Wo und wieviel Anhydrit wurde durchfahren? Wie hoch ist laut der KPMG das Risiko für Hebungen? Zum aktuellen Tunnelvortrieb für Stuttgart 21 Anfang Dezember 2016

Die Informationspolitik der Bahn auf die kritischen Berichterstattung zum unterschätzten Anhydrit-Risiko ist hanebüchen. Die Kritik der von der Bahn selbst beauftragten Prüfer wird weiter mit Hinweis auf die langjährige Forschungsarbeit und Erfahrung ihres Sachverständigen Prof. Dr-Ing. Walter Wittke (WBI) abgetan. Dabei kennt Prof. Wittke nach eigenen Angaben nicht einmal das Gutachten der KPMG und Ernst Basler + Partner. Auch nicht der Umstand, dass die vom Sachverständigen empfohlenen Absicherungsmaßnahmen beim Tunnelbau unter dem Killesberg zum Schutz gegen eindringendes Wasser seit der Schlichtung 2010 komplett umgeplant wurden, ist für die Bahn ein Anlass an der Beherrschbarkeit der Risiken bei fast 16 Kilometer Tunnelbau im tückischen, stark quellfähigen Gestein zu zweifeln. Auch dass die KPMG-Prüfer bei ihrem Beuch im Cannstatter Tunnel eindringendes Wasser festgestellt haben, ficht die Bahn nicht an.

Hinzu kommt noch, dass ständig neue Zahlen über die Tunnelstrecken, die bereits für Stuttgart 21 im Anhydrit vorgetrieben wurden, von der DB Projekt Stuttgart-Ulm GmbH (PSU) an die Öffentlichkeit gegeben werden. Erst hieß es in der Presseerklärung vom 2.12.2016: „Im Rahmen des Projekts Stuttgart 21 sind bereits über die Hälfte der relevanten Anhydritlinsen erfolgreich durchfahren worden.“ Im ZDF-Beitrag „Stuttgart 21 und die Kosten„erklärte Projektleiter Christoph Lienhardt, dass bereits „61% der Strecken hergestellt“ sind. In der letzten Pressemitteilung vom 8.12.heißt es: „Von den bisher bereits aufgefahrenen rund 23 Kilometern befinden sich 3,7 Kilometer im Anhydrit.“ Damit sind nicht 61% sondern 23% der insgesamt 15,8 Kilometer in anhydritführenden Tunnelstrecken vorgetrieben. Zur Verwirrung trug sicherlich unbeabsichtigt bei, dass die beiden Stuttgarter Zeitungen in ihrer Ausgabe am Freitag Folgendes schrieben: „Bisher hat die Bahn allerdings erst 21 Prozent (1150 Meter) der im Anhydrit liegenden Abschnitte des Feuerbacher Tunnels gebohrt, nach Bad Cannstatt sind es acht, nach Obertürkheim 17, beim Fildertunnel wurde der Anhydrit noch gar nicht erreicht. „

Update: Dabei wurden auf der Pressekonferenz der PSU am 8.12. die Zahlen des zu erwartenden Anhydrit und die Ist-Zahlen der bereits im Anhydrit vorgetriebenen Meter pro Tunnel in einem Schaubild präsentiert. Zu sehen ist dies im Flügel TV-Video ab Minute 3;20. Diese von der PSU veröffentlichten Zahlen ergeben folgendes Bild:

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Wir möchten den Schwerpunkt unseres Monatsberichts über den aktuellen Baufortschritt beim Tunnelbau für Stuttgart 21 ausnahmsweise auf den Anhydrit legen. Alle weiteren Informationen zum Tunnelbau finden Sie in unseren letzten Beiträgen vom August, September und Oktober 2016.  Hier noch die Übersicht der Netzwerke über den Vortriebsstand der einzelnen Tunnel zum 05.Dezember 2016 sowie die detaillierten Wochen- und Monatszahlen in unseren Übersichten ab Oktober 2015 / bis September 2015:

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Von den für Stuttgart 21 geplanten 59 Tunnelkilometern sind fast 40% aufgefahren. Rund 60% der Strecke einschließlich der Innenverschalung bei 44 bergmännischen Tunnelkilometern müssen noch realisiert werden. Der Bau von 12,2 Tunnelkilometern, d.h. des Nord- und Südkopfs am „Tiefbahnhof“, der Tunnel am Flughafen und des S-Bahn-Tunnels Los 4 Süd, sind noch nicht einmal angelaufen. Dass die Inbetriebnahme Ende Dezember 2021 bei einem Zeitverzug von mehr als zwei Jahren nicht mehr realistisch ist, räumt mittlerweile auch Bahnchef Rüdiger Grube ein.

Die Wirtschaftsprüfungsgesellschaft KPMG schließt wegen des Anhydrit-Risikos eine weitere verzögerte Inbetriebnahme zwischen Dezember 2022 und Dezember 2024 nicht aus. Sie beziffern in ihrem Gutachten die Risiken durch Anhydrit-Quellungen bzw. Hebungen bis zur Inbetriebnahme von Stuttgart 21. Gefährdet sind zum einen die Übergangsbereiche vom ausgelaugten zum anhydritführenden unausgelaugten Gipskeuper. Zum anderen, wenn der Anhydritspiegel im unteren Tunnelquerschnitt liegt.

So rechnen die KPMG bzw. Ernst Basler + Partner mit einer Eintrittswahrscheinlichkeit von 20 bis 50%, dass bei den Tunneln unter dem Killesberg während der ein bis zweijährigen Standzeit Schäden an der Spritzbetonschicht entstehen. Mit einer 50-70% Eintrittswahrscheinlichkeit nach Einbau der Innenschale und 10-20% nach Einbau der bahntechnischen Ausstattung beziffern sie für alle Tunnel das Risiko, dass sich besonders kritische Tunnelabschnitte zwischen 1,5 bis 10 cm heben. Bis zu 10 cm können beim Einbau der bahntechnischen Ausstattung bzw. Korrektursystemen noch ausgeglichen werden.

Doch die Prüfer schließen nicht aus, dass es entlang der kritischen Tunnelabschnitte zu Hebungen über 10 cm kommt, die eine Betriebsuntauglichkeit der Tunnel nach sich ziehen. Damit können auch Hebungen an der Geländeoberfläche und Schäden an den darüber liegenden Gebäuden verbunden sein. Die Eintrittswahrscheinlichkeit haben die Prüfer allerdings nur den kurzen Zeitraum bis zur Inbetriebnahme von Stuttgart 21 und nicht für den auf 100 Jahre geplanten Bahnbetrieb ermittelt. Mit einem längeren Betrachtungszeitraum, z.B den ersten 10 oder 20 Jahren des Betriebs, würden die im KPMG-Gutachten genannten Prozentzahlen nach deutlich höher liegen.

Wir möchten daher in unserem Monatsbericht zum Vortriebsstand anhand der geologischen Schnitte einen groben Überblick geben, wie viel Anhydrit in den einzelnen Tunneln durchfahren wurde und mit welchen Eintrittswahrscheinlichkeit die Prüfer bei Hebungen über 10 cm für Schäden an den Tunneln und Gebäuden rechnen. Die geologischen Schnitte geben jedoch nur das anhand von Erkundungsbohrungen erwartete Anhydritvorkommen wieder. Das tatsächliche Anhydritvorkommen beim Tunnelbau kann erst mit aufwendigen chemischen Untersuchungen verifziert werden.

1. Fildertunnel / PFA 1.2. (Innenstadt, d.h. Rettungszufahrt Süd / Kernerviertel / Gänsheide incl. Uhlandshöhe, Degerloch, Möhringen Fasanenhof):

a) Fildertunnel / Vortriebsstand zum 5.12.2016:

Die Grafik der Projektgesellschaft zeigt dass der Vortrieb der beiden Röhren des Fildertunnels vom Verzweigungsbauwerk aus wie in den Vormonaten auf Höhe der Haußmann-/Gerokstraße stockt:

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Der maschinelle Vortrieb der Weströhre ist am SI-Zentrum vorbei auf Höhe der Sternhäule angelangt. In Degerloch läuft weiterhin der bergmännische Vortrieb unter der Falterausiedlung:

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b) Fildertunnel / Geologischer Schnitt und Vortriebsstand

Im geologischen Schnitt ist die mächtige Anhydrit-Schicht (rot) gut erkennbar. Bislang war in den offiziellen Bahnunterlagen davon die Rede, dass in jeder Röhre rund 4,3 Kilometer durch den Anhydrit aufgefahren werden muss, d.h. insgesamt 8,6 Kilometer. Jetzt war auf der Pressekonferenz von imsgesamt 8.260 m die Rede. Von der Innenstadt ist nach dem folgenden Schnitt mit Anhydrit hinter der Höhe der Gerok-/Haußmannstraße und im Laufe der Untertunnelung von Degerloch zu rechnen:

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Wir haben in den geologischen Schnitt maßstäblich umgesetzt grob mit den blauen Pfeilen den Vortrieb zum 5.12. markiert. Dies zeigt, dass wie auf der Pressekonferenz erwähnt noch kein Anhydritgestein im Fildertunnel durchfahren wurde.

c) Fildertunnel / Risiko im Anhydrit

Als kritischen Bereich machen die KPMG-Gutachter  im Fildertunnel wegen der hohen Überdeckung des Anhydritgesteins lediglich pro Tunnelröhre die ca. 500 Meter langen Übergangsbereiche zum Anhydrit aus. Sie sind damit der Argumentation des Tunnelbausachverständigen, Prof. Dr. Wittke (WBI) gefolgt. In diesen Übergangsbereichen sollen Abdichtungsbauwerke vor dem Wasserzutritt schützen. Dr. Martin Wittke erläuterte die Vorgehensweise in seinem Vortrag vor dem geotechnischen Institut der Uni Stuttgart. Stärkere Hebungen als 10 cm an der Innenschale und Hebungen auch an der Geländeoberfläche einschließlich Gebäudeschäden beziffern die KPMG- Gutachter beim Fildertunnel mit einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit von 1%. Die Wahrscheinlichkeit für Quellprozesse über die Inbetriebnahme hinaus wurde von den KPMG-Gutachtern nicht betrachtet.

Dass jedoch gerade im Übergangsbereich zum Anhydrit unter der Gerokstraße eine fabrikhallen große Wendekaverne vorgesehen ist, wurde im KPMG-Gutachten nicht erwähnt. So schreibt der Geologe Dr.Ralf Laternser in seiner Stellungnahme: Hier wird insbesondere die geplante großvolumige Wendekaverne in einem besonders kritischen Bereich zwischen Gips -und Anhydritspiegel nicht erwähnt und bewertet, bei jedoch vergleichbarer – wenn nicht deutlich kritischerer Situation als am Feuerbacher – und Cannstatter Tunnel. Hier im Bereich einer geologischen Verwerfung und Dolinen zwischen Gips – und Anhydritspiegel unter dichter Hangbebauung ist mit einer sehr hohen Eintrittswahrscheinlichkeit von Anhydritquellungen zu rechnen. Ein Vergleich mit dem hochproblematischen Engelberg-Basistunnel ist hier absolut angebracht. Zudem verläuft der Fildertunnel vom Portal in der Innenstadt in Richtung Flughafen neben und über dem schon quellenden Wagenburgtunnel mit Tunnel -Rekordhebungsraten von über 1m. Der zweite Übergang des Tunnels in AGK bei Stuttgart -Degerloch liegt zudem im Bereich einer bekannten geologischen Störungszone.“ Eine ausführlichere  Stellungnahme von Dr. Ralf Katernser zur Wendekaverne unter der Gerokstraße mit geologischen Karten können Sie hier abrufen.

Auch andere kritische Geologen, wie beispielsweise Dr. Jakob Sierig in der Schlichtung und Dr. Hermann Behmel für die Netzwerke, wiesen darauf hin, dass auch in der mächtigen Anhydrit-Schicht des Fildertunnel vertikale Durchlässigkeiten, Störungen und undichte Bohrkernverfüllungen ggf. Wasserwegsamkeiten eröffnen und damit auch das Risiko des Wasserzutritts und der Quellungen entlang der rund 4 Kilometer langen anhydritführenden Schicht gegegeben sei.

2. PFA 1.5. / Tunnel Bad Cannstatt (Kriegsberg, Killesberg, Mönchshalde, Bad Cannstatt):

a) Tunnel Bad Cannstatt / Vortriebsstand zum 5.12.2016:

Die Vortriebe der beiden Röhren des Bad Cannstatter Tunnels vom Zwischenangriff Nord Richtung Innenstadt haben unterhalb des Killesberges die Wohngebiete der Birkenwaldstraße / Himmelsberg (Oströhre) sowie der Rebhalde (Weströhre) erreicht. Weiterhin wird unter dem Kriegsberg das Verzweigungsbauwerk hergestellt. Für den 19.12. wird für die Oströhre der erste Tunneldurchschlag bei Stuttgart 21 erwartet:

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b) Tunnel Bad Cannstatt / Geologischer Schnitt

Nach diesem geologischen Schnitt der Projektgesellschaft, der auf geologische Vorerkundungen alle 100 Meter erstellt wurde, war nur eine Anhydritlinse unter dem Kriegsberg mit 215 m eingezeichnet:anhydrit-cannstatt

Update: Laut der PSU müssen jedoch zwei Anhydritlinsen mit einer Gesamtlänge von 750 Meter durchfahren werden. Die KPMG-Gutachter gingen bei ihrer Risikoberechnung lediglich noch von einem Anhydritvorkommen von insgesamt nur 425 Meter (225 Weströhre/ 190 Meter Oströhe) aus. Nach der Pressekonferenz am 8.12.2016 ist die eine der beiden Anhydritlinsen von beiden Röhren durchfahren. Die zweite Linse mit einer Röhre, d.h. zu 50%. Dies ist auf der leider sehr schlechten Bildqualität der Videoaufnahme erkennbar:

20161205-anhydriilinsen-pfa-1-5

Da die zweite Linse entlang der Strecke nicht eingezeichnet und der Vortrieb beim Cannstatter Tunnel relativ vorangeschritten ist, haben wir auf eine Umsetzung des Vortriebstandes im geologischen Schnitt verzichtet.

c) Tunnel Bad Cannstatt / Risiko im Anhydrit

Nach Einschätzung der KPMG-Gutachter sind beim Cannstatter Tunnel insgesamt 250 Meter wegen der geringen Überlagerung und dem tiefliegenden Anhydritschichten trotz der gewählten Sicherungsmaßnahmen (Abdichtungsbauwerke, U-Profil, Kunstharzinjektionen) kritisch. Für den Bahnbetrieb sehr kritische Hebungen von über 10cm rechnen die KPMG-Gutachter beim Cannstatter Tunnel mit einer Wahrscheinlichkeit je Tunnelachse zwischen 0,5 bis 6,0%. Die Wahrscheinlichkeit für Hebungen an der Geländeoberfläche bis zur Inbetriebnahme beträgt 50% dieser Werte.

Der von den Netzwerken beauftragte Geologe, Dr.Hermann Behmel rechnete ebenfalls wegen der schwierigen Geologie unter dem Killesberg mit Wasserzutritt in den Anhydrit. Ein bereits zitierter Abschnitt aus seiner Präsentation zur Planänderung Grundwassermanagement: Im Vergleich zum Hasenbergtunnel werden die stärker bebauten Gebiete Kriegsberg, Killesberg, Wartberg, Feuerbach, Kernerviertel und Stuttgart Ost mit einer größeren Anzahl von Tunnelröhren unterfahren. Eine größere Zahl tektonischer Störungen, Anhydrit- und Auslaugungsfronten werden in viel kürzeren Abständen viel häufiger gequert. Der schmale Bergsporn des Hasenbergs hat einen hohen Oberflächenabfluss der Niederschläge, geringe Versickerungsraten und geringe Wasserzutritte durch die Störungen. Die größeren Flächen Killesberg und Gablenberg haben höhere Versickerungsraten mit einer größeren Wahrscheinlichkeit des Wasserzutritts in den Anhydrit. Schäden an Rohrleitungen und Gebäuden sind auch außerhalb den Beweissicherungsgrenzen nicht auszuschließen“.

 PFA 1.5. / Tunnel Feuerbach (Kriegsberg, Killesberg, Feuerbach):

a) Tunnel Feuerbach / Vortrieb zum 5.12.2016:

Der Vortrieb des Feuerbacher Tunnels hat Richtung Innenstadt die obere Birkenwaldstraße (West- und Oströhre). In Richtung Feuerbach steht der Vortrieb seit Wochen auf Höhe der Rüdigerstraße (Oströhre) und seit Wochen auf der Höhe des Freibads (Weströhre):

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b) Tunnel Feuerbach / Geologischer Schnitt und Vortriebsstand

Laut diesem geologischen Schnitt wird im Feuerbacher Tunnel mit 3 Anhydritlinsen und insgesamt 1.290 Meter pro Röhre „potentiell anhydritführend“ gerechnet. Laut Pressekonferenz rechnet die PSU mit insgesamt 2.145 m anhydritführendes Gestein entlang des Feuerbacher Tunnels.

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Update: Wir haben in den geologischen Schnitt maßstäblich umgesetzt grob mit den blauen Pfeilen den Vortrieb zum 5.12.206 markiert. Dies zeigt, dass wahrscheinlich die linke kleine Anhydritlinse Richtung Feuerbach von beiden Röhren durchfahren wurde und der Vortrieb beider Röhren noch entlang der mittleren großen Anhydritlinse am Laufen ist. Die Anhydritlinse unter dem Kriegsberg dürfte noch nicht vom Tunnelvortrieb vom Verzweigungsbauwerk aus erreicht worden sein. Laut der Pressekonferenz wurde im Feuerbacher Tunnel 1.260 Meter bzw. 59 % der insgesamt 2.145 Meter Anhydrit durchfahren. Der Vortrieb der Linsen lässt sich in der leider schlechten Bildqualität des Videos erkennen:

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Danach ist die Anhydritlinse Richtung Feuerbach zu 100% durchfahren, die mittlere große zu 74% und die Linse unter dem Kriegsberg zu 0%.

c) Tunnel Feuerbach / Risiko im Anhydrit

Nach den KPMG-Gutachtern ist beim Feuerbacher Tunnel trotz der eingesetzten Sicherungsmaßnahmen (Abdichtungsbauwerke, U-Profil und Kunstharzinjektionen) das Quell- und Hebungsrisiko wegen des Anhydritspiegels im unteren Teil des Tunnelquerschnitts und der geringen Überlagerung am höchsten. Das Risiko von Hebungen über 10 cm und der damit verbundenen Betriebsuntauglichkeit des Bahntunnels bis zur Inbetriebnahme beziffern sie je nach Röhre mit 4,5-13,5 % Eintrittswahrscheinlichkeit. Mit 50% dieses Wertes setzen sie die Wahrscheinlichkeit für Hebungen an der Geländeoberfläche verbunden mit Schäden an den Gebäuden an. Eine Eintrittswahrscheinlichkeit für die Zeit nach Inbetriebnahme des Tunnels wurde von den Prüfern nicht berechnet. Der von den Netzwerken beauftragte Geologe, Dr.Hermann Behmel rechnete ebenfalls wegen der schwierigen Geologie unter dem Killesberg mit Wasserzutritt in den Anhydrit (s.o. 2b).

4. PFA 1.6a/ Tunnel Obertürkheim (Innenstadt, d.h. Rettungszufahrt Süd,  Kernerviertel, Uhlandshöhe, Gänsheide, Gabelenberg, Wangener Höhe, Wangen, Untertürkheim, Obertürkheim):

a) Tunnel Obertürkheim / Vortrieb zum 5.12.2016:

Der Vortrieb der Weströhre des Obertürkheimer Tunnels vom Verzweigungsbauwerk Süd Richtung Wangen hat die Plankstraße unterfahren und damit Gablenberg erreicht. Der Vortrieb der Oströhre soll nach Aussage der PSU erst Anfang 2017 vom Verzweigungsbauwerk starten:

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Die Vortriebe der Ost- und Weströhre des Obertürkheimer Tunnels vom Zwischenangriff Wangen Richtung Innenstadt verlaufen beide unterhalb der Wangener Höhe. Die Weströhre steht am Ende des Plettenbergs. Als nächstes steht die Unterfahrung des Stadtteils Gablenberg an. Der seit Juni stockende Tunnelvortrieb der Oströhre vom Zwischenangriff Wangen Richtung Obertürkheim ist nach Erkundungsbohrungen seit September wieder angelaufen und hat den Neckar unterfahren. Der Vortrieb der Weströhre stockt wegen den zusätzlich erforderlichen Bodeninjektionen weiterhin auf Höhe der Albert-Dulk-Straße in Untertürkheim:

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b) Tunnel Obertürkheim / Geologischer Schnitt und Vortriebsstand

Nach diesem geologischen Schnitt wird im Obertürkheimer Tunnel mit zwei großen und Anhydritlinsen unter der Uhlandshöhe/Gänsheide und der Wangener Höhe sowie zwei kleineren Anhydritlinsen unter Gablenberg gerechnet. Die KPMG-Gutachter weisen in ihrem Gutachten folgende geplante Tunnelmeter im Anhydrit auf: Weströhre 2.090 Meter / Oströhre 2.105 Meter. 20161205-ot-grafik

Wir haben in den geologischen Schnitt maßstäblich umgesetzt grob mit den blauen Pfeilen den Vortrieb zum 5.12.206 markiert. Dies zeigt, dass wahrscheinlich die linke große Anhydritlinse unter der Uhlandshöhe/Gänsheide von der Weströhre durchfahren wurde. Die Weströhe vom Zwischenangriff Wangen aus hat die große Anhydritlinse entlang der Wangener Höhe fast unterfahren. Die Oströhre ungefähr zur Hälfte. Laut dem StZN-Beitrag am Freitag wurde im Obertürkeimer Tunnel 1.920 Meter bzw. 45 % der insgesamt 4.095 Meter Anhydrit durchfahren.

c) Tunnel Obertürkheim / Risiko im Anhydrit

Als kritischen Bereich machen die KPMG-Gutachter im Obertürkheimer Tunnel wegen der hohen Überdeckung des Anhydritgesteins lediglich pro Tunnelröhre die Übergangsbereiche zum Anhydrit aus. Sie sind damit der Argumentation des Tunnelbausachverständigen, Prof. Dr. Wittke (WBI) gefolgt. In diesen Übergangsbereichen sollen Abdichtungsbauwerke vor dem Wasserzutritt schützen. Die Eintrittswahrscheinlichkeit, dass Hebungen über 10 cm bis zur Inbetriebnahme von Stuttgart 21 eintreten beziffern die KPMG-Prüfer relativ gering mit 0,5-1,5%. Dass sich die Hebungen an der Geländeroberfläche auswirken und es zu Schäden an Gebäuden kommt, mit 50% dieses geringen Wertes. Eine Eintrittswahrscheinlichkeit für die Zeit nach Inbetriebnahme des Tunnels wurde von den Prüfern nicht berechnet. Der von den Netzwerken beauftragte Geologe, Dr.Hermann Behmel schließt wegen der schwierigen Geologie auch unter dem „Gablenberg“ Wasserzutritte in den Anhydrit nicht aus (s.o. 2b).

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