74 © 2006 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Beton- und Stahlbetonbau 101 (2006), Heft 2 Fachthemen DOI: 10.1002/best.200500467 Die Sicherheit in den Tunnels wird einerseits durch das Verhalten der Benützer und andererseits durch die Konstruktion und Aus- stattung bestimmt. Neben der Modellierung des Verhaltens und der Anwendung von Sicherheitstheorien in Tunnel gilt es, organi- satorische und erzieherische Maßnahmen in der Planungs-, Aus- führungs- und Betriebsphase zu setzen. Durch die extreme Hitze- entwicklung können die Einbauten und das Tunneltragwerk be- schädigt werden. Dabei kann es zu Betonabplatzungen (spalling) und zum Ablösen von Betonstücken bzw. Verankerungen kom- men. In diesem Beitrag werden unterschiedliche Spritzbetone experimentell unter hohen Temperaturen untersucht. Dabei zeigt sich, daß die Dichte und die Porenverteilung sowie die Zugkapa- zität der Betonformulierung von ausschlaggebender Bedeutung sind. Concrete exposed to high Temperatures – a safety Issue of tunnels The safety of tunnels is related to the behaviour of the users as well as to the construction and the equipment, which may be damaged due to heat impact. Concrete spalling decreases the effects of corrosion protection and the bonding of the reinforce- ment, and the load capacity is also diminished. Predictions about possible concrete spalling and failure mechanism often are based on experimental research. The crucial parameters for con- crete spalling are the gas pressure in the pores, the physical properties e. g. water absorption at 20 °C and after 1000 °C and the mechanical resistance. In a full scale fire test in a highway tunnel there have been investigated various shotcrete mixtures. Pore size and distribu- tion have been determined with the Mercury Intrusion (MIP) Porosimeter, whereas the permeability was calculated using the results of the MIP at different temperatures. It could be shown, that the moisture in the pore system and the physical and chemi- cal adsorpted water in the matrix as well as in the aggregates evaporates under external increase of temperature and thus leading to higher pressure. Fire resistant shotcrete for use in tun- nel shells should exhibit a certain volume of open pores in order to equalize the vapour pressure. 1 Einleitung 1.1 Große Tunnels in Planung Die Sicherheit in den Tunnels wird einerseits durch das Verhalten der Benutzer und andererseits durch die Kon- struktion und Ausstattung bestimmt. In den 15 EU-Staa- ten vor der Erweiterung gab es 530 Tunnel, die über 500 m lang sind. Derzeit wird eine Reihe von großen Tunnels hauptsächlich für die Eisenbahn geplant und teilweise schon gebaut. Der Eurotunnel (Channel Tunnel) zwischen England und Frankreich weist eine Länge von 50 km auf, wobei 39 km etwa 40 m unter dem Meeresspiegel verlau- fen. Das Tunnelsystem besteht aus drei Röhren, wobei zwei jeweils für den Betrieb (Durchmesser ca. 7,6 m) und die dritte Röhre Durchmesser ca. 4,8 m) zum Service ver- wendet werden. Der zentrale Sicherheits- und Dienststol- len ist weltweit einzigartig. Er dient bei Brandunglücken als Rettungsstollen, da dort ein höherer Luftdruck herr- scht und damit dieser zentrale Sicherheitsstollen rauchfrei gehalten werden kann. Dabei muß erwähnt werden, daß beim Eurotunnel auf einer Strecke von etwa 30 km keine sogenannten Multifunktionsflächen oder -stellen vorhan- den sind, wie diese bei den Alpenbasistunnels geplant sind. Der Lötschberg-Basistunnel mit einer Länge von 34,6 km befindet sich im Bau. Dieser zweiröhrige, rich- tungsgetrennte Einspur-Eisenbahntunnel führt von Fruti- gen im Kandertal/Berner Oberland nach Raron im Wallis. Es ist geplant, den Tunnel in mehreren Ausbauetappen den wachsenden Bedürfnissen anzupassen. Auch der 57 km lange Gotthard-Tunnel besteht aus einem Zwei- röhrensystem mit Querverbindungen. Der Brenner-Basis- tunnel zwischen Innsbruck und Franzensfeste weist eine Länge von 56 km auf und ist auch als zweiröhriger Ein- spurtunnel geplant. Dieser Tunnel soll, sofern die Finan- zierung ermöglicht wird, zwischen 2015 und 2020 in Betrieb gehen. International gesehen werden heute Eisen- bahntunnel mit Längen über 15 km als Zweiröhrensyste- me mit Querverbindungen zwischen 300 und 500 m aus- geführt; in Italien ist bereits ab 2 km ein Zweiröhren- system vorgeschrieben. Neben der Modellierung des Verhaltens und der An- wendung von Sicherheitstheorien in Tunnel gilt es, orga- nisatorische und erzieherische Maßnahmen in der Pla- nungs-, Ausführungs- und Betriebsphase zu setzen. Jede Systemlösung und Selbst- oder Fremdrettungsmaßnahme kann die Sicherheit in Tunnel für den Benützer zwar ver- bessern, jedoch nie das Risiko ausschalten. Stets bleibt ein Mindestmaß an Risiko, welches der Betreiber und die Benützer bzw. Fahrgäste akzeptieren müssen. 1.2 Vorschriften, Richtlinien Im Weißbuch der europäischen Kommission vom 12. Sep- tember 2001 über „die europäische Verkehrspolitik bis 2010“ wurde die Notwendigkeit einer EU-Richtlinie zur Beton unter hohen Temperaturen – eine Frage der Tunnelsicherheit Konrad Bergmeister