Gschliefgraben Sicherungsmaßnahmen bei einer Großrutschung

Präsentation zum Thema: "Gschliefgraben Sicherungsmaßnahmen bei einer Großrutschung"—  Präsentation transkript:

1 Gschliefgraben Sicherungsmaßnahmen bei einer Großrutschung
1. Geographischer Überblick 2. Geologischer Überblick 3. Geotechnischer Überblick 4. Ereignishergang 5. Gesetzte Maßnahmen

2 1. Geographischer Überblick

3 Blick vom Westufer des Traunsees auf den Gschliefgraben
2. Geologischer Überblick Blick vom Westufer des Traunsees auf den Gschliefgraben

4 Der Gschliefgraben, südlich von Gmunden, am Ostufer des Traunsees liegt im Grenzbereich der Kalkalpen und der Flyschzone. Der Traunstein als Nordstirn der Kalkalpen überlagert als steil aufgefaltete Antiklinale das Ultrahelvetikum der Buntmergel. Die das Kalkalpin unterlagernde Flyschzone ist hier im Grabenlauf des Gschliefes durch eine Aufbruchzone des Ultrahelvetikums durchbrochen. Schematisches Querprofil nach SCHÄFFER 1983, modifiziert

5 Im Nordteil (orographisch rechter Einhang des Gschliefgrabens) bilden die Sandsteine und Mergel der Flyschzone die Umrahmung des Ultrahelvetikums. Den östlichen Abschluss im Einzugsgebiet des Gschliefgrabens bildet eine Platte quartärer Hangschuttbrekzie. Es handelt sich dabei um den Rest der Riss-Würm-zwischeneiszeitlichen Schotterfluren nördlich des Traunsteins. Bemerkenswert ist der extrem hohe Tonanteil - auch der aktuellen Rutschmasse. Semiquantitative Analysen mittels Röntgendiffraktometrie (WIMMER-FREY, Geologische Bundesanstalt 2008) an 4 Proben aus der aktuellen Rutschmasse zeigten einen Anteil von 40-50% Schichtsilikaten (Gew.%) in der Kornfraktion <2mm, wobei 50-60% an quellfähige Smectite auf die Fraktion <2µm fallen.

6 3. Geotechnischer Überblick
Der Aufbau des Untergrundes im Gschliefgraben ist das Ergebnis der wiederholten Abgänge von Erd- und Schuttströmen sowie Muren. Daher liegen eher feinkörnige, weniger durchlässige Schichten und eher grobkörnige, stärker durchlässige Schichten in Wechsellagerung über- aber auch nebeneinander Generelles Profil durch den Schwemmkegel – Grundlage für geotechnische Ansätze (Hofmann, Poisel, Breymann 2008)

7 Erdmechanische Laborversuche zeigten, dass vor allem die eher feinkörnigen Materialien äußerst plastisch reagieren und der Restscherwinkel auf unter 10° absinkt. Berechnungen zeigten, dass Verdübelungen oder Verankerungen zu einer Tieferlegung der Gleitfläche und damit zu einer Verringerung der Sicherheit führen würden. Da aufgrund des Aufbaues des Untergrundes stabile Bereiche in wirtschaftlich nicht erreichbarer Tiefe liegen (Hofmann, Poisel, Breymann 2008). Beobachtungen zeigten, dass in Abständen von etwa 50 bis 100 m das bergwärts gelegene Material auf bzw. über das talwärts gelegene geschoben wurde. Die Kartierung der Phänomene von Schiffer (2008) zeigte, dass diese Bewegungsfronten im Bachbett vorauseilten. Es wurde daher angenommen, dass Wasser mit hoher Wahrscheinlichkeit der auslösende Faktor für die Reaktivierung der Ablagerungen im Gschliefgraben war.

8 Das Untergrundmodell sowie die zur Verfügung stehenden Ergebnisse von Inklinometermessungen führten zu dem Schluss, dass im unteren Bereich der obersten, weniger durchlässigen Schicht (Schicht A) in der Nähe der durchlässigeren Schicht (Schicht B) eine Scherzone verläuft. Auf dieser gleitet die oberste, weniger durch-lässige Schicht abwärts Prozessmodell oberhalb der Brunnen (Hofmann, Poisel, Breymann 2008) Die Bewegungshorizonte wurden mittel Inklinometern verifiziert und zeichneten sich zwischen 10 m und 18 m unter GOK ab.

9 Basierend auf den boden-mechanischen Erkundungen und Erkenntnissen im Zuge der Bearbeitung (Geologie, Boden-aufschlüsse, Bodenkennwerte, Wasserstände und Verschiebungsmessungen) wurde ein geotechnischboden-mechanisches Gedankenmodell entwickelt. Prozessmodell (Hofmann, Poisel, Breymann 2008) Die Rückrechnungen und Parameterstudien bestätigten die relativ geringen Reibungswinkel von ° (Restscherwinkel) in der Übergangszone vom sehr gering durchlässigen Material zum durchlässigen Material.

10 Aus diesen Überlegungen folgte, dass:
Den Böschungsbruchberechnungen wurden mehrere Versagensmechanismen zugrunde gelegt und umfangreiche Parameterstudien sowie Grenzwertanalysen mit variablen Bodenkennwerten, Wasserständen und Gleitflächenlagen bzw. -formen durchgeführt. Aus diesen Überlegungen folgte, dass: Der Wassereintrag in das System so weit wie möglich zu behindern bzw verhindern ist, mittels Drainageschlitzen die Grenze gesättigt – ungesättigt so weit wie möglich abzusenken ist und - mittels Brunnen vor allem den Wasserdruck abzusenken und aus den durchlässigeren Schicht möglichst viel Wasser zu entziehen ist.

11 Die Fertigstellung der Querdrainage im oberen Hangbereich und der Beginn der Förderung erheblicher Pumpmengen Ende Jänner 2008 hatte eine deutliche Abnahme der Verschiebungsgeschwindigkeiten zur Folge. Auch die Ableitung des Gschliefgrabenbaches in Rohren verminderte den Wassereintrag in das System erheblich. Zeitlicher Verlauf der Verschiebungsgeschwindigkeiten (Poisel, 2008)

12 Ab Anfang April 2008 nahmen die Verschiebungsgeschwindigkeiten deutlich ab.
Zu diesem Zeitpunkt konnte auch die Abspundung des Lidringbachgerinnes fertig gestellt werden und die gesamte Pumpmenge erreichte erstmals 100 bis 120 m³ pro Tag. Der Erfolg der Pumpentätigkeit konnte auch daran abgelesen werden, dass durch den Entzug von Wasser durch die Pumpen und damit durch die Stabilisierung der hangabwärts liegenden Bereiche das Material jeweils oberhalb der Pumpen- reihen gezwungen wurde, auf die hangabwärts liegenden Bereiche aufzufahren Aufschiebungen des bergwärts gelegenen Materials oberhalb der Pumpenreihen (Hofmann, Poisel, Breymann 2008)

13 Alle diese Maßnahmen führten dazu, dass Ende Mai 2008 eine weitere, deutliche Geschwindigkeitsreduktion eintrat. Zu diesem Zeitpunkt hörte mit großer Wahrscheinlichkeit das Gleiten der bewegten Massen auf und es trat nur mehr Kriechen auf. Zeitlicher Verlauf der Verschiebungen im Monat vor dem jeweiligen Messzeitpunkt (Poisel, 2008)

14 4. Ereignishergang Am 28. November 2007 setzte sich das vorhandene Erdschuttstromsystem des Gschliefgrabens, Stadtgemeinde Gmunden OÖ in Bewegung. Dabei wurde ein Volumen von ca  m³ mobilisiert. Infolge der hohen Bewegungsraten (bis zu bis 4,7 m/Tag!) kam es auf einer Fläche von ca. 27,5 ha zu massiven Aufschiebungsvorgängen und Gelände-umlagerungen. Durch die ablaufenden Vorgänge wurden alle der 74 am Schwemmkegel situierten Wohn-, Betriebs-, Gastronomie- und Nebengebäude derart gefährdet, dass kurzzeitig der gesamte Schwemmkegelbereich evakuiert werden musste. Auf Grund der getroffenen Sofortmaßnahmen und die sich daraus ergebenden Entwicklungen konnte die Evakuierung schließlich auf den Haupt-gefährdungsbereich von 14 Liegenschaften zurückgenommen werden. Die Evakuierung dieser 14 Liegenschaften musste auf Grund der anhaltenden Bewegungen bis Ende August 2008 aufrecht bleiben.

15 Zusätzlich war die gesamte Richtung Traunstein liegende Siedlung „Unterm Stein“ mit weiteren 37 Wohnobjekten durch das aktuelle Ereignis in Form des drohenden Verlustes der einzigen Zufahrtsmöglichkeit und der Zerstörung lebensnotwendiger Infrastruktureinrichtungen (Wasser- und Stromversorgung, Abwasserbeseitigung) indirekt betroffen. 3D-Ansicht des Gschliefgraben - Einzugsgebiet (Datenquelle: Durch die enormen Bewegungsraten kam es zu einer großen Massenver-lagerung (Geländedepressionen von bis zu 7,0 m im Oberlauf). In weiterer Folge wurden im Mittellauf und am Schwemmkegelhals alte Erdstromablagerungen vergangener Ereignisse mobilisiert. ca.1660: Das große „Harschengut“ (=Eisenau) wird in den Traunsee geschoben (Archiv Schloss Orth). 1713 und 1723: Felssturz zerstört die Kalköfen. ca. 1890: An schönen Tagen sieht man am Grund des Traunsees zerstörte Gehöfte und Obstbäume. 1899: Gschliefgarben bricht aus. : Das Gschlief gerät stark in Bewegung 10./ : Massenbewegung mit m³.

16 Ab Dezember 2007 starker Bewegungsfortschritt Richtung Siedlungsraum, zunehmende Schäden an bestehender Sperrenstaffelung. Große Probleme beim Offenhalten der Wasserwegigkeiten, forcierte Wegnahme der umstürzenden Bestände – starkes Sicherheitsrisiko und arbeitstechnisches Hindernis. Tägliche Erhebungen, Krisensitzungen, Anrainer-Informationen, Presse- und Medieninformation.

17 22.12.2007: Die vorderste Rutschungs-Stirn erreicht den Siedlungsbereich.
Organisation des Bohrbetriebes für die Anlage von Entwässerungsbrunnen. Die Errichtung von rustikalen Ent-wässerungsbrunnen mit einem Bohr-durchmesser von 170mm bis 880mm, Ausbaudurchmesser von 6‘‘ und 12‘‘ wird gestartet. Bis zu 5 Großgeräte großteils im 2-3 Schicht-Betrieb im Einsatz. Ab Feber 2008 weiteres Fortschreiten der Rutschung in Richtung des Siedlungsraumes. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Reduktion der Bewegungs-geschwindigkeiten jedoch bereits feststellbar.

18 5. Gesetzte Maßnahmen Aus sicherheitstechnischen und baupraktischen Gründen wurde es erforderlich die im bewegten Bereich stockenden Althölzer sukzessive zu roden sowie entsprechende Versorgungs-straßen anzulegen. Den zentralen Punkt der Sanierungsarbeiten stellten die Entwässerungsmaßnahmen dar.

19 Die Brunnenherstellung:
Aufgrund der absoluten Dringlichkeit wurde noch während der Weihnachts-pause der Beginn für Ramm- und Bohrbrunnen festgelegt. So konnte noch am Silvestertag 2007 mit den Arbeiten für die Brunnen begonnen werden. Zu Beginn der Brunnenherstellung wurden aus Zeitgründen, „Rammbrunnen“ aus duktilen Guss-rohren hergestellt. Bei den eingebrachten Rohren handelt es sich um Rohre DN 170 mm, welche händisch mittels Trennscheiben geschlitzt wurden. Ein Pumpbetrieb mit 4‘‘ Pumpen war möglich.

20 Diese Herstellungsmethode hatte den großen Vorteil innerhalb kurzer Zeit mehrere Brunnen kostengünstig herzustellen. Es wurde dabei in Kauf genommen, dass die erzielbare Lebensdauer dieser „Brunnen“ aufgrund der groben Schlitze und des fehlenden Kiesfilters bedeutend geringer war als bei allen anderen ausgeführten Varianten. Weiters konnten, durch im Erd- und Schuttstrom eingelagerte Findlinge, manche Brunnen nicht bis zur erforderlichen Endteufe hergestellt werden.

21 Parallel zu Rammbrunnen wurden gebohrte Brunnen mit einem Bohr-durchmesser von 203 mm und 305 mm mit einem Ausbau von jeweils 6‘‘ her-gestellt. Die Bohrungen wurden mit Bohrgeräten vom Typ Klemm KR und KR 807 mit Doppelkopfbohrausrüstung im Überlagerungsbohrverfahren abgeteuft. Durch das angewandte Bohrverfahren, Ausgeführt im Pilgerschrittverfahren, war es nun möglich jede erforderliche Bohrung bis zur erforderlichen Endteufe herzustellen.

22 Die Bohrungen wurden mit 6‘‘ Kunststoffrohren zu Brunnen (vielleicht besser gesagt zu „Wasserentnahmestellen“) ausgebaut. Dies hatte den Pumpbetrieb mit schnell verfügbaren und handelsüblichen 4-zölligen Stabpumpen ermöglicht. Die Brunnen mit 305 mm Bohrdurchmesser hatten einen Ausbau mit Filterkies und Abdichtungen ermöglicht. Da diese Bohrvariante jedoch keine wesentlichen Unterschiede zu den ohne Verkiesung ausgeführten „Brunnen“ zeigte und nur mit erheblichen Mehr-aufwand ausführbar war, wurde bald auf Bohrdurchmesser 203 mm umgestellt.

23 Aufgrund der Dringlichkeit wurde unter Einbeziehung sämtlicher am Projekt beteiligter Personen diese Variante des Brunnenausbaus gewählt. Es herrschte die einhellige Meinung der Fachleute vor, lieber einen nicht der reinen Lehre entsprechenden Brunnen, dafür aber einen schnell verfügbaren und auch wirtschaftlich Aspekten herstellbaren zu erhalten um den rasch in Bewegung befindlichen Erd- und Schuttstrom zu bremsen

24 Anfänglich musste die maximalen Pumpmengen mittels Feldversuchen verifiziert werden. Bereits nach kurzer Zeit bestätigte sich die Annahme, dass die Pumpmengen in den einzelnen Brunnen stark unterschiedlich sind. Die Wasserstände in den Brunnen mussten auf konstantem Niveau gehalten werden. Es war notwendig, die Schaltintervalle der Pumpen möglichst gering zu halten. Auf diese Art und Weise wurde ein Versanden bzw. Verschlammen der Brunnen verhindert und konnte die Funktionstüchtigkeit der einzelnen Brunnen auf Dauer sichergestellt werden. Weiteres wurden etliche Großbrunnen als verrohrte Bohrungen DN 880 mm im Greiferbohrverfahren hergestellt. Dieser Brunnentypus wurde als „Doppelbrunnen“ mit 12‘‘ und 6‘‘ Kunststoff- brunnenrohren ausgebaut.

25 Im wesentlichen kann gesagt werden, dass die Lebensdauer der einzelnen Brunnen nicht durch die Herstellung bzw. den Ausbau beeinflusst war, sondern vielmehr durch die fortwährende Hangbewegung. Durch diese Bewegungen wurden die Brunnenrohre nach gewisser Zeit ab- geschert, ein Pumpbetrieb daher unmöglich. Die abgescherten Brunnen dienen zur Entspannung des Wasserdruckes und zur Belüftung der Tone.

26 Die einzelnen Pumpen wurden über mehrere Steuerkästen miteinander verbunden. Die Steuerung verläuft vollautomatisch. Die Funktionstüchtigkeit wird durch tägliche Rundgänge und augenscheinliche Kontrolle sowie Aufnahme der Pegelstände kontrolliert. Gegebenenfalls werden einzelne Pumpen ausgetauscht bzw. Brunnen stillgelegt. Die Wasserausleitung erfolgt über Sammelleitungen bis in den Traunsee.

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