Prognose und Bewertung von Karstrisiken am Tunnel Albabstieg

Um karstbedingten Risiken im Tunnelbau begegnen zu können, sollten Karsterscheinungen frühzeitig erkannt werden. Dabei sind Karstphänomene sowohl in ihrer Häufigkeit als auch in ihrer Intensität in Karstgebieten sehr heterogen verteilt. Die KarstALEA-Methode geht davon aus, dass Karstrisiken in Karstgebieten jedoch nicht zufällig verteilt sind, sondern sich aus der Entwicklungsgeschichte des Karstsystems ergeben und durch eine Analyse der Faktoren, die die Karstbildung steuern, prognostiziert werden können. Dabei werden die Wahrscheinlichkeit, in verschiedenen Tunnelabschnitten auf einen Karsthohlraum zu stoßen, sowie die Eigenschaften der zu erwartenden Hohlräume beschrieben. Die KarstALEA-Methode ist iterativ und gliedert sich in mehrere Etappen. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die zweite Etappe, die KarstALEA-Erkundung. Sie zeigt eine Prognose von Karsterscheinungen anhand der Auswertung der Ausschreibungsunterlagen und die Bewertung der Karstrisiken, basierend auf der KarstALEA-Methode am Beispiel des Tunnels Albabstieg auf der Neubaustrecke Wendlingen-Ulm der Deutschen Bahn. Die Ergebnisse der KarstALEA-Methode werden mit den während des Baufortschritts angetroffenen Karsterscheinungen verglichen, die durch vortriebsbegleitende Erkundungsbohrungen und eine Kartierung der Ortsbrust ermittelt wurden. Die KarstALEA-Methode erlaubte in diesem Fallbeispiel eine verbesserte und detailliertere Abschätzung der zu erwartenden Karstrisiken gegenüber einer Analyse der vor Baubeginn durchgeführten Erkundungsbohrungen und einer daraus erstellten stratigrafiebezogenen Prognose. Für einzelne Abschnitte wurde bspw. eine hohe Karströhrendichte richtig vorhergesagt, und die mit der Verkarstung einhergehenden Gefahrenbilder wurden überwiegend zutreffend charakterisiert. Die durch die KarstALEA-Methode gewonnenen Erkenntnisse können somit die Planung des Bauvorhabens hinsichtlich einer Gefährdung durch Karsterscheinungen verbessern, indem z. B. verschiedene Varianten des Tunnelverlaufs hinsichtlich der zu erwartenden karstspezifischen Risiken miteinander verglichen werden können. Außerdem kann die Methode eine konventionelle Karsterkundung durch Bohrungen im Tunnel optimieren.

Prediction and assessment of karst-related risks at the tunnel Albabstieg.
Karst phenomena should be early recognized in order to respond adequately to karst-related risks in tunneling. However, karst phenomena are very heterogeneously distributed, both in terms of frequency and intensity. The KarstALEA method is based on the idea that karst-related risks do not occur randomly in karst areas but are related to the evolution of the karst system. Thus, they can be predicted by an analysis of the factors that control the formation of the karst system. The method describes the probability to encounter karst features in different tunnel sections, as well as the properties of the expected karst conduits. The KarstALEA method is iterative and structured in several steps. The present study focusses on the second step KarstALEA exploration. Taking the new railway tunnel Albabstieg in SW-Germany as a case study, the present study illustrates the prediction of karst features and the assessment of karst-related risks based on data of the call for tender and based on the KarstALEA-method, and compares them with the karst features encountered during tunneling. The KarstALEA method allowed an improved prediction of karst-related risks compared to an analysis of exploration boreholes. For example, the density of karst conduits could be well predicted in different tunnel sections, and karst related hazards could be characterized well in most cases. Hence, the KarstALEA method is able to improve project planning, for example by comparing alternative courses of the tunnel in terms of karst specific risks. In addition, the method allows the optimization of conventional karst exploration by drillings.