Mit der Versiegelung soll, in Verbindung mit der streckenweisen Verfüllung, die Barrierenwir-kung des durch Bauaktivitäten verletzten Wirtgesteins als Transportbarriere möglichst wieder hergestellt und auch eine gebirgsstützende Wirkung erzielt werden. Zu diesem Zweck werden an Schlüsselstellen hochwertige Versiegelungen eingebaut, welche als hydraulische Barrieren konzipiert sind. Die Zwischenstrecken inkl. Rampe und Schacht werden satt verfüllt, um primär Bruch-, Auflockerungs- und Verformungserscheinungen des ausbruchnahen Gebirgsbereiches entgegen zu wirken. Versiegelungen und Streckenverfüllungen werden, dem Verschlusskonzept entsprechend, phasenweise eingebaut (Fig. 8.1 bis 8.3).
8.3.1 Versiegelungen in Schlüsselzonen
Versiegelungen werden als hydraulische Barrieren ausgelegt. Aufgrund ihrer Funktion im einzelnen, dem Einbauzeitpunkt, der standortspezifischen Gegebenheiten und der projektbe-dingten Situation der Hohlräume (horizontal/vertikal, gross/klein), wird einerseits zwischen Versiegelungen und Betonpfropfen und bei den Versiegelungen zwischen vier Versiegelungs-gruppen unterschieden, welche jeweils unterschiedliche Konzepte erfordern. Die Einbau-bereiche dieser vier Versiegelungsgruppen und der Betonpfropfen sind in Fig. 8.4 eingezeichnet und beschriftet.
Während die Betonpfropfen der Lagertunnel LMA kaum weiterer Erläuterungen bedürfen, wird auf die verschiedenen Versiegelungen nachstehend zusammenfassend eingegangen, und als Beispiel dazu werden zwei Gruppen bzw. Versiegelungstypen detaillierter dargestellt. Diese Ausführungen stützen sich auf eine Studie zum Verschluss des geologischen Tiefenlagers
500 m
(Sitz 2003). Weitere Unterlagen zu Verfüllung und Versiegelung sind im Projekt Gewähr (Nagra 1985) dokumentiert, welches sich auf ein umfangreiches diesbezügliches Schrifttum abstützt und neben mehreren theoretischen, im Auftrag der Nagra durchgeführten Arbeiten auch die relevanten Versuche in der Stripamine in Schweden und Laboruntersuchungen an der ETH Zürich umfasst. Im weiteren wird auf die Versuche in Aspö (Schweden) und im URL (Kanada) verwiesen.
Fig. 8.4 Situation des geologischen Tiefenlagers nach dem vollständigen Verschluss mit Versiegelungsgruppen V1 bis V4
Die Versiegelungen in den Schlüsselzonen bestehen aus einem Dichtsystem, das die geforderte Dichtheit gewährleistet und aus dem statischen Widerlager zur Aufnahme bzw. Ableitung der durch den Flüssigkeitsdruck bzw. den Quelldruck hervorgerufenen Kräfte in das Gebirge. Zur konstruktiven Gestaltung und Bemessung sind neben den Belastungen detaillierte geotech-nisch/felsmechanische Angaben notwendig. Das Bemessungskriterium für das Dichtsystem ist das Unterschreiten eines bestimmten, durch hydrodynamische Modellrechnungen festzulegen-den kritischen Volumenstromes. Dadurch ist es möglich, die kombinierte Wirkung der Durch-lässigkeit des Dichtsystems einschliesslich des aufgelockerten Gebirgsbereiches und des hydraulischen Gradienten zu berücksichtigen.
Als Material für dieses Dichtsystem bieten sich aufgrund der geringen Durchlässigkeiten, des Quellvermögens, der Langzeit- und Erosionsbeständigkeit vor allem Bentonite und Bentonit-Zuschlagstoffmischungen an, wobei die Materialeigenschaften durch die Bentonittrockenroh-dichte und den Bentonitanteil gesteuert werden. Für die Widerlager ist für kürzere bis mittlere Zeiträume die Verwendung von Beton möglich. Für längere Einsätze bieten sich Trockenmau-erwerk aus Natursteinen oder das Einbringen von Schotterkies z.B. aus Basalt, Diabas oder Granit mit entsprechenden Übergangsschichten an.
500 m
8.3.1.1 Versiegelungen V1
Den Versiegelungen V1 der Lagerstollen BE/HAA fallen als Aufgabe bis zum Verschluss des Hauptlagers die Verhinderung eines Wasserzuflusses aus dem Bau- und/oder Betriebstunnel und die Verhinderung einer Stollenbegehung durch Personen zu. Langfristig sollen die Ver-schlüsse V1 Dichtfunktion und Lastabtrag gegenüber einem aus dem Lagerstollen oder dem Betriebs- bzw. Bautunnel auftretenden Flüssigkeitsdruck übernehmen. Die Dichtelemente beste-hen aus Bentonitgranulat und einer Mischung aus Bentonit/Sand und der Lastabtrag erfolgt durch eine Schotterkiespackung, welche mit je einer Übergangsschicht an das Dichtelement anschliesst. Als Abschluss gegen den Betriebs- bzw. Bautunnel wird eine Betonwand erstellt, welche eine temporäre Funktion bis zur Verfüllung des Hauptlagers hat (Fig. 8.5). Im Bereich der Versiegelung V1 werden die Schienen entfernt.
Fig. 8.5 Schematische Darstellung der Versiegelung V1 als Verschluss der Lagerstollen BE/HAA auf der Betriebstunnelseite; anderes Ende (Bauseite) prinzipiell gleich Abmessungen in m
8.3.1.2 Versiegelung V2
Mit der Versiegelung V2 wird der Betriebstunnel BE/HAA und LMA sowie der Bautunnel beim Verschluss des Hauptlagers versiegelt (Fig. 8.4). Die V2 sollen über einen Zeitraum bis zu ca.
100 Jahren in der Lage sein, bei einem evtl. Wassereinstau über Teile des offenen Tunnel-systems einen Wasserzutritt in den verfüllten Lagerbereich wirksam zu verzögern oder, was kaum zu erwarten ist, ein Ausfliessen potenziell kontaminierter Wässer aus dem Lagerbereich zu verhindern. Als Dichtbarriere ist kompaktierter Bentonit und zum Lastabtrag ein Betonpfrop-fen von je ca. 30 m Länge vorgesehen. Im Bereich der Versiegelung wird die Betonauskleidung der Tunnel sowie der unmittelbar anstehende Fels auf einer Tiefe von ca. 0.5 – 1.0 m entfernt.
20.00
8.3.1.3 Versiegelung V3 und V3'
Die Versiegelung V3 und V3' gehört zum Verschluss des Hauptlagers und wird mit den Versie-gelungen V2 eingebracht. Ihr kommt eine besondere Bedeutung zu, weil sie im Schacht die direkte Verbindung zwischen Lagerzone und Biosphäre endgültig und dauerhaft verschliesst. Es werden somit sowohl an das Dichtelement wie an die Lastabtragung sehr hohe Anforderungen gestellt. Diese sollen durch einen mehrschichtigen Aufbau und durch die Verwendung natürli-cher Materialien erfüllt werden. Ein Konzeptvorschlag für die Versiegelung V3 am Schachtfuss ist in Fig. 8.6 dargestellt. Die darüber liegende Versiegelung V3' beim Übergang zum Wedel-sandstein soll nach dem gleichen Prinzip ausgeführt werden.
Fig. 8.6 Konzeptvorschlag für die Schachtversiegelung V3
obere Filterschicht obere Schottersäule
obere Übergangsschicht Bentonit/Sand/Kies-Gemisch 1 Bentonit/Sand/Kies-Gemisch 2
Dichtelement
kompaktierter Bentonit
untere Übergangsschicht 2 untere Übergangsschicht 1 untere Filterschicht
untere Schottersäule verdichtete Böschung verdichtete
Vorschüttung unverdichtete Vorschüttung
Bentonit/Sandverfüllung
Rahmengestein
Opalinuston
Beton
540 cm 400 cm 360 cm
ca.40m
Pumpensumpf
8.3.1.4 Versiegelung V4 und V4'
Mit der Versiegelung V4 und V4' wird der Zugangstunnel (Rampe) und damit der zweite Verbindungsweg zwischen der Lagerzone und der Biosphäre final verschlossen. Die Versiege-lung V4 und V4' wird beim Verschluss der Gesamtanlage, also voraussichtlich erst lange Zeit nach dem Verschluss des Hauptlagers eingebaut und hat die gleichen Anforderungen zu erfüllen wie die Schachtversiegelung. Auch hier wird ein mehrschichtiges Verschlussbauwerk aus natür-lichen Materialien vorgeschlagen: Das Dichtelement aus Bentonit und die Widerlager aus Schotterkies mit entsprechenden Übergangsschichten. Der Betoneinbau im Tunnel und eine Schicht des unmittelbar angrenzenden Felsens werden ausgebaut. Die Länge des Versiegelungs-bauwerks beträgt im Konzeptentwurf für diesen Verschluss ca. 80 m.
8.3.2 Streckenverfüllungen
In den Lagerstollen BE/HAA erfolgt die Streckenverfüllung mit Bentonitgranulat während der Einlagerung der Abfälle und bei den Lagertunneln LMA werden die Resthohlräume unmittelbar nach abgeschlossener Belegung der Tunnel mit Mörtel verfüllt (Kap. 5.2.4).
Zur Streckenverfüllung im übrigen Bereich des Opalinustons und der Rahmengesteine (Beilage 3-2) ist der Einbau eines Bentonit/Quarzsand-Gemisches von 30/70 % vorgesehen und zur Verfüllung des Zugangstunnels und des Schachtes in den überliegenden Schichten ist der Einsatz von Opalinuston aus der Ausbruchdeponie geplant. Die detaillierten Massnahmen zur Abtrennung von Aquiferen in den überliegenden Schichten werden aufgrund der Ergebnisse beim Rampenbau bzw. Schachtabteufen festgelegt.