Kanaldichtung Unterwassereinbau

Aufgabe

Im Rahmen der Instandsetzung eines 3 km langen Teilabschnitts des Mittleren-Isar-Kanals, nordöstlich von München, sollte eine neue Oberflächenabdichtung über der bestehenden Kanalauskleidung hergestellt werden. Hierfür wurden innerhalb weniger Monate etwa 150.000 m² geosynthetische Betonmatte Incomat Standard eingebaut. Da ein Absenken des Wasserspiegels nicht möglich war, mussten die Sanierungsarbeiten komplett unter Wasser ausgeführt werden. Ein innovatives Verlegeverfahren ermöglichte eine bemerkenswerte Einbaugeschwindigkeit sowie die Aufrecherhaltung des Kraftwerksbetriebs über Nacht.

Zwischen München und Landshut wurde in den 1920er Jahren der etwa 64 km lange Mittlere-Isar-Kanal erbaut. Das Fassungsvermögen des ausschließlich zur Stromerzeugung genutzten und von der Isar gespeisten Kanals beträgt etwa 150 m³ /s. Die Kraftwerkstreppe des Mittleren-Isar-Kanals besteht aus sieben Laufwasserkraftwerken mit einer Gesamtleistung von knapp 130 MW und erzeugt jährlich circa 580 GWh Energie aus Wasserkraft, ausreichend für etwa 160.000 4-Personen-Haushalte. Nach fast 90-jähriger Betriebszeit hat der Zahn der Zeit auch am Mittleren-Isar-Kanal deutliche Spuren an der Betondichtung hinterlassen. Insbesondere im Bereich der Wasserwechselzone sind deutliche Beschädigungen des Betongefüges auszumachen, Abplatzungen und Risse rund um die Arbeitsfugen werden durch Pflanzenwachstum stellenweise zusätzlich beansprucht. Im Zuge umfangreicher Inspektionen waren auch großflächig erodierte Zonen auszumachen.

Zwischen 1997 und 2009 waren bereits weite Abschnitte mit konventionellen Verfahren instandgesetzt worden. Grundvoraussetzung für die Ausführung dieser Maßnahmen war dabei stets die Trockenlegung, oder zumindest eine teilweise Absenkung des Wasserspiegels. In den 2013 zu sanierenden Stauhaltungen 4a und 5 war eine solche Absenkung sowohl aus betrieblichen als auch aus wasserrechtlichen Gründen nicht möglich. Die Sanierungsarbeiten mussten daher nicht nur komplett unter Wasser ausgeführt werden, sondern es war zusätzlich ein Mindestabfluss von etwa 18 m³ /s zu berücksichtigen. Die Nichtabsenkung des Wasserspiegels sollte Bauherrn und Kraftwerksbetreiber E.ON einen weiteren ökonomischen Vorteil bieten: Während der nächtlichen Stillstandszeiten auf der Baustelle (von 20 Uhr bis 6 Uhr) sollten die Kraftwerke des Mittleren-Isar-Kanals im Normalbetrieb Energie erzeugen, um unnötige Ertragsausfälle zu vermeiden. Zur Sanierung der beiden, insgesamt 3 km langen, Abschnitte wurde demnach ein verlässliches Dichtungssystem gesucht, das im Unterwassereinbau direkt auf der gealterten Bestandsoberfläche hergestellt werden kann.

Lösung

Bereits 2009 wurde im Rahmen einer Testsanierung ein etwa 150 m langer Teilabschnitt des Mittleren-Isar-Kanals mit einer geosynthetischen Betonmatte ausgeführt. Die Ergebnisse und Erkenntnisse der Ausführung konnten technisch und wirtschaftlich überzeugen.  Die Betonmatte besteht aus zwei synthetischen Gewebelagen, die durch regelmäßig angeordnete Stegbändchen miteinander verbunden sind. Der dazwischen liegende Hohlraum wird in-situ mit fließfähigem Beton verfüllt. Das Gewebe übernimmt die Funktion einer verlorenen Schalung, wodurch sich innerhalb kürzester Zeit auch auf steil geneigten Flächen, im Trockenen wie auch unter Wasser, ein robustes Betondeckwerk herstellen lässt. Die Mächtigkeit des Deckwerks kann durch die variable Länge der Stegbändchen bestimmt werden. Konventionelle Schalungsarbeiten entfallen komplett.

Vorteile

Die Entscheidung, die Sanierung der Haltungen 4a und 5 des Mittleren-Isar-Kanals mit Incomat Standard auszuführen, stellte vor allem in Kombination mit dem neuartigen Einbauverfahren der Firma Hagn Umwelttechnik eine Reihe technischer und ökonomischer Vorteile in Aussicht, die durch die erfolgreiche Ausführung der Maßnahme erreicht wurden. Kaum ein anderes Dichtungssystem lässt sich auf geneigten Flächen unter Wasser derart zuverlässig einbauen wie Incomat Standard. Das flexible Schalungsgewebe war robust genug, um den Beanspruchungen während des Einbaus standzuhalten und adaptierte sich perfekt an die Geometrie des Untergrunds. Eine nachträgliche Überdeckung der Dichtung (als Schutzlage, Auflast etc.) war nicht notwendig.

Das Einbauverfahren erlaubte nicht nur pro Tag bis zu 3.000 m² Incomat Standard einzubauen, es war auch möglich, über Nacht die Abflussleistung zu erhöhen und den Kraftwerksbetrieb wieder aufzunehmen. Die Kontrolle der Durchlässigkeit der hergestellten Dichtung wurde kontinuierlich durch die Prüfung entnommener Bohrkerne sichergestellt. Die enge, funktionierende Abstimmung intern, wie auch zwischen Baufirma, Planern, Bauherren und Lieferanten war eine entscheidende Grundlage für das Gelingen dieser spannenden Herausforderung.