Erhaltungsmaßnahmen an den baulichen Tunnelteilen

Die Durchführung vonErhaltungsmaßnahmen an den baulichen Tunnelteilen ist ähnlich zu jenen im Bereich anderer Kunstbauten, vor allem zu jenen auf Brückenobjekten. Auch hier kann zwischen

• Wartungsmaßnahmen,
• Instandsetzungsmaßnahmen,
• Erneuerungs- und Ertüchtigungsmaßnahmen

unterschieden werden.

Art und Umfang von Maßnahmen

Die Art und der Umfang der Maßnahmen richten sich natürlich wiederum nach der Art und dem Umfang des Schadens und nach der Schadensursache, wobei Wartungsmaßnahmen nicht zwangsweise die Schadensursache beseitigen, sondern ein rasches (progressives) Fortschreiten des Schadens verhindern sollen.

Betoninstandsetzung, Korrosion, Abplatzungen

Vor allem die Fahrbahn, aber auch die im Fahrraum gelegenen Bauteile, wie die Innenschale oder Tunnelwände, Portalbereiche, ggf auch die Zwischendecken und die Tunnelentwässerung, sind einer starken Beanspruchung durch Auftaumittel (Streusalz) und einer wechselnden Feuchtigkeit, die vom Freiland in den Tunnel „getragen“ werden, ausgesetzt. Vor allem bei älteren Tunneln, deren Betonqualität nicht den heutigen Anforderungen entspricht (Tausalzbeständigkeit, Betondeckung), beheben Instandsetzungen zumeist Frostschäden, Abplatzungen von Blockfugen bei unbewehrten Innenschalen und Abplatzungen der Betondeckung und Bewehrungskorrosion bei bewehrten Bauteilen.

Dies betrifft auch Aufhängungen (zB von Zwischendecken) und Konstruktionselemente, falls diese nicht aus korrosionsbeständigem Stahl sind, denn sie unterliegen einer fortschreitenden Schädigung aus den aggressiven Umweltbedingungen. Die Folge muss nicht zwangsläufig eine Beeinträchtigung der Tragsicherheit sein. Häufiger ist hingegen eine Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit (Gefahr von herabfallenden Teilen oder Bruchstücken).

Die Fahrbahn selbst kann im Hinblick auf die Erhaltung wie der Straßenoberbau bewertet und erhalten werden. Im Vergleich zur freien Strecke hat sich gezeigt, dass in vielen Tunneln der Substanzwert weniger schnell abbaut als in der freien Strecke, da vergleichsweise oft sehr gute Unterbauverhältnisse vorliegen (Sohlplatte, Sohlgewölbe oder anstehende Felssohle).

Die Griffigkeit hingegen weist oft geringere Werte auf, sodass besonders diesem Merkmal Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte. Ergeben sich sehr geringe Reibungsbeiwerte (zB unterhalb des Warnwertes von µ = 0,45), so ist die Ursache hierfür zu bestimmen. Handelt es sich dann tatsächlich um einen baulichen Mangel und nicht um eine Verschmutzung der Fahrbahnoberfläche, kann durch griffigkeitsverbessernde Aufrauungsmaßnahmen (Kugelstrahlen, Hochdruckwasserstrahlen, Sandstrahlen) eine zumindest kurz- bis mittelfristige Verbesserung erzielt werden.

Die Griffigkeit von Betondecken kann auch durch das Aufbringen dünner Deckschichten erhöht werden (zB EP-Grip-Belag). Mit einem EP-Grip-Belag kann auch eine nachträgliche Aufhellung der Fahrbahn erreicht werden.

Ist eine tiefgreifende Erneuerung der Fahrbahn im Tunnel nicht mehr vermeidbar, so ist zu beachten, dass damit zwangsläufig auch die Erneuerung des Bordsteine, Schlitzrinnen und erhöhten Seitenstreifens einhergeht.

Umgekehrt können Maßnahmen in Entwässerungseinrichtungen unterhalb der Fahrbahn diese derart in Mitleidenschaft ziehen, dass eine Erneuerung wirtschaftlicher als eine Instandsetzung ist.

Beschichtung/Anstrich

Wiederholt umfangreiche Erhaltungsmaßnahmen ergeben sich bei den Tunnelbeschichtungen, deren Reflexionswirkung mit der Zeit (durch Ablösung oder starke Verschmutzung) nachlässt und zu einer Reduzierung der Verkehrssicherheit sowie zu einer Erhöhung der Betriebskosten führt.

In den letzten Jahren wurden durch die ASFINAG bzw das BMIMI umfangreiche Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet durchgeführt, da es immer wieder nach kurzer Zeit zum Ablösen von Beschichtungen in Tunneln kam.

Das Problem sind dabei in erster Linie die Chloride, die vor allem im Bereich des Ulmenfußes auftreten (Spritzwasser) und dann nach oben wandern. Generell wird aufgrund der im Rahmen der Forschungsvorhaben gewonnenen Erkenntnisse vorgeschlagen, dass der Chloridgehalt im Untergrund vor dem Aufbringen eines Tunnelanstrichsystems auf ein niedriges Niveau gesenkt werden sollte.

Für die Auswahl der richtigen Beschichtung sind daher auf jeden Fall Fachleute heranzuziehen, die auch die Erkenntnisse der wissenschaftlichen Studien in die Praxis umsetzen können.

Da ein Tiefenabtrag eines chloridbelasteten Betonuntergrundes einen massiven Aufwand darstellt, der letztlich die Bauzeit verlängert und die Verfügbarkeit einschränkt, werden seit einigen Jahren auch vermehrt chloridtolerante Anstrichsysteme mit vielversprechendem Ergebnis eingesetzt (2K-PU). Der bereits vorhandene und bei bewehrten Tunnelschalen für die Dauerhaftigkeit relevante Chloridgehalt wird dadurch freilich nicht reduziert.

Derartige Anstrichsysteme können aber dazu beitragen, den Feuchtehaushalt im Bauteil zu regulieren und so sowohl den Eintrag zusätzlicher Chloride zu minimieren als auch den Korrosionsprozess bei bewehrten Bauteilen zu bremsen.

Ein wasserdichter Abschluss am unteren Ulm zum erhöhten Seitenstreifen ist für die Dauerhaftigkeit wesentlich. Der Anstrich wird daher üblicherweise bis hinunter zum Auflager der Abdeckplatten des erhöhten Seitenstreifen gezogen und die Längsfuge mit dem erhöhten Seitenstreifen wasserdicht verschlossen.

Anstelle einer vollständigen Erneuerung des Anstrichsystems kann für Zwischensanierungen, insbesondere wenn der erhöhte Seitenstreifen nicht geöffnet wird, ein Pflegeanstrich zur Anwendung kommen. Hier wird im Zuge der Untergrundvorbereitung das Altsystem nur in jenem Ausmaß entfernt, als es eine Haftzugfestigkeit < 1,5N/mm² aufweist. Auf die Verträglichkeit des Pflegeanstrichs mit dem teilweise verbleibendem Altanstrich ist zu achten.

Entwässerung: Versinterung

Neben den Beschichtungen ergeben sich bei bergmännischer Bauweise auch häufig Probleme im Bereich der Tunnelentwässerung, die durch Versinterungen (mineralische Ablagerungen) entstehen und zu einer Beeinträchtigung der Funktion der Entwässerung führen können.

Die Versinterungsanfälligkeit ist unter anderem abhängig von den jeweiligen hydrogeologischen Verhältnissen und wird durch Auslaugungsprozesse zementöser Baustoffe (Spritzbetonschale, Injektionen) gefördert.

Sobald sich die Ablagerungen in den Rohrleitungen und Drainagen verhärten, ist deren Entfernung nur mit größerem Aufwand mit speziellen Verfahren möglich (Hydrofräse, Kettenschleuder udgl). Gerade bei älteren Bauwerken können diese Verfahren wiederum das Rohrmaterial schädigen.

Neben der laufenden Reinigung (zB Spülen im Rahmen der Tunnelwäsche bzw -reinigung) ist daher diesem Umstand in jenen Bereichen, wo vor allem versinterungsanfällige Bergwässer in den Tunnel eindringen, besondere Aufmerksamkeit zu schenken (intensivere Wartung der Entwässerung, gute Zugänglichkeit etc).

Chemische Verfahren wie Härtestabilisatoren oÄ können die Sinterneigung reduzieren, jedoch in der Regel nicht eliminieren.

Behebung von Wasserzutritten

Aus Gründen der Verkehrssicherheit sollte ein unkontrolliertes Eindringen von Wasser in den Fahrraum und die Fahrbahn vermieden werden. Gerade auch Eisbildung (Eiszapfen und Glätte) stellen eine zu vermeidende Beeinträchtigung dar.

Aber auch die Dauerhaftigkeit und Lebensdauer wird in aller Regel durch Feuchtigkeit und Wasser aufgrund seiner Rolle bei physikalisch-chemischen Schädigungsprozessen reduziert (ua Frostschädigung, Korrosion).

Wasserzutritte durch die Tunnelschale über undichte Fugen oder fehlerhafte Flächenabdichtungen sind oft nur schwer durch Injektionen beherrschbar, da dadurch der Zutritt lediglich verdrängt wird und sich auf benachbarte Wegigkeiten und Risse verlagert.

Als zweckmäßig erweist sich mitunter das kontrollierte Fassen und schadlose Ableiten bekannter Zutritte über nachträgliche Rinnenkonstruktionen oder Verblechungen. Im Frosteinwirkungsbereich erfordern diese ggf eine Wärmedämmung oder Beheizung.

Eine Folge von Leckagen und mangelnde Ableitkapazität der Entwässerungseinrichtungen kann auch eine Wassersättigung der ungebundenen Tragschichten sein. Die Tragfähigkeit der Fahrbahn leidet sodann unter den dann entstehenden Pumpeffekten. Eine Verbesserung der Tragschichtdrainage kann daher gegebenenfalls in Betracht gezogen werden, insbesondere wenn bei älteren Tunnelanlagen die Funktionalität der Ulmendrainagen stark eingeschränkt ist.

Eine Erneuerung der Abdichtung bergmännischer Tunnel stellt nur die Ultima Ratio dar, da sie den Abbruch und die Erneuerung der Innenschale erfordert. Eine dem gegenüber abgestufte alternative Möglichkeit stellt eine abgedichtete und drainierte Vorsatzschale dar, vorausgesetzt, es steht ausreichend Lichtraum zur Verfügung.

Bei offenen Bauweisen ist die Instandsetzung von Abdichtungen oder Fugen ungleich einfacher, sofern diese von oben zugänglich sind und die Einschüttung entfernt werden kann.

Schäden durch Fahrzeugbrände

Bauliche Tunnelelemente können auch durch Fahrzeugbrände tiefgreifend geschädigt werden, da bei solchen Fällen innerhalb von kürzester Zeit sehr hohe Temperaturen (über 1.000 °C) auftreten können. Neben Abplatzungen im Bereich der Fahrbahn, der Tunnelwände (Ulmen) bzw der erhöhten Seitenstreifen können auch Unterkonstruktionen und Aufhängungen aus Stahl in Mitleidenschaft gezogen werden. Es wird daher empfohlen, nach einem Fahrzeug- bzw Tunnelbrand und vor Wiederinbetriebnahme auch eine gezielte Inspektion aller im Bereich des Brandes vorhandenen konstruktiven Elemente vorzunehmen (nach Abkühlung, da aufgrund der verbleibenden Hitze im Bauteilinneren auch in dieser Phase noch explosionsartige Betonabplatzungen auftreten können).

Ein Brandereignis stellt somit nicht nur ein zu bewältigendes Ereignis im Sinne der Sicherheit der Tunnelbenutzer und Einsatzdienste dar, sondern auch eine potenzielle Gefährdung von Infrastruktur Dritter im Umfeld des Straßentunnels, falls dessen Standsicherheit unter Brandeinwirkung verloren geht.

RVS 09.01.45 definiert Schutzziele für verschiedene Arten von Bebauung und querender Infrastruktur, die zu erfüllen sind, um eine geordnete Absperrung oder Evakuierung der Gefährdungsbereiche rechtzeitig veranlassen zu können. Da sich Bebauung und Infrastruktur an der Oberfläche über die Jahre ändern können, wird empfohlen, eine Neuevaluierung des baulichen Brandschutzes spätestens vor jeder größeren Erhaltungsmaßnahme durchzuführen, um einen allfälligen Ertüchtigungsbedarf rechtzeitig zu identifizieren.

Je nach objektspezifischer Randbedingung kann daraus auch ein Maßnahmenbedarf einer brandschutztechnischen Ertüchtigung des Tunnelausbaus folgen, die beispielsweise mittels nachträglicher Brandschutzmörtel oder Brandschutzplatten (vgl ÖBV-Richtlinie „Schutzschichten für den erhöhten Brandschutz für unterirdische Verkehrsbauwerke“) realisiert werden kann.

Ein baulicher Brandschutz kann auch zur Erhöhung der Resilienz zum „Eigenschutz“ kritischer Tunnelanlagen zweckmäßig sein, da die Anlage nach einem Brandereignis im geschützten Bereich wieder schneller in Betrieb gehen kann.

Beim Einsatz von Brandschutzplatten steht der schnellen Montierbarkeit die verminderte Inspizierbarkeit des geschützten Tragwerks gegenüber. Brandschutzmörtel hingegen sind über deren Haftverbund mit dem Tragwerk monolithisch verbunden und erlauben ein visuelles Erkennen zukünftiger Rissentwicklungen.

Sie sind jedoch hinsichtlich deren Umsetzung aufwendiger, da die Spritzmörtelarbeiten in der Regel mit beträchtlicher Staubentwicklung einhergehen, was die Arbeiten unter Verkehr entsprechend einschränkt.