hinter dem Nordportal (Preda) treffen – dort, wo sich eine rund 100 Meter starke Rauhwacke-Zone durch die Baulinie zieht. Als die Mineure im Mai 1900 auf den Zellenkalk stiessen, war dieser zunächst leicht abzubauen. Zwei Monate später allerdings kam es zum grossen Einbruch. In einer Denkschrift aus dem Jahr 1908, welche die Rhätische Bahn auf ihrer Website zitiert, wurde der Vorfall beschrieben: «Anfangs zwar hatte der Zellendolomit den Charakter eines leichten Tuffsteines, der sich ohne Maschinenarbeit leicht gewinnen liess, als der Stollen aber am 29. Juli bei [Tunnelmeter] 1192 anlangte, brach plötzlich eine gewaltige

Wassermenge in den Tunnel ein, welche so grosse Massen feinsten Dolomitsandes mit sich brachte, dass das Geleise und die ganze Stollensohle auf 500 Meter Länge damit bedeckt wurde.» In der Flut aus Wasser und Sand kamen 16 Arbeiter um. Das Drama auf der Nordseite trug mit weiteren Schwierigkeiten dazu bei, dass das ausführende Bauunternehmen kapitulieren und schliesslich abgelöst werden musste. «Die Unternehmung», so las man später in einem Jubiläumsrückblick der Schweizerischen Bauzeitung pragmatisch, «zeigte sich den Schwierigkeiten nicht gewachsen». Nach der Auswechslung bot die Bauleitung der Rhätischen Bahn alle verfügbaren Kräfte auf, um den ohnehin sportlichen Zeitplan möglichst gut einzuhalten. Beidseitig wurde hierfür ein Firtschlitzbetrieb mit drei Bohrmaschinen aufgezogen. Am 29. Mai 1902 gelang damit der Durchschlag – mit einer Verspätung von anderthalb Monaten und mit einer Abweichung von 50 Millimeter in der Horizontalen und 48 Millimeter in der Vertikalen. «Die leitenden Ingenieure durften nicht nur auf die erreichte Durchschlagsgenauigkeit stolz sein, sondern auch auf die unter Aufbietung aller Energie und allen Könnens gemeisterten Schwierigkeiten», schrieb 50 Jahre nach dem Durchschlag die Bauzeitung. Unerwähnt in dem Beitrag blieben die insgesamt 21 Todesopfer und die unzähligen Invaliden unter den italienischen Arbeitern, welche das Werk in einer Bauzeit von nur fünf Jahren erst möglich gemacht hatten. Parallel zum historischen Albulatunnel treiben heute die Mineure mit modernster Technik den Bau des neuen Albulatunnels voran. Alt- und Neubau werden mit 12 Querstollen verbunden, der historische Tunnel bleibt als Sicherheitstunnel erhalten, zu dem er ab dem Jahr 2021 umgebaut wird, wenn der neue Zwilling in Betrieb genommen wird. Zwischen den Röhren liegen nur 30 Meter Abstand. Und doch Welten. 1300 Männer bauten den alten Albulatunnel. Er kostete 7,2 Millionen Franken. Gut 100 Jahre später arbeiten auf der aktuellen Tunnelbaustelle zwischen 100 und 200 Arbeiter. Das Gesamtprojekt kostet 345 Millionen Franken. Q

Am 29. Mai 1902 gelang der Durchschlag für den historischen Albulatunnel – dem Herzstück der Albulalinie der Rhätischen Bahn. Bild: Feier am 8. Juni 1902.

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Tunnelbau

Einsetzen der Gefrierrohre.

Text: pd, mg. Fotos: Rhätische Bahn

Auf dem Weg in die Zukunft Der Albulatunnel zwischen Preda und Spinas wurde 1903 in Betrieb genommen und ist heute UNESCO-Welterbe. Eine Zustandserfassung des über 110-jährigen Albulatunnels im Jahr 2006 brachte gravierenden Erneuerungsbedarf und erheblichen Nachholbedarf bezüglich Sicherheit: Mehr als die Hälfte der 5,8 Kilometer langen Tunnelröhre befand sich in schlechtem Zustand und musste erneuert werden.

Umweltfreundliche Baustellenerschliessung Die Erschliessung der abgelegenen Baustelle erfolgt zu einem Grossteil per Bahn, wofür auf beiden Seiten des Tunnels je ein

Baubahnhof erstellt wurde. In den Portalbereichen werden während der Bauphase vorübergehend grössere Flächen belegt. Der Tunnel wird sowohl von Preda wie auch von Spinas her mittels Sprengvortrieb erstellt. Dadurch kann das Gestein besser als Rohstoff verwendet werden. Das anfallende Ausbruchmaterial wird in Preda für Betonzuschlagstoffe, Kies, Schotter etc. aufbereitet. Für Material ungenügender Qualität wurde im Gebiet «Las Piazzettas» bei Preda eine geeignete Geländekammer zur Ablagerung von bis zu 250 000 m3 Ausbruchmaterial gefunden. Zum gesamten Projekt wurde ein Umweltverträglichkeitsbericht erstellt. Der Bericht zeigt die Einwirkungen der neuen Anlagen während der Bau- und

Betriebsphase auf die Umwelt auf und legt die zum Schutz von Mensch, Tier, Landschaft, Luft und Wasser erforderlichen Massnahmen fest. Prinzip der Selbstrettung Das Sicherheitskonzept am Albulatunnel basiert auf dem Prinzip der Selbstrettung. Die Anlage und die technische Ausrüstung erfüllen die gesetzlichen Sicherheitsanforderungen an eine Bahnanlage. Im Ereignisfall ermöglichen kurze Fluchtwege und Sicherheitseinrichtungen das Verlassen der Unfallstelle durch die Querverbindungen in den Sicherheitstunnel. Die Luft im Sicherheitstunnel steht unter Druck und verhindert im Brandfall das Einströmen verrauchter Tunnelluft.

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Neubau anstatt Instandsetzung Nach eingehender Prüfung der Variante «Instandsetzung» einerseits und «Neubau» andererseits entschied sich die Rhätische Bahn 2010 für einen Neubau. Ausschlaggebende Argumente dafür waren der relativ geringe Kostenunterschied, kaum fahrplanrelevante Einschränkungen während der Bauphase und das wesentlich höhere Sicherheitsniveau einer Neuanlage. Der Neubau gewährt eine hohe Qualität und ist vorteilhaft in Bezug auf die Nachhaltigkeit.


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Tunnelbau

Über Hundert Bohrlöcher wurden erstellt, um die Störzone Raibler Rauwacke gefrieren zu können.

Aktuelle Vortriebsstände Neben der Vereisung aus der Kaverne heraus konzentrierten sich die Arbeiten dieses Jahr hauptsächlich auf den Tunnelvortrieb. Die Vortriebsstände lagen Ende Oktober bei 690 Meter in Preda und bei 290 Meter in Spinas. In Preda wird nach wie vor im Allgäuschiefer gearbeitet. In Spinas wurde die Lockergesteinsstrecke überwunden. Der Vortrieb befindet sich

dort nun bereits im Albulagranit. Die Installationen in Preda und Spinas sind abgeschlossen, die letzten wichtigen Komponenten wie das Kieswerk und das dazugehörige Rücklauf-Förderband von

der Deponie sind ebenfalls in Betrieb. Der Durchschlag erfolgt dann im Dezember 2017. In den folgenden Jahren bis 2020 wird der neue Tunnel ausgebaut. Die Inbetriebnahme startet dann schliesslich 2021. Q

FAKTEN ZUM BAU Bauprojektplanung und Ausführung

12 Jahre (2011–2022)

Bauzeit

6,5 Jahre

Länge Neubau Albulatunnel

5860 m Länge

Bestehender Albulatunnel

5864 m

Querverbindungen zum Sicherheitstunnel

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Tunnelhöhe ab Schienenoberkante (Ausbruch)

5,44 m (9,52 m)

Tunnelbreite Innenmass (Ausbruch)

5,76 m (7,67 m)

Ausbruchsquerschnitt maximal

58,39 m²

Freie Tunnelquerschnittsfläche

26,88 m²

Scheitelhöhe

1821 m ü. M.

Mögliche Höchstgeschwindigkeit im Tunnel

120 km/h

Gesamtprojektkosten CHF

345 Mio.

Finanzierung Bund

100% Bund

Kubatur/Ausbruchvolumen

244 000 m3

Züge pro Jahr

15215

Personenfrequenz pro Jahr

1,15 Mio.

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Es läuft die dritte Bausaison Der Neubau des Albulatunnels befindet sich aktuell in der dritten Bausaison. Der Fokus liegt nun auf dem Tunnelvortrieb und der Vereisung der Störzone «Rauwacke». Mit der Durchörterung des schwimmenden Gebirges oder auch «Raibler Rauwacke» genannt, stand dieses Jahr die grösste bautechnische Herausforderung an. Um durch diese Schicht einen Tunnel bauen zu können, musste die Raibler Rauwacke zuerst rund um das künftige Tunnelprofil vereist werden. Erst durch die 2,50 Meter dicke Vereisung wurde es möglich, den Vortrieb durch diese labile Störzone in Angriff zu nehmen. Mitte Juli wurde dazu die Gefrieranlage in Betrieb genommen. Im Herbst war der minus 10° Celsius kalte Eiskörper genügend gross und stabil, so dass der Tunnelausbruch durch die Störzone gestartet werden konnte.


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Stollenbau

Text: Benedikt Vogel Fotos: zvg

Ein Bypass für Stauseen Jedes Jahr schrumpfen die Schweizer Alpen im Mittel um 0,9 mm. Sand, Kies und Gestein wird durch Bäche und Flüsse in die Täler geschwemmt. Dieses Geschiebe ist für die Betreiber von Wasserkraftwerken ein grosses Problem, denn es führt zur Verlandung von Stauseen und beschädigt Kraftwerksturbinen. Abhilfe können Umleitstollen schaffen, die die Sedimente an Stauseen und Turbinen vorbeiführen. ETH-Forscher suchen nach Wegen, wie solche «Sediment-Bypässe» langlebig und kostengünstig gebaut werden können.

Steinblöcke in Kubikmetergrösse Dieser Umstand beschäftigte die Ingenieure bereits vor knapp 100 Jahren, als die Kraftwerke an der Urner Reuss entstanden. Zur Abhilfe bauten sie unterhalb von Wassen am sogenannten Pfaffensprung im Jahr 1922 erstmals in der Schweiz einen Umleitstollen für Geschiebe. Dieser Sediment-Bypass ist 280 Meter lang und

führt unterirdisch am Ausgleichsbecken vorbei. Zum Einsatz kommt er vor allem bei Reuss-Hochwasser: Dann lenkt ein Wehr das Geschiebe in den Stollen, bevor dieses in den See gelangen kann und bewahrt so das Ausgleichsbecken vor Verlandung. Der Stollen am Pfaffensprung hat einen hufeisenförmigen Querschnitt und ist gut fünf Meter hoch. Während eines starken Gewitters donnern hier pro Sekunde bis zu 250 Kubikmeter Wasser durch und tragen bis zu einen Kubikmeter grosse Steinblöcke mit sich. Heute ist der Stollen trocken und kann betreten werden. Grund sind mehrmonatige Sanierungsarbeiten während der Wintermonate. Eine Frau mit Helm und Handschuhen kauert am Boden und zeigt auf eine Abplatzung an der Kante einer Granitplatte: «Ist der Boden des Stollens einmal beschädigt, können sich die Schäden durch die Wucht des nachfolgenden Geschiebes schnell ausbreiten.» Michelle Hagmann ist Bauingenieurin und erforscht im Rahmen ihrer Doktorarbeit, welche Schäden ein Unwetter im Stollen anrichtet, also wie stark das Geschiebe der Sohle

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Eng ist das Reusstal zwischen Erstfeld und Andermatt, eingefasst von steilen, steinigen Hängen. Wenn hier ein starker Gewitterregen niedergeht, schwellen die Bäche an und schieben Gestein und Geröll mit gewaltiger Kraft ins Tal. Nicht selten beschädigen sie die Eisenbahntrasse oder die Autobahn. Eine leidige Sache sind die Massen an Gestein, Kies und Sand auch für die Betreiber der Wasserkraftwerke in Göschenen, Wassen und Amsteg. Denn wenn das Geschiebe in Stauseen gelangt und diese auffüllt, schwindet das Volumen der Staubecken. Mit weniger Füllvolumen aber schrumpft das Potenzial der Stromproduktion. Ein Problem, das im erosiven Reusstal besonders virulent ist.


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des Stollens zusetzt. «Konkret untersuche ich hier Abrasionsresistenz und Wirtschaftlichkeit von Granit sowie hochfestem Beton mit und ohne Stahlfasern», sagt die Forscherin der ETH Zürich. Seit 2012 kommt sie stets im Februar oder März zum Pfaffensprung und misst mit einem 3D-Lasermessgerät, wie sich die Schäden am Stollen in den letzten zwölf Monaten entwickelt haben. Laut ihren Messungen betrug der mittlere Materialabtrag (Abrasion) im ersten Jahr bei den Granitplatten 0,3 mm und 1,5 cm beim Beton. Nun will sie herausfinden, wie die Schäden mit Abfluss- und Geschiebemengen in Beziehung stehen. Hagmann macht ihre Erhebungen nicht nur im Urner Reusstal, sondern auch im Kanton Graubünden, wo 2012 unterhalb von Tiefencastel beim Solis-Stausee ein neuer Sediment-Bypass in Betrieb genommen wurde. Hier untersucht sie nicht nur drei verschiedene Sohlmaterialien wie am Pfaffensprung, sondern sieben: fünf Arten von Beton, daneben Stahl und Basalt. Zudem versucht sie an diesem zweiten Forschungsplatz, auch den Geschiebe-

01 Der Umleitstollen Pfaffensprung dient dazu, das Ausgleichsbecken unterhalb des Kraftwerks Wassen vor Verlandung zu schützen. Foto: B. Vogel 02 Bei einer Hochwassersituation führt der 2012 eröffnete Umleitstollen das Wasser der Albula am Stausee Solis (GR) vorbei und schützt diesen vor Verlandung. Im Bild: das neue Auslaufbauwerk. Foto: ewz 03 Das Leitwehr oberhalb des Ausgleichsbeckens Pfaffensprung bei Wassen (UR) staut die Reuss, so dass Wasser und Geschiebe bei Bedarf in den Umleitstollen (Einlauf rechts hinter der Mauer, auf dem Bild nicht sichtbar) geleitet werden können. Foto: B. Vogel

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Stollenbau

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transport messtechnisch zu quantifizieren. Dies gelingt mit Geophonen, einer Messmethode, bei der die Schwingungen von in der Sohle eingebauten Stahlplatten ausgewertet werden, um daraus auf die Geschiebemenge zu schliessen, die den Stollen durchquert. Grundlagen für den Bau neuer Anlagen Das Forschungsprojekt von Michelle Hagmann ist eines von drei Vorhaben mit ähnlicher Stossrichtung an der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH Zürich. Die Wissenschaftler untersuchen mit finanzieller Unterstützung von Swisselectric Research, des Bundesamts für Energie, CemSuisse, Elektrizitätswerk der Stadt Zürich (ewz), Gommerkraftwerke und Fondazione Lombardi, welche Schäden Geschiebe und Feinsedimente im Umfeld von Wasserkraftwerken anrichten. Christian Auel, ein Forscherkollege von Hagmann, hat an der ETH ein 12 Meter langes Modell eines Sediment-Bypasses im Massstab 1:15 aufgebaut. An dem Modell untersucht er Abflusscharakteristik und Bewegungsmuster der abgeführten Sedimente sowie den daraus resultierenden Materialabtrag an der Sohle. Seine Ergebnisse sollen künftig helfen, neue Sediment-Bypässe z.B. bezüglich Grösse, Gefälle und Ausbaudurchfluss so zu planen, dass der Materialabtrag minimiert wird, während die Sedimenttransportkapazität

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ausreicht, um die Verlandung des Sees zu stoppen und ein Verstopfen des Bypasses zu verhindern. Ein weiterer Forscher, David Felix, erforscht die Schäden, die Feinsedimente an den Turbinen von Wasserkraftwerken anrichten und wie diese durch gezielte Betriebseinstellungen bei hohen Sedimentgehalten minimiert werden können, ohne zu grosse Ertragsausfallkosten zu riskieren. Allen drei Forschungsarbeiten haben zum Ziel, langfristig zu einer noch nachhaltigeren und wirtschaftlicheren Energieproduktion aus Wasserkraft beizutragen. Diese Forschungsaktivitäten kommen nicht von ungefähr. «Je älter Speicherseen werden, desto ausgeprägter tritt die Verlandungen zu Tage. Die Problematik dürfte sich in Zukunft verschärfen, wenn durch Klimaerwärmung, Rückgang von Permafrost und den Rückzug der Gletscher noch verstärkt Sedimente freigesetzt werden», sagt Prof. Robert Boes, Professor für Wasserbau an der ETH Zürich und Direktor

der VAW. Bei der Stauanlage Mauvoisin im Unterwallis mussten vor rund zehn Jahren im Zuge der fortschreitenden Verlandung die Wasserfassung und der Grundablass angehoben werden. Beim Stausee im bündnerischen Solis ging man einen Schritt weiter und nahm Mitte 2012 einen 850 m langen Sediment-Bypass in Betrieb. Zuvor hatte der 1986 angelegte Speichersee die Hälfte seines Speichervolumens eingebüsst, da jährlich durchschnittlich 80 000 m3 Geschiebe in den See gelangt waren. Mit dem Umleitstollen hofft der Besitzer des Stausees – das Elektrizitätswerk der Stadt Zürich (ewz) – einer weiteren Verlandung vorbeugen zu können. «Wir erwarten, dass in Zukunft weitere Sediment-Bypässe gebaut werden, um der Stauraumverlandung Herr zu werden», sagt Boes, «unsere Forschung wird helfen, hier wirksame und wirtschaftlich vertretbare Lösungen zu finden.»

04 ETH-Forscherin Michelle Hagmann begutachtet die Granitplatten am Boden des Umleitstollens Pfaffensprung im Kanton Uri. Im ersten Jahr der Untersuchung wurden die Platten durch Geschiebe durchschnittlich um 0,3 mm abgetragen, haben die Messungen Hagmanns ergeben. Foto: B. Vogel 05 Der Einlauf zu dem 280 Meter langen Geschiebe-Umleitstollen beim Ausgleichsbecken Pfaffensprung unterhalb von Wassern (UR). Die Aufnahme entstand während der Sanierungsarbeiten des Stollens. Foto: B. Vogel

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Stollenbau

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06 Michelle Hagmann bei der letzten Vermessung der Stollensohle mittels 3D-Laserscanners im Sediment-Bypass Pfaffensprung im Februar 2014. Die an der Stollenwand montierten Zielmarken (weisse Kugeln) dienen als Referenz und ermöglichen eine millimetergenaue Bestimmung der jährlichen Abrasionen. Foto: VAW 07 Die Grafik zeigt, wie der Verlandungskörper aus Gestein, Kies und Sand das Nutzvolumen eines Stausees vermindert. Grafik: ewz

ergebnisse. «In diesem Stollen sind die Geschiebekörner sehr gross und rollen oder springen über die Sohle, da sind Granit und Beton eine gute Wahl. Anderswo, wo die Körner klein sind und im Wasserstrom schweben, würde ich zu Basaltplatten raten», sagt sie. Mit ihren Messungen gelangt die ETH-Forscherin also vorläufig zum selben Schluss wie die Stollenbetreiber durch ihre jahrzehntelange Erfahrung. Für die Sanierung dieses Stollens kommt die Arbeit, die Michelle Hagmann Ende 2015 abschliessen will, zu spät. Bei Bau und Sanierung anderer Sediment-Bypässe im In- und Ausland könnte ihr Wissen aber zum Tragen kommen. Denn dass solche Umleitstollen zunehmend gebraucht werden, scheint ausser Zweifel zu stehen. «Global geht mehr Speichervolumen durch Verlandung verloren als neu zugebaut wird», sagt Klaus Jorde, Leiter des BFEForschungsprogramms Wasserkraft. www.bfe.admin.ch Q

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Ausbaggern geht nicht Geschiebe-Umleitstollen – auch Sediment-Bypässe genannt – sind noch wenig verbreitet, weil ihr Betrieb bei grossen Speicherseen nicht wirtschaftlich ist. Die acht Bypässe an Wasserkraftwerken in der Schweiz findet man denn auch bei mittleren bis kleinen Stauseen. Pfaffensprung und Solis, wo Michelle Hagmann ihre Feldforschung betreibt, sind zwei davon. Weitere Stollen gibt es in Runcahez (GR), Egschi (GR), Flims (GR), Hintersand (GL), Rempen (SZ) und Palagnedra (TI). Bypässe kennen auch andere Länder, insbesondere Japan, sowie Taiwan und Ecuador. Sind Geschiebe und Sedimente einmal in einen Speichersee gelangt, könnte man sie im Prinzip auch durch Ausbaggern entfernen. Dies ist in der Regel aber zu aufwändig bzw. zu teuer. Ein anderer Weg, um die Sedimentablagerungen zumindest zu verringern, besteht darin, Stauseen regelmässig, z.B. einmal im Jahr, zu spülen. Diese Massnahme ist aber nur für kleinere Speicherseen sinnvoll.

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Granit ist die erste Wahl Der Umleitstollen am Urner Pfaffensprung ist 92 Jahre alt. Seit dem Bau musste er wiederholt instandgesetzt werden. Und bei jeder Sanierung versuchten die Bauingenieure, eine noch geeignetere Lösung zu finden. Erst trugen sie auf dem Boden eine Verschleissschicht aus Beton und Basaltplatten auf. Später versuchten sie den Materialabtrag durch einbetonierte Eisenbahnschienen, Stahlplatten und Spezialbeton zu begrenzen. Keiner dieser Bodenbeläge hat am Ende überzeugt. «Jetzt haben wir uns entschieden, den Stollen mit 30 cm starken Granitplatten auszulegen. Nur ganz oben, beim Einlauf, da werden wir wohl Beton einsetzen», sagt Martin Walker von der Kraftwerk Amsteg AG. Diese Lösung verspricht Beständigkeit, billig ist sie nicht. Die fünfzig Laufmeter Granitplatten, die jüngst in dem 280 Meter langen Stollen verlegt wurden, kosten CHF 500 000. Hagmann unterstützt die getroffene Lösung aufgrund ihrer bisherigen Forschungs-


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Tiefenlager

Text: Nagra, red. Fotos: Ernst Müller, Comet Photoshopping

Auf dem Weg zum Entsorgungslager Ende September hat die Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra) Gesuche für Sondierbohrungen eingereicht. Untersucht werden sollen die beiden vorgeschlagenen Standorte für ein Endlager in Jura Ost und Zürich Nordost. im jeweiligen Standortgebiet möglichen Lagertypen zu charakterisieren. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse fliessen in den sicherheitstechnischen Vergleich für die Standortwahl in Etappe 3 ein. Ziel der Untersuchungen Die Standortuntersuchungen für Etappe 3 sollen belastbare Daten für folgende Aufgaben liefern: • Die verbleibenden Standortgebiete sind für die Standortwahl sicherheitstechnisch zu vergleichen. Die entsprechende Berichterstattung ist ein Bestandteil der Unterlagen für die Rahmenbewilligungsgesuche. • Die Eignung der gewählten Standortgebiete ist für die Rahmenbewilligungsgesuche gemäss den Kriterien der Langzeitsicherheit sowie der technischen Machbarkeit und Betriebssicherheit zu überprüfen. • Weitere Aufgaben sind die Abgrenzung der Lagerbereiche Untertag sowie die Anordnung und Auslegung der Anlage in ihren Grundzügen. Darunter fällt die Planung einer möglichen Streckenführung für die Zugangsbauwerke (Schacht, Zugangstunnel oder Kombination von beiden) nach Untertag. Zweck der Sondierbohrungen ist vor allem die geologisch-hydrologische Erkundung des Untergrunds im Bereich potenzieller geologischer Tiefenlager. Die Bohrungen dienen auch zur Eichung der vorangegangenen seismischen Messungen.

Einblick in den Untergrund Bohrungen erlauben einen direkten Einblick in den geologischen Untergrund und dessen Aufbau. Es gibt zwei verbreitete Bohrverfahren: Bei Meisselbohrungen wird das Gestein unten im Bohrloch zerkleinert. Man pumpt eine Bohrspülung durch das Bohrgestänge nach unten zum Bohrkopf, welche die Gesteinsstücke (Bohrklein) an die Erdoberfläche spült. Die Bohrspülung zirkuliert in einem geschlossenen Kreislauf. Bei den aufwendigeren Kernbohrungen zermahlen Bohrkronen nur das Gestein am Rande des Bohrlochs. In der Mitte der Bohrkrone bleibt ein Bohrkern stehen. Der Bohrkern wird mit einer Fangvorrichtung an die Erdoberfläche hochgezogen, wo der Bohrkern untersucht werden kann und für anschliessende Laboruntersuchungen zur Verfügung steht. Sondiergesuche erforderlich Die Nagra muss für alle geplanten Bohrungen in den potenziellen Standortgebieten Sondiergesuche beim UVEK einreichen. Denn Sondierbohrungen benötigen gemäss Kernenergiegesetz eine Bewilligung des UVEK (Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation). Um im Verlauf der Untersuchungen flexibel auf neue Erkenntnisse in den Standortgebieten reagieren zu können, werden mehr Sondiergesuche eingereicht, als voraussichtlich nötig sind. Die Bundesbehörden prüfen die Gesuche in Zusammenarbeit mit

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Seit Februar 2016 sind die 3D-Seismikmessungen der Nagra in den Standortregionen Jura Ost und Zürich Nordost abgeschlossen. Nach dieser grossflächigen Durchleuchtung des Untergrunds erfolgt in Etappe 3 des Sachplans geologische Tiefenlager (SGT) die Untersuchung anhand von 3D-Seosol im Sondierbohrungen. Die beiden Standortgebiete wurden basierend auf den Ergebnissen eines sicherheitstechnischen Vergleichs von der Nagra im Januar 2015 für die weiteren Untersuchungen in Etappe 3 vorgeschlagen. In beiden Gebieten wurden 2015/2016 bereits zusätzliche seismische Messungen durchgeführt. Nach einer ersten Prüfung der Unterlagen zum sicherheitstechnischen Vergleich verlangte das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat (ENSI) eine Zusatzdokumentation. Diese ist vor allem dafür relevant, ob auch Nördlich Lägern weiter untersucht werden soll. Um allfällige Verzögerungen zu vermeiden, hat die Nagra auch in diesem Standortgebiet mit der Planung erdwissenschaftlicher Untersuchungen begonnen. Dies, falls der Bundesrat nach Abschluss der Prüfung durch das ENSI entscheidet, auch Nördlich Lägern in die Etappe 3 aufzunehmen. Dort wird ab Ende 2016 eine 3D-Seismik-Kampagne durchgeführt. In allen drei Gebieten sind auch Sondierbohrungen geplant. Die Nagra benötigt vertiefte Informationen über die Gesteinsschichten im Bereich der möglichen Lagerperimeter, um die geologische Situation im Hinblick auf alle


Tiefenlager

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01 Ein Forschungsstand der Nagra im Felslabor Mont Terri. 02 Skizze eines Tiefenlagers.

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den betroffenen Kantonen und Gemeinden. Die ersten Bohrplätze werden erst nach dem Bundesratsentscheid zur Etappe 2 (voraussichtlich Ende 2018) erstellt und eingerichtet. Die Bohrungen beginnen darauffolgend. Die Sondiergesuche enthalten ein Untersuchungsprogramm und beschreiben die zu erwartenden Auswirkungen der Untersuchungen auf Umwelt und Geologie am Bohrstandort. Geologische Kriterien definieren Standortwahl Die konkrete Standortwahl des Bohrplatzes erfolgt zuerst auf Basis geologischer Kriterien, danach wird eine raumplanerische Interessenabwägung durchgeführt, die in den Sondiergesuchen dokumentiert ist. Das Erstellen des Bohrplatzes und der Aufbau der Bohranlage werden zirka drei Monate beanspruchen. Der eigentliche Bohrbetrieb bei einer Bohrung mit den

entsprechenden Testarbeiten im Bohrloch wird einige Monate bis zu einem Jahr dauern. Die Sondierbohrungen müssen aus technischen Gründen 24 Stunden pro Tag und sieben Tage in der Woche betrieben werden. Dank der Erfahrungen aus früheren Bohrbetrieben lässt sich abschätzen, dass es zu einem LKW-Aufkommen von zirka 50 Fahrten pro Woche kommen wird (Summe von Hin- und Rückfahrten). Der Anteil der aus betrieblichen Gründen unumgänglichen Fahrten nachts und sonntags beträgt etwa fünf Prozent. Das LKW-Aufkommen variiert je nach Projektphase. Während der Bauphase, das heisst der Erstellung des Bohrplatzes und der Installation des Bohrgeräts, ist es am höchsten. Vier Untersuchungsmethoden Während der Sondierbohrungen werden verschiedene Untersuchungsmethoden angewendet.

02


Tiefenlager

Diese lassen sich in vier Teilbereiche gliedern: • Geologie Während der eigentlichen Bohrarbeiten werden kontinuierlich Arbeiten am Bohrklein beziehungsweise Bohrkern durchgeführt. Dazu gehören unter anderem Kernbearbeitung und -vermessung, Dokumentation, Erstellung eines Bohrprofils, Probennahme sowie Bereitstellung von Probenmaterial für Laboranalysen. Diese Untersuchungen dienen dazu, Aussagen zu Gesteinsaufbau und Lagerung, Stratigraphie und Ablagerungsbedingungen, Struktur-Inventar und Geochemie zu machen: • Bohrlochgeophysik Gesteine können anhand ihrer physikalischen Eigenschaften beschrieben und unterschieden werden. Diese lassen sich mit verschiedenen Methoden und Messverfahren im Bohrloch selbst bestimmen. Gemessen werden unter anderem die natürliche Gammastrahlung, Dichte, Porosität, der elektrische Widerstand, die seismischen Laufzeiten sowie elastische Eigenschaften. • Hydrologie und Hydrochemie Das Hauptziel der hydrogeologischen Untersuchungen ist die detaillierte Erkundung der Grundwasserleiter und -stauer. In diesem Zusammenhang werden auch hydrochemische Analysen zur Bestimmung der Inhaltsstoffe sowie des Alters der Grund- und Porenwässer vorgenommen. Die Untersuchungen im Bohrloch mit

Packersystemen geben Aufschluss über hydraulische Eigenschaften wie Durchlässigkeit und hydraulisches Potenzial. • Geotechnik Ziel der Untersuchungen ist eine möglichst umfassende mechanische Charakterisierung der relevanten Gesteine sowie der eventuell vorkommenden Störungsflächen und -zonen. Die Charakterisierung wird sich nicht nur auf den Bereich des Wirtgesteins (Opalinuston) beschränken, sondern auch die darüber- und darunterliegenden Gesteinsschichten umfassen. Es werden In-situ-Messungen in den Bohrlöchern und Labormessungen an den Bohrkernen vorgenommen. Dadurch lassen sich unter anderem Dichte und Porosität, Druck- und Zugfestigkeit, Deformationsverhalten sowie Quellverhalten bestimmen. Bundesratsentscheid wird etwa 2029 erwartet Die Nagra gibt, gestützt auf die erdwissenschaftlichen Untersuchungen, gegen 2022 bekannt, für welche Standortgebiete sie Rahmenbewilligungsgesuche für ein Lager ausarbeiten wird. Voraussichtlich 2024 reicht die Nagra die Rahmenbewilligungsgesuche ein. Für die weitere Konkretisierung ist davor wiederum die Zusammenarbeit mit den Standortkantonen, Regionen und Gemeinden vorgesehen. Den Rahmenbewilligungsgesuchen folgen wieder eine behördliche Prüfung, eine breite öffentliche Vernehmlassung und der Bundesratsentscheid, der zirka 2029 erwartet wird.

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03 Blick in den Messwagen. 04 Vibrationsfahrzeuge, die im Feld seismische Untersuchungen durchführen.

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Stollenbau

Text, Fotos und Abbildungen: Gasser Felstechnik AG

01 Aufbruchbühne des Alimak-Verfahrens.

Flexible und wirtschaftliche Systeme

02 Bohrarbeiten mit der Säulenbohrmaschine. 03 Lüftungsschacht für den Tunnel de Bure.

Der Schachtbau ist eine äusserst facettenreiche Disziplin des Untertagbaus. In der Schweiz zählen Förderschächte, Lift- und Lüftungsschächte, Hauszugänge und Erschliessungen, Schotterschächte oder Schächte für Wasserkraftanlagen zu den gängigsten Bauprojekten.

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Schachtbau im Aufbruchverfahren Auf ein besonders vorteilhaftes System hat sich der Obwaldner Familienbetrieb Gasser Felstechnik AG mit der Alimak-Aufbruchbühne spezialisiert. Bei diesem Verfahren handelt es sich um einen konventionellen Sprengvortrieb. Der auch als Aufbruchbühne bekannte Alimak besteht aus einer Bohrplattform und einem darunterliegenden Personen-Transportkorb, welcher sich an einer Schiene im Schacht bewegt. Damit lassen sich Schächte mit Ausbruchquerschnitten bis 10 Quadratmeter, Längen bis 400 Meter und Neigungen zwischen 50 bis 90 Grad im Aufbruchverfahren steigend von unten nach oben realisieren. Das System

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Im Schachtbau kommen je nach Anforderungen unterschiedliche Methoden zur Anwendung. Neben dem konventionellen Schachtbau wird heute vermehrt auf den Einsatz des Aufbruchverfahrens gesetzt. Unternehmen mit der nötigen Expertise haben die Möglichkeit, Gesamtpakete von der Planung über die Erstellung bis zur Inbetriebnahme alles aus einer Hand anzubieten. Die Bauherrschaft hat somit nur einen Ansprechpartner und wesentlich weniger Schnittstellen. Zusammen mit der fortschrittlichen Schachtbautechnik spart das Geld.


Stollenbau

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ist somit sehr flexibel einsetzbar, was Alimak zu einer der wirtschaftlichsten Lösungen im Schachtbau macht. Vorteile des Alimak-Systems • Einfache und rasche Installation • Keine Erschliessung des Schachtkopfs erforderlich • Zugang zum Schachtfuss über Kleinprofil • Steigender Vortrieb • Schutterung durch Schwerkraft • Grosse Flexibilität bezüglich Querschnittsgestaltung • Sicherheitsvorgaben der SUVA eingehalten Konventioneller Schachtbau Im konventionellen Schachtbau bietet sich sowohl im Fels als auch im Lockergestein

eine vielseitige Palette von Möglichkeiten an: • Schachtabteufung (von oben nach unten) • Schachtaufbruch mit hängenden Ladungen • Schachtausweitungen mit Pilotschacht (Roll-Loch) • Schachtbau mit Bohrschlitten Die Schachtdurchmesser können den gegebenen Umständen angepasst und die zu realisierenden Querschnitte rund oder eckig ausgeführt werden. Die Vielzahl der Varianten stellt hohe Anforderungen an die Projektierung. Erfahrene Untertag-Spezialisten wie die Gasser Felstechnik AG können mit ihren Gesamtleistungen aus einer Hand dafür sorgen, dass die wirtschaftlich optimalste Lösung gefunden wird. www.schachtbau.ch

Gasser Felstechnik AG 1922 gegründet, wird der Familienbetrieb mit 10 Filialen heute in der 3. Generation geführt. Rund 300 spezifisch ausgebildete Mitarbeitende betreuen die Bereiche Untertagbau, Felssicherung, Sprengbetriebe, Spezialtiefbau und Bauservice. Das Unternehmen ist SQS-zertifiziert nach ISO 9001, 14001 und OHSAS 18001. www.felstechnik.ch

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ARBEITSGÄNGE IM ALIMAK-SCHRÄGSCHACHTVORTRIEB

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Stollenbau

Text: pd, red Fotos: KWO, Rolf Neeser

Stollenbau für Energiezukunft Wer auf erneuerbare Energie setzen will, ist auf Speicherkapazitäten angewiesen. Hier können in Zukunft die Schweizer Wasserkraftwerke einen wichtigen Beitrag leisten. Sie werden deshalb gezielt ausgebaut, wie die Kraftwerke Oberhasli am Grimsel. Hier wurde dazu unterirdisch ein neues Stollensystem erstellt.

Der Stollen weist eine Steigung von 70 Prozent auf.

Stollen und Druckschächte als zentrale Bestandteile Um diese Ziele zu erreichen, hat die Kraftwerke Oberhasli AG Projekte und Ausbauvorhaben definiert, die aktuell umgesetzt werden. Grosse Teile der neuen Anlagen sind Verbindungen in Form von Stollen und Druckschächten. Mit «Grimsel 1E» entsteht quasi ein neues Kraftwerk. Es handelt sich dabei um die Fortsetzung der Kraftwerkserweiterungen Innertkirchen – Räterichsbodensee bis Grimselsee. Das Konzept stellt nach Angaben der Betreiber eine

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Ein wenig im Schatten der beiden Ausbauprojekte Linth-Limmern und Nant de Drance, wo ebenfalls Pumpspeicherwerke entstanden sind resp. entstehen, bauen auch die Kraftwerke Oberhasli ihre Grimselanlage massiv aus. Was sind die Ideen hinter dem Projekt KWO plus? Die Stromproduktion soll auf die Stärken der Wasserkraft ausgerichtet werden. Dazu machen die Betreiber drei Felder aus. Erstens wollen sie Bestehendes «sanieren und aufwerten». Dabei legen sie den Fokus darauf, die Sanierungen der alten Anlagen clever mit neuen Investitionen zu verbinden. Zweitens möchten die Betreiber «besser produzieren». Konkret bedeutet das, dass man immer dann produzieren kann, wenn die Nachfrage gross ist. Drittens soll das ausgebaute Kraftwerk «stärker» sein – mit mehr Leistung aus Wasserkraft.


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Stollenbau

Fortsetzung des Konzeptes der parallelen Triebwasserwege dar. Ausbau von 60-jährigen Kraftwerken Ein solches befindet sich bereits jetzt im Endspurt. Nämlich zwischen Räterichsbodensee – Handeck – Innerkirchen. Es handelt sich dabei um das Projekt Tandem, das die beiden Kraftwerke Innerkirchen 1 und Handeck 2 aufwerteten wird. Die Kraftwerke wurden vor über 60 Jahren gebaut. Durch den Bau eines zweiten Treibwasserweges, der parallel zum Bestehenden verläuft, werden die Fliessgeschwindigkeit des Wassers und damit seine Reibungsverluste in den Druckleitungen reduziert. Aus dem genutzten Wasser können die Betreiber so mehr Energie rausholen. Zur gleichen Zeit können neue Maschinen installiert werden. Die Leistung steigt so auf 280 MW. Pro Jahr können 70 GWh zusätzlich generiert werden. Aare von Einleitung schützen Zur ökologischen Aufwertung der Aare soll die Rückgabe des Wassers, das von der

KWO genutzt wird, bei Innertkirchen über ein Beruhigungsbecken erfolgen. Das Becken sorgt dafür, dass die durch den Kraftwerksabfluss verursachten Schwankungen in der Aare deutlich reduziert werden. Das Beruhigungsbecken ist 22 000 Kubikmeter gross. Zusätzlich wird ein rund 2,1 Kilometer langer Unterwasserstollen gebaut, der ein Rückhaltevolumen von fast 60 000 Kubikmeter bietet. Aufwertung Innertkirchen und Handeck Das neue Kraftwerk im Thal hat eine neue Peltonturbine mit 150 Megawatt Leistung. Die fünf alten Turbinen im alten Kraftwerk Innertkirchen schaffen gemeinsam 255 Watt. Der gesamte neue Triebwasserstollen vom Räterichsbodensee zum Beruhigungsbecken in Innertkirchen beträgt 19 Kilometer. Mit 4,3 Metern Durchmesser ist er einen Meter grösser als der bestehende Stollen. Das Wasser fliesst nun in beiden Stollen langsamer, was zu weniger Reibungsverlusten und dadurch zu einer Mehrleistung von 40 Megawatt führt. Der Stollen

zwischen Innertkirchen und Wasserschloss Kapf wurde mit einer Tunnelbohrmaschine erstellt. Für das Steilstück Richtung Kapf arbeitet sie sich mit 70 Prozent Steigung durch den Berg. Für das neue Kraftwerke Handeck wird das Gefälle im bestehenden Stollen zwischen dem Mattenalpsee (1875 m. ü. M) und einem neuen unterirdischen Kraftwerk Handeckfluh (1702 m. ü. M) genutzt. Das Kraftwerk wurde im bestehenden System eingefügt. Alle Anlageteile werden unterirdisch erstellt. Auch hier sind neue Stollen und eine Kraftwerkskaverne notwendig. Die wichtigsten Bauteile sind ein paralleler Stollen vom Räterichsbodensee zum Wasserschloss Handeckfluh, ein paralleler Druckschacht vom Wasserschloss Handeckfluh zur Zentrale Handeck 2 und die Nebenzentrale Handeck 2a mit einer neuen 90-MW-Peltonturbine. Die Kaverne, welche tief im Fels liegt, ist rund sieben Stockwerke (40 Meter) hoch. Die neue Turbine weist eine Leistung von 90 Megawatt aus. Die Inbetriebnahme der neuen Anlagen ist jetzt auf Ende des Jahres vorgesehen. Q

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Teilweise wurden die Ausbrucharbeiten auch im Sprengverfahren bewältigt.


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Parkhausbau

Text: mg, pd Bilder: zvg

Unterirdischer Car-Terminal samt Parkhaus Im Luzerner Musegghügel möchten private Investoren eine unterirdische Parkierungsanlage realisieren. Das Parkhaus bietet aber nicht nur Platz für den Privatverkehr, sondern soll gleichfalls ein Busterminal sein. Entlastet werden soll damit der Schwanenplatz. Hirschengraben via Geissmattbrücke. Für das ganze Bauprojekt rechnen die Initianten mit Kosten von rund 150 Millionen Franken.

Die Erschliessung des neuen Parkhauses erfolgt über die Autobahn A2.

Im Frühling vor zwei Jahren trat ein Komitee privater Initianten das erste Mal mit dem Projekt eines unterirdischen Busterminals unter dem Musegghügel an die Öffentlichkeit. Die Initiative wird getragen von verschiedenen Persönlichkeiten aus der Luzerner Bevölkerung und Wirtschaft. Das Projekt soll so realisiert werden, dass die Carsituation am Schwanenplatz entschärft und so der Detailhandel gestärkt wird. Verschwinden der Suchverkehr und die vielen Busse, die jeden Tag den Schwanenplatz belasten, ist das ein

Beitrag zur Attraktivitätssteigerung der Luzerner Innenstadt. Platz für 700 Autos Ebenerdig würde das Projekt Platz für 36 Carparkplätze bieten. Eine Erhöhung der Anzahl Carparkplätze wäre aber jederzeit auch später realisierbar. Auf vier weiteren, unterirdischen Etagen würden 700 Parkplätze für Autos gebaut. Die Erschliessung des neuen Parkhauses würde ab dem Autobahnanschluss A2 Luzern Zentrum erfolgen. Die Zufahrt erfolgt so über

Volk hat das letzte Wort Inzwischen ist dem Projekt allerdings Widerstand erwachsen. Es hat sich ein Verein gegen das Parkhaus Musegg gebildet. Kritisiert wird vor allem das Risiko für die öffentliche Hand. Man hat Angst vor einer Beteiligung der Stadt an den Kosten. Auch ist man bei den Projekt-Gegnern der Meinung, dass das neue Parkhaus keinen Beitrag zur Lösung der Luzerner Verkehrsprobleme leistet. Schliesslich führt man auf gegnerischer Seite geologische und denkmalpflegerische Bedenken an. Das letzte Wort hat die Luzerner Bevölkerung. Im Herbst 2017 wird über das Projekt abgestimmt. Q

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Heikle Bauarbeiten Die Erstellung ist allerdings heikel. Besondere Umsicht ist für den Bestand der Museggmauer angebracht. Die Musegg Parking AG hat sicherzustellen, dass beim unterirdischen Felsabbau oberflächig keine Erschütterungen auftreten, die zu Schäden an den Gebäuden und der Mauer führen. Deshalb wurden diesen Sommer Erschütterungsversuche durchgeführt. Im Rahmen der Versuche wurden kleine Sprengungen durchgeführt. An der Museggmauer und an verschiedenen Objekten wurden gleichzeitig Messungen durchgeführt.


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Parkhausbau

Die viergeschossige Parkierungsanlage ist inzwischen 33 Jahre alt.

Text: pd, mg Foto: kt zh

Uni-Parkhaus wird erneuert Um den technischen Anforderungen an moderne Parkierungsanlagen gerecht zu werden, saniert der Kanton Zürich das Parkhaus Irchel. Insgesamt werden rund 25 Millionen Franken investiert.

Parkhaus stammt aus dem Jahr 1983 Das unterirdische Parkhaus gehört zur Universität Irchel. Erstellt wurde es 1983. Es bietet Platz für 959 Parkplätze. Sie sind auf vier Untergeschossen verteilt. Kanton und Stadt schätzen das Parkhaus gleichermassen, denn es leistet mit dem grossen Parkplatzangebot einen wesentlichen Beitrag zur Entlastung der Parksituation. Einerseits im angrenzenden Quartier, andererseits aber auch in der Zürcher Innenstadt.

Erdbebensicherheit und Gebäudetechnik Inzwischen ist das Parkhaus 33 Jahre alt. Nach heutigen Standards weist die Anlage zahlreiche und gravierende Mängel auf, die mit der jetztigen Sanierung behoben werden sollen. Insbesondere weist die Bausubstanz viele Schäden auf. Gerade mit Blick auf die Erdbebensicherheit gilt es, diese umfassend zu beheben. Um auch künftig die Tragstruktur sicherzustellen, müssen die Stützen und Deckenkonstruktionen verstärkt werden. Mit einer neuen Lüftungsanlage wird die Sicherheit der Fluchtwege erhöht. Gleichzeitig sollen ein Farbkonzept und eine moderne Beleuchtung die Orientierung und das Sicherheitsgefühl der Parkenden erhöhen. Umfassend erneuert werden auch sämtliche Elektro-,

Sanitär- und Sprinkleranlagen. Auch der Brandschutz wird verbessert. So werden neue Brandschutztore installiert und die Brandmeldeanlage wird ersetzt. Ebenfalls wird das Parkhaus Irchel mit einem neuen System zur Parkbewirtschaftung, einer Videoüberwachung auf neustem Stand und neuen Notrufstellen ausgerüstet. Saniert wird die Zürcher Parkierungsanlage unter laufendem Betrieb. Die Arbeiten erfolgen in Etappen, wobei jeweils nur ein Geschoss instandgestellt wird. Die Arbeiten haben im November begonnen und dauern voraussichtlich bis im Sommer 2018. Für die gesamten Baukosten hat der Zürcher Regierungsrat rund 25 Millionen Franken bewilligt. Q

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Wer aus dem Osten in die Stadt Zürich fährt, kann das Parkhaus Irchel nicht verfehlen. Wer sich nicht auskennt, läuft eher Gefahr, versehentlich in der Parkgarage zu enden. Die Einfahrt ist nämlich direkt an die Autobahn angeschlossen – zwischen den Tunnels Schöneich und Milchbuck.


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Kanalisation

Text und Fotos: Sebastian Althoff

Strassenabwasser:

Innovative Lösung mit SK-Filterelementen Strassenabwasser können nicht einfach in die umliegenden Gewässer abgeleitet werden, da sie teilweise einen hohen Verschmutzungsgrad aufweisen. Entsprechend müssen sie behandelt werden. Dezentrale Filterelemente bieten hier einen gewinnbringenden Einsatz.

Schacht mit SK-Filterelement vor der Reinigung.

Intensives Monitoring An der Seestrasse in Männedorf im Kanton Zürich wurden die SK-Filterelemente einem intensiven Monitoring (seit 2012) durch das Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft (AWEL) unterzogen und für den Kanton zugelassen [3]. In verschiedenen Forschungen seit

1999 konnte aufgezeigt werden, dass in den SK-Filterelementen ein namhafter Teil der ungelösten Stoffe und daran absorbierter Schadstoffe zurückgehalten werden kann. Die Auswertung des Monitorings in Männedorf verifizierte die Erkenntnisse und lieferte noch detailliertere Resultate. Bei den gesamten ungelösten Stoffen (GUS) betrug der relative Wirkungsgrad 94 %, bei Kupfer ergab das Monitoring ebenfalls einen relativen Wirkungsgrad von 94 % und bei Zink betrug der relative Wirkungsgrad 87 % (gemäss Stand der Technik [5]). Für GUS und Kupfer entsprechen diese Werte der höchsten und für Zink der zweithöchsten Leistungsklasse und somit dem relativen Wirkungsgrad einer Boden- oder Sandfilter-SABA [2]. Hinsichtlich der Abflusskonzentrationen können die dezentralen Filtersysteme die Werte der volumenmässig viel grösseren Anlagen aber nicht erreichen, die gewünschten zu erzielenden Abflusskonzentrationen müssen bei der Planung mit einbezogen werden. Kontinuierliche Weiterentwicklung Die Teststrecke in Männedorf zeigte weiterhin, dass für den wirtschaftlichen Betrieb eines dezentralen Filterschachtsystems, wie die patentieren SK-Filterelemente eines sind, das Zusammenwirken von Geometrie,

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In der BUWAL-Wegleitung [6] ist geregelt, dass mittel- und hochbelastetes Strassenabwasser vor der Einleitung in ein stehendes Gewässer im Gewässerschutzbereich A0 behandelt werden muss. Beurteilungsfaktoren für die Belastung sind Verkehrsaufkommen, Verkehrsverhalten und Verkehrszusammensetzung sowie der Verkehrswegeunterhalt. Der Zürichsee beispielsweise wird als Trinkwasserreservoir genutzt (Gewässerschutzbereich A0), daher ist das Abwasser aufgrund des hohen Verkehrsaufkommens (DTV 10 000 – 20 000 Fahrzeuge) auf der Seestrasse vor der Einleitung zu behandeln [1]. Zentrale Reinigungssysteme wie Boden- oder Sandfilter-SABAs brauchen sehr viel Platz. Eine innovative und wirtschaftliche Lösung bieten SK-Filterelemente, welche dezentral in bestehende Schlammsammler (SA) installiert werden können.


Kanalisation

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Im Rahmen des Monitorings an der Seestrasse in Männedorf/Bestückung eines Schlammsammlers mit einem SK-Filterelement durch das Tiefbauamt des Kantons Zürich.

Dimensionierungshilfe für SK-Filterelemente Nennweite des Schlammsammlers

70 cm

80 cm

90 cm

100 cm

200 m²

200 m²

200 m²

200 m²

Durchmesser des Geotextilenfilters

60 cm

70 cm

80 cm

90 cm

Mindest Höhe der Filterfläche

65 cm

55 cm

50 cm

45 cm

Einzugsgebiet

Unterirdisch 2016

Dimensionierungshilfe für SK-Filterelemente

Filtersack, Halterung, Aufhängung und Zuleitungseinrichtung von entscheidender Bedeutung sind, damit die Anlage zuverlässig arbeitet. Aus diesem Grund wurden die SK-Filterelemente während des Monitorings kontinuierlich weiterentwickelt. Im Gegensatz zu einem Schlammsammler, bei dem der Wirkungsmechanismus die Sedimentation ist und abgesetzte Stoffe/ Partikel bei einem Starkregen wieder aufgewirbelt und ausgeschwemmt werden können, ist der Hauptmechanismus bei einem SK-Filterelement die Filtration. Hinzu kommen noch die zusätzlichen Mechanismen Sedimentation und Adsorption. Diese Mehrstufigkeit ist auch der Grund für die sehr guten Ergebnisse. Für die Wirksamkeit des Filters ist die filteraktive Mantelfläche, also die Fläche zwischen Wasserspiegel und Oberkante des Geotexilensfilters (GTF), von endscheidender Bedeutung. Bei einer Strassenfläche von 200 m² sollte die Filterfläche des SK-Filterelements mindestens 1,2 m² betragen. Tabelle 1 gibt Anhaltswerte für die Dimensionierung. Auch der Betrieb sowie der Unterhalt war Bestandteil des Monitorings. Es empfiehlt sich, im Herbst den Geotexilensfilter mit einem Schlauch zu spülen, bis die Oberfläche wieder sauber ist, und im Frühjahr den

Schlammsammler zu entleeren, den Filter zu spülen und den Schacht noch einmal zu entleeren. Für beide Reinigungen ist es nicht notwendig, dass die SK-Filterelemente aus dem Schlammsammler entfernt werden. Erst nach ca. 5 bis 10 Jahren ist der Austausch der Geotexilensfilter notwendig, die Halterung und Aufhängung kann aber weiter genutzt werden. Vorteile der SK-Filterelemente • Ergebnis von über 25 Jahren Forschung • In gewöhnliche Schlammsammler nachrüstbar • Beseitigung der Verunreinigungen direkt am Entstehungsort • Drei Wirkungsmechanismen (Sedimentation, Filtration, Adsorption) • Hohe Wirtschaftlichkeit in Vergleich zu anderen Systemen • Einfacher und schneller Unterhalt Strassenabwasserbehandlung bedarf immer einer sorgfältigen Abklärung und Planung. Gerne unterstützen die Ingenieure der Schoellkopf AG Interessenten mit ihrem Fachwissen bei der Planung und der fachgerechten Ausführung. www.schoellkopf.ch Q

Literatur [1] Krüttli M., 2013, Behandlung des Strassenabwasser am Zürichsee, STRASSE UND VERKEHR Nr. 6, VSS Schweizerischer Verband der Strassen- und Verkehrsfachleute. [2] Steiner M., 2015, 2. Zwischenbericht – Evaluation der Leistungsfähigkeit und Optimierung der Schlammsammler und Filtersäcke an der Kantonsstrasse in Männedorf, WST21, Technoparkstr. 1, 8005 Zürich. [3] Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft, 2015, Gewässerschutz an Strassen, Strassenentwässerung Teil 2, Richtlinie Projektierung und Ausführung von Gewässerschutzmassnahmen inkl. Beilage: Dezentrale Filterschachtsysteme – zulässige Systeme im Kanton Zürich (Stand: Januar 2015). [4] Berner Fachhochschule, 2008, Schlussbericht des Forschungsprojektes Strassenabwasser – Filterschacht, Forschungsauftrag ASTRA 2005/202 auf Antrag des Bundesamtes für Strassen (ASTRA). [5] Steiner M. et al., 2010, 2.: Strassenabwasserbehandlungsverfahren – Stand der Technik. Dokumentation ASTRA 88002, Bern. [6] Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL), 2002, WEGLEITUNG. Gewässerschutz bei der Entwässerung von Verkehrswegen.


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Veranstaltungen

Fachkundige Beratung am Stand.

Taxt: mg, pd. Fotos: zvg

Rund ums Abwasser Ende Januar findet im deutschen Offenburg die Fachmesse für Abwasser statt. Von der Kanalsanierung bis zur Rückgewinnung von Energie mit Schmutzwasser bietet die Messe seinem Publikum ein breites Themenfeld um das ganze Spektrum im Untergrund. Technologien zur Steigerung der Anlageneffizienz Neben einer Fachausstellung werden auch die fortlaufenden Entwicklungen zum Infrastruktur-Management beleuchtet: Zu den wichtigsten Aufgaben gehören hier die Kanal-, Hausanschluss- und Schachtsanierungen. Auch für die Verbesserung von Kläranlagenbetrieben sind aktuelle Management-Instrumente von grossem Interesse. Dies, um die kommunalen und betrieblichen Aufgaben zu bewältigen. So werden neue Technologien für die Analgeneffizienz diskutiert. Beispielsweise Messdatenmanagement-Systeme. International eine wichtige Frage ist die Forschung und Entwicklung im Bereich der Phosphor-Rückgewinnung. Hier spielen Abwässer eine besondere Rolle, denn hier sind die Ressourcen besonders gross.

Die Verfahrenstechniken zum Klärschlammrecycling, zu Wertstoffrückgewinnung aus Abwasser und insbesondere zur PhosphorRückstoffgewinnung werden breit thematisiert. Parallele Vortragsreihen – Diskussions-Foren Neben der Fachausstellung bietet die «Abwasser.Praxis 2017» den Teilnehmern Erfahrungsberichte, aktuelle Themen und Projekte aus allen Bereichen der Abwasserbranche in zwei parallelen Vortragsreihen. Jeder Vortrag dauert 30 Minuten. Unter Leitung eines Moderators findet im Anschluss daran eine Diskussion statt. www.abwasserpraxis.ch Q

Unterirdisch 2016

Das Thema Abwasser steht am 25. und 26. Januar 2017 in Offenburg im Fokus. Konkrete Lösungsmodelle zu Starkregen und Hochwasser bilden einen Teil des Kongresses. Ebenfalls werden Abwasserlenkung und Überflutungssicherheit aus verschiedenen Perspektiven erörtert. Auch werden verschiedene gesetzliche Anforderungen diskutiert. Die Fachmesse in Offenburg wartet mit einem parallelen Kongressprogramm auf. Die Fachmesse richtet sich an Vertreter kommunaler Unternehmen und Behörden, an Vertreter von Kläranlagen, Abwasserverbänden und der Industrie, die Lösungen für Fragen aller Art rund um das Abwasser suchen. Die Fachveranstaltung ist auch für die Energie- und Wasserwirtschaft, Planer und Berater, Forschung und Wissenschaft konzipiert.


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turmkrane.ch


Von den Sitzungstischen bis zum ersten Spatenstich und weiter bis hin zu den fertigen Strassen, auf denen die Schweiz in die Ferien fährt. Wir schaffen den Rahmen dafßr.

Wir bauen zusammen.

Unterirdisch 2016  

Wir öffnen die Tür zur spannenden Unterwelt

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