Abbruch Dampfkraftwerk Voitsberg, Blöcke 1-3

Dipl.-Ing. Martin Taborsky

Die Porr Umwelttechnik GmbH (PUT) hat Ende 2012 den gesamten Kraftwerksstandort Voitsberg (Kraftwerksblöcke 1-3 inklusive Liegenschaften) von der A-Tec Beteiligungs GmbH erworben und wickelt den Rückbau und die Verwertung gemeinsam mit dem Partner Scholz Rohstoffverwertung Austria ab. Der alte Kraftwerksstandort macht somit Platz für eine Neubebauung im Zentrum von Voitsberg. Rund eineinhalb Jahre Planung sind dem Abbruch vorangegangen.

In den vergangenen fünf Jahren wurde die PUT zum Marktführer für komplexe Rückbauprojekte und Industriedemontagen und hat ihre Kompetenzen bei Projekten wie dem Areal des Wiener Südbahnhofes, dem Frachtenbahnhof, dem Postkomplex sowie dem Krankenhaus Nord in Wien erweitert. Das Kraftwerk Voitsberg ist das derzeit größte industrielle Rückbauprojekt (Urban Mining Abbruchprojekt) in Österreich.

Die PORR UMWELTTECHNIK zeichnet sich dabei federführend als Know-how-Träger mit umfassender Kompetenz, Vielseitigkeit und Kapazität in den Gebieten Projektentwicklung, Abbruchtechnik, Baumanagement und Urban Mining aus.

Urban Mining

Mit diesem Projekt zeigt die PORR UMWELTTECHNIK eindrucksvoll ihre Kompetenz in der gesamten Kette des Urban Mining. Mögliche Objekte als Sekundärrohstoffe werden frühzeitig identifiziert und die darin enthaltenen Sekundärrohstoffe quantifiziert. Weiters werden Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen auf Basis innovativer, technischer Rückgewinnungsvarianten (Rückbau-, Demontage-, Abbruch-, Sanierungs- und Wiederverwertungskonzepte) und der erzielbaren Erlöse erstellt sowie letztendlich die Grundstückswiederverwertung durchgeführt.

Projektdaten

Leistungssumme ca. EUR 25 Mio.
Projektdauer 18 – 30 Monate
(Variante Verschrottung / KW-Relocation)
Industriedemontage von drei Kraftwerksblöcken
(35 massive Kraftwerksgebäude)
Abbruch Kamin Höhe 180 m
Abbruch Kesselhaus Höhe 103 m
Abbruch Stiegenhausturm Höhe 103 m
Abbruch Kühlturm Höhe 100 m
Abbruch Bunkergebäude Höhe 54 m
Verwertung Grundstücksfläche ca. 250.000 m²
Verwertung ca. 200.000 t Stahlbeton
Verwertung ca. 40.000 t Altmetalle
Schadstoffsanierung (Asbest)  

Nach dem offiziellen Startschuss am 25. April, der im feierlichen Rahmen mit Vertretern der Stadt Voitsberg, der umliegenden Gemeinden sowie den Vertretern der ausführenden Unternehmen – dem Vorstandvorsitzenden Ing. Karl-Heinz Strauss, MBA von der PORR und Oliver Scholz von der Scholz AG – erfolgte, starteten die Hauptabbruchmaßnahmen des industriellen Rückbaus des Kraftwerks Voitsberg.

Der fachmännische Rückbau des 250.000 m² großen Areals stellt dabei eine besondere Herausforderung für die PORR UMWELTTECHNIK dar. Insgesamt müssen 35 massive Kraftwerksgebäude, vier davon mit jeweils mehr als 100 m Höhe –  darunter der 180 m hohe Kamin – rückgebaut werden. Dabei werden 200.000 t Stahlbeton abgebrochen sowie 40.000 t Stahlteile demontiert. Mehr als 90 % der Materialien werden recycelt und wiederverwertet. Ziel ist es, die gesamte Anlage in möglichst kurzer Zeit ordnungsgemäß rückzubauen, sodass die freigewordenen Flächen einer Wiederverwertung zugeführt werden können.

Schweres Abbruchgerät ist Voraussetzung

Der sehr hohe Bewehrungsgrad des Stahlbetons stellt natürlich auch eine große Herausforderung für die eingesetzten Abbruchgeräte dar. Für die Abbrucheinsätze legt man seitens der PUT großen Wert darauf, dass die Baugeräte neben hoher Leistungsstärke bei geringem Wartungsaufwand, auch über eine gewisse Reichweite mittels Longfront- und Longreach-Ausrüstung verfügen. Natürlich müssen auch für die unterschiedlichen Anbaugeräte die Hydraulikleistung und Motorstärke passen. Um die knappe Baudauer einhalten und entsprechende Leistungen bewerkstelligen zu können, sind bis zu 6 t Abbruchhämmer, Abbruchzangen und Schrottscheren im Einsatz. Zu Spitzenzeiten werden bis zu 15 Großgeräte (von 20 t- bis 175 t-Baggern) ihre Abbrucharbeiten am Kraftwerksgelände verrichten.

Erst kürzlich hat sich die PORR mit dem derzeit größten Abbruchbagger in Österreich verstärkt: Der Hitachi 870 mit Longfrontausrüstung und einem Einsatzgewicht von 175 t zeichnet sich durch enorme Demontage- und Abbruchleistung und durch den Einsatz von leistungsstarken 5 t-Abbruchwerkzeugen selbst in einer Höhe von 52 m aus. Die PORR UMWELTTECHNIK bietet bei derartig komplexen Industriedemontagen dadurch eine wirtschaftlichere und gleichzeitig sicherere konventionelle Abbruchmethode im Vergleich zu einer Sprengung an.

Rückbau der Kraftwerksblöcke I+II

Mit den Rückbauarbeiten der Kraftwerksblöcke I+II (1941 errichtet) wurde im Februar begonnen. Dieser Kraftwerksteil wurde bereits bis auf Geländeoberkante komplett abgebrochen.

Die Blöcke I+II bestanden im Wesentlichen aus drei bis zu 50 m hohen Holzkühltürmen, dem Ascheabscheider, dem Maschinenhaus, zwei Kesselhäusern mit fünf Kesseln sowie zahlreichen weiteren massiven Kraftwerksgebäuden.

Der Abbruch der Kesselhäuser erfolgte vorwiegend innerhalb der Gebäudehülle um die Lärm- und Staubemissionen für die naheliegenden Anrainer zu minimieren. Das technisch anspruchsvolle Objekt war das Kesselhaus 5 mit zugehörigem Kamin, der eine Höhe von 70 m vorwies. Das Kesselhaus bestand aus einer mit Mauerwerk ausgefachten Stahlkonstruktion mit 41 m Höhe und beinhaltete einen ca. 4.000 t schweren Kessel mit mehreren Hochbehältern und Druckkesseln, der in der obersten Deckenebene verankert war. Hier konnte sich der neue Hitachi 870 Bagger gegenüber der Sprengvariante eindrucksvoll durchsetzen.

Nach dem Entfernen der Außenmauern wurde der Kessel sequenzweise entfernt, bis nur noch die tragende Stahlkonstruktion sowie statisch relevante Teile des Kessels übrig blieben. Diese Konstruktion wurde nach gezielter Abschwächung der Stützen gemäß dem Abbruchkonzept planmäßig zu Fall gebracht.

Innovatives Abbruchkonzept Kühlturm (Seilzugmethode)

Für den Abbruch des 100 m hohen Kühlturmes wurde seitens der PORR UMWELTTECHNIK ein revolutionäres, innovatives Abbruchkonzept (Seilzugmethode) entwickelt. Vorbereitend mussten die Asbestsanierungsarbeiten durch Entkernung von über 2.500 t Asbestzementplatten manuell bzw. elementweise mittels Kran-LKW fachgerecht demontiert und entsorgt werden.

Die bisherigen Abbruchkonzepte für Kühlturme sehen eine Sprengung, Schwächen der Stützenkonstruktion sowie zeit- und kostenintensive Krandemontage oder Duo-Drive-Breaker-Systeme vor. Grundidee des neuen Abbruchkonzeptes war, den Kühlturm am nur 16 cm starken Kühlturmmantel zu schwächen. Dabei wird der Kühlturm im unteren Bereich mittels Longfront-Abbruchbagger (Reichweite 20 m) durch senkrechte Schlitze feldweise geschwächt. Die restlichen Felder, welche die Standsicherheit des Kühlturmes in der Schwächungsphase gewährleisteten, werden mittels zweier Abbruchbagger (Einsatzgewicht 40 bis 65 to) durch ein 200 m langes Stahlseil gecrackt und der geschwächte Kühlturm punktgenau und kontrolliert zum Einsturz gebracht. Vor dem Abbruchvorgang werden die im statischen Konzept errechneten Ergebnisse mit den tatsächlich wirkenden Kräften verglichen bzw. bestätigt. Der Kühlturm stürzt bei dieser Methode in sich zusammen – daher zeichnet sich diese Abbruchvariante vor allem durch das geringe Ausbreitmaß der einstürzenden Materialien (max. 20 m Entfernung vom Kühlturmbecken) sowie der geringen Erschütterungen (max. 1,5mm/s in 50 m Entfernung bei einem Grenzwert von 7mm/s) im Vergleich zu den Abbruchvarianten Sprengen und Schwächen der Stützenkonstruktion aus. Die Seilzugmethode stellt unter den gegebenen Randbedingungen gleichzeitig die sicherste, schwingungsärmste, schnellste und wirtschaftlichste Lösung auch bei beengten Platzverhältnissen dar.

Rückbau Kraftwerksblock III

Die Demontage- und Verwertungsarbeiten des intakten 330 MW Kraftwerksblock III, welcher 1983 errichtet und 2006 eingestellt wurde, beginnen voraussichtlich Ende 2013. Sie erfolgen unter der Präambel den Großteil der Kraftwerkseinrichtungen und Anlagenkomponenten bestmöglich zu verwerten, daher wird eine Wiederverwendung (Kraftwerksrelocation), vor einer Anlagenkomponentenverwertung und einer Verschrottung angestrebt. Der Kraftwerksblock III wird bis dahin im Konservierungsbetrieb gehalten, um eine Weiterverwendung der Anlagenteile für einen künftigen Nutzer, an einem anderen Standort, gewährleisten zu können.

Nach der innovativen und effizienten Abbruchtechnik die beim Kühlturm des Blocks III erstmals zur Anwendung kam, werden weitere Arbeiten durchgeführt, bei denen die PORR UMWELTTECHNIK von ihren Erfahrungen profitieren kann. Unter anderem werden die Industriedemontage von 30.000 t Stahlkonstruktion und Anlagenkomponenten, wie z. B. dem 103 m hohen Kessel sowie die geplanten Sprengungen des 180 m hohen Kamins, des 103 m hohen Stiegenturmes und eine Auflockerungssprengung des Turbinentisches folgen. Das anfallende Abbruchmaterial wird qualitätsgesichert aufbereitet und direkt am ehemaligen Kraftwerksstandort zur Auffüllung der Keller sowie sonstiger baulicher Zwecke gemäß dem zu erstellenden Bebauungsplan verwertet werden. Die anfallenden Altmetalle, Edelmetalle, E-Schrott und Anlagenkomponenten werden komplett verwertet bzw. teilweise wiederverwendet.

Evaluierung der Rückbauarbeiten

Vor dem Beginn der Rückbauarbeiten wurde ein Abbruch- und Entsorgungskonzept erstellt um ein sicheres, umweltgerechtes, termingerechtes und kosteneffizientes Arbeiten nach dem Stand der Technik sowie eine ordnungsgemäße Trennung, Verwertung oder Entsorgung der Abbruchmaterialien nach den gültigen Richtlinien und Normen zu ermöglichen. Das Abbruchkonzept sah nach einer Besichtigung und Beurteilung der vorhandenen Bausubstanz die statische Analyse und Planung der einzelnen Teilabbruchvorgänge vor. Hierbei wurden die systematische Reihenfolge der Abbruchmaßnahmen je nach Tragfähigkeit der Teilbereiche und entsprechende Abstütz- und Sicherungsmaßnahmen geplant sowie der spezifische Geräteeinsatz festgelegt. Die Standsicherheit des Abbruchobjektes muss in jeder Phase gewährleistet sein. Die durchgeführte Schadstofferkundung der Bauwerke gemäß ONR 192130 umfasst die Identifizierung und den Umfang der anfallenden gefährlichen und ungefährlichen Abfälle.

Als oberste Präambel wurde für dieses Projekt ein verwertungsorientierter Rückbau nach ÖNORM B2251 festgelegt, mit dem Ziel auch mineralische Fraktionen zu trennen (v.a. Beton- und Ziegelbruch) und einer bestmöglichen Verwertung zuzuführen. Der entstandene Mehraufwand wird durch den Verkauf von Wertstoffen (z. B.: Eisen, Kupfer, Holz) und geringere Entsorgungskosten ausgeglichen.  Die anfallenden Baurestmassen werden nach gültigen Standards zu möglichst hochwertigen Recyclingbaustoffen aufbereitet (vgl. Güterschutzverband Recycling-Baustoffe). Ziel des verwertungsorientierten Abbruchs ist es, Materialkreisläufe im Bauwesen zu schließen und wertvolle Primärressourcen und endliches Deponievolumen zu sparen.

Bei der Erstellung des SIGE-Plans und der SIGE-Dokumente wurden Schutzmaßnahmen und Unterweisungen bezüglich der Arbeiten, die mit besonderen Gefahren für Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer verbunden sind, projektspezifisch evaluiert und festgesetzt. Das BauKG soll durch Koordinierung bei Vorbereitung und Durchführung von Bauarbeiten die Sicherheit und den Gesundheitsschutz der Beschäftigten auf der Baustelle erhöhen. Weiters werden Präventivdienste im Bereich der Arbeitssicherheit (Sicherheitsfachkräfte, Sicherheitsvertrauensperson) als auch im Bereich des Gesundheitsschutzes (Arbeitsmediziner) abgedeckt.

Beweissicherung und Erschütterungsmessungen

Die an das Projektgelände angrenzenden Nachbarobjekte wurden im Zuge einer Bestandsaufnahme (Beweissicherung) von einem akkreditierten Ingenieurbüro vorab analysiert und je nach Zustand nach dem Ampelsystem bewertet. Das umliegende Gebiet der Baustelle wurde je nach möglicher Erschütterungsbelästigung in drei Zonen unterteilt und kategorisiert. Zur permanenten Überwachung der Erschütterungen wurden in den sensibelsten Zonen und den sensibelsten Gebäudeobjekten Messgeräte installiert. Im Falle einer normgemäßen Grenzwertüberschreitung wird ein Alarmsystem aktiviert, um umgehend entsprechende Maßnahmen einleiten zu können. Per Online Monitoring sind diese Messwerte jederzeit abrufbar.

Vermeidung von Staub- und Lärmemissionen

Um sämtliche  Emissionen für die Anrainer so gering wie möglich zu halten, wurden verschiedenste Vorkehrungen getroffen, wie z.B. Staubniederschlagung mittels Wasserverdüsung/-vernebelung (Schneekanonen auf Hebebühnen), Wasservorhang (10 m hohe Wasserwand), Feuerwehrschläuchen und einer Berieselungseinrichtung am Abbruchgerät bzw. der Recyclinganlage. Durch diese Maßnahmen kann die Staubniederschlagung sowohl punktuell als auch großflächig wirksam umgesetzt werden.

Die Gebäudeentkernung, die Demontage der Anlagenkomponenten und Stahlkonstruktionen (Kessel usw.) sowie ein Großteil der Abbrucharbeiten erfolgen im Inneren der Gebäudehülle. Die Brecheranlage ist 2 m unter GOK im Kühlturmbecken situiert. Durch diese Abbruchkonzepte werden vor allem die Umwelteinträge, wie Staub- und Lärmemissionen deutlich minimiert.  

Weiters setzt die PUT ausschließlich lärmarme, abgasgenormte Baumaschinen und Transportfahrzeuge ein. Das klar definierte Ziel ist ein erschütterungsarmer und emissionsarmer Abbruch nach dem neuesten Stand der Technik.

Entkernungsarbeiten

Das Leistungsspektrum der Entkernungsarbeiten umfasst die Demontage von nichttragenden Bauteilen, wie z.B. abgehängte Decken, Verkleidungen, Abmauerungen, nichttragende Innenwände und Fußbodenaufbauten. Weiters erfolgt die Demontage der gesamten Haustechnik, wie Heizungs-, Lüftungs- und Sanitäranlagen, Elektroeinrichtungen, Kühlanlagen usw. sowie die umwelt- und fachgerechte Verwertung und Entsorgung der Abfälle.

Qualitätsgesicherte Aufbereitung des Abbruchmaterials

Um das Recycling und die Qualitätssicherung der abgebrochenen Fraktionen zu garantieren, wurde am Kraftwerksstandort nach einer geeigneten Platzierung für eine mobile Recyclinganlage gesucht. Der Standort des Kühlturmbeckens Block 3 eignet sich insbesondere, da die Lärmausbreitung durch die Situierung 2 m unter GOK und die Abschottung des 100 m hohen Kesselhauses minimiert wird und so einen Einsatz bei dem sehr geringen, jedoch maximal möglichen, Abstand zu den Nachbargebäuden (ca. 200 m) und zum Landeskrankenhaus Voitsberg (350 m) gewährleisten. Die Abbruchmaterialien werden mittels einer 50 t-Prallmühle mit nachlaufendem Siebdeck in drei Fraktionen gesiebt und zur Wiederverfüllung aufbereitet. Weiters ist die Anlage mit Bandwaage, Magnetabscheider zur Trennung der Bewehrungseisen und Berieselung zur Staubminimierung ausgestattet. Die anfallenden mineralischen Baurestmassen werden nach gültigen Standards zu möglichst hochwertigen Recyclingbaustoffen aufbereitet (vgl. Güterschutzverband Recycling-Baustoffe). Die Qualitätsüberprüfung und -sicherung erfolgt mittels Eigenüberwachung durch unser akkreditiertes Umwelttechnik Labor sowie Fremdüberwachung gemäß Qualitätsprüfbuch und CE-Zertifizierung. Die hochwertigen Recyclingbaustoffe werden für, zur Verwertung der Liegenschaft erforderliche Baumaßnahmen (Hinterfüllung Keller und Kohlelagerplatz), gemäß Bebauungsplan am Projektsgelände verwendet.

Abbruch im Grundwasserschutzgebiet

Die hydrogeologischen Gegebenheiten und der nahe an dem Abbruchbereich gelegene Trinkwasserbrunnen, welcher die Trinkwasserversorgung der Stadt Voitsberg sicherstellt, stellen bei der Durchführung der Abbruch- und Demontagearbeiten eine weitere Herausforderung dar. Der Großteil der Kraftwerksgebäude befindet sich im „erweiterten Wasserschutzgebiet“. Die Stadtwerke Voitsberg entnehmen in unmittelbarer Nähe das Trinkwasser für 10.000 Personen des Bezirks Voitsberg. Somit ist bei den Abbrucharbeiten, besonders in diesem sensiblen Gebiet mit entsprechender Vorsicht, entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen sowie geschultem und unterwiesenem Fachpersonal zu arbeiten.

Zur Erfüllung der Wasserrechtsbescheidauflagen wurde zum Schutz des Trinkwassersystems eine Sperrbrunnenanlage, ein Monitoringsystem (Messsonden) und eine Ersatzwasserversorgung errichtet. Das Sperrbrunnensystem wurde an Hand eines im Vorfeld erstellten Grundwassermodells geplant und ausgeführt. Durch die Sperrbrunnen wird der Grundwasserspiegel abgesenkt und das verunreinigte Wasser in die Regenwasserkanalisation abgeleitet, somit ist kein Eintritt von verunreinigtem Grundwasser in das Wasserschutzgebiet möglich. Das Monitoringsystem besteht aus vier Messsonden, die die Parameter  PH-Wert, Trübung, Leitfähigkeit, Temperatur und Wasserstand stündlich messen und aufzeichnen. Diese Daten können online abgerufen werden.

In Abstimmung mit den zuständigen Behörden wurden Grenzwerte festgelegt, die bei Überschreitung eine Aktivierung der Sperrbrunnen zur Folge haben. Diese Grenzwerte wurden in das Monitoringprogramm integriert und an ein automatisches Warnsystem gekoppelt.  Zusätzlich werden wöchentlich Wasserproben gezogen und im Labor chemisch und bakteriologisch analysiert. Die Ergebnisse werden ausgewertet, um eventuellen Auswirkungen der Arbeiten auf die Qualität des Grundwassers jederzeit abschätzen zu können.

Die Porr Umwelttechnik GmbH konnte mit diesem Projekt ihre jahrelange Kompetenz in komplexen Rückbauprojekten unter Beweis stellen, sich zusätzliches Know-how in diesem speziellen Marktsegment aneignen und mit der Firma Scholz Austria GmbH einen sehr erfahrenen Partner, auch für zukünftige Projekte, gewinnen.

Kraftwerksstandort Voitsberg (Bild: PORR)
V.l.n.r.: LAbg. Karl Petinger, Bgm. Ernst Meixner, Oliver Scholz und GD Karl-Heinz Strauss. (Bild: PORR)
Bild 4: Kesseldemontage innerhalb der Gebäudehülle (Bild: PORR)
Bild 5: Kesseldemontage innerhalb der Gebäudehülle (Bild: PORR)
Hitachi 870 Kesseldemontage (Bild: PORR)
Hitachi 870 Kesseldemontage (Bild: PORR)
Hitachi 870 Kesseldemontage (Bild: PORR)
Hitachi 870 Kesseldemontage (Bild: PORR)
Hitachi 870 Kesseldemontage (Bild: PORR)
Kühlturmabbruch (Bild: PORR)
Kühlturmabbruch (Bild: PORR)
Kühlturmabbruch (Bild: PORR)
Kühlturmabbruch (Bild: PORR)
Kühlturmabbruch (Bild: PORR)
Kühlturmabbruch (Bild: PORR)
Kühlturmabbruch (Bild: PORR)
Staubniederschlagung (Bild: PORR)
Messsonden (Bild: PORR)
Messsonden (Bild: PORR)

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