Alpenquerende Tunnel: Materialbewirtschaftung und Betontechnologie beim Lötschberg-Basistunnel

2 © 2007 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Beton- und Stahlbetonbau 102 (2007), Heft 1

Fachthemen

DOI: 10.1002/best.200600526

Beim Bau des 34,6 km langen Lötschberg-Basistunnels werden16 Mio. to Material ausgebrochen, davon 10 Mio. to im Südab-schnitt und 6 Mio. to im Nordabschnitt. Für die Materialbewirt-schaftung wurde ein umfassendes globales Konzept erarbeitet. Indessen Mittelpunkt steht die Aufbereitung von Ausbruchmaterialzu Betonzuschlagstoffen, die für die Herstellung des im Projektverbauten Betons benötigt werden. Von besonderem Interesse istder Umstand, dass aus teilweise Alkaliaggregat-reaktiven Beton-zuschlagstoffen ein AAR-beständiger Beton herzustellen ist.

Materials Management and Concrete Technology on theLötschberg Base TunnelDuring construction of the 34.6 km long Lötschberg base tunnelsome 16 million tonnes of material was excavated; 10 milliontonnes in the south section and 6 million tonnes in the north sec-tion. A comprehensive global concept was developed for mate-rials management. Central to this concept was the processing ofexcavated material into concrete aggregate used for construct-ing the concrete structures of the project. Of particular interest isthe fact that it was possible to produce AAR stable concrete fromaggregate which was partially alkali aggregate reactive.

1 Einleitung1.1 Projektübersicht

Die Lötschberg-Basisstrecke ist eine der modernstenBahnstrecken auf der Achse Rotterdam-Genua. Zusam-men mit dem doppelröhrigen Simplontunnel bildet sienach der Inbetriebnahme im Dezember 2007 die ersteschnelle Bahnverbindung durch die Alpen. Höchstge-schwindigkeiten von bis zu 250 km/h verkürzen dieReisezeiten erheblich, die geringen Steigungen und dergroße Querschnitt des Tunnels erhöhen die Transitgüter-kapazität deutlich (Bild 1, Tabelle 1).

Der Lötschberg-Basistunnel führt von Frutigen imKandertal/Berner Oberland nach Raron im Wallis (Bilder2 und 3). Er ist 34,6 km lang und als zweiröhriger, rich-tungsgetrennter Einspur-Eisenbahntunnel konzipiert undgeht 2007 in Betrieb. Es ist geplant, den Tunnel in mehre-ren Ausbauetappen den wachsenden Bedürfnissen anzu-passen. In der ersten Ausbauetappe verbleiben der WestastSteg/Portal Niedergesteln sowie die Weströhre ab Ferdenbis nach Mitholz im Rohbau. Im Abschnitt Mitholz – Fru-tigen wird nur eine Röhre gebaut (Bild 4).

Der Lötschberg-Basistunnel ist in bautechnisch opti-mal auszuführende Abschnitte unterteilt. Dank der dreiZugangsstollen in Mitholz, Ferden und Steg, die als Zwi-schenangriffe dienen, beträgt die Bauzeit inklusive derbahntechnischen Ausrüstung nur acht Jahre. Zusammenmit den Portalen Frutigen und Raron ergeben sich insge-samt fünf Angriffspunkte mit zwölf Vortrieben. Jedes Teil-stück ist weniger als 10 km lang. Dies bringt nicht nur zeit-liche, sondern auch logistische und sicherheitstechnischeVorteile.

Alpenquerende TunnelMaterialbewirtschaftung und Betontechnologie beim Lötschberg-Basistunnel

Peter TeuscherCédric ThalmannArmin FetzerChristophe Carron

Tabelle 1. Daten zum Lötschberg-BasistunnelTable 1. Data of the Lötschberg base tunnel

Länge 34576,60 m

Gesamtes Röhren- und Stollensystem (ohne Querschläge) 88,1 km

Achsabstand zwischen den Basistunnelröhren 40 m

Gefälle auf der Nordseite 3‰

Gefälle auf der Südseite 11‰

Schwellenhöhe Nordportal Frutigen 776,5 m

Schwellenhöhe Südportal Raron 654,2 m

Bild 1. Fertige Tunnelstrecke im März 2006 mit Bahntech-nischer AusrüstungFig. 1. Completed tunnel in March 2006 with railway equip-ment

06_002-010.qxd 21.12.2006 13:33 Uhr Seite 2

3

P. Teuscher/C. Thalmann/A. Fetzer/Chr. Carron · Alpenquerende Tunnel – Materialbewirtschaftung und Betontechnologie beim Lötschberg-Basistunnel

Beton- und Stahlbetonbau 102 (2007), Heft 1

1.2 Materialmanagement

Die Bauherrschaft gab drei Grundsätze für das Material-management vor:1. Maximales Recycling

Rund 40% des Ausbruchmaterials können im Rahmendes Projektes wiederverwertet werden. Damit lässt sich der ganze Bedarf an Betonzuschlagstoffen durcheigenes Material decken (Gesamtkubatur Beton2016200 m3).

2. Konformität mit der kantonalen PolitikUm das lokale Gewerbe nicht zu konkurrenzieren, darfdie BLS AlpTransit AG Ausbruchmaterial nur in Aus-nahmefällen verkaufen. Zudem gelten für die BLS Alp-Transit AG auch die kantonalen Richt- und Abbauplä-ne.

3. Begrenzung der StraßentransportePrioritär hat der Transport des Ausbruchmaterials so-wie der aufbereiteten Zuschlagstoffe mit der Bahn oderFörderbändern zu erfolgen (Bild 6).

2 Materialbewirtschaftung: Ausgangslage, Konzept

Beim Bau des 34,6 km langen Lötschberg-Basistunnels(LBT) fallen insgesamt rund 16 Mio. to Ausbruchmaterialan, rund 10 Mio. to im Südabschnitt und etwa 6 Mio. toim Nordabschnitt. Die Materialbewirtschaftung des LBTbasiert auf einem in der Planungsphase erarbeiteten glo-balen Materialbewirtschaftungskonzeptes (MBK). Die

Bild 2. Geografische Übersicht Bild 3. TrassenverlaufFig. 2. Geographical scheme Fig. 3. Route

Bild 4. Übersicht der ersten BauetappeFig. 4. Scheme of the first Stage

06_002-010.qxd 21.12.2006 13:33 Uhr Seite 3

4



16 Mio. to Ausbruchmaterial teilen sich auf 3,2 Mio. toaus TBM-Vortrieb und 12,8 Mio. to aus Sprengvortriebauf.

Erkenntnisse aus Bohrungen und Sondierungen sindin einem geologischen Prognoseprofil dargestellt. Daraufaufbauend werden Prognoseabschnitte festgelegt, die ih-rerseits zur Ermittlung theoretischer Marschpläne dienen.Letztere stellen die Grundlage der Materialbewirtschaf-tung dar.

Zentrale Bedeutung der maximal möglichen Wieder-verwertung kommt derAufbereitung von Ausbruchmateri-al zu Betonzuschlagstoffen zu. Unter diesem Aspekt wirddas Ausbruchmaterial in drei Eignungsklassen unterteilt:– Klasse K1: Ausbruchmaterial für die Aufbereitung zu

Betonzuschlagstoffen und zu Kiessand I geeignet.– Klasse K2: Ausbruchmaterial für die Aufbereitung zu

Betonzuschlagstoffen bedingt geeignet, für Kiessand IIgeeignet.

– Klasse K3: Ausbruchmaterial für die Aufbereitung zuBetonzuschlagstoffen ungeeignet, geeignet für Schüttun-gen.

Geologen überprüfen zusammen mit den Bauleitungenund den Tunnelbauunternehmungen an der Vortriebs-brust laufend die prognostizierte Gesteinsklassierung.Von wichtiger Bedeutung ist der Umstand, dass Ausbruch-material verschiedener Materialklassen nicht miteinandervermischt werden darf. Nebst der maximal möglichenWiederverwendung des Ausbruchmaterials im Bauwerkselbst gelten folgende weitere Grundprinzipien des MBK: 1. Priorität der Bahntransporte2. Kontrollierte Endablagerung des Ausbruchmaterials3. Rücksichtnahme auf kantonale Abfallbewirtschaf-

tungspolitik

Hauptziel der Materialbewirtschaftung ist die permanenteGewährleistung der Versorgungssicherheit der einzelnenTunnelbaustellen mit qualitativ geeigneten Betonzu-schlagstoffen.

3 Materialbewirtschaftung: Umsetzung, Ausführung

Die nachstehenden Ausführungen beziehen sich aus-schließlich auf die Materalbewirtschaftung Süd (Bild 5).

Für die Materialbewirtschaftung Nord gelten zwar diegleichen Bestimmungen, die örtlichen Verhältnisse führenjedoch zu einer leicht veränderten Ausgangslage.

3.1 Organisation, Ausbruchmaterialfluss

Durch die Schaffung zweier zentraler Materialbewirt-schaftungsanlagen (MBA), die eine in Raron für den Süd-abschnitt und die andere in Mitholz für den Nord-abschnitt, sind die einzelnen Aufgaben im Rahmen derMaterialbewirtschaftung auf verschiedene Akteure ver-teilt.

Das Ausbruchmaterial wird von den Vortrieben vonden Tunnelbauunternehmungen auf die Installationsplät-ze gefördert, von wo es per Bahn (Vortriebe Steg und Fer-den) bzw. per Förderband (Vortriebe Raron) zur MBA inRaron weitergeleitet wird (Bild 6). Nach Passieren derSchnittstelle übernimmt die Unternehmung der MBA des-sen weitere Bewirtschaftung.

Je nach Eignungsklasse des angelieferten Ausbruch-materials kommt die entsprechende Bewirtschaftungs-form zur Anwendung: Klasse K1-Material wird auf denvorbereiteten Lagerflächen für die Aufbereitung zu Beton-zuschlagstoffen zwischengelagert; Klasse K2-Materialwird ebenfalls für die Aufbereitung zu Kiessand II und fürSchüttungen zwischengelagert; Klasse K3-Material wirdauf eine der beiden sich in unmittelbarer Nachbarschaftbefindenden Endablagerungen Goler oder Riedertal wei-

Bild 5. Materialbewirtschaftungsanlage in MitholzFig. 5. Materials management centre in Mitholz

Bild 6. Materialflüsse AusbruchmaterialFig. 6. Flow of excavated material

06_002-010.qxd 21.12.2006 13:33 Uhr Seite 4

5



tergeleitet. Die Bahntransporte von K3-Material zu denentfernt liegenden Endablagerungen im Châblais Vaudoisund zur MBA Mitholz erfolgen direkt (Bild 6).

3.2 Installationen

Die MBA in Raron erstreckt sich über eine Fläche vonrund 30 ha.

Markante Bestandteile der MBA sind:– Eisenbahnanschluss Raron (Anbindung an das Schie-

nennetz der SBB/BLS)– Baubahnhof– Entladeanlage fürAusbruchmaterial, das per Bahn ange-

liefert wird– Abnahmeanlage fürAusbruchmaterial, das per Band an-

geliefert wird– Bandanlagen für die Weiterleitung von Ausbruchmate-

rial zu den Zwischenlagern K1 und K2 – Pufferlager, Aufgabeanlagen und Förderanlagen für die

Weiterleitung von Ausbruchmaterial zu den Endablage-rungen Goler und Riedertal

– Kiesaufbereitungsanlage mit Silo-, Vorbrecher- undProzesswasseraufbereitungsanlage

– Bandanlagen für die Lieferung von Betonzuschlagstoffen– Verladeanlage für Betonzuschlagstoffe auf Bahnwagen

Nebst diesen fixen Transport- und Umschlagsanlagen ge-hören zahlreiche weitere mobile Baumaschinen wie Dum-per, Lader, Bagger oder Bulldozer zur Grundausstattungder MBA in Raron. Außer den Infrastrukturbauten wieWerkstatt, Baubüros und Belegschaftsräume zählen einBaulabor und eine Leitstelle zu den wichtigen Elementender MBA.

3.3 Betrieb

Zentrales Element der MBA in Raron ist die Kiesaufberei-tungsanlage (Bild 7). Zwischengelagertes K1-Materialwird in verschiedenen Brech-, Wasch- und Siebvorgängenzu Betonzuschlagstoffen aufbereitet. Um die Bedarfsspit-zen an Betonzuschlagstoffen abzudecken, sind Letztereim voraus aufbereitet und auf den Lagerplätzen fraktions-weise zwischengelagert worden. Dadurch kann die Ver-sorgungssicherheit mit Betonzuschlagstoffen zu jeder Zeitgewährleistet werden.

Die von den Tunnelbauunternehmungen bestellteMenge Betonzuschlagstoffe wird per Bahn oder per Bandzu den jeweiligen Lieferorten geführt. Die Zuschlagstoffefür die Herstellung der Tübbinge, der Rhonebrücken so-wie der festen Fahrbahn wurden per LKW abgeholt.

Das im Rahmen der Kiesaufbereitung anfallende Aus-schussmaterial, nicht klassierter Sand und Steinmehl, wirdzu den Endablagerungen Goler und Riedertal geführt.

3.4 Daten und Mengen

Noch während der Installationsphase der MBA in Raronist im April 2000 ein reduzierter und eingeschränkter Be-trieb der Materialbewirtschaftung aufgenommen worden:Per Bahn angeliefertes Ausbruchmaterial wurde auf derKippstelle abgekippt und auf den Lagerflächen zwischen-gelagert. Nach Beendigung der Vortriebe wurde die Kipp-stelle Ende Januar 2005 außer Betrieb genommen. DieAufbereitung von Ausbruchmaterial zu Betonzuschlag-stoffen erstreckt sich von Anfang 2001 bis Dezember2005, die Lieferung der aufbereiteten Betonzuschlagstoffevon Mai 2001 bis Dezember 2006.

Bild 7. Aufbereitung BetonzuschlagstoffeFig. 7. Concrete aggregate preparation

06_002-010.qxd 21.12.2006 13:33 Uhr Seite 5

6



Von den rund 10 Mio. to Ausbruchmaterial, die imSüdabschnitt des LBT anfallen, sind etwas über 7,83 Mio. tozur MBA in Raron geführt worden. Davon waren 3,11 Mio.to K1-Material, vorwiegend bestehend aus den GesteinenGasterngranit und, in geringerem Maße, Bänderamphibolit,und 4,72 Mio. to K2/3-Material. 37% des angelieferten Aus-bruchmaterials stammt aus den TBM-Vortrieben, die ande-ren 63% aus den konventionellen Vortrieben (Bild 7). Ausdem zur Verfügung stehenden K1-Material sind rund2,25 Mio. to Betonzuschlagstoffe aufbereitet worden,40,8% Sand 0/4, 23,8% Splitt 4/8, 28,8% Kies 8/16 und6,6% Kies 16/22. Der globale Materialfluss der Materialbe-wirtschaftung Süd ist in Bild 8 schematisch dargestellt. AlsWiederverwertung des Ausbruchmaterials insgesamt sinddie aufbereiteten Betonzuschlagstoffe (22%) sowie Schüt-tungen in den Portalzonen und den Zufahrten (45%) unddie Abgabe an Dritte zu verzeichnen.

4 Kiesaufbereitung4.1 Vorgaben an die Kiesaufbereitung

Das eher feinkörnige K1-Material aus dem TBM-Vortriebist für die Herstellung von Zuschlagstoffen für Spritzbetonvorgesehen, das Material aus dem SPV hingegen für dieHerstellung von Ortbeton-Zuschlagstoffen.

Die Anforderungen an die Kiesaufbereitungsanlageder Materialbewirtschaftung sind hoch:– Minimaler Ausstoß: 280 to Betonzuschlagstoffe pro

Stunde– Abscheidevorrichtung für Trennung von angeliefertem

Ausbruchmaterial in gewünschte Fraktionen– Aufbereitungslinie geeignet für TBM- und für SPV-Aus-

bruch– Witterungsbeständige Siloanlage für Betonzuschlag-

stoffe, 8 × 1500 m3

– Zuverlässiges Mengenerfassungssystem, Waagen beiEingang und Ausgang

– Einsatz eines Vertikalbrechers zur Gewährleistung dergeeigneten Kornform

– Einsatz eines effizienten Waschprozesses zur Gewähr-leistung der Sauberkeit der Betonzuschlagstoffe

– Einsatz großer Siebflächen und regulierbarer Förder-rinnen zur Gewährleistung geringer Produktions- undQualitätsschwankungen

4.2 Anforderungen an die Betonzuschlagstoffe

Die aufbereiteten Betonzuschlagstoffe haben den qualita-tiven Anforderungen der geltenden Normen zu entspre-chen. Insbesondere sind dies:1. Minimale Gesteinshärte2. Geringer Anteil an petrografisch ungeeigneten Kompo-

nenten3. Geringes AAR-Potenzial4. Durchschnittliche Korngrößenverteilung innerhalb des

definierten Bereiches gem. Ausführungen prEN 126205. Kein Überschreiten der zulässigen Variationsbreite der

durchschnittlichen Korngrößenverteilung6. Ausreichende Sauberkeit7. Geeignete Kornform

Das Konzept der Materialbewirtschaftung weist der Bau-herrschaft eine Doppelrolle zu: Zum einen ist sie Liefe-rantin von Ausbruchmaterial an die Unternehmung derMBA, die daraus Betonzuschlagstoffe aufbereitet, zumandern ist sie Lieferantin dieser aufbereiteten Beton-zuschlagstoffe an die Tunnelbauunternehmungen. DieAnforderungen an die Betonzuschlagstoffe betreffendGesteinshärte und geringer Anteil an petrografisch un-geeigneten Komponenten fallen in den Zuständigkeits-bereich der Bauherrschaft. Für die Einhaltung der anderenAnforderungen ist die Unternehmung der MBA zustän-dig.

5 Beton5.1 Beton nach Eigenschaften

Für die Herstellung der verschiedenen Betontypen wurdedas leistungsbezogene Entwurfsverfahren gewählt. Die ge-forderten Eigenschaften und die zusätzlichen Anforderun-gen an den Beton wurden in den Besonderen Bestimmun-gen des Werkvertrags festgelegt. Der Unternehmer war fürdie Bereitstellung des Betons verantwortlich.

5.2 Betonanlage, Betonsorten und Betonrezepturen

Der Bauunternehmer hatte zur Abdeckung seines Beton-bedarfs eine eigene Betonanlage zu errichten und zu be-treiben. Die mit dieser Betonanlage zu produzierendenHauptbetonsorten, die vorgeschriebenen Betoneigen-schaften sowie die Anforderungen sind in Bild 9 tabella-risch dargestellt. Die Hauptbetonsorten waren:– Spritzbeton zur Ausbruchsicherung– Sohlenbeton– Verkleidungsbeton– Tübbinge

Die Ermittlung der endgültigen Betonrezepturen zur Er-füllung der vorgeschriebenen Betonqualitäten lag in derVerantwortung des Bauunternehmers. Die örtlichen Ver-hältnisse (Herstellung, Transport, Pumpbarkeit, Verarbeit-barkeit, Einbringen usw.) mussten durch den Unterneh-mer berücksichtigt werden. Die Eignung der endgültigen

Bild 8. Schema globaler MaterialflussFig. 8. Schematic of the global material flow

06_002-010.qxd 21.12.2006 13:33 Uhr Seite 6

7



Betonrezepturen musste vorgängig mittels Vorversuchendurch den Unternehmer nachgewiesen werden.

5.3 Materialtechnische Abklärung des Bauherrn5.3.1 AAR-Widerstand (Alkali-Aggregat-Reaktion)

Aufgrund der vorhandenen geologischen Erkenntnissebeim LBT und der durchgeführten Voruntersuchungen anGesteinsmaterialien aus den Sondierbohrungen war zu er-warten, dass sich gewisse Gesteinstypen wie Gneis, Kie-selkalk und Granodiorit gegenüber der Alkali-Aggregat-Reaktion (Bild 10) ungünstig verhalten. Zur Gewährleis-tung der Umsetzung der Qualitätsanforderungen der Be-tontypen während der Ausführung wurde durch denBauherrn eine eigens gebildete Arbeitsgruppe Betontech-

nologie (AGBE) beauftragt, folgende Punkte zu behan-deln:– Systematische Prüfung der AAR-Reaktivität der für die

Herstellung der Gesteinskörnungen vorgesehenen Roh-materialien

– Vorschlag für die Auswahl von geeigneten Betonsyste-men

– Durchführung von Voruntersuchungen zur Bestimmungvon AAR-beständigen Betonrezepturen

– Entwicklung von optimalen Referenzbetonrezepturenbetreffend Qualitätsanforderungen/Kosten

Umsetzung der AAR-PräventionDie AAR-Prävention beim Bau des LBT stützt sich auf diefranzösischen Empfehlungen und Prüfnormen ab [LCPC

Bild 9. Ausgeschriebene HauptbetonsortenFig. 9. Main concrete types tendered

06_002-010.qxd 21.12.2006 13:33 Uhr Seite 7

8



Bild 10. AAR-Definition und -TypenFig. 10. AAR definitions and types

Die Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR) ist eine Reaktion zwischen Bestandteilen der Gesteinskörnung und der Porenlösung des Betons. Die aus der expansiven Reaktion resultierende Dehnung kann zu Betonschäden führen. Es gibt drei Reaktionstypen der AAR:

– Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR)– Alkali-Silikat-Reaktion (ASR)– Alkali- Karbonat-Reaktion

In der Schweiz wurden bis anhin nur die AKR und die ASR festgestellt. Damit eine AAR im Beton ausgelöst werden kann, müssen folgende drei Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein:

– Ausreichend Feuchtigkeit– Genügender wirksamer Alkaligehalt der Porenlösung– Potentiell reaktive Gesteinskörnung

Bild 11. Beton-Performance-Prüfung (AFNOR P18-454) von Mischungen mit CEM I, Flugasche und drei verschiedenenTypen von potentiell reaktiven Gesteinskörnungen. Grenzwert = 0,02% nach 5 Monaten (Legende: 1/1: Prüfserie, CEM I42.5: Zementtyp, 225/75: Zement-/Flugaschengehalt kg/m2-Beton, V: Flugaschegehalt in % des Bindemittelgehaltes)Fig. 11. Concrete performance testing (AFNOR P18-454) of mixtures with CEM I, fly ash and three different types of poten-tially reactive aggregates. Limit value = 0,02% after 5 months (legend: 1/1: test series, CEM I 42.5: cement type, 225/75:cement / fly ash content kg/m2 concrete, V: fly ash content in % of binder)

Bild 12. Beton-Performance-Prüfung (AFNOR P18-454) von Mischungen mit verschiedenen Zementtypen, Flugaschen unddrei verschiedenen Typen von nicht reaktiven Gesteinskörnungen (Legende: siehe Bild 10)Fig. 12. Concrete performance testing (AFNOR P18-454) of mixtures with varying cement types, fly ash and three differenttypes of non-reactive aggregates (legend: see Figure 9)

06_002-010.qxd 21.12.2006 13:33 Uhr Seite 8

9



(1994),“Recommandations pour la prévention des désor-dres dus à l’alcali-réaction“].

Reaktivität der GesteinskörnungDie potentielle Reaktivität der einzelnen Felsformationenwurde mittels Mikrobar-Prüfung bestimmt (AFNOR P18-594).

Bestimmung der RisikostufeDie Risikoanalyse sah Präventionsmaßnahmen für denSicherungs- und Verkleidungsspritzbeton bei einschaligerBauweise vor sowie für den Sohlenbeton und den Gleis-tragplattenbeton.

Bestimmung der PräventionsstufeDie Präventionsstufe galt als erreicht, wenn der AAR-Wi-derstand der Betontypen mittels erfüllter Beton-Perfor-mance-Prüfung (AFNOR P18-454) überprüft wurde (Bil-der 11 und 12).

In Bild 11 sind die Dehnungen der Beton-Perfor-mance-Prüfungen diverser Betonmischungen bestehendaus CEM I und einem Flugaschenanteil zwischen 19 bis30% aufgeführt. Für die Prüfungen wurden drei verschie-den Gesteinskörnungstypen mit unterschiedlicher Mikro-bar-Reaktivität verwendet. Die Längendehnung ist abhän-gig von der Art der Gesteinskörnungen und der Zement-menge. Für die Betonmischungen, bestehend aus reinenKieselkalk-Gesteinskörnungen, muss gemäß der Perfor-mance-Prüfung in Bild 11 der Zementgehalt unter280 kg/m3 Beton liegen. Mit den beiden anderen Ge-steinskörnungen sind höhere Zementgehalte bis320 kg/m3 möglich, ohne dass der Grenzwert nach fünfMonaten überschritten wird. Die Flugaschen scheinenkeinen direkten Einfluss auf die Dehnung auszuüben,sondern wirken als reiner Zementersatz.

Obwohl die Beton-Performance-Prüfungen in Bild 11mit nicht reaktiven Gesteinskörnungen hergestellt wur-den, liegen zwei Versuche nach 16 Wochen Messzeit überdem zulässigen Grenzwert. Um diesen widersprüchlichenSachverhalt zu klären, wurden die Rückstellproben derZemente und Zusatzstoffe (Flugasche) analysiert. Hierbeiergaben die Untersuchungen an den Flugaschen eindurchzogenes Bild. Aus Bild 13 wird ersichtlich, dass derHersteller A Flugaschen mit stark variierender Qualitätlieferte. Der Alkaligehalt und der Feinanteil lagen teilwei-

se außerhalb der Anforderungen gemäß EN 450-1. Erstder Wechsel zum Hersteller B führte dazu, dass die unter-suchten Parameter innerhalb einer kleineren Bandbreiteschwankten. Auch die mikroskopischen Analysen habenergeben, dass die Flugasche des Herstellers A gegenüber Beinen erhöhten Anteil an porösen, nicht kugeligen Schla-ckenanteilen aufwies. Die Reaktivitätsprüfung mittels Mi-krobar-Prüfung ergab eine vier Mal höhere Reaktivität fürden Typ A gegenüber B. Die Ergebnisse dieser Analysenführten zur Folgerung, dass die Flugaschen des HerstellersA den AAR-Widerstand des Betons empfindlich ver-

Bild 13. Untersuchungen an zwei verschiedenen FlugaschentypenFig. 13. Investigation of two different types of fly ash

Bild 14. Montage der Abdichtungsfolie im Basistunnel Mit-holz, Juni 2005Fig. 14. Installation of the sealing sheet in the base tunnelMitholz, June 2005

06_002-010.qxd 21.12.2006 13:33 Uhr Seite 9

10



schlechterten und dieser Zusatzstoff nicht mehr eingesetztwerden durfte.

Betontechnologische MaßnahmenAls betontechnologische Maßnahmen wurde Zement(CEM I und CEM II/A-LL) in Kombination mit Flug-aschen eingesetzt. Der Flugascheanteil betrug 25 bis 30%des Gesamtbindemittels. Für den Sicherungs- und Ver-kleidungsspritzbeton bei einschaliger Bauweise wurdeauch ein CEM II/A-M bestehend aus 8% Silicastaub ein-gesetzt.

Konstruktive MaßnahmenIn Bereichen mit eindringendem Bergwasser wurde derBeton zusätzlich mit Abdichtungsfolien geschützt (Bild 14).

5.3.2 Sulfatwiderstand

Mit Ausnahme der relativ kleinen Trias-Zone in Raron be-trägt die Expositionsklasse des Tunnelbetons maximal dieStufe XA2. Der relativ geringe C3A-Anteil der geliefertenZemente (Zement der Firmen Vigier im Nordabschnittund Juracime im Südabschnitt) erlaubt es, dem Sulfatan-griff mittels gleicher Bindemittelkonzepte zu begegnen,wie sie für die AAR-Problematik eingesetzt werden, d. h.ca. 70% CEM I und 30% Flugasche. Zur Qualitätsüber-wachung des Sulfatwiderstands wurde der Beton mittelsder Kurzsulfatprüfungen SIA 262/1-D überprüft.

6 Schlussfolgerungen, Fazit6.1 Kiesaufbereitung

Die Werkeinstellungen der Kiesaufbereitungsanlage sindin iterativen Optimierungsprozessen so anzupassen, dassder Zuschlagstoffausstoß, in Falle des LBT Süd vier Frak-tionen 0/4, 4/8, 8/16 & 16/22, möglichst dem Bedarf derTunnelbauunternehmungen der vier Fraktionen an Beton-zuschlagstoffen entspricht und möglichst wenig Über-schuss generiert wird. Rückblickend ist festzuhalten, dassdie Versorgung der LBT-Baustellen mit eigenen, aufberei-teten Betonzuschlagstoffen jederzeit und vollumfänglichsichergestellt wurde.

6.2 Materialbewirtschaftung

Die Materialbewirtschaftung stellt im Rahmen des Tun-nelbauprojektes eine Dienstleistung dar: Zum einen giltes, die Vortriebsarbeiten der Tunnelbauunternehmungendurch den Transport des Ausbruchmaterials von der Tun-nelbrust bis zur Materialbewirtschaftungsanlage in keinerWeise zu hemmen, zum andern hat die Materialbewirt-schaftung dieselben Tunnelbauunternehmungen mit qua-litativ geeigneten und quantitativ ausreichend vielen Be-tonzuschlagstoffen zu jeder Zeit zu versorgen.

Die Sicherstellung dieser strategischen Herausforde-rung bedingt:

1. Vorausschauende Planung: Sich laufend änderndeBauprogramme der Tunnelbauunternehmungen zieheneine stetige Anpassung des prognostizierten Beton-bedarfs mit sich, was eine ständige Änderung der auf-zubereitenden Betonzuschlagstoffmenge bedingt. DerVerfügbarkeit der vorhandenen Ressourcen, Ausbruch-material und Betonzuschlagstoffe, kommt dabei eineäußerst wichtige Bedeutung zu.

2. Ausreichende Platzverhältnisse für (Zwischen-)Lager:Hohe Flexibilität der Materialbewirtschafter und aus-gezeichnete Zusammenarbeit sämtlicher am Prozessteilhabenden Parteien.

6.3 Betontechnologie

Die pragmatische Vorgehensweise der Bauherrschaft lässteinen hochstehenden und einheitlichen Qualitätsstandarddes verbauten Betons auf sämtlichen LBT-Baustellen zu.Dies dadurch, dass materialtechnische Abklärungen anden Betontypen mit den aufbereiteten Betonzuschlagstof-fen durchgeführt und die gewonnenen Erkenntnisse sämt-lichen Projektbeteiligten (Ingenieuren und Planern, Bau-leitungen und Tunnelbauunternehmungen) zugänglich ge-macht wurden.

Dipl. Bauing. ETH Christophe CarronSchneller Ritz und Partner AGNordstrasse 163900 Brig, [email protected]

Dipl. Bauing. ETH Armin FetzerBG Bonnard & Gardel AG, Av. de Cour 611001 Lausanne, [email protected]

Dr. sc. nat. Cédric ThalmannIngenieurgeologeBIG Büro für Ingenieurgeologie AGDorfstrasse 103073 Gümligen, [email protected]

Dipl. Bauing. FH / SIA Peter TeuscherBLS AlpTransit AGAarestrasse 38 B3601 Thun, [email protected]

06_002-010.qxd 21.12.2006 13:33 Uhr Seite 10

Documents

Alpenquerende Tunnel: Materialbewirtschaftung und Betontechnologie beim Lötschberg-Basistunnel