Die jeweiligen Unterkapitel zu den einzelnen Versie­ge­lungsbauwerken enthalten noch keine finalen und vollumfänglichen geometrischen Angaben, sondern exemplarische Abmessungen, die auf Planungsannahen beruhen. Der derzeitige Stand der Planungen legt bewusst noch keine endgültigen Angaben fest.

Die nachstehenden Beschreibungen im Abschnitt 4.2.1 und 4.2.2 beziehen sich auf die V1- und V2-Versiegelungen beider Lagerteile, das heisst auf Versiege­lungs­bauwerke in horizontalen bzw. sub­­horizontalen Tunnelabschnitten. Unterschiede und Besonderheiten der Ver­siegelungs­­bauwerke werden in den zugehörigen Abschnitten thematisiert. Aufgrund der vertikalen Lage und den teilweise abweichenden Randbedingungen wird die V3-Versieglung von den anderen Ver­siege­lungsbauwerken getrennt und umfassender im Abschnitt 4.3 beschrieben.

Um die statische Auslegung bei der Planung einfach und nachvollziehbar zu gestalten und die Qualitäts­­sicherung bei der Ausführung zu vereinfachen, werden einige einfache Dimensionie­rungs­grundsätze berücksichtigt. Mit ihrer Hilfe lässt sich beispielsweise die konstruktive Durch­bildung der Versiegelungen weitgehend vereinheitlichen und die Einbauqualität von Bentoniten leichter prüfen.

Die V1- und V2-Versiegelungsbauwerke bestehen aus 3 wesentlichen Elementen: dem Dicht­element, den Widerlagern und den Übergangsschichten (Fig. 4‑1). Die beiden Ver­siegelungs­bauwerks­typen werden beidseitig von Ver­füllungen in Form von Lockermassen (z. B. Bentonit oder aufbereiteter Opalinuston) umschlossen. Im Fall der SMA-Lagerkavernen wird als einzige Ausnahme ein hochporöser Mörtel als Lagerkavernenverfüllung ver­wendet.

• Dichtelement

  • Das Dichtelement besteht aus einem kompaktierbaren Bentonit, der den Bentonit als fein­körniges Material, Granulat, Pellets, Formsteine oder eine Kombination davon ent­hält. Alternative Sand-Bentonit-Gemische¹⁶ (siehe Abschnitt 4.2.2) sind bei SMA-Ver­siegelungs­­bauwerken zur Erhöhung der Gasdurchlässigkeit vorgesehen. Über­schlägige Berechnungen zeigen, dass von einer Mindestlänge der Dichtelemente von ca. dem drei­fachen Tunneldurchmesser auszugehen ist, um die geforderten Permeabi­litäts­werte zu erreichen. Angestrebt wird eine intrinsische Permeabilität des Bentonits im ge­quollenen Zustand von etwa 10-19 bis 10-17 m2 (Nagra 2024c). Die Dimensionie­rung des Dicht­elements erfolgt über die Trocken­einbaudichte derartig, dass der Bentonit bei vollständiger Sättigung einen definierten Quelldruck¹⁷ aufweist.

  • Der Bentonit kann mit fortlaufendem Schütt­kegel, z. B. mit sogenannten Stopfschnecken, eingebracht werden. Mit fortlaufendem Schüttkegel können, im Gegensatz zu einem Einbau in Lagen (vertikaler Einbau), auch die Firstbereiche verfüllt werden. Schütt­kegel können durch vertikale Hilfselemente (Mauern o.ä.) verringert werden. Eine Alter­native ist der Einbau vorgefertigter Blöcke aus kompaktierten Materia­lien und das Ver­füllen verbleibender Hohlräume mit Bentonitgranulat. Der Einbau erfolgt so, dass ein Kontakt zur Ausbruchlaibung hergestellt wird (formschlüssig). Ein kraftschlüssiger Anschluss im Gewölbe erfolgt aber erst, wenn das Gebirge weiter in Richtung des verfüllten Bauwerks konvergiert bzw. der Bentonit in Richtung Bauwerk quillt.

• Widerlager

  • Alle Widerlager bestehen z. B. aus einem unbewehrten, hochwertigen Konstruktionsbeton mit einer Nenndruckfestigkeit von mindestens 25 MPa. Aus statischen Gründen soll der Last­abtrag in das anstehende Gebirge möglichst über Normalspannungen erfolgen, und zur Gewähr­­leistung der Lagestabilität ist das Widerlager in einer doppeltkonischen Form ausgebildet. Um Spannungsüberhöhungen aus Biegeeffekten zu vermeiden, ent­spricht die Länge der Widerlager in etwa ihrem Durchmesser. Ein Aufweitungswinkel im Bereich von ca. 20° bis 25° stellt den Lastabtrag in das umgebende Wirtgestein in der gewünschten Art und Weise sicher. Einschnitte in der genannten Grössenordnung lassen sich unter Tag erfahrungs­gemäss¹⁸ gut realisieren.

  • Beide Widerlager nehmen hauptsächlich den anstehenden Gebirgsdruck sowie den sich ausbildenden Quelldruck aus dem Dichtelement des Versiegelungsbauwerks auf. Weiter sind auch lagerseitig auftretende Quelldrücke aus dem Quellen der Tunnelverfüllung und dem hydro­statischen Druck aus potenziell portalseitig anstehendem Wasser mit der Aus­legung abzudecken.

  • Die Widerlager werden anfangs eine gewisse Dichtigkeit gegen Fluide aufweisen. Sie werden jedoch konservativ als nicht langzeitbeständig angenommen und leisten somit keinen Beitrag zur Dichtigkeit im Rahmen von Langzeitsicherheitsanalysen.

• Übergangsschichten

  • Die Übergangsschichten sorgen als konstruktive Elemente für die bautechnische Trennung von Dichtelementen, Widerlagern und Resthohlraumverfüllungen zur Ver­meidung unerwünschter geochemischer Wechselwirkungen (Nagra 2024c). Dazu gehören einerseits Filterschichten aber auch z. B. Mauerwerk¹⁹ als «Schalung» für geschüttete Filterschichten. Zum Einsatz kommen ausschliesslich langzeitbeständige Materialien, wie z. B. Sande, Kiese²⁰ oder Kalksandsteine, die das geochemische Milieu gar nicht oder tendenziell eher positiv beein­flussen.

  • Eine Mächtigkeit von etwa einem halben Meter je Lockermassenschüttung oder je Mauer­­werk reicht bei geeigneter konstruktiver Durchbildung aus, um die zugewiesenen Aufgaben – z. B. als verlorene Schalung oder als Filter – zu erfüllen. Längere Über­gangs­schichten zur Einhaltung ihrer Funktion als Stabilisator des geochemischen Milieus sind allerdings auch denk- und realisier­bar.

  • Die Übergangsschichten werden in den V1- und V2-Versiegelungsbauwerken beidseitig der Widerlager positioniert. Somit werden die abträglichen Wechselwirkungen zwischen Bentonit und Zement limitiert (vgl. Abschnitt 4.1, Punkt 8). Sie erhalten zudem je eine Filter­schicht. Somit unterstützen sie eine gleich­mässige Sättigung des Dichtelements (innen­seitig) und eine gleichmässige ­ Beauf­schlagung durch anstehendes Wasser (aussen­seitig).

  • Ergänzend könnten auch Filterschichten innerhalb des Dichtelements eingesetzt werden, um bei grösseren Längen eine gleichmässigere Sättigung zu unterstützen und um bevor­zugte Wegsamkeiten im Dichtelement zu unterbrechen. Solche und alle weiteren Filter­schichten nehmen jeweils den gesamten Querschnitt des Versiegelungs­bauwerks ein und wären in Längsabständen vom ca. ein- bis zweifachen ihres Durchmessers zu realisieren.