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Die Kundenzeitschrift der Gruner Gruppe Wasser, Umwelt


Inhalt

Dr. Stefan Mützenberg CEO Stucky SA, Mitglied Gruppenleitung Gruner Gruppe

Wasserkraft und Hochwasserschutz 4 Erster Hochwassertest bestanden – Erneuerung Kraftwerk Rüchlig in Aarau 6 Anspruchsvolle Karstwasserfassung im Schrägstollen – Pumpspeicherwerk Limmern 8 Stucky Experten am Himalaya – Wasserkraftanlage Ratle 10 Sanierung der Salanfe-Staumauer – Aussergewöhnliche Entlastungsschnitte 12 Umsetzung Naturgefahrenkarten – Massnahmenplanung und Objektschutz 14 Hochwasserschutz mit energetischem Mehrwert – Ausbau Etzel-Pumpspeicherkraftwerke an der Sihl 16 Hochwasserschutz zwischen Hochhäusern, Industriegebäuden und Bauernhof – Aufwertung der Wigger 18 Grundwasserschutz – Wasserbauprojekt schützt Trinkwasserfassung 21 Grundwassernutzung – Grundwasserpumpwerk Schachen in Weinfelden 24 Überflutungssicherheit – Umgestaltung eines Entwässerungs systems in Leipzig Umweltschutz 26 Experten für den Umweltschutz – 25 Jahre Umwelt verträglichkeitsprüfung 28 Herausforderung Schadstoffmanagement – Neue Fachabteilung der Gruner AG 30 Ökologische Stromgewinnung – Abwärmenutzung im Zementwerk

Editorial_Wasser, Umwelt Geschätzte Leserinnen, geschätzte Leser Die rasante Wirtschaftsentwicklung und die damit einhergehende Verstädterung sind in vielen Regio­ nen der Welt mit hohen Umweltkosten verbunden. Aber solange wir den Erfolg einer Nation an ihrem Wirtschaftswachstum und nicht an ihrem Enga­ gement für den Umweltschutz messen, so lange betreiben wir Raubbau an unseren wichtigsten Lebensgrundlagen. Bereits heute leidet ein grosser Teil der Weltbevölkerung an Wasserknappheit oder hat keinen Zugang zu sauberem Wasser. So lesen wir es immer öfter: Wasser wird in naher Zukunft einer der teuersten Rohstoffe sein, nicht nur in ­Trockengebieten, sondern überall auf der Welt. Wasser ist aber nicht nur die Quelle unseres Lebens und eine wichtige Ressource. Wasser ist gleichzeitig auch eines der zerstörerischsten Elemente unseres Planeten und verantwortlich für verheerende Naturkatastrophen. Diese Extreme verlangen das genaue Analysieren der Situation und das Erarbeiten angepasster Lösungen – sowohl in technisch-wissenschaftlicher Hinsicht wie auch unter sozialen, ökologischen und wirtschaftlichen Aspekten. Es überrascht daher nicht, dass die Themen Was­ ser und Umwelt nicht nur auf der politischen Bühne, sondern auch in den Ingenieur- und Naturwissen­ schaften heute fest verankert sind. Denn natürliche Systeme zeichnen sich durch eine hohe Komplexität aus und das Verstehen erfordert ein breites, inter­ disziplinäres Fachwissen. Wir müssen neue Prozes­ se entwickeln, die nach dem Vorbild natürlicher Kreisläufe unsere Bedürfnisse nach Wachstum und Wohlstand mit dem Anspruch an Umweltschutz, Freizeitaktivitäten und Erholungsraum verbinden. Wirtschaftswachstum und Umweltschutz dürfen heute nicht mehr im Widerspruch stehen.

In diesem mailing.25 geben wir Ihnen einen ­ in­blick in die vielseitigen Aufgaben, welche die E Gruner Gruppe rund um die Themen Wasser und Umwelt bearbeitet. Unsere Ingenieure und Umwelt­ fachleute aus über 50 verschiedenen Berufen befassen sich täglich mit dem gemeinsamen ­Erarbeiten von verantwortungsbewussten und umweltverträglichen Lösungen. Wir zeigen Ihnen beispielhafte Projekte, bei denen die Ressource Wasser nachhaltig für die Strom­ erzeugung genutzt oder für den täglichen Gebrauch als Trinkwasser gefördert wird. Auf der anderen Seite stellen wir Ihnen Lösungen vor, wie wir die Gefahrenquelle Wasser kontrollieren und gleich­ zeitig das ökologische Gleichgewicht bewahren. Nach 25 Jahren Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) blicken wir zurück auf die langjährige, fach­ übergreifende Erfahrung, mit der sich unsere Teams bei zahlreichen Projekten stetig weiterentwickeln konnten. Schad- und Abfallstoffe nicht nur zu mana­ gen, sondern auch zu nutzen, sind heute Schlüssel­ faktoren für eine ökologisch und ökonomisch ausge­ glichene Umweltbilanz. Wir haben vieles erreicht, und wir sind bereit für die neuen Herausforderungen, die auf uns zukommen. Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre!

Stefan Mützenberg

32 Autoren 34 Last Minute 35 Adressen Impressum mailing. der Gruner Gruppe Ausgabe 25, 02/13 erscheint zweimal jährlich

> Adresse Gellertstrasse 55 CH-4020 Basel

> Autoren Mitarbeitende der ­ Gruner Gruppe

> Redaktion > Gestaltung Stephanie Schorn, M. A. Brenneisen Marketing, Kommunikation Communications, Gruner AG Basel

> Fotos Friedel Ammann, Basel, Ralph Bensberg, Zürich, Daniel Desborough, Schönenwerd, Reto Gysin, Zug, Peter Hauck, Basel, Lilli Kehl, Basel, Peter Kirchhofer, Basel, Manfred Richter, Reinach; Titel: Olivier Vallotton, Renens

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Erster Hochwassertest bestanden_Erneuerung Kraftwerk Rüchlig in Aarau. Bei der «Runderneuerung» des Kraftwerks Rüchlig gab es bereits in der Bauphase Ende Mai 2013 starke Regenfälle und ein Hochwasser. Das Naturereignis verdeutlichte, dass der Bauherr mit der Planung neuer Massnahmen zum Hoch­ wasserschutz die richtigen Weichen gestellt hat. Die Kraftwerksanlage wird ab Januar 2015 einen wesentlichen Beitrag zum Hochwasserschutz leisten.

Luftaufnahme der Baustelle des Kraftwerks Rüchlig

Im August 2011 erhielt die Axpo Power AG die Baubewilligung für die Erneuerung des bestehenden Kraftwerkes Rüchlig. Das modernisierte Kraftwerk soll Anfang 2015 wieder betriebsbereit sein und Strom für rund 14 000 Haushalte liefern. Mit der Erneuerung wird die Jahresproduktion von heute 55 auf 64 GWh und die installierte Leistung von 9 auf 11 MW erhöht. Gleichzeitig investiert Axpo in umfangreiche ökologische Begleitmassnahmen sowie in einen verbesserten Hochwasserschutz. Die Gruner AG unterstützt die Axpo Power AG bereits seit der Vorprojektphase und bearbeitet derzeit die Ausführungsplanung für die Massivbauten und die zugehörigen Baugruben. Investition in den Hochwasserschutz Mit der Erneuerung der Kraftwerksanlagen wird die maximale Abflussmenge von 1180 Kubikmeter pro Sekunde auf 1700 Kubikmeter pro Sekunde erhöht. Durch die bessere Ausnutzung der Abflusskapazitäten im Kanal kann der Hochwasserpegel reguliert werden. Zwei neue Wehrfelder in der rechten Kanalhälfte neben dem Hauptkraftwerk ermöglichen es im Hochwasserfall, zusätzliche Wassermengen durch den Kanal abzuführen. Über diese sogenannte Hochwasserentlastung führen die Wehrbrücke und der Dienststeg. Mit einem Wasserdurchlass von je 14 m pro Wehrfeld wird der Gefahr Rechnung getragen, dass angeschwemmtes Treibgut den Abfluss verschliessen könnte. 4 | mailing.25

Erneuertes Kraftwerksareal Die gesamte Erneuerung des Kraftwerkes umfasst die bauliche und elektromechanische Modernisierung der bestehenden drei Rohrturbinen sowie den Neubau einer vierten Maschinengruppe. Direkt neben dem Hauptkraftwerk wird die zweifeldrige Hochwasserentlastung errichtet, mit der sich die Abflussverhältnisse in der Aare steuern lassen. In der alten Aare wird ein zusätzliches Dotierkraftwerk ebenfalls Strom erzeugen. Die Gesamtanlage wird durch den Neubau der Kommandozentrale und einer Bootsübersetzungsanlage und über eine neue Wehrbrücke erschlossen. Beim Hauptkraftwerk entsteht zusätzlich ein für Schweizer Kraftwerke einmaliger Fischaufstieg mit einer neuartigen Lockstrompumpe. Wirtschaftlicher Stahlverbrauch Insgesamt werden bei dem Neubau etwa 15 000 m3 Stahlbeton verbaut. Durch Anwendung eines modernen Bemessungskonzeptes konnte trotz der hohen Anforderungen hinsichtlich Dichtigkeit und bei Bauteilstärken bis zu 5 m ein wirtschaftlicher Stahlverbrauch erzielt werden. Die konstruktiven Herausforderungen hinsichtlich der Etappierung und der Bewehrungsführung liessen sich in Zusammenarbeit mit den Projektbeteiligten gut meistern. Anspruchsvolle Grossbaugruben im Fliessgewässer Der Rückbau des alten Kraftwerks und die Kraftwerksneubauten erforderten die Konstruktion einer nahezu dichten Baugrubenumschliessung. Eine besondere Herausforderung stellte hierbei die Lage der Baustellen inmitten eines Fliessgewässers dar. Die auf-

Saugrohrschalung beim Dotierkraftwerk

1.5 m dicke Mittelwand der Hochwasserentlastung

tretenden Belastungen und die zu erwartenden Hochwassersituationen erforderten die Kombination von Spundwänden, Fangedämmen, Bohrpfahlwänden sowie die Nutzung von verbleibenden Bauwerksteilen.

Kennzahlen, Technische Daten Baukosten Rohbau/Baugruben: ca. 20 Mio. CHF Betonkubatur Neubau: ca. 15 000 m3 Stahltonnage: ca. 1200 t

Schallschutz im Grossformat Zur Minimierung etwaiger Körperschallemissionen wurde beim gesamten Kraftwerksneubau genauestens darauf geachtet, dass eine Schallübertragung in den anstehenden Fels erschwert wird. Dazu war unter anderem die akustische Abkopplung von Hauptkraftwerk und Hochwasserentlastung erforderlich. Die Gruner AG unterstützte hier den Bauherrn mit diversen Expertisen, der konzeptuellen Entwicklung der Körperschallabkopplung bis hin zur Umsetzung in den massiven Bauwerksteilen. Zeitliche Meilensteine des Bauvorhabens 2. Juli 2012: Ausserbetriebnahme Hauptkraftwerk ab September 2012: Erstellung der Baugruben, Bau des neuen Haupt- und Dotierkraftwerks November 2014: Inbetriebnahme Dotierkraftwerk Januar 2015: Abschluss etappierte Inbetriebnahme Hauptkraftwerk Sommer 2015: Abschluss Bau- und Umgebungsarbeiten

Tobias Hoch dipl. Bauing. FH Senior Ingenieur, Gruner AG, Basel

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Anspruchsvolle Karstwasserfassung im Schrägstollen_Pumpspeicherwerk Limmern. Im Rahmen des Projekts Linthal 2015 realisieren die Kraftwerke Linth Limmern AG (KLL) den Ausbau ihrer bestehenden Wasserkraftanlagen im Kanton Glarus. In einer Ingenieurgemeinschaft plante die Gruner AG den Zugangsstollen I mit 24% Gefälle inkl. Fassung und Ableitung einer angefahrenen Karstquelle.

Montage Tunnelbohrmaschine

Wassereinbruch während Vortrieb, angeschnittene Karstwasserquelle (Quelle: Axpo Power AG)

Leitung 1 im Schrägstollen

Stollenquerung ab Quelle Tunnelmeter 1285

Die Arbeiten an der Karstquelle umfassten sowohl die hydraulischen Berechnungen als auch die Projektierung der Leitungen und zugehörigen Fassungsbauwerke. Kernstück der neuen Kraftwerksanlage bildet die Kavernenzentrale Limmern, welche auf rund 1700 m ü.M. zwischen dem Muttsee (Stauziel neu 2474 m ü.M.) und dem Stausee Limmernboden (Stauziel 1857 m ü.M.) liegt.

eine Karstwasserzirkulation stattfinden. Das gesamte Gebirge wird von einem Karst drainiert. Die Stollenabschnitte liegen über dem Gebirgswasserspiegel. Die Gebirgsdurchlässigkeit ist an die geöffneten Klüfte gebunden. Für den Vortrieb konnten die Geologen Karstwassereinbrüche von über 100 l/s nicht ausschliessen.

Zugangsstollen I Die KLL beauftragte die Ingenieurgemeinschaft EB-KLL mit der Gruner AG als federführender Firma mit der Planung des Zugangsstollens I (ZS I) für den Transport der Maschinenkomponenten in der Bauphase sowie für Personentransporte in der Bau- und Betriebsphase von Tierfehd direkt in die Maschinenkaverne der neuen Kraftwerkszentrale. Eine Standseilbahn soll Nutzlasten von bis zu 215 t (Sondertransport Transformatoren) transportieren. Weiter dient der ZS I der Energieab- und -zuleitung der Kavernenzentrale; entsprechende 380-kV-Kabel werden beidseitig in den Banketten resp. in einem Energieableitungsbauwerk geführt.

Planung Zugangsstollen I mit Standseilbahn Eine Standseilbahn mit einem konstanten Gefälle stellte sich als wirtschaftlichste Lösung heraus. Mit der Maschinenkaverne ist die Bergstation und damit das Ende von Zugangsstollen I definiert. Die Talstation liegt in einer Kaverne mit ca. 360 m2 Ausbruchfläche und 35 m Länge. Die Erschliessung erfolgt über einen 220 m langen Zugang mit 50 m2 Ausbruchfläche.

Quintnerkalk – Geologie und Hydrologie Der gesamte Zugangsstollen I liegt im Quintnerkalk, einem dichten, kompakten Kalk mit guter Felsqualität. Beim Quintnerkalk handelt es sich um ein verkarstungsfähiges Gestein. Die chemische Erosion weitet wasserführende Klüfte zu Karströhren auf und es kann 6 | mailing.25

Nach einer eingehenden Risikoanalyse kam für den 3764 m langen und mit 24% steigenden Stollenabschnitt eine offene HartgesteinTunnelbohrmaschine (TBM) mit einer X-Verspannung in zwei Ebenen und Rückfallsicherung zum Einsatz. Der Ausbau des Schrägstollens mit 8 m Innendurchmesser erfolgt einschalig in Spritzbeton. In der Sohle wird ein Sohltübbing versetzt. Der Zugangsstollen I wird in der Betriebsphase im Trennsystem entwässert.

Leitungen 1 und 2 im Zugang Talstation

Fassung und Nutzung der Karstwasserquellen Nach rund 1300 m TBM-Vortrieb wurden überraschend zwei Karstwasserquellen angeschnitten – beidseitig im Stollen. Aufgrund der teils beträchtlichen Schüttmengen (bis 250 l/s) entschied sich die Bauherrschaft, das Wasser zu Kühlzwecken zu nutzen. Die Schüttmenge variiert saisonal sehr stark und die beiden Quellen versiegen in den Wintermonaten. Die zwei Quellen werden in seitlichen Schächten gefasst und teilweise mit aufwendigen Leitungsführungen mit Querung in der Sohle (Schlitz in Sohltübbing) einem Sammelbecken zugeführt. Dort erfolgt eine Beruhigung des mit bis zu 7 m/s eingeleiteten Wassers in einem ersten Becken. Zwei weitere Becken dienen der primären Beschickung der Leitung 1 (Nutzung) sowie der Überleitung in die Leitung 2 (Entlastung). Die Konzeption der Becken ermöglicht beim Maximalabfluss eine gleichmässige Beschickung beider Leitungen. In den nachfolgenden Steilleitungen (24% Gefälle) tritt überwiegend Freispiegelabfluss mit Luftaufnahme auf. Im Rückstaubereich der Kaverne muss diese Luft in der Steilleitung rückzirkulieren können. Deshalb werden bei Volllast beide Leitungen möglichst gleichmässig beschickt. Beide Leitungen weisen eine Gesamtlänge von rund 1.6 km mit unterschiedlichen Durchmessern, sehr unterschiedlichen Gefällen und rund je 50 Formelementen auf. Bei einem kompletten Einstau der Leitung 1 treten Drücke bis 30 bar auf.

Peter Kirchhofer dipl. Bauing. ETH/SIA Abteilungsleiter Untertagebau, Gruner AG, Basel

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Stucky Experten am Himalaya_Wasserkraftanlage Ratle. Im Rahmen des indischen Wasserkraftprojekts Ratle plant Stucky gemeinsam mit einer ­Partnerfirma sämtliche unterirdische Kraftwerksanlagen, darunter die Einlaufbauwerke, Druckschächte, die Kraftwerkskaverne, die Transformatorenkaverne, das Wasserschloss sowie die Unterwasserstollen. Zudem ist Stucky mit der Überprüfung und der Optimierung der Ausschreibungsunterlagen, der Ausführungsplanung, der Begleitung zusätzlicher geotechnischer Untersuchungen sowie der lokalen Bauleitung beauftragt. Das geplante Wasserkraftwerk Ratle der GVK Ratle Hydro Electric Project Private Limited befindet sich im Distrikt Kishtwar, im indischen Bundesstaat Jammu und Kashmir. Die Anlage umfasst eine 133 m hohe Schwergewichtsstaumauer aus Beton im Fluss Chenab, Triebwasserstollen sowie eine unterirdische Kraftwerkszentrale. Das Wasserkraftwerk mit einer installierten Gesamtleistung von 850 MW soll Spitzenlasten bei einer mittleren jährlichen Stromproduktion von 3100 GWh abdecken. Die Ausbauwassermenge beträgt 960 m3/s, die Nettofallhöhe 97 m. Die Investitionskosten belaufen sich auf insgesamt 730 Mio. USD. L & T Larsen and Toubro Ltd, eine der grössten Baufirmen Indiens, hat den Zuschlag erhalten, das Projekt im Rahmen eines EPC-Auftrages (EngineeringProcurement-Construction) als Totalunternehmer zu realisieren. Der Abschluss der Arbeiten ist nach einer geplanten Bauzeit von 54 Monaten im Juli 2017 vorgesehen.

Überquerung des Flusses Chenab

Wasserkraftprojekt Ratle am Fluss Chenab

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Auslegung der Kraftwerksanlage Die Kraftwerkskaverne weist eine Länge von 168 m, eine Höhe von 48 m und eine Breite von 24.5 m auf. Sie umfasst vier FrancisTurbinen mit einer installierten Leistung von je 205 MW und eine Dotierwasserturbine mit 30 MW Leistung, welche das aus ökologischen Gründen abgegebene Dotierwasser energetisch nutzt. Parallel zur Kraftwerkskaverne befindet sich die Transformatorenkaverne mit einer gasisolierten Schaltanlage. Diese Kaverne weist eine Länge von 127 m, eine Höhe von 22 m sowie eine Breite von 14.3 m auf. Der oberwasserseitige Triebwasserweg besteht aus dem Einlaufbauwerk am rechten Flussufer, von wo aus das Was-

ser über vier gepanzerte Druckschächte zur Kraftwerkszentrale geleitet wird. Die 200 m langen Druckschächte haben einen Innendurchmesser von 6.6 m. Unterwasserseitig wird das turbinierte Wasser über vier 360 m lange, betonverkleidete Stollen mit einem Innendurchmesser von 8.6 m in den Fluss zurückgegeben. Die vier Unterwasserstollen sind zur Dämpfung der Druckstösse mit einem Unterwasserschloss (L = 114 m × B = 22 m × H = 45.4 m) verbunden. Das Dotierwassersystem besteht aus einer Fassung neben dem ­Einlaufbauwerk, einem stahlverkleideten Druckstollen (3 m Durchmesser) und einem betonverkleideten Unterwasserstollen (4.7 m Durchmesser). Die Freiluft-Schaltanlage befindet sich auf dem rechten Flussufer des Chenab, zwischen der Staumauer und dem Auslaufbauwerk. Umfangreiche Vorstudien und Tests Zurzeit finden ergänzende geologische Untersuchungen statt, die einen genaueren Aufschluss über die geotechnischen Eigenschaften des Gesteinsmassivs sowie über die Kontaktfläche zwischen den beiden vorherrschenden Gesteinsformationen (Gneiss und Schiefer) geben sollen. Im bestehenden Zugangsstollen zur Kraftwerkszentrale werden zudem Sondierbohrungen und Hydraulic-Fracturing-Tests ausgeführt. Mit diesen zusätzlichen Angaben können die Orientierung der Kaverne optimiert und die geotechnischen Parameter für die Ausbruchssicherung festgelegt werden. Die Bauplanung für die Kraftwerkszentrale hat bereits begonnen, ebenso die Abstimmung mit dem E & M-Lieferanten (Alstom India). Zur Optimierung des Unterwasserschlosses werden zurzeit ergänzende numerische Transientenberechnungen durchgeführt. Zudem wird in der Versuchsanstalt Irrigation Research Institute in Roorkee das Einlaufbauwerk im hydraulischen Modellversuch im Massstab 1:20 untersucht. Insbesondere soll dabei das Risiko der Wirbelbildung überprüft sowie die Höhenlage der Wassereinläufe bestätigt werden. Ein besonderes Problem sind die hohen jährlichen Sedimentfrachten. Generell ist für die langfristige Wirtschaftlichkeit von Flusskraftwerken im Himalaya das Sedimentmanagement von grosser Bedeutung. Daher werden anhand eines zweiten hydraulischen Modells im Massstab 1:55 Sedimentstudien durchgeführt. Die Tests sollen Aufschluss darüber geben, wie effizient das Wasser über die Hochwasserentlastungsanlage, nahe dem Einlauf der Triebwasserstollen, abgeleitet werden kann. Das lokale Planungsteam wird dabei von Fachleuten von Stucky unterstützt, die zu regelmässigen Besprechungen mit dem Kunden nach Delhi reisen. Derzeit werden weitere Optimierungsmöglichkeiten der einzelnen Anlagenteile ausgearbeitet und kostensparende Lösungen vorgeschlagen, ein wesentlicher Aspekt im Rahmen des EPC-Vertrages unseres Kunden. Das Wichtigste auf einen Blick Bauherr: GVK Ratle Hydro Electric Project Private Limited EPC-Auftragnehmer (Kunde): L & T Larsen and Toubro Ltd Baukosten: 730 Millionen USD Bauzeit: 54 Monate (Jan. 2013 bis Juli 2017) Wichtigste unterirdische Unterirdische Kraftwerkszentrale, Bauten: Trafokaverne, Wasserschloss, 4 Druckschächte, 4 Unterwasser stollen, Hilfsturbine Leistungen von Stucky: – Überprüfung der Ausschreibungs unterlagen, Prüfkonzept, ergänzende Studien – Ausführungsplanung – Unterstützung während der Bau- und Inbetriebnahmephase

Übersicht Ratle Project, 133 m hohe Schwergewichtsstaumauer

3-D-Ansicht der unterirdischen Kraftwerksanlage

Luciano Canale M.Sc. Bauingenieur Projektleiter Staudämme und Wasserkraftanlagen, Stucky SA, Renens

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Sanierung der Salanfe-Staumauer_Aussergewöhnliche Entlastungsschnitte. Die Anfang der 1950er-Jahre errichtete Salanfe-Staumauer liegt in 1925 Metern Meereshöhe am Fuss der Dents du Midi im Kanton Wallis. Alpiq Suisse AG betreibt hier das Kraftwerk Salanfe SA und führt mit den Wasserbauexperten der Stucky SA, Renens, notwendige Sanierungsarbeiten an der Staumauer aus.

Antriebsmaschine für das Schneidkabel Führungsschienen der Maschine

Schnit tachse

Horizontale Rollen

Vertikale Rolle

Vertikale Rolle

Umlaufrichtung des Schneidkabels Installationen auf der Staumauerkrone

graphique pour mailing25_korr101017.pdf

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17.10.13

Luftbild der Baustelle

08:23

Salanfe-Staumauer und Salanfe-Stausee, im Hintergrund das Bergmassiv der Tour Sallière Auszug aus den Ergebnissen des digitalen 3-D-Modells der Staumauer Z

Die Entwicklung der berg- und talseitigen Deformationen an der Dammkrone wird seit der Inbetriebnahme der Staumauer im Jahr 1953 gemessen. Die Messungen zeigen, dass die Alkali-AggregatReaktion seit rund dreissig Jahren deutlich spürbar ist und auch in den letzten Jahren nicht nachgelassen hat. Durch die Längenausdehnung der geraden Bauteile wirken asymmetrische Kräfte auf die Mauerknicke ein, die in der Folge zur Bergseite hin rotieren. Dadurch wird der Beton in diesen Zonen besonders schnell beschädigt. Professionelle Talsperrenüberwachung Dank umfangreicher Tests und verbesserter Messanlagen zur Talsperrenüberwachung liess sich der Fortschritt der chemischen Reaktion und deren Potenzial an mehreren Stellen der Staumauer genauer ermitteln. 10 | mailing.25

X

15

Y

10 5 0

–5 –10

Jahresschwankung

–15

Die Zwischenräume werden im Betonsägeverfahren mittels eines Diamantschneidkabels herausgesägt. Das Kabel wird über Rollen geführt, die an der Aussenverkleidung und auf der Krone der Staumauer befestigt sind. Eine Maschine, die permanent die Kabelspannung kontrolliert, bewegt das Kabel mit grosser Geschwindigkeit. Als Schmiermittel für das Kabel wird Wasser verwendet. Der Sägeschlamm wird aufgefangen und in eine Aufbereitungsanlage geleitet. Diese sorgt für das Recycling des Wassers, das schliesslich wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird.

2010

2000

1990

1980

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1970

–20 1960

Massnahmen zur Staumauersanierung Um den Beschädigungsprozess des Betons zu verringern, werden im Rahmen des Sanierungsprojekts dem oberen Bereich der Staumauer dünne vertikale Betonscheiben entnommen. Dort wirkt sich das Aufquellen des Betons derzeit am stärksten aus. Die Schnittfugen durchlaufen die Staumauer in ihrer gesamten Dicke. Die durch die Fugen entstehenden Zwischenräume ermöglichen eine Dekomprimierung des aufgequollenen und dadurch unter Spannung stehenden Betons. Auch wenn die Reaktion dadurch nicht gestoppt wird, kann sich die Mauerstruktur durch diese Zwischenräume weiterhin ausdehnen.

1953

Veränderungen an Staumauer und Dammkrone Aufgrund einer internen chemischen Reaktion zwischen dem Zement und den Zuschlagstoffen quellen die 230 000 m³ Beton der Mauer auf. Die Intensität und das Potenzial dieser Reaktion hängen von zahlreichen Parametern ab, wie der chemischen Zusammensetzung des Zements und der Zuschlagstoffe, deren Grösse, der Umgebungsfeuchtigkeit und -temperatur sowie dem Belastungszustand.

Durch die Erhebung all dieser Informationen war es möglich, die Parameter eines digitalen Modells mittels finiter Elemente zu kalibrieren. Die Parameter berücksichtigen das Kriechen des Betons in Abhängigkeit seiner Traglast im Zeitverlauf, die hydrothermische Umgebung sowie den Belastungszustand des Betons. Im Rahmen dieses Modells konnten das Fortschreiten der Reaktion besser beurteilt und angemessene Massnahmen für das Problem und den Umgang mit den daraus resultierenden Schäden entwickelt werden.

Bergwärtsverschiebung [mm]

Zugänglich ist die Gewichtsstaumauer ausschliesslich über einen unterirdischen Aufzug oder über einen Fussweg von mehr als einer Stunde. Die Staumauer ist maximal 52 m hoch und an ihrer Basis 38 m dick. In der Draufsicht ist das Bauwerk in vier gerade Teile untergliedert, die zusammen eine Kronenlänge von 600 m bilden.

Bergwärts-/Talwärtsverschiebung der Staumauerkrone seit ihrer Inbetriebnahme

22 Entlastungsschnitte in die Staumauer Zwischen April und Juni 2013 wurden 22 Schnittfugen in die Staumauer gesägt. Anfänglich waren sie zwischen 11 und 15 mm breit. Die längsten Fugen erreichen bis zu 24 m Höhe und sind auf einmal gesägt worden. Dies entspricht einer Fläche von insgesamt 3700 m². Das Kabel wurde zunächst durch ein Loch geführt, das vorab am unteren Ende der Schnittfuge gebohrt worden war. Die Antriebs­ma­ schine wurde auf der Staumauerkrone platziert und sorgte in der Rückwärtsbewegung für den erforderlichen Kabelzug. Gesägt wurde von unten nach oben. Danach wurde an der Schnittfuge bergseitig eine Dichtung angebracht, um den künftigen Betrieb des Stausees sicherzustellen. Der Staudamm blieb während dieser aussergewöhn­ lichen Bauarbeiten in Betrieb. Die Sicherheit und die Überwachung der Anlage waren zu jeder Zeit gewährleistet.

Draufsicht auf die Staumauer und Anordnung der 22 Schnittfugen

Olivier Vallotton Bauing. EPFL Projektleiter und Experte für Staudämme, Stucky SA, Renens

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Umsetzung Naturgefahrenkarten_Massnahmenplanung und Objektschutz. Gefahrenkarten zeigen auf, welche Siedlungsräume durch Naturgefahren bedroht und in welchem Umfang respektive mit welcher Intensität sie davon betroffen sind. Mit dem Abschluss der Naturgefahrenkarten steht für die Kantone deren Umsetzung an. Massnahmenplanung Stallikon Die bei der Massnahmenplanung Stallikon ZH untersuchten Naturgefahren betreffen die Prozesse Hochwasser und Massenbewegungen (Steinschlag und Rutschungen). Im Bereich Hochwasser gehen Gefährdungen von 20 Nebengewässern der Reppisch (Talgewässer) mit einer Gesamtlänge von rund 30 km aus. Zum heutigen Zeitpunkt muss bei einem HQ100 von einem Schadenspotenzial von rund 32 Millionen CHF ausgegangen werden. Die Massenbewegungen spielen bezogen auf das Schadenspoten­ zial an Gebäuden und der Infrastruktur durch die relativ geringe Ausdehnung in der Gemeinde Stallikon eine untergeordnete Rolle. Nach dem Entwurf verschiedener Schutzmassnahmen auf Konzeptstufe wurden diese mittels einer Nutzen-Kosten-Analyse auf ihre Effektivität und ihre Wirtschaftlichkeit hin verglichen, um so Prioritäten für die Gemeinde zur Realisierung der Massnahmen zu setzen. Zu den Schutzmassnahmen gehören, neben den baulichen Mass-

nahmen an den Schwachstellen selbst, Schutzmassnahmen an den betroffenen Objekten sowie Kontroll-, Notfall- und raumplanerische Massnahmen. Gezielte Investitionen in den Hochwasserschutz Mittels Investitionskosten von rund 6.2 Millionen CHF lässt sich der Schadenserwartungswert deutlich reduzieren und das geforderte Hochwasserschutzziel von einem HQ100 im Siedlungsgebiet von Stallikon erreichen. Die Massnahmenplanung zeigt, dass in der Gemeinde Handlungsbedarf besteht. Mit der Massnahmenplanung hat die Böhringer AG für die Gemeinde ein Werkzeug geschaffen, mit welchem sie mittels gezielter Investitionen einen möglichst optimalen Schutz vor Naturgefahren erreichen kann. Die jährlichen finanziellen Mittel zur Reduktion des Gefahrenpotenzials und zur Beseitigung des vorhandenen Schutzdefizits müssen in den nächsten Jahren eingeplant werden.

Bereits umgesetzte Massnahme: Ausdolung Stucklibach

Schadensfunktion Hochwasser (vor und nach Massnahmen)

Massnahmenübersichtskarte Irgelbach (Konzeptstufe)

Gemeinde Stallikon im Reppischtal (Quelle: Baudirektion Kt. Zürich, AWEL, Foto: Hansjörg Egger, Uster)

Auswirkung Objektschutzmassnahme Die Böhringer AG überprüfte mittels 2-D-Überflutungssimulationen, wie sich die in der Naturgefahrenkarte ausgewiesene Gefährdung durch eine in erhöhter Lage geplante Neuüberbauung verändert. Mit den Berechnungen konnten die Istsituation und der Zielzustand (mit dem Projekt Neuüberbauung) simuliert und die festgestellten Differenzen und Auswirkungen auf die Nachbarparzellen bewertet werden. Daraus abgeleitet wurden für die Detailumsetzung konkrete Massnahmen zur weiteren Verbesserung der Situation vorgeschlagen.

Auszug Naturgefahrenkarte Stallikon

Die Böhringer AG unterstützt Gemeinden, Architekten und Bauherren dabei, wie mit den ausgewiesenen Gefahren im Gemeindeoder Projektgebiet umgegangen werden kann und welche Massnahmen zu treffen sind.

Die Gemeinden sind nun ebenfalls gefordert. Sie werden beispielsweise im Kanton Zürich verpflichtet, neben der raumplanerischen Umsetzung in den Zonenplänen eine Massnahmenplanung durchzuführen.

Umgang mit Naturgefahren Architekten und Bauherren müssen ihre in gefährdeten Zonen liegenden Bauvorhaben gegen Hochwasser schützen. Das heisst, die Architekten haben in verschiedenen Kantonen im Rahmen der Baueingabe einen sogenannten Objektschutznachweis Hochwasser zu erbringen und dabei aufzuzeigen, dass die getroffenen Massnahmen die umliegenden Liegenschaften nicht massgeblich negativ beeinflussen.

Hierbei stehen sie vor anspruchsvollen Aufgaben und Fragenstellungen wie z.B.: –– Wie kann das Gemeindegebiet ganzheitlich und nachhaltig vor Naturgefahren geschützt werden? –– Was kommt auf die Gemeinde in organisatorischer und finanzieller Hinsicht zu? –– Welche Prioritäten sind dabei zu berücksichtigen?

Fliesstiefenkarte HQ100 mit geplanter Neuüberbauung in Dammlage

Florian Drändle dipl. Bauing. FH Projektleiter Abteilung Wasser, Böhringer AG, Oberwil

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Hochwasserschutz mit energetischem Mehrwert_Ausbau Etzel-Pumpspeicherkraftwerke an der Sihl. Für den Hochwasserschutz der Sihl in Zürich wird eine langfristige Lösung gesucht. Das Konzept «Kombilösung Energie» – eine der möglichen Varianten – sieht einen Ausbau der Etzel-Pumpspeicherkraftwerke und eine Überleitung der Alp in den Sihlsee vor. Dadurch soll der Hochwasserschutz entlang der Sihl gewährleistet und ein energetischer Mehrwert geschaffen werden. Gewässerstruktur sicherstellen. Für die Gewährleistung der Hochwasser­sicherheit müssen die grossen Hochwasser wiederum fast komplett in den Sihlsee geleitet werden. Mit detaillierten hydrologischen Untersuchungen der Teileinzugsgebiete und umfangreichen hydraulischen Abklärungen wurde die Funktionsweise der zukünftigen F­ assung der Alp untersucht. Es stellte sich heraus, dass die Rand­bedingungen nur mit einer gesteuerten Fassung eingehalten werden können, welche mit einem Prognosetool der Abflusswerte gekoppelt ist. Eine weitere Herausforderung bei der «Kombilösung Energie» war die Retention der gewaltigen Wasservolumen im Sihlsee. Das benötigte Retentionsvolumen kann u.a. durch Vorabsenkung des Sihlseewasserspiegels zur Verfügung gestellt werden. Es galt dabei wiederum, diverse politische, wirtschaftliche, ökologische und hydraulische Randbedingungen zu berücksichtigen und eine integrale Lösung für die Herausforderung Hochwasserschutz zu ermitteln.

Flachmoor im Uferbereich des Sihlsees

Umweltschutz Die umweltrelevanten Projektelemente wurden auf mögliche Konflikte untersucht. Mit den projektierenden Ingenieuren wurden Alternativen gesucht resp. Varianten bewertet. Die Bauherren konnten über die wesentlichen Projektrisiken informiert werden, um diese bei der Variantenwahl angemessen berücksichtigen zu können. Folgende Schwerpunkte haben sich herauskristallisiert: Sihlsee Der Sihlsee und seine Uferbereiche sind in vielen nationalen Inventaren erwähnt, u.a. Flachmoorinventar, Inventar der Amphibienlaichgebiete. Welche Anforderungen muss das Projekt erfüllen (Seespiegelschwankungen, Einleitungen, Ausleitungen), um die Bewilligungs­ fähigkeit des Projektes nicht infrage zu stellen?

Staumauer In den Schlagen (Quelle: Baudirektion Kt. Zürich, AWEL, Foto: Hansjörg Egger, Uster)

Die SBB als Besitzerin der Etzelwerke, die Kantone Zürich und Schwyz sowie die Bezirke Einsiedeln und Höfe beauftragten die IG Etzel-Power, für den Ausbau der Etzelwerke eine Vorstudie zu erarbeiten. Die Böhringer AG und die Gruner AG waren als Subplaner für die Untersuchung der Hochwasser- und Umweltaspekte zuständig.

Hochwasserschutz Bei der Alpüberleitung erwies sich der Balanceakt zwischen wirtschaftlichen, ökologischen und politischen Interessen als Heraus­ forderung. Einerseits soll das Wasser der Alp zukünftig für die Energieerzeugung genutzt werden. Andererseits sollen kleinere Hochwasser in der Alp verbleiben und somit eine möglichst naturnahe

Landschaftsschutz zwischen Sihl- und Zürichsee Die Landschaft zwischen Sihl- und Zürichsee würde durch sichtbare Druckleitungen stark belastet. Die Bauherrschaft wird eine teurere bergmännische Variante bevorzugen, welche die Landschaft schont und die Projektrisiken (Einsprachen) minimiert. Alpfassung Für die Alpfassung wurden Alternativstandorte gesucht, weil sie in ein Grundwasserschutzareal zu liegen kommen sollte. Schliesslich mussten alle Alternativen aus unterschiedlichen Gründen verworfen werden. Diese Beurteilung konnte der kantonalen Bewilligungsbehörde erläutert werden. Der ursprüngliche Standort kann, mit den für den Grundwasserschutz erforderlichen Auflagen, bewilligt werden.

Abflussganglinie Blattwaag vor (blau) und nach (rot) Umsetzung der Hochwasserschutzmassnahmen (Ausbau Pumpspeicherkraftwerk und Bau Alpstollen). Abfluss über die Etzel-Pumpspeicherkraftwerke (grün) und über das Wehr der Staumauer In den Schlagen (violett).

Mit dem Fachwissen der Gruner Gruppe konnten in der Vorstudie Lösungen aufgezeigt werden, welche sowohl das Bestreben der SBB nach einer erhöhten Energieproduktion erfüllten als auch die Anliegen der Standortkantone und -bezirke betreffend Hochwasser-, Umwelt- und Landschaftsschutz berücksichtigten.

Monika Burri Dipl. phil. II, Biologin Projektleiterin Umwelt, Gruner AG, Basel

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Andreas Simonsen MSc Bauing. ETH Projektingenieur Wasserbau, Böhringer AG, Oberwil

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geschützte Hecke

1:5

Raubaum

best. Parkplatz

Abbruch Weg

~1:3

Vorschüttung Kies aus Aushub linkes Ufer

424

bestehenden Uferschutz unterfangen, Steine frostsicher, 1.5-2t, 120-150cm

Linkes Ufer

420

Linkes Ufer

422

1

1: Parkplatz

Linkes Ufer

best. Wasser GG 100

best. Gas GD 200 best. Elektro

MW

best. Elektro

430

+435.84 EHQ

Raubaum

best. Parzellengrenze

40

50

Weg projektiert +435.88

Abbruch Eisengrubenweg

+435.08 HQ100 1:5

mittlere Sohle +432.09

Ufersicherung abbrechen

bestehenden Uferschutz unterfangen, Steine frostsicher, 1.5-2t, 120-150cm

426

Rechtes Ufer

30

+ 120cm

MW 428

best. Parzellengrenze

20

l

riabe

ng va

Neigu

Elektro projektiert

432 Wiggerweg

10

Wasser GD 250 projektiert

Geotextilpackung +431.68

Gewässerraum

best. Wasser GD 250 verlegen

+431.66 EHQ +430.88 HQ100

Rechtes Ufer

418

best. Elektro verlegen

434 + 60cm

Gemeinde Brittnau

0

Gemeinde Strengelbach

40

best. Parzellengrenze

30

Autobahn A2 Lärmschutzwand

20

Linkes Ufer

424

Querprofil km 5.702

Querprofil km 6.504

Aufweitung der Wigger (gestrichelt: heutiges Profil)

Hochhäuser, Industriebauten und Bauernhof sind bis dicht an die Wigger gebaut

Zweiter Ausbau innert 50 Jahren Im Rahmen des Autobahnbaus der A2 Basel–Luzern wurde die Wigger in den 1970er-Jahren auf 150 m3/s ausgebaut. Wie die Hochwasser 2005 und 2007 zeigten, genügt dieser Ausbau den aktuellen Anforderungen nicht mehr. Das Schadenspotenzial ist so gross, dass ein erneuter Ausbau dringlich ist. Trotz engen Platzverhältnissen ist dem erhöhten Raumbedarf gemäss der neuen Gewässerschutzverordnung Genüge zu leisten. Das Projektteam der Gruner Gruppe erarbeitet dieses Projekt, welches rund 11 Mio. CHF kostet, für die Abteilung Landschaft und Gewässer des Kantons Aargau zusammen mit Seippel Landschaftsarchitekten GmbH, Wettingen. Wehrneubau und Sohlabsenkung Im untersten Abschnitt, in welchem auch das Industrie- und Gewerbegebiet sowie ein Bauernhof liegen, kann der Hochwasserschutz nur durch eine Sohlabsenkung von rund 1 m erreicht werden. Dazu ist das bestehende, sich in schlechtem baulichem Zustand befindliche Aeschwuhr neu zu bauen. Parallel dazu erfolgen zwei Aufweitungen, welche allein jedoch nicht ausreichen würden, die Hochwassersicherheit zu gewährleisten. 16 | mailing.25

Kanalisierter Flusslauf der Wigger

Baufälliges Aeschwuhr

Gerinneaufweitungen Im Rahmen des Wiggerausbaus in den 1970er-Jahren wurde der Fluss in ein strenges Trapezprofil gedrängt, dessen Sohle gleichmässig flach (monoton) ist. Die Ufer sind mittlerweile sehr dicht bestockt, weshalb die Wigger vom direkt daneben liegenden Spazierweg weder einseh- und erlebbar noch zugänglich ist. In einzelnen Abschnitten wird die Wigger aufgeweitet, sodass der Hochwasserschutz dort durch Vergrösserung des Gewässerraums sichergestellt werden kann und gleichzeitig eine deutliche ökologische Aufwertung der Wigger erfolgt. Gezielte Bereiche werden für die Bevölkerung zugänglich gemacht, sodass mit den Aufweitungen gleichzeitig auch eine Aufwertung der Naherholung erreicht wird.

Dämme und durch Rampen unterbrochen, sodass auch die Quervernetzung für Kleintiere gewährleistet ist. Die Zugänge (Fusswege) sind so gestaltet, dass ein Gefälle von 6% nicht überschritten wird.

Niedere Ufermauern Im mittleren Abschnitt ist zwischen Hochhäusern und der Autobahn kein freier Raum mehr verfügbar, weshalb eine optimal ins Landschaftsbild eingepasste Lösung mit einer niederen Hochwasserschutzmauer gewählt wurde. Diese verläuft teilweise vor und teilweise hinter dem Uferweg. An verschiedenen Stellen wird sie durch

426

424

Rechtes Ufer

Querprofil km 5.199

best. Parzellengrenze

best. Parzellengrenze

10

Gemeinde Zofingen

Gemeinde Strengelbach

Autobahn A2 Lärmschutzwand best. Parzellengrenze

0

Winkelplatte mit Betonfundament MW

Querprofil km 4.405

Gewässerraum

428

Abbruch Weg

422 best. Kanal SBR 1000

MW

best. Kanal verlegen

430

Weg projektiert +429.00

+429.18 EHQ +428.56 HQ100

Raubaum best. Wasser GD 200

mittlere Sohle +421.50

426

2:3

:2

~1

best. Elektro

+424.78 HQ100

Zaun

1.50

Weg projektiert +425.58

+425.48 EHQ

Ufersicherung abbrechen

+ 60cm Autobahn A2 eingedeckt

Hochwasserschutz zwischen Hochhäusern, Industriegebäuden und Bauernhof_Aufwertung der Wigger. Bis 2017 soll das Wohn- und Industriegebiet von Zofingen und Strengelbach vor Hochwasser der Wigger geschützt werden. Gemäss neuer Gewässerschutzverordnung ist dafür ausreichend Gewäs­ serraum zur Verfügung zu stellen. Wie ist das in einem dicht besiedelten Gebiet möglich? Fahrspur für Unterhalt / Schotterrasen +425.58

432

428

+ 85cm

+ 120cm

Interdisziplinäres Team Die vielen Fachbereiche der Gruner Gruppe tragen zu einem optimierten Projekt bei. Spezialisten aus den Bereichen konstruktiver Wasserbau (Wehr), Siedlungsentwässerung, Hydraulik, naturnaher Wasserbau, Bodenschutz, Gewässerökologie, Altlasten und Bautenerhalt arbeiten in einem interdisziplinären Team zusammen. So können wir gemeinsam mit den Landschaftsarchitekten im engen Umfeld für Mensch und Natur eine deutliche Verbesserung erreichen.

Michael Aggeler dipl. Kulturing. ETH Abteilungsleiter Wasser, Stv. Geschäftsleiter, Böhringer AG, Oberwil

Patrick Saladin dipl. Kulturing. ETH Stv. Abteilungsleiter Wasser, Böhringer AG, Oberwil

| 17


Grundwasserschutz_Wasserbauprojekt schützt Trinkwasserfassung. Mit einem nach längerer Planungsphase Anfang 2013 durchgeführten integralen Wasserbauprojekt sichert die Gemeinde Risch-Rotkreuz eine wichtige Grundwasserfassung. Dank der guten Zusammenarbeit zwischen Planer, Unternehmer, Landeigentümer, der Gemeinde und kantonalen Amtsstellen liessen sich mit dem umfassenden Projekt gleichzeitig ökologische Aufwertungen, arrondierte Naturschutzzonen und ein erneuertes Wegnetz realisieren.

Uferrenaturierung: Das renaturierte Reussufer bietet eine hohe Strukturvielfalt (Aufnahme: 6 Monate nach Projektabschluss)

Vor der Uferrenaturierung: Betonplatten mit schmalem Plattenweg

Uferrenaturierung der Reuss schafft vielfältige Lebensräume Ein Ziel des Projekts war die ökologische Aufwertung des Reussufers auf einem Kilometer Länge: Statt eines Betonverbaus erhält die Reuss wieder eine naturnahe Ufersicherung – mit Kleinbuhnen, Schroppenlagen und ingenieurbiologischen Massnahmen.

Revitalisierung und Renaturierung Helltobelbach Der Helltobelbach entwässert die Schachenweid und war gemäss kantonalem Richtplan seit Längerem für eine Renaturierung vorgesehen. Mit dem Projekt wurde dieses Seitengerinne wieder mit der Reuss vernetzt. Die im Einlaufbereich erstellte Sichelbuhne verhindert Bachablagerungen und Kiesbänke im Mündungsbereich. Schachenweid: erhöhter Damm mit neuem Dammweg, Pumpstation der Wasserversorgung Risch-Rotkreuz im Hintergrund

Helltobelbach: renaturierter Abschnitt im bewaldeten Naturschutzgebiet, Vernetzung mit der Reuss

Die Einwohnergemeinde Risch-Rotkreuz ZG zählt über 10 000 Einwoh­ ner. Rund die Hälfte des Trinkwassers stammt aus der Grund­ wasserfassung Schachenweid. Sie liegt an der Reuss und wird durch den Reussschotter gespiesen. Hochwasser der Reuss führten wiederholt zu Sedimentablagerungen im Gebiet Schachenweid. Diese können belastet sein und die Trinkwasserqualität gefährden. Dammsanierung verhindert Sedimenteinträge in Grundwasserschutzzonen Die von der Gemeinde Risch-Rotkreuz mit der Projektplanung beauftragten Ingenieure der Berchtold + Eicher Bauingenieure AG, Zug, konnten mit einer geringfügigen Dammerhöhung und -verlängerung die Hochwassersicherheit auf HQ100 erhöhen. Gleichzeitig verhindert der erneuerte Damm den Sedimenteintrag mit nachfolgender Ablagerung in der flachen Ebene. Die Projekterarbeitung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit einem Landschaftsarchitekten sowie der Abteilung Wasserbau des kantonalen Tiefbauamtes.

18 | mailing.25

Dammerhöhung und -verlängerung

Sichelbuhne bei Mittelwasser: Mündung Helltobelbach (blau), Ablenkung Geschiebetrieb Reuss (grün), induzierte Strömungen verhindern Ablagerungen im Mündungsbereich (rot, violett)

Bau der Sichelbuhne im Einmündungsbereich des renaturierten Helltobelbaches

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Grundwasserschutz_Wasserbauprojekt schützt Trinkwasserfassung.

Ein Holzsteg führt Fussgänger durch das Naturschutzgebiet

Neuer Weiher in der Naturschutzzone A: Morgenstimmung im Spätsommer, 6 Monate nach Realisierung

Massnahmen im Naturschutzgebiet Der untere Bereich der Schachenweid liegt in einem kantonalen Naturschutzgebiet, in das der ehemalige Uferweg der Reuss verlegt werden musste. Dieser Aspekt verlangte nach besonders sensibler Planung: Die Fussgänger queren heute dieses ökologisch besonders wertvolle und geschützte Gebiet auf einem Holzsteg.

Feuertaufe bestanden Alle Arbeiten und Bepflanzungen wurden wie geplant vor der Hochwassersaison und unter Einhaltung der Baukosten von rund 700 000 CHF termingerecht abgeschlossen. Anfang Juni 2013 trat nach intensiven Regenfällen ein Spitzenabfluss von 660 m3/s auf. Dieses 20-jährliche Hochwasser führte nur zu geringfügigen Schäden. Diese traten vor allem in den Bereichen mit ingenieurbiologischen Massnahmen auf (noch fehlende Verwurzelung). Die entsprechenden Sanierungen werden unter der Leitung der Berchtold + Eicher Bauingenieure AG im Herbst 2013 vorge­nommen.

Die Naturschutzzone wurde für eine bessere Bewirtschaftung angrenzender Landwirtschaftsflächen arrondiert und mit Gehölzgruppen sowie drei Weihern ergänzt. Die Planung dieser Arbeiten erfolgte mit dem Amt für Raumplanung und dem betroffenen Landwirt ebenfalls im Rahmen des Wasserbauprojektes der Gruner Gruppe.

Reto Gysin dipl. Kulturing. ETH Leiter Abteilung Wasser, Umwelt, Geomatik, Mitglied der Geschäftsleitung, Berchtold + Eicher Bauingenieure AG, Zug

20 | mailing.25

Grundwassernutzung_Grundwasserpumpwerk Schachen in Weinfelden. Gruner + Wepf Ingenieure AG, St. Gallen, übernahm – unterstützt von den Ingenieuren der Gruner Ingenieure AG, Olten – die Gesamtleitung für ein innovatives Bauprojekt: das Grundwasserpumpwerk Schachen mit Horizontalfilterbrunnen. Beim Bau der Grundwasserfassung galt es der hochwasserexponierten Lage im Thurtal Rechnung zu tragen.

Brunnenschacht mit drei Steigleitungen, Podesten und Leiter

Der 2010–2012 erbaute Horizontalfilterbrunnen darf als einer der modernsten Brunnen in der Schweiz, vielleicht sogar in Europa bezeichnet werden. Das Grundwasserpumpwerk Schachen sichert die Wasserbeschaffung in der Region Weinfelden TG für die kommenden Jahrzehnte. Im Rahmen der Standortevaluation im Schachen wurde im mächtigen Thur-Grundwasserstrom dem Bau eines grossen Horizontalfilterbrunnens gegenüber mehreren Vertikalfilterbrunnen der Vorzug gegeben. Bei gleichzeitig geringerer örtlicher Absenkung kann mit dem Horizontalfilterbrunnen an nur einem Standort eine viel grössere Wassermenge gefasst werden. Im Evaluationsverfahren wurden für den Brunnenschacht den Ortbetonlösungen (Schachtdurchmesser innen 4 m) Lösungen mit Fertigelementen (Schachtdurchmesser innen 2.8 m) gegenübergestellt. Für die Lösung mit Fertigelementen sprachen die kürzere

Bauzeit sowie die deutlich geringeren Kosten. Die Anordnung der Filterstränge erfolgte in 4 Horizonten, wobei der oberste Horizont, in einer Tiefe von 17 m, als Schutzhorizont mit selektiver Entnahme ausgebaut werden kann. Die Filterstränge wurden teilweise bis zu 40 m gepresst und dann mit Schlitzbrückenfilterrohren, DN 300 mm, ausgebaut. Innovatives Entsandungsverfahren Die Entsandung der einzelnen Fassungsstränge wurde aufgrund des hohen Sandanteils und der Heterogenität des Grundwasserleiters im Weinfelder Schachen erstmalig in der Schweiz mittels impulsgestützter Doppelkolbenkammerentsandung (Hochleistungsentsandung SDKK) ausgeführt. Das Verfahren verlangte von allen Beteiligten grossen Einsatz, der mit erstklassigen Resultaten und sehr geringen Restsandgehalten belohnt wurde. | 21


Grundwassernutzung_Grundwasserpumpwerk Schachen in Weinfelden.

Rohrinstallation im Rohrkeller

Brunnenkopf aus Edelstahl mit Abdeckung inkl. Sichtfenster

Pressvortrieb, Einschub Filterrohr

Hochwassersicherheit und Vorflutereinflüsse Der Brunnenkopf liegt mit 80 cm Freibord über dem Höchsthochwasserspiegel von 421.20 m ü.M. Die Gruner Ingenieure haben das Gesamtbauwerk auftriebssicher und als dichte Wanne geplant. Der danebenliegende Ölibach, welcher früher als Ableitung der ARA diente, wurde während des Zwischen- und Abnahmeversuchs intensiv überwacht und kontrolliert. Eine Beeinflussung des Baches ­konnte bei den Pumpversuchen, welche eine rechnerische Kapazität des Brunnens von rund 30 000 l/min ergaben, nicht nachgewiesen werden. In den ersten 2 Jahren nach der Inbetriebnahme im April 2012 werden mittels Monitoring durch das AfU Thurgau verschieden­e Parameter erfasst. Sollten sich wider Erwarten Veränderungen ergeben, kann der entsprechende Bachabschnitt abgedichtet werden. Chronologie 1992–2000 Standortevaluation / 00: Ausscheidung Schutzareal / 01: Landerwerb 2005–2008 Detailuntersuchungen Brunnenstandort 2008–2009 Bauprojekt, Baueingabe GWPW, Baubewilligung, Submission 08–09 / 2009 Erstellung Brunnenschacht 10 /09–09 /10 Erstellung horizontale Fassungsstränge 03/10–03/11 Zwischenpumpversuch, Entsandung Filterstränge, Abnahmepumpversuch 04/11–03/12 Bau Brunnengebäude inkl. Innenausbau und Brunnenausrüstung 04/2012 Inbetriebnahme, Ausscheidung Schutzzone, Einweihung mit Tag der offenen Tür

22 | mailing.25

Technische Daten Förderleistung: Brunnenschacht: Horizontale Fassungsstränge:

Dimensionierungsmenge bei Niedrigwasser 15 000 l/min / Spit- zenentnahmemenge 18 000 l/min (3 redundante Tauchmotorpumpen à je 6000 l/min) Di 2.80 m, Da 3.40 m, Tiefe 30 m 15 St. auf 4 Horizonten in 17, 21, 25 und 29 m Tiefe, Gesamtlänge 414 m (Edelstahl-Schlitzbrückenfilterrohre DN 300 mm mit Schlitzweiten 0.8–2.5 mm) Gebäude Ortbeton 19 × 15 × 6 m, inkl. Trafostation

Brunnenschacht mit Unterwasserbeleuchtung

Das Wichtigste auf einen Blick Auftraggeber: Technische Betriebe Weinfelden AG (TBW) Standort: Schachen, Thurtal, Weinfelden, Kanton Thurgau Gesamtkosten: ca. 6 Mio. CHF Bauzeit: 08/2009–04/2012 Bearbeitungszeitraum: 2008 –2012

René Buri dipl. Kultur-/Umwelting. ETH/SIA Mitglied der Geschäftsleitung, Niederlassungsleiter, Gruner Ingenieure AG, Olten

Matthias Ensinger dipl. Bauing. TU/SIA Mitglied der Geschäftsleitung, Niederlassungsleiter, Gruner + Wepf Ingenieure AG, St. Gallen, Buchs

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Überflutungssicherheit_Umgestaltung eines Entwässerungssystems in Leipzig. In einem Kreuzungsbereich der Deutschen Bahn AG (DB) erfolgt die Neugestaltung der Mischwasserentsorgung unter Berücksichtigung der Gas- und Wasserleitungskreuzungsrichtlinie der DB von 2012. Die Umgestaltung gilt als wichtige Massnahme zum Schutz vor Überflutungen in diesem Bereich der DB in Leipzig.

Bewehrung

Bauwerkskörper Pumpbauwerk

Grundriss

Ausgangspunkt für die Dimensionierung des Bauwerkes stellte die mittels hydraulischer Berechnungen ermittelte Wassermenge von 150 Litern in der Sekunde dar. Herzstück des Bauwerkes sind zwei 300 kg schwere Pumpen.

Besonders bei der Erarbeitung der Schalungs- und Bewehrungspläne war das planerische Geschick der Ingenieure gefordert. Viele Öffnungen im Bauwerk und die Besonderheit einer geneigten Bauwerksdecke stellten eine Herausforderung dar.

Als anspruchsvoll stellten sich während der gesamten Planungsphase die beengten Platzverhältnisse im Verkehrsraum dar. Angrenzende Medien liessen nur maximale Aussenmasse des Bauwerkes von rund 2 m Breite und 3.5 m Länge zu. Daraus resultierte die Gesamttiefe des Bauwerkes von fast 5 m.

Die Gruner Ingenieure verfügen über langjährige Erfahrung in der Planung von Massnahmen in Bereichen der DB. Das neue Entwässerungssystem stellt die gesamte Abwasserentsorgung im Bereich der Lützner Strasse auch bei S­ tarkregenereignissen sicher und gewährleistet die Sicherheit von Zug-, Kraftfahr- und Personenverkehr.

Des Weiteren waren eine redundante Pumpenaufstellung, ein Maximalgewicht je Pumpe von 450 kg und das sich aus Kenndaten der Pumpe ergebende Nutzvolumen von 9 m³ zu berücksichtigen.

Das Wichtigste auf einen Blick Bauherr: KWL - Kommunale Wasserwerke Leipzig GmbH Baujahr: 2014 Masse (L × B × H): 3.66 m × 2.15 m × 4.84 m–4.98 m Nutzvolumen: ~10 m³ Verwendeter Pumpentyp: Tauchmotorpumpe der Firma KSB KRTK 200-315 / 96XG-S Führungsart der Pumpen: 2-Stangen-Führung Gewicht einer Pumpe: 300 kg Leistungsbedarf: 6.5 kW Kostenschätzung für gesamtes Bauwerk: 97 000 €

Schnitt A - A

1374

1100

Angaben in mm

112.59

640

300

300

1650

2150

Edelstahlrohr d 273.0

mit Prallblech

Schieber DN 400

ø168.3

Steigleiter aus Edelstahl (1.4541) Abstand Sprossenmitte zum Bauwerk nach Herstellerangaben

111.05

DN 400 GGG mit Prallblech

max. Wasserstand 110.31

5000

2720

1047

Elt 3x KG 110

Entlüftung

Belüftung

900

Netz-Leipzig Fremdltg, vorh.

Netz-Leipzig Elt NS, vorh.

Befestigung und Abstand Befestigung nach Herstellerangaben

1039

Edelstahlrohr d 219.1

742

Edelstahlrohr d 219.1

4860

Netz-Leipzig Elt MS, vorh.

250 100

Netz-Leipzig Elt MS, vorh.

Netz-Leipzig Elt 2x MS-FM, gepl.

Netz-Leipzig Elt NS, vorh.

250

240

400

min. Wasserstand 108.39

Schaltschrank, geplant

200

1039

250

3160

3660

Flurstück 621 c

Längsschnitt des Pumpbauwerks

107.84 107.59

60° 200

Gehweg / Zaun vorhanden

Grundriss des Pumpbauwerks

24 | mailing.25

Belüftung

DN 400 GGG 110.41

ø168.3 Entlüftung

A

A

Elt 3x KG 110

Edelstahlrohr d 273.0

110.41

111.97

47

Netz-Leipzig Elt NS, vorh.

Nach ausgiebiger Untersuchung verschiedener Lösungsvarianten kristallisierte sich die Entkopplung des Regenwassers aus dem Mischwassersystem im Bereich der Eisenbahnüberführung als zu planende Lösung heraus. So soll neben dem Mischwasserkanal ein Regenwasserkanal errichtet werden, welcher ausserhalb des Unterführungs­ bereiches, wo ausreichend grosse Dimensionen gewährleistet sind, wieder in einen Mischwassersammler eingeleitet werden soll.

OK gepl. Gehweg 112.75

112.45

Netz-Leipzig Elt FM, vorh.

Neben der Überflutungsgefährdung macht eine bauseitig bedingte Absenkung der Fahrbahn um etwa einen halben Meter unter Einhalt der Mindestüberdeckungshöhen die Neudimensionierung der Kanalisation erforderlich.

800

OK gepl. Gehweg 112.61

250 100

150

a

mit Prallblech

DN 300 GGG

100 250

900

R= 1, 5x d

3160

90° Bogen Edelstahl

225

100 250

Angaben in mm

3660

Edelstahlrohr d 273.0

DL DN 300 PE-HD

ø700

KWL MW DN 700 StB, gepl.

ø960

KWL MW Ei 700/1050 B, vorh.

45° Bogen Edelstahl

Red. 323.9/273.0

Vorschweißbund mit Losflansch DN 300 PE HD

Neudimensionierung der Kanalisation Im Rahmen des Grossprojektes «Stadtbahnlinie 15 – Verkehrsbauvorhaben Lützner Strasse in Leipzig» soll daher das Entwässerungssystem im Baubereich neu gestaltet werden. Die Gruner + Partner GmbH Leipzig erhielt den Auftrag, dieses für die KWL - Kommunale Wasserwerke Leipzig GmbH neu zu planen. Hier führt eine Brücke, die ausschliesslich für den Zugverkehr der DB genutzt wird, über eine Senke. Im Unterführungsbereich kreuzen der Strassenbahnverkehr der Leipziger Verkehrsbetriebe GmbH (LVB), der Kraftfahrzeugverkehr und Fussgänger die Gleise der DB.

Planerisch anspruchsvolles Pumpbauwerk Da die Einbindestelle jedoch über dem tiefsten Punkt im Regenwassersystem liegen wird, ist die Einleitung in den Mischwasserkanal nur mithilfe eines Pumpbauwerkes möglich, welches es neben den Kanälen durch die Ingenieure der Gruner + Partner GmbH in Leipzig zu planen galt. Vorschweißflansch 323.9/DN 300

Seit einigen Jahren äussert sich der Klimawandel in zunehmend ­ex­­tremen Wettersituationen. Diese immer häufiger auftretenden Er­eig­nisse beeinflussen das alltägliche Leben und scheinen oft unbeherrschbar; so auch am 20. Juni dieses Jahres in der Stadt Leipzig. Während eines Starkregenereignisses zeigte sich, dass die Kanalisationen für heutige Anforderungen an einigen Stellen zu gering dimensioniert sind.

Schalung

250

Elisa Kleiner M. Eng. Projektleiterin Leitungsbau, Gruner + Partner GmbH, Leipzig

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Experten für den Umweltschutz_25 Jahre Umweltverträglichkeitsprüfung. Vor 25 Jahren, am 19. Oktober 1988, wurde die Verordnung über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) verabschiedet. Schon vorher – bereits 1986 – erarbeitete die Gruner AG den ersten Umweltverträglichkeitsbericht (UVB). Die UVP zum Schutz von Mensch und Umwelt ist heute fest im Bauwesen verankert. Für die Gruner AG gehört die Erstellung von UVB seit 25 Jahren zu den Kernkompetenzen.

Walenbrunnen in Erstfeld

AlpTransit-Baustelle Erstfeld

Der von Herzog & de Meuron entworfene Roche Bau 1 (Roche-Turm) in Basel wird mit 175 m das höchste Bürogebäude der Schweiz (Quelle: Herzog & de Meuron)

Naturschutzmassnahmen des Projekts Gotthard-Basistunnel Nord: renaturierter Walenbrunnen in Erstfeld, Trockenmauer in Amsteg

Anhand von UVB können die betreffenden Behörden im Rahmen des massgeblichen Verfahrens die Umweltverträglichkeit eines Vorhabens prüfen. Die Prüfung erfolgt in der Regel durch die kantonalen Umweltschutzfachstellen, bei Bundesverfahren (meist grosse Infrastrukturvorhaben) auch durch das Bundesamt für Umwelt (BAFU) in Bern.

Hohes Fachwissen und langjährige Projekterfahrung Die Erarbeitung des UVB ist eine anspruchsvolle Aufgabe, bei der sowohl Detailkenntnisse in den einzelnen Umweltbereichen als auch der Gesamtüberblick von Generalisten gefragt sind. Die regelmässige enge Zusammenarbeit mit anderen Bereichen innerhalb der Gruner Gruppe sichert der Abteilung Umwelt, Sicherheit hervorragende Fachkompetenz. Das UVB-Team verfügt über Spezialisten mit langjähriger Berufserfahrung, die von jungen, gut ausgebildeten Mitarbeitenden unterstützt werden. Weiterbildung wird hier grossgeschrieben, da es gerade im Bereich Umweltschutz immer neue Herausforderungen zu bewältigen gilt. Die Grösse des Geschäftsbereichs Umwelt, Sicherheit der Gruner AG mit heute rund 60 Mitarbeitenden erlaubt es uns, privaten und öffentlichen Bauherren kompetente, aber dennoch preislich attraktive Leistungen «aus einer Hand» anzubieten.

Der Umweltverträglichkeitsbericht gewährleistet: –– Erfassung aller umweltrechtlichen Fakten –– Prüfung des anwendbaren Umweltrechts –– Bewertung der Umweltauswirkungen «einzeln, gesamthaft und in ihrem Zusammenwirken» –– A bwägung aller beteiligten Interessen Umweltverträglichkeitsberichte für Grossprojekte Ob ein Vorhaben der UVP-Pflicht untersteht, ist im Anhang der UVP-Verordnung geregelt. Dort sind unter anderem Anlagen aus den Bereichen Verkehr, Energie, Wasserbau, Entsorgung, Militär, Tourismus und Industrie aufgeführt und meist auch gewisse Schwellenwerte angegeben. So ist z.B. die Errichtung von mehr als 500 Parkplätzen oder mehr als 7500 m2 Verkaufsfläche UVP-pflichtig. 26 | mailing.25

Im Laufe der vergangenen 25 Jahre erarbeitete die Gruner AG für zahlreiche spannende Projekte aus allen Bereichen und in allen Regionen der Schweiz den UVB. Dazu zählen z.B. so bekannte Grossüberbauungen wie IKEA in Spreitenbach, futuro in Liestal, der RocheTurm in Basel oder das Erlebnisbad aquabasilea und das Verteilzentrum der Planzer Transport AG in Pratteln, Infrastrukturbauten wie die Basler Nordtangente und zwei Teilabschnitte des Gotthard-Basistunnels sowie Entsorgungsanlagen wie die Basler KVA und eine Altreifen- und Klärschlammverbrennung im Zementwerk Siggenthal. Auch im Bereich Wasserkraft konnte die Gruner AG einen Beitrag zur Umweltverträglichkeit leisten, z.B. für die Kleinkraftwerke Mulin GR, Dornachbrugg BL/SO, Rondchâtel BE, Füllinsdorf BL und Neue Welt BL, aber auch die grossen Hochrheinkraftwerke Birsfelden und Albbruck-Dogern. Im Bereich Wasserbau erarbeiteten wir zusammen mit der Böhringer AG aus der Gruner Gruppe den UVB für das Thurprojekt Bürglerau im Thurgau und eine Umweltnotiz für ein Hochwasserschutzprojekt an der Wigger im Aargau. Und derzeit erstellen wir für den Kanton BL den UVB für das Hochwasserschutzprojekt in Laufen an der Birs, den ersten UVB für ein solches Projekt in diesem Kanton.

Kai Hitzfeld Dipl. Geograph, Civil Engineer Stv. Abteilungsleiter Umwelt, Gruner AG, Basel

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Herausforderung Schadstoffmanagement_Neue Fachabteilung der Gruner AG. Ein erfahrenes interdisziplinäres Team begegnet dem komplexen Themenfeld Schadstoffmanagement mit umfassendem Fachwissen und einem ganzheitlichen Ansatz.

Luftschadstoffe

Gebäudeschadstoffe (z.B. Asbest, PCB, PAK, Schwermetalle)

Neophyten

Lärm, Vibrationen, Gerüche

Schimmel und Bakterien Grundwasserbelastungen Bodenbelastungen

Schadstoffverteilung im Grundwasser

Radon aus dem Untergrund

Belastungen des Untergrundes (z.B. Altlasten)

Mögliche Schadstoffvorkommen in Wohnbauten

Erkundung des Bodens

In unserer stetig komplexer werdenden Umwelt sind wir ständig einer Vielzahl von Schadstoffen unterschiedlichster Herkunft ausgesetzt. Weltweit werden rund 80 000 Chemikalien kommerziell hergestellt – jedoch ist die Zahl der tatsächlich existierenden und bekannten Stoffe um den Faktor 1000 grösser. Nur von einem winzigen Bruchteil dieser Stoffe hat man eine Vorstellung von deren Auswirkungen auf Mensch und Natur. «Schadstoffe» sind nicht immer Chemikalien, schädigende Wirkungen gehen auch von künstlichen oder natürlichen Fasern, Feinstaub, elektromagnetischer Strahlung oder von Organismen wie Schimmel, Bakterien oder Neozoen aus. Wir finden Schadstoffe in ausnahmslos allen Medien: –– in der Geosphäre: in Boden und Untergrund sowie in Grund- und Oberflächengewässern, –– in der Atmosphäre, im Freien wie auch in Innenräumen, –– in der Biosphäre in Form von Wild- und Nutzpflanzen oder -tieren sowie in Mikroorganismen, –– in künstlichen Materialien und Strukturen, namentlich in Gebäuden, Baustoffen oder Möbeln, aber auch in Abfällen jeder Art. Wechselwirkungen der einzelnen Schadstoffe und Medien sind dabei nicht die Ausnahme, sondern die Regel.

Gruner Fachbereich Schadstoffmanagement In diesem äusserst komplexen Umfeld ist es einer Einzelperson oder einem spezialisierten Fachbüro kaum noch möglich, beim Umgang mit Schadstoffen allen Aspekten nachhaltig gerecht zu werden. Die Gruner Gruppe hat daher innerhalb ihrer Abteilung Umwelt einen eigenen Fachbereich Schadstoffmanagement gebildet: Fachleute aus allen relevanten Wissensgebieten bilden ein hoch spezialisiertes interdisziplinäres Team. Eingebunden in die Gruner Gruppe kommt dem jungen Team zugute, dass es letztlich auf die Expertise und die Erfahrung von über tausend Mitarbeitenden in der Gruner Gruppe zurückgreifen kann. Eine starke Vernetzung ist uns daher besonders wichtig. Das Kernteam besteht aus Geologen, Biologen, Geoökologen, Geographen, Forst- und Umweltwissenschaftlern, Bauingenieuren und Geochemikern. Zudem arbeiten wir ständig u.a. mit Baubiologen, GIS- und Modellierungsfachleuten, Hydrologen, Gebäudetechnikern, Bauphysikern und Juristen zusammen.

Schadstoffe messen und beherrschen Die wesentlichen Tätigkeitsfelder für die Bauwirtschaft: –– Altlasten, Umwelt-Due-Diligence, Gebäudeschadstoffe –– Probenahme und Analytik, Modellierung, Visualisierung, Dokumentation –– Umweltbaubegleitung, Sanierungsplanung und -begleitung, Abfallmanagement Der Gruner Fachbereich Schadstoffmanagement erarbeitet die Fakten und Argumente für die Planungs- und Kostensicherheit der jeweiligen Bauvorhaben. Die Erkundungen führt das Team selbst durch, oder in Kooperation mit Fachunternehmen und Laboren. Sanierungs- oder Lösungsvorschläge münden in abgestimmte Zeitund Kostenpläne und optimierte Ausschreibungen. Bei Umsetzung und Dokumentation führen wir die Projekte bis zum Abschluss. Ganzheitliches Projektmanagement Gruner übernimmt für den Kunden die Koordination mit anderen Fachbereichen und das gesamte Projektmanagement. Unsere Kunden profitieren wesentlich davon, dass Umwelt- und Schadstofffragen nicht von einzelnen Fachgutachtern behandelt werden, sondern alle Antworten aus einer Hand kommen – das entspricht der Philosophie unseres fachlich breit aufgestellten Gesamtunternehmens.

Schadstoffkartierung im Boden

Patrick Martin Dr. rer. nat., Diplomgeologe Umwelt, Leiter Fachbereich Schadstoffmanagement, Gruner AG, Basel

28 | mailing.25

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Ökologische Stromgewinnung_Abwärmenutzung im Zementwerk. Die Jura Cement Fabriken AG in Wildegg wird ab Ende 2013 aus der Abwärme ihrer Zementproduktion Strom gewinnen können. Das durch Gruner Ingenieure in die Anlage integrierte Energiesystem macht hochwertige Energie nutzbar.

Gesamtansicht in Montagephase

Stahlgerüst mit Turbine und Wärmetauscher

Stahlbühnen mit Heissgasleitungen

Stahlbaumontage durch Dachöffnung

Die Zementproduktion ist äusserst energieintensiv: Der Klinkerbrennofen benötigt eine Temperatur von nahezu 1500 °C und gleichzeitig entsteht beim Verarbeitungsprozess viel Abwärme. Bis anhin war es mangels verfügbarer Technologie nicht anders möglich, als einen Grossteil der Abwärme aus dem Brennofen aufwendig herunterzukühlen und ungenutzt durch den Kamin in die Umwelt zu entlassen. Ein grosser Verlust an hochwertiger Energie.

Knotendetail

Funktionsschema Mögliche Abwärmequellen

ORC-Prozess

Stromeinspeisung

Heisswasserkreislauf

Industrie

120 – 150 °C

Wärmetauscher (Verdampfer)

Bioenergie

Speisepumpe

Generator

Wärmetauscher (Verflüssiger)

ORC-Technologie KWK Systeme: Verstromung von Abwärme aus verschiedenen Abwärmequellen.

Das Abwärmeverstromungsprinzip mit ORC

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Gefragt ist also das technische Know-how, ein solches Kraftwerk vollständig in den Zementherstellungsprozess zu integrieren.

Das schweizerische Bundesamt für Energie (BFE) unterstützt dieses Projekt im Rahmen der «Energiestrategie 2050» zur Senkung des Energieverbrauchs und zum Ausbau erneuerbarer Energien. Integration in laufendem Zementbetrieb Gruner Ltd, International hat in enger Zusammenarbeit mit den Projektpartnern ein Konzept entwickelt, mit welchem das Kraftwerk und die entsprechende Verfahrenstechnik aus bautechnischer Sicht möglichst kostengünstig in das bestehende Zementwerk integriert werden konnte. Eine besondere Herausforderung waren die Termin- und Betriebsabläufe. Die Montage der zur Wärmeauskopplung notwendigen ­grossen Heissgasleitungen musste zwingend während der jährlichen kurzen Revisionsphase im Januar 2013 stattfinden. Alle anderen Bau- und Montagearbeiten waren während des laufenden Betriebs der Zementanlage zu erbringen, ohne dabei die Produktionsabläufe zu beeinträchtigen. Entsprechend waren die gesamte Planung, die Herstellung, die Baustellenlogistik und der Montageablauf darauf abzustimmen.

Für die verzinkten Stahlkonstruktionen – ein Stahlgerüst für die ORC-Anlage, diverse Stahlbühnen am vorhandenen Vorwärmerturm inkl. Betonverankerungen sowie je eine Stahlkonstruktion für die Kühltürme auf dem Dach des Granuliergebäudes und die Abfangung einer Heissgasleitung auf einem vorhandenen vorgespannten Elementdach – lieferte Gruner Ltd, International die statischen Berechnungen inkl. Stahlbauübersichtspläne. Auf dieser Grundlage wurden die Stahlbaudetailpläne durch den Stahlbauer erstellt und wiederum von Gruner Ltd, International auf Übereinstimmung mit den Berechnungen geprüft. Die Herausforderung bei dieser komplexen Aufgabe war einerseits die bauliche Einbindung dieser Kraftwerksanlage in eine Zementfabrik ohne Platzreserven und andererseits die Durchführung der Bau- und Montagearbeiten, ohne dabei den regulären Betrieb des Zementwerkes zu behindern. Nach der endgültigen Installation aller Bauteile und Komponenten ist die Aufnahme der Stromproduktion gegen Ende 2013 vorgesehen.

Turbine

ORC-Kreislauf

Solarenergie

ORC-Technologie zur Stromerzeugung Die Industrie hat ein System entwickelt, welches genau diese Abwärme zur Stromerzeugung nutzt. Die Lösung basiert auf der ORC-Technologie (Organic Rankine Cycle), die Abwärme mit Temperaturen ab 200 °C in ökologischen Strom umwandelt. Bei diesem thermodynamischen Prozess findet am höchsten Punkt des bestehenden Vorwärmerturms die Wärmeauskopplung statt. Über Heissgasrohre wird mittels eines Wärmetauschers Wärmeenergie ent­ zogen und dem ORC-Prozess zugeführt. Im Fluidkreis findet die eigentliche Energieumwandlung in elektrische Energie statt. Der Zwischenkreis verbindet beide Bereiche über Rohrleitungen miteinander. Die besondere Herausforderung liegt in der Auslegung und der Einbindung des Wärmetauschers, da die Prozessluft stark mit Rohmehl belastet ist.

setzen. Das bedeutet, dass Jura Cement jährlich 14 400 Megawattstunden elektrische Energie selbst erzeugen und im eigenen Fabrikationsprozess wieder einsetzen kann. Diese Energiemenge entspricht in etwa dem Strombedarf von 3600 Haushalten.

Saubere Energie durch Abwärmenutzung Die Jura Cement Fabriken AG hat sich sowohl aus ökologischen als auch aus ökonomischen Gründen entschlossen, über ein Energie­ contracting mit der EKZ GETEC AG sowie einem befähigten Anlagen­ lieferanten dieses System zur Stromerzeugung aus Abwärme einzu-

Der Auftragsumfang für Gruner Ltd, International beinhaltete ausserdem den Betonbau inkl. Abbruch- und Umbauarbeiten mit statischen Berechnungen, Schalungs- und Bewehrungsplänen sowie Eisenlisten.

Uli Jordan Dipl. Bauing. FH Mitglied der Geschäftsleitung, Gruner Ltd, International, Basel

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Autoren dieser Ausgabe

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Tobias Hoch, 1974 dipl. Bauing. FH

Olivier Vallotton, 1965 Bauing. EPFL

Monika Burri, 1957 Dipl. phil. II, Biologin

Reto Gysin, 1972 dipl. Kulturing. ETH

Elisa Kleiner, 1988 M. Eng.

Patrick Martin, 1962 Dr. rer. nat., Diplomgeologe

Faszination am Beruf Dass man oft auch nach Feierabend an den interessanten Projekten weiterarbeitet. Funktion in der Gruner Gruppe Senior Ingenieur, Gruner AG, Basel Hobbys Feierabend, Familie, Badminton

Faszination am Beruf Vielseitigkeit der Aktivitäten, Selbstständigkeit, Arbeiten mit Wasser und Bergen. Funktion innerhalb der Gruner Gruppe Projektleiter und Experte für Staudämme, Stucky SA, Renens Hobbys Die Berge (Wandern, Skifahren, Berglauf), Basteln

Faszination am Beruf Menschen mit unterschiedlichem Hintergrund ziehen an einem Strang, um gemeinsam ein gutes Bauwerk zu erstellen, welches die Landschaft und ihre Bewohner respektvoll berücksichtigt. Funktion in der Gruner Gruppe Projektleiterin Umwelt, Gruner AG, Basel Hobbys Wandern, Jassen, Lesen

Faszination am Beruf Vielfältigkeit der Herausforderungen, Mitgestaltung der Umwelt. Funktion in der Gruner Gruppe Leiter Abteilung Wasser, Umwelt, Geomatik, Mitglied der Geschäftsleitung, Berchtold + Eicher Bauingenieure AG, Zug Hobbys Musik, Berge, Handwerk

Faszination am Beruf Täglich neue Herausforderungen im Berufsalltag. Etwas zu schaffen, was dem Wohl der Allgemeinheit dient, und damit den Standard unseres alltäglichen Lebens stets weiter zu verbessern. Funktion in der Gruner Gruppe Projektleiterin Leitungsbau, Gruner + Partner GmbH, Leipzig Hobbys Garten, Kochen, Radfahren

Faszination am Beruf Vielfältigkeit der Aufgaben, kein Fall ist wie der andere. Funktion in der Gruner Gruppe Umwelt, Leiter Fachbereich Schadstoffmanagement, Gruner AG, Basel Hobbys Wissenschaftlicher Donaldismus

Andreas Simonsen, 1984 MSc Bauing. ETH

6/7

12/13

Peter Kirchhofer, 1972 dipl. Bauing. ETH/SIA

Florian Drändle, 1980 dipl. Bauing. FH

Faszination am Beruf Mitgestaltung von Lösungen für morgen. Funktion in der Gruner Gruppe Abteilungsleiter Untertagebau, Gruner AG, Basel Hobbys Sport (Joggen, Wandern/Bergsteigen u.a.), Trommeln

Faszination am Beruf Vielfältige und interessante Aufgabenstellungen rund um das Thema Wasser. «Das Wasser ist ein freundliches Element für den, der damit bekannt ist und es zu behandeln weiss.» (Johann Wolfgang von Goethe) Funktion in der Gruner Gruppe Projektleiter Abteilung Wasser, Böhringer AG, Oberwil Hobbys Snowboardfahren, Tennis, Reisen

8/9 Luciano Canale, 1975 M.Sc. Bauing. Faszination am Beruf Die grosse Vielfalt der Fachbereiche und die ständig neuen Herausforderungen der einzelnen Projekte. Jedes Staudammprojekt und jede Wasserkraftanlage ist einzigartig; das macht die Projekte so besonders und spannend. Funktion in der Gruner Gruppe Projektleiter Staudämme und Wasserkraftanlagen, Stucky SA, Renens Hobbys Fussball, Snowboarden, Reisen, Musik

Faszination am Beruf Interdisziplinäres Denken und Arbeiten. Funktion in der Gruner Gruppe Projektingenieur Wasserbau, Böhringer AG, Oberwil Hobbys Hockey

16 /17 Michael Aggeler, 1969 dipl. Kulturing. ETH Faszination am Beruf Zusammenarbeit im Team, Gestaltung von Gewässern und hydraulische Modellierung. Funktion in der Gruner Gruppe Abteilungsleiter Wasser, Stv. Geschäftsleiter, Böhringer AG, Oberwil Hobbys Badminton, Bäche erwandern Patrick Saladin, 1971 dipl. Kulturing. ETH

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René Buri, 1972 dipl. Kultur-/Umwelting. ETH/SIA

Kai Hitzfeld, 1963 Dipl. Geograph, Civil Engineer

Uli Jordan, 1957 Dipl. Bauing. FH

Faszination am Beruf Vielseitige Herausforderungen und multidisziplinäre Zusammenarbeit von einer Vision über die Planung bis zur Realisierung. Schlussendlich entscheidet immer die Zusammenarbeit von Menschen aus verschiedensten Gesellschaftsschichten und Regionen über den Erfolg eines Projektes. Funktion in der Gruner Gruppe Mitglied der Geschäftsleitung, Niederlassungsleiter, Gruner Ingenieure AG, Olten Hobbys Landhockey, Skifahren, Wandern, Familie

Faszination am Beruf Man lernt nie aus. Funktion in der Gruner Gruppe Stv. Abteilungsleiter Umwelt, Gruner AG, Basel Hobbys Reisen, Natur, Lesen, Wandern, Skifahren

Faszination am Beruf Komplexe Aufgaben in einem interdisziplinären Team zu lösen und dabei Menschen aus den unterschiedlichsten Kulturen zu treffen. Funktion in der Gruner Gruppe Mitglied der Geschäftsleitung, Gruner Ltd, International, Basel Hobbys Skisport, Velofahren

Matthias Ensinger, 1962 dipl. Bauing. TU/SIA Faszination am Beruf Die Vielfältigkeit sowie die Ausarbeitung von technischen Lösungen. Funktion in der Gruner Gruppe Mitglied der Geschäftsleitung, Niederlassungsleiter, Gruner + Wepf Ingenieure AG, St. Gallen, Buchs Hobbys Wandern, Skifahren

Faszination am Beruf Mit einem lebendigen Medium auf immer neue Art umzugehen und unseren Lebensraum zu gestalten. Funktion in der Gruner Gruppe Stv. Abteilungsleiter Wasser, Böhringer AG, Oberwil Hobbys Wandern, Klettern, Snowboardtouren

Kontaktieren Sie uns bei Fragen zu unseren Projekten, den Quellenangaben oder Literaturhinweisen: mail@gruner.ch

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Die Gruner Gruppe_Ihre Ansprechpartner vor Ort _in Europa und international

_ in der Schweiz Berchtold + Eicher Bauingenieure AG Chamerstrasse 170 CH-6300 Zug Telefon +41 41 748 20 80 Fax +41 41 748 20 81

Gruner gewinnt Ausschreibung Gotthard-Strassentunnel

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Für die Gruner Gruppe ist dies ein bedeutender Neuauftrag mit langer Geschichte. Denn bereits 1947 entwickelte der Ingenieur Eduard Gruner erste Ideen für einen alpenquerenden Basistunnel zwischen Amsteg und Bodio. Heute können die jüngsten Erfahrungen vom nahezu fertiggestellten Rohbau des Gotthard-Basistunnels für die Bahn direkt in die Planung der zweiten Strassentunnelröhre einfliessen. Beim Bahntunnel zeigten sich die Gruner Ingenieure für Projek­tierung, Bauleitung und Umweltbaubegleitung verantwortlich.

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Die Gruner AG ist neben Gähler und Partner AG, Rothpletz, Lienhard + Cie AG, CES Bauingenieur AG und Sciarini SA massgeblicher Partner dieser Ingenieurgemeinschaft. Die IG G2 wird damit in praktisch derselben Konstellation wie beim GotthardBasistunnel für die Bahn in naher Zukunft diese anspruchsvollen Planungs- und Projektierungsherausforderungen angehen.

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Basel, Bellinzona. – Das Bundesamt für Strassen hat die Planungs- und Projektierungsarbeiten der zweiten Tunnelröhre des Gotthard-Strassentunnels für die Phasen Generelles und Ausführungsprojekt ASTRA an die Ingenieurgemeinschaft Gottardo Due (IG G2) vergeben.

Gruneko Schweiz AG St. Jakobs-Strasse 199 CH-4020 Basel Telefon +41 61 367 95 95 Fax +41 61 367 95 85

Niederlassungen Sägestrasse 73 CH-3098 Köniz Telefon +41 31 917 20 83 Fax +41 31 917 20 21

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Gruner + Wepf Ingenieure AG, Zürich Thurgauerstrasse 56 CH-8050 Zürich Telefon +41 43 299 70 30 Fax +41 43 299 70 40 Niederlassungen Wilerstrasse 1 CH-9230 Flawil Telefon +41 71 393 20 10 Fax +41 71 393 51 67 Oberdorfstrasse 3 CH-9532 Rickenbach bei Wil Telefon +41 71 923 39 52 Fax +41 71 393 51 67 Grubensteig 11 CH-9500 Wil Telefon +41 71 393 20 10 Fax +41 71 393 51 67 Kiwi Systemingenieure und Berater AG Im Schörli 5 CH-8600 Dübendorf Telefon +41 44 802 11 77 Fax +41 44 802 11 88 Niederlassung St. Jakobs-Strasse 199 Postfach CH-4020 Basel Telefon +41 61 511 09 30 Fax +41 61 511 09 49 Lüem AG St. Jakobs-Strasse 199 CH-4020 Basel Telefon +41 61 205 00 70 Fax +41 61 271 56 41 Roschi + Partner AG Sägestrasse 73 CH-3098 Köniz Telefon +41 31 917 20 20 Fax +41 31 917 20 21 Niederlassung Unt. Steingrubenstrasse 19 CH-4500 Solothurn Telefon +41 32 622 34 51 Fax +41 32 623 72 94 Stucky SA Rue du Lac 33 CH-1020 Renens Telefon + 41 21 637 15 13 Fax + 41 21 637 15 08

Gruner GmbH Otto-Bauer-Gasse 6/10 A-1060 Wien Telefon +43 1 595 22 75 Fax +43 1 595 22 75 11 Gruner GmbH, Stuttgart Zettachring 8 D-70567 Stuttgart Telefon +49 711 7207119-0 Fax +49 711 7207119-15 Gruner + Partner GmbH Dufourstrasse 28 D-04107 Leipzig Telefon +49 341 21 72 660 Fax +49 341 21 72 689 Gruner Peru S.A.C. Av. Camino Real 390 Torre Central, Oficina 801 Centro Camino Real PE-San Isidro, Lima 27 Telefon +51 1 222 52 52 Fax +51 1 421 48 16 Kiwi Investment & Consulting s.r.o. Jeremenkova 9 CZ-14700 Prag Telefon +420 241 431 674 Fax +420 241 430 571 Stucky Atlântico Avenida da Boavista, 772 1º andar, Sala 1.2 PT-4100-111 Porto Telefon +351 22 609 41 92 Fax +351 22 609 85 43 Stucky Balkans d.o.o. Bulevar Mihajla Pupina 10b/II RS-11000 Belgrad Telefon +381 11 311 05 11 Fax +381 11 311 05 15 Stucky Teknik Ltd 1408 Sokak No2 Balgat TR-Ankara Telefon +90 312 287 12 01 Fax + 90 312 287 60 23 Stucky Caucasus Ltd 11, Apakidze Str., 7th Floor GE-Tiflis, 0160 Telefon/Fax +995 322 25 0601 Telefon/Fax +995 322 25 0651

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Stand Oktober 2013

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