Kolloquium Bauen in Boden und Fels
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2510-7755
expert verlag Tübingen
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2020
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Das Doggerwerk bei Happurg
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Jochen Wolf
Philipp Chachaj
Achilles Häring
Klaus Levin
Das Doggerwerk war als riesige unterirdische Rüstungsfabrik in einem Talhang der Hersbrucker Alb geplant und wurde bis in die späten Kriegsjahre 1944/45 nur teilweise realisiert. Der größte Teil der Anlage wurde im rohen Ausbruchszustand, ohne tragende Innenschale ausgeführt. Aufgrund des fortschreitenden Verfalls befinden sich weite Anlagenbereiche in einem standsicherheitskritischen Zustand. Die Sicherung und Verwahrung eines versturzgefährdeten Stollenab-schnitts erforderte aufgrund der speziellen ingenieurgeologischen Problematiken und komplexer Randbedingungen aufwendige technische Lösungen in der Planung sowie Umsetzung der Maßnahme.
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12. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2020 121 Das Doggerwerk bei Happurg: Sicherung einer einsturzgefährdeten Produktionsstollenanlage unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen Dipl.-Geol. Jochen Wolf Dr. Spang GmbH, Nürnberg, Germany Dipl.-Geol. Philipp Chachaj Dr. Spang GmbH, Nürnberg, Germany Dipl.-Ing. (FH) Achilles Häring Dr. Spang GmbH, Esslingen, Germany Dipl.-Ing. (FH) Klaus Levin Staatliches Bauamt Nürnberg, Städtischer Ingenieurbau, Nürnberg, Germany Zusammenfassung Das Doggerwerk war als riesige unterirdische Rüstungsfabrik in einem Talhang der Hersbrucker Alb geplant und wurde bis in die späten Kriegsjahre 1944/ 45 nur teilweise realisiert. Der größte Teil der Anlage wurde im rohen Ausbruchszustand, ohne tragende Innenschale ausgeführt. Aufgrund des fortschreitenden Verfalls befinden sich weite Anlagenbereiche in einem standsicherheitskritischen Zustand. Die Sicherung und Verwahrung eines versturzgefährdeten Stollenab-schnitts erforderte aufgrund der speziellen ingenieurgeologischen Problematiken und komplexer Randbedingungen aufwendige technische Lösungen in der Planung sowie Umsetzung der Maßnahme. 1. Einleitung Das Doggerwerk (auch „Doggerstollen“) bei Happurg, Mittelfranken (s. Abb. 1), wurde ab Mai 1944 auf Veranlassung des NS-Regimes als unterirdische Rüstungsfabrik für den Bau von Flugzeugmotoren, überwiegend unter dem Einsatz von Zwangsarbeitern und KZ-Häftlingen in den Doggersandstein des Gebirgsstocks der Houbirg vorgetrieben [18] (s. Abb. 2). Von der geplanten Stollengrundfläche von ca. 180.000 m² wurde bis Kriegsende nur ca. 14.000 m² realisiert, was einer Stollenlänge von ca. 3,9 km entspricht. Der überwiegende Teil der Stollen befindet sich im rohen Ausbruchszustand, ohne tragende Betongewölbe oder Streckenausbauten (s. Abb. 3). Eine Produktion fand daher nie statt. Nach dem Krieg wurde die Anlage aufgelassen und gegen Betreten gesichert. Seit Anfang der 90er wurden als Folge des zunehmenden Verfalls Standsicherheitsrisiken (Verbruch, Einsturz, bzw. Tagbruch) thematisiert und es erfolgten erste größere Sanierungsmaßnahmen. Aktuell wurde die hier beschriebene Stollenverwahrung der Anlagenbereiche A bis C (s. Abb. 1) im Jahr 2018 durchgeführt. 2. Projektgebiet 2.1 Lage und Geologie Die Stollenanlage befindet sich im Gebirgsstock der „Houbirg“, am südöstlichen Ortsrand der Gemeinde Happurg in Bayern (s. Abb. 1). Die Stollenzugänge (bergmännisch „Stollenmundlöcher“), von welchen ursprünglich 8 angelegt waren [1, 2, 3], befinden sich im steilen Waldgelände auf ca. 435 m NN auf halber Höhe zwischen dem Bergfuß am Happurger Stausee und dem Gipfelplateau der Houbirg (s. Abb. 2). Die gesamte Anlage wurde im Doggersandstein angelegt [1, 4]. Bei der Auffahrung der Stollen wurde die Doggersandsteinstufe von Hangschutt freigelegt. Der Doggersandstein (Eisensandstein-Formation) wird stratigraphisch dem Braunen Jura zugeordnet. Unterlagert wird der Doggersandstein vom Opalinuston. Überlagert wird er vom Ornatenton (Dogger Zeta) und einer Wechselfolge aus Karbonaten, Tonen und Sandsteinen (Dogger Gamma - Epsilon). Heute werden diese Schichten zur Sengenthal-Formation der fränkischen Alb zusammengefasst. 122 12. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2020 Das Doggerwerk bei Happurg: Sicherung einer einsturzgefährdeten Produktionsstollenanlage unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen Nach dem Braunen Jura folgt der Weiße Jura als Steilstufe mit mächtigen Bankkalken und Riffdolomiten (Malm Alpha, s. Abb. 2). Der Doggersandstein ist ein feinkörniger, eisen- und tonhaltiger Sandstein von roter bis brauner Farbgebung, der zum Teil eine schlechte Kornbindung aufweist. Die Gesteinsfestigkeiten variieren stark in Abhängigkeit vom Verwitterungszustand. Die Festigkeit der häufig ferritisch oder tonig gebundenen Sandsteine ist daher v.a. in oberflächennahen, verwitterungsintensiven Bereichen zumeist gering. Bereichsweise finden sich geringmächtige Eisenflöz- und Tonhorizonte, die die Standfestigkeit des Gebirges erheblich beeinträchtigen können. Abb. 1: Übersichtslageplan des Projektgebiets Abb. 2: Längsschnitt durch Stollen B (mit Firststollen) und stratigrafisches Profil. Die Gesamtmächtigkeit der Eisensandstein-Formation im Projektgebiet beträgt ca. 55 m. Die Stollenanlage wurde im Bereich des 11-20 m mächtigen Felssandstein-Horizont des Dogger Beta aufgefahren [1, 4] (s. Abb. 2). Die aufgefahrenen Streckenbereiche befinden sich weitestgehend im Sandstein, bereichsweise sind allerdings Eisenerz- und Tonhorizonte eingeschaltet, wodurch v.a. am Stollenfirst trennflächenbedingte Kluftkörperablösungen begünstigt werden. Das Schichtpaket des Doggersandsteins wurde aus geologischen Gründen gezielt für die Errichtung der Anlage ausgewählt. Einerseits erlaubte der weiche Sandstein 12. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2020 123 Das Doggerwerk bei Happurg: Sicherung einer einsturzgefährdeten Produktionsstollenanlage unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen einen leichten und schnellen Vortrieb, andererseits bot die mächtige Gebirgsüberdeckung aus den Karbonaten des Weißjura einen Schutz vor möglichen Luftangriffen [18]. Der über dem Doggersandstein liegende Ornatenton dichtet den Sandstein zudem vor dem Karstgrundwasserleiter des Weißjura zuverlässig ab, so dass eine Wasserhaltung während des Vortriebs nicht notwendig war. Bergwasserzutritte sind aufgrund der geologischen Verhältnisse selten und treten zumeist nur periodisch in oberflächennahen, klüftigen Bereichen auf [1, 4]. 2.2 Stollenanlage Die Stollenanlage wurde weitgehend schachbrettmusterartig mit zunächst sieben Hauptstollen und ihren Stollenmündern (Portalen) konzipiert [18] (s. Abb. 1). Die Bezeichnung der Hauptstollen erfolgte alphabetisch von Süd nach Nord (A bis G), mit einem achten Stolleneingang an einem Querstollen (H). Dazwischen existieren zahlreiche rechtwinklig angelegte Abschläge und Verbindungen (s. Abb. 1, 4, 5). Die Strecken wurden nach Vorgabe der Anlagenplanung in Verkehrsstollen, Arbeitsstollen und Verbindungsstollen eingeteilt und mit unterschiedlichen Querschnitten aufgefahren, wobei die Verkehrsstollen (A und G) mit einem Ausbruchsquerschnitt von ca. 6 m x 7 m für eine gleisgebundene Logistik vorgesehen waren [18]. In der relativ kurzen Bauphase von Mai 1944 bis April 1945 wurden ca. 3,9 km der Anlage aufgefahren. Der Vortrieb erfolgte überwiegend als Sprengvortrieb. Insbesondere die Stollen A-C wurden anfangs in Kernbauweise (auch Deutsche Bauweise genannt) aufgefahren. Das bedeutet, dass zunächst Pilotstollen, bestehend aus zwei unteren Ulmenstollen und einem oberen Firststollen, vorgetrieben wurden. Die Querschnitte der First- und Ulmenstollen waren ca. 3,5 m x 3,5 m groß und rechteckig [18]. Anschließend sollten die Pilotstollen zu einem Großquerschnitt mit Gewölbe aufgeweitet und mit einem Betonausbau gesichert werden. Da die Anlage in der Bauphase aufgelassen wurde, waren bis zum Beginn der aktuellen Sicherungs-/ Verwahrungsmaßnahme die einzelnen Stadien des Baufortschritts vorzufinden. Dabei nahm der Baufortschritt von A nach G generell zu. Während im Bereich A-C die engen First- und Ulmenstollen ohne Ausbau vorlagen (s. Abb. 3), findet man ab dem Stollen D mindestens in oberflächennahen Streckenbereichen bereits vollständige Betongewölbe vor. Die Stollen A-C wiesen aufgrund des rudimentären Bauzustandes eine komplexe Geometrie auf. Neben den Ulmen- und Firststollen existierten zahlreiche Querverbindung sowie zahlreiche Blindstollen und (Maschinen-) Hallen (s. Abb. 4, 5, 11). Der ohne tragende Innenschale verbliebene Rohbauzustand befand sich seit Bauende 1945 in einem Zustand des fortschreitenden Verfalls (s. Abb. 3). Im Zuge regelmäßiger Standsicherheitskontrollen durch bergtechnische Sachverständige des Bundes wurden v.a. in jüngerer Vergangenheit zunehmende Gefährdungen der öffentlichen Sicherheit und Ordnung durch Einsturzbzw. Tagbruchgefahren festgestellt. Diesbezüglich wurden die gegenständlichen Sicherungsmaßnahmen ab dem Jahr 2014 projektiert. Abb. 3: Allg. Zustand der Stollen A-C sowie Reste einer bauzeitlichen Streckensicherung (Holzausbau). 3. Planung Die Sicherungsmaßnahme der Anlagenbereiche A-C wurde auf Basis des Allgemeinen Kriegsfolgegesetzes (AKG, [6]) seitens des Bundes in die Wege geleitet und federführend durch das Staatliche Bauamt Nürnberg, als örtlich zuständige Baubehörde, projektiert. Das AKG regelt etwaige Ansprüche Dritter an die Bundesrepublik Deutschland. Der Planungsauftrag wurde nach öffentlichem Teilnahmewettbewerb im Jahr 2014 an die Dr. Spang GmbH erteilt. Planungsziel war die dauerhafte Sicherung der Anlagenbereiche A-C. Das AKG sieht für derartige Problemstellungen i.d.R. die „endgültige Gefahrenbeseitigung… durch Verfüllung der unteririschen Hohlräume“ vor. Die besonderen Herausforderungen bei diesem Projekt ergaben sich v.a. aus den nachstehend aufgelisteten Planungsrandbedingungen: Randbedingungen „über Tage“: - Lage des Projektgebiets am Steilhang mit unbefestigten, teilweise steilen Zufahrten; - eine LKW basierte Materiallogistik für Versatzbaustoffe war aufgrund lokaler Gegebenheiten nicht möglich; - vorhandene Georisiken im Bereich der Zufahrten und übertägigen Bau- und Lagerflächen; - Lage der Stollen im Wasserschutzgebiet und Schutzgebiete des Naturschutzes (Landschaftsschutzgebiet und Fauna-Flora-Habitat / FFH-Gebiet) und damit verbundene behördliche Auflagen. Randbedingungen „unter Tage“: - Ingenieurgeologische Risiken durch schlechte Gebirgseigenschaften, z.T. nachbrüchiges, wenig standfestes Gebirge; 124 12. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2020 Das Doggerwerk bei Happurg: Sicherung einer einsturzgefährdeten Produktionsstollenanlage unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen - stark eingeschränkte Zugänglichkeiten durch Versturzmassen und stark verwinkelte, enge Anlagenbereiche; - bereichsweise intensiv zerklüftete Gebirgsbereiche, bzw. Verbruchzonen als besondere Herausforderung für die Verfüllmaßnahme; - eingeschränkte Befahrbarkeit durch behördliche Auflagen; - allgemeine Gefährdungen für untertägige Arbeiten (schlechte Bewetterung, belastende Arbeitsumgebungsbedingungen); - ggf. Gefährdungen durch Kampfmittel sowie biogene Prozesse (Schimmelbefall). 3.1 Grundlagenermittlung Im Rahmen der Vorplanung wurden im Zuge einer Variantenstudie eine Vielzahl technischer Lösungsansätze (z.B. Sicherung durch Umzäunung, Übernetzung der Tagesoberfläche, Sprengung, bergmännische Sicherung) untersucht und bewertet. Dabei zeigte sich, dass ein bergmännisches Auffahren der Stollenanlage und die abschnittsweise Verfüllung mittels Verfüllbaustoff (Zementsuspension) die praktikabelste, nachhaltigste und mit dem AKG konforme Lösung darstellte. Ein „Anbohren“ der Stollen von über Tage war aufgrund der Steilhanglage sowie naturschutzrechtlicher Vorgaben (FFH-Gebiet) nicht bzw. nur im Bereich der Stollenmundlöcher realisierbar. Aufgrund der vorgenannten Randbedingungen (s. Kap. 3) konnte die Herstellung (Anmischen) des Versatzbaustoffes nur in großer Entfernung vom Stollen erfolgen (BE 1, s. Abb. 1), und musste zu den jeweiligen Verfüllorten gepumpt werden. Hieraus ergab sich eine Förderstrecke von ca. 1,2 km bei einem Höhenunterschied von ca. 90 m. Dementsprechend ergaben sich technische Anforderungen an den zum Einsatz kommenden Verfüllbaustoff. Es musste eine Balance zwischen den Haupteigenschaften Viskosität, Aushärtedauer und Druckfestigkeit gefunden werden. Der Verfüllbaustoff musste über große Distanzen pumpfähig sein, am Verfüllort aber zügig abbinden, um (trennflächenbedingte) Verluste zu minimieren. Aus statischer Sicht wurde eine Mindestdruckfestigkeit (28 Tage) von ca. 2 N/ mm² als ausreichend erachtet. Aufgrund der Gewässernähe (Happurger Stausee) war die Umweltneutralität entscheidend für die Genehmigungsfähigkeit. Die Möglichkeit einer Viskositätssteuerung wurde ebenfalls für notwendig erachtet. Da Erfahrungswerte für diese lange Pumpstrecke nicht vorhanden waren, musste die Steuerung der Viskosität erst in der Praxis erprobt werden. Ein Austreten der Suspension an die Tagesoberfläche oder ein Übertritt in das Grundwasser war unbedingt zu verhindern. Da die Verfüllleitungen zum Teil im Bereich öffentlicher Wege verliefen, war eine zusätzliche Sicherung (Berst- und Havarieschutz) der Förderleitung erforderlich. Die generelle Anwendbarkeit eines Versatzbaustoffs auf Zementbasis bei derart langen Pumpstrecken wurde nach dem Praxistest als positiv bewertet. Anschließend mussten die Versatzmengen sowie das Volumen potentieller Verluste, bedingt durch vorhandene Trennflächen, Verbruchzonen oder uneinsehbare Bereiche, ermittelt werden. Die Herausforderung hierbei bestand im Erreichen einer möglichst hohen Planungssicherheit, trotz der eingeschränkten Befahrbarkeit etlicher Planungsbereiche. Da sich eine Begutachtung für die Planung jedoch als unumgänglich herausstellte, wurde unter Zustimmung der zuständigen Bergbehörde (Bergamt Nordbayern) und unter Begleitung eines Bergsachverständigen eine Vermessung mittels Laserscan (TLS, s. Abb. 4), sowie eine Kartierung und Klassifizierung der Trennflächensysteme durchgeführt (s. Abb. 5). Das Betreten einiger versturzgefährdeter, bzw. bereits teilverstürzter Bereiche war aufgrund zu großer Gefährdung dennoch nicht möglich. Diesbezüglich ist ein aus historischen Unterlagen und Probebohrungen bekannter Firststollen bei A zu nennen, der in der Nachkriegszeit gesprengt wurde [19]. Die geotechnischen und vermessungstechnischen Aufnahmen wurden daher unter Berücksichtigung älterer markscheiderischer Aufnahmen durchgeführt und z.T. mit diesen ergänzt [2]. Aufgrund der erschwerten Zugänglichkeit des Planungsgebiets (über 1 km untertägiger Fußmarsch) und der hohen sicherheitstechnischen Anforderungen sowie der physischen Arbeitsbelastung, erforderten die untertägigen Aufnahmen einen hohen Zeit- und Personalaufwand. Abb. 4: Laserscan der Stollen A (rechts im Bild) bis C (links im Bild). Das theoretische Versatzvolumen wurde auf Basis des Laserscans mit ca. 12.918 m³ ermittelt und unter Berücksichtigung der vorherrschenden Gebirgsbeschaffenheit und der nicht erfassten Bereiche auf ca. 15.000 m³ geschätzt [14]. Als Ergebnis des Laserscans sowie der ingenieurgeologischen Kartierungen wurden relevante Trennflächen nach DIN EN ISO 14689-1 [15] klassifiziert und in einem Lageplan verortet. Das lokal ausgebildete Trennflächengefüge weist demnach zwei Vorzugsrichtungen auf: eine herzynische Richtung (110°-157°) mit über 70% der ge- 12. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2020 125 Das Doggerwerk bei Happurg: Sicherung einer einsturzgefährdeten Produktionsstollenanlage unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen messenen Klüfte sowie eine rheinische Richtung (18° - 27°) mit ca. 16% der gemessenen Klüfte (s. Abb. 6). Die Klüfte fallen generell steil ein (ca. 80° bis ± saiger). Die Schichtung ist weitgehend söhlig. Darauf basierend wurden besonders standsicherheitskritische Bereiche ausgewiesen und als Grundlage für die weiterführendende technische Planung und Arbeitssicherheitsplanung herangezogen [14]. Abb. 5: Grundriss des Sanierungsbereichs einschließlich Trennflächendarstellung und -Auswertung (Stollen A rechts im Bild). Abb. 6: Gefügeauswertung - maßgebliche Kluftsysteme. 3.2 Arbeitssicherheit Die Ergebnisse der Aufnahmen waren die Grundlage für die Erstellung eines bauzeitlichen Streckensicherungs-Konzeptes unter Tage (Ausführungsplanung, [14]). Diese erfolgte in enger Abstimmung mit dem Bergamt Nordbayern. Während der Befahrungen wurden einerseits spannungsinduzierte Abplatzungen im Bereich der Ulmen beobachtet und andererseits zeigte sich, dass die söhlige Lagerung der Schichtung in Verbindung mit geringmächtigen inkompetenten Schichten aus Eisenflözen und Tonlagen im Bereich der Firste der Ulmenstollen eine erhebliche Gefahr durch Bruchkörperbildung („Sargdeckel“ - Platten im m²-Bereich) für die unter Tage Beschäftigten darstellten. Infolgedessen mussten nicht nur die kartierten, besonders klüftigen Verbruchzonen technisch gesichert werden, sondern auch Bereiche mit augenscheinlich standfestem Gebirge. Eine maschinelle bergmännische Beraubung der Firste musste aufgrund der engen Querschnitte weitgehend verworfen werden. Für die bauzeitliche Streckensicherung wurde eine Innenauskleidung aus bewehrtem Spritzbeton gewählt. Die Ausführungsplanung beinhaltete deshalb eine aufwändige statische Bemessung der Spritzbetonschale mittels Finite-Elemente-Methode [14] mit der auch die Geometrie der First- und Ulmenstollen sowie die gegenseitige Beeinflussung der Hohlräume berücksichtig wurde. Zudem erfolgte ein Nachweis mittels ver- 126 12. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2020 Das Doggerwerk bei Happurg: Sicherung einer einsturzgefährdeten Produktionsstollenanlage unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen einfachter Stabwerksberechnung anhand lokaler Kluftkörper in ungünstigster Lastposition. Hiermit konnte der bestmögliche Kompromiss aus Wirtschaftlichkeit und maximalem Schutz ausgearbeitet werden. Die nachzuweisenden Querschnitte wurden zweidimensional als Scheiben untersucht. Vorgängige Berechnungen ergaben, dass die weiter entfernten Stollen nur noch einen untergeordneten Einfluss auf die Spannungsverteilung im Bereich des untersuchten Stollens hatten. Je Querschnitt wurde somit jeweils der zu sichernde Stollen und die direkt angrenzenden First-, bzw. Ulmenstollen nachgebildet (s. Abb. 7). Abb. 7: Beispiel Standsicherheitsnachweis mittels Finite-Elemente-Methode an Seitensowie First- und Ulmenstollen am repräsentativen Querschnitt durch den Stollen C. Oben links: reale Querschnittsgeometrien (3 D Vermessung) und die idealisierte Geometrie und Netzvermaschung des entsprechenden Berechnungsquerschnitts. Die Herausforderung bei der statischen Bemessung war die Ermittlung eines möglichst realistischen Spannungszustands vor Einbringung der Sicherung. Es musste zunächst ein standsicherer Ist-Zustand (ohne Sicherung) mit Gebirgskennwerten ohne intensive Klüftung nachgewiesen werden. Im folgenden Schritt wurden die Kluftkennwerte reduziert bis der Versagenszustand eintrat. Auf die resultierenden Kräfte aus dem Versagenszustand wurde die Spritzbetonschale im Modell bemessen. Als Ergebnis der statischen Bemessung war eine mindestens 20 cm dicke Spritzbetonschale mit zweilagiger Bewehrung (Betonstahlmatten Typ Q 188 A; entspricht je 1,88 cm²/ m) und einer 3 cm Betondeckung in allen Bereichen auszuführen (s. Abb. XX). Es wurde außerdem nachgewiesen (Finite-Elemente Methode und vereinfachtes Stabwerksmodell), dass die teilweise annähernd viereckige Geometrie der Stollen zu sehr ungünstigen Belastungen in den Eckbereichen der Spritzbetonsicherung führt. Für eine Gewölbetragwirkung musste daher der Übergangsbereich Ulme - Firste durch einen vorgängigen Spritzbetonauftrag mit einem Radius von ca. 1,0 m ausgerundet werden (s. Abb. 8). Der Spritzbeton musste einer Festigkeitsklasse von min. C 25/ 30 entsprechen. Abb. 8: Ausführung der Sicherung mit Bewehrung und Spritzbetonschale. Die Vorteile der Spritzbetonsicherung gegenüber dem bergmännischen Streckenausbau (z.B. mittels Ausbaubögen und Verzug) lagen v.a. in der einfacheren Materialandienung, der besseren Anpassungsfähigkeit an komplexe Geometrien (Hochbrüche, Engstellen) sowie der geringeren Querschnittsverengung. Eine Befahrbarkeit mit (Gruben-) ladern, bzw. Kleinfahrzeugen sollte hiermit gewährleistet bleiben. Basierend auf der Ausführungsplanung wurde durch ein Fachbüro ein Sicherheits- und Gesundheitsschutzkonzept [16] sowie ein Rettungs- und Brandkonzept erstellt und mit Bergamt Nordbayern abgestimmt. Das Konzept beinhaltete u.a. Brandschutzauflagen, Rettungs- und Fluchtwege, Rettungsstationen, Bewetterung und Streckensicherungen. 3.3 Naturschutz Aufgrund der besonderen Lage der Sicherungs- und Baustellenbereiche in Schutzgebieten (FFH-Gebiet, Landschaftsschutzgebiet, Wasserschutzgebiet) wurden die Betroffenheiten hinsichtlich Flora und Fauna im Rahmen einer intensiven naturschutzfachlichen Genehmigungsplanung untersucht und behandelt. Insbesondere für Fledermäuse stellt die Stollenanlage in seiner Gesamtheit ein geeignetes (Winter-) quartier dar. Die mit der Sicherung der Anlagenbereiche A-C einhergehenden Eingriffe wurden daher bilanziert und bewertet. Durch geeignete technische Maßnahmen (z.B. Erhaltung von Resthabitaten, Schaffung von Ersatzlebensräumen, Errichtung geeigneter Zuflugsöffnungen) wurden bereits in der Ausführung vorgezogene Ausgleichsmaßnahmen (CEF-Maßnahmen) ausgeführt. Durch weitere Vermeidungs- und Minimierungsmaßnahmen wurden die Beeinträchtigungen von geschützten Lebensräumen minimiert. Die Ausführung wurde durch eine ökologische Bauüberwachung (Dr. Spang GmbH) begleitet und überwacht. 12. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2020 127 Das Doggerwerk bei Happurg: Sicherung einer einsturzgefährdeten Produktionsstollenanlage unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen 4. Bauphase 4.1 Bauvorbereitung Nach Vergabe der Maßnahme an die MAX BÖGL Stiftung & Co. KG - Zentralbereich Tunnelbau wurde im Mai 2018 mit der Maßnahme begonnen. Abb. 9: Silos auf der BE-Fläche für die Hauptkomponenten des Verfüllbaustoffes. Die vorbereitenden Arbeiten, welche parallel erfolgten, bestanden zunächst in der Errichtung der aufwendigen vollautomatisierten Förderlogistik (s. Abb. 8) sowie dem Auffahren und Sichern der zu betretenden Strecken. Die Stollenmundlöcher wurden von Erdanschüttungen freigelegt und die Eingänge vor Steinschlag sowie unbefugtem Betreten gesichert [14] (s. Abb. 9). Abb. 10: Portalsicherung am Stolleneingang A. Den technischen Steinschlagsicherungen über Tage ging eine großflächige Felsberäumung voraus. Aufgrund der geringen Festigkeit des Doggersandsteins wurden Risiken durch Stein- und Blockschlag oberhalb der Portalbereiche und Zuwegungen durch rückverankerte Spritzbetonschalen gesichert. Diese wurden mit Einzelsicherungen, Fanggruben und Schutznetzen ergänzt. Beim Abtrag der künstlichen Anschüttung des Stollenmundlochs C wurde aufgrund der Lage des Stollenmundlochs ein Felsüberhang von ca. 600 m³ stark unterschnitten. Die Felsmasse wurde nach geotechnischer Untersuchung als standsicherheitsgefährdet eingestuft. Aufgrund der latenten Risiken für den Arbeitsbereich durch einen drohenden Felssturz wurde der Bereich umgehend wieder angeböscht. Nach Feststellung eines unverhältnismäßig hohen zeitlichen und finanziellen Aufwands zur Sicherung des gefährdeten Bereichs wurde als Alternativzugang die Auffahrung des parallel liegenden Stollens D realisiert. Dabei waren die bereits 1944/ 45 mit Betongewölbe ausgebauten Streckenabschnitte im Stollen D von großem Vorteil. Eigens für die Maßnahme wurde ein spezieller Versatzbaustoff entwickelt, der die Hauptvorgaben im Projekt, eine gute Fließfähigkeit bei einem schnellstmöglichen Abbinden und damit Abdichten von Trennflächen sowie Druckfestigkeit und Umweltverträglichkeit erfüllte. Der Versatzbaustoff wurde aus Zement, Bentonit, Hüttensandmehl und Wasser sowie weiteren Zusätzen hergestellt und wurde als „Füllbeton Bögl“ von unabhängigen Instituten hinsichtlich der geforderten Materialeigenschaften (Druckfestigkeit, Umweltverträglichkeit) zertifiziert. Die Streckensicherung der später zu verfüllenden Stollen erfolgte wie geplant mittels bewehrtem Spritzbeton im Nassspritzverfahren. Aus Gründen der Bauzeitoptimierung und unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten wurde eine Spritzbetonsicherung in aufgelöster Ausführung erstellt. Die Bereiche mit Bewehrung und einer mind. 20 cm dicken Spritzbetonschale dienen der Aufnahme von Gebirgsdrücken und haben damit die geplante statisch stützende Funktion. In Bereichen, in denen die Klüftung des Gebirges weniger ausgeprägt war, wurden Felder mit bewehrtem Spritzbeton abwechselnd mit Feldern, in denen lediglich die Bewehrung als Kopfschutz weitergeführt und nur eine dünne Lage Spritzbeton zum Schutz der Arbeiter vor herunterfallenden Kluftkörpern aufgebracht wurde, hergestellt (s. Abb. 11). Diese konnten bei Auftreten von Deformationen nach Bedarf rasch ergänzt, bzw. aufgefüllt werden (s. Abb. 11), was sich jedoch als nicht erforderlich herausstellte. Abb. 11: Aufgelöste Spritzbetonsicherung und Spritzroboter. 128 12. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2020 Das Doggerwerk bei Happurg: Sicherung einer einsturzgefährdeten Produktionsstollenanlage unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen 4.2 Verwahrungsarbeiten Als erste Versatzabschnitte wurden die wenig geklüfteten bergseitigen Abschnitte der Ulmenstollen B vorgesehen. Nachdem Abmauerungen der Verfüllabschnitte aus Hohlblocksteinen errichtet wurden, wurden zur statischen Unterstützung die beiden Stollen abwechselnd lagenweise verfüllt (s. Abb. 12). Dabei erwiesen sich lediglich die Abmauerungen als durchlässig, so dass sie mit Spritzbeton ertüchtigt werden mussten. Die Förderleistung für den Versatzbaustoff war dabei konstant bei ausreichenden 33 m³/ h. Nach jeweils firstbündigem Abschluss der Verfüllung (Kontrolle durch einfachen Überlauf) wurde das erreichte Verfüllvolumen mit der aus dem Laserscan ableitbaren theoretischen Kubatur verglichen und bilanziert [14]. Abb. 12: Einfließen von Füllbeton (Versatzbaustoff) im Abschnitt A. Nach dem zufriedenstellenden Ergebnis wurden die als kritischer erachteten Bereiche angegangen. Die Stollen wurden planungsgemäß in einzelne Verfüllabschnitte unterteilt. Insbesondere im tagesoberflächennahen Bereich des Stollens A, welcher besonders klüftig und im Vorfeld nur unzureichend erkundet werden konnte, war das Risiko von Umläufigkeiten bzw. auch Austritten an die Tagesoberfläche besonders hoch. Zusätzlich bestand die Gefahr, dass durch die in oberflächennahen Klüften ansteigende Verfüllsäule und dem dadurch erzeugten Kluftwasserdruck die Standsicherheit an den tagseitigen Felsböschungen herabgesetzt wird. Während des Verfüllvorgangs waren die betroffenen tagseitigen Bereiche daher abgesperrt und es wurde ein Beobachtungsverfahren mittels Gipsmarken durchgeführt. Da dieser Bereich aufgrund der langen Strecken sowie der vorherrschenden Gefährdungen nicht von innen bergmännisch aufgewältigt werden konnte, wurde zusätzlich von über Tage, durch Verfüllbohrungen in den senkrechten Felswänden, verfüllt. Die Verfüllstände wurden mittels Kameratechnik überwacht. Nach wenigen Tagen wurde unter Tage im Stollen A eine Umläufigkeit (Suspensions-Übertritt in einen benachbarten Stollen) festgestellt. Als Reaktion wurde die Viskosität der Suspension im laufenden Betrieb erhöht. Nach kurzer Förderdauer trat jedoch eine unzulässige Druckerhöhung im System auf und die Viskosität musste daraufhin wieder verringert werden. Aufgrund der schnell versiegelnden Eigenschaften des Füllbetons dichtete das Leck nach kurzer Zeit dennoch ab und die Verfüllarbeiten konnten wie geplant fortgesetzt werden. Weitere Zwischenfälle, wie z.B. größere Umläufigkeiten sowie Austritte von Füllbeton an die Tagesoberfläche erfolgten nicht. Aufgrund der hervorragenden Fließfähigkeit des Füllbetons konnten im Zuge der Ausführung größere Verfüllabschnitte als geplant angelegt werden. Es konnten Strecken von bis zu ca. 200 m erfolgreich durchgängig verfüllt werden. Insgesamt wurden 17.360 m³ Versatzbaustoff eingebracht. Die Firststollen in den Streckenbereichen B und C wurden aus naturschutzfachlichen Gründen als Resthabitat für Fledermäuse nur zum Teil verfüllt (ca. halbe Stollenhöhe) und mit geeigneten Zugangsöffnungen ausgestattet. Die Stollenportale A, B, C und D wurden nach Abschluss der Maßnahme erdbautechnisch wieder angeböscht. 5. Fazit Die Sicherung der einsturzgefährdeten Stollenbereiche A-C im Doggerwerk bei Happurg gestaltete sich aufgrund seiner komplexen Randbedingungen als außergewöhnliche und anspruchsvolle Aufgabe für die Planung, Steuerung und Bauausführung. Die besonderen Herausforderungen des Projektes zeigten sich bereits in den frühen Planungsphasen durch die besonderen lokalen Gegebenheiten. Aus ingenieurgeologischer Sicht waren v.a. Risiken ausgehend von schlechten Gebirgsverhältnissen und damit verbundenen Gefährdungen zu bewältigen. Aufgrund der besonderen geografischen Situation (Schutzgebiete, Steilhang, eingeschränkte Zuwegung) mussten besondere Planungsauflagen berücksichtigt werden und innovative technische Lösungsansätze für die Materiallogistik erarbeitet werden. Die erhöhten Ansprüche an Arbeitssicherheit und Sicherheitstechnik erforderten besonders intensive Fachplanungen. Vor Beginn der eigentlichen Verfüllarbeiten waren zeitaufwendige Bauvorbereitungs- und Sicherungsarbeiten über und unter Tage auszuführen. Der eigens für das Projekt neu entwickelte Verfüllbaustoff erwies sich aufgrund seiner Materialeigenschaften für das Vorhaben als gut geeignet. Aufgrund seiner günstigen physikalischen Eigenschaften konnten größere zusammenhängende Verfüllabschnitte als geplant bewältigt werden. Unter besonderen Vorkehrungen konnten auch stark klüftige Anlagenbereiche erfolgreich verwahrt werden. 12. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Januar 2020 129 Das Doggerwerk bei Happurg: Sicherung einer einsturzgefährdeten Produktionsstollenanlage unter anspruchsvollen Rahmenbedingungen Da die Baumaßnahme unfallfrei beendet werden konnte, haben sich die hohen Maßstäbe an Arbeits- und Gesundheitsschutz bewährt. Aufgrund des kompetenten und engagierten Teams und der engen Zusammenarbeit aller Projektbeteiligten über unterschiedliche Fachbereiche hinweg, kam es nur zu wenigen und zudem schnell lösbaren Zwischenfällen. Die Sicherung des Doggerwerkes konnte daher im Rahmen der geplanten Bauzeit zum Jahreswechsel 2018/ 2019 erfolgreich abgeschlossen werden. Literaturverzeichnis [1] Baier, A., & Freitag, D. (1996). Das „Doggerwerk“ bei Happurg (Nürnberger Land) - Zur Geschichte und Geologie einer unterirdischen Rüstungsfabrik. Geologische Blätter NO-Bayern, Erlangen. 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