Von unter der Oberfläche bis unter den Gefrierpunkt
Bei der Sanierung der Staumauer des schwedischen Wasserkraftwerks Jäpströmmen und der drei Überlauftore werden Hydrodemolition-Techniken eingesetzt, wobei der Aqua Cutter-Roboter von Aquajet zum Einsatz kommt – auch unter Wasser und bei nächtlichen Temperaturen von -25ºC.
Der schwedische Abbruchspezialist E-Schakt hat mit der umfangreichen Sanierung des Betondamms und der drei Hochwasserentlastungen des Wasserkraftwerks Jäpströmmen, etwa 80 km westlich von Ostersund in Mittelschweden, begonnen, um den gestiegenen Wassermengen gerecht zu werden.
Der 1944 errichtete Damm am See Kallsjön ist aufgrund schlechter Baumethoden und -materialien und späterer Wartungsarbeiten in schlechtem Zustand. Die Dammwände und die Betonstrukturen der drei Überlauftore sind stark verfallen.
In der Region herrschen den ganzen Winter über strenge Minustemperaturen, was zu erheblichen Frost- und Eisschäden an den Betonflächen führt, die sich in ausgedehnten Rissen äußern.
Der starke Moosbewuchs an den Betonwänden in den Sommermonaten hat die Situation weiter verschlimmert und dazu geführt, dass weiteres Wasser in die Betonrisse eindringt.
Skanska wurde von Fortum, dem privaten Betreiber des Kraftwerks, das Strom in das nationale Netz des Landes einspeist, mit einem Zweijahresvertrag für die komplette Sanierung der Staumauern, der Torstrukturen und der drei Überlauftore beauftragt.
Beginn von Phase 1
E-Schakt erhielt den Zuschlag für einen 3-Phasen-Untervertrag, wobei die Arbeiten für Phase 1 im September 2009 begannen. Dabei ging es um die Entfernung des Betons an der oberen Platte und der unteren Mauer des Damms sowie um die Struktur des Tores 3 – allesamt anspruchsvolle Abbrucharbeiten.
Skanska wird dann die behandelten Bereiche durch neuen Beton und, wo nötig, durch neue Bewehrung ersetzen, damit E-Schakt mit Phase 2 beginnen kann.
Der Beginn ist für Mai 2010 geplant. Auch hier wird die seeseitige Staumauer mit Hilfe von Hydrodemolition abgetragen, einschließlich Unterwasserarbeiten und Gateway 2.
Der dritte 12-Wochen-Auftrag ist für November 2010 geplant und umfasst Tor 1 sowie die Entfernung eines kleinen vierten Tores, das durch eine neue Staumauer ersetzt werden soll.
Der Einsatz von Hydrodemolierungstechniken gewährleistet, dass keine Bewehrungsstäbe beschädigt werden, das Risiko einer guten Betonabtragung minimiert wird, die Verschmutzung durch Staub und kristallines Siliziumdioxid vermieden wird und eine hervorragende Klebefläche hinterlassen wird. Außerdem ist sie wesentlich schneller als mechanische Abbruchmethoden und auch wesentlich weniger arbeitsintensiv.
Hydrodemolition
E-Schakt verwendet die Hydrodemolition-Ausrüstung des schwedischen Unternehmens Aquajet Systems. Dazu gehören ein HVD Evolution Aqua Cutter-Roboter, ein Aqua Frame für Unterwasserarbeiten und ein PP-700 Ecosilence-Aggregat.
Staumauer
Mit einer Gesamtlänge von 41,8 m hat der vollständig aus Beton bestehende Damm eine maximale Höhe von 14 m, eine 2,5 m breite obere Platte und eine 6 m breite Basis.
In Phase 1 hat E-Schakt 500 mm Beton von der oberen Platte entfernt und innerhalb von fünf Wochen den Hydroabbruch der staumauerseitigen Mauer bis zu einer Tiefe von 200 mm praktisch abgeschlossen; dabei wurden sowohl der Aqua Cutter Roboter als auch der Aqua Frame für die Schrägwand eingesetzt.
Ein wesentliches Merkmal des Aquajet-Roboters ist laut Andreas Nordström, dem Bauleiter von E-Schakt, die Fähigkeit, geometrische Dreiecksschnitte durchzuführen – ein einzigartiges Merkmal von Aquajet Systems.
Mit drei dreieckigen Abschnitten der Wandfläche, die jeweils 4 m x 2 m groß sind, machte das System zeitaufwändige alternative Methoden überflüssig.
„Ein weiterer Vorteil ist der 12 m hohe Mast, der es uns ermöglicht, in maximaler Höhe zu arbeiten.“
Eine 1 m tiefe Rinne, die entlang der Dammwand ausgehoben wurde, wird dem Aqua Cutter-Roboter den Zugang ermöglichen, um den beschädigten Beton unterhalb des Bodens weiter zu entfernen.
Während der zweiten Phase des Auftrags wird E-Schakt 5,5 m Beton am vertikalen Element der stromaufwärts gelegenen Seite des Dammes bis zu einer Tiefe von 200 mm entfernen, davon mindestens 1 m unter Wasser.
Für diesen Einsatz wird der Aqua Frame-Roboter an der senkrechten, flussaufwärts gelegenen Staumauer positioniert und von Tauchern an der Mauer befestigt. Dann kann der E-Schakt-Operator in enger Zusammenarbeit mit den Skanska-Tauchern die Unterwasserabbrucharbeiten von der Oberfläche aus fortsetzen.
Der Aqua Frame umfasst 8 Meter lange Seitenschienen mit einer 4 Meter langen Traversenschiene, um die oszillierende Lanze im Traversenkopf mit ihrer Düse zu stützen, die bei 1000 bar mit einer Rate von 260 l/min – 330 l/min je nach Abtragtiefe arbeitet.
Hochwasserschutztore
Die Anlage in Järpströmmen verfügt über drei Überlauftore aus Stahl, eines mit einem Schieberschacht und zwei ohne Schieberschacht, mit Überlaufrinnen aus Betonplatten.
Die drei Tore haben eine Gesamtlänge von fast 60 m und eine maximale Höhe von 16 m.
In jeder der drei Sanierungsphasen wird nacheinander ein einzelnes Tor entfernt, um es zu sprengen und zu sanieren. Nach der Entfernung des Tores werden alle Betonstrukturen an den Toren mit Hydrodemolitionstechniken bearbeitet.
Dieser Aspekt würde den Bauunternehmern bei den zahlreichen zu behandelnden Winkeln normalerweise Probleme bereiten, aber, so Andreas Nordström, „es ist das kniffligste Element, aber wir sind zuversichtlich, dass das einzigartige Steuerungssystem des Aquajet uns helfen wird, den Zeitplan einzuhalten.“
Insgesamt sieht der Vertrag die Entfernung von mehr als 162 m3 Beton aus dem Damm und 439 m3 für alle drei Hochwasserentlastungen vor.
Gefriertemperaturen
Die Wahrscheinlichkeit, dass die nächtlichen Temperaturen auf unter -20ºC sinken, ist die Hauptsorge des Subunternehmers während der Wintermonate.
„Derzeit, Mitte Oktober, haben wir Tagestemperaturen von -9ºC“, bestätigt Andreas.
„Da der Fluss flussabwärts bereits für den Winter zugefroren ist, könnte das Projekt zu einem riesigen Eiswürfel werden. Heute sind es nur -7ºC, aber in der Nacht wird es noch viel kälter.“
Um zu verhindern, dass die Schläuche über Nacht einfrieren, hat E-Schakt beschlossen, die ganze Nacht hindurch kontinuierlich Wasser durch die Hochdruckschläuche zu leiten und das Aggregat abzuschalten, um das Wasser in den flussabwärts gelegenen Fluss zu leiten.
Ein beheizter Kreislauf wird auch in den Wasserpumpen aufrechterhalten, die 24/7 in Betrieb sind, und Frostschutzmittel wird auch auf die Schläuche aufgetragenEin beheizter Kreislauf wird auch in den Wasserpumpen aufrechterhalten, die 24/7 in Betrieb sind, und Frostschutzmittel wird auch auf die Schläuche aufgetragen.
„Es geht darum, sich auf den nächtlichen Temperatursturz vorzubereiten, sonst haben wir am nächsten Morgen ein echtes Problem“, fügte er hinzu.
Jeden Morgen werden die Schläuche zunächst mit Hochdruckluft durchgespült, um das Frostschutzmittel zu entfernen, bevor sie wieder an das Aggregat angeschlossen werden.
Auch während der Essens- und Besprechungspausen tagsüber werden die Geräte nicht abgeschaltet, sondern im „Leerlauf“ gehalten.
Während jedes 12-Wochen-Vertrags hat E-Schakt ein Team von drei Bedienern, die eine 12-Stunden-Schicht an 7 Tagen in der Woche in einem 7-Tage-Wechselzyklus arbeiten.
Wasserkraftwerk Järpströmmen
Das Kraftwerk wurde 1944 erbaut und verfügt über drei 118-MW-Röhren, die 415 GWh/Jahr an Strom für das nationale Netz liefern.
Mit einer Fallhöhe von 66 m zur unterirdischen Anlage werden die Turbinen durch einen Wasserstrom von 220 m3/sec aus dem 156 km2 großen See Kallsjön gespeist, dem sechstgrößten See Schwedens mit einer Tiefe von 134 km.