KW Hochwuhr, Feldkirch:
Tosbecken mit Stahlpanzerung saniert

Tosbeckenpanzerung beim Kraftwerk Hochwuhr der Stadtwerke Feldkirch. Aufgrund der vergleichsweise geringen Mehrkosten wurde die Stahlpanzerung mit hochverschleißfesten Blechen der Stärke 15 mm in Hardox 450 umgesetzt. Die Tosbeckenform wurde beibehalten.

Das 2003 errichtete Laufwasserkraftwerk „Hochwuhr“ der Stadtwerke Feldkirch deckt rund 10 Prozent des Strombedarfs von Feldkirch. Die Leistung des Kraftwerks beträgt 4 MW, die Fallhöhe 9,5 m. Bereits zwei Jahre nach Inbetriebnahme mussten die Tosbecken ein 40-jährliches Hochwasserereignis mit der etwa 7-fachen Geschiebefracht eines normalen Jahres bewältigen.

Nach 15 Betriebsjahren erfolgte eine Befundung der Tosbecken mit dem Ergebnis: Die nach dem Hochwassergeschehen entstandenen ersten relevanten Schäden am Verschleißbeton hatten sich erwartungsgemäß ausgedehnt, die gesamte Bewehrung der Verschleißschicht lag großflächig frei, zudem war beim Übergang vom Wehrrücken auf den Tosbeckenboden die gesamte Verschleißschicht abgetragen. Der Konstruktionsbeton war hier bereits schutzlos dem Wasser ausgesetzt. Auch bei allen Wehrpfeilern lag die Bewehrung beim Übergang Bodenplatte/Wand großflächig frei. An einzelnen stark belasteten Stellen war der Konstruktionsbeton bereits bis zu einer Tiefe von 15 cm erodiert. Einzelne Bewehrungsstäbe wurden um bis zu 90 Prozent geschwächt. Die deutlichen Abrasionserscheinungen zeigten sich auch an den Wänden auf dem untersten Meter.

Die Tosbecken weisen eine Gesamtlänge von 35 m und eine Breite von je 13 m auf. Zum Schutz vor Geschiebeangriff wurden die Tosbeckenböden und -ausläufe mit einer Verschleißschicht in einer Stärke von 25 cm ausgestattet. Die Wehrrücken erhielten ihre Kontur mit einer Verschleißschicht von 25 bis 80 cm. Die Betongüte wurde mit Hartbeton C 40/50 WU/FB vorgegeben und armiert.

Zur Mängelbehebung wurden mehrere unterschiedliche Varianten ausgearbeitet. Die Stadtwerke Feldkirch beauftragten unter anderem einen Spezialisten für die Abschätzung von Abrasionsraten. Es zeigte sich, dass eine Instandsetzung mit Beton keine langfristige Lösung darstellt. Weiters wurde mit Vertretern der Vorarlberger Wasserwirtschaft sowie der Wildbach- und Lawinenverbauung über Erfahrungen mit Verkleidungen von Geschiebesperren in Granit und Stahl diskutiert und Exkursionen unternommen, wobei sich zeigte, dass in den letzten Jahren nur noch Stahlpanzerungen ausgeführt wurden.

Gereinigte Betonfläche unter Stahlpanzerung

Bestehende Stahlpanzerung an der Wehrkrone nach 15 Jahren

An der Ill ist aus Beobachtungen der letzten zehn Jahre mit Winterabflussereignissen von ca. 240 m3/s zu rechnen. Um ein sicheres Bauen während der Umsetzung zu gewährleisten, mussten neben der Abschottung am Tosbeckenende auch die Wehrpfeiler um 2 m erhöht werden. Nach dem Einrichten der Baustelle wurde mit dem Abtrag der Verschleißschicht mittels Hochdruckwasserstrahlen begonnen. Anschließend wurde das Tosbecken mit einem provisorischen Dach und Seitenwänden wetterfest abgedeckt, sodass auch ein Beheizen möglich war. Die Arbeiten sollten im Trockenen und bei Bauteiltemperaturen über 5°C durchgeführt werden.

Nach Herstellung des provisorischen Daches wurde mit der Montage der Unterkonstruktion für die Stahlpanzerung begonnen. Dazu wurden im Abstand von ca. 2,4 m Vierkantstäbe 50/50 mm, S235 auf eine Justierkonstruktion aufgelegt und verschweißt, die ihrerseits mit zwei Gewindestangen DN 20 im Konstruktionsbeton verankert ist. Diese Konstruktion musste beim Einbringen des selbstverdichtenden Betons den Betondruck in die Unterkonstruktion ableiten.

Nach Ergänzung der Bügel des Konstruktionsbetons wurde die Armierung des Vergussbetons eingebaut. Die Stahlplatten wurden mit dem Vierkantstahl voll verschweißt. Zur Sicherung der Stahlbleche gegen „Auftrieb“ beim Betoniervorgang wurden beim Tosbeckenboden Stahlwandriegel im Abstand von 1,2 m verlegt und über Gewindestangen auf den Vierkantstahl verschweißt. Beim Betonieren war damit eine Betonierhöhe von maximal 0,5 m zulässig. Beim Wehrrücken und den Wänden wurden die Stahlwandriegel verdichtet, um einen höheren Betonierdruck zuzulassen.