Vorspanninjektionen für Druckstollen

Zusammenfassung

Vorspanninjektionen für Druckstollen. Einfache Betonauskleidungen wurden bereits für 20 atü und mehr Innendruck ausgeführt. Wenn in solchen Fällen eine dichte und rissefreie Auskleidung erforderlich ist, haben sich gegen das Gebirge vorgespannte Betonauskleidungen als besonders wirtschaftlich erwiesen, die auch bei ungünstigen Gebirgsverhältnissen anwendbar sind. Die Vorspannung wurde bisher entweder durch Auspressen eines eigens freigehaltenen, die Betonauskleidung ringförmig umschließenden Hohlraumes oder durch wiederholte gruppenweise Bohrlochinjektionen herbeigeführt.

Für den hochbeanspruchten Druckstollen des Kaunertalkraftwerkes wurde ein neues Vorspannverfahren entwickelt, bei dem die Einpressung über ein vor der Betonierung der Auskleidung in der Umfangskontaktfuge verlegtes Injektionssystem erfolgt. Durch das ein-gepreßte Injektionsgut wird die Umfangsfuge aufgerissen und aufgeweitet, was durch einen haftmindernden Anstrich erleichtert wird. Als Injektionssystem dienen Kunststoffschläuche mit ventilartigen Auslässen, die in etwa 2 bis 3 m Abstand ringförmig an der Stollenwandung befestigt sind. Durch eine flachliegende Umhüllung der Schläuche mit Folien wird die zur Einleitung der Spaltbildung notwendige Druckausbreitung erreicht.

Die Einpressung erfolgt kontinuierlich, wobei gleichzeitig zwei bis drei Schläuche an leistungsfähige Einpreßpumpen angeschlossen und mit dicker Zementmilch beschickt werden. Der entstehende Umfangsspalt und die von diesem ausgehenden Risse und Fugen des Gebirges werden infolgedessen nicht durch einen in kurzer Zeit abbindenden Mörtel gefüllt, sondern durch Absetzen und Ausfiltern des Zementes aus der unter hohem Druck eingepreßten Zementmilch. Das überschüssige Wasser verdünnt, soweit es nicht in das Gebirge und die Auskleidung eindringt, die in der Umfangsfuge weit vorausgedrückte Zementmilch und begünstigt so die Spaltbildung.

Beim Bau des 13 km langen Druckstollens des Kaunertalkraftwerkes mit 4,0 m Ø und nahezu 20 atü Überdruck wurden die im Phyllit und mylonitisierten Gneis liegenden Strek-ken (4,3 km) nach diesem Verfahren vorgespannt, wobei eine mittlere Zementaufnahme von rd. 500 kg/m bei 40 atü Einpreßdruck erreicht wurde. Diese Abschnitte haben sich sowohl bei einer längeren Druckprobe als auch nach dreijähriger Betriebszeit als praktisch rissefrei erwiesen.

Das Spaltinjektionsverfahren der TIWAG zur Vorspannung von Druckstollenauskleidungen, das inzwischen auch auf anderen Baustellen zur Anwendung gekommen ist, wurde auch mit Erfolg für die Hinterpressung der Stahlauskleidung von gepanzerten Druckstollen und Druckschächten verwendet.

Summary

Grouting Method for Prestressing the Lining of Pressure Tunnels. Simple concrete linings for pressure galleries have been carried out for internal pressures exceeding 20 atm. (300 p. s. i.). If in such cases an impermeable and fissure-free lining is required the prestressing of the lining against the rock has proved particularly economical and can also be used under unfavourable rock conditions. Prestress has hitherto brought about through grouting an annular space kept free for this purpose around the concrete lining or through repeated groupewise bore-hole injections.

For the highly stressed pressure tunnel of the Kaunertal plant a new prestress method was developed, in which the grouting is carried out by means of a grouting system mounted in the peripherica! joint before placing the lining. The grout forced in under high pressure splits up and expands the peripherical joint and this process is facilitated by a coating reducing adhesion. The grouting installation consists of plastic pipes (½″) equipped with valve-like outlets and fixed to the tunnel walls in rings spaced from one another by 2 to 3 m. The pressure spread required for initiating the splitting up of the joint is obtained by a flat foil cover of the grout pipes.

The grouting is done continuously, 2 to 3 pipes being connected with efficient injection pumps at a time and being fed with thick water-cement-grout. As a consequence the peripherical joint thus expanded and the fissures and seams of the rock originating at this joint are not filled with mortar of short setting time but with pure cement, deposited and filtered out of the grout injected under high pressure. The excess water which does not penetrate the rock and the lining dilutes the grout forced far ahead into the peripherical joint, thus favouring its splitting up.

At the construction of the pressure tunnel of the Kaunertal plant, 13 km in length, 4 m in diameter and for a service pressure of 20 atm. (300 p. s. i.), the tunnel sections in phyllite and mylonitized gneiss (4.3 km) were prestressed according to this method, the cement absorption averaging app. 500 kg/m at an injection pressure of 40 atm. (600 p. s. L). These sections have proved practically fissure-free during a long-time pressure test as well as during a 3 years service.

The “splitting up and grouting” method developed by the TIWAG for the prestressing of tunnel linings, which in the meantime has also been applied at other sites, has also been used successfully for filling the voids between the steel shell and the backfill of steel-lined pressure tunnels and pressure shafts.

Résumé

Injections de précontrainte pour le revêtement de galeries en charge. On a déjà exécuté des revêtements bétonnés simples pour une pression intérieure dépassant 20 atm. Si dans de tels cas un revêtement étanche et sans fissures est nécessaire, des revêtements précontraints en béton se sont montrés particulièrement économiques et applicables également en cas de conditions défavorables de la roche. Jusqu’alors on a obtenu la précontrainte en injectant du mortier dans un vide annulaire entourant le revêtement et laissé libre dans ce but, ou par des injections repétées de groupes de forages.

Pour la galerie d’amenée en forte charge de la centrale de Kaunertal on a développé une méthode nouvelle de précontrainte dans laquelle l’injection se fait au moyen d’un système d’injection placé dans le joint de contact périphérique avant le bétonnage du revêtement. Le coulis forcé dedans ouvre et élargit celui-ci, ce qui est facilité par une peinture réduisant l’adhérence. Le système d’injection est formé de tuyaux synthétiques ½″ garnis de sorties à clapets et montés en forme d’anneaux à la paroi de la galerie avec un espacement régulier de 2 à 3 m. Sur ces tuyaux une enveloppe plate constituée par des feuilles rend possible la propagation de pression nécessaire pour ouvrir le joint.

L’injection se fait de manière continue, 2 à 3 tuyaux étant raccordés simultanément à des pompes d’injection à haute puissance, alimentés avec un lait de ciment consistant. En conséquence l’espace annulaire résultant et les fissures et les fentes de la roche qui en partent se remplissent non pas d’un mortier faisant prise en peu de temps, mais par dépôt et du filtrage du ciment à partir du coulis de ciment injecté sous haute pression. L’eau en excès, en tant qu’elle ne pénètre pas dans la roche ni dans le revêtement, dilue le coulis injecté dans le joint périphérique sur une grande distance.

Pendant la construction de la galerie en charge de l’aménagement du Kaunertal de 13 km de long, 4 m de diamètre, et pour une charge d’à peu près 20 atm., on à précontraint les sections dans les phyllites et dans le gneiss mylonitisé (4.3 km) selon cette méthode et on a obtenu une absorption de ciment moyenne d’environ 500 kg/m à une pression d’injection de 40 atm. Ces sections de galerie se sont montrées pratiquement exemptes de fissures non seulement à l’occasion d’un essai de pression de longue durée, mais encore pendant 3 années d’exploitation.

La méthode d’injection du joint périphérique pour la précontrainte du revêtement des galeries mise au point par la TIWAG, a été employée aussi sur d’autres chantiers. Elle a été appliquée aussi avec succès pour l’injection des vides derrière les revêtements en acier des galeries et puits blindés.

Eine ausführliche Fassung des Vortrages erscheint in: Der Bauingenieur 43 (1968), Heft 7.