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U-Bahn-Bau / Unterfahrung Donaukanal:

10.08.2004

Angewendet wird eine Kombination von Stickstoff- und Solevereisungsverfahren. Die Vereisungsmittel werden über Vereisungslanzen an das umgehende Bodenmaterial abgegeben.

In Wien wird derzeit die U-Bahn-Linie U2 vom Schottenring in Richtung Stadion und darüber hinaus über die Donaustadtbrücke Richtung Aspern verlängert. Das erste von 5 Baulosen dieser Verlängerung ist das Baulos U2/1 „Schottenring“. Die Trasse verläuft von der bestehenden Station Schottentor aus in der vorhandenen Gleislage und fädelt als neue Trasse der U2 aus dem bestehenden U-Bahn-Tunnel aus.
Daran anschließend unterfährt die Trasse in geschlossener Bauweise, nach der Neuen österreichischen Tunnelbauweise, einige mehrgeschoßige gründerzeitliche Bauobjekte mit minimalen Abständen zu den Fundamentlasten. Am Ring taucht die Trasse weiter ab, wobei die eingleisigen Tunnels beidseitig des Ringturms situiert sind.
Das Schlüsselbauwerk dieses Bauloses sind die Stationsröhren unter dem Donaukanal. Die geologischen Verhältnisse sind einerseits im Bereich des Donaukanals tertiäre Schluffe und Tone, die in Richtung Station Schottentor in sandige Kiese des Quartärs übergehen.
Die Aufweitung des bestehenden U-Bahn-Tunnels der Stammstrecke ist für die Abzweigung der neuen Trasse erforderlich.
Kernpunkt des Bauabschnittes U2/1 stellt, wie gesagt, die Unterquerung des Donaukanals in bergmännischer Bauweise – unter dem Schutz einer künstlichen Bodenvereisung – dar.
Die Baugrundvereisung zur Sicherung des Vortriebes der jeweils ca. 67 Quadratmeter (Ausbruchsquerschnitt) großen Stationsröhren hat folgende Zielsetzungen:
• Dichtung des Ausbruchsquerschnittes gegenüber dem Grundwasser, dem Donaukanal und gegen unbekannte Wegigkeiten des Wassers, hervorgerufen durch Sandlinsen, nicht verwendete alte Aufschlüsse oder Wasserwege entlang der Holzpfähle, der Schleuseninsel, der Sohlbefestigung der Kaiserbadschleuse und des linken Vorkais.
• Aufbau eines temporären Hilfsgewölbes in Längs- und Querrichtung, um einen Ausbruchsquerschnitt nach den Prinzipien der Neuen österreichischen Tunnelbauweise sicher herstellen zu können.
• Auftriebsicherung der Außenschale im Bauzustand vor Hersteilung der Innenschale.

Spezielle Anforderungen
Es ist eine Kombination von Stickstoff- und Solevereisungsverfahren vorgesehen. Die Vereisungsmittel werden über Vereisungslanzen an das umgehende Bodenmaterial abgegeben. Dafür sind aufwändige Bohrungen parallel zur Tunnelachse erforderlich. Die Bohrlängen zur Herstellung des ringförmigen Vereisungskörpers betragen bis zu 40 Meter, die Gesamtlänge der Bohrungen beträgt ca. 9.700 Meter.
Spezielle Erfordernisse an die Bohrungen ergeben sich durch die geforderte Genauigkeit. Eine maximale Abweichung von 60 Zentimeter zwischen den einzelnen Bohrungen ist für die Vereisung eines monolithischen Eiskörpers erforderlich. Eine weitere Schwierigkeit bildet die Durchörterung von Holzpfählen aus der ehemaligen Baugrubenumschließung der Kaiserbadschleuse bzw. dem Einbohren der Bohrungen in den vorhandenen Wehrboden des Schützenwehres.
In der Aufgefrierphase wird mittels flüssigem Stickstoff im Firstbereich ein Frostkörper aufgebaut. Beim Stickstoffverfahren wird der von Tankfahrzeugen angelieferte flüssige Stickstoff mit einer Temperatur von ca. minus 196° C in die Rohrleitungen gepumpt, der flüssige Stickstoff verdampft und gibt seine Kälte an das umliegende anstehende Material ab. Die Temperatur des Abgases der Stickstoffvereisung beträgt ca. minus 80° C. Rund um den Ausbruchsquerschnitt wird mit Sole als Kälteträger in einem eigenen Rohrsystem die Vereisung sichergestellt, wobei in einem Kreisprozess mit zwei Gefrierstationen die Kälte erzeugt wird.
Die Solevereisung erfolgt nach dem Kühlschrankprinzip. Die Temperatur des Kühlmittels beträgt ca. 35° C und wird durch die Kälteaggregate konstant gehalten. Aufgrund des hohen Energiebedarfes für diese Geräte müssen eigene Starkstromleitungsanschlüsse vorgesehen werden. Die Dicke des Vereisungskörpers beträgt ca. zwei Meter im Sohlen- und Ulmenbereich und bis zu 3,5 Meter im Firstbereich.
Der Baugrundvereisungskörper bleibt bis zum Einbau der Innenschale erhalten, das Gesamtvolumen des zu vereisenden Baugrundes der beiden Tunnelröhren zusammen beträgt ca. 14.000 Kubikmeter. Die vorgesehene Menge flüssigen Stickstoffes beträgt acht Millionen Liter, der voraussichtliche Strombedarf für die Kühlaggregate wird mit ca. drei Millionen kWh geschätzt.
Die Bohrarbeiten an den Vereisungsbohrungen beginnen diesen Sommer. Der Baggervortrieb erfolgt mittels einer Anbaufräse. Die erste Aufgefrierphase ist für den Winter 2004 vorgesehen. Die Rohbauarbeiten haben bereits im Mai 2003 begonnen und werden im August 2006 beendet sein, sodass die Inbetriebnahme dieses Streckenabschnittes der U2 bis zum Frühjahr 2008, dem Beginn der Fußball-Europameisterschaft, gewährleistet ist.

Autor/in:
Redaktion Bauzeitung
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