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Kops II pressure tunnel - Technical concept, geotechnics and construction

Schnetzer, Herbert / Vigl, Alois / Wannenmacher, Helmut

Das Kopswerk II ist ein Parallelwerk zum bestehenden Kopswerk I. Es ist eine Hochdruck- Wasserkraftanlage der Vorarlberger Illwerke AG und bringt eine Leistungssteigerung um 450 MW im Turbinen- und Pumpbetrieb. Für das Kopswerk II ist ein hochbelasteter Druckstollen, der Versalstollen II mit einem Innendurchmesser von 4,9 m und einer Länge von rund 5500 m, zu errichten. Der 4780 m lange TBM-Abschnitt des Stollens wurde steigend im Fräsvortrieb mit einer DS-TBM (Durchmesser = 5,54 m) aufgefahren und mit hexagonalen Tübbingen (st = 23 cm) ausgekleidet. Der Stollen durchörtert Serien verschiedener Gneise und Glimmerschiefer bei Überlagerungshöhen von 150 - 700 m. Der Bergwasserdruck wurde mit bis zu 45 bar abgeschätzt, der Innenwasserdruck ist mit 0 - 12 bar anzusetzen. Aufgrund dieser Rahmenbedingungen wurde eine Tübbingauskleidung in Verbindung mit durchgängiger Niederdruck-Kontaktinjektion und bereichsweise einer Hochdruck-Konsolidierungs- und Abdichtungsinjektion gewählt. Bei Station 1893 m war ein Nachbruch zu überwinden, der unter Einsatz von Schäumen und Injektionsbohrankern bewältigt werden konnte. Die Wasserzutritte während des Vortriebs erreichten 150 l/s über die Stollenlänge. Letztendlich konnte der Stollen mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 15 - 18 m/d und Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 37 m/d erfolgreich aufgefahren und durchgeschlagen werden.

Kops II is a 450 MW parallel scheme of the existing HPP-Kops I of the Vorarlberger Illwerke AG in Austria. The Kops II pressurised headrace tunnel 'Versalstollen II' comprises an inner diameter of 4.9 m and a length of about 5500 m. The 4780 m long TBM portion of the tunnel was excavated with a DS-TBM through gneiss and schist formations and is lined with honeycomb segments with a thickness of 23 cm. The overburden was ranging from 150 to 700 m. An external water table up to 45 bar and an internal pressure between 0 to 12 bar had to be considered within the technical concept. For that reasons a segmental lining in combination with obligate low pressure contact grouting and high pressure consolidation and sealing grouting was followed up during the design. At chainage 1893 m an overbreak had to be overcome. This was achieved with the help of foam and self drilling grouted anchor holts out from the cutterhead. The water ingresss to the tunnel was 150 l/s. Finally the tunnel could be excavated at an average advance rate of 15 to 18 m/d and maximum advance rated up to 37 m/d.