MURGÄNGE SPREITGRABEN: MURGANGBREMSE IN ZUSAMMENARBEIT MIT NDR ZIMMERMANN, THUN

Transkript

1 MURGÄNGE SPREITGRABEN: MURGANGBREMSE IN ZUSAMMENARBEIT MIT NDR ZIMMERMANN, THUN 1

2 Ausgangslage: Anrissgebiet 2009/2010! Felsstürze ausgelöst durch auftauenden Permafrost auf ca m ü.m.! Freisetzung von Material! Umfang: Von bis mehrere m 3 / Jahr! Material wird bei Niederschlägen in den Kegel eingetragen:! grosse Erosionskraft bei dieser Materialmenge! Materialeintrag in den Spreitgraben mathematisch abschätzen: (WSL/ Geotest)! Mögliche Grenzen festlegen! In-/Output definieren! Szenarien festlegen 2009" Zwischendepot " Schafegg" 2010" 2

3 Kolk unterhalb Galerie " " 3

4 Notmassnahme: Abspriessung in Galerie 4

5 Anfrage OIK I! Anfrage OIK I: Sa ! Feldbegehung und Lagebeurteilung: ! Veränderte Situation:! früher nur Lawinengefährdung (Spreitlaui)! Seit 2009 Lawinen und Murgänge! 6-8m hohe Steilwand unterhalb der Galerie! Auflandung beim Mündungsbereich in der Aare ca. 15m, Aarebett 50-70m nach NO verschoben! Zukünftige Murgänge liefern m 3 / Ereignis! Einsturzgefahr der Galerie und Bruchgefahr der Gasleitung! Auftrag vom ! Beurteilung Ausführungsprojekt BP vom ! Kosten 4.6 Mio. CHF, Bauzeit mindestens 5 Monate! Alternative für mittelfristige Sicherstellung der Galerie! Rahmenbedingung: Bauabnahme spätestens Ende Dez

6 "

7 Systemanalyse! Die Murgänge sind teilweise granular, teilweise schlammstromartig (mit relativ viel Feinmaterial):! Das Material im Ablagerungsbereich lässt nicht auf matrix-supported Prozesse (hoher Feinanteil) schliessen! Die Ablagerungen im Mündungsbereich zeigen aber auch nicht die klassischen Phänomene eines rein granularen Prozesses! Es ist sehr viel Wasser im Spiel:! Vermutung: Wassertaschen im Einzugsgebiet brechen plötzlich aus! Solche Murgänge wirken sehr erosiv! Eine Entwässerung dieses Materials scheint ein Lösungsweg zu sein 7

8 Beobachtungen Murgänge! Der Graben oberhalb und unterhalb der Galerie wurde durch die Murgangtätigkeit seit 2009 massiv eingetieft! Von Mitte Oktober bis Ende April ist die Wahrscheinlichkeit einer Murgangaktivität sehr gering:! Murgänge wurden in den letzten Jahren allerdings auf Grund von massiver Schneeschmelze, vermischt mit Regen im Dezember oder im Februar/März auch in den Wintermonaten beobachtet! Rüti, GL, März 1999;! Sörenberg, LU, Dezember 2000).! Murgänge transportieren sehr grosse Blöcke (Ø mehrere m):! Der Vorrat an grossen Blöcken im Spreitgraben ist gross! Murgänge werden hier in Zukunft noch grössere Blöcke transportieren. 8

9 Interpretationsache Es ist anzunehmen, dass nicht ein Kolk im hydraulischen Sinn, sondern eine Bettverflüssigung zu der senkrechten, mehr als 6 m hohen Wand geführt hat. 9

10 Beobachtungen Hydraulik! Eine weitere Tiefenerosion im Spreitgraben wird oberhalb der Galerie von dieser selber verhindert.! Überdies dürfte das natürliche Gefälle langsam erreicht worden sein; d.h. eine weitere Tiefenerosion wäre erst möglich, wenn die Erosionsbasis (Galerie) wegfallen würde.! Auf Grund der Akkumulationen im Bereich der Aare ist eine weitere massive Eintiefung unterhalb der Galerie nicht mehr zu erwarten

11 Vorgehen! Ziel:! Verhindern, dass die Sperre und Betonplatte unmittelbar unterhalb der Galerie abstürzt und damit die Stabilität der Galerie gefährdet.! Zeithorizont für den Schutz der Galerie: Die nächsten 2-5 Jahre, bis das Alternativkonzept Umfahrung Färrig genehmigungsberechtigt ist.! Kostenminimierung, da nur ein Provisorium.! Konzeptionelle Grundsätze:! Verhindern der Sohlenerosion bzw. Sohlenverflüssigung unterhalb der Gallerie.! Falls möglich: Schutz der Gasleitung integrieren.! Kurzfristig verfügbares Baumaterial und einfaches Bauverfahren, da nur noch 2-3 Monate bis zum Beginn der nächsten Murgangsaison bleiben.! Notfallkonzept:! Phase 1: Bis Ende Dezember 2010.! Phase 2: Ab Januar 2011 bis die alternative Strassenführung ausgeführt ist. 11

12 Massnahmenplan (Nachtschicht NDR/NiPo)! Die Sohlenerosion, bzw. Sohlenverflüssigung könnte durch Pfähle verhindert werden:! System Venedig resp. Burgerriet! Diese sind ungefähr zw. 5 und 10 m in den Untergrund einzubinden! Die lichte Weite muss ca. 3 bis 4 m betragen (Lastwagenbreite)! Die Pfähle müssen durch horizontale Träger (auf der Oberseite angeschweisst) verbunden werden:! Abstand der horizontalen Träger ca. 1.5 m (Steingrössen)! Eine seitliche Einbindung wird aus Stabilitätsgründen nicht empfohlen (Lockerung der Böschung)! Der Erosionsschutz der Sohle und der praktisch senkrechten Böschung (unterhalb Sperre und Betonplatte) wird mittels eines vollständig durchlässigen Körpers gewährleistet:! Steine liegen in allen Grössen herum! Dieser Körper wird durch die Pfähle stabilisiert 12

13 Berechnungen! Der Körper sollte möglichst mit den umliegenden Blöcken erstellt werden können: Berechnungen mit NiPo Eigentwicklungen! Auf der Sohle können die Blöcke kleiner als 1 t wiegen! In der oberen Hälfte (2-3 Lagen) sind maximale Blockgrössen zu verwenden (vorzugsweise 5 bis 10 t)! Das Gefälle der "Blockrampe" kann im obersten Segment ca. 25 betragen und fällt abwärts kontinuierlich auf ca. 10 (17 %) ab! Das Verhalten der Sohle im Mündungsbereich ist abhängig von der Murgangaktivität und grösse:! In einer späteren Phase (Sommer 2012) ev. Rauhigkeitselemente einbauen 13

14 14

15 15

16 Verhalten im Last- und Überlastfall! Bei sehr grossen Murgängen wird nur die Galerie (Schliessung) und möglicherweise auch die Gasleitung durch den direkten Aufprall von grossen Blöcken bedroht;! Das Bett aus lose verlegten Blöcken wird die Last eines direkten Aufpralls von grossen Blöcken aufnehmen und im Korn zu Korn Gefüge abbauen! Wird ein Träger direkt getroffen, kann dieser wesentlichen Schaden nehmen ohne jedoch den ganzen Verbund zu beeinträchtigen! Im Falle von beschränkter Murgangaktivität (kleinere Murgänge, weniger häufig) wird die durchlässige Struktur einen Murgang teilweise entwässern und so zu dessen Abbremsung und Ablagerung beitragen:! Damit wird die Struktur durch eigenes Material vor Erosion geschützt! Die Stabilität der Anlagen (Galerie, Gasleitung) ist sichergestellt! Am Fuss des Bauwerks kann es kurzfristig zur Auskolkung kommen 16

17 Verhalten im Last- und Überlastfall! Im Falle von sehr intensiver Murgangaktivität mit grossen Ereignissen ist davon auszugehen, dass sich der Mündungsbereich des Spreitgrabens weiter auflanden wird:! Dies wird dazu führen, dass die Bauwerke langsam eingeschottert werden! Durch diese Auflandungen wird sich die Stabilität tendenziell erhöhen! In Folge der grossen Durchlässigkeit wird das Schutzbauwerk mit murgangeigenem Material zugedeckt, bevor es von unten her eingeschottert wird! Einzelne Blöcke im Schutzbauwerk können durch einen Direkttreffer weggeschleudert oder es werden mehrere Blöcke ausgeräumt! Ein vollständiges Versagen durch das Ausräumen der Steine und Blöcke ist sehr unwahrscheinlich, kann aber nicht ausgeschlossen werden! Es ist zu erwarten, dass das Bauwerk eine Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten aufweisen wird. 17

18 Fazit! Die Hohlräume werden durch feineres Material sukzessive gefüllt.! Eine Verflüssigung wird dadurch kaum möglich! einerseits verhindert das Korn-zu-Korn Gefüge die Verflüssigung! anderseits tragen die Pfähle wesentlich zur Stabilität bei 18

19 Bau und Unterhalt! Der Bau der Schutzbaute beinhaltet zwei Komponenten:! Pfähle: Es werden 17 Pfähle eingebaut, je nach definitiver Situation seitlich allenfalls 4 bis 6 mehr! Die Lage der Pfahlreihen sollte der lokalen Situation entsprechend gewählt werden und nicht ganz schematisch gemäss dem Plan! Wichtig sind die lichte Weite der Pfähle (ca. 3 bis 4 m), eine bogenförmige Anordnung sowie der Anzug gegen die Seiten hin.! Blockbett: In Sohlennähe können grosse Steine und kleine Blöcke verwendet werden (Durchmesser ca. 20 bis 50 cm), jedoch kein Schutt mit feinerem Material.! Die obersten zwei Blockschichten beinhalten Blöcke von 1 bis 2 m Durchmesser (5 bis 10 T)! Am Ende der untersten Pfahlreihe können zur Stabilität grosse Blöcke verlegt werden. 19

20 20

21 Kosten! Kostenschätzung! Pfählung: Stückpreis inkl. Stahl Fr. 30'000 (inkl. Stahl) ist mit einem! Total ca. Fr. 0.6 bis 0.7 Mio Fr.! 3'000 m 3 Steine und Blöcke à Fr/m 3,je nach Transportdistanz! Total ca. Fr. 0.1 und 0.2 Mio.! Gesamtkosten: zw. 0.7 und 0.9 Mio. Fr.! exkl. Vernagelung und Spritzbeton welche seitens Transitgas AG zur Sicherung der Gasleitung aufgewendet wird.! Effektive Kosten: 0.85 Mio. Fr.! Exkl. Vernagelung und Spritzbeton 21

22 Mittelfristprognose! Bei massiver Akkumulation im Bereich Sattel (ca m u.m.):! Murgänge können auch in Richtung Üsser Allmeind oder sogar Richtung Osten bis zu den ersten Häusern von Guttannen abgeleitet werden.! Damit würde die Schutzbaute im heutigen Mündungsbereichs des Spreitgrabens obsolet. Im Moment ist die Wahrscheinlichkeit für ein solches Szenario eher klein! Bei massiver Akkumulation im heutigen Mündungsbereich:! die Schutzbaute wird zugeschottert und nicht mehr sichtbar sein. Dies ist für die Sicherheit der Galerie und der Gasleitung positiv.! Die Wahrscheinlichkeit für ein solches Szenario ist beträchtlich! Bei "normaler" Murgangaktivität (1000 bis einige 10'000 m3):! Die Schutzbaute trägt wesentlich zur Stabilität von Galerie und Gasleitung bei! Häufigster Fall 22