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Gotthard Basistunnel - Hydraulische Auslegung der Entwässerung, Numerische Simulationen und in situ Nachweis
Bei einem Zugsunglück mit auslaufenden explosiblen Gütern kann die Gefahr eines Tunnelbrandes massgeblich eingedämmt werden, wenn die Schadstoffflüssigkeit möglichst von der Tunnelatmosphäre getrennt bleibt, rasch mit Wasser verdünnt und vom Ereignisort abgeführt wird. Eine wirksame Trennung der Flüssigkeit von der Atmosphäre wird erzielt, indem ihre Ausdehnung auf der Fahrbahn eingeschränkt, und sie rasch in die Schmutzwasserleitung unter der festen Fahrbahn eingeleitet wird.
Mittels numerischer Simulationen wurden die Ausdehnung sowie die Verweildauer auf der Fahrbahn der bei einer Havarie auslaufenden Flüssigkeit untersucht. Als charakteristischer Abfluss bei einer Havarie wurde eine Ganglinie mit einer 10-minütigen Abflussspitze von 125 l/s und anschliessend während 2 Stunden mit 25 l/s auf der Fahrbahn angenommen. Die numerischen Simulationen zeigten, dass die hydraulisch optimierte Ausbildung der Schächte die Verweildauer auf der Fahrbahn nahezu halbieren liess, und dass das Entwässerungssystem mit und ohne Retentionsschwellen funktionstüchtig ist, wobei mit Retentionsschwellen die Flüssigkeitslachenlänge um zwei Entwässerungsabschnitte (Einlaufschächte) auf deren zwei reduziert werden konnte.
Zum Nachweis der Funktionstüchtigkeit dieses komplexen Entwässrrungssystems wurden im GBT zusätzlich hydraulische in situ Versuche durchgeführt, so dass der Einfluss von Retentionsschwellen nochmals im Detail untersucht werden konnte. Bei den Versuchen wurde mit 8 Zisternenwagen (Volumen je Wagen bis 38 m3) und einem Schlauchsystem die Fahrbahn mit manueller Regelung geflutet.
Das Entwässerungssystem erwies sich auch hier als funktionstüchig und leistungsfähig, und die Resultate der numerischen Simulationen wurden bestätigt. Die Lösung ohne Retentionsschwellen führt zwar zu einer eher längeren Wasserlache, der Abfluss ist aber gleichmässiger, und es treten weniger Aufstösse aus den Schächten auf die Fahrbahn oder in einen Querschlag auf.
Das Risiko, das sich aus den Szenarien eines Brandes oder einer Explosion infolge Lachenbildung brennbarer Flüssigkeiten ergibt, wurde als deutlich im akzeptablen Bereich liegend eingeschätzt.
Bauherr
Projektierung
Baujahr
Leistungen
- Numerischer Nachweis der Funktionstüchtigkeit
- Optimierung des Entwässerungssystems
- Versuchskonzeption, Drehbuch, Beschickung
- Versuchsleitung und Expertise
- Analyse und Auswertung der Messungen
- Vergleich mit numerischen Simulationen