Rudersdorfer Tunnel - ein umfangreiches Untersuchungskonzept zur hydrogeologischen Einschätzung

Michael Baierl1, Andreas Drumm1, Annette Schaber1
1 DB International GmbH

O 3.3 in Building and groundwater

15.04.2016, 11:15-11:30, Audimax B, Geb. 30.95

Auf der Bahnstrecke Siegen – Gießen (Grenze NRW – Hessen), wurde 1915 der 2,6 km lange Rudersdorfer Tunnel in Betrieb genommen. Der zweigleisige Eisenbahntunnel wurde aufgrund eines erhöhten Wasserandrangs in Teilen des Tunnels schon vermehrt saniert. Der schlechte Zustand führte zur Planung eines Neubaus.

Das Erkundungskonzept umfasst geotechnische, geophysikalische und hydrogeologische Untersuchungen. Es wurden 26 Bohrungen mit Tiefen von 20 - 200m abgeteuft. Davon wurden 13 Bohrungen zu Grundwassermessstellen ausgebaut. Die angetroffenen Gesteine wurden als Ton- und Sandsteine mit tlw. zahlreichen Klüften spezifiziert. Während des Bohrfortschritts liefen parallel geophysikalische, geotechnische und hydraulische Versuche ab. Im Einzelnen wurden hydraulische Tests (KRI, DST, Pulse, Slug, WD), geophysikalische Messungen zur Trennflächenanalyse, Zuflussprofilierung, sowie zur elektrischen Leitfähigkeit durchgeführt. In den Grundwassermessstellen wurden 10 Pumpversuche mit entsprechender Wasserprobennahme durchgeführt. Die Proben wurden auf die Isotope Tritium, Deuterium und Sauerstoff (18O), sowie den Haupt-Anionen und Kationen analysiert. Zusätzlich erfolgten Wasseranalysen an ausgewählten Standorten von Oberflächengewässern, sowie der Tunnelentwässerung und abgeteuften Bohrungen in die Tunnelsohle.

Anhand der hydraulischen Versuche wurden Kf-Werte von 8,4*10-6 - 2,3*10-10 m/s (DST-, Pulse- und Slug), sowie 3,8*10-5 - 1,6*10-6 m/s (KRI) ermittelt. Beide Versuchsreihen weisen höhere Durchlässigkeiten bei Bohrpunkten mit geringer Überdeckung, sowie in den Störungszonen liegend und geringere Werte bei den übrigen Untersuchungspunkten auf. Die WD-Tests bestätigten dies ebenfalls, wobei geringe Lugeon-Werte von 0,05-0,5 l(min*m) überwiegen und nur in den Störungszonen höhere Werte (2,5 l(min*m)) festgestellt worden sind. Die hydrochemischen Untersuchungen ergaben erdalkalische(-alkalische)-carbonatische Wässer. Der Wasserchemismus von Messstellen in der Nähe des Bestandstunnels zeigt dabei erkennbare Unterschiede zu den in größerer Distanz liegenden auf. Darüber hinaus wurden bei bohrbegleiteten Spülwassermessungen pH-Änderungen und höhere elektrische Leitfähigkeiten festgestellt. Bohrungen, welche durch eine abdichtende Störungszone hydraulisch vom Bestandstunnel getrennt sind, wiesen dabei konstante Werte auf. Die Wasserproben aus der Tunnelentwässerung, sowie der Bohrungen in die Tunnelsohle zeigen mit hohen Sulfat- und Calciumgehalten und hohen Leitfähigkeiten erkennbare Übereinstimmungen zu den tunnelnahen Grundwassermessstellen.

Die Auffälligkeiten des Grundwasserchemismus sind dadurch zu erklären, dass der verwendete Spritzbeton bei Bau und Sanierung, durch beton- und stahlangreifende Wässer angelöst worden ist und in die gesättigte Zone der Tunnelumgebung infiltriert hat. Daraus resultiert das Schadensbild des Bestandstunnel. Dies ist neben den festgestellten hydraulischen Rahmenbedingungen bei der Neubauplanung besonders zu berücksichtigen.



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