Autobahn A3 – Tunnel Serra Rotonda

Sprengstoff und Hammer wechseln sich ab und ergänzen sich für den Ausbruch durch schwieriges Gebirge. Zwei HP 7000 haben im großen Umfang zu den Ausbrucharbeiten des Tunnels Serra Rotonda auf der Autobahn Salerno-Reggio Calabria beigetragen.

Die Autobahn A3 Salerno-Reggio Calabria, die von ANAS ohne Mautgebühr betrieben wird, ist 442,9 km lang. Sie wurde zwischen 1966 und 1974 in einem der schwierigsten Gebiete der Welt für einen solchen Verkehrsweg hinsichtlich Orografie, Geologie und auf bestimmten Strecken auch Erdbebengefährdung gebaut.

Ab 2001 wird die A3 vollständig überholt; das Projekt sah teils die Beibehaltung und den Ausbau der alten Streckenführung und teils den Bau einer neuen und parallelen Straße vor. Bis heute wurden 339 km erfolgreich fertig gestellt, während an den restlichen 68,5 km noch gearbeitet wird.

Tunnel Serra Rotonda

Der doppelröhrige Tunnel Serra Rotonda gehört zur Baustelle 3 Teil 1 der neuen Streckenführung der A3, die von der Firma GLF SpA gebaut wurde. Das Bauwerk befindet sich in der Region Basilikata auf der Höhe der Gemeinde Lauria. Die Nordröhre hat eine Länge von 3.725,50 Meter; dazu kommen eine Strecke in offener Bauweise am Nordportal von 135,86 Meter und eine Strecke ebenfalls in offener Bauweise am Südportal von 7,10 Meter. Die Südröhre hat dagegen eine Länge von 3.740 Meter; dazu kommt eine Strecke in offener Bauweise am Nordportal von 128,65 Meter und ebenfalls am Südportal von 7,10 Meter.

Das geomechanische Profil

In den ersten rund 600 m nach dem Nordportal durchquert der bergmännische Tunnel die so genannten Ablagerungen von Lagonegro. Diese bestehen aus Wechsellagerungen von Kieselmergel, Tonsteinen und Kalklutiten mit schlechten geotechnischen Eigenschaften und führen an der Oberfläche zu einer Rutschung oder Massenbewegung mit prekärem Gleichgewicht. Hier war es also notwendig, entsprechende Ausbruchsquerschnitte vorzusehen, um dem Erddruck standzuhalten. Die restliche Strecke verläuft vollständig innerhalb der Formationen der karbonatischen Einheit des Monte Pollino, die aus Kalksteinen und gradierten Kalkareniten sowie aus Dolomitkalksteinen mit Decken von höchstens ca. 430 m bestehen. Im mittleren Bereich wurde dagegen wie vorgesehen der Übergang zu Dolomitkalksteinen und stark zerklüftetem Dolomit angetroffen, in denen auch karsische Formationen anstehen. Auf der Südseite, wo im Übrigen die Arbeiten begonnen haben, sind Kalksteine und Kalkareniten und einige Verwerfungen vorhanden und sie ist vertikal ausgeprägt. Bei den vorher längs der Strecke vorgenommenen Aufschlüssen ergab sich, dass die Höhe des Grundwasserspiegels immer unter der Bemessungshöhe des Tunnels zu liegen kam.

Der Vortrieb

Für den Ausbruch wurde sowohl aufgrund der Merkmale und der Unregelmäßigkeit des geologischen Profils als auch, weil vorgesehen war, dass in Südrichtung beide Röhren direkt auf einem im Bau befindlichen Viadukt enden, das System mit Sprengstoff und Hammer gewählt; diese Voraussetzung hätte schon allein den Einsatz einer TBM unmöglich gemacht. Der Vortrieb begann im Übrigen am Südeingang (Seite Reggio Calabria) und wurde mit dem Hammer in der Nordröhre über eine Länge von 2.424 m und in der Südröhre über 2.537 m vorgenommen. Die Zerklüftung und Härte des Gebirges ließen also nicht immer den Ausbruch mit dem Hammer zu. Insbesondere sank die Produktion (mit einem Mittelwert von 4 m pro Tag und Spitzenwerten von 6-7 m pro Tag) allmählich bis auf unter einen Meter pro Tag, als der Vortrieb den Bereich mit Kalksteinen und gradierten Kalkareniten und Domolitkalksteinen erreichte, die wenig zerklüftet sind und ausgeprägte karsische Erscheinungen mit Werten um 70 MPa aufweisen. An diesem Punkt wurde beschlossen, die Arbeit mit dem Hammer einzustellen und den Sprengstoff einzusetzen. Über eine kurze Strecke wurde die Produktion in der Südröhre mit einer Technik fortgesetzt, die man als „hybrid“ bezeichnen könnte, da der Sprengstoff wegen des Zerklüftungsgrads des Gebirges nicht allein verwendet werden konnte. Der Hammer wurde auf weniger als fünfzig Meter zur Ergänzung für die eigentlichen Ausbruch- und Profilierungsarbeiten und nicht nur für die Felsabräumung verwendet, während er weiter für den Ausbruch der befahrbaren Bypassstrecken eingesetzt wurde, auf denen man von der Nordröhre zur Südröhre und umgekehrt gelangt. Bei Kilometer 2795,00S wurde ein Fenster geöffnet, von dem aus das Unternehmen Castellano SpA (der mit dem Ausbruch beauftragte Subunternehmer) den Vortrieb sowohl in Richtung Salerno als auch Reggio Calabria für beide Röhren vornahm, um die Arbeiten zu beschleunigen. Die Indeco-Hämmer HP 7000 wurden vom Unternehmen Castellano vom Fenster in der Nordröhre auf eine Länge von 1.156 Metern eingesetzt, während auf den restlichen ca. 806 m mit Sprengstoff vorgegangen wurde; ab dem Fenster in der Südröhre wurde dagegen der Hammer auf 1.064 m verwendet, und für die restlichen 753 m der Sprengstoff, bis das Gebirge (das eben durch Wechsellagen von Kieselmergel, Tonsteinen und Kalklutiten mit schlechten geotechnischen Eigenschaften gekennzeichnet ist) die Sicherung der Ortsbrust mit Rohrschirmen und subhorizontalen strukturellen Elementen aus Glasfaserkunststoff mit dem System ADECO RS erforderlich machte. In diesem Bereich war im Übrigen bereits in der Aufschlussphase Methangas angetroffen worden, das in so hohen Mengen hätte auftreten können, dass das stöchiometrische Verhältnis sich als gefährlich für die Ausbrucharbeiten hätte erweisen können (also zwischen 5 und 16%). Die Bauleitung hat deshalb den Einsatz spezieller Bagger mit Explosionsschutz verlangt, die vom Unternehmen Technoscavi bereitgestellt wurden. Der Subunternehmer hat auch in diesem Fall Indeco-Hämmer HP 7000 auf einer Strecke von 344 Metern in der Nordröhre und 401 Metern in der Südröhre verwendet. Auch bei minimal bindigem und stark zerklüftetem Material, mit Werten in einigen Fällen von weniger als 8 MPa, hat sich also die Arbeit mit dem Hammer als eine hervorragende Ausbruchmethode erwiesen, unabhängig vom vorhandenen Gas, das ihn natürlich unverzichtbar machte. Der Sprengstoff hätte bei ungleichmäßigem, sehr zerklüftetem und wenig bindigem Material eine zu geringe Produktivität aufgewiesen, und die Rüst-, Sprengungs- und Abräumzeiten wären fast gleich geblieben, wie sie typischerweise für kompaktere und gefestigtere Gebirge erforderlich sind. Wie aus den Diagrammen für die Monatsproduktion ersichtlich, waren die Ergebnisse dort interessant, wo der Hammer intensiver eingesetzt wurde. Dies war möglich dank der idealen Bedingungen, die ein stark zerklüftetes Gebirge mit RMR von 36 korrigiert (Klasse IV Bieniawski) aufweist, das durch GSI-Werte zwischen 33 und 38 und eine einachsige Druckfestigkeit zwischen 15 und 40 MPa gekennzeichnet ist.