Tiefbauamt | 30. Juni 2018

Chienbergtunnel: Mit Ankerview dem quellenden Gipskeuper zuvorkommen

Wolf-Henrik von Loeben, Tiefbauamt

Seit zwölf Jahren erleichtert der Chienbergtunnel der Bevölkerung das Leben. Doch er hat auch seine Schattenseite. Das Tiefbauamt kämpft seit Jahren gegen den Gipskeuper. Dieser quillt auf, wenn Wasser eintritt. Über die Jahrzehnte kann er um bis zu 60 Prozent an Volumen zunehmen. So in der Hebungszone West im Chienbergtunnel. Mit der Software Ankerview kann der Druck, der auf die Anker in der Tunnelsohle wirkt, berechnet werden. Dies ermöglicht es, notwendige Baumassnahmen optimal zu planen.

Wegen dem lebendigen Gipskeuper werden der Chienbergtunnel und seine Umgebung intensiv überwacht. Der Fokus liegt beim 2.3 Kilometer langen Chienbergtunnel auf den Hebungszonen West (370m) und Ost (60m). Insbesondere in der Hebungszonen West kam und kommt es, aufgrund von grossem Wassereintritt in den quellfähigen Gipskeupers, zu einer hohen Hebungsgeschwindigkeit (sechs bis 16cm/Jahr).

Hier befindet sich jeweils eine Pufferzone unter der Fahrbahn. In dieser wird, durch verschiedene Massnahmen verhindert, dass die Tunnelröhre nach oben gedrückt und damit der Fahrraum zerstört wird. 

Tunnelquerschnitt in der Hebungszone (Quelle: TBA)

Die verankerte Bodenplatte in dieser Pufferzone ist mit mehr als 1‘000 Ankern im Boden verdübelt, um damit die Hebungsgeschwindigkeit zu reduzieren. Über diese Platte führt ausserdem der Fluchtweg für die Verkehrsteilnehmenden. Als Voraussetzung für den Betrieb des Tunnels muss dieser Fluchtweg für die Verkehrsteilnehmenden immer begehbar sein. Andernfalls muss der Tunnel für den Autoverkehr gesperrt werden.

Jeder Anker kann eine maximale Zugkraft von 160 Tonnen aufnehmen ohne Schaden zu nehmen (entspricht dem Gewicht von zwei modernen Elektrolokomotiven der SBB). Nachdem sich gezeigt hat, dass sich die erste Generation der Anker mit knautschbaren Kraftbegrenzungen aus Beton nur bedingt eignet, wurde die sogenannte Gleitverankerung aus Stahl entwickelt. Diese kann nachträglich justiert werden, um die maximalen Kräfte abzubauen und die Lebenszeit der Anker zu verlängern. Zusätzlich sind rund 300 Anker mit Kraftmessdosen ausgestattet. Diese Kraftmessdosen erlauben es, die auf den Anker wirkende Kraft in ein elektrisches Signal umzuwandeln und anzuzeigen.

Dennoch gingen seit der Eröffnung des Tunnels 2006, bis zur ersten grossen Massnahme 2012/13, über 60 Anker durch Abriss verloren. Die meisten konnten durch das Bohren von neuen Löchern und Einsetzen von neuen Ankern ersetzt werden. Da nicht beliebig Platz für Ersatzanker vorhanden ist, ganz zu schweigen von den hohen Kosten, musste ein Weg für die Überwachung der Anker gefunden werden. Auf Erfahrungen anderer Tunnelbetreiber konnte nicht zurückgegriffen werden, da die Konstruktion des Chienbergtunnels wohl weltweit einmalig ist.

Gleitverankerung in der Hebungszone West des Chienbergtunnels (Quelle: Redaktion BUZ)

In Zusammenarbeit mit der Abteilung Informatik der Bau- und Umweltschutzdirektion wurde die Software AnkerView entwickelt. In dieser Software werden die für die Ankerbewirtschaftung relevanten Daten automatisch und manuell eingegeben und verwaltet. Mit dieser Applikation werden die Kräfte, die auf die als kritisch eingestuften Anker wirken automatisiert wöchentlich ausgelesen. Die Software erlaubt es, die Kräfte der überwachten Anker grafisch und auch mit zeitlichem Verlauf darzustellen Mit diesem System konnten bereits Hotspots in der Tunnelsohle identifiziert werden, bei denen die Kräfte besonders schnell ansteigen. In diesen Bereichen werden die Gleitverankerungen nachjustiert, um Kräfte über 160 Tonnen abzubauen.

Wozu der Aufwand? Die Software hat sich bereits mehr als gelohnt. Durch die Überwachung der Ankerkräfte konnte verhindert werden, dass zahlreiche Anker zerstört werden. Im Jahr 2017 waren es mehr als 30 Anker, von denen jeder den Wert eines Kleinwagens hat.

Mit AnkerView steht eine effiziente kantonale Applikation zur Verfügung, die den zuständigen TBA-Mitarbeitenden die optimale Bewirtschaftung der komplexen Hebungszonen ermöglicht. Aufhalten lässt sich der Gipskeuper dadurch zwar nicht, jedoch können sich die kantonalen Experten mit Hilfe der Digitalisierung einen Vorsprung verschaffen und prognostizieren, wann wieder mit Baumassnahmen dafür gesorgt werden muss, dass der Bereich unter der Fahrbahn als Fluchtweg und für Wartungsarbeiten weiterhin hindernisfrei zugänglich bleibt.

Ein leiser Hoffnungsschimmer am Horizont: Es gibt Anzeichen, dass der Gipskeuper sich etwas beruhigt – die Hebungsgeschwindigkeiten haben sich verlangsamt.