PDF Datei - Geologisches Büro Dr. Werner Fürlinger

January 9, 2018 | Author: Anonymous | Category: Wissenschaft, Geowissenschaften, Geologie
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Bregenzerwaldstraße L200 neu Geologische Bearbeitung (Auszug aus Achraintunnel – Projektdokumentation zur Verkehrsfreigabe) Geologie: von Mag. P. Leblhuber und Mag. Dr. G. Amann, ZT Büro Dr. W. Fürlinger (www.geologiesalzburg.at) :

Die geologischen Verhältnisse sind im Zuge der baugeologischen Betreuung des Achraintunnels vom ZT Büro Dr. W. Fürlinger dokumentiert worden. Insgesamt wurden 1746 Abschläge aufgenommen und in Form von Ortsbrustbildern und Tunnelbändern (Horizontal- und Vertikalschnitte) graphisch dargestellt. Die gewonnen Daten wurden mittels einer im ZT-Büro Dr. W. Fürlinger entwickelten Software (TugisNet® 2.0) datenbankmäßig erfasst und verarbeitet. Die Ergebnisse der baugeologischen Dokumentation wurden mit anderen Daten (Bohrungen, Laboranalysen, geotechnische Messwerte, etc.) kombiniert und in ein 3D-GIS-Modell eingearbeitet. Geologischer Überblick: Das Projektsgebiet liegt im Bereich der sogenannten „subalpinen“ Molasse, auch „Faltenmolasse“ genannt. Gemeint sind jene Anteile der Molassezone Vorarlbergs, die im Zuge der alpidischen Gebirgsbildung nordwärts auf die „ungestörte“ Vorlandmolasse aufgeschoben wurden, und daher einen internen Decken- bzw. Schuppenbau aufweisen. Der Achraintunnel durchörtert etwa 30 Millionen Jahre alte klastische Sedimentgesteine der „Unteren Meeresmolasse“ und der „Unteren Süßwassermolasse“. Die im Tunnel aufgeschlossene stratigrafische Abfolge beginnt im Westen mit den „Tonmergelschichten“ (TM 0-290m) und reicht über die „Bausteinschichten“ (TM 290 - 485m) zu den „Weissachschichten“ (TM 485-3270m) im mittleren und östlichen Tunnelabschnitt. Die Tonmergelschichten werden aus Wechselfolgen von grauen Tonmergeln, Mergelsteinen, Schluffsteinen und Kalksandsteinen aufgebaut. Charakteristisch sind mm-cm starke Einlagerungen von Glanzkohle. Die Bausteinschichten bestehen aus harten, quaderförmig brechenden Kalksandsteinen mit zwischengelagerten grauen Tonmergeln. In den Weissachschichten überwiegen mäßig harte, rotbraun-graugrün gefleckte bis gebänderte Tonmergel und Mergelsteine. Es treten Übergänge zu sandigen Mergeln und Kalksandsteinen auf. Die Kalksandsteinbänke bestehen aus harten fein- bis grobkörnigen Varietäten. Untergeordnet sind sehr harte Konglomeratbänke („Nagelfluh“) aufgeschlossen. Die Tonmergel und Mergelsteine der Weissachschichten führen teils hohe Gehalte an quellfähigen Tonmineralen („Smektite“). Diese Gesteine reagieren bei Wasserkontakt mit Entfestigungserscheinungen (Veränderlichkeit) und neigen durch Wasseraufnahme zum „Aufquellen“. Durch die Volumenausdehnung können sich in Tunnelabschnitten mit quellfähigen Gesteinen Quelldrucke im Sohlbereich aufbauen. Aus diesem Grund wurde der Achraintunnel mit einem durchgehenden Sohlgewölbe geplant, wobei je nach Quellpotential des

Gebirges zwei Geometrien mit unterschiedlichen Ausführung kamen (flaches und tiefes Sohlgewölbe).

Ausbaustärken

zur

Obertage sind die Molassegesteine von eiszeitlichen und nacheiszeitlichen Sedimenten bedeckt. Im Bereich steiler Talflanken (z.B. im Schwarzachtobel) sind diese Gesteine erodiert und teilweise abgerutscht. Moränen und umgelagerte Moränenschotter bilden zusammen mit Hangschutt aus wenig verwitterungsbeständigen, veränderlich festen Molassemergeln die Lockergesteinsüberlagerung in den Portalbereichen des Tunnels.

Hydrogeologische Verhältnisse: Das aufgefahrene Gebirge ist über weite Strecken trocken bis bergfeucht. Der vorauseilend hergestellte Fluchtstollen zeigt eine deutliche Drainagewirkung. Bergwasserzutritte sind überwiegend an Klüfte in Sandsteinen gebunden. Diese Wässer treten bevorzugt an der Basis der Sandsteinbänke am Übergang zu den kaum wasserdurchlässigen, mergeligen Schichtgliedern zu („Stauquellen“). Die Schüttungsmengen der Kluftwässer sind niederschlagsabhängigen Schwankungen unterworfen. Die durchschnittliche Gesamtbergwassermenge lag während der Bauphase bei etwa 5l/s.

Baugeologische Verhältnisse: Die Schichtfolgen fallen in der Regel mittelsteil nach Südosten ein. Aufgrund der bogenförmigen Tunnelführung werden die Schichten im Trassenverlauf jedoch in unterschiedlichen Winkeln durchörtert. So liegen die Abfolgen im Mittelteil des Tunnels über weite Strecken parallel bis schleifend zum Tunnel, während die Schichten im Westen und Osten schräg zum Tunnel streichen, und in bzw. gegen die Vortriebsrichtung einfallen. Die Überlagerungshöhen betragen maximal 200m über Firstniveau.

Die Mergelsteine zeigen aufgrund der geringen Klüftigkeit einen überwiegend kompakten Gebirgsverband. Das Gebirge ist mit guter Maßhaltigkeit lösbar. In klüftigen Sandsteinen führen örtlich Trennflächenverschnitte zu gefügebedingten, blockigen Kluftkörperausbrüchen. Im Ostabschnitt wurde die Ortsbrust aufgrund der „ungünstigen“ Gefügestellung (Schichtfallen aus der Ortsbrust) örtlich mit Brustankern gesichert um ein mögliches Ausgleiten von Kluftkörpern zu verhindern. In Störungszonen sind Verkippungen und Schichtunterbrechungen bzw. Schichtversätze dokumentiert. Mergelsteine sind in Störungsnähe stärker zerlegt bzw. zerrüttet. Sandsteine liegen oft als metermächtige Scherlinsen vor. In den quellfähigen Mergeln der Weissachschichten sind annähernd schichtparallel streichende Zerrüttungsstreifen mit Gesamtmächtigkeiten im Dezimeter- bis Meterbereich aufgetreten. Im mittleren Tunnelabschnitt sind diese Scherzonen aufgrund ihrer Raumlage über längere Strecken in Hohlraumnähe aufgeschlossen. Der höhere Zerlegungsgrad beschleunigt die

Durchfeuchtung und verstärkt die Veränderlichkeit und das Quellvermögen der Gesteine. Beobachtungen im Fluchtstollen haben gezeigt, dass dadurch Verformungen der Ulmen und Hebungen der Sohle hervorgerufen werden können. Um Sohlhebungen durch (Quell-) Druckerscheinungen zu vermeiden wurde von TM 875m bis TM 2416m ein rascher Ringschluss mit tiefem Sohlgewölbe und bewehrtem Sohlbeton ausgeführt. Die Smektitgehalte wurden laufend durch röntgenografische Tonmineralanalysen überprüft. Die Ergebnisse der baugeologischen Dokumentation wurden mit den geotechnischen Messdaten (Radialverformung Kalotte-Strosse-Sohle) kombiniert und mit Hilfe von TugisNet ® (ZT Fürlinger) und eines GI- Systems analysiert. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse dienten u.a. als Entscheidungshilfe bei der Festlegung der Sohlgewölbetypen. Im Bereich des Westportales (Voreinschnitt, Deckelbauweise und offene Bauweise) war der Übergang von Lockergesteinen zu Tonmergeln aufgeschlossen. In der Kalotte sind bis TM 55 stark verlehmte Schotter mit eingestreuten Findlingsblöcken dokumentiert. Der Übergang von der offenen Bauweise zur freien Strecke wurde auf einer Länge von 80m als wasserdichte Wanne ausgeführt. Die Gründung erfolgte mit bis zu 22m tiefen Vibropfählen in weichen bis breiigen Torfschluffen mit eingelagerten wasserführenden Kiesschichten. Beim Ostportal wird der Tunnel aufgrund der schleifenden Lage zur orografisch linken Talflanke des Schwarzachtobels auf 70m in offener Bauweise geführt. Zur Herstellung waren bis zu 35m hohe Böschungseinschnitte in grobbankigen KalksandsteinMergelstein Wechsellagerungen notwendig. Im Bereich des Tunnelportals musste der Schuttkegel einer Rutschmasse (Moränenmaterial) abgegraben werden. Darüber wurden Geschiebesperren errichtet. Die Felsvorsprünge oberhalb des Portals und der Brücke sind vorab mit Dauerankern gesichert worden.

Abb. Räumliche Darstellung von Ortsbrustaufnahmen (erstellt mit TugisNet® ) zwischen TM 1680m und TM 1870m (gelb: Sandsteine, blau und violett: Mergelsteine, rot und rosa: Störungen und Scherzonen, grün: Calcitklüfte, Vortriebsrichtung nach links, im Vordergrund der Fluchtstollen).

Abb. Kalotte bei TM 1708,4m (Sandsteinbänke, hellgrau im Wechsel mit graubraunen Mergelsteinen)

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