HYDRO
Schwerpunkt
Foto: Stadtwerke Feldkirch
Das Tosbecken von Wehrfeld 1 wird saniert: Um ein möglichst sicheres Bauen zu ermöglichen, wurden neben der Abschottung am Tosbeckenende auch die Wehrpfeiler um 2 m erhöht.
STAHLPANZERUNG FÜR DIE TOSBECKEN DES KRAFTWERKS HOCHWUHR, FELDKIRCH Seit der Fertigstellung im Jahr 2003 deckt das Laufwasserkraftwerk „Hochwuhr“ der Stadtwerke Feldkirch etwa 10 Prozent des Strombedarfs von Feldkirch. Die Leistung des Kraftwerks beträgt 4 MW, die Fallhöhe 9,5 m. Das Kraftwerk wurde in einer beengten Felsschlucht am Südeingang der Stadt Feldkirch errichtet und ersetzt ein jahrhundertealtes Hochwuhr. Im Zuge der Projektierung musste mit Rücksicht auf angrenzende Gebäude und einen bestehenden Düker das Tosbecken relativ kurz und daher mit steilem Wehrrücken ausgebildet werden. Durch Verzögerungen im Bauablauf ergab sich die Notwendigkeit, anstatt des ursprünglich geplanten gemeinsamen Tosbeckens für beide Wehrfelder durch Einbau einer Mittelwand zwei getrennte Tosbecken auszuführen. Neben den Gegenstufen mussten deshalb zusätzlich beidseitig Störelemente am Ende der Tosbecken zur ausreichenden Vertosung in Teillastfällen ergänzt werden.
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as HQ100 der Ill in Feldkirch war zum Zeitpunkt der Errichtung des Kraftwerks behördlich mit 760 m³/s definiert. Die Geschiebefracht in der Ill wurde mit durchschnittlich 30.000 m³/Jahr angegeben. 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. Die Verschleißschicht wurde mit Bewehrungsmatten DN 10/ e=10 armiert und mit einem Bügel DN 14/m² mit dem tragenden Beton verbunden. Die Betondeckung wurde mit 6 cm vorgegeben. Mit dem gleichen Hartbeton wurden die untersten
1,5 m der Wehrpfeiler ausgeführt. Die Wehrrückenschwellen sowie die beiden Stufen am Ende der Tosbeckenböden wurden mit 12 mm starken Stahlblechen S235 gepanzert. Schon zwei Jahre nach Inbetriebnahme mussten die Tosbecken ein 40-jährliches Hochwasserereignis mit der etwa 7-fachen Geschiebefracht eines normalen Jahres bewältigen. Nach dem Hochwassergeschehen zeigten sich am Verschleißbeton bereits erste relevante Schäden. Nach 15 Betriebsjahren wurde eine Befundung der Tosbecken durchgeführt. Die Schäden hatten sich inzwischen erwartungsgemäß ausgedehnt. Großflächig lag die gesamte Bewehrung der Verschleißschicht frei. Beim Übergang vom Wehrrücken auf den Tosbeckenboden war die gesamte Verschleißschicht abgetragen. Der Konstruktionsbeton war hier bereits schutzlos dem Wasserangriff ausgesetzt.
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Auch bei allen Wehrpfeilern lag die Bewehrung beim Übergang Boden/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. Deutliche Abrasionserscheinungen zeigten sich an den Wänden auf dem untersten Meter. LÖSUNGSFINDUNG Im Jahr 2018 wurde ILF Consulting Engineers von den Stadtwerken Feldkirch damit beauftragt, eine Abschätzung der Abrasionsraten im Tosbecken vorzunehmen. Dabei galt es, diverse Materialien für das Tosbecken im Hinblick auf die Abrasionsresistenz bzw. deren Lebensdauer zu bewerten. Im Rahmen einer Studie erarbeitete das Team von M+G Ingenieure unter Leitung von Dipl.-Ing. Josef Galehr April 2021
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