Der zentrale Zugang des Baulos 3.1 des Semmering Basistunnels erfolgt mittels zweier paralleler Schächte im Talbereich der Mürztalquerung. Der Schacht Sommerau 2 mit einem Ausbruchsdurchmesser von 8,40 m und einer maximalen Teufe von 110,0 m ist ein redundanter Versorgungsschacht im Nahbereich des Hauptzugangsschachtes mit einem Ausbruchsdurchmesser von x m und selbiger Tiefe. Die Mürztalquerung ist eine tektonisch aktive Seitenverschiebung mit einer Wechsellagerung von kleinräumig gestörten und wechselnden massigen Gneisen und Quarziten. Das Abteufen des Schachtes Sommerau 2 erforderte zur Gewährleistung der Standsicherheit ein hohes Maß einer vorauseilenden Verbesserung und Abdichtung des Baugrundes im Gegensatz zu dem Hauptschacht, welcher in günstigeren geologischen Verhältnissen liegt. Die volatilen geologischen Verhältnisse mit kleinräumigen wechselnden Eigenschaften von Kataklasiten, bis zu stark zerlegten, fließenden und untergeordnet massigen Verhältnissen erforderte ein abgestimmtes Injektionsprogramm zum Erreichen der Injektionsziele. Zur Gewährleistung des Injektionserfolges mit einem begleitenden Injektionsring wurde ein Kompensationsverfahren der Bohrgenauigkeit versus Ausbreitmass und Adaption der Injektionsstoffe angewandt.

1. Baulos SBT3.1-
Schacht Sommerau 2
Injektionsarbeiten für den Schacht Sommerau 2
von H. Wannenmacher Implenia Österreich GmbH (vormals GGE GmbH)
R. Pfeffer Züblin GesmbH
B. Christöphl Marti GmbH
A. Walter viglconsult ZT

2. Bildquelle: Ö̈BB-Infrastruktur AG
Projektinformation

3. Bildquelle: arge:geo:sbt3.1
à Sehr stark zerlegter und
zerscherter Gneis bzw.
Gneisphyllonit
à Steil stehende Störungen mit
Mächtigkeiten von bis zu
mehreren Meter
à tektonisch stark beanspruchtes
und bereichsweise stark
verwittertes Gebirge
à intensiver Zerscherung vorw.
parallel zur Schieferung mit
glatten, tonigen Scherflächen
NW SE
Geologische Verhältnisse
Geologische Ansprache Bohr & injektionstechnische Ansprache
à Übergang von Kluftwegigkeiten
zu Korngefüge
(Injektionsmaterial / Kriterium)
à Richtungsintervall für
Bohrungen, Bohrlochstabilität
à Hohes Potential für Claquagen
(Kriterium à GIN )

4. Injektionskriterien P-V Methode à GiN Methode
Bildquelle: GGE GmbH
0 050 50100 100150 150200 200
0 0
10 10
20 20
30 30
Abbruchbei
maximalemVolumen
Abbruch bei
GiN Wert
Injektionsdruck[bar]
Injektionsdruck[bar]
Injektionsvolumen [l/m]
1
1 Serie 1
2 Serie 2
3 Serie 3
2
3
Injektionsvolumen [l/m]Injektionsvolumen [l/m]
Abbruch bei
maximalem Injektionsdruck
0 50 100 150 200
0
10
20
30
Abbruchbei
maximalemVolumen
Injektionsdruck[bar]
Abbruch bei
maximalem Injektionsdruck
1 Hohes Vol. & Geringer P.
2 Mittleres Vol. & P.
3 Geringes Vol. & hoher P.
GiN-Wert ist abhängig von der
Steifigkeit des Gebirges
RMR: <40 à GiN Wert: 500 -1000
RMR: >80 à GiN Wert: >2500

5. Offenes Bohrloch und Manschettenrohrverfahren
95cm
30 cm
meSchutte
Bohrloch
Bohrloch
Manschettenrohr
Ringraum/
Mantelmischung
freieInjektionslänge
Passenlänge
Bildquelle: Marti AG
GGE GmbH
Bohrloch
Aufweitung
Bohrloch
Stabilität

6. Bildquelle: GGE GmbH
Auswirkungen Ausbildung Ringspalt auf die Injektionsmaßnahme
„gestörtes“ Gebirge
Mantelmischung (MM)
Manschettenrohr
∼ 5cm
∼ 5cm
theoret.
Bohrdurch
messer
à Mittlerer – bis hoher Aufreißdruck für Aufsprengen der
vergrößerten MM erforderlich
à Schollenartiges Aufbrechen der Mantelmischung mit
großen Rissbreiten (cm Bereich)
à Mittlerer – bis hoher Betriebsdruck während der
Injektion (Offenhalten der Kanäle in der MM)
„klüftiges“ Gebirge
Mantelmischung (MM)
à Sehr hoher Aufreißdruck für Aufsprengen der
MM erforderlich
à Feinklüftiges Aufbrechen der Mantelmischung
(mm bis wenige cm Bereich)
à Sehr hoher Betriebsdruck während der Injektion
(Offenhalten der feinen Risse in der MM)
Bohrloch
ausbruch

7. Druckverläufe Stufe -110 m Schachtteufe
Bildquelle: eguana.io
GGE GmbH
Aufreißdruck: Druckspitze unmittelbar nach Start zum Öffnen der Manschette
Claquage: Aufreißen des Gebirges (unabhängig vom GiN Wert)
Effektiver Injektionsdruck: tatsächlicher Injektionsdruck unter Berücksichtigung der Verluste

8. Woche 44 Woche 45 Woche 46 Woche 47 Woche 50 Woche 51
0 50 100
P_Crack (bar)
0 50 100
P_Crack (bar)
0 50 100
P_Crack (bar)
0 50 100
P_Crack (bar)
0 50 100
P_Crack (bar)
0 50 100
P_Crack (bar)
0
50
100
Enddruck [bar]
0,0
200,0
400,0
600,0
800,0
900,0
Injektionsstoff
FB
SG
à Aufreißdruck ist nicht konstant, sondern hängt von der Steifigkeit und der Sättigung des Baugrundes ab.
à Bandbreite des Enddrucks nimmt mit der Zeit ab.
à Injektionspause von FB auf SG führt zu maßgeblicher Drucksteigerung
Entwicklung Aufreißdruck vs. Enddruck über Zeit
Volumen [l]

9. Der Einfluss des Manschettenrohverfahren auf Injektionsdauer und Durchfluss

10. ZB2
69,6
SB2.11
100,0
SB1.7
35,7
SB1.3
34,4
ZB1
52,0
SB1.11
30,2
ZB3
39,1
SB2.8
51,5
SB2.9
51,5
SB2.7
40,4
SB2.6
40,4
SB2.4
37,8
SB1.13
18,6
SB1.1
17,3
SB1.5
16,0
SB1.14
20,6
SB1.2
20,7
ZB4
15,4
SB2.10
24,9
SB2.2
24,8 SB2.1
24,5
SB2.14
19,9
SB2.12
19,6
SB2.13
19,3
SB1.4
12,6
SB1.10
13,5
SB1.12
8,8
SB1.9
0,0
ZB5
0,0 105,6
P CRACK (bar)P CRACK (bar)
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
105,6
Bildquelle: GGE GmbH
arge:geo:sbt3.1
Aufreißdruck – Zuordnung zu geolog. Verhältnissen
à Aufreißdruck ist abhängig von den geologischen
Verhältnissen
à Kleinräumig wechselhafte Bedingungen können
zu großen Bandbreiten führen.
à Bestimmung des erforderlichen Aufreißdruck
bedingt „on- site engineering“ des Injektions-
Ingenieurs

11. Injektionsmaßnahmen Schacht Sommerau 2
GIN-Diagramm für Injektion
0
10
20
30
1
40
50
60
70
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Druck[bar]
Volumen je Passe [l]
2 3
Bildquelle: GGE GmbH
Auswirkungen des Systemverhalten auf die Steuerung des GiN – Wert
GiN 150 (Startwert)
1 GiN 600
2 GiN 10‘000
3 GiN 40‘000
Verlust des „GiN Kriteriums“ zu Lasten
einer Injektionsgutaufnahme
Injektion im Hydrofrac/ Claquagen Bereich
à Erhöhung des Injektionsmittel-
verbrauchs durch Aufweiten der Klüfte
à Erhöhung der Injektionsdauer

12. Schacht Uma Oya
Max Wasserdruck ca. 6 bar
Offenes Bohrloch
Top – Down Verfahren
Max. Pinj : 30 bar
0 m
-100 m
-50 m -50 m
0l.
-1000l.
10l.
100l.
0l.
-1000l.
10l.
100l.
0 m
-100 m
Schacht Sommerau 2
Max Wasserdruck ca. 10 bar
Manschettenrohrverfahren
Bottom – Up Verfahren
Max. Pinjj: 90 bar
P bis 20 bar
V bis 100 l/m P max 30 bar
V < 100 l/m
Offenes Bohrloch Manschettenrohr

13. Auswirkungen des Systemverhalten auf die Steuerung des GiN – Wert
§ Manschettenrohrverfahren ist im „gestörten“ Gebirge und klüftigen Gebirge grundsätzlich anwendbar
§ Berücksichtigung von Claquagen (inkl. Mehrverbrauch und gesteigerte Injektionsdauer und Druck ) zur
Sicherstellung des Injektionserfolges ist unerlässlich
§ Adaptionen des GiN Kriteriums sind erforderlich à Beobachtung des P/Q Verlaufs effizienter (RTGM)
§ Notwendigkeit eines Injektionsingenieur vor Ort zur Steuerung der Arbeiten

14. Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
Bildquelle: GGE GmbH