Sprengtechnik - Landkreis Passau
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ENERGIESPEICHER RIEDL Planfeststellungsverfahren Gutachten Sprengtechnik Erstellt TB Dr. Christian Schober C. Schober 16.02.2012 Geprüft TB Dr. Christian Schober C. Schober 20.05.2013 Freigegeben DKJ/ES-R D. Mayr 27.05.2013 Unternehmen / Abteilung Vorname Nachname Fremdfirmen-Nr.: Datum Aufstellungsort: Bl. von Bl. + KKS Funktion/ Bauwerk DCC(UAS) Aggregat/ Raum Vorzeichen Vorzeichen Planart GA Planstatus Änderungsindex Gliederungszeichen Blattnummer Gliederungszeichen Nummer Zählteil Dokumenttyp Ersteller Gliederungszeichen Vorzeichen Projekt-Nr. Gliederungszeichen Unterlagennummer SKS S1 S2 S3 G F0 F1 F2 F3 FN A1 A2 AN A3 * A A A ~ A N N N / A A A A N / A N N N N N / N N / A A A = N N A A A N N A A N N N A & A A A N N N * J E S - A 0 0 1 - S C HO 1 - B 4 0 0 1 9 - 0 0 - A F E Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV Seite 2 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik Inhaltsverzeichnis 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Einleitung ............................................................................................. 5 Aufgabenstellung ................................................................................... 6 Verwendete Unterlagen .......................................................................... 6 Untersuchungsraum und Methodik ........................................................... 7 4.1. Maßgebliche Regelwerke (Normen) ................................................ 8 Bestandssituation .................................................................................. 8 5.1. Speichersee................................................................................. 8 5.2. Ein- und Auslaufbauwerk Speichersee ............................................. 9 5.3. Triebwasserweg ........................................................................... 9 5.4. Kraftstation ................................................................................. 9 5.5. Geologisch-tektonische Verhältnisse ............................................... 9 Wesentliche positive und negative Auswirkungen - Bayern ....................... 12 6.1. Allgemeine Grundlagen - Erschütterungsausbreitung ...................... 12 6.2. ÖNORM S 9020 .......................................................................... 13 6.3. DIN 4150-3 ............................................................................... 14 6.4. Sprengmittel ............................................................................. 14 6.4.1. Sprengstoffe .............................................................................. 15 6.4.2. Zündmittel ................................................................................ 16 6.5. Sprengmittelrückstände .............................................................. 18 Wesentliche positive und negative Auswirkungen - Österreich ................... 18 Maßnahmen zur Vermeidung und Verminderung von Auswirkungen ........... 19 8.1. Immissionstechnische Bewertung ................................................. 19 8.1.1. Speichersee – Kontrollgang ......................................................... 19 8.1.2. Triebwasserweg ......................................................................... 19 8.1.3. Kraftstation (Schachtkraftwerk) ................................................... 20 8.2. Kontaminationen durch Sprengmittelrückstände ............................ 21 Vorschläge für die Beweissicherung und Kontrolle .................................... 21 9.1. Gebäudebeweissicherung ............................................................ 21 9.2. Immissionstechnische Überwachung ............................................. 21 9.2.1. Allgemeine Vorgangsweise .......................................................... 21 9.2.2. Immissionstechnische Prognosen ................................................. 22 9.3. Kontaminationen durch Sprengmittelrückstände ............................ 25 9.3.1. Beprobung des Ausbruchsmateriales ............................................ 25 9.3.2. Zwischenlager ........................................................................... 25 Mögliche Beeinflussung von Reptilienstandorten ...................................... 26 10.1. Räumliche Situation (Bestand) ..................................................... 26 10.2. Spezifische Immissionswerte ....................................................... 26 10.3. Sprengtechnischer Regelbetrieb ................................................... 29 10.4. Reptilienhabitate - „Standortkonstanz― ......................................... 31 10.5. Messtechnische Überwachung im Bereich des Talbodens ................. 33 Aufgetretene Schwierigkeiten ................................................................ 34 Zusammenfassung .............................................................................. 34 12.1. Aufgabenstellung ....................................................................... 34 12.2. Bestandssituation ....................................................................... 34 12.3. Wesentliche positive und negative Auswirkungen ........................... 34 12.3.1. Bayern .................................................................................. 34 12.3.2. Österreich ............................................................................. 34 12.4. Maßnahmen zur Vermeidung und Verminderung von negativen Auswirkungen ............................................................................ 35 12.5. Mögliche Beeinflussung von Reptilienhabitaten............................... 35 12.6. Gesamtbeurteilung ..................................................................... 35 Literatur ............................................................................................. 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 3 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Projektübersicht ......................................................................................... 5 Abbildung 2: Zünderdrähte eines elektrischen Brückenzünders (nach einer Sprengung) ........17 Abbildung 3: Zündschläuche und Verbindungsblöcke – nichtelektrische Zündung (Beispiel: Shockstar – DUAL DELAY; vor einer Sprengung) ...........................................18 Abbildung 4: Sprengvortrieb im Tunnelbau, Erschütterungsregistrierung (TU-HD-Ob.26) .......28 Abbildung 5: Sprengvortrieb im Tunnelbau, Erschütterungsregistrierung (TU-HD-Ob.15) .......29 Abbildung 6: Habitat für Äskulapnattern nahe einer Eisenbahntrasse ..................................32 Abbildung 7: Äskulapnatter 4 m neben Eisenbahntrasse auf Trockenschlichtung ...................32 Abbildung 8: Äskulapnatter 4 m neben Eisenbahntrasse, Rückzug in die Trockenschlichtung ..33 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Gebäudeklassen aus ÖNORM S 9020 (modifiziert) .............................................13 Tabelle 2: Richtwerte für Sprengerschütterungen aus ÖNORM S 9020 (modifiziert) ...............13 Tabelle 3: Zulässige Schwinggeschwindigkeiten (in Abhängigkeit der Frequenz) aus DIN 4150-3 14 Tabelle 4: Sprengstoffe - Leistungskennwerte .................................................................16 Tabelle 5: Situierung Speichersee - Kontrollgang ..............................................................19 Tabelle 6: Situierung Triebwasserweg (Schrägstollen) zur Bestandsbebauung ......................20 Seite 4 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV 1. Sprengtechnik Einleitung Im 1952 vereinbarten Regierungsabkommen der Regierungen der Bundesrepublik Deutschland, des Freistaates Bayern und der Republik Österreich zur Donaukraftwerk Jochenstein AG (DKJ) wurde der Bau und die möglichst wirtschaftliche Nutzung der Kraftwerksanlage Jochenstein an der Grenzstrecke der Donau vereinbart. Zu den im Regierungsübereinkommen genannten Kraftwerksanlagen zählt auch ein Pumpspeicherwerk, dessen Errichtung bis heute nicht erfolgte. Durch die derzeit herrschenden Rahmenbedingungen in der Europäischen Energiewirtschaft mit dem Willen, erneuerbare Energieträger nachhaltig in die Energieaufbringung mit einzubeziehen und der sich daraus ergebenden Notwendigkeit, die erzeugte Energie aus volatilen Energieträger (Wind, Photovoltaik) zu speichern, bedingen eine steigende Nachfrage nach Energiespeichern. Dabei stellen Pumpspeicherkraftwerke aus Wasserkraft die mit Abstand effizienteste und nachhaltigste Möglichkeit dar. Vor diesem Hintergrund plant die Donaukraftwerk Jochenstein AG im Oberwasserbereich des Kraftwerkes Jochenstein die Errichtung eines modernen Pumpspeicherkraftwerkes, im Folgenden als „Energiespeicher Riedl― bezeichnet. Die Grundkonzeption des Energiespeichers Riedl ist in Abbildung 1 dargestellt. Abbildung 1: Projektübersicht Das Wasser für die neue Anlage wird der Donau aus dem Stauraum Jochenstein am rechten Ufer des Trenndamms der bestehenden Laufwasserstufe über ein Ein/Auslaufbauwerk sowohl entnommen als auch zurückgegeben. Ein neu errichteter Speichersee, welcher in der "Riedler Mulde" südwestlich der Ortschaft Gottsdorf und nördlich der Ortschaft Riedl vorgesehen ist, wird als Oberbecken verwendet. Die beiden Wasserkörper werden durch Stollen zu einer Kraftstation als Schachtbauwerk im Talbodenbereich von Jochenstein verbunden, in welcher die beiden Pumpen und TurbiJES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 5 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV nen aufgestellt sind. Die erzeugte elektrische Energie wird in einem unterirdischen Kabelkanal in die bestehende Schaltanlage des Kraftwerkes Jochenstein eingespeist. Alle Anlagenteile des Energiespeichers Riedl befinden sich auf deutschem Staatsgebiet. Der Energiespeicher Riedl ist eine Wasserkraftanlage, mit der die Herstellung eines Gewässers (Speichersee) sowie die wesentliche Umgestaltung eines Gewässers (Donau) verbunden ist. Für derartige Vorhaben ist gemäß §§ 67 ff. Wasserhaushaltsgesetz (WHG) eine wasserrechtliche Planfeststellung erforderlich. Darüber hinaus ist gemäß §§ 2 Abs. 1, 3 Nr. 1 in Verbindung mit Anlage 1 Nr. 13.14 in Verbindung mit Anlage 2 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) eine Umweltverträglichkeitsprüfung durchzuführen. 2. Aufgabenstellung Die Aufgabe des vorliegenden Gutachtens Sprengtechnik ist es, mögliche Auswirkungen auf den aktuell gegebenen, natürlichen Zustand des Projektbereiches hinsichtlich der Einwirkung von Immissionen aus dem Sprengausbruch / -vortrieb (= Bauzeit der Sprengvortriebs- und -ausbrucharbeiten) auf Gebäude und schützenswerte Objekte zu beurteilen. Immissionen aus dem Betrieb der Kraftwerksanlage sind nicht Gegenstand des sprengtechnischen Gutachtens. In Abstimmung mit den Ergebnissen der geologischen Untersuchungen sind Auswirkungen auf oberflächennahe Bereiche (Zeitschiene nach Bauabschluss; oberste Bodenschichten hinsichtlich deren Stabilität) sowie Veränderungen innerhalb tiefer gelegener Gebirgsbereiche (hydrogeologische Veränderungen des Grundwasserregimes) zu bewerten. Da der gegenständliche Projektbereich ab Erreichen des Hangfußes der Donauleiten innerhalb des FFH—Gebietes (Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie) situiert ist, werden mögliche Auswirkungen auf die bekannten Reptilienlebensräume durch Sprengimmissionen beurteilt. Mögliche Maßnahmen zur Vermeidung und Verhinderung negativer Auswirkungen werden vorgestellt. 3. Verwendete Unterlagen Zur Erstellung des vorliegenden Gutachtens wurden folgende projektspezifische Unterlagen verwendet: 1 O. ASSMANN, Büro für Landschaftsökologie, Max-Moser-Straße 6, D-94130 Obernzell (17.08.2010): „Fundpunktkarte der Reptilien im engeren Untersuchungsgebiet“; erhalten per E-Mail; Information über Untersuchungsergebnisse aus dem Jahre 2011, erhalten per E-Mail (27.10.2011) 2 DONAU-KRAFTWERK JOCHENSTEIN AG, Innstraße 121, D-94036 Passau (Peggau, 16.08.2008): „Datenträger (DVD) mit sämtlichen geologischen Grundlagen (Daten von abgeteuften Bohrungen, Angaben zur Wasserdurchlässigkeit, Gutachten vom Jahre 1959 bis 1977)―; Letztdatierte Zusammenfassung der geologischen Verhältnisse: 2a PÖYRY Infra GmbH, Rainerstraße 29, A-5020 Salzburg (22.04.2010): „Machbarkeitsstudie – Energiespeicher Riedl― 2b Dirk Jesinger (Intergeo; 24.03.2011) 2c IFB Eigenschenk (21.12.2011): „Planfeststellungsverfahren Umweltverträglichkeitsstudie Fachbericht Geologie und Hydrogeologie― Seite 6 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik 3 M. ZEITLHÖFLER, IFB Eigenschenk, Mettener Straße 33, D-94469 Deggendorf (17.02.2012): UVS Energiespeicher Riedl, Fachgutachten „Geologie und Hydrogeologie― 4 PÖYRY Infra GmbH, Rainerstraße 29, A-5020 Salzburg & RDM-Consult GmbH, Blutenburgstraße 20, D-80636 München: Antragsunterlagen Planfeststellungsverfahren „Energiespeicher Riedl― 4. 4a Gesamtanlage Abgrenzung der Vorhabensbestandteile Übersichtslageplan 1:5.000 (11.11.2011) 4b Gesamtanlage Übersichtslageplan 1:5.000 (11.11.2011) 4c BE-/Zwischenlagerflächen Bereich Speichersee Lageplan 1:2.000 (09.12.2011) 4d Speichersee Kontrollgang 1:50; 1:200 (30.08.2011) 4e Speichersee Zugang Kontrollgang 1:100; 1:500 (15.09.2011) 4f Triebwasserweg Lageplan 1:2.500 (11.11.2011) 4g Triebwasserweg Längsschnitt 1:2.500 und Regelprofile 1:100 (11.11.2011) 4h Triebwasserweg Bereich Kraftstation Lageplan 1:500 (11.11.2011) 4i Triebwasserweg Bereich Kraftstation Längsschnitt 1:500 (11.11.2011) 4j Kraftstation Fluchtwege 1/12, 1:250 (11.11.2011) 4k ff Kraftstation Fluchtwege 2/12 – 12/12, 1:100 (11.11.2011) 4l Kraftstation Maschinenschacht Ebene 7 auf Kote 264,60 (11.11.2011) Untersuchungsraum und Methodik Der Untersuchungsraum für die Neuherstellung des Energiespeicher Riedl liegt nördlich der Donau auf deutschem Staatsgebiet, wobei die zu errichtenden Anlagen einerseits im Nahbereich des bestehenden KW Jochenstein situiert sind, andererseits im Grundriss im Areal zwischen dem Talboden sowie den Ortschaften Riedl, Gottsdorf, Ramesberg, Krottenthal und Riedler Hof zu liegen kommen. Das gegenständliche Gutachten betrifft mögliche Auswirkungen von Immissionen aus dem Sprengvortrieb. Die relevanten Fragestellungen betreffend die Machbarkeit der bergmännischen Sprengvortriebe einzelner Projektteilabschnitte unter Vermeidung von Immissionen werden unter Berücksichtigung der maßgeblichen Normen (DIN-4150-3) und der methodischen Abfolge nach technischem Stand hinsichtlich der Immissionsprognosen (ÖNORM S 9020) bearbeitet. Hierbei wird auf Basis der Abstands-Lademengenbeziehung eine Vorabschätzung möglicher Erschütterungen gegeben. In weiterer Folge werden für den Bauvertrag in Form von einzuhaltenden höchstzulässigen Richtwerten am jeweiligen Gebäudefundament der Objekte des Beweissicherungskorridors die Kriterien für die erschütterungsminimierende Sprengarbeit festgelegt. Die prinzipiellen sprengtechnischen Grundaussagen des Gutachtens hinsichtlich der Abstands-Lademengenbeziehung sind generell übertragbar, wobei die Geometrie der Projektanlagen in Bezug zu den geologisch-tektonischen Untersuchungsergebnissen zu setzen sein wird. Alle sprengtechnisch (teils in Abhängigkeit der geomechanischen Verhältnisse auch mechanisch) durchzuführenden bergmännischen Vortriebe und Felsabtragsarbeiten befinden sich auf deutschem Staatsgebiet, das Ausbruchsmaterial wird vor Ort zwischengelagert und wiederverwertet. Hierzu wird eine Bewertung der Sprengmittel und Sprengmittelrückstände gegeben. Hinsichtlich der Beeinflussung von kartierten Reptilienstandorten werden die entsprechenden sprengtechnischen Auflagen vor Ort (also für die jeweilige Sprengarbeit) in JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 7 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV Form entsprechender Adaptierung des Sprengschemas gegeben, um eine erhöhte Immissionsbelastung dieser Areale ausschließen zu können (Einhaltung der mit Verkehrsimmissionen vergleichbaren Schwinggeschwindigkeiten). 4.1. Maßgebliche Regelwerke (Normen) Die Einwirkungen von Erschütterungen auf Bauwerke sowie deren Zulässigkeit werden durch die DIN 4150-3 13;2 (sowie die ÖNORM S 9020 13;8 ) geregelt. Da das Gesamtbauvorhaben auf deutschem Staatsgebiet liegt, ist die DIN 4150-3 zur Festlegung höchstzulässiger Erschütterungswerte an zu überwachenden Objekten anzuwenden. Da der Gegenstand des vorliegenden Gutachtens allerdings die Prognose der zu erwartenden Erschütterungen im Bereich der Ortschaften Riedl, Gottsdorf, Ramesberg, Krottenthal, Riedler Hof und für den Talboden Jochenstein ist, wird im Sinne der fachlichen Hierarchie für die weiteren Betrachtungen die ÖNORM S 9020 angewandt, welche gegenüber der DIN 4150-3 vier Gebäudeklassen (versus drei Gebäudearten) sowie eine als „normale geologische Verhältnisse― (cL = 500 m/s) angegebene Grundeinstufung (mit einer zusätzlichen, erweiterten Bewertung der Felsqualität in Form der jeweiligen, tatsächlichen Longitudinalwellengeschwindigkeit cL) versus der Frequenzbewertung f (Hz) (DIN 4150-3) aufweist (ebenso wird im Umkehrschluss auch teils die DIN 4150-3 angewandt, z.B. bei in der ÖNORM S 9020 nicht explizit ausgewiesenen Bauteilen – z.B.: Rohrleitungen). Die „fachliche Hierarchie― regelt die Anwendbarkeit einer NORM im Sinne des Projektablaufes während der Voruntersuchungs- (= Prognose) und Ausführungsphase, da nicht alle nationalen (deutschsprachigen) Regelwerke alle notwendigen Kriterien für die jeweilige Projektphase inkludieren. Zusammenfassend wird festgehalten, dass die Überwachung der Sprengimmissionen aus dem Vortrieb der untertägigen Anlagenteile unter Verwendung der DIN 4150-3 erfolgen wird, während Aussagen über zu erwartende Immissionseinwirkungen auf umliegende Objekte unter Berücksichtigung des bisherigen Wissenstandes betreffend den geologisch-tektonischen Gebirgsaufbau mittels der Grundlagen aus der ÖNORM S 9020 getätigt werden. 5. Bestandssituation Der Gesamtprojektbereich des gegenständlichen Bauvorhabens weist einzelne Areale auf, welche von direkten Einwirkungen aus Immissionen, ausgelöst durch Sprengarbeiten, beeinflusst werden kann. In der Folge werden die einzelnen Bauteile, welche im Zuge der Herstellung des Energiespeicher Riedl zu errichten sein werden, in Bezug auf Erdbewegungen (ober-tägiger Abtrag und Aushub) sowie bergmännischen Vortrieb (untertägiger Vortrieb und Ausbruch) kurz dargestellt. 5.1. Speichersee Die wesentlichen obertägigen Bauteile stellen der Speichersee sowie das Ein-/ Auslaufbauwerk im Speichersee dar. Die Erdbewegungen werden durchwegs obertägig ausgeführt, wobei für den Kontrollgang (Sohlausbruchsbreite: 3,80 m; Ausbruchsböschungsneigung: 1:1 im Zersatz , 10:1 im Fels Baugrubentiefe: 3,80 m; umrundet das Becken unterhalb der Beckenböschung zur Kontrolle der Dichtheit, wodurch etwaige zulaufende Grund- und Sickerwässer über eine Drainageschicht kontrolliert gefasst und gemessen werden können) eine Einbindung in das anstehende Festgestein erwartet wird. Die Oberkante des anstehenden Felses wird aller Wahrscheinlichkeit nach Seite 8 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik undulös verlaufen, sodass der Felsabtrag (unterschiedlicher Mächtigkeit) je nach Felsklasse und Gebirgstrennflächengefüge mechanisch (Reiß- oder Meißelarbeit) und zumindest partiell durch Sprengarbeit erfolgen wird. 5.2. Ein- und Auslaufbauwerk Speichersee Das Bauwerk als horizontaler Einlauf zur Wasserentnahme und -rückgabe befindet sich im südwestlichen Teil im Felseinschnitt. Die Abtragsmethodik wird den geomechanischen Verhältnissen anzupassen sein. 5.3. Triebwasserweg Die Ab- bzw. Zuleitung des Wassers vom bzw. in den Speichersee erfolgt mittels einer Horizontalstrecke bis zur Schiebekammer, in welcher ein Absperrorgan situiert ist. Vom Schrägschacht und Schrägstollen wird das Triebwasser über die oberwasserseitige Verteilrohrleitung mit zwei notschlusstauglichen Kugelschiebern je Maschinensatz für Pumpe und Turbine zu den zwei Maschinensätzen geführt. Daran anschließend sind an den niederdruckseitigen Verteilrohrleitungen pro Maschinensatz je zwei Klappen vorgesehen. Mit einem kurzen horizontalen Niederdruckstollen wird die Donau unterdükert und über den Lotschacht die Verbindung zum Ein-Auslaufbauwerk im Bereich Donau hergestellt. 5.4. Kraftstation Die elektromaschinellen Anlagenteile werden in einem Schachtkraftwerk auf dem Betriebsgelände der DKJ im Oberwasserbereich des bestehenden Laufkraftwerkes untergebracht. Der Maschinenschacht mit a = 35,0 m und einer Teufe von 62 m wird im Überlagerungsbereich (Lockergestein, Felsverwitterung) im Schutz einer ringförmigen, überschnittenen Bohrpfahlwand ausgehoben und nach Erreichen der Felslinie im zyklischen Sprengvortrieb ausgebrochen. 5.5. Geologisch-tektonische Verhältnisse Überregional geologisch-tektonisch betrachtet gehört der weitere Projektbereich dem (westlichen oberösterreichischen und südostbayrischen) Moldanubikum an. Der als Zusammenfassung der bisherigen geologischen Untersuchungen in 3;2a gegebene „Geologische Überblick― sei hier kurz zitiert 3; 2a, Seiten 7 : „Das Projektgebiet liegt am Südwestrand der Böhmischen Masse, die Donau folgt hier südöstlich von Passau tektonisch vorgegebenen Lineamenten, die parallel zum bayrischen Pfahl NW-SE streichen (Donaustörung). Die Hauptstörung liegt im Flussbett der Donau am rechten Ufer im Gründungsbereich des Kraftwerkes Jochenstein mit einer Begleitstörung in der Flussmitte. Die südlich und nördlich davon gelegenen Hangbereiche werden von zahlreichen Nebenstörungen beeinflusst; alle zur Donaustörung parallelen Hauptstörungen und Mylonitzonen lassen eine rechtsseitige Verschiebung erkennen.“ Überregional geologisch-tektonisch betrachtet gehört der weitere Projektbereich dem (westlichen oberösterreichischen und südostbayrischen) Moldanubikum an. Der als Zusammenfassung der bisherigen geologischen Untersuchungen in 3;2a gegebene „Geologische Überblick― sei hier kurz zitiert 3; 2a, Seite 7 : „Das Projektgebiet liegt am Südwestrand der Böhmischen Masse, die Donau folgt hier südöstlich von Passau tektonisch vorgegebenen Lineamenten, die parallel zum bayriJES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 9 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV schen Pfahl NW-SE streichen (Donaustörung). Die Hauptstörung liegt im Flussbett der Donau am rechten Ufer im Gründungsbereich des Kraftwerkes Jochenstein mit einer Begleitstörung in der Flussmitte. Die südlich und nördlich davon gelegenen Hangbereiche werden von zahlreichen Nebenstörungen beeinflusst; alle zur Donaustörung parallelen Hauptstörungen und Mylonitzonen lassen eine rechtsseitige Verschiebung erkennen.“ Ergänzend werden aus dem Fachgutachten Geologie und Hydrogeologie 3; 2c, Auszüge: Seiten 14 - 16 die im Hinblick auf die sprengtechnischen Fragestellungen wesentlichen Detailbeschreibungen zitiert: „Die geologisch-tektonischen Gegebenheiten im Speicherseebereich und im Talboden beim Kraftwerk Jochenstein unterscheiden sich zu einem gewissen Grad. Aus diesem Grund werden die folgenden Beschreibungen der Ergebnisse der Bestandsuntersuchungen getrennt nach Speicherseebereich und Talboden dargelegt. Beiden Teilbereichen ist allerdings der generelle lithologische Aufbau des Festgesteins gemein. Dieser besteht sowohl aus magmatischen Gesteinen (Granit) als auch aus hochmetamorphen Gesteinen (Gneise u.ä.). Aufgrund des hohen Aufschmelzungsgrades einzelner metamorpher geologischen Einheiten bewegen sich diese bereits im Übergangsbereich zwischen metamorphem und magmatischem Gestein (homogenisierte Diatextite). Sowohl Magmatite als auch Metamorphite wurden im Bereich der Donauleite bzw. des Donautals bei hohen Temperaturen stark mylonitisch überprägt. Dies liegt darin begründet, dass im Donautal ein Ausläufer der Pfahlstörung verläuft. Diese Störung wurde im späten Paläozoikum abgelegt und war über längere Zeiträume aktiv, was verschiedene Stadien der Deformation (Mylonitisierung, bruchhafte Deformation mit Kluftmineralisierungen und Harnischen, Verfaltungen) belegen. Im Zuge der Intrusion hydrothermaler Lösungen, die zur Bildung der Pfahlquarze führten, wurde auch das Gestein im Untersuchungsgebiet teilweise mit Quarz imprägniert. Im Bereich des geplanten Speichersees stehen verschiedene magmatische und metamorphe Gesteine unter einer Überdeckung aus Zersatz und Hanglehm an. Ein schematischer Aufbau des Untergrundes in diesem Bereich ist in Anlage 8 als repräsentatives Normalprofil dargestellt. Unterhalb der Fließerden bzw. Hanglehme beginnt der Übergangsbereich zum Kristallinzersatz. Diese Schicht ist in der Regel nicht scharf begrenzt, sondern geht von stark verwittertem, entfestigtem, grusigem Material über bis hin zum verwitterten Festgestein. Die Mächtigkeit der Zersatzschicht kann im Einzelfall stark schwanken. So wurden bei den bisher abgeteuften Bohrungen Zersatzmächtigekeiten von 1 m bis fast 20 m erbohrt. Die starken Mächtigkeitsschwankungen liegen zum einen in der unterschiedlichen Verwitterungsfähigkeit der einzelnen Gesteinsarten und im Vorhandensein von Kluft- und Störungszonen im Untergrund begründet, zum anderen in gravitativen Umlagerungsprozessen, die Zersatzmaterial hangabwärts transportieren. Die Zersatzzone geht in ihrem unteren Bereich allmählich in eine Zone mit stark geklüftetem Festgestein über. In diesem Bereich entstehen hohe Kluftdichten zum Teil durch Druckentlastungseffekte, die von der Abtragung auflagernden Materials durch Erosionsprozesse stammen. Nach unten geht diese Zone der Kleinzerklüftung allmählich in unverwitterten und kompakteren Fels über. Tendenziell nehmen die Kluftdichten mit zunehmender Tiefe ab. Dennoch sind auch in größeren Tiefen immer wieder Bereiche mit höheren Kluftdichten zu verzeichnen. Diese sind das Resultat bruchhaft deformierter Störungen. Die Abnahme der Klufthäufigkeiten mit zunehmender Tiefe ist vor allem in den tieferen Vertikalbohrungen erkennbar. In den Pegelbohrungen des Speicherseebereichs, die in der Regel nur bis 30 m abgeteuft wurden, ist diese Tendenz nur vereinzelt erkennbar. Seite 10 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik Im Gegensatz zum Speichersee wurde im Bereich des Talbodens in der Umgebung des Kraftwerkes Jochenstein die Zersatzdecke von der vorbeifließenden Donau weitgehend ausgeräumt. An ihrer Stelle wurden bis zu ca. 16 m mächtige Ablagerungen von Flusssedimenten deponiert. Diese bestehen in ihrem oberen Bereich (in der Regel bis zu 4 m unter Gelände) aus feinsandigen und schluffigen, bisweilen auch tonigen Hochflutablagerungen bzw. eiszeitlichen äolischen Ablagerungen. Unter dieser Überdeckung stehen dann bis zu 12 m mächtige sandige Kiese bzw. kiesige Sande an. Im Bereich der Stauhaltung Jochenstein wurde ein Teil dieser Ablagerungen im Zuge der Baumaßnahmen der Schleuse Jochenstein abgetragen und durch sandig-schluffiges Auffüllmaterial ersetzt. Die Donauschotter stehen dort allerdings nach wie vor mit Mächtigkeiten von bis zu 8 m an. An der Unterkante der kiesigen Ablagerungen beginnt in der Regel abrupt das Festgestein. Bisweilen ist im Übergangsbereich eine stark klüftige Festgesteinsschicht von 0,5 – 1,0 m zu verzeichnen. Aus hydraulischer Sicht ist diese noch zum Grundwasserleiter der Donauschotter zu rechnen. Diese Zone ist in der Regel stark zerrüttet und Kluftvorzugsrichtungen sind nicht erkennbar. Das darunter liegende Festgestein ist in der Regel stark mylonitisiert und mit hydrothermalen Lösungen imprägniert. Klüfte sind vielfach mit mehreren Millimeter starken Mineralbelägen aus Quarz, Chlorit und Epidot belegt. Im ungestörten Gesteinsverband kann davon ausgegangen werden, dass diese Klüfte hydrothermal verheilt, also verschlossen und kaum durchgängig sind. Dennoch wurden in den Bohrlochscanns vereinzelt offene Klüfte aufgezeichnet. Genaueren Aufschluss zur Durchgängigkeit der angefahrenen Klüfte geben die an den Erkundungsbohrungen durchgeführten hydraulischen Versuche. Häufigkeitsverteilungsanalysen der Kluftdichten zeigen eine schwache tendenzielle Abnahme der Kluftdichten mit zunehmender Tiefe unter GOK. Es wurden auch in größeren Tiefen immer wieder stärker geklüftete Bereiche angefahren. Die Kluftdichteverteilung der Bohrung EB26, die im Bereich der geplanten Kraftstation abgeteuft wurde, zeigt, dass unterhalb einer Tiefe von etwa 67 m unter GOK eine starke Abnahme der Kluftdichten zu verzeichnen ist. Bezüglich der Kluftrichtungen zeigen die Untersuchungen an Bohrungen im Talboden eindeutigere Vorzugsrichtungen als im Speicherseebereich. Vor allem westnordwestostsüdost streichende, mittelsteil bis steil einfallende Klüfte dominieren die Verteilung. Diese Richtung verläuft sowohl parallel zur Donau als auch zur Pfahlstörung, in welche sich die Donau im Laufe ihrer Geschichte eingetieft hat. Nord-südlich bis nordostsüdwestlich verlaufende Kluftscharen spielen nur eine sehr untergeordnete Rolle. Ebenso sind horizontale bis flach einfallende Klüfte nur sehr schwach vertreten. Dies liegt zum einen darin begründet, dass die oberflächennahe Zone der Kleinzerklüftung, in der Druckentlastungseffekte zum Tragen kommen, weitgehend von der Donau ausgeräumt wurde, zum anderen darin, dass die ursprüngliche metamorphe Schieferung durch die starke mylonitische Zerrüttung des Gesteins größtenteils stark überprägt wurde. Das in Anlage 9 dargestellte Normalprofil des Schichtaufbaus im Bereich des Talbodens verdeutlicht nochmals den generellen Unterschied zu den geologischen Verhältnissen im Bereich des geplanten Speichersees.“ Der geologische Gebirgsbau wird in Entsprechung der einschlägigen Fragestellungen hinsichtlich der Herstellung der einzelnen Bauabschnitte durch eine entsprechende Bodenaufschlusskampagne derzeit untersucht, wodurch auch weitere Informationen betreffend das Gebirgstrennflächengefüge sowie die generellen Störungsstrukturen vorliegen, insbesondere wird auch die tatsächliche Felslinie im Abschnitt „unterer Schrägstollen - Kraftstation / Verbindungsstollen bauzeitbezogen - Niederdruckstollen – Lotschacht― definitiv erkundet. JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 11 von 36 Sprengtechnik 6. ES-R Antragsunterlagen PFV Wesentliche positive und negative Auswirkungen - Bayern Da das Gutachten Sprengtechnik ausschließlich die Auswirkungen durch Erschütterungen, mögliche Änderungen innerhalb des den Sprengungen nächstliegenden Gebirgskomplexes sowie eventuelle mögliche Auswirkungen auf die Qualität des Ausbruchmaterials behandelt, ergibt sich aus dem gegenständlichen Kriterienkatalog keine positive Auswirkung auf die Umgebung der Bauteile. Zur Vermeidung möglicher negativer Auswirkungen werden die nach dem Stand der Technik durchzuführenden Maßnahmen definiert (s. Kap. 8). Für die Reptilienhabitate werden weder positive noch negative Auswirkungen erwartet (zu diesem Aspekt werden in Kap.10 weitere detaillierte Aussagen ausgeführt). 6.1. Allgemeine Grundlagen - Erschütterungsausbreitung Die Intensität einwirkender Erschütterungen auf Bauwerke wird maßgeblich bestimmt durch 5; 6; 7; 10 : die Distanz Erschütterungsquelle-Bauwerk (1) die Stärke der Erschütterungsquelle (2) die Eigenschaften der Untergrundstrukturen entlang des Ausbreitungs-weges der Erschütterungswellen (3). Hierbei ist (1) bekannt, (2) kann (berechnet und) angepasst werden und (3) ist durch direkte und indirekte Untersuchungen bzw. direkt vergleichbare Daten zu definieren. Zur Erläuterung (3) seien hier kurz zwei maßgebliche physikalische Grundlagen angeführt: das Prinzip von HUYGENS sagt aus, dass „jeder von einer Welle getroffene Punkt Ausgangspunkt einer neuen Elementarwelle ist; die Vielzahl der Wellen kommt zur Überlagerung und bildet eine gemeinsame Wellenfront―; das FERMAT´sche Prinzip besagt, dass „die Wellenwege zwischen zwei Punkten A und B derart verlaufen, dass deren Laufzeit ein Minimum wird―. Die weiteren Ausbreitungswege einer als Kugelwelle initiierten Emission sind daher über bestmögliche Kenntnis der geologisch-tektonischen Verhältnisse, im physikalischen Sinne über die elastischen Eigenschaften des Untergrundes, zu klären. Ebenso sind (unter Berücksichtigung bestimmter Grundbedingungen) die dynamischen Eigenschaften der Baumaterialien sowie die Baukonstruktion von zu schützenden Objekten (Gebäuden) zu beurteilen, um die Erschütterungswirkung auf das jeweilige Bauwerk einschätzen zu können, woraus sich die Gebäudeklassifizierung 13; 8 ergibt. Für die Auswirkungen einer Sprengung im Sinne der Erschütterungsüberwachung sind die Verhältnisse am Sprengort (Emissionsort), dem Weg zwischen Sprengort und Objekt (Transmissionsweg) sowie am Objektüberwachungspunkt (Immissionsort) von Bedeutung. Der kurzzeitig ablaufende Wirkungsmechanismus der detonativen Sprengstoffumsetzung läuft, physikalisch betrachtet, in zwei differenzierten Phasen ab: (a) innerhalb der dynamischen Detonationsphase wird eine Stoßwelle erzeugt, die mit gebirgsspezifischer Geschwindigkeit den Untergrund durchläuft und für Neubrüche des Gesteins sowie die emittierten Erschütterungen sorgt (zahlreiche Autoren zitierten in diesem Zusammenhang einen „Gesteinsfaktor― dieser trifft nur in den seltensten Fällen zu, z.B. in einem homogen-isotropen Granit , generell ist von einem „Gebirgsfaktor― auszugehen); Seite 12 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik (b) die an (a) anschließende, temporär länger andauernde Gasdruckphase führt durch die in vorhandene wie in neugebildete, geöffnete Trennflächen eindring-enden Sprengschwaden zur ergänzenden Zerstörung und Gebirgsverbandsauflösung (je nach Sprengstoffwahl und geometrischer Anlage des Sprengschemas zur gewünschten Gesteinsfragmentierung). Da das anstehende, zu lösende Gebirge durch das gegebene Trennflächeninventar ein bereits vor der Sprengeinwirkung als Diskontinuum vorliegendes Medium darstellt, ist die Korrelation mit der laufend durchgeführten geologischen Dokumentation für die weitere Prognose der Sprengemissionen von vorrangiger Bedeutung. Die Wellenausbreitung im geklüfteten Fels kann richtungsabhängig, durch Trennflächen reflektiert und refraktiert bis chaotisch differenziert ablaufen; durch Großstörungen sowie definierte Kluftöffnungen im Gebirge kann der Extremfall der Wellenausbreitung im Halbraum auftreten. 6.2. ÖNORM S 9020 Die ÖNORM S 9020 Bauwerkserschütterungen, Sprengerschütterungen und vergleichbare impulsförmige Immissionen 13; 8 enthält Angaben für die Ermittlung der Einwirkungen von Sprengerschütterungen und von anderen vergleichbaren impulsförmigen Immissionen, die über den Untergrund in Bauwerke eingeleitet werden. Das Ziel ist der Schutz von baulichen Anlagen vor Schäden, die durch Erschütterungen von außen hervorgerufen werden. Zur sachgemäßen Beurteilung werden unter Kap. 4.2 dieser ÖNORM Bauwerke je nach Konstruktionsart (Baumaterial, Aussteifung, Schwingungsdämpfer etc.) und damit unterschiedlichem Verhalten gegenüber der Einwirkung von Erschütterungen in vier Gebäudeklassen eingeteilt, wobei in statischer Hinsicht eine bauordnungsgemäße Ausführung vorausgesetzt wird (siehe Tabelle 1). GEBÄUDEKLASSE GEBÄUDEART I II III IV Industrie- und Gewerbebauten Wohnbauten Gebäude mit geringerer Rahmensteifigkeit als bei I und II Denkmalgeschützte Gebäude, die hinsichtlich ihrer Bauweise oder ihres Zustandes besonders erschütterungsanfällig sind Tabelle 1: Gebäudeklassen aus ÖNORM S 9020 (modifiziert) Die maßgebliche Beurteilungskenngröße zur Erschütterungserfassung laut ÖNORM S 9020 bildet der Scheitelwert der resultierenden Schwinggeschwindigkeit (Kurzform: Schwinggeschwindigkeit vRmax). In Kap.4.3 der ÖNORM S 9020 sind unter Tabelle 3 für die vier Gebäudeklassen gemäß Tabelle 2 Richtwerte der zulässigen Schwinggeschwindigkeit angegeben. Diese Richtwerte gelten für Sprengerschütterungen aus regelmäßigen Gewinnungssprengungen, z.B. eine Gewinnungssprengung pro Woche – Steinbruchsprengungen etc. – oder aus gleichwertigen Sprengungen im Zuge von Bauvorhaben (z.B. Untertagehohlraumbauten). Im Falle häufiger Gewinnungssprengungen (eine oder mehrere Sprengungen täglich) sind die Richtwerte um 20% zu reduzieren (dies trifft für den konventionellen Tunnelsprengvortrieb zu; siehe Tabelle 2). GEBÄUDEKLASSE RICHTWERT VRmax (mm/s) REDUZIERTER RICHTWERT VRmax (mm/s) I II 30 20 24 16 III IV 10 5 8 4 Tabelle 2: Richtwerte für Sprengerschütterungen aus ÖNORM S 9020 (modifiziert) JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 13 von 36 Sprengtechnik 6.3. ES-R Antragsunterlagen PFV DIN 4150-3 Die zulässigen Schwinggeschwindigkeiten (in Abhängigkeit der Frequenz) der DIN 4150-3 3; 2 werden (Tabelle 1 aus DIN 4150-3: Anhaltswerte für die Schwinggeschwindigkeit vi zur Beurteilung der Wirkung von kurzzeitigen Erschütterungen auf Bauwerke) wie folgt definiert: Zeile Gebäudeart Anhaltswerte für die Schwinggeschwindigkeit vi in mm/s Fundament Oberste Deckenebene, horizontal Frequenzen 1 Hz bis 10 Hz 10 Hz bis 50 Hz 50 Hz bis 100 Hz*) alle Frequenzen 20 20 bis 40 40 bis 50 40 1 Gewerblich genutzte Bauten, Industriebauten und ähnlich strukturierte Bauten 2 Wohngebäude und in ihrer Konstruktion und/ oder Nutzung gleichartige Bauten 5 5 bis 15 15 bis 20 15 3 Bauten, die wegen ihrer besonderen Erschütterungsempfindlichkeit nicht denen der Zeile 1 und Zeile 2 entsprechen und besonders erhaltenswert (z.B. unter Denkmalschutz stehend) sind 3 3 bis 8 8 bis 10 8 *) Bei Frequenzen über 100 Hz dürfen mindestens die Anhaltswerte für 100 Hz angesetzt werden Tabelle 3: Zulässige Schwinggeschwindigkeiten (in Abhängigkeit der Frequenz) aus DIN 4150-3 6.4. Sprengmittel Für Ausbruchs- und Gewinnungssprengungen (hier: zyklischer Vortrieb und Ausbruch zur bergmännischen Herstellung der untertägigen Bauteile des ES-R) stehen unterschiedliche Sprengtechniken zur Verfügung, welchen gemeinsam ist, dass sich die hierfür notwendigen Sprengmittel aus Sprengstoffen und Zündmitteln zusammensetzen. Insbesondere die Sprengstoffe erfuhren in den letzten Jahren eine intensive Weiterentwicklung hinsichtlich deren Wirkungsgrad unter bestmöglicher Anpassung an die arbeitsmedizinischen Forderungen (Reduzierung giftiger Schwadenanteile; Umsetzung des gesamten eingebrachten Sprengstoffes Sprengstoff s.s., Verpackung zur Minimierung reliktischer Anteile nach Abtun der jeweiligen Sprengung hinsichtlich der Deponierung oder Weiterverwendung des Ausbruchsmateriales) sowie der Umweltverträglichkeit. Im Folgenden werden die derzeit am Markt befindlichen, im Tunnelbau eingesetzten zwei Haupttypen ziviler Sprengstoffe und deren Chemie kurz beschrieben, ebenso wird ein Abriss über die geläufigen Zündertypen gegeben. Für die Wahl der Sprengstoffe hinsichtlich der Qualitäten des aufzufahrenden Gebirges sind folgende Leistungskennwerte von Bedeutung, um den jeweils besten Erfolg (Abschlagsgüte) zu erreichen: „Dichte―, „Spezifische Energie― und „Detonationsgeschwindigkeit―, hinzu kommen, insbesondere aus arbeitsmedizinischer Sicht, die Werte der „Sauerstoffbilanz― und des „Schwadenvolumens―. Seite 14 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV 6.4.1. Sprengtechnik Sprengstoffe Gelatinöse Sprengstoffe Als gelatinöse Sprengstoffe werden jene Sprengstoffe bezeichnet, welche einen Sprengölgehalt von 8% aufweisen. Sie bestehen aus den Hauptkomponenten - „Sprenggelatine― (mit Kollodiumwolle gelatiniertes Sprengöl) und - Ammoniumnitrat. Der im Tunnelbau gebräuchliche gelatinöse Sprengstoff Rowodyn (ähnlich dem früheren Austrogel G1) besteht z.B. aus Ammoniumnitrat, Nitroglykol und Brennstoffen und ist für zähe und harte Gesteine sehr gut geeignet. Dieser Sprengstoff mit dem größten Brisanzwert (= Produkt aus Sprengstoffdichte, spezifischem Druck und Detonationsgeschwindigkeit) ist auch als Booster in Kombination mit unempfindlichen Sprengstoffen und Emulsionssprengstoffen einsetzbar. Chemie: Ammoniumnitrat Nitroglykol NH4N03 C2H4(N03)2 Emulsionssprengstoffe Die Emulsionssprengstoffe stellen eine Wasser-in-Öl-Emulsion dar, wobei das Entmischen beider Flüssigkeiten durch den Zusatz von Emulgatoren verhindert wird. Die Grundlage eines derartigen Sprengstoffes bildet eine hochkonzentrierte wässrige Lösung von Nitraten (vor allem Ammoniumnitrat; chemische Formel siehe oben) in Form feinster Tröpfchen, welche von der Ölphase (reines Mineralöl, teils auch eine Mischung von Öl, Paraffin und Wachsen) umhüllt werden. Diese Emulsionsmatrix ist noch nicht sprengkräftig, durch die Mischung von feinsten Gasbläschen wird diese Basis zum Sprengstoff sensibilisiert. Eine Variation der Detonationscharakteristik sowie des Energieinhaltes kann durch die Zugabe von Aluminium bei manchen Emulsionssprengstoffen erreicht werden. Emulsionssprengstoffe werden patroniert und unpatroniert (Pumpsprengstoffe) verwendet. Für den gegenständlichen sprengtechnischen Vortrieb / Ausbruch der Untertagehohlraumbauwerke des ES-R kommen aufgrund der generellen geologischtektonischen Verhältnisse nur patronierte Sprengstoffe in Frage. Sämtliche gebräuchliche Kaliber (hinsichtlich des Tunnelvortriebes) werden in Kunststofffolie patroniert geliefert, wobei einerseits eine ausreichende Stabilität für den Transport und die Lagerung gewährleistet wird, andererseits aber auch ein leichtes Aufreißen unter Einwirkung / Belastung durch den Ladestock zur Erreichung eines hohen Füllungsgrades gegeben ist. Zwecks optimaler Umsetzung der Umhüllung während des Sprengvorganges (= Vermeidung von Rückständen) wurden die Folien sukzessive verbessert. JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 15 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV Zum Vergleich von gelatinösen und Emulsionssprengstoffen seien die charakteristischen Leistungskennwerte zweier Sprengstoffe beigefügt: Leistungskennwert Gelatinöser Sprengstoff „Rowodyn“ Emulsionssprengstoff „Emulex 1“ Dichte (g/cm³) Spezifische Energie (kJ/kg) 1,5 965 1,2 765 Detonationsgeschwindigkeit (m/s) Sauerstoffbilanz (%) 6.000 + 3,34 5.500 + 2,3 Schwadenvolumen (l/kg) 845 910 Tabelle 4: Sprengstoffe - Leistungskennwerte Zusammenfassend ist festzuhalten, dass weder die gelatinösen noch die Emulsionssprengstoffe „Nitroaromate― enthalten, sondern nur die hier angegebenen Stickstoffverbindungen. Bei entsprechendem, sachlich richtig ausgeführtem Ladevorgang werden die genannten Sprengstoffe während des Zünd- und Detonationsvorganges vollkommen umgesetzt. 6.4.2. Zündmittel Je nach Notwendigkeit werden elektrische oder nichtelektrische Zündsysteme im Tunnelvortrieb verwendet (letztere kommen vorwiegend bei immissionstechnischen Problemen zum Einsatz), weil hierbei eine deutlich höhere Zündstufenverteilung möglich ist). Elektronische Zünder haben sich aufgrund des markanten Preisunterschiedes zu den vorgenannten beiden Typen noch nicht durchgesetzt. Auch hier seien die Bestandteile kurz beschrieben: Elektrische Zünder Den wichtigsten Bauteil eines elektrischen Brückenzünders stellt das Zünderköpfchen (Zündpille, Glühbrücke und Kontaktlamellen) dar, welches die Primär- und Sekundärladung innerhalb der Kapsel zündet. Am unteren Ende der Kontaktlamellen sind die isolierten Zünderdrähte (Abbildung 2), welche aus Kupfer oder Stahl bestehen, angebracht. Bei erfolgter Zündung wird die Ladung vollständig umgesetzt, während die Zünderdrähte sowie einzelne Bauteile der Kapsel häufig im Haufwerk zurückbleiben. Es handelt sich hierbei um reine Aluminium-, Eisen- und Kupferteile; darüber hinaus sind im Bereich der unteren Kapsel Kunststoffklammern vorhanden, die Zünderdrähte weisen eine Isolierschicht und einen Anhänger (Stufennummer) aus Kunststoff (PE) auf. Verlängerungsleitungen bestehen ebenfalls aus Kupfer oder Eisendrähten mit Kunststoffbeschichtung. Seite 16 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik Abbildung 2: Zünderdrähte eines elektrischen Brückenzünders (nach einer Sprengung) Nichtelektrische Zünder Die nichtelektrische Zündung weist ihren wichtigsten Bestandteil (neben dem Zünder) in einem „Zündschlauch― („shock-tube―) auf. Dieser stellt einen mehrschaligen Kunststoffschlauch dar, dessen Innenwandung durch eine geringe Sprengstoffmenge (Oktogen- und Aluminiumpulver), welche nach Eintrag des Zündimpulses die Detonation mit ~ 2.000 m/s überträgt, beschichtet ist. Daneben sind noch Oberflächenverbinder und Verteilerblöcke vorhanden, über welche die einzelnen Zünder/Zündschläuche zusammengefügt werden, um das gesamte Zündschema zu verbinden. Durch dieses Baukastensystem lassen sich beliebig viele Schüsse mit gewünschter Verzögerung durch einen Zündimpuls abtun. Die neben dem Zündschlauch und dem im Bohrloch befindlichen Zünder (Aluminiumkapsel; Schlauchstopfen aus leitfähigem Gummi) zusätzlichen Bauteile bestehen aus Surlyn/PE (Anzündschlauch; Abbildung 3) sowie PE (Verbinderblöcke). Für verbliebene Reste nach Abtun einer Sprengung ergeben sich somit folgende mögliche chemische Verbindungen bzw. Elemente: Chemie: Ammoniumnitrat Oktogen NH4N03 C4H8(N0)8 Hinzu kommen Polyethylen (PE), Al, Cu und Fe – (Bau-)Teile und Drähte. JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 17 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV Abbildung 3: Zündschläuche und Verbindungsblöcke – nichtelektrische Zündung (Beispiel: Shockstar – DUAL DELAY; vor einer Sprengung) 6.5. Sprengmittelrückstände Bei sachgerecht ausgeführter Sprengung mit Umsetzung der kompletten Ladesäulen aller Sprengbohrlöcher sind keine sichtbaren, und, wie aus zahlreichen Beprobungen von Sprenghaufwerk nachgewiesen, nur sehr selten in Spuren nachweisbare Mengen der angeführten chemischen Verbindungen zu erwarten, ebenso bleiben von den Zündern und den verschiedenen Drähten (Abbildung 2) bzw. Schläuchen meist nur Teilabschnitte erhalten (wobei messbare Sprengstoffspuren innerhalb von Zündschlauchteilen bei Anwendung von nichtelektrischer Zündung auf Tunnel- Baustellen in seltenen Fällen festgestellt werden konnten). Generell ist vorgesehen, für den Sprengvortrieb / Ausbruch ES-R Emulsionssprengstoffe (frei von TNT und Nitropenta / PETN) einzusetzen, welche bezüglich der Umweltverträglichkeit dem neuesten Stand der Technik entsprechen. Daher ist keine einschränkende Schadstoffbelastung für eine weitere Verwendung des Ausbruchmateriales gegeben. 7. Wesentliche positive und negative Auswirkungen - Österreich Aus dem Fachbereich Sprengtechnik sind für Österreich weder positive noch negative Auswirkungen gegeben. Seite 18 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV 8. Sprengtechnik Maßnahmen zur Vermeidung und Verminderung von Auswirkungen Maßnahmen zur Vermeidung und Verminderung von Auswirkungen für den Fachbereich Sprengtechnik beziehen sich ausschließlich auf die Bauphase (Immissionen; Kontaminationen durch Sprengmittelrückstände). Eine lokal nicht auszuschließende Beeinflussung des Gebirges hinsichtlich Änderungen innerhalb des (Gebirgs-) Kluftkörpergebäudes im hydrogeologischen Sinne im Nahbereich der Sprengvortriebe wird durch den Fachbereich Geologie und Hydrogeologie abgehandelt. 8.1. Immissionstechnische Bewertung In einem ersten Untersuchungsschritt ist die räumliche Lage der einzelnen Projektbauteile des ES-R, für welche der Vortrieb / Ausbruch durch Sprengarbeit zu erwarten ist, in Bezug zu den zu schützenden Objekten (vorerst zusammengefasst als die Ortschaften Riedl, Gottsdorf, Ramesberg, Riedler Hof, Krottenthal und Jochenstein) zu stellen, es erfolgt also eine Beurteilung der Lageverhältnisse und Direktdistanzen. Als „Direktdistanz― Dmin wird hierbei die jeweils kürzeste, direkte Entfernung vom nächstgelegenen Sprengort (= nächstgelegenes Bohrloch eines Sprengschemas) zum jeweiligen Objekt (= nächstgelegenes Fundament des Objektes) verstanden. 8.1.1. Speichersee – Kontrollgang In Entsprechung der derzeit vorliegenden geologischen Ergebnisse wird im Bereich des Speichersees eine unterschiedliche mächtige Lockergesteinsüberdeckung („Gneiszersatz―) im Hangenden des anstehenden Felsens erwartet. Die Herstellung des Kontrollganges wird voraussichtlich innerhalb des Felsbasements zu liegen kommen, wobei je nach Verwitterungszustand, Zerlegungsgrad und Gebirgsverbandsfestigkeit zumindest partiell mit Sprengarbeit (siehe Kap.5.1.) für den Felsabtrag zu rechnen sein wird. Erschütterungsauswirkungen aus diesem möglichen Sprengabtrag werden für die Ortschaften Riedl, Gottsdorf, Ramesberg und Riedler Hof untersucht. Bauteil Ortschaft Räumliche Lage Direktdistanz Dmin Kontrollgang Riedl N–NW von Riedl ~ 340 m -o-o- Gottsdorf -o- WSW - SSW von Gottsdorf -o- Nächstgelegenes Objekt: ~ 210 m -o-o- Ramesberg Riedler Hof SE von Ramesberg E von Riedler Hof ~ 495 m ~ 220 m Ortsbeginn: ~ 275 m Tabelle 5: Situierung Speichersee - Kontrollgang 8.1.2. Triebwasserweg Der Triebwasserweg wird im oberen Bereich durch den Schrägschacht (Länge: 300,97 m; fällt 90,04 %), im zentralen Abschnitt durch den 903,05 m langen Schrägstollen (Achsrichtung 32° 238°; fällt 15%) repräsentiert, beide Bauteile werden durch zyklischen Sprengvortrieb aufgefahren. Im Bereich des Fußes der Donauleiten zum Talboden liegt der unterste Abschnitt des Schrägstollens ~ 50 m unter GOK; die gegen S folgenden Bauteile bis zur Kraftstation sind in vergleichbarer Tiefe situiert. Das „Haus am Strom― liegt in einer Entfernung von >120 m. JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 19 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV Bauteil Ortschaft Räumliche Lage Direktdistanz Dmin Schrägstollen -o- Riedl Gottsdorf W–WNW von Riedl SW von Gottsdorf 600 m 1.000 m -o-o- Ramesberg Krottenthal S-SSW von Ramesberg S-SE von Krottenthal 1.100 m 950 m -o-o- Riedler Hof Jochenstein N-NE von Riedler Hof N der Bestands KW-Anlagen ~ 480 m Eigene Beurteilung der im Nahbereich situierten KW-Anlagen Tabelle 6: Situierung Triebwasserweg (Schrägstollen) zur Bestandsbebauung Bauteil Ortschaft Räumliche Lage Direktdistanz Dmin Schrägschacht Riedl W–WNW von Riedl ~ 500 m -o-o- Gottsdorf Ramesberg SW von Gottsdorf S-SSW von Ramesberg ~ 750 m ~ 900 m -o-o- Krottenthal Riedler Hof S-SE von Krottenthal N-NE von Riedler Hof 850 m ~ 350 m Tabelle 7: Situierung Triebwasserweg (Schrägschacht) zur Bestandsbebauung Daneben sind die als denkmalgeschützt ausgewiesenen folgenden Bauwerke zu beurteilen: Bauteil Ortschaft Räumliche Lage Schrägstollen Riedl Ruine Neujochenstein Direktdistanz Dmin 1.250 m -o-o- -o-o- Ruine Altjochenstein Kapelle Ebenstein 1.050 m ~ 310 m Tabelle 8: Situierung Triebwasserweg (Schrägstollen) zu denkmalgeschützten Objekten Bauteil Ortschaft Räumliche Lage Direktdistanz Dmin Schrägschacht Riedl Ruine Neujochenstein 900 m -o-o- -o-o- Ruine Altjochenstein Kapelle Ebenstein 1.150 m ~ 240 m Tabelle 9: Situierung Triebwasserweg (Schrägschacht) zu denkmalgeschützten Objekten 8.1.3. Kraftstation (Schachtkraftwerk) Generell werden durch die möglichen Immissionen aus dem Sprengausbruch (siehe Kap.5.4.) die Bestandsanlagen der DKJ betroffen sein (hierzu werden im Rahmen der Detailplanung für die einzelnen Bauteile des KW Jochenstein die Einstufungen in die jeweilige Gebäudeklasse unter Berücksichtigung sensibler Anlagenabschnitte durch einen Bausachverständigen zu treffen sein). Auch für das Objekt „Haus am Strom― im Talboden, westlich der bestehenden Freiluftschaltanlage und in einer Entfernung von ~ 80 m Horizontaldistanz zum Maschinenschacht, wird die Einstufung in die relevante Gebäudeklasse durchzuführen sein. In Entsprechung der Gebirgsklassifizierung der Ausbruchsbereiche sind die notwendigen Auflagen hinsichtlich einer angepassten Sprengtechnik zu geben. Gleiches gilt für die im Bereich des Bauvorhabens gelegene Strecke des Niederdruckund des Verbindungsstollens sowie des Ein-/ Auslaufbauwerkes Donau. Seite 20 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV 8.2. Sprengtechnik Kontaminationen durch Sprengmittelrückstände Kontaminationen des durch Sprengarbeit ausgebrochenen Gebirges durch etwaige Sprengmittelrückstände sind zu vermeiden, da eine Verwendung als Baumaterial vor Ort vorgesehen ist. Es sind daher die in Kap.10.3. empfohlenen Maßnahmen zu realisieren. Nicht zuletzt aufgrund der Terroranschläge in Madrid vom 11.03.2004 war der Anlass für die Europäische Union gegeben, durch neue Vorschriften für den Umgang mit Explosivstoffen eine Verbesserung der öffentlichen Sicherheit zu erreichen. Mit der Richtlinie 2008/43/EG hat die EU festgelegt, dass spätestens mit dem 05.April 2012 alle gewerblich genützten Explosivstoffe (mit nur wenigen Ausnahmen wie z.B. Munition und am Bohrloch vor Ort hergestellte Sprengstoffe) eine elektronisch lesbare Kennzeichnung tragen müssen. In deutsches Recht umgesetzt wurde diese Vorschrift im Rahmen des 4.Sprengstoffänderungsgesetzes, welches per 01.Oktober 2009 in Kraft getreten ist. Die Vorschriften der EU-Richtlinie wurden unverändert in das deutsche Sprengstoffrecht übernommen. Eine Übergangsregelung für vor dem 15.April 2012 hergestellte Explosivstoffe (diese dürfen bis April 2015 weiter gelagert, befördert, abgegeben und verwendet werden, ohne dass die Kennzeichnungsrichtlinie anzuwenden ist) wurde allerdings in Deutschland zusätzlich aufgenommen. Die Kennzeichnungsrichtlinie besteht aus zwei Teilen (Identifizierungscode): einem menschlich lesbaren Teil (Name des Herstellers; fünfstelliger alphanumerischer Code für Mitgliedsland und Herstellungsstätte) einem Strich- und Matrixcode in elektronisch lesbarer Form - Hierdurch wird die Verwendung jedes einzelnen Sprengmittels (z.B.: Zünder; Sprengstoffpatrone) identifizierbar gemacht. Für angepasste Sprengschemata ist somit der Verbrauch direkt über die Vorscannung eindeutig geklärt, nicht verbrauchte Sprengmittel müssen „rückgebucht― werden. Prinzipiell sind derartige Handhabungen der präzisen Sprengstoffverwaltung auch per dato schon vorgeschrieben (Lager- und Verwendungsprotokoll) und können unter Beachtung der gegenständlichen Problematik der Ausbruchswiederverwertung nur dringendst empfohlen werden. 9. Vorschläge für die Beweissicherung und Kontrolle 9.1. Gebäudebeweissicherung Vor Beginn der Vortriebs- und Ausbruchssprengungen sind in einem Radius von R = 150 m (R = Direktdistanz Dmin Sprengort – zu überwachendes Objekt) Gebäudebeweissicherungen nach dem Stand der Technik durch Bausachverständige durchzuführen. 9.2. 9.2.1. Immissionstechnische Überwachung Allgemeine Vorgangsweise Zur Kontrolle der Sprengarbeiten (Einhaltung der höchstzulässigen Erschütterungen Schwinggeschwindigkeiten vRmax ), ausgelöst durch Sprengarbeiten während der Herstellung der gegenständlichen Bauteile, werden in Entsprechung der DIN 4150-3 an den im Einflussbereich (Überwachungskorridor) situierten Objekten Erschütterungsmessungen durchgeführt. JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 21 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV Die Sprengschemata sind einerseits an die jeweiligen geomechanischen Verhältnisse anzupassen, andererseits werden, den Vortriebs- / Ausbruchsklassen übergeordnet, die Registrierungen der Sprengimmissionen herangezogen, um etwaige Überschreitungen der definierten Höchstgrenze (vRmax; Bezeichnung aus der ÖNORM) durch angepasste Bohrlochgeometrie (Sprengbild und Abschlagslängen), Lademengen und Zündabfolgen zu vermeiden. 9.2.2. Immissionstechnische Prognosen Als Basis für die Einhaltung vorgegebener Immissionswerte (Schwinggeschwindigkeiten) an Objekten (Riedl; Gottsdorf; Ramesberg; Krottenthal; Riedler Hof; Jochenstein) wird hinsichtlich der überschlägigen Prognosen die ÖNORM S 9020 13; 8 , Kap.3, herangezogen. In Entsprechung dieser Abstands-Lademengen-Beziehung kann für eine vorgegebene Lademenge der zulässige Mindestabstand oder für eine gegebene Entfernung (= Dmin) die maximal zulässige Lademenge bestimmt werden (in der ÖNORM S 9020 werden hierbei zwei Entfernungsbereiche: 15 – 50 m sowie 50 m definiert). Liegt die errechnete Sprengstofflademenge auf oder unter der in Bild 1 der ÖNORM S 9020 eingetragenen Grenzkurve, sind die Berechnungswerte ohne Erschütterungsmessung zulässig, da ein sogenannter „Bagatellwert― nicht überschritten wird. In den Tabellen 5 – 7 wurden die jeweils kürzesten Direktdistanzen zwecks Bestimmung zulässiger Lademengen für die einzelnen Sprengvortriebe bestimmt. Speichersee - Kontrollgang Für den Speichersee (Kontrollgang) wird eine eigene Bewertung vorgenommen, da der Sprengvortrieb / -ausbruch für diesen Bauteil mit, gegenüber den bergmännischen Vortrieben, differierender Sprengtechnik durchzuführen sein wird. Der Kontrollgang im Sohlbereich des Speichersees wird in offener Bauweise hergestellt, wobei für den Felsabtrag- und -ausbruch mehrere sprengtechnische Methoden zur Verfügung stehen. Für die Prognose zulässiger Immissionen sind primär die beiden Objekte nahe der Speichersee-Zufahrt Ost (Objekt Riedler Straße 31, D-94107 Untergriesbach, Dmin = 210 m) bzw. direkt westlich des Speichersees (Riedler Hof; D min = 220 m) heranzuziehen. In Entsprechung der Berechnung für Distanzen 50 m ergäbe sich für die o.g. Dmin eine zulässige Lademenge von ~ 25 Kg/Zündzeitstufe, welche in Abhängigkeit einer angepassten Bohr- und Ladegeometrie aufzuteilen wäre. Diese Lademengenbegrenzung würde z.B. einen wirtschaftlichen Grabenausbruch unter Einsatz der notwendigen Bohrlochgeometrie (Reihensprengung mit angepasster Zündzeitverzögerung) gewährleisten. Nach Passage dieser beiden Objekte können die begrenzten Lademengen in Anpassung an die geomechanischen Verhältnisse entsprechend verändert werden. Triebwasserweg Der Triebwasserweg setzt sich aus dem Niederdruckstollen, Verbindungsstollen und Schrägstollen zusammen, deren Ausbruch geometrisch nach einem Hufeisenprofil (Höhe: 5,25 m; Kalottendurchmesser: 5,20 m; Sohlbreite: 4,00 m) erfolgt. Innerhalb des betonausgekleideten Abschnittes des Schrägstollens vergrößert sich der erforderliche Ausbruchsquerschnitt auf ein Hufeisenprofil mit Höhe 5,70 m, Kalottendurchmesser 5,60 m, die Sohlbreite behält 4,00 m bei. Der anschließende Schrägschacht weist ein Kreisprofil mit einem Ausbruchsdurchmesser von 5,60 m auf. Für die beiden erstgenannten Stollen werden in Entsprechung der bautechnischen Gebäudeklassifizierung und Beweissicherung die DIN-gemäßen höchstzulässigen Schwinggeschwindigkeiten am jeweiligen Objektfundament festzulegen sein. Seite 22 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik Da für den durch Sprengvortrieb aufzufahrenden Bauteil Schrägstollen des Triebwasserweges für alle Ortschaften und Objekte im oberen Abschnitt der Donauleiten sowie oberhalb deren Abbruchkanten die Entfernungen nächstgelegener Sprengort – Objekt (Direktdistanz Dmin) sehr hoch sind, ist durch ein angepasstes Sprengschema (welches sich generell nach den geomechanischen Verhältnissen / Vortriebsklasse richten wird) jedwede Gefährdung der oben genannten Ortschaften durch Sprengerschütterungen auszuschließen. Gleiches gilt für den Sprengvortrieb des anschließenden Schrägschachtes. Kraftstation (Schachtkraftwerk) Nach Vorliegen der geologisch-tektonischen Untersuchungen wird ein den geomechanischen Verhältnissen angepasstes Sprengausbruchschema für den Krafthausschacht zu erarbeiten sein. Hierbei werden die in Entsprechung der jeweiligen Gebäude-, Objekt- und Anlagenklassifizierungen unter Einbeziehung der Anlagen des bestehenden Laufkraftwerkes Jochenstein etwaig notwendigen sprengtechnischen Auflagen (Verringerung der Abschlagslänge „a―, Festlegung der höchstzulässigen Lademenge pro Zündzeitstufe) unter Berücksichtigung der zulässigen Immissionen festzulegen sein. Niederdruckstollen Der Niederdruckstollen (Länge = 172,85 m; Hufeisenprofil mit Ausbruchsdurchmesser = 5,60 m, Sohlbreite = 4,00 m; Ausbruchsquerschnitt 26,24 m²; Endausbau: Ringbeton mit Innendurchmesser = 4,60 m) verbindet die Kraftstation mit dem Ein/Auslaufbauwerk und liegt in einer Tiefe von 40 m unter GOK. Hinsichtlich der Beweissicherung und Kontrolle der durch die Vortriebssprengungen ausgelösten Immissionen im Bereich der bestehenden Schleuse und des westnordwestlichen Vorhafens wird die Vorgangsweise wie folgt definiert: - Situierung: die im Folgenden angeführten Anlagenteile der Schleuse liegen in einer kürzesten Entfernung von Dmin (Tabelle 10; die in Spalte 3 in Klammer angeführten Entfernungen beziehen sich auf den Beginn des Vortriebes ab Lotschacht) zur Achse des Niederdruckstollens. Bauteil Schleuse - Anlagenteil Direktdistanz Dmin Niederdruckstollen -o- Nordschleuse – WNW-Endpunkt Nordschleuse – ESE-Tor ~ 102 m (~ 214 m) ~ 352 m (~ 467 m) -o-o- Südschleuse – ESE-Tor Trennmole – NW-Endpunkt ~ 356 m (~ 460 m) ~ 76 m (~ 178 m) Tabelle 10: Situierung Niederdruckstollen zu den Anlagen der Schleuse - Achsenlage: der Niederdruckstollen weist ab der Kraftstation eine Achsenrichtung von ENE WSW (70°/250°) auf, die Achse der Schleusenanlagen verläuft WNW ESE (300°/120°), die beiden Achsen queren einander also spitzwinkelig, wobei der Sprengvortrieb des Niederdruckstolllens nach Fertigstellung des Lotschachtes in Richtung Kraftstation (70°) erfolgen wird. - Sprengvortrieb: die Abschlagslänge wird in Anpassung an die geomechanischen Verhältnisse vor Ort adaptiert, die Vortriebsdauer wird aufgrund einer Tagesleistung von 3 lfm/Tg mit 8,5 Wochen angeschätzt. Da die Sprengarbeiten an dem am weitesten von den Schleusenanlagen entfernten Punkt (Lotschacht/vertikaler Ausbruch - in stationärer Achse; Niederdruckstollen – in Annäherung an die Schleusenanlagen mit Vortriebsfortschritt) beginnen, kann von einem vorab festgelegten Regelsprengschema ausgegangen werden. Unter Berücksichtigung der Abstands-Lademengenbeziehung der ÖNORM S 9020 (der gegenständliche Projektbereich liegt zwar durchwegs auf deutschem Staatsgebiet, die in gegenständlichem Gutachten selbstverständlich auch zitierte DIN 4150-3 enthält im Gegensatz zur o.g. ÖNORM jedoch keine Prognoseansätze) könnte, bezogen auf die geringste Entfernung Sprengort Niederdruckstollen – Schleusenanlage Dmin = 76 m, von einer maximalen Lademenge = 3 Kg pro Zündzeitstufe ausgegangen werden, wobei die resultierende Schwinggeschwindigkeit einen Wert von vRmax = 5 mm/s nicht überschreiJES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 23 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV ten würde (dieser Wert wäre für beide Normen für denkmalgeschützte Objekte in jedem Fall zulässig und führt in keiner Weise zu Schadensbildungen an Bauwerken). Da aufgrund der möglichen elektrischen, insbesondere aber der nicht elektrischen Zündung genügend Zündzeitstufen vorhanden sind, um jedes beliebige Sprengschema der gegebenen Ausbruchsfläche mit einem zeitversetzten Zünder zur Detonation zu bringen, kann in der Realität des Vortriebes mit Lademengen zwischen 0,8 und 1,5 Kg pro Zündzeitstufe (Abschlagslänge 1,0 bis 1,7 m) gerechnet werden. Höhere Lademengen pro Zündzeitstufe sind a priori nicht notwendig. Die Überwachung der Ausbruchs- und Vortriebssprengungen erfolgt über an den zum Vortrieb nächstgelegenen Bauteilen der Schleusenanlagen (wobei die Messgeräte in jeder Lage – z.B. auch an vertikalen Stützmauern mittels fest verschraubter Konsolen , Pfeilern, Objektaußenfassaden etc. – montiert werden können) aufgestellten bzw. kraftschlüssig montierten Messstellen (Geophonen). Hinsichtlich einer nachvollziehbaren Gewährleistung der Erschütterungsbeweissicherung wird generell ein Warnwert (80% des höchstzulässigen Richtwertes der vRmax) festgelegt, um bei Erreichen desselben die Sprenganlage in jedem Fall adaptieren zu können. Eine Gefährdung durch Sprengimmissionen für die Schleusenanlagen, den Vorhafen sowie die Schifffahrt ist für das gegenständliche Projektsareal auszuschließen. Seite 24 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV 9.3. Sprengtechnik Kontaminationen durch Sprengmittelrückstände 9.3.1. Beprobung des Ausbruchsmateriales Die Schutterung des gesamten Ausbruchmaterials des Triebwasserweges erfolgt durch den Niederdruckstollen und den Lotschacht. Generell ist nach einer Sprengung das Haufwerk flächendeckend nach Sprengmittelresten abzusuchen und erst danach mit der Schutterung zu beginnen. Eine weitere augenscheinliche Untersuchung ist vor Ort auf der Zwischenlagerfläche (siehe Kap.9.3.2.) außerhalb der Untertagehohlraumbauwerke durchzuführen. Zu Beginn der Sprengvortriebs- und Ausbruchsarbeiten sind, aufzufahrenden Bauteiles, regelmäßige Eichproben aus dem bruch zu nehmen und auf Sprengmittelrückstände (einerseits bare Rückstände; andererseits Laborproben mit Untersuchung mischen Verbindungen) zu untersuchen. je nach Geometrie des jeweiligen Gebirgsausmakroskopisch erkennauf die relevanten che- Je nach tatsächlich verwendetem Sprengschema (z.B.: Regelsprengschema A für eine Vortriebs- / Ausbruchsklasse, welche aufgrund gleichbleibender Gebirgsverhältnisse über eine größere Strecke zur Ausführung gelangt) kann der zeitliche Rahmen für die Beprobung nach Auswertung der Eichproben auf einen festgelegten Zeitraum – z.B. eine Woche – festgelegt werden. 9.3.2. Zwischenlager Aufgrund des Bauablaufes ist ein Zwischenlager für das bergmännisch ausgebrochene Gebirge vor dessen Weiterverwendung notwendig. Die hierfür vorgesehene Zwischenlagerfläche 1 für den Materialumschlag der Aushubmassen aus dem Lotschacht und dem Triebwasserweg hat eine Fläche von 5.700 m². JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 25 von 36 Sprengtechnik 10. ES-R Antragsunterlagen PFV Mögliche Beeinflussung von Reptilienstandorten 10.1. Räumliche Situation (Bestand) Der gegenständliche Projektbereich Energiespeicher Riedl liegt in etwa ab Beginn der Hangflanke „Donauleiten― innerhalb des FFH-Gebietes (Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie), Unterlagen hierzu wurden durch das Büro für Landschaftsökologie Dipl.-Ing. Aßmann in Form einer „Fundpunktkarte Reptilien― 3; 1 übermittelt. Während der Großteil der mittleren und oberen Donauleiten keine oder nur wenige Fundpunkte aufweist, treten Orte häufigen Auftretens von Äskulapnatter, Schlingnatter, Ringelnatter, Smaragdeidechse und Zauneidechse im unteren Hangabschnitt und Hangfußbereich sowie entlang der Bestandsstraße nach Riedl / Gottsdorf (Dolomitenstraße) auf. Hinsichtlich der räumlichen Verteilung der einzelnen Bauteile des Energiespeicher Riedl ist die untere Donauleiten (auslaufender Hangflankenfuß) als das sensibelste Areal einzustufen. Der Bauablauf sieht nach Abteufung des Lotschachtes als nächstfolgenden Bauabschnitt die Herstellung des Triebwasserweges (Niederdruckstollen, Verbindungsstollen, Schrägstollen und Schrägschacht) mittels zyklischen Sprengvortriebs vor. Daneben wird der Maschinenschacht ab Erreichen der Oberkante des anstehenden Felses im Sprengvortrieb ausgebrochen. Sensible Orte der Reptilienpopulation befinden sich in Entsprechung der schriftlichen Information durch Herrn Dipl.Ing. Aßmann vom 27.10.2011 und nach 3;1 an folgenden Lokalitäten: Hangfuß im Nahbereich der bestehenden Kraftwerksanlagen sowie des zukünftigen Schachtkraftwerkes (Horizontaldistanz Dmin 100 m) Hangfuß der Donauleiten im Bereich Verbindungsstollen – Schrägstollen (Vertikaldistanz Dmin 50 m) Dolomitenstraße, Kehren 2 – 4, Bereich Schrägstollen (Vertikaldistanz:130 – 155; Schrägdistanz Dmin: 160 – 200 m). Dolomitenstraße, Kehren 2 – 4, Bereich Schrägschacht (Schrägdistanz Dmin: 340 – 400 m). Die geringste Direktentfernung eines Sprengortes zu den genannten Zentren der Reptilienpopulationen beträgt somit auf kurzer Strecke der Hangfußquerung der Donauleiten durch den Triebwasserweg Dmin 50 m. Durch angepasste Vortriebssprengtechnik unter Miteinbeziehung von Immissionsmessungen können die Erschütterungen auf einem mit Verkehrsbelastungen vergleichbarem noise-level gehalten werden (siehe Kap.10.3.). 10.2. Spezifische Immissionswerte Die Intensität und Dauer von Erschütterungen hängen von zahlreichen Parametern ab und können daher größeren Schwankungen unterworfen sein, wobei mit zunehmender Entfernung vom Emissionsort sowohl die messbaren Immissionen (Schwinggeschwindigkeiten) als auch die zugehörigen Frequenzen abnehmen. Je nach geologischem Untergrundaufbau (Erschütterungsübertragung ausschließlich in anstehendem Fels; im Zweischichtfall – Fels/Lockergesteinsüberlagerung etc.) können die Immissionen auch kleinräumig deutlich variieren, wobei Impedanzunterschiede, hervorgerufen z.B. durch Störungszonen, unterschiedlich starke Dämpfungen bewirken können. Seite 26 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik Für den Vergleich von typischen Erschütterungen, ausgelöst durch unterschiedliche Quellen (Erreger), seien hier einige Beispiele zitiert (insbesondere „menschliche Aktivitäten― zeigen je nach tatsächlicher Quelle markant hohe Unterschiede sowohl der Schwinggeschwindigkeiten als auch der Frequenzen; Tabelle 8). Erschütterungsquelle Schwinggeschwindigkeit vRmax Frequenzbereich Verkehr (Schwerverkehr/LKW) 0,1 – 7 mm/s 3 – 50 Hz Verkehr (Eisenbahn) Rammen; Bohrpfähle 0,1 – 10 mm/s 0,2 – 10 mm/s 3 – 80 Hz 5 – 100 Hz 0,2 – 50 mm/s 3 – 400 Hz Sprengungen (hier sind markant höhere Werte möglich, welche jedoch aufgrund der meist beschränkten Zulässigkeiten nicht relevant sind) Menschliche Aktivitäten Hausbenützung (Gehen, 0,5 – 6 mm/s 0,1 – 25 Hz 0,5 – 25 mm/s 0,5 – 35 mm/s 0,1 – 100 Hz 0,1 – 100 Hz Stiegensteigen) Türenschlagen Stemmen, Bohren Tabelle 11: Unterschiedliche Erschütterungsquellen und immissionstechnische Messwerte In den beiden Abbildungen 4 und 5 sind zwei typische Erschütterungsregistrierungen von Sprengungen aus dem Tunnelvortrieb beispielhaft dokumentiert: Abbildung 4: Erschütterungsregistrierung einer (Kalottenteilquerschnitts-) Sprengung (Zeitfenster: 1,0 s) mit Angabe der vRmax sowie der drei Komponenten X, Y und Z mit zugehöriger Frequenz. Abstand Sprengort – Objekt Dmin: ~ 45 m, hohe Frequenz für die Komponente z bedingt durch die Raumstellung des anstehenden Felses Abbildung 5: Erschütterungsregistrierung einer (Kalottenteilquerschnitts-) Sprengung (Zeitfenster: 0,2 s) mit Angabe der vRmax sowie der drei Komponenten X, Y und Z mit zugehöriger Frequenz. Abstand Sprengort – Objekt Dmin: ~ 95 m, Frequenzverteilung entsprechend der Raumstellung des Gebirges sowie lokaler tektonischer Überprägung JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 27 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV Abbildung 4: Sprengvortrieb im Tunnelbau, Erschütterungsregistrierung (TU-HD-Ob.26) Seite 28 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik Abbildung 5: Sprengvortrieb im Tunnelbau, Erschütterungsregistrierung (TU-HD-Ob.15) 10.3. Sprengtechnischer Regelbetrieb Der sprengtechnische Regelbetrieb weist naturgemäß deutliche Unterschiede in Abhängigkeit des zu erstellenden Bauwerkes oder der Rohstoffgewinnung auf (für all diese Fälle gibt es Beispiele, wo Reptilien – resp. Schlangen – betroffen waren). In der Rohstoffgewinnung liegen teils markante Zeitunterschiede zwischen einzelnen Gewinnungssprengungen – diese können je nach Betrieb – zwischen täglich und einmal pro Woche, teils auch noch in längeren Zeitintervallen erfolgen. JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 29 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV Für den Tunnelbau ist die „zyklische― Abfolge ( 13;6 ; die einzelnen Arbeitsgänge werden im Wesentlichen nacheinander ausgeführt) charakteristisch, wobei der Regelbetrieb durch die Wiederholung dieser Arbeitsgänge definiert ist. Seite 30 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik Der Zeitaufwand wird in Abhängigkeit der Vortriebsklasse sowie des Abschlagsquerschnittes vereinfacht wie folgt berechnet: TA = tL+to+tS+tSM wobei: TA tL t0 tS tSM = = = = = Gesamtzeit Abschlag Ladezeit (= bohren, laden, besetzen der Bohrlöcher; Zündkreisprüfung) Sprengzeitpunkt + anschließende Bewetterungszeit Schutterung + Absicherung Ortsbrust / Laibung Stützmitteleinbau Geologische Dokumentationen und geotechnische Messungen können je nach Aufwand zu einer beträchtlichen Verlängerung eines Arbeitszyklus führen. Für den gegenständlichen zyklischen Ausbruch der Untertagehohlraumbauten Energiespeicher Riedl werden die Sprenggänge in einem Zeitintervall von 3 – 5 Std. liegen, wobei je nach Ausbruchskonzept für den Maschinenschacht auch Sprengungen in geringeren Zeitabständen möglich sein können. 10.4. Reptilienhabitate - „Standortkonstanz“ Im Zuge verschiedener Projekttätigkeiten (Begutachtung von Steinschlag- und Felssturzereignissen; Projektierung von Steinschlagschutzmaßnahmen; Beratung in der Rohstoffgewinnung: felsmechanische Abbauplanung und Erstellung angepassten Abtragssprengschemata) sind dem Unterzeichneten zahlreiche Habitate von Schlangen (Äskulapnatter; Ringelnatter; Würfelnatter; Kreuzotter) in Österreich bekannt, wo der Standort im Nahbereich von künstlich ausgelösten Erschütterungen (Sprengungen; Bohr- und Rammarbeiten; Verkehr) keine dauerhafte Abwanderung der Individuengruppe initiierte. Als Beispiel sei die Drautalstrecke („Sachsenburger Lehne―) der Österreichischen Bundesbahnen angeführt, wo in einer Trockenschlichtung (bergseits der Gleisanlage errichtete Böschungsstützung / Steinschlagberme; Abb.6, blaue Pfeile) über einen langen Zeitraum (lt. Aussagen von ÖBB-Mitarbeitern: „die Schlangen waren schon immer hier―; eigene Erfahrungen: zwei Jahre) mehrere Äskulapnattern (Abbildung 7 und Abbildung 8; Längen der Individuen bis 1,50 m) ihren permanenten Standort halten. Dies wurde weder durch den Bahnverkehr noch durch mehrfach durchgeführte Bohrungen für Anker und Abspannungen von Seilsperren (Steinschlagschutzbauwerke; Abb.6; rote Pfeile) während mehrerer Felssicherungskampagnen geändert. JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 31 von 36 Sprengtechnik ES-R Antragsunterlagen PFV Abbildung 6: Habitat für Äskulapnattern nahe einer Eisenbahntrasse Abbildung 7: Äskulapnatter 4 m neben Eisenbahntrasse auf Trockenschlichtung Ebenso sind Schlangen (in den durch den Unterzeichneten festgestellten Standorten: Würfelnatter und Äskulapnatter) im Nahbereich von Straßenbaustellen sowie Felsabsprengungen als „standorttreu― zu bezeichnen, mehrfache Beobachtungen des Unterzeichneten wiesen auch Schlangen (allerdings Kreuzottern) als standorttreu aus, welche direkt auf Etagen sowie in der Nahumgebung eines großen Steinbruches (Dorfgastein) von Frühjahr bis in den frühen Herbst immer wieder zu sehen waren, obwohl dort Gewinnungssprengungen im üblichen Steinbruchgewinnungsbetrieb, Schwerverkehr und Etagenfelssicherungsarbeiten regelmäßig ausgeführt werden. Seite 32 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik Abbildung 8: Äskulapnatter 4 m neben Eisenbahntrasse, Rückzug in die Trockenschlichtung 10.5. Messtechnische Überwachung im Bereich des Talbodens Der Schrägstollen erstreckt sich mit Achsrichtung gegen NE/ENE (32°) spitzwinkelig zur Hangflanke in den Berg, wobei die Tiefenlage (unter GOK) der Firste auf Höhe des Hangböschungsfußes für den Schrägstollen bei ~ 50 m liegt. Es wird daher für den Abschnitt im Nahbereich des Hangflankenfußes des Schrägstollens eine Lademengenbegrenzung von Lmax/Zündzeitstufe = 3 kg empfohlen, wobei die Sprengarbeiten durch Erschütterungsmessungen im unteren Leitenbereich überwacht werden sollten. Hierfür wird empfohlen, ein Referenzgeophon in Stollenachse oberhalb des Hangfußes (ca. 10 Höhenmeter oberhalb der Straße bzw. des Böschungsknickes) zu installieren. Diese Messstelle kann auch während der Ausbruchssprengarbeiten für den Maschinenschacht eingesetzt werden. Im Gesamten betrachtet wird die o.g. Lokalität des „ Hangfuß― der Reptilienpopulation der einzige zu überwachende Bereich sein, um die „Vortriebssprengungen Triebwasserweg― und die „Ausbruchssprengungen Maschinenschacht― zu überwachen. Die Durchführung eines Monitoring der Reptilien parallel zu den Erschütterungsmessungen wird im Gutachten „Biotope, Ökosysteme, Pflanzen und Tiere― erarbeitet. Generell wird festgehalten, dass aufgrund der Beachtung der Abstands-Lademengen Beziehung und der bekannten Abstände zwischen dem nächstgelegenen Sprengort zu den zitierten sensiblen Orten keine negativen Auswirkungen auf die lokalen Populationen der Reptilien (Smaragdeidechse, Äskulapnatter, Schlingnatter, Ringelnatter) beim Bau auftreten werden. JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 33 von 36 Sprengtechnik 11. ES-R Antragsunterlagen PFV Aufgetretene Schwierigkeiten Bei der Erstellung des Gutachtens Sprengtechnik sind keine Schwierigkeiten aufgetreten. Die gewählte Methodik der angepassten Sprengtechnik entspricht dem Stand der Technik. Als spezieller Aspekt wurden für das Projekt ES-R auch mögliche Auswirkungen auf Reptilien untersucht, die abschließende Beurteilung hierzu erfolgt in dem Gutachten „Biotope, Ökosysteme, Pflanzen und Tiere―. 12. Zusammenfassung 12.1. Aufgabenstellung Die Aufgabe des vorliegenden Gutachtens Sprengtechnik ist es, mögliche Auswirkungen auf den aktuell gegebenen, natürlichen Zustand des Projektbereiches hinsichtlich der Einwirkung von Immissionen aus dem Sprengausbruch / -vortrieb auf Gebäude, Denkmäler und Reptilienhabitate (Bauzeit) als auch etwaige längerfristig andauernde Auswirkungen innerhalb tiefer gelegener Gebirgsbereiche (hydrogeologische Veränderungen des Grundwasserregimes) zu beurteilen. Mögliche Maßnahmen zur Vermeidung und Verminderung negativer Auswirkungen werden vorgestellt. 12.2. Bestandssituation Der gesamte Projektbereich des gegenständlichen Bauvorhabens weist einzelne Areale auf, welche von direkten Einwirkungen aus Immissionen, ausgelöst durch Sprengarbeiten, beeinflusst werden können. 12.3. Wesentliche positive und negative Auswirkungen 12.3.1. Bayern Alle Vorhabensbestandteile des Projektes ES-R liegen in Bayern. Da das Gutachten Sprengtechnik ausschließlich die Auswirkungen durch Erschütterungen, mögliche Änderungen innerhalb des den Sprengungen nächstliegenden Gebirgskomplexes sowie eventuelle mögliche Auswirkungen auf die Qualität des Ausbruchsmateriales behandelt, ergibt sich aus dem gegenständlichem Kriterienkatalog keine positive Auswirkung auf die Umgebung der Bauteile. Die höchstzulässigen Erschütterungen, ausgelöst durch die Vortriebs- und Ausbruchssprengungen sind unter Berücksichtigung der Abstands-Lademengen Beziehung einhaltbar, sodass negative Auswirkungen aus dem Fachbereich Sprengtechnik nicht zu erwarten sind. 12.3.2. Österreich Aus dem Fachbereich Sprengtechnik sind für Österreich weder positive noch negative Auswirkungen gegeben. Alle Immissionen werden durch angepasste Sprengtechnik im Nahbereich der Sprenglokalitäten minimiert. Seite 34 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE ES-R Antragsunterlagen PFV Sprengtechnik 12.4. Maßnahmen zur Vermeidung und Verminderung von negativen Auswirkungen Zur Vermeidung etwaig möglicher negativer Auswirkungen werden die nach dem neuesten Stand der Technik durchzuführenden Maßnahmen (angepasste Sprengtechnik; Adaptierung der Sprengschemata in Entsprechung der Erschütterungsmessungen; Anwendung modernster Sprengstoffe) definiert, welche die Immissionen aus dem Sprengvortrieb / Ausbruch minimieren und in jedem Falle unter Einhaltung der einschlägigen Normen durchgeführt werden. Hinsichtlich der Immissionsbelastung durch Sprengarbeiten zur Herstellung der untertägigen Bauwerke (Triebwasserweg), des Kontrollgangs des Speichersees sowie des Maschinenschachtes werden Maßnahmen zur Einhaltung der zulässigen Schwinggeschwindigkeiten (vRmax) durchgeführt, welche eine Anpassung des jeweils vor Ort ausgeführten Sprengschemas in Entsprechung der Erschütterungsregistrierungen erlauben. Die höchstzulässigen Schwinggeschwindigkeiten sind unter Berücksichtigung der Abstands-Lademengen Beziehung einhaltbar, sodass negative Auswirkungen aus dem Fachbereich Sprengtechnik nicht zu erwarten sind. 12.5. Mögliche Beeinflussung von Reptilienhabitaten Im Bereich der gegebenen kartierten Orte von Reptilienvorkommen nahe des Hangfußes sowie im mittleren Hangabschnitt (Dolomitenstraße, Kehre 2 – 4) der Donauleiten ist nur für das unterste Areal eine Erschütterungsüberwachung mit eventuell notwendiger Anpassung der Sprengschemata vorzusehen, um eine Beeinflussung der lokalen Reptilienpopulation durch Erschütterungen auszuschließen. 12.6. Gesamtbeurteilung Auf Basis der durchgeführten Beurteilung betreffend die Auswirkungen der Sprengarbeiten zur Herstellung einzelner Bauteile des Projektes Energiespeicher Riedl (Speichersee / Kontrollgang; Triebwasserweg; Maschinenschacht) in Bezug zu deren Umgebung wird festgehalten, dass die durch die Vortriebs- und Ausbruchssprengungen ausgelösten Erschütterungen in jedem Falle derart minimierbar sind, dass negative Auswirkungen auf die im Nahbereich situierten Objekte (Anlagen des DKJ; einzelne Gebäude) und Reptilienhabitate vermieden werden können. Durch die Anwendung moderner Sprengstoffe und angepasster Zündtechnik sind die jeweils erwünschten Abschlagsgüten realisierbar, bei möglicher Verwendung von Emulsionssprengstoffen sind Kontaminationen des Ausbruchsmateriales nicht zu erwarten. JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE Seite 35 von 36 Sprengtechnik 13. ES-R Antragsunterlagen PFV Literatur Zur Erstellung des vorliegenden Gutachtens wurde folgende fachliche Literatur verwendet: 1 BARTON, N. (2007): „Rock Quality, Seismic Velocity, Attenuation and Anisotropy―; Herausgeber: Taylor & Francis / Balkema, P.O.Box 447, 2300 AK Leiden, The Netherlands 2 DIN 4150-3 (Februar 1999): „Erschütterungen im Bauwesen Teil 3: Einwirkungen auf bauliche Anlagen―; Herausgeber: DIN Deutsches Institut für Normung, Berlin; Verkauf/Vertrieb: Beuth Verlag GmbH, D-10772 Berlin 3 HINZEN, K.-G. & LÜDELING, R. (1988): „Erschütterungsprognose und Erschütterungskataster―; in: Ausbreitung von Erschütterungen im Boden und Bauwerk, TTP Clausthal-Zellerfeld; 153-168 4 HIRATA, A., INABA, S. & ISHIYAMA, K. (1990): „Blasting vibrations in jointed rock―; Herausgeber: Balkema Publishers, Rotterdam-Brookfield; Congress: Mechanics of jointed and faulted rocks, Vienna; 763-770 5 KUZMENKO, A.A., et al. (1993): „Seismic effects of blasting in rock―; Herausgeber: Balkema Publishers, Rotterdam-Brookfield 6 ÖNORM B 2203-1 (01.12.2001): „Untertagebauarbeiten Werkvertragsnorm, Teil 1: Zyklischer Vortrieb―; Herausgeber: Österreichisches Normungsinstitut, Heinestraße 38, A-1020 Wien 7 ÖNORM B 2203-2 (01.01.2005): „Untertagebauarbeiten Werkvertragsnorm, Teil 2:Kontinuierlicher Vortrieb―; Herausgeber: Österreichisches Normungsinstitut, Heinestraße 38, A-1020 Wien 8 ÖNORM S 9020 (01.August 1986): „Bauwerkserschütterungen Sprengerschütterungen und vergleichbare impulsförmige Immissionen―; Herausgeber: Österreichisches Normungsinstitut, Heinestraße 38, A-1020 Wien 9 ÖSTERREICHISCHE GESELLSCHAFT FÜR GEOMECHANIK (ÖGG; 2008, 2.überarbeitete Auflage): „Richtlinie für die Geotechnische Planung von Untertagebauarbeiten mit zyklischem Vortrieb―; Herausgeber: Österreichische Gesellschaft für Geomechanik, Bayerhamerstraße 14, A-5020 Salzburg 10 RISSLER, P. (1991): „Erfahrung beim Sprengvortrieb eines Stollens unter Bebauung―; Tagungsband Internationaler Kongress für Felsmechanik, Aachen; Heraus-geber: Balkema Publishers, Rotterdam-Brookfield 11 SISKIND, D.E. (2000): „Vibrations from Blasting―; Herausgeber: International Society of Explosives Engineers, Cleveland, OH, USA Seite 36 von 36 JES-A001-SCHO1–B40019-00-AFE