Druck

Beim Zuströmen des Bergwassers in den Tunnelbereich findet (besonders bei hoher Gebirgsüberlagerung) eine massive Druckentlastung des Bergwassers statt. Beim Bau des Lötschberg-Basistunnels ergaben Messungen im Bereich des Jungfraukeils, bereits 1 Meter hinter der Ausbruchkante, eine Druckzunahme von 50 bar Wasserdruck. Dieser Druckunterschied, in Verbindung mit dem hohen Gehalt an CO2 im Bergwasser, führt dazu, dass die im Bergwasser gelöste Kohlensäure im Kontakt mit der Tunnelluft ausgast (CO2-Partialdruckausgleich) und zur Ausfällung von Kalk führt. Dieser Gasaustausch richtet sich nach dem Unterschied zwischen dem CO2-Gehalt/Druck im Bergwasser und dem CO2-Gehalt/Druck in der Umgebungsluft und nicht nach dem absoluten Druck der umgebenden Atmosphäre.

Es ist sinnvoll den CO2-Gehalt/Druck in der umgebenden Atmosphäre möglichst hoch zu halten. Nutzlos dagegen ist es, eine umgebende Atmosphäre mit hohem Druck zu schaffen, die kein CO2 enthält, denn der Gasaustausch richtet sich nur nach den gleichen Stoffeinheiten (in unserem Fall nach den CO2-Molekülen). Es ist deshalb sinnvoll, aber nicht ganz einfach, das Entwässerungssystem mit CO2 anzureichern.

Die einfachste Möglichkeit dazu bieten luftdichte Schachtdeckel, die dafür sorgen, dass sich im Laufe der Zeit der CO2-Gehalt im EWS erhöht. Dieses System funktioniert jedoch nur optimal in Tunneln mit geringer Überlagerung (bis zu einem Wasserdruck von max. 3 bar), da mit einer konventionellen Syphonierung die Möglichkeiten zum Druckaufbau innerhalb eines EWS beschränkt sind.

Darüber hinaus gehende CO2-Partialdrücke können damit nicht mehr effektiv beeinflusst werden – denn das überschüssige CO2 entweicht trotzdem (über den Syphon im Entwässerungsschacht).

Es gilt weiter zu beachten, dass der CO2 Gehalt/Druck im Bergwasser keinen Einfluss auf die Versinterungsbildung ausübt, die durch eine pH-Werterhöhung des Bergwassers hervorgerufen wird. Luftdichte Schachtdeckel sind aber in jedem Fall sinnvoll.

CO₂-Entgasung beim Eintritt des Bergwassers in den Tunnel.