Gesteuerte Dichtungsarbeiten beim Erddamm des Freibachkraftwerkes Kärnten

45 Pages·1964·6.221 MB·German

by  Alfred Orel

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DIE TALSPERREN
ÖSTERREICHS
Dipl.Ing.Alfred Orel
der Kärntner Eektrzitäts -A .G.
Gesteuerte Dichtungsarbeiten beim
Erddamm des Freibachkraftwerkes
Kärnten
SPRINGER-VERLAG WIEN GMBH 1964
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ISBN 978-3-7091-4413-8 ISBN 978-3-7091-4412-1 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-7091-4412-1
INHALT
1. Einleitung 1
2. Die Gefahr des vereinfachten Bildes 2
3. Dichtungen bei Bauausfiihrung 8
4. Erfahrungen beim ersten Aufstau 10
5. Erweiterte Dichtungsmal3nahmen und Grenzen der
Injektionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
6. Entschlul3 zu weiteren Dichtungen in der Schotterschichte 16
7. Beobachtungen 19
8. Chemische Injektionen 27
9. Zusammenfassung 33
10. Wasserverluste im alten Talweg 35
1. EINLEITUNG
Der Freibach in den Karawanken, ein rechter Zubringer der Drau, bietet
sich mit seiner grol3en Gefallsstufe zur Drau der Kraftnutzung an. Ftir den
Ausbau des Baches bestanden alte Kraftwerksprojekte der Stadt Klagenfurt,
die aus der Gefallsstufe damals Laufwerksenergie gewinnen wollten.
Ein altes Projekt zur Ausnutzung des Freibaches als Laufwerk mul3te
vollkommen geiindert werden, da der neuzeitliche Energiebedarf im Landes
netz der KARNTNER ELEKTRIZITATS-A.G. ein Speicherwerk verlangte.
Die 36jahrigen Abflul3beobachtungen am Freibach schufen eine verlal3liche
wasserwirtschaftliche Grundlage, deren Richtigkeit schon in den ersten paar
Jahren des Betriebes bestatigt wurde.
Die Flachstrecke des Freibachtales auf Hohe 710 m, mit ihrer talseitigen
Verengung zwischen Obir und Schwarzgupf, eignete sich als Speicher mit
einem Nutzinhalt von 5, 5 Mio m3. Mit einer 5 km langen Triebwasserfiihrung
konnte das gespeicherte Wasser im Krafthaus an der Drau bei 330m Fall
hohe verwertet werden.
Die ersten Tiefenaufschltisse .an der Sperrenstelle zeigten allerdings,
da/3 wohl die rechte Talflanke an der Sperrenstelle aus Fels, die linke da
gegen aus Lockermassen hestand. Als Sperre kam daher wegen der zu er
wartenden Setzungen nur noch ein verformbares Abschlul3bauwerk, ein Erd
damm, in Frage, nachdem im Stauraum geeignetes Schtittmaterial in aus
reichender Menge gefunden wurde.
Obwohl die linke Sperrenflanke vor dem Bau durch Bohrungen, Schachte,
Probestollen und Durchlassigkeitsversuche eingehend gepriift worden war,
liel3en doch erst Probestaue ihr wahres Verhalten unter Wasserdruck er
kennen. Ftillte man den Speicher bis 3 m unter Stauziel, so nahm die Um
stromung des Dammes in den Lockermassen des linken Widerlagers solche
Ausma/3e an, da/3 man sich zu umfangreichen Dichtungsmal3nahmen entschlie-
13en mul3te. Voraussetzung ftir eine optimale Losung des Dichtungsproblems
war eine genaue Kenntnis tiber die Umstromung, die aber nur aus Beobachtun
gen beim Probestau gewonnen werden konnte.
In der Fachliteratur ist tiber Beobachtungen an umlaufigen Sperrenstellen
nur wenig zu fihden. Dies mag seinen Grund darin haben, da/3 Umlaufigkeit
als Mangel der Planung schamhaft verschwiegen wird, teils Mil3erfolge bei
Dichtungsarbeiten ungern veroffentlicht werden oder dem Bauingenieur zwi
schen Bauausftihrung und Neuplanung ftir eine Veroffentlichung seiner Erfah
rungen die notige Zeit fehlt. Hat die Betriebsmannschaft einmal das Werk
tibernommen, so werden seine Mangel in Unkenntnis ihrer Entstehungsge
schichte als gegeben hingenommen und es wird nicht mehr dariiber gespro-
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chen. So gehen wertvolle Erfahrungen verloren und der planende Bauingenieur
mu!3 viel Zeit und Arbeit aufwenden, urn die Zusammenhange zu rekonstruieren.
Der Verfasser hat vom Beginn der Aufschlie!3ungsarbeiten bis zu den
letzten Injektionen (Januar 1963) alle Beobachtungen gesammelt, die fort
laufenden Untersuchungen geleitet und legt in dieser Schrift seine dabei ge
sammelten Erfahrungen nieder.
2.DIE GEFAHR DES VEREINFACHTEN BILDES
Eine ausfUhrlichere Beschreibung des geologischen Aufbaues und die
Deutung der Entstehungsgeschichte des Untergrundes im Bereich von Stau
raum und Sperrenstelle sollen vorausgeschickt werden, urn das Verhalten des
Stauraumes und der Sperrenflanken unter Stau besser verstehen zu konnen.
Das heutige Freibachtal, in Abb .1 als Talweg 3 bezeichnet, wird im Stau
raum bis knapp unter die Sperrenstelle von Kalken, eiszeitlichen Schottern und
Bergsturzkegeln begleitet. Weiter flu!3ab hat sich der Bach in eiszeitliche
Moranen und in das lehmgebundene Konglomerat des Jungtertiars (Baren
talkonglomerat) eingeschnitten. Eine kritische Betrachtung des Luftbildes
unter dem Stereoskop enthullte noch zwei weitere alte Talwege 1 und 2, von
den en das Tal 1 als wahrscheinlich altestes im Stauraum unter Schottermassen
abzweigt, im weiteren Verlauf von Moranen uberdeckt ist und erst bei Trieb
lach wieder topographisch sichtbar und wasserfUhrend wird. In der geologi
schen Karte von Klagenfurt (Kahler 1962) ist die tektonische Strukturlinie, an
der die alte Talanlage zustande kam, ersichtlich.
Die Abb. 2 zeigt eine Darstellung, wie der eiszeitliche Draugletscher den
Freibach wahrend der letzten Vereisungsperiode aus der Richtung von Talweg
1 im Zusammenwirken mit einer seitlich vom Eiskuchen verlaufenden Schmelz
wasser-Abflu!3rinne allmahlich in die Richtung zum Talweg 2 hindrangte. Als
Folge der noch tatigen Stauwirkung durch das noch vorgelagerte Draueis kam
es von Suden her zur Einschuttung von Schottern (Sande und Kiese) und Schweb
stoffen (Banderschluffe) in den Eisrand-Stausee und somit zur Ablagerung ge
nannter Lockermassen im Bereiche des heutigen Dammes und dessen Stau
raumes.
Der Talweg 2 ist im Luftbild noch sehr deutlich zu erkennen, und nur die
riesigen Bergsturze, Hangzerrei!3ungen mit den resultierenden Muren und
Schuttfachern, welche vom Obir herunterlappen, zwangen den Freibach in das
heutige, klammartige Bett.
Au!3er den nacheiszeitlichen Bergsturzen kann man noch heute das Aus
brechen von Gesteinen aus gr6!3eren Felsflachen und tatige Schuttstrome wah
rend der Tau- Frostperiode und bei Starkniederschlagen beobachten.
Durch den Abbau von Betonschotter und durch die Entnahme von Berg
sturzmaterial fUr die Dammschuttung aus dem Stauraum entstanden gr6!3ere
Aufschlusse, an denen man die gro!3e Ausdehnung der Lockermassen und ihre
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Struktur erkennen konnte. Einen weiteren Hinweis dafiir lieferten Beobachtun
gen des Betriebes. Bei tiefem See stand und rascher Absenkung fliel3t sehr viel
Wasser aus den unterirdischen Speicherraumen der Lockermassen nach, wah
rend der Aufstau viel langsamer vor sich geht, als er nach Zuflul3 und topo
graphischem Staurauminhalt erfolgen mi.il3te.
Das wichtigste geologische Profil fi.ir die Beurteilung der Sperrenstelle
ist, in Bezug auf ihre Durchlassigkeit, der Schnitt in der Dammachse (Abb. 3).
Er wurde nach Abschlul3 der Voruntersuchungen im Jahre 1955 vom Geologen
Dr.E.H.Weiss entworfen. In seiner heutigen Form sind noch die Erkenntnisse
aus den Aufschli.issen wahrend des Baues und der anschliel3enden Dichtungs
arbeiten verwertet. Die spateren geoelektrischen und seismischen Bodenunter
suchungen lassen analoge Untergrundverhaltnisse annehmen.
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Abb. 3 Geologischer Schnitt durch die Dammachse
Am geologischen Aufbau sind nach Kahler 19 53 und Kahler-Weiss 19 59,
1963 drei gro13e Gesteinseinheiten beteiligt: die hochsten Anteile der nord
lichen Karawankenkette bilden die Trias dolomite und -kalke. Am Seckel des
Kleinobirs und Schwarzgupfs liegen ji.ingere Juragesteine, tektonisch einge
klemmt, in Form plastischer Mergel, Kalkmergel, rater und weil3er Kalke, vor.
Die mergelreichen und geschichteten Kalke gehoren dem Lias an und einzel
ne Kalklinsen dem Dogger. Die Gesteine dieser sogenannten Sockeldecke bil
den die Talsohle, die Dammauflagerflache und das rechte Sperrenwiderlager.
Im Jungtertiar erfolgte eine grol3raumige Uberschiebung beider Gesteins
einheiten auf das lehmig gebundene Barentalkonglomerat. Das vorhin ange
fi.ihrte alte Freibachtal (Talweg 1) wurde nach geologischer Aussage wahrend
der Eiszeit in einer trogahnlichen Form ausgebildet. Die beim Bau des Kon
trollstollens angefahrenen Mergel und Kalkmergel waren plastisch und dicht,
und ihre Durchlassigkeit lag bei 10-8 bis lo-ll m/s.
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In das alte eiszeitliche Tal ergossen sich murenartige Bergsttirze als
Folge von Bergzerreil3ungen wiihrend der Frost - Warmeperiode aus dem
tieferen Gehange der Kleinobir-Westseite. Im Mittel besteht das Material
aus 80% Jura- und Triaskalkschutt, 14 o/o Schluff und 6% tonigem Zwischen
mittel. Die in grof.len Prtifkesseln an ungestorten Proben (Durchmesser ca.
70 em, Lange ca. 80 em) und mit Pumpversuchen in Brunnen und Bohrungen
ermittelte durchschnittliche Durchlassigkeit bet rug 10-5m/ s. Die bindigen
Bestandteile haben rotliche Farbung, daher wurden diese Bergsturzmassen als
Rotschutt bezeichnet.
Beim Ablagern der einzelnen murenartigen Bergsttirze erfolgt durch das
reichlich vorhandene Bergwasser zum Teil eine Sortierung des Materials, so
daf.l manche Schichten wenig bindige Anteile besitzen und daher durchUissiger
sind. Niederschlagswiisser und Bergwiisser bevorzugten diese Schichten be
sonders in der Talsohle. Sie ftihrten einerseits zu punktfOrmigen Verkittun
gen des Schuttes, andererseits losten sie feinkorniges Zwischenmaterial aus
und erweiterten dadurch die Wasserwege.
So entstanden Gange grof.lerer Durchliissigkeit im Rotschutt. Einen davon
zeigt die Abb. 4. Der normale Rotschutt mit reichlich bindigen Anteilen er
scheint im Bild dunkler.
Abb. 4 Wasserweg im Rotschutt
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