Einsatzbereiche endgültiger Spritzbetonkonstruktionen im Tunnelbau

Beim Einsatz endgültiger Spritzbetonkonstruktionen im Straßentunnelbau kommen prinzipiell zwei Anwendungsfälle in Betracht:

1. Einsatz als einschalige Konstruktionen, d. h., die Spritzbeton-Außenschale (1. Lage) stellt im Verbund mit einer 2. Spritzbetonlage die endgültige Konstruktion dar. Die Außenschale muss dabei dauerhaft Tragfunktionen übernehmen.

2. Einsatz als zweischalige Spritzbetonkonstruktionen, bei der anstelle des Schalbetongewölbes der Regelbauweise eine Spritzbetonschale als Innenschale aufgebracht wird. Außen- und Innenschale wirken getrennt voneinander, die Außenschale übernimmt im Endzustand keine Funktionen.

Die Einsatzbereiche, aber auch -grenzen beider Anwendungsfälle sind für den Straßentunnelbau in Deutschland bislang weitestgehend unklar. Abgesicherte Erfahrungen liegen nur wenige vor. Erste Einsätze zeigen jedoch, dass für beide Fälle wirtschaftliche Anwendungsmöglichkeiten existieren. Entscheidend ist dabei allerdings die Frage, welche dauerhafte Ausführungsqualität mit diesen Konstruktionen im Vergleich zur zweischaligen Regelbauweise überhaupt erreicht werden kann. Um diese und andere Fragen beantworten zu können, wurden im Zuge der Ausführung des Rennsteigtunnels (BAB A71) beide Anwendungsfälle näher untersucht: der erste Fall anhand einer von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) konzipierten Versuchsstrecke, der zweite Fall anhand von Ausführungen, die auf Initiative der am Rennsteigtunnel ausführenden Arbeitsgemeinschaft zurückgehen.
Im vorliegenden Bericht werden die Untersuchungen, die im Rahmen der Ausführungen zur Beurteilung der Einsatzbereiche durchgeführt wurden, sowie deren Ergebnisse dargestellt.

Grundlage der Untersuchungen bildet dabei der Kenntnisstand, der in beiden Anwendungsfällen derzeit vorliegt.

Eine Analyse ausgeführter Bauwerke zeigt, dass sich die meisten Einsätze einschaliger Konstruktionen auf den U-Bahn- und Stadtbahnbau konzentrieren. Hier liegen zwar Erfahrungen vor, diese sind allerdings, insbesondere wegen der größeren Ausbruchsquerschnitte, nur zum Teil auf den Straßentunnelbau übertragbar. Dagegen sind erste Anwendungsfälle zweischaliger Spritzbetonkonstruktionen bereits im Bahn- und Straßentunnelbau zu finden.

Zur Untersuchung der Einsatzbereiche einschaliger Spritzbetonkonstruktionen wurden im Rahmen der Versuchsstrecke am Rennsteigtunnel die Ausführbarkeit, das Tragverhalten und das Dichtheitsverhalten verschiedener einschaliger Varianten untersucht. Dazu war es erforderlich, die straßentunnelspezifischen und hydrogeologischen Randbedingungen zu formulieren, die in die Konzeptionierung der Versuchsstrecke einfließen mussten. Anhand der Ergebnisse ließen sich Empfehlungen ableiten, die bei einer zukünftigen Anwendung einschaliger Spritzbetonkonstruktionen berücksichtigt werden sollten. Neben reinen Spritzbetonkonstruktionen wurden dazu vergleichend auch geschalte Konstruktionen in die Untersuchungen einbezogen.

Die zweischaligen Spritzbetonkonstruktionen kamen in den Kalottenbereichen der beiden Lüfterkavernen sowie in einem der beiden Zuluftstollen des Rennsteigtunnels zum Einsatz.

Durch die Begleitung der Planungen und Ausführungen konnte aufgezeigt werden, welche wesentlichen Zusatzmaßnahmen bei diesen Ausführungsvarianten zu beachten sind, um eine vergleichbare Qualität zur Regelbauweise zu erhalten.

Insgesamt konnte durch die Untersuchungen gezeigt werden, dass beide Anwendungsfälle ihre Einsatzbereiche, aber auch -grenzen aufweisen. So lässt sich eine Anwendung einschaliger Spritzbetonkonstruktionen nur in den Tunnelbereichen empfehlen, die nicht unter ständigem Straßenverkehr stehen, d. h. primär in Zuluft- oder in Fluchtstollen. Die Begründungen dazu und die geeigneten Konstruktionen werden im Bericht dargelegt.