Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke nach
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Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden - Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Stand: 30. Oktober 2015 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Inhaltsverzeichnis 3.1 Streckentrassierung ..................................................................................................4 Örtlichkeit (Oberflächensituation, Objekte) ................................................................4 Trassierungsparameter (Trasse, Gradiente, Überlagerungsverhältnisse) .................4 3.2 Tunnelbauwerke .....................................................................................................12 Baugrundsituation (Schichten, GW-Situation) .........................................................12 Auftreten von Störzonen .........................................................................................19 Bauverfahren (Spritzbetonbauweise / Maschinenvortrieb) ......................................24 Technologische Parameter für die Bauausführung .................................................37 Materialbewirtschaftung der anfallenden Aushub- und Ausbruchmengen ...............39 Tunnelbauwerke .....................................................................................................53 Lichtraumprofil und Querschnittsgestaltung sowie Nothaltestelle (NHS) .................63 Konstruktionsprinzipien der Tunnelauskleidung, -entwässerung und -abdichtung sowie baulicher Brandschutz ..................................................................................71 Art und Anordnung der Sicherheits- und Rettungssysteme .....................................79 Logistikkonzept .......................................................................................................81 Geotechnische und bauverfahrenstechnische Risikoanalyse ..................................83 Beurteilung der Machbarkeit der Tunnellösung .......................................................84 3.3 Großbrücken und talüberspannende Brücken .........................................................91 Erforderliche Bauwerke...........................................................................................91 Bewertungskriterien ................................................................................................91 Überwerfung Heidenau ...........................................................................................93 Talbrücke Heidenau ................................................................................................94 Talbrücke Seidewitz................................................................................................99 Baukosten.............................................................................................................103 Nächste Planungsschritte .....................................................................................104 Seite 2 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Aufgabe 2 Technologische Betrachtung wesentlicher Bauwerke 3. Einführung Grundlage für die Trassenführung ist die Linienführung zur Vorzugsvariante 1.1 aus der Studie 2012 (Projekt TEN 22, „Untersuchung von Linien- / Trassenvarianten für eine gemeinsame grenzüberschreitende Planung“), die aufgrund weiterer Untersuchungen in Bezug auf die Raumempfindlichkeit, die geologischen und hydrogeologischen Basisdaten, und den Planungen auf tschechischer Seite zu optimieren ist. Aus dieser Untersuchung 2012 zur NBS gingen die wesentlichen Trassierungs-Gelenkpunkte Dresden (Heidenau) Strecke 6240 – Staatsgrenze D/CZ nach der Autobahn E 55 (BAB A 17) – Ústí nad Labem (Prag) hervor. Das Untersuchungsgebiet beginnt auf deutscher Seite südlich von Dresden in der Stadt Heidenau am Haltepunkt Heidenau Süd der DB Bestandsstrecke DD – Pirna. Es führt weiter in südöstlicher Richtung an Pirna vorbei über den Ortsteil Pirna-Zehista (Seidewitztal) in Richtung Dohma, und danach weiter in einem großen Bogen über den sogenannten Lohmgrundrücken in südwestlicher Richtung unter Umgehung der Kurorte Berggieshübel und Bad Gottleuba sowie vorbei an der Talsperre Gottleuba in Richtung Breitenau und tschechische Grenze. Die Trasse quert die Autobahn E 55 (BAB A 17) auf tschechischer Seite westlich des Berges Spicak (723 m + NN) und führt in südlicher Richtung nach Chlumec. Der Untersuchungsraum endet auf tschechischer Seite mit der Einbindung der Neubaustrecke in das Bestandsnetz der SZDC nordöstlich von Chabarovice. Aufgrund der geographischen Verhältnisse im Elbtal, im Seidewitztal und im Erzgebirge in Verbindung mit der maximal zulässigen Streckenlängsneigung verläuft die Trasse überwiegend in Tunnelbauwerken und einem größeren Brückenbauwerke. Planungsgrundlagen - Machbarkeitsstudie 2008 - Potentialanalyse und Kosten-Nutzenanalyse 2010 - Variantenuntersuchung 2012 mit Linienbestimmung ab Planungsbeginn August 2014 - amtliche topographische Karten und Luftbilder Stand 2014 - amtliche umweltfachliche Daten Stand 2014 - amtliches digitales Geländemodell Sachsen Stand 2014 - amtliches digitales Geländemodel Tschechien Stand 2015 - Bahn-Geodaten in Heidenau Stand 2015 Seite 3 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.1 Streckentrassierung Örtlichkeit (Oberflächensituation, Objekte) Im Rahmen einer Raumwiderstandsanalyse (Aufgaben 2.1 und 2.2) wurden innerhalb eines definierten Planungskorridors entlang der bereits erarbeiteten Vorzugsvariante 1.1 (Studie 2012) nachfolgende umweltfachliche Aspekte untersucht: · Siedlungsgebiete, · Raumentwicklungspläne, · Planungsvorhaben Dritter, · Natur und Umwelt, · Geophysik (Bergbau, Störungszonen) Die angetroffenen Raumwiderstände wurden mit Bezug zur Eisenbahntrasse kategorisiert, abgeschichtet und die für die Trasse entscheidungserheblichen Konflikte herausgearbeitet. Angetroffene Einzelkonflikte wurden näher betrachtet und die Trassierung, sofern möglich, aufgrund dieser Zwangspunkte optimiert. Die Anpassung der Vorzugsvariante aus der Studie 2012 erfolgte aufgrund der Raumwiderstände und Planungen in Heidenau (Gewerbegebiet, unterirdischer Hohlraum „Pechhütte“, FFH-Gebiet Elbtal), der Ortsumgehung Pirna B 172n (Bauvorhaben DEGES), im Bahretal (FFH-Schutzgebiet DE-5049-304 Bahrebachtal und Vogelschutzgebiet DE- 5048-451 Osterzgebirgstäler) und der geologischen Struktur Börnersdorf (Untersuchung LfULG), sowie der möglichst weiträumigen Umgehung des Trinkwasserschutzgebiets Gottleubatal. Die ursprünglich in der Vorzugsvariante 2012 geplante Durchfahrung des Bahretales zum Zwecke der Verkürzung des Basistunnels wurde aufgrund der Bewertung der umweltfachlichen Raumwiderstände (Hoch bis sehr hoch) aufgegeben, zudem ist die jetzt optimierte Trassenführung um ca. 800 m kürzer als die Vorzugsvariante 1.1 aus dem Jahre 2012. Trassierungsparameter (Trasse, Gradiente, Überlagerungsverhältnisse) Nach den Projektvorgaben ist die Trassierung der geplanten Neubaustrecke für einen Hochgeschwindigkeits-Personenverkehr mit v max = 200 km/h und Güterverkehr mit v max = 120 km/h auszulegen. Das Regelwerk der DB Netz AG (Richtlinie 413) sieht für diesen Bereich die Einordnung der Neubaustrecke in den Streckenstandard M 230 vor. Die Leitgeschwindigkeit beträgt demgemäß zwischen 160 und 230 km/h. Der Gleisachsabstand beträgt mindestens 4,50 m (gemäß TSI > 4,00 m). Der Überholgleisabstand soll gemäß Richtlinie 413 zwischen 8 km und 20 km betragen. Als Überholungsgleislängen sind 750 m für Güterzüge vorzusehen. Seite 4 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Überleitverbindungen sollen in Abständen zwischen 8 km (Bahnhofsabstand) und 20 km betragen. Blockabschnittslängen für die Signaltechnik sollen zwischen 1,5 km und 4,0 km nach Bemessungsrechnung betragen. Die Einfahr-/Ausfahrgeschwindigkeit in den Weichen soll zwischen 80 und 100 km/h betragen. Die Geschwindigkeit in den Überleitverbindungen soll zwischen 80 und 100 km/h betragen. Das max. zulässige Längsgefälle beträgt nach dem eisenbahntechnischen Regelwerk TSI-INF-2014-1299 für Mischverkehrsstrecken 12,5 ‰. Das Lichtraumprofil GC nach EBO bzw. TSI-INF ist einzuhalten. Die Streckenklasse ist nach dem DB Regelwerk die Lastkategorie D4 (Achslast 22,5 t, Streckenlast 8 t/m) + SSW. Optional soll die Lastkategorie E5 betrachtet werden. Bei Überholgleisen sind Schutzweichen anzuordnen Eine weitere Vorgabe zur Trasse ergab sich aus den Abstimmungen mit der DB Netz AG, die eine Fortführung der Bestandsstrecke 6240 DD - Pirna für den Güterverkehr für erforderlich hält. Gemäß Fahrplanuntersuchung (Anhang 1.2) ist mindestens 1 Bestandsgleis in Richtung Pirna zu erhalten. Als Variante ist auch eine 2-gleisige Fortführung in Richtung Pirna planerisch zu untersuchen. Abbildung 1: Lageskizze NBS Dresden - Prag Seite 5 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.1.2.1 Ausfädelung Heidenau Die NBS-Trasse beginnt analog der Vorzugsvariante am Ausfädelungspunkt in Heidenau (Haltepunkt DB Strecke 6240 km Station 49,970) als zweigleisige Strecke im Bestand mit dem Einbau einer Überleitverbindung mit 4 Weichen (W 101 bis W 104 in der Bauform 60-12001:18,5 fb). Die max. Geschwindigkeit auf der Strecke 6240 beträgt 160 km/h, die Überleitverbindungen (W 101 bis W 104) sind für eine Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h ausgelegt. Nach den Überleitverbindungen erfolgt in der Bestandsstrecke bei km Station 49,680 die Verziehung der Bestandsgleise als künftige NBS-Gleise und an der Station 49,450 in Höhe Geschwister-Scholl-Straße die Abtrennung der Bestandsstrecke 6240 in Richtung Pirna (1-gleisig oder 2-gleisig) von der künftigen Neubaustrecke DD - Prag. Nach dem Abzweig der Strecke 6240 beginnt die Anrampung der Neubaustrecke in Parallellage zur Strecke 6239 (SBahn) mit 12 ‰ in Form eines U-förmigen Trog-Rampenbauwerkes mit ca. 660 m Länge. Bei NBS-Strecken km 0,514 (Strecke 6240 km 48,580) beginnt die Überquerung der NBS über die Strecke 6240 in Form eines Überwerfungsbauwerkes als Stahlbetonrahmen mit seitlichen Wandöffnungen mit ca. 280 m Länge. Bei NBS km 0,800 beginnt das Brückenbauwerk zur Überquerung der bestehenden Bebauung (Gewerbegebiet Heidenau) und der S 172. Das Brückenbauwerk ist zunächst mit einem 2-gleisigen Überbau über 4 Brückenfelder konzipiert, bevor die Strecke aufgeweitet wird und nach 6 weiteren 1-gleisigen Überbaufeldern direkt in einen Einschnitt und ab NBS km 1,350 (1,390) in ein Tunnelbauwerk mit 2 Röhren übergeht. Die Gesamtlänge des Brückenbauwerkes beträgt aufgrund der unterschiedlichen Entwicklungslängen der Gleise 473 m für das Gleis DD-Prag und 517 m für das Gleis Prag-DD. Gemäß der aktuell bestehenden Bebauung (Industriegebiet zwischen S 172 und Strecke 6240 DD-Pirna) muss der Ausfädelungsbereich in DD-Heidenau aufgrund von Neubauten neben der Bestandsstrecke (Zwangspunkte) gegenüber der Vorzugsvariante 1.1 neu trassiert werden. Auch der Tunnelanfang wurde aufgrund der Nähe der Vorzugsvariante 1.1 zu einem FFH-Gebietes und eines unterirdischen Hohlraume „Pechhütte“ weiter Richtung Osten außerhalb dieser Bereiche verschoben werden. Tunnel Heidenau – Großsedlitz Dieser Tunnel mit 2 Röhren (Abstand ca. 29 m) beginnt bei NBS km 1,350 und endet etwa bei NBS km 3,300. Aufgrund der Geländetopographie wird das Tunnelbauwerk durch ein ca. 120 m langes Trogbauwerk von NBS km 2,150 bis 2,270 unterbrochen. Nach der Unterquerung der Kreisstraße K8272 (Großsedlitz – Pirna) und der Bundesstraße 172a endet der Tunnel und geht in ein Trogbauwerk bis ca. NBS km 3,370 mit nachfolgendem Dammbauwerk (Länge ca. 800 m) bis ca. NBS km 3,800 über. Ab dem Tunnelende werden die NBS-Gleise wieder auf einen Abstand von 4,50 m verzogen. Seite 6 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Talbrücke Seidewitz Es folgt von NBS km 3,800 bis km 4,850 eine 2-gleisige Brücke mit Gleisabstand 4,50 m (Länge ca. 1.050 m, max. Höhe ca. 37 m), die das Tal der Seidewitz und den Ortsteil PirnaZehista südwestlich der geplanten OU Pirna B 172n überspannt. Aufgrund der vorliegenden Planungen zur Ortsumgehung Pirna B 172n wurde die Trasse zur Minimierung der Eingriffe in die vorhandene Bebauung näher an die geplante B 172n herangerückt. Somit konnte auch die Altlastendeponie am Schützengrund südlich von Pirna-Zehista umgangen werden. Aufgrund der engeren Trassierung beträgt die max. Fahrgeschwindigkeit auf der Brücke 180 km/h bei einer zulässigen Überhöhung von 150 mm. Höhere Geschwindigkeiten sind unter voller Ausnutzung der max. Überhöhung von 170 mm möglich (Zulassungsgrenze). Dammbauwerk Goes Danach folgt von NBS km 4,840 ein etwa 2.000 m langer 2-gleisger Streckenabschnitt bis zur Kreisstrasse K8753 (Höhe Goes) km 6,800. Bis zu dieser Station wurde die Strecke analog der Trassierung 2012 mit einem Gleisabstand von 4,50 m und mit einer Neigung von 12,0 ‰ trassiert. Die Trasse liegt auf einem Dammbauwerk etwa 8m über der vorhandenen Geländeoberkante. Erfordernis Überholbahnhof Goes Überleitverbindungen sowie Überholgleise im Tunnel sollen aus technischen und wirtschaftlichen Gründen nicht geplant werden (vgl. Studie zum Brenner-Basis-Tunnel und Ziffer 3.1.2.2). Die DB Richtlinie 413 fordert die Anlage eines Überholbahnhofes im Abstand von max. 20 km (Untergrenze der Streckenauslastung) gemäß nachfolgendem Schema (Abbildung 2) mit einer max. Gleislängsneigung von 2,5‰. Das Erfordernis eines Überholbahnhofes wurde durch die Fahrplanstudie der DB Netz AG (Anhang 1.2) zum Nachweis der betrieblichen Leistungsfähigkeit aus betrieblicher Sicht nachgewiesen. Damit können schnell fahrende Personenzüge die langsameren Güterzüge überholen, bevor diese in den Basistunnel einfahren (Fahrtrichtung Prag) oder in das Bestandsnetz bei Heidenau (Fahrtrichtung Dresden) einfahren. Daher wurden im Abschnitt Goes auf dem Dammbauwerk 2 Überholgleise mit einer Nutzlänge von 750 m vorgesehen. Die Anschlussweichen für die Überholgleise (W 003 bis W 006) sind in der Bauform 60-1200-1:18,5 fb für eine Abzweiggeschwindigkeit von ve = 100 km/h ausgelegt. Vor und nach den Anschlussweichen wird je eine Überleitverbindungen (W 001/002 und W 005/006) ebenfalls für eine Fahrgeschwindigkeit von ve = 100 km/h angeordnet. Seite 7 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 2: Schema Überholbahnhof Lohmgrundrücken und Beginn Basistunnel (Variante A) Die bisherigen Planungen zur Vorzugstrasse 1.1 gingen von der Herstellung eines bis zu 30 m tiefen und ca. 2,2 km langen Einschnittes am Lohmgrundrücken mit der Ausbildung einer mit 30° bis 45 ° geneigten Böschung aus. Diese Böschungsneigungen erfordern jedoch aufwändige ingenieurgeologische Baumaßnahmen (Hangsicherungen). Nach dem Abschnitt Goes verläuft die Trasse der Variante A daher analog der Vorzugsvariante 1.1 aus 2012 in einem etwa 2.700 m langen Einschnitt in Parallellage zur S 173 die Aufweitung der Streckengleise auf einen Achsabstand von ca. 29 m bis zum Beginn des Tunnels bei NBS km 9,155 mit zwei 1-gleisigen Tunnelröhren (etwa 200 m nördlich der S 170 Ortumgehung Friedrichswalde-Ottendorf). Die Längsneigung der Strecke im Einschnitt bis zum Tunnelportal betrug 12 ‰ und ab dem Tunnelportal 4 ‰, aufsteigend bis zum Scheitelpunkt nach etwa 9.200 m bei NBS km 18,347 (Höhe Börnersdorf), danach betrug das Streckenlängsgefälle ca. 3 ‰ in Richtung Tschechien auf eine Länge von etwa 15.130 m. Auf deutscher Seite betrug die maximale Tunnelüberdeckung ca. 310 m und auf tschechischer Seite ca. 550 m. Die Tunnellänge der Variante A beträgt 24.322 m. Nach Auswertung der geologischen und hydrogeologischen Daten in Zusammenarbeit mit dem LfULG würde dieser Einschnitt dauerhaft einen großräumigen Einfluss auf den Grundwasserhorizont in einer geotechnisch schwierigen Zone (wasserführende verwitterte Gesteinsschichten bis 20 m Tiefe) haben. Der Grundwasserstand wird nach Auswertung der bislang vorliegenden Hydrogeologischen Daten bei ca. 8 bis 9 m unter Geländeoberkante vermutet. Die Schienenoberkante läge demzufolge zwischen 20 und 30 m unter dem natürlichen Grundwasserpegel. Seite 8 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Alternative Tunnelverlängerung am Lohmgrundrücken (Variante B) Aufgrund des Erfordernisses eines Überholbahnhofes und damit einer etwa 10m tiefer liegenden Gradiente würden die o.g. Abstände zur Geländeoberkante in der Variante B nochmals deutlich anwachsen. Mit einer Verlängerung des Tunnelbauwerkes ist es möglich, sowohl die betrieblich erforderliche Anordnung eines Überholbahnhofes vor dem Tunnelportal umzusetzen, als auch den dauerhaften Eingriff in das Grundwasserregime deutlich zu verringern. Die Länge des Einschnittes reduziert sich dadurch ebenso deutlich um 1.660 m wie auch die erforderlichen Massenbewegungen beim Aushub (siehe nachfolgenden Tabelle). Vergleich der anfallenden Aushubmassen Länge bleibender Einschnitt im Endzustand Länge offene Bauweise (temp. Einschnitt) Gesamtlänge temp. Einschnitt Variante A Variante B 2.340 m 680 m 160 m 460 m 2.500 m 1.140 m Aushubvolumen bleibender Einschnitt mit Trog (Aushubvolumen bleibender Einschnitt ohne Trog 1.443.783 m³ 2.300.000 m³) Aushubvolumen Tunnel offene Bauweise (temp.) 312.479 m³ 1.147.461 m³ 1.756.595 m³ 1.300.101 m³ 219.339 m³ 968.091 m³ 1.537.256 m³ 332.010 m³ 986.792 m³ 698.355 m³ 550.464 m³ -366.345 m³ Gesamtlänge Basistunnel Ausbruchvolumen bergm. Bauweise 24.645 m 4.100.550 m³ 26.531 m 4.373.460 m³ Mengendifferenz (Ausbau - Einbau) 4.651.014 m³ 4.007.115 m³ Aushubvolumen Gesamt Einschnitt Einbauvolumen Verfüllung Tunnel offene Bauweise Mengendifferenz (Ausbau - Einbau) 152.641 m³ Gesamtbilanz Einbauvolumen Dammbauwerke Mengen-Überschuss / Mengen-Verringerung Bei der Variante B (flachere Gradiente) fallen deutlich weniger Überschussmassen im Einschnitt Lohmgrundrücken an und auch das Einbauvolumen am Dammbauwerk reduziert sich. Beim Tunnelausbruch für den Basistunnel erhöhen sich die Ausbruchmassen um ca. 273.000 m³. Seite 9 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Somit verbleibt eine Minderung des zu deponierenden oder einer Verwertung zu zuführenden Aushubmaterial um ca. 645.000 m³ und eine Vermeidung des dauerhaften tiefen Eingriffes in die Grundwasserverhältnisse. Die bauliche Lösung eines tiefen Geländeeinschnittes der Variante A ist daher aus umweltfachlichen und wirtschaftlichen Gründen auszuschließen. Anpassung der Tunnelplanung Die vorgenannten Randbedingungen führten zu einer geänderten Planungslösung (Variante B) mit einem tiefer liegenden Basistunnel, dem nunmehr auch ein Überholbahnhof mit einer max. Gleislängsneigung von 2,5 ‰ vorgeschaltet werden kann. Die Gradiente im Trassenbereich von den Überholgleisen bei Goes bis zum Hochpunkt des Basistunnels wurde abgeändert. Der Tunnelbeginn befindet sich nunmehr bei NBS km 7,200 und der Tunnelhochpunkt wurde auf den NBS km 19,296 verschoben, damit auch auf der tschechischen Seite ein Mindest-Längsgefälle im Tunnel von 3 ‰ erreicht werden kann. Der Einschnitt-Bereich vor dem Tunnel wurde auf eine Länge von ca. 655 m verringert. Basistunnel Abschnitt Börnersdorf Die optimierte Trasse umgeht die Struktur Börnersdorf etwa 400 m weiter westlich als bislang geplant. In diesem Bereich ist auch der Bau eines Zwischenangriffes über einen ca. 230 m tiefen Vertikalschacht möglich und baulogistisch aufgrund der Anschlussstelle zur BAB A 17 sinnvoll. Der Vertikalschacht kann später als Be- und Entlüftungsschacht sowie als Angriffspunkt für den Brand- und Katastrophenschutz dienen. Eine weitere Optimierung der Tunneltrasse mit Bezug zum Gelenkpunkt Usti nad Labem bzw. zum Tunnelportal auf der tschechischen Seite ist von den Planungsergebnissen in Tschechien abhängig. Die gegenwärtige Trassierung ist im Zusammenhang mit den Randbedingungen aus Geologie und Hydrogeologie zu bewerten, die zukünftig noch genauer zu erkunden sind. Gegebenenfalls sind hier noch Anpassungen in der Trassierung der Tunnelröhren erforderlich 8 (geologisch bedingter Mindestabstand der Tunnelröhren). 3.1.2.2 Lage der vorzusehenden Gleiswechseleinrichtungen Aus betrieblichen Gründen erforderliche Gleiswechseleinrichtungen sollen aufgrund einer Untersuchung der UN (Recommendations of the multidisciplinary group of experts on Safety in Tunnels (Rail) aus dem Jahr 2002) sowie aufgrund von aktuellen Planungen zum Brenner Basistunnel nicht mehr innerhalb von Tunneln angeordnet werden. Seite 10 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Der bautechnische und brandschutztechnische Aufwand zur Einrichtung von Gleiswechseleinrichtungen in einem Tunnel mit 2 Röhren ist erheblich, der betriebliche Nutzen dagegen gering. Im Rahmen des Projektes sind jetzt Gleiswechseleinrichtungen auf deutscher Seit unmittelbar vor dem Basistunnel vorgesehen (Überholbahnhof Goes) und auf tschechischer Seite im nächsten Bahnhof in Ústí nad Labem geplant. Der Abstand zwischen diesen beiden Bahnhöfen beträgt ca. 34,90 km. Seite 11 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.2 Tunnelbauwerke Baugrundsituation (Schichten, GW-Situation) 3.2.1.1 Allgemeines Bereits aus der Variantenuntersuchung 2012 liegt zur Geologie die Information vor, dass die Tunnel der geplanten Neubaustrecke im Wesentlichen in einem Gebirge aus den folgenden Formationen vorzutreiben sind: · Kreide · Elbtalschiefergebirge · Kristallin Für die erste Phase der Überlegungen zur Tunnelplanung wurden durch das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) folgende Informationen zur Verfügung gestellt: · Hinweise in einer Besprechung mit Präsentation in Freiberg am 19.01.2015 zur Geologie/Hydrogeologie für die NBS Dresden-Prag (Anlage) · Ferner wurde dem Planer ein geologischer Übersichtsschnitt (Vorabprofil) auf Grundlage von geologischen Karten des LfULG am 27.03.2015 übergeben. Seitens des LfULG wird dabei empfohlen, zunächst bis zur Vorlage eines konkretisierten Modells für die Streckenbereiche km 0-4 zwei Varianten zu betrachten. 3.2.1.2 o Verlauf der Gradiente (Tunnel/Einschnitt) gemäß Schnittdarstellung in den Ablagerungen der Kreide (Sandstein/Mergel) und des Kristallins (Granodiorit) o Verlauf der Gradiente (Tunnel/Einschnitt km 1-1,5) abweichend von der Schnittdarstellung in den quartären Schichten (mit Mächtigkeiten bis 20 m) Geologie Nach den ersten geologischen Vorabprofilen kann für die beiden Tunnel von einer im Folgenden erläuterten geologischen Situation ausgegangen werden. Im Zuge des Tunnelvortriebs werden von Nord nach Süd die folgenden Gesteinsschichten zu durchörtern sein: Tunnel Heidenau–Großsedlitz Granodiorit Metamorphes Gestein, Kristallin – Proterozoikum (Dohnaer Granodiorit) Beim Granodiorit handelt es sich um eine Übergangsform zwischen Diorit und Granit (körniges Tiefengestein). Hinweis: Im Übergangsbereich kann das Festgestein eine tiefgründige Verwitterungszone aufweisen. Seite 12 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Sandstein Sedimentgestein, Kreideformation Sandstein besteht im Wesentlichen aus Quarzkörnern, die durch Bindemittel miteinander verkittet sind. Der hier auftretende Sandstein stammt aus der Kreideformation (vgl. auch Elbsandsteingebirge). Basistunnel Erzgebirgstunnel Sandstein Siehe oben Grauwacke Sedimentgestein, regionalgeologisch Elbtalschiefergebirge, Paläozoikum Grauwacke besteht aus Körnern von Quarz, Feldspat, Chlorit- und Glimmerplättchen sowie Bruchstücken von Kiesel- und Tonschiefer, Hornstein und Quarzit. Basische Vulkanite Eruptivgestein, Elbtalschiefergebirge Vulkanite sind Ergussgesteine (hier basisches Magma). Hier können Vulkanit-Sedimentabfolgen mit Karbonatund Kieselgesteinseinschaltungen auftreten. Ebenso Diabastuffe, als Schalstein bezeichnet (Diabas = Basalt mit mittelkörnigem Gefüge). Phyllite Metamorphes Gestein, Elbtalschiefergebirge Phyllit ist vorwiegend aus Quarz und Serizit bestehender feinblättriger kristalliner Schiefer, der durch Metamorphose aus Tonschiefer hervorgegangen ist. Die hier auftretenden Phyllite enthalten Quarzite. Granit Magmatisches Tiefengestein, kristallin Granit ist ein körniges Tiefengestein und besteht aus Feldspat, Quarz und Glimmer. Seite 13 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Gneis Metamorphes Gestein, kristallin (hier überprägt bzw. allgemein) Gneis ist ein metamorphes Gestein und besteht im Wesentlichen aus Feldspat, Quarz und Glimmer. Gneis kann aus Magmagestein wie z.B. Granit entstanden sein (Orthogneis). Ferner auch aus Sedimentgestein, z.B. Tonschiefer (Paragneis). Vulkanite Eruptivgestein, Tertiär. Im Bereich des Erzgebirgsabbruchs auf der Südseite treten Vulkanite (Basalt) aus der Tertiärformation auf. Tone - Tonsteine Tertiär Übergang zum Lockergestein im südlichen Portalbereich. Sande Tertiär Lockergestein im südlichen Portalbereich Weitergehende Angaben zur Geologie können den Unterlagen [43] und [44] entnommen werden. Seite 14 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Zur Übersicht über die im Trassenverlauf auftretenden Gesteine ist in der nachfolgenden Abbildung 3 die Legende zum geologischen Vorabprofil des LfULG dargestellt. Abbildung 3: Legende Geologischer Längsschnitt Seite 15 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.2.1.3 Geologische Situation im Bereich der Tunnelbauwerke Die geologische Situation ist in den Tabellen der Anlagen in Abhängigkeit von der Kilometrierung für die Tunnel angegeben. Danach ergibt sich für die zu durchörternden Schichten zusammenfassend folgendes Bild: Tunnel Heidenau–Großsedlitz – Teil I westlich km 1.350 bis km 1.540 190 m offene Bauweise östlich km 1.380 bis km 1.560 180 m offene Bauweise Granodiorit (11) im Bereich der Gradiente und darunter. Sandstein (4) darüber im Bereich des Tunnelausbruchs. westlich km 1.540 bis km 2.140 600 m geschlossene Bauweise östlich km 1.560 bis km 2.150 590 m geschlossene Bauweise Granodiorit (11) im Bereich der Gradiente und darunter. Sandstein (4) darüber. Die Grenze Sandstein / Granodiorit fällt ab ca. km 1.925 unter die Gradiente. westlich km 2.140 bis km 2.150 10 m offene Bauweise östlich km 2.150 bis km 2.160 10 m offene Bauweise Sandstein (4) gesamter Tunnelaushub Tunnel Heidenau–Großsedlitz – Teil II westlich km 2.270 bis km 2.420 150 m offene Bauweise östlich km 2.380 bis km 2.400 20 m offene Bauweise Sandstein (4) gesamter Tunnelaushub westlich km 2.420 bis km 3.130 710 m geschlossene Bauweise östlich km 2.400 bis km 3.140 740 m geschlossene Bauweise Sandstein (4) gesamter Tunnelausbruch westlich km 3.130 bis km 3.300 170 m offene Bauweise östlich km 3.140 bis km 3.330 190 m offene Bauweise Sandstein (4) gesamter Tunnelaushub Seite 16 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Erzgebirgs-Basistunnel Variante A (langer Einschnitt) Die nachfolgenden Angaben beziehen sich auf die Variante A (langer Einschnitt). Aufgrund der geringfügigen Verschiebung der geologischen Teilabschnitte für die Lager der Gradiente der Variante B (kurzer Einschnitt) wird an dieser Stelle auf eine wiederholende Aufstellung verzichtet. km 9.155 bis km 9.315 160 m offene Bauweise 465 m geschlossene Bauweise 70 m geschlossene Bauweise Sandstein (4) gesamter Tunnelaushub km 9.315 bis km 9.780 Sandstein (4) gesamter Tunnelausbruch Km 9.780 bis km 9.850 Störungskörper (8) Weesensteiner Störung/Donnerbergstörung km 9.850 bis km 10.000 150 m geschlossene Bauweise km 11.365 1.365 m geschlossene Bauweise km 13.450 2.085 m geschlossene Bauweise km 14.200 750 m geschlossene Bauweise km 14.450 250 m geschlossene Bauweise Sandstein (4) Grauwacke (7) km 10.000 bis Grauwacke (7) km 11.365 bis basische Vulkanite „Schalsteinserie“ (6) km 13.40 bis Phyllit (5) km 14.200 bis Störungskörper (8), Granit (13), mittelsächsische Störung km 14.450 bis km 16.700 2.250 m geschlossene Bauweise km 22.400 5.700 m geschlossene Bauweise km 23.000 600 m geschlossene Bauweise km 23.112 112 m geschlossene Bauweise km 23.225 113 m geschlossene Bauweise Gneise überprägt (10) km 16.700 bis Gneise, allgemein (9) km 22.400 bis Gneise, allgemein (9) km 23.000 bis Gneise, überprägt (10) lm 23.112 bis Vulkanite, Basalt (3c) Seite 17 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke km 23.225 bis km 24.300 1.075 m geschlossene Bauweise km 28.240 3.940 m geschlossene Bauweise km 29.290 1.050 m geschlossene Bauweise km 30.100 810 m geschlossene Bauweise km 30.700 600 m geschlossene Bauweise km 32.210 1.510 m geschlossene Bauweise km 32.410 200 m geschlossene Bauweise km 32.605 195 m geschlossene Bauweise km 32.975 370 m geschlossene Bauweise km 33.000 25 m geschlossene Bauweise km 33.190 190 m geschlossene Bauweise km 33.260 70 m geschlossene Bauweise km 33.350 90 m geschlossene Bauweise km 33.500 150 m geschlossene Bauweise km 33.800 300 m offene Bauweise Gneise überprägt (10) km 24.300 bis Gneise, allgemein (9) km 28.240 bis Gneise, überprägt (10) km 29.290 bis Gneise, allgemein (9) km 30.100 bis Gneise, überprägt (10) km 30.700 bis Gneise, allgemein (9) km 32.210 bis Gneise, überprägt (10) km 32.410 bis Störungskörper (8) km 32.605 bis Sandstein (4) km 32.975 bis Vulkanite, Basalt (3c) und Sandstein (4) km 33.000 bis Sandstein (4) km 33.190 bis Tone und Tonsteine (3a) km 33.260 bis Sande (3b) km 33.350 bis Tone und Tonsteine (3a) km 33.500 bis Tone und Tonsteine (3a) Seite 18 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Auftreten von Störzonen 3.2.2.1 Geophysikalischer Aspekt der geologischen Störzone im Raum Börnersdorf Angaben zur Struktur von Börnersdorf liegen mit der Veröffentlichung der TU Freiberg von 2013 [35] sowie des LfULG [36] vor. Danach wird die entsprechende Störzone lokalisiert und eingegrenzt. Mit der gewählten Streckenführung der geplanten Trasse wird die geologische Störzone westlich umfahren und dabei für die beiden Tunnelröhren ein ausreichender Abstand eingehalten, so dass keine negativen Einflüsse auf die Tunnelröhren zu erwarten sind. Abbildung 4: 3.2.2.2 Lageplanausschnitt Störzone Börnersdorf Weitere Erkundung von Hohlräumen wie Karst oder alte Bergbaustollen Die vorliegende digitale Hohlraumkarte des Sächsischen Oberbergamtes wurde im Rahmen der Studie ausgewertet. In den nachfolgenden Abbildungen sind die im Umfeld der geplanten Streckenführung zu liegen kommende Hohlräume als Lageplanausschnitte dargestellt. Aufgrund der Entfernung der angrenzenden Hohlräume zur geplanten Strecke sind im Hinblick auf die Trassenfindung hier derzeit keine weiteren geophysikalischen Untersuchungen vorgesehen. Seite 19 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 5: Lageplanausschnitt Bergkeller Pechhütte Abbildung 6: Lageplanausschnitt Streckenabschnitt km 12,6 – 13,4, östlich Seite 20 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 7: Lageplanausschnitt Streckenabschnitt km 12,6 – 13,4, westlich Burgk. Fundgrube, Richard Grube 3.2.2.3 Weitere Störzonen Weitere geologische Störungen wie z.B. Weesensteiner Störung, Donnerberg Störung, Winterleite Störung und Mittelsächsische Störung sind im geologischen Übersichtslängsschnitt als Störungskörper (8) angegeben. Nähere Informationen zu Art und Umfang und zu den möglichen Auswirkungen auf die Tunnelbautechnologie liegen zurzeit nicht vor. Die Auswirkungen der Störzonen müssen nach ihrer Konkretisierung bei der Auswahl geeigneter Tunnelbautechnologie berücksichtigt werden. Auf die Trassenführung und Lage der Gradiente werden sie sich nach unserer derzeitigen Einschätzung nicht auswirken. 3.2.2.4 Cottaer Tunnel Im Bereich von Streckenkilometer 8,6 der Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag schneidet die Trassenführung den stillgelegten Cottaer Tunnel. Der Cottaer Tunnel liegt auf der im Jahre 1999 stillgelegten Strecke 6604. Die Gleise der Strecke wurden 2002 zurückgebaut. Die Portale des Tunnels selbst sind verschlossen worden. In den nachfolgenden Abbildungen sind einige Informationen zum Cottaer Tunnel zusammengestellt. Seite 21 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 8: Lageplanausschnitt geplante NBS Dresden-Prag – Cottaer Tunnel Abbildung 9: Zeichnung Cottaer Tunnel [19] Seite 22 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 10: Cottaer Tunnel - Nordwestportal [19] Abbildung 11: Cottaer Tunnel - Südostportal [19] Seite 23 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Bauverfahren (Spritzbetonbauweise / Maschinenvortrieb) Für die Herstellung von Tunnelbauwerken kommen grundsätzlich zwei Bauverfahren in Frage. Dies sind die konventionelle Spritzbetonbauweise (NÖT) [zyklischer Vortrieb] sowie der maschinelle Vortrieb mittels einer TVM [kontinuierlicher Vortrieb]. Zu den Grundsätzen beider Bauverfahren zählen die nachfolgend aufgeführten Punkte. Des Weiteren können Tunnel auch in offener Bauweise hergestellt werden. Auf dieses Bauverfahren wir an dieser Stelle jedoch nicht näher eingegangen. 3.2.3.1 · Spritzbetonbauweise (NÖT) zyklischer Vortrieb o Ausbruch / Sicherung / Schuttern o Vollausbruch / ggf. Ausbruch in Teilquerschnitten (Kalotte, Strosse, Sohle) o Abschlagslängen entsprechend geologischer Erfordernis o i.d.R. 2-3 Abschläge pro Tag je nach vorhandenen Randbedingungen (Geologie, Anforderung Umfeld z.B. Lärmbelästigung der Anwohner, Erfahrung / Taktung der Vortriebmannschaft [Sprengen, Sichern, Schuttern], etc.) Abbildung 12: Tunnelanschlagswand, bergmännische Bauweise, Sicherung mit Rohrschirm, geteilte Kalotte [Foto: K+K] Seite 24 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 13: Voreinschnitt, Spritzbetonsicherung mit Verpressankern [Foto: K+K] Abbildung 14: Tunnelherstellung im Sprengvortrieb - Herstellung der Sprenglöcher [Foto: K+K] Seite 25 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.2.3.2 · Maschineller Vortrieb kontinuierlicher Vortrieb o Vortrieb, Sicherung / Stützung Einbau der Tübbings, Abtransport mittels TVM bzw. Nachläuferkonstruktion o des des Gebirges durch TVM, Ausbruchmaterials, etc. Hoher Kostenfaktor TVM, wirtschaftlich bei größeren Tunnellängen Abbildung 15: Durchbruch beider TVM am Katzenbergtunnel Foto: Firma Herrenknecht [8]] 3.2.3.3 Kriterien zur Auswahl der Tunnelvortriebsmethoden Beide Vortriebsmethoden bieten bei bestimmten Randbedingungen Vor- bzw. Nachteile gegenüber anderen Methoden. Durch eine Auswertung von Erfahrungen bei unterschiedlichen Tunnelbauvorhaben sind zwar Tendenzen erkennbar, diese können jedoch nicht ohne weiteres auf andere Projekte reflektiert werden. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind einige wesentliche Kriterien zur Auswahl der Tunnelvortriebsmethoden zusammengestellt. Seite 26 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Tabelle 1: Kriterien zur Auswahl der Tunnelvortriebsmethoden Auswahlkriterium Zyklischer Vortrieb Kontinuierlicher Vortrieb (NÖT) (TVM) Bauwerk: Tunnellänge (Vortriebslänge) Querschnitt - Ausbruchfläche Bauwerksqualität Baugrund: Geologische Verhältnisse Geotechnische Verhältnisse Hydrogeologische Verhältnisse Bauverfahren: Flexibilität bei geologischen "Herausforderungen" Herstellung vom Regelquerschnitt abweichender Querschnittsformen Vortrieb in schwierigen Böden, insbesondere Grundwasser Profilgenauigkeit des Ausbruchquerschnittes Einschaliger Ausbauquerschnitt Umfang erforderlicher Baustelleneinrichtungsflächen Vortriebsleistung Tunnelklima im Vortrieb - Bewetterung / Temperatur Arbeitssicherheit Vortrieb Termine und Kosten: Verfügbarkeit der Vortriebsanlagen Vorlaufzeit bis Vortriebsbeginn Bauzeit Baukosten Zeitliche Beschleunigung durch Zwischenangriff Umwelt, Sicherheit und regionale Aspekte: Lärm- und Erschütterungseinflüsse Setzungsverhalten Verwertung Tunnelausbruchmaterial / Deponierung Regionale Wertschöpfung Strategie und Innovationen: Förderung Innovationen / Wettbewerb der Methode Nutzen für weitere Projekte Legende ungünstig neutral günstig derzeit nicht hinreichend bewertbar Seite 27 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Erläuterung wesentlicher Auswahlkriterien Tunnellänge (Vortriebslänge) Bei kurzen Vortriebslängen ist in der Regel der zyklische Vortrieb (NÖT) aus wirtschaftlichen Gründen einem kontinuierlichen Vortrieb (TVM) überlegen. Der „Breaking Even Point“ liegt in etwa im Bereich von ca. 2 km Vortriebslänge. Abbildung 16: Kostenvergleich TVM – Sprengvortrieb [7] Querschnitt - Ausbruchfläche Die Ausbruchfläche (Querschnitt) ist für beide Vortriebsvarianten vergleichbar und liegt in einer Größenordnung von ca. 80 – 90 m² für den geplanten eingleisigen Tunnelquerschnitt. Bauwerksqualität Die Bauwerksqualität für das resultierende Tunnelbauwerk im Endzustand ist für beide Varianten gleich gut zu betrachten. Baugrund Aufgrund der bisher vorliegenden geotechnischen Grundlagen können die beiden Vortriebsverfahren derzeit, im Hinblick auf die geologischen, geotechnischen und hydrogeologischen Verhältnisse, noch nicht hinreichend bewertet werden. Für eine Bewertung sind weitere Erkundungsmaßnahmen notwendig. Auf die noch durchzuführenden geotechnischen und hydrologischen Untersuchungen wird an dieser Stelle auf das vorangegangene Kapitel „3.2.1 Baugrundsituation (Schichten, GW-Situation)“ verwiesen. Seite 28 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Flexibilität bei geologischen "Herausforderungen" Im Falle von stark veränderlichen geologisch-hydrogeologisch-geotechnisch Gegebenheiten kann im zyklischen Vortrieb grundsätzlich mit einer Vielzahl von Hilfsmaßnahmen reagiert werden. Technisch wie bauvertraglich bietet hier eine Vortriebsklassenvariation eine gute Handhabung. Im Gegensatz hierzu sind beim maschinellen Vortrieb die Methoden verfahrensbedingt beschränkt bzw. mit einem sehr hohen Aufwand verbunden. Herstellung vom Regelquerschnitt abweichender Querschnittsformen Beim kontinuierlichen Vortrieb erfolgt der Querschnittsausbruch entsprechend des Verfahrens als Kreisquerschnitt. Profilunstetigkeiten wie z.B. Querschnittsaufweitungen, Querschläge, unterirdische Betriebsräume, etc. werden beim maschinellen Auffahren eines Tunnelbauwerkes verfahrensbedingt mittels NÖT hergestellt. Der NÖT-Vortrieb bietet in Abhängigkeit der Geologie eine weitgehend beliebige Gestaltung des Tunnelquerschnittes. Vortrieb in schwierigen Böden, insbesondere Grundwasser Der Vortrieb in schwierigen Böden, insbesondere im Grundwasser erfordert beim konventionellen NÖT-Vortrieb zeit- und kostenaufwendige Zusatzmaßnahmen. Im Vergleich hierzu können diese mittels eines maschinellen Vortriebes effizienter durchfahren werden. Profilgenauigkeit des Ausbruchquerschnittes Beim maschinellen Vortrieb erhält man in der Regel einen gebirgsschonenden und profil-genauen Ausbruch mit einem geringen Überprofil. Der konventionelle NÖT-Vortrieb hingegen führt bei ungünstigen Fällen zu einem Überprofil von ca. 10 % der Ausbruchfläche. Des Weiteren ist durch Sprengungen eine gewisse Gebirgsauflockerung verfahrensbedingt nicht zu vermeiden. Einschaliger Ausbauquerschnitt Der Endgültige Ausbau von maschinell aufgefahrenen Tunnelbauwerken erfolgt meist einschalig. Im Gegensatz hierzu dient die Spritzbetonschale (äußere Tunnelschale) des NÖTVortriebs in der Regel als temporäre Sicherung des Ausbruchquerschnittes. Im Anschluss erfolgt dann die Herstellung der Tunnelinnenschale. Unabhängig von den verfahrensbestimmten Randbedingungen hängt die Entscheidung einschaliger oder zweischaliger Ausbau von weiteren wichtigen Entscheidungsparametern ab. Die Entscheidung wird bestimmt durch die geologischen und hydrologischen Verhältnisse sowie die Anforderungen an den Tunnel im Hinblick auf Dichtheit, Statik und den Brandschutz. Seite 29 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Umfang erforderlicher Baustelleneinrichtungsflächen Für sehr lange Tunnelbauwerke haben beim maschinellen Vortrieb die Baustelleneinrichtungsflächen von Vergleichsprojekten eine Größenordnung von ca. 80.000 bis 150.000 m². Dies liegt darin begründet, dass ein maschineller Tunnelvortrieb für einen reibungslosen Ablauf ein perfektes Produktions- und Logistikzentrum mit der zugehörigen Infrastruktur vor Ort erfordert. Eine wirtschaftliche Herstellung der Tübbings z.B. kann aufgrund hoher Transportkosten sowie der erforderlichen schnellen und großen Verfügbarkeit der Bauteile in der Regel nur direkt vor Ort erfolgen. Im Vergleich hierzu betragen die Baustelleneinrichtungsflächen beim konventionellen Vortrieb (NÖT) ca. 10 - 25 % der oben genannten Größenordnung. Vortriebsleistung Eine Auswertung von Vergleichsprojekten sehr langer Tunnelbauwerke sowie die Veröffentlichung „NATM and TBM – comparison with regard to construction operation / NÖT und TBM – eine baubetriebliche Gegenüberstellung“ [10] zeigen eine durchschnittliche Vortriebsleistung für maschinelle Tunnelvortriebe von 15 - 20 m/d. Spitzenleistungen von mehr als 100 % der durchschnittlichen Vortriebsleitung sind erreichbar. Jedoch ist dann die Gefahr von vorübergehenden Einstellungen der Vortriebsarbeiten bei schwierigen Gebirgsverhältnissen größer als beim zyklischen Vortrieb. Beim zyklischen Vortrieb liegt die Vortriebsgeschwindigkeit erfahrungsgemäß zwischen 5 und 8 m/d. Vortriebsleistungen von durchschnittlich 10 m/d sind bei standfestem Gebirge, mittleren Querschnittsgrößen sowie über längere Vortriebsabschnitte gleichbleibenden geologischen Verhältnisse möglich. In Abhängigkeit der geologischen Randbedingungen und der hierdurch erforderlichen Sicherungsmittel sowie ggf. erforderlichen Ausbruchquerschnittsunterteilungen können jedoch auch deutlich geringere Vortriebsleistungen resultieren. Faktoren wie z.B. Lärm-immissionen durch Sprengungen im Umfeld von Wohngebieten können ebenfalls zur Reduktion der Vortriebsleistung führen, sofern aufgrund dessen in den Nachtstunden keine weiteren Abschläge (Sprengungen) ausgeführt werden dürfen. Abrasivität Im Zusammenhang mit der Vortriebsgeschwindigkeit sei an dieser Stelle auf die durchgeführten Abrasivitätsuntersuchungen der TU Freiberg hingewiesen. Diese weisen für den Orthogneis eine hohe Abrasivität aus. Für weiterführende Untersuchungen zur TVM Methode wird auf die Unterlagen [44] und [45] verwiesen. Seite 30 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Tunnelklima im Vortrieb - Bewetterung / Temperatur Mit zunehmender Vortriebslänge eines Tunnelbauwerkes kann die Bewetterung schwierig werden. Beim NÖT-Vortrieb beeinflussen Sprenggase, Abgase der Lade- und Transport-geräte sowie die Staubentwicklung beim Trockenspritzverfahren die Luftqualität. Der maschinelle Vortrieb bietet hier verfahrensbedingt eine bessere Luftqualität. Ein weiteres Kriterium stellt die Temperatur im Inneren des Tunnels dar. Hieraus kann die Notwendigkeit einer Kühlung resultieren. Arbeitssicherheit Vortrieb Hinsichtlich Arbeitssicherheit und der entsprechenden Sicherheitskonzepte ist der TVM-Vortrieb gegenüber der NÖT im Vorteil. Insbesondere Schildmaschinen in Verbindung mit einem Tübbing-Vollausbau gewähren dem Vortriebspersonal bei Störfällen geologischer Art ein sehr hohes Maß an Sicherheit. Das Vortriebspersonal befindet sich stets im Schutz des Schildmantels der TVM bzw. im Schutz der geschlossenen Tübbing-Schale. Dagegen bleibt bei der NÖT ein deutlich größeres Restrisiko für das Vortriebspersonal im unmittelbaren Arbeitsbereich [9]. Verfügbarkeit der Vortriebsanlagen Die für den konventionellen NÖT-Vortrieb erforderlichen „Standardgeräte“ sind in der Regel bei den entsprechenden Tunnelbauunternehmen sofort verfügbar bzw. können sehr kurz-fristig disponiert werden. Im Vergleich hierzu ist die Bereitstellung einer Tunnelvortriebs-maschine sehr kosten- und zeitintensiv, insbesondere bei einer fabrikneuen TVM. Kostenfaktor relativiert sich bei sehr langen Tunnelbauwerken über die Vortriebslänge. Der Der zeitliche Vorsprung für den konventionellen NÖT-Vortrieb resultiert hieraus zu 8 - 12 Monaten. Der untere Wert der Vorlaufzeit kann für generalüberholte, gebrauchte TVM-Vortriebsanlagen angenommen werden. Zur Reduktion der Bereitstellungszeit einer Tunnelvortriebsmaschine sollte in diesem Zusammenhang überprüft werden, ob ein Tunnelbauwerk mit einem vergleichbaren Querschnitt sowie Segmentteilung der Tübbings bereits ausgeführt wurde. Eine Übersicht durchgeführter Tunnelprojekte mit den zugehörigen Vortriebsmaschinen findet sich in [11] wieder. Vorlaufzeit bis Vortriebsbeginn Die gesamte Vorlaufzeit für den Einsatz einer neuen TVM-Vortriebseinrichtung setzt sich aus ca. zwei bis drei Monaten Engineering, zehn bis zwölf Monaten Herstellung, ein bis zwei Monaten Transport sowie ca. drei Monaten Montage und Inbetriebnahme zusammen [9]. Seite 31 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Die Vorlaufzeit summiert sich somit auf einen Zeitraum von ca. 20 Monaten. Bei einer generalüberholten, gebrauchten TVM-Vortriebsanlagen reduziert sich wie zuvor beschrieben der „Herstellungszeitraum“ entsprechend von ca. 12 Monaten auf ca. 8 Monate. Eine Auswirkung der Vorlaufzeit für einen maschinellen Vortrieb wirkt sich auf die Gesamtbauzeit in Abhängigkeit der weiteren erforderlichen, vorbereitenden Maßnahmen aus. Sofern umfangreiche vorgehende Bautätigkeiten notwendig sind, bevor der Vortrieb auf-genommen werden kann, fällt diese entsprechend geringer bzw. gar nicht ins Gewicht. Bauzeit Die Bauzeit für die Tunnelbauwerke setzt sich aus vielen einzelnen Teilfaktoren zusammen. Ausgehend von der zuvor beschriebenen Vortriebsleistungen für einen zyklischen bzw. kontinuierlichen Vortrieb kann festgehalten werden, dass eine auf einen einzelnen Vortrieb herausgelöste Betrachtung zum Ergebnis führt, dass ein Tunnel mittels maschinellem Vortrieb 2 – 3 mal so schnell aufgefahren werden kann wie mit der konventionellen Bauweise. Geht man beim konventionellen Vortrieb jedoch von mehreren parallel laufenden Vortrieben aus, was im Vergleich zum TVM-Vortrieb mit deutlich geringeren Kosten für die Bereitstellung der Vortriebseinrichtungen erreicht werden kann, fällt das Ergebnis der notwendigen Bauzeit völlig anders aus. Beim maschinellen Vortrieb ist ebenfalls die notwendige Vorlaufzeit bis zum Vortriebsbeginn zu betrachten. Des Weiteren ist bei einem maschinellen Vortrieb mit einschaligem Endausbau des Tunnelquerschnittes mittels Tübbings der Endzustand bereits nach dem Durchfahren hergestellt. Während beim konventionellen Vortrieb in der Regel ein dem Vortrieb nachlaufender Einbau einer Ortbetoninnenschale erfolgt. Die beschriebenen Betrachtungsansätze stellen nur einige wenige Teilfaktoren der Bauzeit dar. Aufgrund dessen wird an dieser Stelle auf die Darstellung des Rahmenterminplanes im Kapitel „5.1 Rahmenterminplan“ verwiesen. Baukosten Eine Darstellung der Baukosten ist dem Kapitel „5.2 Kostenrahmenplan“ zu entnehmen. Wirtschaftliche Beschleunigung durch einen Zwischenangriff Aufgrund der hohen Verfügbarkeit der „Standardgeräte“ eines konventionellen NÖT-Vortriebes sowie der im Vergleich zum maschinellen Vortrieb geringen Kosten für die Beschaffung / Bereitstellung der Vortriebseinrichtung kann beim zyklischen Vortrieb mittels Zwischenangriffspunkten eine wirtschaftliche Beschleunigung erreicht werden. Seite 32 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Die Wirtschaftlichkeit des Vortriebes des Haupttunnels selbst ist jedoch davon abhängig, welche zusätzlichen Kosten zur Herstellung eines Zwischenangriffspunktes entstehen. Lärm- und Erschütterungseinflüsse Resultierend aus den im konventionellen Vortrieb im Fels durchzuführenden Sprengarbeiten ist mit entsprechenden Lärm- und Erschütterungseinflüsse zu rechnen. Die Bedeutung dieses Kriteriums als Bewertungskriterium für die beiden Vortriebsmethoden steigt in Abhängigkeit der im Umfeld der Baumaßnahme bestehenden Struktur der Flächennutzung (Wohn-, Misch, oder Gewerbegebiete). Setzungsverhalten Das Setzungsverhalten wird zum einen vom Vortriebsverfahren selbst und zum andern durch die vorhandenen geologischen Randbedingungen beeinflusst. Aufgrund der noch durch-zuführenden geotechnischen Untersuchungen können die beiden Vortriebsverfahren derzeit, im Hinblick auf das Setzungsverhalten noch nicht hinreichend bewertet werden. Verwertung Tunnelausbruchmaterial / Deponierung Das durch den maschinellen Vortrieb entstehende Ausbruchmaterial zeichnet sich durch einen erhöhten Anteil an Feinmaterial und einer plattigen, stengeligen Kornform aus. Infolgedessen verschlechtert sich die Verarbeitbarkeit als Gesteinskörnung für die Betonproduktion und der Zementverbrauch steigt hierdurch entsprechend. Diese Faktoren können teilweise durch eine optimierte Betonrezeptur kompensiert werden. Aufgrund der differierenden Vortriebsleistungen und den dementsprechend anfallenden Mengen an Ausbruchmaterial sind die erforderlichen Zwischenlager bzw. Aufbereitungs-anlagen unterschiedlich zu dimensionieren. Beim NÖT-Vortrieb fallen infolge des ca. 6 % kleineren Querschnittes geringere Ausbruchmengen an, welche einer Verwertung zugeführt werden müssen. Beim NÖT-Vortrieb führen Spritzbetonrückstände im Ausbruchmaterial üblicherweise zu erhöhten Werten der Parameter pH-Wert und Leitfähigkeit [10]. Entsprechend der vorherrschenden Randbedingungen sind bei der Notwendigkeit eines Flüssigkeit- oder Erddruckschildes zur Stützung des Ausbruchquerschnittes Konditionierungsmittel notwendig. Ist der Gehalt an chemischen Inhaltsstoffen im Ausbruchmaterial gering so kann entsprechend den zugehörigen Verordnungen (LAGA M20) ein offener Einbau nach Einbauklassen Z0 bis Z2 erfolgen. Liegen hohe Gehalte an chemischen Inhaltsstoffen vor muss das Ausbruchmaterial auf einer geordneten Deponie oder einer Sonderabfalldeponie (Einbauklassen Z3 bis Z5) abgelagert werden [1]. Seite 33 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Regionale Wertschöpfung Ein maschineller Vortrieb mit der zugehörigen erforderlichen Infrastruktur (Produktions- und Logistikzentrum, Tübbingherstellung, Unterkünfte, Bewirtung, etc.) kann durch die damit verbundenen Nebenbauleistungen und der erforderlichen Anzahl an Beschäftigten zu einer regionalen Wertschöpfung in Form von z.B. Arbeitsplätzen, Steuereinnahmen, etc. führen. Strategie und Innovationen Durch die Förderung von Vortriebsverfahren resultiert ein Innovationsvorschub und der Wettbewerb zwischen verschiedenen Vortriebsmethoden wird vorangetrieben. Hierdurch entsteht ein Nutzen für ein Vortriebsverfahren selbst sowie für weitere nachfolgende Projekte. An dieser Stelle stellt die Länge des Basistunnels eine Entwicklung im Tunnelbau bei Eisenbahntunneln in Deutschland dar. Seite 34 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Auswahl der Tunnelvortriebsmethode Die Entscheidungsfindung zur Auswahl der Tunnelvortriebsmethode stellt einen dynamischen Prozess dar, welcher im Verlauf der Planungsphasen stufenweise Entscheidungen und daraus resultierende Anforderungen erfordert. Diese sind mit zunehmender Planungstiefe stätig zu detaillieren und optimieren. Abbildung 17: Flussdiagramm – dynamischer Entscheidungsprozess [1] In Abbildung 18 ist exemplarisch der Ablauf der geotechnischen Planung von der Bestimmung der geotechnisch relevanten Parameter bis hin zur Ermittlung der Vortriebsklassen und Prognose der Homogenbereiche für die einzelnen Vortriebsklassen dargestellt. Seite 35 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 18: Schematischer Ablauf der geotechnischen Planung [2] Seite 36 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Technologische Parameter für die Bauausführung Die technologischen Parameter für die Ausführung des Tunnelvortriebes ergeben sich im Wesentlichen durch die Planungsrandbedingungen des bodentechnischen und tunnelbautechnischen Gutachtens sowie des hieraus resultierenden tunnelbautechnischen Konzeptes. Für einen maschinellen Vortrieb ist im Zuge der Bauausführung eine maschinentechnische Planung durchzuführen. Die maschinentechnischen Parameter sind hierbei aufbauend auf den Ergebnissen der geotechnischen Planung sowie den Randbedingungen der Ausschreibung in der Angebotsphase als Konzept und in der Bauausführungsphase im Detail zu bestimmen. Da die Gebirgsverhältnisse infolge der im Vorfeld durchgeführten punktuellen Aufschlüsse meist nicht vollständig bekannt sind, sind das geotechnische Modell sowie die bau- und maschinentechnischen Parameter im Zuge der Bauausführung zu verifizieren und ggf. an die im Tunnelvortrieb angetroffenen Gebirgsverhältnisse anzupassen. In Abbildung 19 ist der Ablauf der Planung in der Phase der Bauausführung exemplarisch für einen maschinellen Tunnelvortrieb dargestellt. Seite 37 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 19: Schematischer Ablauf der Planung in der Bauausführung [2] Seite 38 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Materialbewirtschaftung der anfallenden Aushub- und Ausbruchmengen Für das geplante Infrastrukturprojekt „Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag“ ist im Zuge der weiteren Planungsprozesse ein Materialbewirtschaftungskonzept zu erstellen. Im Rahmen dieses Konzeptes sind technisch machbare, umwelt- und raumverträgliche sowie wirtschaftliche Lösungen zur Bewirtschaftung des Aushub- und Ausbruchmaterials aufzuzeigen. Die Aushub- und Ausbruchmaterialbewirtschaftung stellt zwar eine auf die Dauer und die Bauphasen der Gesamtmaßnahme begrenzte Aufgabenstellung dar, jedoch werden die Auswirkungen der Materialbewirtschaftung bei der Größenordnung des zu verwertenden Materials, im Hinblick auf den Rohstoffmarkt oder die Rekultivierung, weit über die Baufertigstellung hinausreichen. Die maßgebenden Randbedingungen der Materialbewirtschaftung können wie in Abbildung 20 dargestellt in fünf Gruppen gegliedert werden. Jede Gruppe stellt unterschiedliche Parameter dar, welche die Materialbewirtschaftung beeinflussen. Abbildung 20: 3.2.5.1 Randbedingungen der Aushub- und Ausbruchmaterialbewirtschaftung Einfluss des Vortriebsverfahrens Die Wahl des Vortriebsverfahrens stellt ein wesentliches Kriterium für die Eigenschaften des aus dem Tunnelvortrieb resultierenden Materials dar. Das durch den maschinellen Vortrieb entstehende Ausbruchmaterial zeichnet sich durch einen erhöhten Anteil an Feinmaterial und einer plattigen, stengeligen Kornform aus. Infolgedessen verschlechtert sich die Verarbeitbarkeit als Gesteinskörnung für die Betonproduktion und der Zementverbrauch steigt hierdurch entsprechend. Diese Faktoren können teilweise durch eine optimierte Betonrezeptur kompensiert werden. Seite 39 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Beim NÖT-Vortrieb fallen infolge des ca. 6 % kleineren Querschnittes geringere Ausbruchmengen an, welche einer Verwertung zugeführt werden müssen. Beim NÖT-Vortrieb führen Spritzbetonrückstände im Ausbruchmaterial üblicherweise zu erhöhten Werten der Parameter pH-Wert und Leitfähigkeit [10]. Entsprechend der vorherrschenden Randbedingungen sind bei der Notwendigkeit eines Flüssigkeit- oder Erddruckschildes zur Stützung des Ausbruchquerschnittes beim maschinellen Vortrieb Konditionierungsmittel notwendig, welche die Umweltbelange beeinflussen. Ist der Gehalt an chemischen Inhaltsstoffen im Ausbruchmaterial gering so kann entsprechend den zugehörigen Verordnungen (LAGA M20) ein offener Einbau nach Einbauklassen Z0 bis Z2 erfolgen. Liegen hohe Gehalte an chemischen Inhaltsstoffen vor muss das Ausbruchmaterial auf einer geordneten Deponie oder einer Sonderabfalldeponie (Einbauklassen Z3 bis Z5) abgelagert werden [1]. 3.2.5.2 Ausbruchmengen und erforderliche Baustelleneinrichtungsflächen Aufgrund der differierenden Vortriebsleistungen und den dementsprechend anfallenden Mengen an Ausbruchmaterial sind die erforderlichen Zwischenlager bzw. Aufbereitungsanlagen unterschiedlich zu dimensionieren. Für sehr lange Tunnelbauwerke haben beim maschinellen Vortrieb die Baustelleneinrichtungsflächen von Vergleichsprojekten eine Größenordnung von ca. 80.000 bis 150.000 m². Dies liegt darin begründet, dass ein maschineller Tunnelvortrieb für einen reibungslosen Ablauf ein perfektes Produktions- und Logistikzentrum mit der zugehörigen Infrastruktur vor Ort erfordert. Eine wirtschaftliche Herstellung der Tübbings z.B. kann aufgrund hoher Transportkosten sowie der erforderlichen schnellen und großen Verfügbarkeit der Bauteile in der Regel nur direkt vor Ort erfolgen. Im Vergleich hierzu betragen die Baustelleneinrichtungsflächen beim konventionellen Vortrieb (NÖT) ca. 10 - 25 % der oben genannten Größenordnung. 3.2.5.3 Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR) Im Hinblick auf die Verwertung des Ausbruchmaterials als Zuschlagstoff für die Betonherstellung der Ingenieurbauwerke des Projektes selbst wird auf die Ausführungen zur „Materialbewirtschaftung und Betontechnologie beim Lötschberg-Basistunnel“ [13] verwiesen. Geo-logische Erkenntnisse des Lötschberg-Basistunnels haben gezeigt, dass sich gewisse Gesteinstypen wie Gneis, Kieselkalk und Granodiorit gegenüber der Alkali-Aggregat-Reaktion ungünstig verhalten [13]. Im Rahmen der noch durchzuführenden Erkundungsmaßnahmen sollten diese Gesteinsarten im Hinblick auf die Verwertung als Betonzuschlagsstoff näher untersucht werden. Seite 40 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Im Zuge der weiteren Planungsprozesse sowie im Rahmen der Ausführung sollten diese Ergebnisse betontechnologisch bewertet sowie ein Konzept zu deren Verwertung ausgearbeitet und fortgeschrieben werden. Wesentliche Punkte sind hierbei z.B. [13]: · Systematische Prüfung der AAR-Reaktivität der für die Verwendung als Betonzuschlagstoff vorgesehenen Ausbruchmaterialien · Vorschlag für die Auswahl von geeigneten Betonsystemen · Durchführung von Voruntersuchungen zur Bestimmung von AAR-beständigen Rezepturen · Entwicklung von optimalen Referenzbetonrezepturen betreffend Qualitätsanforderungen und Kosten Seite 41 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.2.5.4 Übersicht der im Rahmen der Gesamtmaßnahme anfallenden Aushub- und Ausbruchmengen In den nachfolgenden Tabellen ist eine überschlägige Schätzung der im Rahmen des Infrastrukturprojektes „Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag“ anfallenden Aushub- und Ausbruchmengen zusammengestellt. Für den Einschnitt „Lohmgrundrücken“ am Nordportal des Basistunnels werden die in Kapitel 3.2.6.3 beschriebenen Varianten A (langer Einschnitt) und B (kurzer Einschnitt) betrachtet. Des Weiteren erfolgt in den Mengenübersichten der beiden Varianten A und B zusätzlich eine Aufteilung der anfallenden Ausbruchmengen des Basistunnels in einen Anteil der Bundesrepublik Deutschland (Land Sachsen) und einen Anteil der Tschechischen Republik. Die in der Legende des geologischen Vorabprofils des LfULG dargestellte Untergliederung der Kreide in die Schichten 4a „Sandstein“, 4b „Mergel“ 4c „ungegliedert“ wird in den Mengenübersichten zusammengefasst zu „Sandstein (4)“, da die Unterscheidung der Teilschichten derzeit nicht näher quantifiziert werden kann. Tabelle 2: Mengenübersicht – Tunnel Heidenau-Großsedlitz Mengenübersicht "Tunnel Heidenau-Großsedlitz" Tunnel Heidenau-Großsedlitz Tunnelabschnitt bergm. Bauweise - Teil I Sandstein (4) Granodiorit (11) Ausbruchmengen 43.200 m³ 52.800 m³ 96.000 m³ Tunnelabschnitt bergm. Bauweise - Teil II Sandstein (4) Granodiorit (11) Ausbruchmengen 113.600 m³ 0 m³ 113.600 m³ Tunnel Heidenau-Großsedlitz - Mengengesamtübersicht Sandstein (4) Granodiorit (11) Ausbruchmengen 156.800 m³ 52.800 m³ 209.600 m³ Seite 42 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Tabelle 3: Mengenübersicht - Basistunnel Variante A (langer Einschnitt „Lohmgrundrücken“) Seite 43 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Mengenübersicht Grenztunnel "Erzgebirgstunnel" Variante A (langer Einschnitt „Lohmgrundrücken“) Grenztunnel - Mengenübersicht D [Sachsen] / CZ Tunnelabschnitt bergm. BW - D [Sachsen] Tone und Tonsteine (3a) Sande (3b) Vulkanite: Basalt (3c) Sandstein (4) Phyllit (5) Basische Vulkanite "Schalsteinserie" (6) Grauwacke (7) Störungskörper (8) Gneise , allgemein (9) Gneise überprägt (10) Weesensteiner Grauwacke (12) Störungskörper (8) - Granit (13) Ausbruchmengen - Tunnelabschnitt D [Sachsen] 0 0 0 91.800 127.500 354.450 244.800 11.900 969.000 382.500 0 42.500 2.224.450 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Tunnelabschnitt bergm. BW - CZ Tone und Tonsteine (3a) Sande (3b) Vulkanite: Basalt (3c) Sandstein (4) Phyllit (5) Basische Vulkanite "Schalsteinserie" (6) Grauwacke (7) Störungskörper (8) Gneise , allgemein (9) Gneise überprägt (10) Weesensteiner Grauwacke (12) Störungskörper (8) - Granit (13) Ausbruchmengen - Tunnelabschnitt CZ 35.200 14.400 21.210 91.600 0 0 0 31.200 1.166.200 516.290 0 0 1.876.100 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ 35.200 14.400 21.210 183.400 127.500 354.450 244.800 43.100 2.135.200 898.790 0 42.500 4.100.550 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Grenztunnel - Mengengesamtübersicht Tone und Tonsteine (3a) Sande (3b) Vulkanite: Basalt (3c) Sandstein (4) Phyllit (5) Basische Vulkanite "Schalsteinserie" (6) Grauwacke (7) Störungskörper (8) Gneise , allgemein (9) Gneise überprägt (10) Weesensteiner Grauwacke (12) Störungskörper (8) - Granit (13) Ausbruchmengen - Tunnelabschnitt D [Sachsen] Seite 44 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Tabelle 4: Mengenübersicht – Basistunnel Variante B (kurzer Einschnitt „Lohmgrundrücken“) Mengenübersicht Grenztunnel "Erzgebirgstunnel" Variante B (kurzer Einschnitt „Lohmgrundrücken“) Grenztunnel - M engenübersicht D [Sachsen] / CZ Tunnelabschnitt bergm. BW - D [Sachsen] Tone und Tonste ine (3a) Sande (3b) V ulkanite : Basalt (3c) Sandstein (4) Phyllit (5) Basische V ulkanite "Schalste inse rie " (6) Grauwacke (7) Störungskörper (8) Gne ise , allge me in (9) Gneise überprägt (10) We e senste ine r Grauw acke (12) Störungskörpe r (8) - Granit (13) Ausbruchmengen - Tunnelabschnitt D [Sachsen] 0 0 0 324.275 127.500 357.850 256.700 6.800 928.428 382.500 57.375 42.500 2.483.928 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Tunnelabschnitt bergm. BW - CZ Tone und Tonste ine (3a) Sande (3b) V ulkanite : Basalt (3c) Sandstein (4) Phyllit (5) Basische V ulkanite "Schalste inse rie " (6) Grauwacke (7) Störungskörper (8) Gne ise , allge me in (9) Gneise überprägt (10) We e senste ine r Grauw acke (12) Störungskörpe r (8) - Granit (13) Ausbruchmengen - Tunnelabschnitt CZ 10.400 7.360 19.210 99.200 0 0 0 32.000 1.206.772 514.590 0 0 1.889.532 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ 10.400 7.360 19.210 423.475 127.500 357.850 256.700 38.800 2.135.200 897.090 57.375 42.500 4.373.460 m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ m³ Grenztunnel - M engengesamtübersicht Tone und Tonste ine (3a) Sande (3b) V ulkanite : Basalt (3c) Sandstein (4) Phyllit (5) Basische V ulkanite "Schalste inse rie " (6) Grauwacke (7) Störungskörper (8) Gne ise , allge me in (9) Gneise überprägt (10) We e senste ine r Grauw acke (12) Störungskörpe r (8) - Granit (13) Ausbruchmengen - Tunnelabschnitt D [Sachsen] Seite 45 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.2.5.5 Vorschläge zur Materialverwertung Ziel der Materialbewirtschaftung ist es eine maximale Wiederverwendung des Aushub- und Ausbruchmaterials zu erreichen. Für die Materialverwertung können die in Abbildung 21 dargestellten sechs Hauptverwendungszwecke benannt werden. Wobei hier der Bereich „Deponierung (verschmutztes Material) aller Voraussicht nach den geringsten Anteil darstellen wird bzw. auch gemäß der Zielvorstellung einer Materialbewirtschaftung darstellen soll. Abbildung 21: Materialbewirtschaftung Aushub- und Ausbruchmaterial Seite 46 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Materialverwertung im Rahmen von Rekultivierungen/Materialablagerungen Als eine Option der Materialverwertung der Überschussmassen des Tunnelbauprojektes im Rahmen von Rekultivierungen/Materialablagerungen wurde im Zusammenhang der vor-liegenden Studie als Idee des LfULG eine Landschaftsmodellierung am Kohlberg und Galgenberg diskutiert. Eine tiefergehende Untersuchung der Idee zur Landschaftsmodellierung sollte im Zuge des weiteren Planungsprozesses durchgeführt werden. Hierbei sollten neben den positiven Effekten des Landschaftsbauwerkes auch die eventuell bestehenden ungünstigen Faktoren näher beleuchtet werden. Materialablagerungen (Verbringung) Eine weitere Möglichkeit zur Verbringung der Ausbruch-/Aushubmassen besteht in der Verfüllung von Hohlräumen in umliegenden Tagebauen. Im Rahmen der vorliegenden Studie konnten folgende Tagebaue als Standorte zur möglichen Aufnahme von Verfüllmassen benannt werden: · Steinbruch Oberottendorf (8609) · Steinbruch Friedrichswalde-Ottendorf (8621) · Kalkwerk Borna (8613) · Kiessandtagebau Pratzschwitz-Copitz (8628) · Steinbruch Lauenstein (8305) Des Weiteren wären noch der Steinbruch Nenntmannsdorf sowie der von der Landestal-sperrenverwaltung zu errichtende Hochwasserrückhaltedamm Niederseidewitz zu benennen. Beide Objekte könnten, wenn sie zeitlich auf die Errichtung der Neubautrasse abgestimmt würden, Ausbruchmassen in Größenordnungen aufnehmen. Nachfolgende Angaben über Verfüllvolumina [42] sind grob genähert aus den Risswerken bzw. aus den Betriebsplänen abgeleitet und vorsichtshalber großzügig abgerundet. Nicht berücksichtigt wurden, · wie sich Lagerstättenabbau und Gewinnung (und damit die möglichen Verfüll-volumina in der Zukunft entwickeln, · ob die Ausbruchmaterialien für die Verfüllung im betreffenden Tagebau (z.B. auch in die Kiesseen Pratzschwitz-Copitz) auch tatsächlich geeignet und zulassungsfähig sind, · ob eine ggf. erforderliche Änderung von Wiedernutzbarmachungszielen (z.B. offene Wasserfläche → Voll-/ Teilverfüllung) gewünscht und zulassungsfähig ist. Seite 47 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Steinbruch Oberottendorf (8609) Bergbauunternehmer: Steinbruch Oberottendorf GmbH Zulassungssituation: obl. RBP (planfestgestellt) befristet bis 31.12.2045 1 Mio. m3 Verfüllbares Volumen: Derzeit wird sukzessive die neben dem Steinbruch liegende Außenhalde in den Steinbruch verfüllt. Das angegebene Verfüllvolumen steht unabhängig davon zur Verfügung Steinbruch Friedrichswalde-Ottendorf (8621) Bergbauunternehmer: ProStein GmbH & Co. KG Zulassungssituation: obl. RBP (planfestgestellt) befristet bis 31.12.2040 0 m3 Verfüllbares Volumen: Eine Verfüllung ist im Zeitraum des Trassenbaus nicht möglich, da der Steinbruch auch noch nach 2040 betrieben wird und tiefere Sohlen aufgeschlossen werden sollen. Kalkwerk Borna (8613) Bergbauunternehmer: SK Sächsische Kalkwerke Borna GmbH Zulassungssituation: fak. RBP bis 31.12.2016 (→ 2036) 0,8 Mio. m3 Verfüllbares Volumen: Derzeit erfolgt die Überarbeitung des RBP, Verlängerung bis 2036 ist vorgesehen. Der Kalktagebau soll Teilverfüllt werden, nach einer geplanten Vertiefung des Steinbruchs stehen mindestens 800.000 m3 an Verfüllhohlraum zur Verfügung. Kiessandtagebau Pratzschwitz-Copitz (8628) Bergbauunternehmer: Kieswerke Borsberg GmbH Zulassungssituation: obl. RBP bis 28.11.2021 Verfüllbares Volumen: mind. 3,5 Mio. m3 Derzeit ist vorgesehen, dass die Wasserflächen für Naturschutzzwecke offene Seen bleiben sollen. Seite 48 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Steinbruch Lauenstein (8305) Bergbauunternehmer: ProStein GmbH & Co. KG Zulassungssituation: fak. ABP bis 31.12.2015 (→ 2020) 0,1 Mio. m3 Verfüllbares Volumen: Die Verlängerung der ABP-Laufzeit bis 2020 wird beantragt. Das angegebene Restverfüllvolumen bezieht sich auf die ursprünglich vorgesehene Teilverfüllung. Steinbruch Nentmannsdorf (8614) Bergbauunternehmer: ProStein GmbH & Co. KG Zulassungssituation: obl. RBP (planfestgestellt) befristet bis 31.12.2024 Verfüllbares Volumen: 0,5 Mio. m3 Die Verlängerung der ABP-Laufzeit bis 2020 wird beantragt. Das angegebene Restverfüllvolumen bezieht sich auf die ursprünglich vorgesehene Teilverfüllung. Das überschlägig ermittelte Gesamtvolumina der möglichen Verfüllkapazitäten summiert sich zu ca. 5,9 Mio. m³. In den nachfolgenden Abbildungen ist die Lage der Standorte der umliegenden Tagebaue dargestellt. Abbildung 22: Neubaustrecke Dresden-Prag - umliegende Tagebauen, Teil 1 [42] Seite 49 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 23: Neubaustrecke Dresden-Prag - umliegende Tagebauen, Teil 2 [42] Seite 50 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Tabelle 5 Übersicht der Aushub- und Ausbruchmengen (erste Zuordnung) für den gesamten Trassenabschnitt in Sachsen von Heidenau bis zur Grenze Sande und Schluffe Sandstein und Mergel 453.600 m³ 2.088.775 m³ Phyllit 127.500 m³ Basische Vulkanite "Schalsteinserie" 357.850 m³ Grauwacke 256.700 m³ Störungskörper 6.800 m³ Gneise allgemein 928.430 m³ Gneise überprägt 382.500 m³ Weesensteiner Grauwacke Granodiorit Ausbruchmengen Gesamt 42.500 m³ 213.775 m³ 4.858.430 m³ Davon: als Baustoff allgemein verwertbar 1.167.200 m³ (ca. 24 %) als Baustoff für die NBS-Strecke verwertbar 1.990.800 m³ (ca. 41 %) Rekultivierung / Materialverbringung 1.554.700 m³ (ca. 32 %) zu deponierende Restausbaustoffe 145.750 m³ (ca. 3 %) Seite 51 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Zuständigkeiten Materialverwertung Freistaat Sachsen In Angelegenheiten der Materialverwertung des Freistaats Sachsen liegen die Zuständigkeiten beim Sächsischen Oberbergamt. Sämtliche Datenerhebungen sowie erforderlichen Genehmigungen werden in dem Zusammenhang durch die Abteilung 2 „Tagebau“, Referat 22 „SteineErden-Bergbau“ gesteuert. In Abbildung 24 ist die Organisationsstruktur des Sächsischen Oberbergamtes dargestellt. Abbildung 24: Organisationsstruktur des Sächsischen Oberbergamtes Seite 52 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Tunnelbauwerke Die Streckenabschnitte im Bereich der geplanten Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz sowie dem Basistunnel (Erzgebirgstunnel) wurden hinsichtlich dem zum derzeit vorliegenden Datenbestand zur Topografie sowie den geologischen, geotechnischen und hydrogeo-logischen Verhältnisse ausgewertet. Hinsichtlich der vorhandenen Aufschlusstiefe und der im Zuge der weiteren Planungsschritte erforderlichen, noch durchzuführenden geotechnischen und hydrologischen Untersuchungen wird an dieser Stelle auf das vorangegangene Kapitel „3.2.1 Baugrundsituation (Schichten, GW-Situation)“ verwiesen. 3.2.6.1 Abgrenzung offene / bergmännische Bauweise (NÖT) Für die Abgrenzung zwischen offener und bergmännischer Bauweise (NÖT) sind Rand-bedingungen wie die geologischen, geotechnischen und hydrogeologischen Verhältnisse, die Topografie sowie wirtschaftliche Aspekte zur untersuchen und zu beurteilen. Tunnel, welche rein in offener Bauweise konzipiert sind, können bei Firstüberdeckungen von 5 m bis 7 m vergleichsweise kostengünstig hergestellt werden. Darüber hinaus ist aufgrund der erforderlichen temporären Voreinschnitte sowie der Überdeckung im Endzustand mit vergleichsweise höheren Kosten zu rechnen. Im Vergleich hierzu sind bei Tunneln in bergmännischer Bauweise Firstüberdeckungen von weniger als ca. 7 m bis 8 m nach Möglichkeit zu vermeiden bzw. deren Abschnitte zu minimieren, da geringe Überdeckungen zu entsprechenden Sondermaßnahmen führen können (z.B. VKL 7 mit Rohrschirm). Der konventionelle Tunnelbau setzt voraus, dass sich im um-liegenden Gebirge ein gewölbeartiger Tragring um den Ausbruchquerschnitt herum ausbilden kann. In standfesten Böden (z.B. Hang- und Verwitterungslehme, Verwitterungsgesteine des tieferen Felshorizontes) sollte die Firstüberdeckung mindestens dem 1,5- bis 2,0-fachen der Tunnelbreite B entsprechen. Im Hü ≥ 1,0 B hinreichend. [12] standfesten Fels ist hingegen eine Firstüberdeckung Somit stehen die Grundsätze der offenen Bauweise teilweise im Gegensatz zu denen der bergmännischen Bauweise. Global betrachtet sollte der Tunnelabschnitt in offener Bauweise möglichst lang geführt werden, um die Sondermaßnahmen infolge einer geringen Firstüberdeckung bei der bergmännischen Bauweise nach Möglichkeit zu minimieren. In der nachfolgenden Abbildung 25 ist ein Vergleich der Tunnelbauweisen in Abhängigkeit der Firstüberdeckung dargestellt. Seite 53 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 25: Abgrenzung zwischen offener und bergmännischer Bauweise (NÖT) [12] Seite 54 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.2.6.2 Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz Topografie Im nördlichsten Streckenabschnitt der Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz steigt das Gelände zwischen km 1,3 und 1,5 bezogen auf das rechte Streckengleis auf ca. +163,5 m ü NHN an. Nach Osten hin fällt das Gelände in diesem Abschnitt ab. Zwischen dem rechten und linken Streckengleis beträgt der Höhenunterschied an der Geländeoberkante bis zu ca. 2,5 m. Circa bei km 1,5+25,0 fällt das Gelände auf minimal +148 m ü NHN ab. Darauf folgend steigt das Gelände zwischen km 1,5+40 und 2,1+40 auf maximal ca. +194 m ü NHN an. Zwischen km 2,1+40 und 2,4+20 verläuft das Gelände entlang des rechten Streckengleises im Höhenbereich von +154 bis +172 m ü NHN. Nach Osten hin fällt die Geländeoberkante zum Teil stark ab. Zwischen dem rechten und linken Streckengleis beträgt der Höhenunterschied an der Geländeoberkante in diesem Abschnitt bis zu ca. 6 m. Im weiteren Verlauf steigt das Gelände ab km 2,4+20 wieder an und erreicht ca. bei km 2,7+75,0 seine Maximalhöhe von ca. +194 m ü NHN. Im weiteren Verlauf nach Süden fällt die Geländeoberkante wieder ab. Im Bereich von km 3,1+30 bis 3,3+30 beträgt die maximale Geländehöhe ca. +182 m ü NHN. Der Verlauf der Topografie ist in den Abbildungen 26 bis 29 auszugsweise dargestellt. Abbildung 26: Höhenplanausschnitt - Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz Seite 55 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 27: Lageplanausschnitt - Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz Abbildung 28: Lageplanausschnitt 2 - Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz Abbildung 29: Lageplanausschnitt 3 - Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz Seite 56 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Bauwerke Ausgehend von der beschriebenen Topografie und den derzeit vorliegenden Daten zu den geologischen, geotechnischen und hydrogeologischen Verhältnisse werden für den Streckenabschnitt „Tunnel Heidenau-Großsedlitz“ die in der nachfolgenden Tabelle 6 auf-geführten Bauwerke sowie Untergliederungen beim Tunnel in offene und bergmännische Bauweise vorgeschlagen. Für den Übergang vom Tunnelvoreinschnitt zum Tunnel in offener Bauweise wurde eine Überdeckung von 7 m angenommen. Für den Anschlags- bzw. Durchschlagsbereich der bergmännischen Bauweise wurde eine Überdeckung von Hü ≥ 1,5 x B (ca. 14 m) angenommen. Tabelle 6: Bauwerksdaten 1-gleisig rechts (westli ch) Bauwerk Firstüberdeckung / Einschn ittstiefe (in Glei sachse) 1-glei sig links (ös tlich) von km bis km Länge von km bis km Länge [m] [m] [m] [m] [m] [m] Bauweise ca. [m] 1.350 1.540 190 1.380 1.560 180 7 - 14 offene BW Tunnel eingleisig bergm. Bauweise - Teil I 1.540 2.140 600 1.560 2.150 590 14 - 42 zyklischer Vortrieb (NÖT) Tunnel eingleisig offene Bauweise 2.140 2.150 10 2.150 2.160 10 14 - 7 offene BW Tunnel eingleisig offene Bauweise 800 Tunnellänge gesamt 780 Einschnitt / Trog bzw. Stützbauwerke 2.150 2.270 120 2.160 2.380 220 15 Tunnel eingleisig offene Bauweise 2.270 2.420 150 2.380 2.400 20 7 - 14 offene BW 740 14 - 32 zyklischer Vortrieb (NÖT) 190 14 - 7 offene BW Tunnel eingleisig bergm. Bauweise - Teil II 2.420 3.130 Tunnel eingleisig offene Bauweise 3.130 3.300 Tunnellänge gesamt 710 2.400 3.140 170 3.140 3.330 1.030 950 Seite 57 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.2.6.3 Basistunnel (Erzgebirgstunnel) Topografie Für den Basistunnel (Erzgebirgstunnel) werden nachfolgend die topografisch markanten Streckenabschnitte der Tunnelvoreinschnitte bzw. der Tunnelbereiche mit verhältnismäßig geringerer Überdeckung beschrieben. Auf den überwiegenden Teil des Basistunnels mit hoher Überlagerung wird an dieser Stelle nicht näher eingegangen, da die Topografie hier keinen relevanten Einfluss auf das Tunnelbauwerk selbst hat. Lohmgrundrücken / Dohma (Freistaat Sachsen – D) Im Streckenabschnitt vor dem Nordportal des Basistunnels geht die Gradiente zwischen km 6,0 und 7,0 vom Dammbereich in einen Geländeeinschnitt über. In diesem Bereich liegt die Geländeoberkante zwischen +176 bis +212 m ü NHN. Nach km 7,0 folgt der Einschnittsbereich „Lohmgrundrücken“. Für den Einschnitt wurden zwei Varianten betrachtet. Variante A sieht einen langen Einschnitt für den Endzustand vor. Im Gegensatz hierzu sieht Variante B einen deutlich kürzeren Einschnitt vor. Infolge der Verkürzung des Einschnittes verlängert sich der Basistunnel entsprechend um ca. 2 km. Der Einschnittsbereich wird hierbei bei Variante A bis ca. km 9,1 und bei Variante B bis ca. km 7,2 geführt. In diesem Streckenabschnitt steigt die Geländeoberkante von ca. +212 m ü NHN auf +254 bzw. +231 m ü NHN an. Abbildung 30: Höhenplanausschnitt – Basistunnel, Bereich Nordportal (D) Seite 58 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Erzgebirgsabbruch (CZ) Im Streckenabschnitt zwischen km 32 bis 34 dem sogenannten Erzgebirgsabbruchbereich, im Übergang zur offenen Bauweise bzw. dem Südportal des Basistunnels, fällt die Geländeoberkante von ca. +450 m ü NHN auf ca. +205 m ü NHN ab. Abbildung 31: Höhenplanausschnitt – Basistunnel, Bereich Südportal (CZ) Seite 59 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Bauwerke Ausgehend von der beschriebenen Topografie und den derzeit vorliegenden Daten zu den geologischen, geotechnischen und hydrogeologischen Verhältnisse werden für den Basistunnel (Erzgebirgstunnel) die in den nachfolgenden Tabellen aufgeführten Bauwerke sowie Untergliederungen beim Tunnel in offene und bergmännische Bauweise vorgeschlagen. In Tabelle 7 sind hierbei die Bauwerksabschnitte der Variante A (langer Einschnitt) und in Tabelle 8 die Bauwerksabschnitte der Variante B (kurzer Einschnitt) aufgeführt. Für den Übergang vom Tunnelvoreinschnitt zum Tunnel in offener Bauweise wurde eine Überdeckung von 7 m angenommen. Für den Anschlags- bzw. Durchschlagsbereich der bergmännischen Bauweise wurde eine Überdeckung von Hü ≥ 1,5 x B (ca. 14 m) angenommen. Tabelle 7: Bauwerksdaten – Variante A (langer Einschnitt) Gr e nztunne l "E rzgebirgstunn el" - Va rian te A (langer Einsc hnitt „ Lo hmg ru ndrüc ken “) 1-gl eisig rech ts ( westlich) Bauwer k Firstüberd ecku ng / Ei nschni ttst ief e ( in Gleisachse ) 1-g lei sig lin ks ( östlich) v on km bis km Läng e vo n km bi s km Län ge [m ] [m] [m] [m ] [m] [m ] Bauweise ca. [m] G ren ztunnel "Erzgebirgstu nnel" Tunnel eingle isig o ffen e Bauweise Tunnel eingle isig b ergm. Bauwe ise 9.155 9.315 9.315 22.400 Tunnela bschnitt D [S achsen] G ren zübergan g D [Sa chsen ] / C Z 160 13.085 9.155 9.315 9.315 22.400 13.245 km 22,4+0,000 160 13.085 7 - 15 off ene B W 5,5 - 335 ko ntinuierlich er Tunn elvortri eb ( TVM) / [zyklisch er Vortri eb (N ÖT)] 13.245 km 22,4+0,000 22.400 32.410 10.010 22.400 32.410 10.010 124 - 566 32.410 33.500 1.090 32.410 33.500 1.090 124 - 15 33.500 33.800 300 33.500 33.800 Tunn el e in gleisi g bergm. B auw ei se Tunnel eingle isig o ffen e Bauweise 300 Tunnela bschnitt C Z 11.400 11.400 Tunnell än ge g esamt 24.645 24.645 15 - 7 ko ntinuierlich er Tunn elvortri eb ( TVM) / [zyklisch er Vortri eb (N ÖT)] zykli scher V o rtri eb (N ÖT) off ene B W Seite 60 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Tabelle 8: Bauwerksdaten – Variante B (kurzer Einschnitt) Gren ztu nnel "Erzge birg stunnel" - Variante B (kurzer Einsc hnitt „ Lo hmg ru ndrüc ken “) 1-gl eisig rech ts ( westlich) Bauwer k Firstüberd ecku ng / Ei nschni ttst ief e ( in Gleisachse ) 1-g lei sig lin ks ( östlich) v on km bis km Läng e vo n km bi s km Län ge [m ] [m] [m] [m ] [m] [m ] Bauweise ca. [m] G ren ztunnel "Erzgebirgstu nnel" Tunnel eingle isig o ffen e Bauweise Tunnel eingle isig b ergm. Bauwe ise 7.090 7.550 7.550 22.161 Tunnela bschnitt D [S achsen] G ren zübergan g D [Sa chsen ] / C Z 460 14.611 7.090 7.550 7.550 22.161 15.071 k m 22,1+61,340 460 14.611 7 - 15 off ene B W 5,5 - 335 ko ntinuierlich er Tunn elvortri eb ( TVM) / [zyklisch er Vortri eb (N ÖT)] 15.071 km 22, 1+61,340 22.161 32.400 10.239 22.161 32.400 10.239 124 - 566 32.400 33.331 931 32.400 33.331 931 124 - 15 33.331 33.621 290 33.331 33.621 290 15 - 7 Tunn el e in gleisi g bergm. B auw ei se Tunnel eingle isig o ffen e Bauweise Tunnela bschnitt C Z 11.460 11.460 Tunnell än ge g esamt 26.531 26.531 ko ntinuierlich er Tunn elvortri eb ( TVM) / [zyklisch er Vortri eb (N ÖT)] zykli scher V o rtri eb (N ÖT) off ene B W Einschnitt Lohmgrundrücken Für den Einschnitt „Lohmgrundrücken“ am Nordportal des Basistunnels wurden die zuvor beschriebenen Varianten A langer Einschnitt (analog Vorzugsvariante 2012) und B kurzer Einschnitt (Verlängerung Basistunnel) betrachtet. Die Lage des Tunnelanschlags wird hierbei zum einen durch trassierungstechnische Parameter wie z.B. Längsneigung im Tunnel und die Verschwenkung des bahnlinken Gleises und zum anderen durch felsmechanische Überlegungen bestimmt. Aus tunnelbautechnischer Sicht wurde im Anschlagsbereich ein Mindestachsabstand der beiden Tunnelröhren von ca. 25 m angenommen. Seite 61 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke In Tabelle 9 sind die wesentlichen Randbedingungen der beiden Varianten A (langer Einschnitt) und B (kurzer Einschnitt) gegenübergestellt. Tabelle 9: Vergleich Variante A und B Vergleich Variante A und B Länge bleibender Einschnitt im Endzustand Länge offene Bauweise (temp. Einschnitt) Gesamtlänge temp. Einschnitt Variante A 2.340 m 160 m 2.500 m Variante B 680 m 460 m 1.140 m Aushubvolumen bleibender Einschnitt Aushubvolumen offene Bauweise (temporär) 1.443.783 m³ 312.479 m³ 152.641 m³ 1.147.461 m³ 219.339 m³ 986.792 m³ 968.091 m³ 698.355 m³ Einbauvolumen Verfüllung offene Bauweise Einbauvolumen Dammbauwerke Gesamtlänge Grenztunnel Ausbruchvolumen bergm. Bauweise Anzahl Querschläge/Verbindungsstollen Gesamtlänge Querschläge Ausbruchvolumen Querschläge 24.645 4.100.550 60 1.800 32.400 m m³ St. m m³ 26.531 4.373.460 65 1.950 35.100 m m³ St. m m³ Seite 62 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Lichtraumprofil und Querschnittsgestaltung sowie Nothaltestelle (NHS) 3.2.7.1 Lichtraumprofil und Querschnittsgestaltung Die Lichtraumprofile gehen aus der geplanten Nutzung hervor und sind in Regelwerken auf nationaler (DB Richtlinie 853) und internationaler Ebene (TSI Infrastruktur bzw. TSI Sicherheit in Eisenbahntunneln) vorgegeben. Beim Lichtraumprofil und der Querschnittsgestaltung wurden folgende infrastrukturelle Elemente berücksichtigt: · Regellichtraum bei Oberleitung gemäß Ril 997.0101 · Lichtraumprofil GC gemäß Ril 800.0130 · Grenzlinie G2 gemäß EBO · Sicherheitsraum gemäß GUV-V D 33 · Fluchtweg gemäß EBA-Richtlinie „Anforderungen des Brand- und Katastrophenschutzes an den Bau und den Betrieb von Eisenbahntunneln“ Für die inneren Tragwerksbegrenzungen wurden folgende Richtzeichnungen der Ril 853.9001 zugrunde gelegt: Offene Bauweise Ril 853.9001 Abbildung 32: - analog T-R-O-R-1-01 Querschnitt - offene Bauweise Seite 63 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Spritzbetonbauweise (NÖT) Ril 853.9001 - Abbildung 33: T-F-B-M-1-01 Querschnitt - Spritzbetonbauweise (NÖT) Maschinelle Bauweise Ril 853.9001 Abbildung 34: - T-F-B-K-1-01 Querschnitt - maschinelle Bauweise Seite 64 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Innenschale Aus einem maschinellen Tunnelvortrieb mit einer TVM resultiert eine Kreisform, bei konventionellem Tunnelvortrieb (NÖT) ergibt sich ein Korbbogenquerschnitt. Die in den Planunterlagen dargestellten inneren Tragwerksabmessungen entsprechen dem TSI konformen DB Regelwerk (Richtlinie 853). Die Abmessungen der Tunnelinnenschale ergeben sich nach statischen Erfordernissen in Abhängigkeit von der Tragfähigkeit des anstehenden Gebirges gemäß den Ergebnissen der geologischen Erkundung und der Begutachtung (tunnelbautechnisches Gutachten). In den Planunterlagen sind daher von- bis-Werte als Beispiel für die Dicke der Innenschale angegeben. Überprofile für den Tunnelausbruch ergeben aus den geologischen Randbedingungen gemäß Gutachten bzw. aus den Festlegungen für die jeweilige Vortriebsart (konventionell nach NÖT oder Maschinenvortrieb mit TVM). 3.2.7.2 Nothaltestelle (NHS) Die einschlägigen Richtlinien und Normen für den Bau von neuen Eisenbahntunneln in Deutschland, Österreich und der Schweiz beziehen sich bei den geforderten Sicherheitsmaßnahmen in der Regel auf Tunnellängen bis 20 km. Bei sehr langen Tunneln überschreitet die Fahrzeit eines Zuges die Dauer gesicherter Laufeigenschaften unter Vollbrandbedingungen (15 Minuten bei min. 80 km/h [23]). Sehr lange Tunnel erfordern deshalb besondere Sicherheitsmaßnahmen, die im Einzelfall festzulegen sind [20]. TSI LOC&PAS 2011/201/EU Entsprechend der Angaben der TSI LOC&PAS [23], Abschnitt 4.2.10.4.4 ist die Fahrfähigkeit eines Zuges wie folgt spezifiziert: Seite 65 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Die Fahrzeugeinheit muss nach TSI LOC&PAS die geforderte Dauer der gesicherten Laufeigenschaften eines Zuges unter Vollbrandbedingungen 15 Minuten bei min. 80 km/h zur Erreichung eines „geeigneten Ortes zur Brandbekämpfung“ gewährleisten. Diese Vorgabe ergibt eine gesicherte Fahrdistanz von theoretisch 20 km. Somit kann die Forderung nach einer geeigneten Brandbekämpfungsstelle bei Tunneln über 20 km Länge nicht mehr eingehalten werden, der brennende Zug würde theoretisch im Tunnel zum Stehen kommen. Über die Konsequenz dieser Kernforderung muss zwischen den Eisenbahninfrastrukturunternehmen SŽDC und DB Netz AG, den Bauaufsichten in CZ und DE, sowie den zuständigen Brand- und Katastrophenschutzorganisationen in der nächsten Planungsstufe eine verbindliche Abstimmung für dieses Projekt getroffen werden. TSI-SRT 2014/356/EU Im Weiteren werden die Fahrzeugkategorien nach Ziffer 4.2.1 TSI-SRT 2014/356 im Teilsystem „Fahrzeuge“ wie folgt definiert. In der TSI-SRT 2014/356 werden im Teilsystem Infrastruktur Absatz 4.2.1.7 Brandbekämpfungsstellen derzeit folgende Vorgaben gemacht: Seite 66 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Hieraus lässt sich ableiten, dass der maximale Abstand von Brandbekämpfungsstellen in der Fahrzeugkategorie B 20 km nicht überschreiten darf. Weitere Anforderungen an Brandbekämpfungsstellen sind: Seite 67 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Schweizer Norm SIA 197/1 In der Schweizer Norm SIA 197/1 [38] werden für sehr lange Bahntunnel konkret Nothaltestellen (NHS) empfohlen. Seite 68 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Nothaltebereiche bei in Bau befindlichen Tunneln Die Länge der Nothaltebereiche resultiert aus der maximalen Länge eines Reisezuges. In [26] und [27] sind die sicherheitstechnischen Aspekte der neuen alpendurchquerenden Bahntunnel in Europa (Lötschberg, Gotthardt, Brenner, Semmering, Koralm Tunnel) zusammengestellt. Vergleichend aufgrund der Tunnellänge sowie angesichts der Aktualität wird in den nachfolgenden Abbildungen das Konzept der Nothaltestellen (NHS) des Koralmtunnels wiedergegeben. Abbildung 35: Systembild Koralmtunnel [29] Abbildung 36: Nothaltestelle Koralmtunnel [26] Seite 69 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Der Tunnel weist ein Dachprofil auf. Vom Hochpunkt, rund 18 km vom Ostportal entfernt, fällt die Gradiente mit 5,44 Promille Richtung Osten bzw. 3,00 Promille Richtung Westen ab. Die Nothaltestelle befindet sich etwa in Tunnelmitte und bildet einen Bereich zusätzlich erhöhten Sicherheitsniveaus im Störfall. Abbildung 37: Querschnitt Nothaltestelle Koralmtunnel [29] Gestaltungsmerkmale der Nothaltestelle (NHS) des Koralmtunnels [26]: · Nothaltebereiche mit Notbahnsteigen an der Innenseite der Haupttunnel symmetrisch zur Tunnelachse mit einer Länge von 400 m · Neun Verbindungsstellen mit einem Abstand von ca. 50 m zwischen den Nothaltebereichen und dem Mittelstollen · Ein Mittelstollen als Wartebereich · Zwei mit den Haupttunneln an beiden Enden des Mittelstollens verbundenen Lüftungsstollen · Je ein Zuluftschacht in Leibenfeld (rund 60 m tief) und Paierdorf (rund 120 m tief)im Bereich der beiden Haupttunnelportale · Eine Zuluftzentrale in beiden Zuluftschächten Fazit: Bei Tunnelprojekten mit Bauwerkslängen größer 20 km haben sich in Österreich und der Schweiz Tunnelsysteme mit zwei eingleisigen über Querschläge verbundene Haupttunnel und entsprechenden Nothaltestellen (NHS) zu einem Standard entwickelt. Die Wahl eines geeigneten Nothaltesystems muss für jedes lange Tunnelprojekt individuell erfolgen. Im Zuge der weiteren Planungsprozesse ist ein Konzept für ein geeignetes Nothaltesystem für den Basistunnel der NBS Dresden-Prag zu erarbeiten. Seite 70 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Konstruktionsprinzipien der Tunnelauskleidung, -entwässerung und -abdichtung sowie baulicher Brandschutz 3.2.8.1 Tunnelauskleidung Bei der Auskleidung von Tunneln werden einschalige und zweischalige Konstruktionen unterschieden. Der endgültige Ausbau von maschinell aufgefahrenen Tunnelbauwerken erfolgt meist einschalig. Im Gegensatz hierzu dient die Spritzbetonschale (äußere Tunnelschale) des NÖT-Vortriebs in der Regel als temporäre Sicherung des Ausbruchquerschnittes. Im Anschluss erfolgt dann die Herstellung der Tunnelinnenschale. Unabhängig von den verfahrensbestimmten Randbedingungen hängt die Entscheidung einschaliger oder zweischaliger Ausbau von weiteren wichtigen Entscheidungsparametern ab. Die Entscheidung wird bestimmt durch die geologischen und hydrologischen Verhältnisse sowie die Anforderungen an den Tunnel im Hinblick auf Dichtheit, Statik und den Brandschutz. In der nachfolgenden Tabelle 10 sind weitere Kriterien, welche die Festlegung der Konstruktion der Tunnelauskleidung aus konstruktiver und wirtschaftlicher Sicht beeinflussen, aufgeführt. In Abbildung 38 sind zwei Beispielquerschnitte für den einschaligen und zweischaligen Tübbingausbau dargestellt. Abbildung 38: Beispiele für einschaligen und zweischaligen Tübbingausbau [1] Die Festlegung der Konstruktion bestimmt die Größe des Tunnelausbruchquerschnittes, die Art der Abdichtung sowie die Befestigungstechnik für die Ausrüstung des Tunnelbauwerkes. Seite 71 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Tabelle 10: Vergleich einschalig/zweischalig anhand von konstruktiven und wirtschaftlichen/baubetrieblichen Gesichtspunkten [1] Maschinell hergestellte Tunnelbauwerke mit Durchmessern D ≥ 5,50 m werden in Deutschland überwiegend mit einschaliger wasserdichter Tübbingauskleidung hergestellt. In Österreich und der Schweiz ist dagegen die zweischalige Bauweise mit Tübbings (Außenschale) und nachlaufendem Einbau einer normalerweise unbewehrten Innenschale eine Regelbauweise auch für Eisenbahntunnel großen Durchmessers [1]. Für Eisenbahntunnel in maschineller Bauweise und Tübbingausbau soll gemäß Leitfaden zur Richtlinie 853 [16] grundsätzlich ein einschaliger Ausbau zugrunde gelegt werden, sofern es die geotechnischen und bautechnischen Randbedingungen zulassen und hierdurch wirtschaftliche Vorteile erzielt werden können. In folgenden Fällen soll ein zweischaliger Ausbau gewählt werden: [16] · bei „chemisch stark angreifender Umgebung“ (XA 3) nach DIN EN 206-1, da nach dem derzeitigen Stand der Technik die Dauerhaftigkeit des endgültigen Ausbaus in diesem Fall nur mit einer durch Kunststoff-Dichtungsbahnen geschützte Innenschale erreicht werden kann, · wenn extreme Belastungsverhältnisse vorliegen (z.B. hoher Vertikaldruck in Verbindung mit geringem Seitendruck, geringerem oder fehlendem Wasserdruck und schlechter seitlicher Bettung), so dass der Tübbingausbau allein nicht die erforderlichen Tragreserven im Endzustand bietet, Seite 72 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke · wenn bei sehr hohem Wasserdruck (wesentlich größer als 6 bar) und gleichzeitig hohem Wasserandrang die geforderte Dichtigkeit mit dem einschaligen Tübbingausbau nicht mehr zuverlässig und dauerhaft erzielt werden kann. Abweichend von den oben beschriebenen Empfehlungen des Leitfadens zur Richtlinie 853 wurden beim Katzenbergtunnel in Deutschland erstmals einschalige Tübbingauskleidungen auch bei Wasserdrücken über 6 bar ausgeführt. Der Wasserdruckansatz beim Katzenbergtunnel beträgt 9,0 bar. In der nachfolgenden Tabelle sind einige Referenzprojekte mit einschaliger Tübbingaus-kleidung in Deutschland zusammengestellt. Tabelle 11: Tunnel mit einschaliger Tübbingauskleidung in Deutschland - Hauptparameter [11] Tunnelbauwerk Köhlbrandtunnel, Hamburg Abwasserdruckleitung (ADL)TunneI, Berlin BEWAG-Kabeltunnel, Berlin Sammler Wilhelmsburg Los I + II, Hamburg Pegnitztalsammler Nürnberg. BA IV, Los 2 Fernwärme-Verbundtunnel München, Los 1-3 Hera-Tunnel, Desy Hamburg U-Bahn Nürnberg, U2 Nord, Wöhrder Wiese Stadtbahn Duisburg, TA 7/8A U-Bahn Berlin, Baulos D79 U-Bahn Berlin, Baulos H110 Nord-Süd Stadtbahn Köln, Los Nord Stadtbahn Köln, Baulos M1 Stadtbahn Duisburg,TA 6, Baulos 22 U-Bahn Berlin, U5, Baulos 3.1 Flughafen-S-Bahn Hamburg Stadtbahn Mülheim BA8, Ruhrtunnel U-Bahn München, U5/9-5,Theresienwiese U-Bahn München, U8/1-7.1, Fraunhoferstraße U-Bahn München, U3-Nord, Los 2, Moosach U-Bahn München, U 1 -West, Los 5, Gern U-Bahn München, U2-Ost, Los 1,Josephsburg Stadtbahn Essen, Los 34 Nord-Süd Stadtbahn Köln, Los Süd CityTunnel Leipzig, Los B Fernbahntunnel Berlin, Los 3 U-Bahn Düsseldorf, Los K-S NeuerTunnel Schlüchtern Katzenbergtunnel Herrentunnel Lübeck Wesertunnel Dedesdorf 4. Röhre Elbtunnel, Hamburg Art der Nutzung Leitungen Leitungen Leitungen Sammler Sammler Leitungen Forschung U-Bahn Stadtbahn U-Bahn Stadtbahn Stadtbahn Stadtbahn Stadtbahn U-Bahn S-Bahn Stadtbahn U-Bahn U-Bahn U-Bahn U-Bahn U-Bahn Stadtbahn Stadtbahn Eisenbahn Eisenbahn Stadtbahn Eisenbahn Eisenbahn Straße Straße Straße Bauzeit Länge [m] 1996-1997 382 2000-2003 5.360 1995-2001 8.545 1974-1978 4.555 1996-1997 490 1988-1991 5.400 1985-1987 6.300 1988-1989 1.854 1994-1998 6.206 1985-1989 2.160 1981 1.141 2006-2007 522 1992-1994 2.480 1988-1990 100 1998-1999 978 2004-2006 3.481 1989-1991 2.130 1979-1981 1.560 1974-1976 2.310 2007-2008 2.388 1994-1995 2.344 1994-1996 3.700 1991-1996 4.200 2006-2007 5.380 2006-2009 2.930 1997-2001 2.540 1998-1999 1.110 2007-2008 3.942 2005-2008 17.968 2002-2003 1.560 1999-2001 3.200 1997-2000 2.561 Ø Innen Ø Außen [m] 2,37 3,00 3,08 3,70 4,40 4,40 5,20 5,40 5,62 5,70 5,70 5,70 5,72 5,72 5,75 5,80 5,90 6,05 6,20 6,30 6,40 6,40 7,27 7,30 7,90 7,85 8,19 9,00 9,60 10,40 10,30 12,35 [m] 2,82 3,54 3,54 4,43 4,90 5,00 5,80 6,00 6,40 6,40 6,50 6,32 6,32 6,32 6,45 6,60 6,60 6,20 6,90 2,10 2,10 2,10 8,02 8,10 8,20 8,65 9,09 9,90 10,80 11,30 11,30 13,25 Tübbing- Tübbing- Wasserdicke breite druck [cm] [m] [bar] 25 1,0 3,6 22 1,2 3,0 23 1,2 3,5 32 0,8 2,0 25 1,2 1,8 30 1,2 3,0 30 1,2 30 1,2 2,5 35 1,1 1,5 35 1,1 1,4 40 1,5 1,9 30 1,2 1,5 30 1,2 2,5 35 1,5 3,3 35 1,2 1,6 40 1,5 (1,4) 2,5 35 1,2 3,2 32,5 1,2 2,0 35 1,0 2,2 35 1,5 1,0 35 1,5 40 1,5 3,0 40 1,5 3,1 40 1,5 2,5 40 1,8 2,0 40 1,5 1,9 45 1,5 1,5 45 2,0 3,0 60 2,0 9,0 45 1,5 3,3 50 1,5 4,0 20 2,0 5,0 Des Weiteren sagt der Leitfaden zur Richtlinie 853 aus, dass für die zum Bau von Tunneln zugehörigen Lager-, Betriebs- und Aufenthaltsräume der Dichtigkeitsklasse 1 entsprechen müssen, diese jedoch nicht mit einem einschaligen Tübbingausbau realisiert werden kann [16]. Seite 73 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Tunnel Heidenau-Großsedlitz Für den bergmännischen Abschnitt des Tunnels Heidenau-Großsedlitz wird als Vortriebsverfahren die konventionelle Spritzbetonbauweise (NÖT) [zyklischer Vortrieb] vorgeschlagen. Infolge dessen würde hierbei der Ausbau zweischalig mit einer temporären Spritzbeton-schale (äußere Tunnelschale) und einer Tunnelinnenschale aus Ortbeton erfolgen. Eine endgültige Festlegung ist im Zuge des weiteren Planungsprozesses zu treffen. Basistunnel (Erzgebirgstunnel) Aufgrund der noch durchzuführenden geotechnischen und hydrologischen Untersuchungen sowie den zu untersuchenden Brandschutzanforderungen kann nach dem derzeitigen Kenntnisstand keine abschließende Festlegung zur Wahl einer einschaligen oder zwei-schalige Konstruktion erfolgen. Eine Festlegung ist im Zuge des weiteren Planungspro-zesses zu treffen. 3.2.8.2 Tunnelabdichtung und -entwässerung Für die Konstruktion eines Tunnelbauwerkes bestehen für den Umgang mit Grundwasser grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Zum einen kann ein Tunnelbauwerk als drainierter Tunnel ausgebildet werden. Hierbei wird das im Gewölbebereich zu sickernde Bergwasser Drainageleitungen zugeführt. Durch ein dauerhaft wirkendes Drainagesystem kann sich somit kein Wasserdruck auf den Tunnelausbau aufbauen. Zum anderen kann ein Tunnelbauwerk druckwasserhaltend geplant werden. Hierbei ist das Tunnelbauwerk und seine Abdichtung entsprechend auf den anstehenden Wasserdruck zu bemessen. Ein drainiertes Tunnelbauwerk stellt aufgrund seiner dauerhaften Drainierung des umliegenden Baugrundes, mit der damit verbundenen Absenkung des Grundwassers, einen beachtlichen Eingriff in den Wasserhaushalt und somit in das ökologische System seines Umfeldes dar. Aus umweltfachlicher Sicht kann es aufgrund dessen erforderlich sein ein wasserdichtes Tunnelbauwerk herzustellen, um die natürlichen Gebirgswasserverhältnisse nach Abschluss der Baumaßnahme nicht zu beeinflussen. Entsprechend Ril 853 [15] sind neue Eisenbahntunnel mittels Rundumabdichtung druckdicht auszubilden. Wenn nur Sickerwasser ansteht, das im Gebirge aufstaufrei versickern kann, darf eine Regenschirmabdichtung vorgesehen werden. Die aufstaufreie Versickerungsfähigkeit des Wassers muss durch einen geotechnischen Sachverständigen bestätigt sein [15]. Die Abdichtung selbst ist in Abhängigkeit des vorherrschenden Wasserdrucks sowie dem Bergwasserchemismus zu konzipieren. Seite 74 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke bergmännische Bauweise NÖT Im Sickerwasserbereich sowie bei einem Wasserdruck bis 30 m Wassersäule sind zwei Varianten möglich. Die Ril 853.4101 sieht hierbei keine Regelkonstruktion bei einem schwach bis mäßig betonangreifenden Bergwasser vor, sondern lässt eine Wahl zwischen einer Abdichtung mittels Kunststoffdichtungsbahn (KDB) sowie einer Ausbildung als „Konstruktion aus wasserundurchlässigem Ortbeton“ (WUBK) zu. Ab einem Wasserdruck > 30 m Wassersäule und / oder bei einem strak betonangreifenden Bergwasser ist eine Kombination aus einer WUBK Konstruktion und einer KDB vorzusehen. Ab einem Wasserdruck > 60 m Wassersäule werden darüber hinaus erhöhte Anforderungen an die Tunnel-abdichtung gestellt. Eine Übersicht der Abdichtungsvarianten für in bergmännischer Bauweise hergestellte Tunnelbauwerke ist in Abbildung 39 dargestellt. Abbildung 39: Abdichtungsarten entsprechend Ril 853 [15] In Abbildung 40 sind die Anforderungen an die Fugenabdichtung der jeweiligen Abdichtungsvarianten entsprechend Ril 853 aufgeführt. Seite 75 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 40: Anforderungen an die Fugenausbildung entsprechend Ril 853 [15] In den nachfolgenden Abbildungen 41 und 42 sind vergleichend die Regelungen für Abdichtungen bei bergmännischen Tunnels gemäß ZTV-ING sowie öbv Richtlinie aufgeführt. Abbildung 41: Fugenausbildung entsprechend ZTV-ING Teil 5, Abs. 5, Tab. 5.5.3 [17] Seite 76 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 42: Fugenausbildung entsprechend öbv Richtlinie „Tunnelabdichtung“ [18] maschinelle Bauweise Maschinell vorgetriebene Eisenbahntunnel werden in Deutschland in der Regel mit einem einschaligen Tübbingausbau ausgeführt. In dieser Bauweise wurden / werden im Bereich der Deutschen Bahn der Neue Schlüchterner Tunnel, der Katzenbergtunnel, der Finnetunnel und der Neue Kaiser-Wilhelm-Tunnel hergestellt. Für die Abdichtung von Tunneln mit einschaligem Tübbingausbau gilt das Modul 853.4005, der DB Richtlinie 853. Ein zweischaliger Ausbau mit einer Tübbingaußenschale und einer Innenschale aus Ort-beton stellen einen Sonderfall dar [16]. Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR) Bei der Verwendung des Ausbruchmaterials als Zuschlagstoff für die Betonherstellung können weitere Anforderungen an das Erfordernis einer Abdichtungsfolie resultieren. Wie in Kapitel 3.2.5.3 beschrieben können sich gewisse Gesteinstypen wie Gneis, Kieselkalk und Granodiorit gegenüber der Alkali-Aggregat-Reaktion ungünstig verhalten. Infolge dessen wurde beim Lötschberg-Basistunnel in Bereichen mit eindringendem Bergwasser der Beton zusätzlich durch den Einbau von Abdichtungsfolien geschützt [13]. Die endgültigen Festlegungen der Abdichtungssysteme sind im Zuge des weiteren Planungsprozesses auf der Grundlage der geotechnischen und tunnelbautechnischen Gutachten auf Basis der hydrogeologischen und chemischen Untersuchungen durchzuführen. Seite 77 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.2.8.3 Baulicher Brandschutz Grundsätze zum Brand- und Katastrophenschutz sind in der Ril 853 [15], Ril 123 [41], der TSI-SRT [21] sowie der EBA Richtlinie „Anforderungen des Brand- und Katastrophen-schutzes an den Bau und den Betrieb von Eisenbahntunneln“ [20] festgelegt. Aus technischer Sicht gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Standsicherheit eines einschaligen Tunnelausbaus im Brandfall zu gewährleisten: · Bekleidungen mit Brandschutzplatten oder Brandschutzputzen · großmaßstäbliche Brandversuche · rechnerische Standsicherheitsnachweise unter Berücksichtigung der im Brandfall zu erwartenden Betonabplatzungen Brandschutzverkleidungen sind zwar grundsätzlich zur Gewährleistung des baulichen Brandschutzes geeignet, sie weisen jedoch Nachteile bei der Bauwerksinspektion auf. Des Weiteren ist die Standzeit von Brandschutzbekleidungen in der Regel auf 25 bis 35 Jahre begrenzt [40]. Dies führt bei einer angestrebten Nutzungsdauer eines Ingenieurbauwerkes von 100 Jahren zu einer zwei- bis dreimaligen Erneuerung der Brandschutzbekleidungen. Aufgrund dessen sollte ein ausreichender Brandschutz im Regelfall durch rechnerische Nachweise oder mittels Brandversuchen nachgewiesen werden. In der Ril 853 [15] sind hierzu folgende Vorgaben getroffen: Tunnel mit Innenschale aus Ortbeton und Tunnel in offener Bauweise Bei Tunneln mit Innenschale aus Ortbeton und bei Tunneln in offener Bauweise mit Rechteckrahmen ist die Standsicherheit des Bauwerks für den Brandfall im Einzelfall nachzuweisen. Der Nachweis ist entweder rechnerisch oder durch Brandversuche zu erbringen [15]. Tunnel mit einschaligen Tübbingausbau Die Standsicherheit eines einschaligen Tübbingausbaus im Brandfall und im Zustand nach dem Brand ist rechnerisch nachzuweisen. Auf rechnerische Untersuchungen darf verzichtet werden, wenn durch Brandversuche nachgewiesen wurde, dass die Standsicherheit des Prüfkörpers beim Versuch gegeben ist. Der Standsicherheitsnachweis ist unter Berück-sichtigung der zu erwartenden Abplatzungen zu führen [15]. Seite 78 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Art und Anordnung der Sicherheits- und Rettungssysteme Unter Beachtung der technischen Regelwerke der TSI Sicherheit in Eisenbahntunneln und der EBA Richtlinie zum Brand- und Katastrophenschutz in Eisenbahntunneln sind sowohl für den Bau- als auch für den Endzustand Konzepte für den Brand- und Katastrophenschutz in Kooperation mit der zuständigen Stelle bei der DB Netz AG / SŽDC auszuarbeiten. Die bautechnische Mindestausstattung ist in der TSI 1303/2014 „Sicherheit in Eisenbahntunneln“ wie folgt vorgegeben. 3.2.9.1 Teilsystem Infrastruktur (Bautechnische Maßnahmen) Brandschutzanforderungen an Tunnelbaumaterialien Branddetektion Evakuierungseinrichtungen Selbstrettungsmittel, Evakuierung, Rettung · sicherer Bereich bei 1-gleisigen benachbarten Tunneln · Notausgänge ins Freie (max. Abstand 1000 m) · Verzichtbar, wenn Querschläge im Abstand < 500 m in die benachbarte Tunnelröhre führen, ( LH > 2,25 m, LW > 1,50 m), Türöffnungen LW > 1,40 m, LH > 2,00 m sowie Beleuchtung und Rettungskennzeichnung Fluchtwege · B > 80 cm, H > 2,25 m, Handläufe zwischen 0,80 m und 1,10 m über dem Fluchtweg Notfallbeleuchtung auf Fluchtwegen · 1 lx für 90 Minuten oberhalb des Fluchtweges Fluchtwegkennzeichnung · Abstand < 50m, Angabe der Notausgänge und Fluchtweglängen Brandbekämpfungsstellen · Abstand 5 km (Kategorie A) oder 20 km (Kategorie B) im Tunnel (Nothaltepunkt) · Mit Löschwasserversorgung 800 l/min (über 2 Std.) Notfallkommunikation · GSMR Zugang Rettungsdienst · Portal / Notausgang LW > 2,25 m, LH > 2,25 m Seite 79 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Rettungsbereich außerhalb Tunnel · A = 500 m² (nach EBA Richtlinie 1.500 m²) Nur EBA-Richtlinie „Brand- und Katastrophenschutz in Eisenbahntunneln“ Befahrbarkeit der Fahrbahn · Zufahrtsmöglichkeiten für den Brand- und Katastrophenschutz zu den Tunnelportalen / Notausstiegen und Befahrbarkeit des Fahrbahnoberbaues für Fahrzeuge des Brandund Katastrophenschutzes. 3.2.9.2 Teilsystem Energie · Fahrleitungsabschnitte max. 5 km · Erdungseinrichtungen an Tunneleingängen · Stromversorgung für Rettungsdienste · Brandverhalten von Kabeln · Schutz der Elektroinstallationen 3.2.9.3 · 3.2.9.4 Teilsystem Zugsteuerung Heißläuferortungsanlagen vor dem Tunnelbauwerk Technische Maßnahmen an geplanten langen Tunnelbauwerken · Videoüberwachung in technischer Leitzentrale · Temperaturmessungen im Tunnel · Rauch- und Hitzemelder · Tunnelbe- und -entlüftung im Einsatzfall · Unterirdische Nothaltestelle für Züge (L= 450m) bei Tunnel über 15 km Länge, mit Fluchtstollen zwischen den Tunnelröhren, und Evakuierung über Rettungszug im Nachbartunnel à Detailangaben siehe Kapitel „3.2.7.2 Nothaltestelle (NHS)“ Seite 80 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Logistikkonzept Das Logistikkonzept für die Zufahrten zu den Baustellenabschnitten und für den Materialtransport richtet sich nach der Baumethode TVM oder NÖT und ist dementsprechend zu entwickeln. Sämtliche Randbedingungen der bestehenden Verkehrs-Infrastruktur sind dazu zu erkunden. Im aktuellen Planungsstadium sind alle Bauabschnitte der geplanten Neubaustrecke über das öffentliche Straßenverkehrsnetz und bereits vorhandene landwirtschaftlich genutzte Erschließungswege erreichbar. Flächen für die temporäre Baustelleneinrichtung und für Unterkunftsbereiche der Bauarbeiter der einzelnen Hauptbauabschnitte sowie für die Tübbing-Feldfabrik wurden auf umwelt-fachlich derzeit unbedenklichen Flächen gewählt, die auf kurzen bestehenden Straßen und Wege erreichbar sind und nach dem Ende der Baumaßnahme ohne aufwändige Maßnahmen wieder rekultiviert werden können. Lageplanausschnitt BE Flächen Nord Für den Basistunnel durch das Erzgebirge ist eine größere Baustelleneinrichtungsfläche zur Errichtung der Tübbing-Feldfabrik und der Aufbereitungsanlage für den Tunnelausbruch erforderlich. Vergleichbare Baumaßnahmen benötigten eine Fläche mit ca. 50.000 m² Größe. Eine mögliche Fläche befindet sich in der Nähe der Staatsstraße 173 zwischen Zehista und Cotta südlich des alten Cottaer Tunnels. Die Gebietsausweisung für diese Fläche sieht ein künftiges Gewerbegebiet vor. Seite 81 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Lageplanausschnitt nahe Börnersdorf Ein zweiter Zugang zum Basistunnel kann nördlich des Ortes Breitenau über die Anschlussstelle Börnersdorf an der BAB 17 geschaffen werden. An dieser Stelle ist ein Vertikalschacht und technische Gebäude zur Schaffung eines Notzustieges zum Tunnel für Rettungskräfte, die Notfall-Tunnelentlüftung sowie ein Notfall-Rettungsplatz oberhalb der unterirdischen Nothaltestelle geplant. Der Schacht dient während der Bauzeit als sogenannter Zwischenangriff für den Tunnelvortrieb und die Errichtung der Tunnel-Nothaltestelle. Bei entsprechender Ausbildung des Schachtbauwerkes könnte an dieser Stelle auch eine TVM montiert werden (vergleiche Einfahrschacht am Koralmtunnel). Lageplanausschnitt im Bereich Chlumec Seite 82 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Am Südportal des Basistunnels sind in der Nähe der Ortschaft Chlumec weitere Flächen für die Baustelleneinrichtung sowie für künftige technische Gebäude für den Tunnelbetrieb vorzusehen. Der Zugang kann über das bestehende Straßennetz geschaffen werden. Geotechnische und bauverfahrenstechnische Risikoanalyse „Unter Risiko versteht man die Möglichkeit, dass die durch eine Entscheidung ausgelösten Abläufe nicht notwendigerweise zum angestrebten Ziel führen und es zu negativen oder positiven Zielabweichungen kommt“ [1]. Risiken lassen sich durch die Bestimmung ihrer Tragweite (Schadensausmaß) und deren Eintrittswahrscheinlichkeit quantifizieren. Für das geplante Infrastrukturprojekt „Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag“ ist im Zuge der weiteren Planungsprozesse ein entsprechendes Risikomanagement für die Bewältigung dieser Zielabweichungen vorzusehen. Exemplarisch sei an dieser Stelle auf die Risikoanalyse der AlpTransit Gotthard AG, welche beim Gotthardttunnel angewandt wurde, verwiesen. In Teilprozessen sind Risikoidentifikation, Risikoanalyse und -klassifizierung sowie Risikocontrolling durchzuführen. Elemente für das Risikomanagement sind z.B.: · Risiken der bau-, bahntechnischen und umwelttechnischen Planung · Kostenermittlungsrisiken · Ausschreibungs- und Vergaberisiken · Vertragsrisiken · Genehmigungsrisiken · Baumethode und Ausführungsrisiken · Terminrisiken · Ressourcenrisiken Für das Risikomanagement wird des Weiteren auf die CSM-Verordnung der Europäischen Kommission, Verordnung (EG) Nr. 352/2009 Amtsblatt der Europäischen Union vom 29.4.2009, verwiesen. Die Risikoanalyse ist im Verlauf des Planungsprozesses in regelmäßigen Zeitabständen zu aktualisieren und die Planungsergebnisse entsprechend zu reflektieren. Ein planungsbegleitendes Risikomanagement dient dazu Chancen und Risiken zu erkennen und durch entsprechende Maßnahmen entsprechend zu reduzieren bzw. möglichst zu vermeiden. Seite 83 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Beurteilung der Machbarkeit der Tunnellösung (Sicherungsmaßnahmen, Andienung, Ver- und Entsorgung, Baulüftung, Betroffenheiten, Bauzeit- und Kostenkriterien, Umweltaspekte im Hinblick auf Grundwasserhaushalt und Deponierung) Tunnel Heidenau-Großsedlitz Der aus zwei Abschnitten bestehende, durch Einschnitte getrennte Tunnel Heidenau-Großsedlitz mit einer Gesamtlänge von 1.790 m (West) bzw. 1.710 m (Ost) sollte konventionell in Spritzbetonbauweise (zyklischer Vortrieb) hergestellt werden. Dabei sind die Eingangsbereiche bis zu einer nach wirtschaftlichen und tunnelbautechnischen Kriterien zu wählenden Firstüberdeckung in offener Bauweise zu erstellen. Die Vortriebe können zeitgleich an mehreren Vortriebsorten erfolgen. Weitere Entscheidungen sind erst nach genauerer Kenntnis der Randbedingungen möglich. Basistunnel (Erzgebirgstunnel) Der aus zwei Tunnelröhren mit jeweils 24.645 m bzw. 26.531 m Länge bestehende Basistunnel wird aufgrund seiner Länge, der Geologie und der Aufteilung in zwei eingleisige Röhren voraussichtlich maschinell hergestellt werden. Dabei werden mehrere Vortriebsmaschinen zum Einsatz kommen, um eine akzeptable Bauzeit zu erreichen. Die Art der Vortriebsmaschinen richtet sich nach der Geologie und den hydrogeologischen Randbedingungen. Grundsätzlich ist eine Herstellung auch konventionell im Sprengvortrieb (zyklischer Vortrieb, Spritzbetonbauweise) möglich. Insbesondere in den südlichen und nördlichen Abschnitten des Basistunnels mit inhomogener Geologie ist alternativ zum maschinellen Vortrieb auch ein konventioneller (zyklischer) Vortrieb in Spritzbetonbauweise vorstellbar. In diesen Bereichen müssten bei maschinellem Vortrieb auch gegenüber dem zentralen Tunnelbereich unterschiedliche Vortriebsmaschinen gewählt werden. Ebenso können Tunnelvortriebsmaschinen zum Einsatz kommen, deren Modus an die jeweilige Geologie angepasst werden kann. Eine Entscheidung zur optimalen Tunnelbaumethode und zur Auswahl geeigneter Vortriebsmaschinen muss in einer späteren Planungsphase erfolgen. Seite 84 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Literatur / Quellen [1] Betonkalender 2014 „Unterirdisches Bauen, Grundbau, Eurocode 7“ Ernst & Sohn (2014) – ISBN: 978-3-433-03051-6 [2] Richtlinie für die geotechnische Planung von Untertagebauten mit kontinuierlichem Vortrieb Österreichische Gesellschaft für Geomechanik - ÖGG (2013) [3] Richtlinie für die geotechnische Planung von Untertagebauten mit zyklischem Vortrieb 2. überarbeitete Auflage Österreichische Gesellschaft für Geomechanik - ÖGG (2008) [4] Bauprozesse und Bauverfahren des Tunnelbaus Ernst & Sohn (2013) – ISBN: 978-3-433-03047-9 [5] Maschineller Tunnelbau im Schildvortrieb Ernst & Sohn (2011) – ISBN: 978-3-433-02948-0, 2. Auflage [6] Empfehlungen zur Auswahl von Tunnelvortriebsmaschinen Deutscher Ausschuss für unterirdisches Bauen e. V. - DAUB (2010) [7] Geotechnik – Tunnelbau und Tunnelmechanik Springer (1998) – ISBN: 3-540-62805-3 [8] http://www.bahnprojekt-stuttgart-ulm.de/uploads/tx_smediamediathek/ S264_Durchbruch01_WAF_Katzenbergtunnel.jpg [9] TBM versus NATM from the contractor’s point of view TBM versus NÖT aus Sicht des Unternehmers Ernst & Sohn (2011) – Geomechanics and Tunnelling 4 (2011), No. 4 [10] NATM and TBM – comparison with regard to construction operation NÖT und TBM – eine baubetriebliche Gegenüberstellung Ernst & Sohn (2011) – Geomechanics and Tunnelling 4 (2011), No. 4 [11] Einschalige wasserundurchlässige Tübbingauskleidungen in Deutschland Single-Shell watertight segmental Linings in Germany Tunnel (2009) – Ausgabe 03/2009 [12] Wirtschaftliche Aspekte bei Tunnelbauwerken in frühen Planungsphasen Hessisches Landesamt für Straßen- und Verkehrswesen (2005) – Heft 52-2006 [13] Alpenquerende Tunnel Materialbewirtschaftung und Betontechnologie beim Lötschberg-Basistunnel Beton- und Stahlbetonbau (2007) – 102 Heft 1 Seite 85 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke [14] Alp Transit Ausbruchmaterialbewirtschaftung am Gotthard und am Lötschberg Mitteilungen der Schweizerischen Gesellschaft für Boden- und Felsmechanik (1993) [15] Richtlinie 853 - Eisenbahntunnel planen, bauen und instand halten DB Netz AG – 8. Aktualisierung (10/2014) [16] Leitfaden zur Richtlinie 853 – Kommentare und Planungshilfen zur Ril 853 DB Netz AG – 5. Aktualisierung (10/2014) [17] ZTV-ING - Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten, Stand 12/2014 [18] öbv Richtlinie „Tunnelabdichtung“ öbv Österreichische Bautechnik Vereinigung – Ausgabe Dezember 2012 [19] Strecke 6604, Cottaer Tunnel - Bilder Tunnelportale und Zeichnungen http://www.eisenbahntunnel-portal.de/lb/inhalt/tunnelportale/6604.html [20] EBA Richtlinie „Anforderungen des Brand- und Katastrophenschutzes an den Bau und den Betrieb von Eisenbahntunneln“ Eisenbahn-Bundesamt – Stand: 01.07.2008 [21] TSI SRT „Sicherheit in Eisenbahntunneln“ VO (EU) 1303/2014 – In Deutschland in Kraft seit: 01.01.2015 [22] TSI INF „Infrastruktur“ VO (EU) 1299/2014 – In Deutschland in Kraft seit: 01.01.2015 [23] TSI LOC&PAS „Fahrzeuge - Lokomotiven und Personenwagen“ VO (EU) 1302/2014 – In Deutschland in Kraft seit: 01.01.2015 [24] UIC-Codex 779-9 „Sicherheit in Eisenbahntunnel“ [25] “RECOMMENDATIONS OF THE MULTIDISCIPLINARY GROUP OF EXPERTS ON SAFETY IN TUNNELS (RAIL)” - TRANS/AC.9/9 UNITED NATIONS, Economic and Social Council – 01.12.2003 [26] Comparison of safety and ventilation saspects of emergency stations in very long railway tunnels Sicherheits- und lüftungstechnische Gegenüberstellung von Nothaltestellen sehr langer Eisenbahntunnel Geomechanics and Tunneling (2013), No. 6 [27] Neue alpendurchquerende Bahntunnel in Europa Gegenüberstellung von bauwerks- und ausrüstungsspezifischen Merkmalen der neuen alpendurchquerenden Bahntunnel in Frankreich, Italien, Österreich und der Schweiz Christoph Rudin und Dr. Peter Reinke – Tunnel 2008 Seite 86 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke [28] Rettungs- und Brandschutzkonzept für die komplexe Untertage-Baustelle Koralmtunnel Mag.(FH) MAS Susanne Fehleisen, Graz (Österreich) – BauPortal 4/2014 [29] The Austrian Koralm tunnel - Investigation, Design and Construction Process for a large Base Tunnel Project ÖBB – Austrian Federal Railways, Gerhard Harer [30] Richtlinie 997.0101 – Oberleitungsanlagen DB Netz AG – Stand 01. Juli 2001 [31] Richtlinie 800.0130 – Netzinfrastruktur Technik entwerfen; Streckenquerschnitte auf Erdkörpern DB Netz AG – Stand 01.02.1997 [32] Eisenbahn-Bau- und Betriebsordnung (EBO) Stand 25.07.2012 [33] Unfallverhütungsvorschrift – Arbeiten im Bereich von Gleisen – GUV-V D 33 DB Netz AG – Stand 01. Juli 2001 [34] Brand- und Katastrophenschutz in Eisenbahntunneln Deutsche Bahn AG, Klaus Kruse – August 2003, Version 3 [35] Is the structure of Börnersdorf a possible maar-diatreme volcano? Ist die Struktur von Börnersdorf möglicherweise ein Maar-Diatrem-Vulkan? Horna, Krentz, Buske, Käppler, Börner - TU Freiberg - 2013 [36] “Geophysikalische Untersuchungen an der Struktur Börnersdorf/Osterzgebirge zur Klärung der tektonischen Situation” Krentz & Horna - Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) - 2014 [37] Projektierung Tunnel - Grundlagen SIA 197:2004, Schweizer Norm – Stand 2004 [38] Projektierung Tunnel - Bahntunnel SIA 197/1:2003, Schweizer Norm – Stand 2004 [39] Sicherheit in Eisenbahntunneln – Ergebnisse einer UIC-Arbeitsgruppe Tunnelbau 2003, DGGT Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V. Verlag Glückauf GmbH, ISBN: 3-7739-1286-2 [40] Baulicher Brandschutz bei Eisenbahntunneln mit einschaligem Tübbingausbau Tunnelbau 2011, DGGT Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V. VGE Verlag GmbH, ISBN: 978-3-86797-087-7 [41] Richtlinie 123.0111 – Notfallmanagement und Brandschutz in Eisenbahntunneln DB Netz AG – Stand 01.01.2006 Seite 87 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke [42] Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Abschätzung von Verfüllhohlraum in umliegenden Tagebauen zur Unterbringung der Ausbruchmassen Sächsisches Oberbergamt, Referat 22 – Steine-Erden-Bergbau, Steffen Döhner, Referatsleiter, 14.10.2015 [43] NBS Dresden-Prag Geologische und Hydrogeologische Besonderheiten Aktennotiz Geologie , 14.09.2015 Dipl.-Ing. Christian Schmidt, KREBS+KIEFER [44] Recherche zu geomechanischen Kennwerten für die im Trassenverlauf der Schienenneubaustrecke Dresden-Prag zu erwartenden Gesteine Studienarbeit von Tommy Gambke (2015) [45] Versuchsergebnisse - Gesteinsphysikalische Untersuchungen an Typusgesteinen Einaxiale Druckversuche, Spaltzugversuche, Cerchar-Abrasivitätsversuche TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik, 2015 [46] Empfehlungen des Arbeitskreises „Tunnelbau“ ETB Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V. Ernst & Sohn (1995) – ISBN: 3-433-01291-1 [47] Geologische 3D-Modellierung der Struktur Börnersdorf/ Osterzgebirge sowie der Neubaustrecke Dresden-Prag TU Bergakademie Freiberg, 15.10.2015 Seite 88 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildungs- und Tabellenverzeichnis Abbildungen: Abbildung 1: Lageskizze NBS Dresden - Prag ................................................................. 5 Abbildung 2: Schema Überholbahnhof............................................................................. 8 Abbildung 3: Legende Geologischer Längsschnitt ......................................................... 15 Abbildung 4: Lageplanausschnitt Störzone Börnersdorf ................................................. 19 Abbildung 5: Lageplanausschnitt Bergkeller Pechhütte.................................................. 20 Abbildung 6: Lageplanausschnitt Streckenabschnitt km 12,6 – 13,4, östlich .................. 20 Abbildung 7: Lageplanausschnitt Streckenabschnitt km 12,6 – 13,4, westlich Burgk. Fundgrube, Richard Grube ........................................................................ 21 Abbildung 8: Lageplanausschnitt geplante NBS Dresden-Prag – Cottaer Tunnel .......... 22 Abbildung 9: Zeichnung Cottaer Tunnel [19] .................................................................. 22 Abbildung 10: Cottaer Tunnel - Nordwestportal [19]......................................................... 23 Abbildung 11: Cottaer Tunnel - Südostportal [19]............................................................. 23 Abbildung 12: Tunnelanschlagswand, bergmännische Bauweise, Sicherung mit Rohrschirm, geteilte Kalotte ...................................................................... 24 Abbildung 13: Voreinschnitt, Spritzbetonsicherung mit Verpressankern........................... 25 Abbildung 14: Tunnelherstellung im Sprengvortrieb - Herstellung der Sprenglöcher ........ 25 Abbildung 15: Durchbruch beider TVM am Katzenbergtunnel [8]] .................................... 26 Abbildung 16: Kostenvergleich TVM – Sprengvortrieb [7] ................................................ 28 Abbildung 17: Flussdiagramm – dynamischer Entscheidungsprozess [1] ........................ 35 Abbildung 18: Schematischer Ablauf der geotechnischen Planung [2] ............................. 36 Abbildung 19: Schematischer Ablauf der Planung in der Bauausführung [2] .................... 38 Abbildung 20: Randbedingungen der Aushub- und Ausbruchmaterialbewirtschaftung..... 39 Abbildung 21: Materialbewirtschaftung Aushub- und Ausbruchmaterial ........................... 46 Abbildung 22: Neubaustrecke Dresden-Prag - umliegende Tagebauen, Teil 1 [42] ......... 49 Abbildung 23: Neubaustrecke Dresden-Prag - umliegende Tagebauen, Teil 2 [42] ......... 50 Abbildung 24: Organisationsstruktur des Sächsischen Oberbergamtes ........................... 52 Abbildung 25: Abgrenzung zwischen offener und bergmännischer Bauweise (NÖT) [12] 54 Abbildung 26: Höhenplanausschnitt - Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz ................ 55 Abbildung 27: Lageplanausschnitt - Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz ................... 56 Abbildung 28: Lageplanausschnitt 2 - Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz ................ 56 Abbildung 29: Lageplanausschnitt 3 - Tunnelbauwerke Heidenau-Großsedlitz ................ 56 Abbildung 30: Höhenplanausschnitt – Basistunnel, Bereich Nordportal (D) ..................... 58 Abbildung 31: Höhenplanausschnitt – Basistunnel, Bereich Südportal (CZ)..................... 59 Abbildung 32: Querschnitt - offene Bauweise .................................................................. 63 Abbildung 33: Querschnitt - Spritzbetonbauweise (NÖT) ................................................. 64 Seite 89 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 34: Querschnitt - maschinelle Bauweise.......................................................... 64 Abbildung 35: Systembild Koralmtunnel [29] .................................................................... 69 Abbildung 36: Nothaltestelle Koralmtunnel [26]................................................................ 69 Abbildung 37: Querschnitt Nothaltestelle Koralmtunnel [29]............................................. 70 Abbildung 38: Beispiele für einschaligen und zweischaligen Tübbingausbau [1].............. 71 Abbildung 39: Abdichtungsarten entsprechend Ril 853 [15] ............................................. 75 Abbildung 40: Anforderungen an die Fugenausbildung entsprechend Ril 853 [15]........... 76 Abbildung 41: Fugenausbildung entsprechend ZTV-ING Teil 5, Abs. 5, Tab. 5.5.3 [17] ... 76 Abbildung 42: Fugenausbildung entsprechend öbv Richtlinie „Tunnelabdichtung“ [18] .... 77 Tabellen: Tabelle 1: Kriterien zur Auswahl der Tunnelvortriebsmethoden ................................. 27 Tabelle 2: Mengenübersicht – Tunnel Heidenau-Großsedlitz..................................... 42 Tabelle 3: Mengenübersicht - Basistunnel Variante A (langer Einschnitt „Lohmgrundrücken“).................................................................................. 43 Tabelle 4: Mengenübersicht – Basistunnel Variante B (kurzer Einschnitt „Lohmgrundrücken“).................................................................................. 45 Tabelle 5 Übersicht der Aushub- und Ausbruchmengen in Sachsen (erste Zuordnung)……………………………………………………………….51 Tabelle 6: Bauwerksdaten ......................................................................................... 57 Tabelle 7: Bauwerksdaten – Variante A (langer Einschnitt)........................................ 60 Tabelle 8: Bauwerksdaten – Variante B (kurzer Einschnitt)........................................ 61 Tabelle 9: Vergleich Variante A und B ....................................................................... 62 Tabelle 10: Vergleich einschalig/zweischalig anhand von konstruktiven und wirtschaftlichen/baubetrieblichen Gesichtspunkten [1]............................... 72 Tabelle 11: Tunnel mit einschaliger Tübbingauskleidung in Deutschland Hauptparameter [11] ................................................................................. 73 Seite 90 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.3 Großbrücken und talüberspannende Brücken Erforderliche Bauwerke Im Zuge der vorliegenden Trassenführung werden folgende Brückenbauwerke erforderlich: · Überwerfung Heidenau · Talbrücke Heidenau · Talbrücke Seidewitz Die Ausbildung der Bauwerke erfolgt auf Grundlage der DB-Richtlinie 804.9020 – Rahmenplanung Talbrücken mittels Spannbeton-Überbauten auf Massivpfeilern. In Ausnahmefällen, wenn dies besondere Umstände erfordern, kann davon abgewichen werden. Bewertungskriterien Die möglichen Brückensysteme wurden hinsichtlich der Kriterien · Schienenspannung · Bau- und Unterhaltungskosten · Akzeptanz in der Öffentlichkeit · Bauzeit untersucht und miteinander verglichen. 3.3.2.1 Schienenspannung Ein wesentliches Bewertungskriterium bei der Wahl von Brückensystemen im Netz der Deutschen Bahn AG ist das Erfordernis von Schienenauszügen. Schienenauszüge sind sehr teure, empfindliche und sehr wartungsintensive Bauteile. Vordergründig sollte die Anordnung von Schienenauszügen möglichst vermieden werden. Das Erfordernis von Schienenauszügen ist aufgrund von Schienenspannungsnachweisen zu belegen. Die Ergebnisse von Schienenspannungsnachweisen werden entscheidend beeinflusst von der Wahl des Brückenfestpunktes, der verbleibenden Ausgleichslängen und den geplanten Gründungssteifigkeiten. Gemäß DB-Richtlinie 804.9020 kann im Regelfall bei Ausgleichslängen von max. 90 m auf die Anordnung von Schienenauszügen verzichtet werden. Bei größeren geplanten Ausgleichslängen sind die sich ergebenden Schienenspannungen explizit nachzuweisen. Seite 91 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke In vergleichbaren anderen Projekten konnten bei entsprechender Ausführung der Gründungssteifigkeit unter dem Brückenfestpunkt und bei Ausgleichslängen von ca. 110 m die Schienenspannungen unterhalb des Spannungsgrenzwertes nachgewiesen und auf Schienenauszüge verzichtet werden. Im derzeitigen Projektstadium wird aufgrund der noch geringen Planungstiefe und der fehlenden Baugrundkenntnisse eine maximale Ausgleichslänge von 90 m als Grenzwert für den Ansatz von Schienenauszügen zugrunde gelegt. 3.3.2.2 Bau- und Unterhaltungskosten Hinsichtlich dem Kriterium Bau- und Unterhaltungskosten liegt das Augenmerk auf der Wahl von bewährten Regelbauweisen, Brückensystemen und Baustoffen. Als Regelbauweise für Talbrücken hat sich die Überbauherstellung mittels Vorschubrüstung bewährt. Dieses Verfahren bietet sich vor allem für Überbauquerschnitte mit konstanten Breiten- und Höhenabmessungen an. Als Brückenüberbauten werden im Regelfall Spannbetonkonstruktionen (Hohlkasten- oder Plattenbalkenquerschnitte) ausgeführt. Stahlkonstruktionen als Fachwerk- oder Stabbogenbrücken kommen nur für weit gespannte Brückenüberbauten in Betracht. In Bezug auf die Unterhaltungskosten sollten nicht nur Schienenauszüge sondern auch filigrane Bauteilabmessungen, komplizierte Fugenabdichtungen und Entwässerungsführungen u.ä. vermieden werden. Stahlkonstruktionen sind erfahrungsgemäß unterhaltungsintensiver als Betonbauwerke. 3.3.2.3 Akzeptanz Hinsichtlich Akzeptanz sind mögliche private Betroffenheiten, die Nähe zu Bebauungen, die Umweltverträglichkeit und die optische Eingliederung in das Landschaftsbild abzuwägen und zu bewerten. 3.3.2.4 Bauzeit Im Regelfall ist die Herstellung von Brücken- und Tunnelbauwerken bauzeitbestimmend für die Fertigstellung und Inbetriebnahme des Gesamtprojektes. Bewährte Brückenkonstruktionen und deren Herstellung mittels bewährten Standartbauweisen gewährleisten im Regelfall zügige Bauzeiten was nicht zuletzt auch der Akzeptanz in der Öffentlichkeit zu Gute kommt. Seite 92 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Überwerfung Heidenau Die NBS-Trasse beginnt am Ausfädelungspunkt in Heidenau (Haltepunkt DB Strecke 6240 km Station 49,970) als zweigleisige Strecke im Bestand mit dem Einbau von Überleitverbindungen. Danach erfolgt eine nur 1-gleisige Verschwenkung der Bestandsstrecke 6240 in Richtung Pirna. Das verschwenkte Gleis soll zukünftig in beiden Richtungen befahren werden. Nach Erreichen eines ausreichenden Abstandes zu den künftigen NBS-Gleisen beginnt deren Anrampung in Parallellage zur Strecke 6239 (S-Bahn). Am Ende der Rampe haben die NBS-Gleise eine ausreichende Höhe erreicht damit diese von der neuen 1-gleisigen Umfahrung unterquert werden können. 3.3.3.1 Rampenbauwerk Das zukünftige Rampenbauwerk verläuft zwischen der S-Bahnstrecke und dem verschwenkten Gleis der Strecke 6240 m. Die Ausführung erfolgt mit beidseitigen Stahlbeton-Stützwänden und Erdverfüllung. Die Rampenbreite von 12,10 m berücksichtigt den Gleisabstand der NBSGleise (4,00 m), beidseitige Mastgassen für die Oberleitung sowie beidseitige Dienstwege für die Strecken- und Bauwerksinspektion. Der seitliche Mindestabstand gemäß DB-Richtlinie 800.130 zu dem benachbarten S-BahnGleis sowie zu dem neuen Umfahrungsgleis der Strecke 6240 wurde bei vorliegender Konstruktion berücksichtigt. Aufgrund der geplanten Längsneigung von 12 ‰ der erforderlichen lichten Höhe des anschließenden Überwerfungsbauwerkes ergibt sich eine Rampenlänge von ca. 600 m. 3.3.3.2 Überwerfungsbauwerk Bei ca. NBS-km 0,5+14 beginnt die Überführung der in Hochlage verlaufenden NBS über das verschwenkte Gleis der Strecke 6240. Das Überwerfungsbauwerk wird als Stahlbetonrahmen mit seitlichen Wandöffnungen hergestellt. Die mindestens erforderliche Lichte Bauwerkshöhe über dem unterquerenden Gleis wurde mit 6,15 m über SO angesetzt. Eine eventuelle Optimierung muss im weiteren Planungsverlauf auf Grundlage der verschiedenen Regelwerke mit den zuständigen Fachdiensten abgestimmt werden. Das Überwerfungsbauwerk reicht von NBS-km 0,5 +14 bis 0,7+95 bei einer Bauwerkslänge von 281 m. Das Bauwerk wird in regelmäßigen Abständen von ca. 10 m Länge mit Bauwerksfugen versehen. Die Blockfugen werden mit elastischen Fugenbändern wasserdicht geschlossen. Schienenauszüge werden auf dem Bauwerk nicht erforderlich. Seite 93 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.3.3.3 Baudurchführung Die Bauausführung kann erst nach Inbetriebnahme des neuen Umfahrungsgleises erfolgen. Ebenso muss der Betrieb der S-Bahn-Gleise während der Bauzeit aufrechterhalten werden. Dadurch entsteht eine Inselbaustelle für das Rampenbauwerk und für den nördlichen Teil des Überwerfungsbauwerkes. Die Decke des Überwerfungsbauwerkes ist über Oberleitung des Umfahrungsgleises herzustellen. Dazu bietet sich eine Konstruktion aus Stahlbeton-Fertigteilträgern mit Ortbetonverguss an. Die erschwerten Bedingungen für das Bauen neben und über Betrieb sind in Bezug auf die Bauzeit und die Baukosten zu berücksichtigen. Talbrücke Heidenau Unmittelbar an das vorgenannte Überwerfungsbauwerk anschließend erfolgt die Weiter-führung der NBS in Hochlage mit Überquerung des Gewerbegebiets Heidenau zwischen der DB Strecke und der S 172. Aufgrund vorliegender Trassierung liegt die geplante Schienenhöhe max. ca. 15 m über Gelände. Die Brückenkonzeption erfolgt mittels Massivpfeilern und Spannbetonüberbauten. Das erforderliche Brückenbauwerk ist zunächst mit einem 2-gleisigen Überbau mit zu-nehmender Brückenbreite bei allmählicher Aufweitung des NBS-Gleisabstandes konzipiert. Im weiteren Verlauf teilt sich die Brücke in zwei 1-gleisge Überbauten. Der Beginn der Brückenteilung in zwei 1-gleisige Überbauten wurde so gewählt, dass diese jeweils an beiden Brückenrändern mittels Brückenbefahrgerät inspiziert werden können. Die Trassierung des Streckenbereiches der 1-gleisigen Brücken sieht sowohl Übergangsbögen als auch konstante Gleisradien vor. Entsprechend unterschiedlich sind die zugehörenden Gleisüberhöhungen ausgebildet. Aus Gründen eines wirtschaftlichen Bauablaufes werden die 1-gleisigen Brücken auf gesamter Länge mit einem konstanten Brückenquerschnitt versehen welcher sich aus der maximalen Gleisüberhöhung ergibt. Wesentliche Zwangspunkte für die Konzeption und auch für die spätere Bauwerksunterhaltung der Talbrücke stellt die vorhandene Bebauung innerhalb des Gewerbegebietes dar. Zusätzlich muss die S 172 überquert werden. Der weitere Streckenverlauf erfolgt im Geländeeinschnitt bis zum Erreichen der Tunnelportale des Tunnels Heidenau. Durch den schrägen Anschnitt des steil ansteigenden Geländes werden hier aufwendige Stützwandkonstruktionen entlang der beiden Gleise erforderlich. Zusätzlich entstehen weit auslaufende Böschungsbereiche. Die Konzeption der Talbrücke wurde daraufhin in 2 Varianten untersucht und bewertet. Seite 94 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.3.4.1 Variante 1 Die Variante 1 sieht eine konstante Stützweite von 44,0 m über den gesamten Brückenzug entsprechend dem Regelwerk der DB AG vor. Innerhalb des 2-gleisigen Brückenquerschnittes mit variablem Gleisabstand erfolgt die Ausführung des Überbaues auf einem bodengestützten Lehrgerüst. Andere Bauweisen sind aufgrund der veränderlichen Überbaubreite unwirtschaftlich bzw. technisch nicht umsetzbar. Das statische System sieht eine Durchlaufträgerkette mit jeweils 2 x 44,0 m Stützweite vor. Der Festpunkt in Längsrichtung wird jeweils auf der Mittelstütze vorgesehen. Auf Schienenauszüge kann somit voraussichtlich verzichtet werden. Innerhalb dieses Brückenabschnittes muss zwangsläufig eine Stütze bei NBS-km 0,9+60 im Bereich einer relativ neuen Lagerhalle situiert werden. Der Betrieb dieser Halle muss deshalb aufgegeben und dafür anderenorts gleichwertiger Ersatz geschaffen werden. Bei diesem konstanten Stützenraster ist auch eine Verschiebung des Stützenstandortes nicht zielführend, da bei jedem anderen Standort das Anwesen in gleicher Weise getroffen würde. Abbildung 1: Lagerhalle Gewerbegebiet Heidenau Andere Gebäude werden mit einem sehr geringen Abstand von geschätzt ca. 1-2 m zwischen Gebäudedach und Unterkante Brücke überbaut. Im Falle eines Erhalts der Bebauung lässt diese Situation auf eine erschwerte Herstellung der Brücke schließen. Die Gebäudehöhen wurden im derzeitigen Planungsstand lediglich grob abgeschätzt. Die genauen Werte müssen in der nächsten Planungsphase ermittelt werden. Seite 95 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 2: Überquerung Gebäude im Gewerbegebiet Heidenau Der weitere 2 x 1-gleisige Brückenbereich wird mit dem gleichen statischen System wie oben beschrieben, ohne Schienenauszüge ausgeführt. Die Lage der Brückenenden ist dem schräg und steil ansteigenden Gelände angepasst. Die vorhandene S 172 wird durch Brückenstützen und erforderliche Böschungen an den Brückenwiderlagern überbaut. Die Straße ist hier kleinräumig zu verlegen. Abbildung 3: Querschnitt 1-gleisige Brücke Seite 96 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.3.4.2 Variante 2 Die Konzeption der Variante 2 nimmt hinsichtlich der Stützenstellung Rücksicht auf die vorhandene Bebauung innerhalb des Gewerbegebietes und ebenso auf die bestehende S 172. In der Konsequenz muss auf die Anordnung eines konstanten Stützabstandes verzichtet werden. Es entstehen innerhalb des Brückenzuges unterschiedliche Stützweiten welche hinsichtlich deren Ausführbarkeit mit der Wahl entsprechender statischer Systeme gewährleistet werden müssen. Innerhalb des 2-gleisigen Brückenabschnittes wird zur Überquerung o.g. Lagerhalle eine Stützweite von ca. 80 m erforderlich. Zur Reduzierung der erforderlichen Bauhöhe wird dieses Brückenfeld innerhalb eines 3-Feld-Durchlaufträgers angeordnet. Aus statischen Gründen sind die beiden Nachbarfelder mit Stützweiten von jeweils mind. ca. 58 m auszuführen. Damit entsteht eine Gesamtlänge des Durchlaufträgersystems von 196 m. Der Festpunkt in Brückenlängsrichtung wird auf einer Innenstütze angeordnet womit eine Ausgleichslänge von mind. 138 m entsteht. Damit wird ein Schienenauszug je Gleis erforderlich. Unabhängig davon muss die Lagerhalle mit einem minimalen lichten Abstand zur Gebäudeüberdachung überquert werden. Zur Erzielung einer möglichst geringen Bauhöhe über dem Gebäude ist der Brückenquerschnitt zu den Stützen hin zu erhöhen, anzuvouten. Eine Überbauherstellung mit entsprechender Einrüstung ist nicht möglich. Es wird die Überbauherstellung in seitlicher Position, neben dem Gebäude, auf Hilfsstützen und ein anschließendes Einschieben auf die endgültigen Stützen erforderlich. Für eine Überbauausführung als Spannbetonhohlkasten ist zwischen Gebäudedach und Schienenoberkante ein Mindestabstand von 5-6 m erforderlich. Andernfalls muss hier ein Überbau mit obenliegender Tragkonstruktion, z.B. als Fachwerkträgerbrücke oder als Stabbogenbrücke, ausgeführt werden. Die genaue Gebäudehöhe liegt noch nicht vor und ist im weiteren Planungsverlauf zu ermitteln. Abbildung 4: Überquerung Lagerhalle Gewerbegebiet Heidenau Seite 97 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Der weitere 2 x 1-gleisige Brückenbereich muss ebenfalls mit unterschiedlichen Stützweiten und Durchlaufträgerlängen von 198 m (Gl. DD-Prag) bzw. 239 m (Prag-DD) überbrückt werden. An beiden Brückenenden wird ein Schienenauszug erforderlich. Auch die anderen vorhandenen Gebäude werden analog Variante 1 in vermutlich sehr geringer Höhe überbaut. Die Bundestraße 172 bleibt unverändert, jedoch ist wird eine straßenparallele Stützwand zur Sicherung der Widerlagerböschungen erforderlich. 3.3.4.3 Variantenbewertung Variante 1 Variante 2 Brückenlänge 2-gleisig 220 m 196 m Brückenlänge 1-gleisig 220/264 m 198/239 m Schienenspannung + - Bau- und Unterhaltungskosten + - Akzeptanz - - Bauzeit + - +++ --- Ergebnis 3.3.4.4 Zusammenfassung Variante 1 zeigt hinsichtlich Bautechnik, Kosten und Bauzeit deutliche Vorteile gegenüber Variante 2. Das Kriterium Akzeptanz hat allerdings für die Talbrücke Heidenau vordergründige Priorität. Beide Varianten rufen wegen der Geländeinanspruchnahme und der Überquerung von vorhandenen Gebäuden eklatante Beeinträchtigungen privater Interessen hervor. Diese Situation wird als hohes Risiko für die Genehmigungsfähigkeit bewertet. Das gilt auch für die Variante 2, bei der möglicherweise die o.g. Lagerhalle baulich unverändert erhalten bleiben könnte. Als Empfehlung muss hier, trotz voraussichtlich erforderlicher Entschädigungsleistungen, eine Ausführung gemäß Variante 1 genannt werden. Dazu sollte bereits vor der raumord-nerischen Abwägung eine grundsätzliche Abstimmung mit den privaten Betroffenen erfolgen. Seite 98 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.3.4.5 Geologie Die Talbrücke Heidenau wird am Rande des „Bergkellers Pechhütte“ verlaufen. Mögliche Einflüsse auf die Bauwerksgründung müssen im Zuge eines geologischen Gutachtens ermittelt und bewertet werden. Im Übergangsbereich zwischen der Talbrücke und dem Tunnel Heidenau entstehen breite Einschnittsbereiche mit entsprechend großen Erdbewegungen. Zur Minimierung der Einschnittsbreiten werden auch hier Baugrundaufschlüsse zu Feststellung von Böschungsstandsicherheiten erforderlich. Abbildung 5: Lageplanausschnitt Bergkeller Pechhütte Talbrücke Seidewitz Zwischen NBS-km 3,6 und 4,9 verläuft die NBS in Hochlage von max. ca. 41 m über Gelände. Hier werden das Tal der Seidewitz und der Randbereich der Ortslage Zehista (Gewerbegebiet) mittels einer Talbrücke überspannt. Einen Zwangspunkt bildet die geplante Ortsumgehung Pirna (B 172n). Diese wird im Bereich der Straßenböschungen tangiert. Das Gewerbebiet wird randlich in großer Höhe überquert. Stützenstandorte sind in vorhandenen Freiflächen bzw. Hofflächen vorgesehen. Gebäude sind davon nicht betroffen. Seite 99 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Aufgrund der relativ großen Brückenhöhe und Brückenlänge sowie zur Reduzierung der Stützenanzahl wurde für die Talbrücke Seidewitz ein Stützenraster von 58,0 m vorgesehen. Dies ist ebenfalls ein Standartmaß im Streckennetz der DB AG. Die Gleistrassierung wechselt im Brückenbereich von einer geraden Streckenführung in einen rechts gerichteten Bogen mit R = 1.200 m. Bei dem geplanten konstanten Gleisabstand von 4,50 m ergibt sich unter Berücksichtigung der Trassierung und Gleisüberhöhung eine Breite des Brückenüberbaues von 13,45 m im geraden Gleis bis zu 13,705 m im Gleisbogen. Die beidseitige Inspektionsmöglichkeit mittels Brückenbefahrgerät ist gewährleistet. Abbildung 6: Regelquerschnitt TB Seidewitz Die Konzeption der Talbrücke wurde ebenfalls in 2 Varianten untersucht und bewertet. In Bezug auf das Kriterium Schienenspannung werden aufgrund des gewählten Stützenrasters von 58,0 m zunächst Schienenauszüge erforderlich. Diese wurden in den vorliegenden Variantenuntersuchungen unterschiedlich minimiert. 3.3.5.1 Variante 1 In Variante 1 ist die Anzahl der Schienenauszüge auf ein Minimum reduziert. Der Brückenfestpunkt wird aus ästhetischen Gründen mit einem s.g. „A-Bock“ gebildet. Dadurch entsteht an prädestinierter Stelle, neben dem Kreisverkehrsplatz der neuen Ortsumgehung und im Bereich der größten Bauwerkshöhe über Tal, eine Brückenöffnung von 2 x 58 = 116 m. Diese Gestaltung wurde bereits an anderen Brückenbauwerken der DB AG, z.B. Rombachtalbrücke, Unstruttalbrücke, umgesetzt. Seite 100 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Die Ausgleichslänge in Fahrtrichtung Prag beträgt 7 x 58 = 406 m, wobei der Schienenauszug hinter dem Brückenende, auf dem Anschlussdamm vorgesehen ist. In Fahrtrichtung Dresden ergibt sich eine von Ausgleichslänge 9 x 58 = 522 m. Die Überbaufuge und der Schienenauszug sind über dem Pfeiler in Achse 3 angeordnet. Um die Planungen zur OU Pirna nicht zu beeinträchtigen sind in FR Dresden 2 weitere Brückenfelder mit je 58 m Stützweite als Durchlaufträger angehängt. Der Festpunkt in Brückenlängsrichtung befindet sich über dem Pfeiler in Achse 20. Die gesamte Ausgleichslänge in FR Dresden beträgt somit 522 + 58 = 580m und liegt unterhalb der nach DB-Regelwerk vorgegebenen Maximallänge von 600 m. Es werden lediglich 2 Schienenauszüge erforderlich. Abbildung 7: 3.3.5.2 Variante 1 mit A-Bock Variante 2 Variante 2 greift eine andere Vorgabe der DB AG auf, wonach aus Gründen einer späteren Auswechselbarkeit die Durchlaufträgerlänge auf ca. 300 m begrenzt werden soll. Zusätzlich wird auf o.g. „A-Bock“ verzichtet und stattdessen über der Zehistaer Straße ein Brückenfeld von 70 m Länge angeordnet. Der Brückenzug wird von einer Durchlaufträgerkette, bestehend aus 4 Durchlaufträgern, mit einer maximalen Systemlänge von 58 + 58 + 70 + 58 + 58 = 302 m, gebildet. Der jeweilige Systemfestpunkt wird mittels Festpfeilern in Systemmitte hergestellt. Die maximale Ausgleichslänge beträgt somit 232/2 + 302/2 = 267 m. Insgesamt werden bei dieser Variante 5 Schienenauszüge erforderlich. Seite 101 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Abbildung 8: Variante 2 Durchlaufträger (max L < 300m) Untervariante: Als Untervariante dazu kann durch den Einbau von Längskraftkopplungen die Anzahl der Schienenauszüge verringert werden. Längskraftkopplungen sind allerdings sehr kosten- und unterhaltungsintensive Bauteile, welche die Kostenersparnis für weniger Schienenauszüge relativieren. Bei dieser Untervariante würden die Brückenfestpunkte auf beiden Widerlagern und der erforderliche Schienenauszug in Brückenmitte, zwischen den Pfeilern 100 und 110 angeordnet. 3.3.5.3 Variante 3 Nicht dargestellt. Als 3. Variante wäre auch eine Lösung mit konstanten Stützenabständen von 44 m denkbar. Bei einer Ausbildung als Durchlaufträgerkette, bestehend aus mehreren 2-Feld-Trägern mit jeweils 2 x 44 m Stützweite, ist ein möglicher Verzicht auf Schienenauszüge wegen der großen Brückenhöhe und deren Einfluss auf die Gründungssteifigkeit im jetzigen Planungsstatus offen. Außerdem ergibt sich hier eine deutliche Erhöhung der Stützenanzahl, was sich sehr nachteilig in Bezug auf das Landschaftsbild darstellen wird. Seite 102 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke 3.3.5.4 Variantenbewertung Variante 1 Variante 2 Variante 3 Brückenlänge 1044 m 998 m 1012 m Pfeileranzahl 16 16 22 Schienenspannung + - offen Bau- und Unterhaltungskosten - - offen Akzeptanz + - - Bauzeit - - - ++ -- - Ergebnis 3.3.5.5 Zusammenfassung Hinsichtlich der Kriterien Schienenspannung und Akzeptanz hat Variante 1 deutliche Vorteile wegen der geringeren Anzahl der Schienenauszüge und wegen der Bauwerksgestaltung durch Einschaltung eines s.g. „A-Bocks“. Bei Variante 3 lässt sich die Thematik Schienenspannungen/Schienenauszüge wegen der großen Brückenhöhe nicht sicher beantworten, klare Nachteile entstehen jedoch hier durch die deutlich höhere Anzahl an Brückenpfeilern. Hinsichtlich Baukosten und Bauzeit sind keine eindeutigen Vorteile für eine bestimmte Variante erkennbar. Im Vergleich der Varianten 1 und 2 werden Kosteneinsparungen durch die geringere Anzahl der Schienenauszüge bei Variante 1 durch den höheren Aufwand zur Herstellung des A-Bocks wieder aufgehoben. Bei Variante 3 werden eventuelle Vorteile durch den Wegfall von Schienenauszügen durch die höhere Anzahl von Pfeilern egalisiert. Baukosten Eine Darstellung der Baukosten ist dem Kapitel „5.2 Kostenrahmenplan“ zu entnehmen. Seite 103 Vorplanungsstudie Eisenbahn-Neubaustrecke Dresden-Prag Aufgabe 3 Technische Beurteilung wesentlicher Bauwerke Nächste Planungsschritte 3.3.7.1 Topografie und Bebauung Die vorhandene Topografie und Bebauung ist vor Ort aufzunehmen. Speziell im Bereich der TB Heidenau müssen die vorhandene Bebauung aufgemessen und etwaige daraus entstehende Konflikte für die Brückenausführung und die spätere Bauwerksunterhaltung festgestellt werden. Im Anschluss daran sind die Risiken einer Akzeptanz im Istzustand mit den Kosten zur Schaffung von Ersatzmaßnahmen abzuwägen. 3.3.7.2 Baugrunderkundung Im Bereich beider Talbrückenstandorte liegen zum gegenwärtigen Planungsstand keine Baugrundaufschlüsse vor. Für die Erzielung von Planungs- und Kostensicherheiten sind vor der nächsten Planungsphase entsprechende Baugrunderkundungen durchzuführen. Auf dieser Grundlage können dann gemeinsam mit dem Baugrundsachverständigen belastbare Gründungskonzepte erstellt werden. Seite 104