Tunnel Kö-Bogen neue City-Unterfahrung für Düsseldorf. Tunnelbau Albaufstieg Neubaustrecke Wendlingen Ulm

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1 ISSN November Tunnel Kö-Bogen neue City-Unterfahrung für Düsseldorf Tunnelbau Albaufstieg Neubaustrecke Wendlingen Ulm bauma-technikbericht Tunnelbau Erdbau bauma-technikbericht Erdbau/Verdichtungstechnik Traktoren auf Erdbaustellen Arbeitsschutz Emissionen auf Baustellen vermeiden Bau-Entstauber

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3 Heft Jahrgang November 2013 Fachzeitschrift der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft Baustellen am Kö-Bogen in Düsseldorf: Baugrubenquerungen werden über vorgezogene Tunneldeckel geführt (Foto: Bernhard Fischer) Verlag: Erich Schmidt Verlag GmbH & Co. KG Genthiner Straße 30 G, Berlin Telefon (030) , Fax (030) Verantwortlicher Schriftleiter: Klaus-Richard Bergmann, Geschäftsführer der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft Redaktion: Dipl.-Ing. Bernhard Arenz, Leiter der Prä ven tion der BG BAU Dipl.-Ing. Ramona Bischof, Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Blaasch, Helmstedter Straße 2, Berlin Telefon (030) , Fax (030) bauportal@bgbau.de Die mit Namen oder Initialen gezeichneten Beiträge entsprechen nicht in jedem Fall der Meinung der BG BAU. Für sie trägt die BG BAU lediglich die allgemeine pressegesetzliche Verantwortung. Vertrieb: Erich Schmidt Verlag GmbH & Co. KG, Genthiner Straße 30 G, Berlin Telefon (030) , Fax (030) , Vertrieb@ESVmedien.de Konto: Berliner Bank AG, Kto.-Nr (BLZ ) IBAN: DE BIC(SWIFT): DEUTDEDB110 Bezugsbedingungen: Bezugsgebühren im Jahresabonnement 42, /sfr 60, ; für in Aus bildung be findliche Bezieher jährlich 21, /sfr 24, (gegen Vorlage einer Studien- bzw. Ausbildungs bescheinigung); Einzelbezug je Heft 4, /sfr 5, (jeweils einschließlich 7 % Mehrwertsteuer und zzgl. Versand kosten). Die Bezugs gebühr wird jährlich im Voraus er hoben. Abbestellungen sind mit einer Frist von 2 Monaten zum 1.1. jeden Jahres möglich. Bei den Mitgliedsbetrieben der BG BAU ist der Bezugs preis im Mit glieds beitrag enthalten. Preise für gebundene Ausgaben früherer Jahrgänge auf Anfrage. Die Zeitschrift ist auch als ejournal erhältlich, weitere Informationen unter Anzeigen: Erich Schmidt Verlag GmbH & Co. KG, Genthiner Straße 30 G, Berlin Telefon (030) /-626/-629, Fax (030) , Anzeigen@ESVmedien.de Anzeigenleitung: Sibylle Böhler Es gilt Anzeigenpreisliste Nr. 48 vom 1. Januar 2013, die unter bereit steht oder auf Wunsch zugeschickt wird. Der Anzeigenteil ist außer Verantwortung der Schriftleitung. ISSN: Gesamtherstellung: PC-Print GmbH, Balanstraße 73 / Haus 09, München Beilagenhinweis: Dieser Ausgabe liegt ein Prospekt der Ford Werke GmbH, Köln, bei. Wir bitten unsere Leser um freundliche Beachtung. Inhalt Tunnel Kö-Bogen schafft neue Lebensqualität in Düsseldorf.. 2 Albaufstieg Bau der Neubaustrecke Wendlingen Ulm.. 10 bauma-technikbericht Tunnelbau Vermeiden und Vermindern von Emissionen auf Baustellen als Aufgabe der Bauherren bauma-technikbericht Erdbau und Verdichtungstechnik Einsatz von landwirtschaftlichen Traktoren auf Erdbaustellen DGUV-Empfehlung Sicherheitsrahmen für Fendt-Traktoren der 900er-Baureihe Wie wird man Baumaschinenführer? Interview mit Horst Leisering bauma-technikbericht Erdbaumaschinen.. 37 Mit Bau-Entstaubern zur staubarmen Baustelle Fahrmischer-Reinigungssystem mit Hochdruckwasser Straßentunnel-Unterquerung des Bosporus 49 Entwicklungen beim TunneIausbau mit Tübbingen Münsteraner Tunnelbau-KoIIoquium Swiss Tunnel Congress Mitteilungen aus der Industrie Veranstaltungen Buchbesprechungen IVWgeprüfte Auflage

4 Tunnel Kö-Bogen schafft neue Lebensqualität in Düsseldorf City-Unterfahrung lässt Hofgarten und Königsallee wieder zusammenwachsen Dr.-Ing. Holger Meseck, Dipl.-Ing. Lars von Göldel und Dipl.-Ing. Frank Witte, Düsseldorf Der Bau der U-Bahn Wehrhahn-Linie bedeutet nicht nur die verkehrstechnische Entlastung der Innenstadt und eine bessere Mobilität. Sie schafft zudem neue Freiräume für die Stadtgestaltung an der Oberfläche. Prominentes Beispiel dafür ist der Kö-Bogen, die städtebauliche Anbindung der Königsallee an den Hofgarten. Dieses Projekt wurde durch die Verlegung der Stadtbahn unter die Erde erst möglich. Der erste Teil dieses Beitrags berichtete über den innerstädtischen Rückbau der ca. 530 m langen, vorgespannten Hochstraße (BauPortal 10/2013). Im zweiten Teil wird jetzt der Neubau der Straßentunnel rund um den Kö-Bogen beschrieben. Die Begriffe U-Bahn Wehrhahn-Linie, Kö- Bogen, Tunnel Kö-Bogen, Abbruch des Tausendfüßlers, Dreischeibenhaus, Entfall von Straßenbahnen und die Umgestaltung des Hofgartens stehen für die aktuellen Bauaufgaben zur Umgestaltung der Düsseldorfer Innenstadt nördlich der bekannten Einkaufsmeile Kö. All diese Bauvorhaben stehen in einem engen Zusammenhang und sollen Fehlentwicklungen der Nachkriegszeit zur autogerechten Stadt aufheben (Abb. 1) und den Weg frei machen zu einer noch lebenswerteren und menschenfreundlichen Innenstadt. Mit der Realisierung der neuen U-Bahnstrecke Wehrhahn-Linie und dem damit verbundenen Wegfall der Straßenbahngleise auf dem Jan-Wellem-Platz eröffnet sich für die Stadt Düsseldorf die Chance, die nördliche Innenstadt im Bereich zwischen Königsallee, Hofgarten und Schadowstraße neu zu strukturieren und alte Wunden in der Stadtstruktur zu schließen. Ziel ist, an die Qualitäten des historischen Stadtgrundrisses anzuknüpfen und der Innenstadt eine bereits verloren geglaubte Identität zurückzugeben. Die Königsallee soll ebenerdig in den Hofgarten verlängert werden, ohne von störenden Verkehren gekreuzt zu werden. Somit kann an dieser städtebaulich herausragenden Stelle ein einzigartiger Abschluss der Königsallee geschaffen werden. Im Bereich des Jan-Wellem-Platzes, der Schadowstraße und des Martin-Luther-Platzes sollen neue urbane Stadträume und Plätze entstehen, die durch eine geringere Lärmbelastung, konfliktärmere Straßenquerungen und ein hohes Maß an Fußgängerfreundlichkeit deutlich an Qualität gewinnen. Voraussetzung für die Umsetzung dieser Ziele ist die Untertunnelung der bislang oberirdisch verlaufenen Fahrbeziehungen sowie der Ab - bruch und die Tieferlegung der Hochstraße Tausendfüßler. Nach Fertigstellung des ge - samten Tunnelsystems kann die Düssel die bisher in diesem Bereich unterirdisch kanalisiert verläuft wieder offen fließen und die beiden Teile des Hofgartens können ohne trennende Straßen wieder zu einer Parkeinheit zusammenwachsen. Abbildung 2 gibt einen Überblick über den geplanten Endzustand. Projektübersicht Das neue Tunnelsystem, der Kö-Tunnel, wird in zwei Bauabschnitten realisiert. Im ersten Bauabschnitt wird ein Süd-Nord-Tunnel mit einem Abzweig in Richtung Westen errichtet. Dieser Tunnel ist im Bau und soll in Süd- Nord-Richtung Anfang 2014 dem Verkehr übergeben werden. Die südliche Rampe mit dem Abzweig in westliche Richtung wurde bereits im Oktober 2013 eröffnet. Weiter gehört zu diesem ersten Bauabschnitt ein Nord-West-Tunnel, der bereits Anfang 2013 dem Verkehr übergeben wurde. Dieser Tunnel erschließt auch die neue Tiefgarage des Kö-Bogens. Als zweiter Bauabschnitt wurde als Ersatz für die vorhandene Hochstraße ein Nord-Süd- Tunnel geplant. Voraussetzung für die Realisierung dieses Bauabschnittes war der Rückbau der Hochstraße Jan-Wellem. Dieser Brückenrückbau wurde im Juni 2013 abgeschlossen (BauPortal 10/2013, Seite 2). Einen Überblick über die Gesamtsituation im Endzustand und die Abhängigkeit zur neuen Wehrhahn-Linie und den Gebäuden des Kö-Bogens gibt Abbildung 3. Die Tunnel des ersten und zweiten Bauabschnitts (BA) sind in Abbildung 4 a und 4 b dargestellt. Das Tieferlegen des Individualverkehrs in dieses Tunnelsystem ermöglicht anschließend die Offenlegung der Düssel und die Neugestaltung des Hofgartens als Herzstück der Gartenstadt Düsseldorf. Abb. 1: Jan-Wellem-Platz/nördliche Kö vor der Umgestaltung (Foto: Landeshauptstadt Düsseldorf) Abb. 2: Hofgarten/nördliche Kö nach der Umgestaltung (Grafik: die developer/cadman) 2 BauPortal 11/2013

5 Neben der Erstellung von Tunnelrampen und des eigentlichen Tunnelbauwerkes weist das Gesamtprojekt einige Besonderheiten und Herausforderungen auf, auf die wegen ihrer Komplexität in diesem Beitrag nur bedingt eingegangen wird. Dies sind: Die Querung des Tunnels mit dem schildvorgetriebenen Tunnel der U-Bahn Wehrhahn-Linie und die besonderen Probleme aus der geringen Überdeckung zwischen beiden Bauwerken. Die nachträgliche Herstellung eines Treppenbauwerkes aus dem Bahnhof Schadowstraße der U-Bahn Wehrhahn- Linie in Verbindung mit einem Tunnelteilstück. Abb. 3: Übersicht Bauvorhaben rund um den Kö-Bogen (Grafik: Landeshauptstadt Düsseldorf) Der Bau mehrerer Düker und deren Bauwerke für die Abwasserentsorgung bzw. für Gewässerverbindungen. Die Herstellung einer neuen Anbindung an die Tiefgarage des Dreischeibenhauses aus dem Kö-Tunnel heraus. Vor dem Beginn der Bauarbeiten querte eine Fußgängerunterführung (Jägerhofpassage) die vorhandenen Straßen und Straßenbahnen. Für den Bau des Kö-Tunnels muss diese Fußgängerunterführung abschnittsweise zurückgebaut werden. Der Einsatz des Düsenstrahlverfahrens für das bereichsweise Erstellen einer tiefliegenden horizontalen Baugrubenaussteifung. Abb. 4a, b: Übersicht über den 1. BA (links) und 2. BA (rechts) Tunnel Kö-Bogen (Grafik: Landeshauptstadt Düsseldorf) Die vermessungstechnische Überwachung der angrenzenden Bebauung und das umfangreiche Messprogramm zum Erfassen der Baugrubenverformungen. Aus verkehrstechnischen Gründen musste die nördliche Tunnelrampe des ersten Bauabschnittes zunächst kürzer als im Endzustand nach dem 2. BA errichtet werden. Zum Zeitpunkt der Errichtung des 2. BA befinden sich diese Rampe und ihr Tunnelteilstück bereits im Betrieb. Die Verlängerung des Tunnels an dieser Stelle und der Umschluss müssen daher unter laufendem Straßenverkehr erfolgen. Die Düssel quert die Tunneltrassen nahezu rechtwinklig und verläuft seit dem Bau des Tausendfüßlers unterirdisch durch ein Stahlbetonkastenprofil. Im Endzustand wird sie wieder als offenes Gewässer über die Tunnel laufen. Während der Bauzeit mussten Provisorien gebaut werden. Für die Trassenfreiheit mussten umfangreiche Kanal- und Rohrleitungsbauarbeiten ausgeführt werden. Bereits während der Planung wurde darauf geachtet, dass im Endzustand leistungsfähigere und zukunftsweisende Versorgungs- und Entsorgungssysteme entstehen, die auch zukünftigen Bauaufgaben gerecht werden. Der bautechnische Ausbau besteht im Wesentlichen aus den Feuerlöschleitungen, den Notgehwegen und den darin verlaufenden Leerrohren, der Tunnelentwässerung, dem Bau der Fahrbahnen einschließlich ihres Unterbaus und dem Spachteln und Streichen der Wände als Maßnahmen zur Fahrsicherheit und des Energieverbrauchs im Tunnel. Die Baumaßnahmen wurden mit archäologischen Untersuchungen nach den Vorgaben der oberen Denkmalbehörde begleitet. Die Umsetzung des Grabungskonzeptes und die erzielten wissenschaftlichen Erfolge sind sicher bemerkenswert. Es sollen aber auch die Konflikte der archäologischen Begleitarbeiten mit dem Baubetrieb erwähnt werden. Ausschreibung und Vergabe Die Rohbauarbeiten bzw. die erweiterten Rohbauarbeiten wurden vom Amt für Verkehrsmanagement der Landeshauptstadt Düsseldorf öffentlich europaweit ausgeschrieben. Neben der Erfüllung der technischen Randbedingungen wurden von den Bietern Konzepte für die Logistik sowie zur Umwelt- und Stadtverträglichkeit bei der Umsetzung der Bauaufgabe in der Innenstadt gefordert. Der Angebotspreis ging in die abschließende Wertung mit 50 % und die Qualität der Lösungskonzepte zu den so g. weichen Kriterien ebenfalls mit 50 % ein. Die Bewertung der vorgelegten Lösungskonzepte erfolgte nach einer vorgegebenen und allen Bietern bekannten Matrix, die aus bis zu 16 Unterkriterien bestand. BauPortal 11/

6 Die Gesamtbaumaßnahme wurde und wird vom Bauherrn in diversen Teilprojekten ausgeschrieben. Die Leistungen der einzelnen Teilprojekte wurden wiederum in bis zu zehn Büchern übersichtlich gegliedert. Die Arbeiten für den erweiterten Rohbau des 1. und 2. BA des neuen Tunnelsystems sind inzwischen vergeben bzw. teilweise bereits fertiggestellt und in Betrieb. Einen Überblick über das Ergebnis des Wettbewerbs für die einzelnen Teilprojekte gibt Abbildung 5. Dabei muss auf einige Besonderheiten hingewiesen werden. Das Teilprojekt 2 wurde im Rahmen der Errichtung der Tiefgarage und der darüber befindlichen Hochbebauungen des Kö-Bogens durch den Investor erstellt. Da das Teilprojekt 6 die Wehrhahn-Linie quert, wurde dieses als Vorabmaßnahme auch von der bauausführenden Firma dieses Loses der Wehrhahn-Linie errichtet. Im Teilprojekt 3 quert der Tunnel die vorhandenen Straßenbahngleise und den damals noch vorhandenen Tausendfüßler. Hier wurden die Spezialtiefbauarbeiten und der Tunneldeckel ebenfalls als Vorabmaßnahme vergeben. Nachfolgend wird über die Teilprojekte der Bietergemeinschaft Wayss & Freytag Ingenieurbau AG, Bereich Düsseldorf, und Zechbau GmbH berichtet. Die technische Federführung für alle Teilprojekte des 1. und 2. BA (mit Ausnahme der südlichen Rampe und des daran anschließenden Tunnelteilstücks des 1. BA) lag bei der Wayss & Freytag Ingenieurbau AG. Abb. 5: Überblick Aufträge aller Teilprojekte des Rohbaus (Grafik: Büro Wendt) Verkehrsführung und Bauablauf Die Möglichkeiten der Aufrechterhaltung des Straßenbahnverkehrs und des Individualverkehrs bestimmten den Bauablauf dieser innerstädtischen Baustelle. Die Tatsache, dass im Umfeld der Baumaßnahme bis zu Kraftfahrzeuge täglich fahren, verdeutlicht die Dimension dieser Aufgabenstellung. Darüber hinaus mussten die Belange weiterer Baustellen im Umfeld berücksichtigt werden. Deshalb wurden im Vorfeld umfangreiche Untersuchungen zu den Möglichkeiten der bauzeitlichen Verkehrsführung durchgeführt und bereits in der Ausschreibung Verkehrsphasen und die darin möglichen Bauaktivitäten vorgegeben. Die von der ARGE geplanten bauzeitlichen Verkehrsführungen wurden in einer wöchentlichen Verkehrsbesprechung vorgestellt, diskutiert, überarbeitet und erst danach zur Ausführung freigegeben. Diese Vorgehensweise ermöglichte eine übergeordnete Betrachtungsweise und die Einbindung von Nebenaktivitäten, wie z.b. den Kanal- und Rohrleitungsbau, und vor allem die Berücksichtigung der Interessen anderer Baustellen. Diese Vorgehensweise hat sich bewährt und dafür gesorgt, dass der Schienen- und Individualverkehr weitestgehend Abb. 6: Luftaufnahme Baugruben und Verkehr (Foto: Bernhard Fischer) stau- und unfallfrei um oder durch die Tunnelbaustelle geführt werden konnte. Der Individualverkehr und die Straßenbahnlinien werden in Nord-Süd- und Ost-West- Richtung durch die Baustellen des 1. und 2. BA geführt. Eine Vorstellung von der aktuellen Situation gibt Abbildung 6. Es ist deutlich zu erkennen, wie die Straßen entlang der Baugruben der Teilprojekte 8/9 und 20 ge - führt werden. Baugrubenquerungen, insbesondere auch für den Baustellenverkehr, werden über vorgezogene Tunneldeckel geführt. Diese Vorgehensweise und die damit verbundene Bauweise haben sich bewährt. Baugrund- und Grundwasserverhältnisse Das geotechnische Gutachten für alle Teilprojekte erstellte das Ingenieurbüro Geoteam. Mit der geotechnische Überwachung und Beratung während der Bauausführung hatte die Stadt Düsseldorf ebenfalls das Büro Geoteam beauftragt. Danach wurden die Baugrund- und Grundwasserverhältnisse zusammenfassend wie folgt beschrieben (S. Gutjahr und F. Könnemann, 2012): Der Düsseldorfer Baugrund im innerstädtischen Bereich wird durch etwa m mächtige Terrassenablagerungen des Quar- 4 BauPortal 11/2013

7 Abb. 7: Ausgesteifte Baugrube (Foto: Wayss & Freytag Ingenieurbau AG) tärs dominiert. Die Ablagerungen aus Kiesen und Sanden werden bereichsweise von Auelehmen überlagert, die aber innerstädtisch überwiegend im Zuge früherer Baumaßnahmen entfernt wurden. An deren Stelle sind 2 10 m mächtige Auffüllungen getreten. Unterlagert wird das Quartär von schwach schluffigen bis schluffigen Feinsanden des Tertiärs. Die mittlere Tiefenlage liegt bei ca. 25 m unter GOK. Das Tertiär besitzt im Projektgebiet eine wellige Oberfläche mit Höhenschwankungen von ca. ± 4 m. Das Quartär ist der maßgebliche Grundwasserleiter, der in Grobkies- und Steinlagen eine Durchlässigkeit von k f ~ 3 x 10 3 m/s aufweisen kann. Das Tertiär kann näherungsweise als Grundwasserstauer betrachtet werden. Mit Durchlässigkeiten in der Größenordnung von k f 1 x 10 5 m/s ist es wesentlich undurchlässiger als die quartären Schichten. Der mittlere Grundwasserspiegel liegt etwa 6 m unter Gelände. Durch die Nähe zum Rhein unterliegt der Grundwasserspiegel erheblichen Schwankungen; mit Schwankungsbreiten von 4 5 m um den mittleren Wasserstand. Der Bemessungswasserstand für die Kö-Tunnel-Projekte wurde mit 30,5 mnn festgelegt und liegt damit ca. 4 5 m unter dem vorhandenen Geländeniveau. Im Rahmen der Gründungsberatung wurde vom Büro Geoteam darauf hingewiesen, dass die Schlitzwandherstellung verschiedene geo logische Randbedingungen berücksichtigen muss. Hier sind z.b. die teilweise bis 10 m mächtigen Auffüllungen zu berücksichtigen, die besonders im oberen Bereich locker gelagert und mit Bauwerksresten versehen sind. In den natürlichen quartären Schichten sind Kieslagen mit wirksamen Korndurchmessern von d 10 6 mm vorhanden. Im Übergang zum Tertiär sind örtlich Basisgerölle als dezimeterdicke Steinlagen vorhanden. Weiter wird auf bereichsweise Verfestigungen in Form von Sandsteinbänken und Konglomerationen infolge von Eisenund Manganausfällungen hingewiesen. Baugruben Für die Herstellung der Rampen- und Tunnelbauwerke waren in allen Teilprojekten überschnittene Bohrpfahlwände und Schlitzwände ausgeschrieben. Aufgrund der bauzeitlichen Verkehrsführung konnten diese im Regelfall nur abschnittsweise erstellt werden. Rückverankerungen waren nur bereichsweise zugelassen, so dass ausgesteifte Baugruben der Regelfall sind (Abb. 7). Vereinfachend dargestellt kamen die Schlitzwände dort zum Einsatz, wo eine Einbindung in das Tertiär möglich und zugelassen war. Hier entstand durch die Geologie eine Trogbaugrube mit einer Restwasserhaltung. Ab bildung 8 zeigt einen typischen Querschnitt der Deckelbauweise mit frühzeitig in den Endzustand verlegten Straßenbahngleisen. Im Bereich von Grundwasserfenstern und in den Rampen kamen Bohrpfahlwände zum Einsatz, die im Quartär endeten und eine Unterwasserbetonsohle erforderten. In Ab - hängigkeit von der Tiefenlage zum Bemessungswasserstand mussten diese rückverankert werden. Abbildung 9 zeigt einen typischen Querschnitt eines offenen Tunnelbereiches mit rückverankerter Unterwasserbetonsohle und Abbildung 10 einen Rampenbereich mit Unterwasserbetonsohle ohne Rückverankerung. Die Anordnung von Grundwasserströmungsfenstern ergab sich aus der Tatsache, dass das Grundwasser von Ost nach West in Richtung Rhein strömt und weil durch durchgehende Tertiärbaugruben und die Berücksichtigung bereits vorhandener tiefer Baugruben ein Aufstau möglich wäre. Im Vorfeld wurden zu dieser Problematik umfangreiche Untersuchungen durchgeführt und im Er - geb nis die Größe und Lage von Grundwasserfenstern festgelegt. Das abschnittsweise Erstellen der Rampen und Tunnel sowie der Wechsel zwischen Tertiär- und Quartärbaugruben erforderten die Anordnung von Schottwänden. Daraus ergab sich die Einteilung in einzelne Docks, diese wurden wiederum in einzelne Blöcke unterteilt. Die Blocklänge betrug im Mittel ca. 11 m. Abbildung 11 zeigt eine offene Baugrube mit bereits eingebauter Unterwasserbetonsohle, Schottwand und oberer Aussteifung. Die bauzeitliche Verkehrsführung erforderte bereichsweise das frühzeitige Herstellen der Tunneldecke und von neuen Straßen- und Schienenverbindungen. Die schwierige Verkehrssituation erforderte in Teilbereichen auch ein mehrfaches Umlegen der Straßenbahnenlinien und die Herstellung von geteilten Deckeln. In Ausnahmefällen wurde die Deckel-Wand-Bauweise auch aus baubetrieblichen Gründen ausgeführt. Die ge - wählte konstruktive Lösung für die Auflage- Abb. 8: Tertiärbaugrube (Grafik: Büro Wendt) Abb. 10: Baugrube im Rampenbereich (Grafik: Büro Wendt) Abb. 9: Quartärbaugrube mit Unterwasserbetonsohle und Verpresspfählen (Grafik: Büro Wendt) BauPortal 11/

8 rung der Deckel in die Schlitzwände über sog. Auflagertaschen hat sich be währt. Die entsprechenden Aussparungskörper in den Schlitzwandkörben konnten lagegenau eingebaut werden. Die Schlitzwände wurden bei allen Teilprojekten der ARGE durch Mitarbeiter der Wayss & Freytag Spezialtiefbau AG ausgeführt. Zum Einsatz kamen überwiegend Schlitzwände mit einer Dicke von 80 cm und Tiefen bis zu 31 m. In Ausnahmefällen kamen auch Schlitz wanddicken von 100 cm zum Einsatz. Die offenen Schlitze hatten Längen bis zu 11 m. Die Einbindung in das Tertiär wurde mit 3 m festgelegt und vom geotechnischen Berater des Bauherrn vor Ort überwacht. Die Misch- und Aufbereitungsanlage der Stützflüssigkeit wurde an zentraler Stelle aufgebaut. Von hier wurde die Suspension bis zu 300 m weit gefördert. Am Schlitz selbst wurde bei diesen großen Längen zusätzlich eine kleinere Aufbereitungsanlage zwischengeschaltet. Als Abstellelemente kamen ausschließlich Rohre zum Einsatz. Alle bisher hergestellten und freigelegten Schlitzwände zeigen keine Fehlstellen oder Fugenbereiche, die nachbehandelt bzw. saniert werden müssen. Für die Qualität ihrer Ausführung und vor allem für die Flexibilität beim Arbeiten unter engsten innerstädtischen Bedingungen gilt den Mitarbeitern des Spezialtiefbaus ein besonderer Dank. Abbildung 12 gibt einen Einblick in die Situation innerstädtischer Schlitzwandarbeiten. Deckelbauweise Abb. 12: Innerstädtische Schlitzwandarbeiten (Foto: Holger Meseck) Abb. 11: Baugrube mit Schottwand (Foto: Holger Meseck) Die Linienbaustellen der Kö-Bogen-Tunnel im innerstädtischen Bereich stellen naturgemäß ein Hindernis für jeglichen Verkehr dar. Autofahrer, Fußgänger und der öffentliche Personennahverkehr sind gezwungen, sich je nach Bauablauf auf neue Wege einzustellen. Auch der externe und interne Baustellenverkehr wird eingeschränkt. Um die Hindernisse der länglichen Baugruben zu überwinden, bieten sich z.b. Hilfsbrücken an, die eine Querung der Verkehre ermöglichen. Noch effektiver ist die Deckelbauweise, die bei oberflächennahen Tunneldecken bis ca. 5 m unter Gelände sinnvoll ist und mehrere Vorteile bietet. Nach Herstellung der Deckel wird die Baugrube verfüllt und die endgültige Oberfläche einschließlich Leitungsverlegung kann gestaltet werden. Der Deckel selber ersetzt dabei die Baugrubenaussteifung. Und so funktioniert die Deckelbauweise: Zuerst werden die Verbauwände (meist Schlitzwände) hergestellt. Im Bewehrungskorb werden in der Höhenlage der Tunneldecke Aussparungskörper fixiert. Dann wird die Baugrube im Bereich der Deckel bis Unterkante Tunneldecke ausgehoben und die Aussparungen in den Schlitzwänden freigelegt. Wenn die Tunneldecke unterseitig Sichtbetonqualität erreichen soll, ist auf dem Unterbeton zusätzlich eine Schalung anzuordnen. Anschließend wird die Tunneldecke auf dem Erdreich hergestellt. Dabei wird die Decke bis in die Auflagertaschen der Schlitzwände geführt. Nach Verfüllen der Baugrube steht die Oberfläche zur endgültigen Gestaltung zu Verfügung. Zum Schluss wird der restliche Tunnel unter dem Bauwerksdeckel erstellt. Nachteile der Deckelbauweise sind höhere Kosten, die sich aus dem erhöhten Aufwand der Arbeiten unter dem Deckel, zusätzlichen Hilfsverbauen und den Bewehrungsschraubanschlüssen für die Wände zusammensetzen. Im Zuge der Kö-Bogen-Tunnel wurden folgende Bereiche in Deckelbauweise errichtet: Drei Tunnelblöcke gegenüber der August-Thyssen-Straße zur Andienung der Tiefgaragen des Dreischeibenhauses und des Schauspielhauses und als Ersatz für den U-Turn (180 -Wende/ Kehrtwende). Drei Tunnelblöcke in Höhe Spindel Dreischeibenhaus für den Linksabbieger in die Interimsstraße und die Baustellenandienung der Libeskind-Bauten. Sieben Tunnelblöcke am Corneliusplatz zur Anbindung der Kö-Nord an die Interimsstraße und Führung der Straßenbahn durch das Baufeld. Der Bauablauf mit geteilten Deckeln und den wechselnden Verkehrsführungen ist in Abbildung 13 dargestellt. Fünf Tunnelblöcke am Abzweig Immermannstraße zur Andienung der fertiggestellten Süd-West-Fahrt und Einrichtung der Verkehrsphase drei des 2. BA. Betonbauwerk Das eigentliche Betonbauwerk des Kö-Tunnels lässt sich im Wesentlichen charakterisieren: Stärke/Dicke der Bauwerkssohlen: Im Tunnelbereich 0,80 2,10 m Im Rampenbereich 0,80 1,00 m Stützwände (Sporne) 0,40 0,50 m Stärke/Dicke der Außenwände: Im Tunnelbereich 0,80 1,00 m Im Rampenbereich 0,50 0,85 m Stützwände/Brüstungen 0,20 0,45 m Stärke/Dicke der Bauwerksdecken: Im Tunnelbereich 0,80 1,45 m Im Portalbereich 0,70 m Die Blocklängen betragen i.d.r. rd. 10 m. Größere Abweichungen hiervon bestehen lediglich im Anbindungsbereich zwischen dem 2. BA und dem Tunnel Nord-West mit einer Blocklänge von ca. 24 m und im Bereich der Unterquerung des Tunnels Süd-West mit einer Blocklänge von rd. 18 m. Abbildung 14 zeigt eine Schlitzwandbaugrube mit be - reichsweise hergestellter Sohlplatte und den Löschwasserleitungen. Es handelt sich um ein Dock mit fünf Blöcken. Der Regelquerschnitt der Tunnel hat eine lichte Weite von 11,74 m bzw. im Bereich der später aufgebrachten Lärmschutzverkleidung von 11,94 m. Im Rampenbereich ergibt 6 BauPortal 11/2013

9 Bauphase 0 Ist-Situation Bauphase 1 Herstellung nördlicher Teildeckel Bauphase 2 Herstellung südlicher Teildeckel Bauphase 3 Herstellung Tunnel unterm Deckel Bauphase 4 Endzustand BW Provisorium BW BW BW BW Gewässerverbindung DN1000 Tertiär Tertiär Tertiär Tertiär Tertiär Abb. 13: Schematische Darstellung des Arbeitsablaufes mit Teildeckeln und wechselnder Verkehrsführung (Grafik: Büro Wendt) sich aufgrund der Reduzierung der Notgehwegbreite auf 0,75 m eine lichte Weite von 11,44 m unter Berücksichtigung von 10 cm Lärmschutzverkleidung je Wandseite. Die lichte Höhe beträgt i.d.r. im Tunnelbereich 5,45 m. Dieses Rohbaumaß besteht aus 0,50 m Fahrbahnaufbau, 4,50 m Verkehrsraum und 0,45 m bautechnischem Nutzraum. Vom Portal bis 25 m in den Tunnel hinein erfolgt eine Reduzierung des bautechnischen Nutzraumes aufgrund von zusätzlich anzuordnenden Lärmschutzverkleidungen um 10 cm, so dass sich hier eine lichte Höhe von 5,10 m ergibt. Weiterhin ist im Bereich der Deckennischen für die Strahlventilatoren eine Aufweitung der lichten Höhe auf bis zu 6,35 m vorgesehen. Die Deckenoberkante inklusive Schutzbeton ist durch die spätere Überbauung begrenzt und muss daher bei der Herstellung zwingend eingehalten werden. Infolge der abschnittsweisen Herstellung der Tunnelbauwerke wird besonderes Augenmerk auf die sich ergebenen Arbeitsfugen in Sohle, Wand und Decke gelegt. Hier sind insbesondere auch die Anschlüsse an die vorab bzw. durch Dritte hergestellten Tunnelteilbauwerke zu beachten. In mehreren Teilbaugruben des Kö-Tunnels kommt die Deckelbauweise zum Tragen, d.h. der Deckel (Decke) wird ohne Schalung direkt Abb. 15: Herstellung Tunneldecke als Deckel für die Wand- Deckelbauweise (Foto: Holger Meseck) auf dem Unterbeton hergestellt (Abb. 15). Daher wird in diesem Bereich die Ebenheitsanforderung an den Unterbeton wie an eine Deckenschalung gestellt. Damit sich der Unterbeton im Zuge des späteren Aushubes auch leicht vom Deckel lösen lässt, musste auf ein geeignetes Trennmittel geachtet werden. Für die spätere Komplettierung des Tunnels wurden in die Wandanfänger des Deckels gleich die erforderlichen Schraubanschlüsse für die spätere Wandbewehrung mit eingebaut. Abbildung 16 zeigt eine Wandbewehrung unter einem Tunneldeckel und die Durchführung eines Abwasserprovisoriums. Für die Herstellung der Tunnel- und Rampenwände wird i.d.r. eine einhäuptige Trägerschalung mit rückseitiger A-Bock Abstützung eingesetzt. Die Trägerschalungen für die Wände unter den bereits fertiggestellten Deckeln erhalten zusätzlich in die Schalung integrierte Betonierstutzen mit Schlagschiebern, über welche dann auch die eigentliche Betonage erfolgt. Die Verdichtung des Wandbetons in diesen Bereichen erfolgt über eine Abb. 14: Ausgesteifte Schlitzwandbaugrube mit Sohlplatte in einem Block (Foto: Wayss & Freytag Ingenieurbau AG) Abb. 16: Gerüstabbau nach Herstellen der Wandbewehrung mit Anschluss an die bereits fertiggestellte Tunneldecke (Foto: Wayss & Freytag Ingenieurbau AG) BauPortal 11/

10 Vielzahl von auf der Trägerschalung befestigten Außenrüttlern, die dann in Abhängigkeit von der Steighöhe des Betons in den unterschiedlichen Rüttellagen betrieben werden. Um dann zuletzt eine kraftschlüssige Verbindung im Bereich der Arbeitsfuge Außenwand/Deckel sicherzustellen, werden nach dem Ansteifen des Betons die eingebauten Entlüftungs- und Injektionsschläuche gemäß ZTV-Ing, Teil 3, Abschnitt 5, mit Zementsuspension verpresst. Abb. 17: Wandschalung unter einem bereits hergestellten Deckel (Foto: Wayss & Freytag Ingenieurbau AG) Abwasserdüker Die oberflächennahen Tunnel der U-Bahn Wehrhahn-Linie und des Kö-Bogens zerschneiden das vorhandene Abwassersystem. Insbesondere der Sammler Schadowstraße, der in ca. 6 m Tiefe das Abwasser Richtung Westen führt, musste im Zuge der Tunnelbauarbeiten zweimal verlegt werden. Im Bereich Kö-Nord/Elberfelder Straße wird der Hauptsammler Richtung Norden in das Klärwerk Düsseldorf Nord ebenso wie die Wasserführung der Düssel durch den Kö-Graben unterbrochen. Die erforderlichen Dükerbauwerke führen das Abwasser durch Leitungen unter dem Tunnel vom Dükeroberhaupt in das Dükerunterhaupt. Dort wird das Schmutzwasser wieder auf das ursprüngliche Niveau hochgepumpt. Im Regenwasserfall funktionieren die Düker als kommunizierende Röhren. Folgende Dükerbauwerke wurden für die Kö-Bogen-Tunnel erforderlich: Mischwasserdüker Elberfelder Straße für den Hauptsammler Richtung Norden, Grundwasserdüker Elberfelder Straße für den Abfluss der Düssel von der Landskrone in den Kö-Graben, Mischwasserdüker August-Thyssen- Straße, Mischwasserdüker Schadowstraße als Ersatz für den Sammler in Ost-West- Richtung (Abb. 18). Insbesondere auf letzteren wird hier eingegangen: Der Düker und seine Bauwerke befinden sich unmittelbar in der Fußgängerzone der Schadowstraße und queren diese zudem im Bereich einer Straßenbahnhaltestelle. Die Dükerleitung verläuft unter der Verteilerebene des Bahnhofs Schadowstraße der U-Bahn Wehrhahn-Linie. Dükerober- und Unterhaupt liegen unmittelbar neben dem bereits bestehenden Bahnhof. Abbildung 19 stellt einen hydraulischen Längsschnitt durch den Düker Schadowstraße dar. Die vom Auftraggeber entwickelte Lösung zur Herstellung dieses anspruchsvollen Dükerbauwerkes bietet ein Optimum an städtebaulicher Verträglichkeit während der dafür notwendigen Bauarbeiten. Die Lage von Dükerober- und Dükerunterhaupt bieten nach der Inbetriebnahme auch unter den Abb. 18: Lageplan Düker Schadowstraße (Grafik: Büro Wendt) hier schwierigen Randbedingungen eine gute Zugänglichkeit des Dükers und seiner Bauwerke für Wartungszwecke. Treppenhaus Im Bereich des Bahnhofs Schadowstraße der U-Bahn Wehrhahn-Linie wird der Tunnel Nord-Süd durch ein Treppenbauwerk der Wehrhahn-Linie überbaut. Dieses wird durch den Auftragnehmer des Teilprojektes 20 hergestellt, da der Treppenaufgang komplett in dessen Baufeld liegt und zusätzlich, aufgrund der Geometrie und der Höhenzwangspunkte, eine monolithische Verbindung mit dem Tunnel Nord-Süd hat. Abbildung 20 stellt einen Querschnitt der Situation im Endzustand dar. Die Ausführungsplanung der Wehrhahn- Linie wird übernommen und in die eigene Ausführungsplanung des Tunnels integriert. Dabei muss zwingend sichergestellt werden, dass es zu keiner leitenden Verbindung zwischen der Wehrhahn-Linie und dem Tunnel Nord-Süd kommt (Isolierblock). Der Bauablauf war vom Auftraggeber vorgegeben und erforderte eine abschnittsweise Herstellung. Nachlaufend zur Herstellung der Treppe erfolgt dann die Ausführung des unterquerenden Nord-Süd-Tunnels. Abb. 19: Hydraulischer Längsschnitt durch den Düker Schadowstraße (Grafik: Büro Wendt) Abb. 20: Treppe der Wehrhahn-Linie im Kreuzungsbereich mit dem Nord-Süd-Tunnel (Grafik: Büro Wendt) 8 BauPortal 11/2013

11 Abb. 21: Aktiver Bergungseinsatz der Düsseldorfer Feuerwehr (Foto: Ina Lauer) Abb. 22: Erstes fertiggestelltes Teilstück des Tunnels Kö-Bogen (Foto: Holger Meseck) Arbeitsschutz Der Auftraggeber hatte bereits in der Ausschreibung umfangreiche Maßnahmen zum Arbeitsschutz gefordert und festgelegt. Hinzu kommt, dass Qualität und Arbeitssicherheit innerhalb der Wayss & Freytag Ingenieurbau AG einen besonderen Stellenwert einnehmen. Dementsprechend wurde das Motto Nur wer sicher baut, kann auch qualitativ hochwertig bauen schnell auf der Baustelle umgesetzt. Die Bauleitung erstellte in enger Zusammenarbeit mit der Sicherheitsfachkraft die Gefährdungsanalysen und überprüft und aktualisiert diese kontinuierlich. Ebenso wurde das Vorhandensein von Gefährdungsanalysen aller Nachunternehmer ständig kontrolliert. Die Unterweisung und Beauftragung der Mitarbeiter in die Benutzung von Maschinen, insbesondere die schriftliche Beauftragung von Geräteführern, wurde konsequent umgesetzt. Gleiches galt auch für die Überwachung der regelmäßigen Prüfungen der eingesetzten Geräte, Anschlagmittel sowie die monatliche Prüfung der Schutzschalter in den Baustromverteilern. Gerüste wurden regelmäßig auf das Vorhandensein des zwingend notwendigen Freigabescheines überprüft. Gemeinsam mit der Feuerwehr fanden mehrfach Bergungsübungen statt. Für das Erstellen der Unterwasserbetonsohle wurde gemeinsam mit den Tauchrettern der Feuerwehr eine Ortsbesichtigung durchgeführt und ein Konzept für den Rettungsfall erarbeitet. Die regelmäßigen Begehungen der eigenen Sicherheitsfachkraft mit dem SiGeKo, der Berufsgenossenschaft der Bauwirtschaft, der Bezirksregierung und dem Arbeitsmedizinischen Dienst der BG BAU waren selbstverständlich. Ebenso regelmäßig wurden die Sicherheitsgespräche mit dem Baustellenpersonal durchgeführt. Alle zuvor genannten Maßnahmen konnten dazu beitragen, dass gefährliche Situationen und beinahe Unfälle auf der Baustelle ausgeblieben sind. Einer der Schwachpunkte bleibt menschliches Fehlverhalten. Um dieses Problem zu lösen und alle Mitarbeiter zu sensibilisieren, wurden zeitweise zwei Arbeitssicherheitsscouts auf der Baustelle postiert. Diese hatten ausschließlich die Aufgabe, die Bauarbeiten und deren Arbeitssicherheitssituationen zu beobachten und beim Fehlverhalten einzelner Mitarbeiter diese darauf anzusprechen, ihnen ihr Fehlverhalten aufzuzeigen und zu erläutern. Da - mit konnten gute Erfolge erzielt werden, da so zeitnah direkt auf die Verhaltensweisen der Mitarbeiter eingewirkt wurde. Schlussbemerkungen Die Unternehmen der Arbeitsgemeinschaft Tunnel Kö-Bogen und ihre Mitarbeiter arbeiten mit dem notwendigen Respekt aber auch mit Stolz an der Umsetzung der ingenieurtechnischen Herausforderungen beim Bau des innerstädtischen Tunnelsystems. Ihr Beitrag zur zukunftsorientierten Umgestaltung der Düsseldorfer Innenstadt sichert nicht nur die eigenen Arbeitsplätze. Die schwierigen innerstädtischen Baustellenverhältnisse, das Vorhandensein angrenzender Baustellen, die engen Termine sowie die Vielzahl der Gewerke und der dabei gleichzeitig tätigen Mitarbeiter haben von Anfang an dazu beigetragen, dass dem Arbeitsschutz ein besonderer Stellenwert zukam. Alle Beteiligten haben diese Herausforderung angenommen, umgesetzt und so die komplexe Baustelle zu einem sicheren Arbeitsplatz gemacht. Dieser Einsatz hat sich bewährt und wird bis zum Bauende im Jahr 2016 unvermindert beibehalten bzw. in Detailfragen noch intensiviert und evaluiert werden. Literatur Sichern Sie sich jetzt Ihren Zugang zum ejournal! kostenfreier Zugriff inkl. Archiv-Nutzung! Gutjahr, S.; Könnemann, F.: Der Tausendfüßler steht in Düsseldorf am Rande einer tiefen Baugrube, 8. Kolloquium Bauen in Boden und Fels, Technische Akademie Esslingen, 2012 Autoren: Dr.-Ing. Holger Meseck und Dipl.-Ing. Lars von Göldel Wayss & Freytag Ingenieurbau AG, Düsseldorf Dipl.-Ing. Frank Witte Ingenieurbüro Wendt, Düsseldorf Lesen Sie auf das aktuelle Gesamtheft oder Einzelbeiträge direkt mit Erscheinen. Ihre Suche führt Sie schnell und treffgenau zum Ergebnis. Downloads sind problemlos möglich. Weitere Informationen zum ejournal: Jetzt per bestellen unter: BauPortal@ESVmedien.de Erich Schmidt Verlag GmbH & Co. KG Genthiner Str. 30 G Berlin Tel. (030) Fax (030) ESV@ESVmedien.de BauPortal 11/

12 Albaufstieg Besondere Herausforderungen beim Bau der Neubaustrecke Wendlingen Ulm Dipl.-Ing. Matthias Breidenstein, Stuttgart Die Neubaustrecke Wendlingen Ulm ist ein Abschnitt des Großprojektes Stuttgart Ulm, das zur Europäischen Magistrale Paris Bratislava gehört. Die zunächst drei Tunnelbaustellen der beiden Tunnel des Albaufstiegs bieten jede für sich ein sehr komplexes Themenfeld. Planungen zeigen, dass auch im Spritzbetonvortrieb immer noch weitere große Effektivierungspotenziale hin zu einer fast industriellen Fertigung möglich sind. Ungeachtet dessen ist und bleibt das eigentliche Ausbrechen an der Ortsbrust im konventionellen Vortrieb harte handwerkliche Arbeit für die Menschen vor Ort. Ausgangssituation Die Eisenbahnstrecke Stuttgart Ulm ist un - übersehbar hoch frequentiert. Ihre Zugverbindungen haben regionale wie überregionale Bedeutung. Bauhistorisch dokumentiert die sogenannte Filstalbahn mit dem Albaufstieg über die Geislinger Steige eine imposante Epoche der Eisenbahngeschichte. Allerdings ist im Besonderen hier die Kapazitätsschwäche der bereits im Jahr 1850 in Betrieb genommenen Strecke auszumachen. Die Topo graphie bedingt eine enge Kurvenstrecke, die die ICE und TGV dazu zwingt, auf 70 km/h runter zu bremsen. Die Bahn kann hier die Erwartungen als ein modernes und schnelles Verkehrsmittel nicht erfüllen. Die Neubaustrecke Wendlingen Ulm Die Neubaustrecke Wendlingen Ulm ist ein 60 km langer Neubauabschnitt des Großprojektes Stuttgart Ulm. Hierzu gehört neben dem Neubaustreckenteil der Umbau des Hauptbahnhofs Ulm sowie der Umbau des Hauptbahnhofs Stuttgart von einem Kopfbahnhof zu einem unterirdischen Durchgangsbahnhof mit Anbindung des Stuttgarter Flughafens an den Europäischen Hochgeschwindigkeitsverkehr. Die Neubaustrecke Wendlingen-Ulm beginnt bei Wendlingen mit der Überquerung des Neckars. Aufgrund der komplexen Topografie der Schwäbischen Alb sind etwa 50 % der Strecke in Tunneln trassiert. Unmittelbar hinter dem Neckar wird die Strecke auf 8,2 km durch den Albvorlandtunnel geführt. Nach ca. 7 km Freier Strecke in unmittelbarer Bündelung zur BAB A 8 Karlsruhe Stuttgart München beginnt dann der Albaufstieg mit den drei großen Einzelbauwerken: dem Boßlertunnel, der EÜ Filstal und dem Steinbühltunnel. Die Albhochfläche wird weitestgehend in enger Bündelungstrasse mit der BAB A 8 in offener Lage mit vier kleinen Tunnelbauwerken überquert. Hier werden zur Gewinnung von Synergie-Effekten der Neubau der Bahnstrecke und der Ausbau der Bundesautobahn von einem 4-streifigen auf einen 6-streifigen Querschnitt als gemeinsame Baumaßnahme durchgeführt. Bei Dornstadt verlässt die Trasse der Neubaustrecke die Bündelung zur Autobahn und mündet in den 5,9 km langen Albabstiegstunnel. Dieser endet unmittelbar im Ulmer Hauptbahnhof. In Summe wird durch die neue Trassenführung vom Stuttgarter Hauptbahnhof bis zum Ulmer Hauptbahnhof die Fahrtzeit gegenüber der jetzigen Strecke durchs Neckartal und dann über die Geislinger Steige von 1 Stunde auf eine 1 /2 Stunde reduziert. Die Haupttrassierungsparameter für den Neubaustreckenteil sind: 250 km/h Spitzengeschwindigkeit, 25 Regelneigung und ein Mindestradius von m. Der Albaufstieg Der Planfeststellungsabschnitt 2.2 Albaufstieg ist 14,5 km lang. Da die Planfeststellungsgrenze unmittelbar am nördlichen Portalfuß des Boßlertunnels ist, sind dem Bauabschnitt Albaufstieg m aus dem be - nachbarten Planfeststellungsabschnitt 2.1c hinzugeschlagen worden. Diese Fläche dient für den Tunnelbau als Baustelleneinrichtungsfläche und wird voraussichtlich auch für ein Tübbing-Fertigteilwerk verwendet. Insgesamt gliedert sich somit der Bauabschnitt des Albaufstiegs in folgende Bereiche von Stuttgart nach Ulm der Eisenbahntrasse folgend: bei Aichelberg ca m Freie Strecke und Einschnittslage mit der bereits fertiggestellten Eisenbahnüberführung über die Landesstraße m lange Boßlertunnel 2 Einzelröhren 2 parallele, große Talbrücken mit 485/472 m Länge als EÜ Filstal m lange Steinbühltunnel 2 Einzelröhren ca. 500 m Freie Strecke im Bereich Voreinschnitt Hohenstadt Geologie Der gesamte Albaufstieg befindet sich in den geologischen Formationen des Jura. Von Stuttgart nach Ulm werden die verschiede- Abb. 1: Übersicht gesamter Neubauabschnitt Wendlingen Ulm 10 BauPortal 11/2013

13 Abb. 3: Geologie des Boßlertunnels Abb. 4: Geologie des Steinbühltunnels Abb. 2: Der Planfeststellungsabschnitt 2.2 Albaufstieg nen Schichten des Braunjuras und des Weißjuras aufgefahren. Der Portalbereich und die ersten 3,5 Tunnel-km liegen im Aalenium 1 mit dem Opalinuston und dem Zopfplatten- Bereich. Dann folgen auf ca m ziemlich komplexe Wechsellagerungen des Aalenium 2, Bajocium 1 3 und Callovium. Der restliche Teil des Boßlertunnels befindet sich hauptsächlich im Oxfordium 1 und im Portalbereich noch kurzzeitig im Oxfordium 2/ Kimmeridgium 1. Der Steinbühltunnel befindet sich bis auf den Portalbereich komplett im Kimmeridgium 1. Die oberen Schichten des Braunjuras ab dem Aalenium 2 neigen, aufgrund einer Überdeckung von bis zu 280 m zu druckhaftem Gebirgsverhalten. Im Portalbereich des Boßlertunnels zur Filstalbrücke und im ge - samten Steinbühltunnel ist mit Karstvorkommen aller Art, wie Kluft-Karst, Loch-Karst bis zu großen wassergefüllten Hohlräumen zu rechnen. Arbeitssicherheit Die Arbeitssicherheit steht im Projekt Stuttgart Ulm in einem ganz besonderen Fokus. Dies verstärkt sich aber nochmals, wenn die anstehende Bauaufgabe insgesamt 28 km unterirdischen Hohlraumbau beinhaltet, wie es beim Albaufstieg der Fall ist. Dem Thema Arbeitssicherheit wurde deshalb bereits in der frühen Phase der Entwurfs- und Ausschreibungsplanung Rechnung getragen. Hierzu wurde ein sehr umfangreicher SiGe- Plan aufgestellt, der neben den üblichen Gefährdungsbeurteilungen eine sehr intensive Auseinandersetzung mit den Themen Tunnellüftung und Rettungswehr beinhaltet. In dieser frühen Projektphase wurde bereits auch die zuständige Organisation für Arbeitssicherheit im Tunnelbau intensiv mit in die Abstimmungen eingebunden. Eine ganz wesentliche Grundlage der Ausschreibung, die Anfang 2012 zur Kalkulation auf den Markt gegeben wurde, ist ein sehr komplexes Lüftungssystem, welches zwei Grundprinzipien beinhaltet. Das erste Grundprinzip ist, dass bereits in der Vortriebsphase die Lüftung so zu planen und zu installieren ist, dass eine Wettertrennung zwischen den beiden Vortriebsorten der parallelen Tunnelröhre möglich ist. Letztendlich wird hiermit das in der späteren Betriebsphase von 2-röhrigen Eisenbahntunneln gelebte Prinzip realisiert, dass die Rettung immer über die nicht verunfallte Röhre eingreift und die Wege in der verunfallten Röhre so kurz wie irgend möglich gehalten werden können. Deshalb wurde gefordert, dass die Querschläge zwischen den beiden Tunneln als Wetterwand auszubilden sind. Die max. zu - lässige Vortriebslänge ab dem letzten durchgeschlagenen Querschlag beträgt 700 m. Die Lüftung wird als drückende Lüftung ausgeführt, wobei im Bauvertrag bereits verbindlich gefordert wird, dass der Sprengschwaden durch eine unterstützende saugende Lüftung abzusaugen ist und nach Übertage transportiert werden muss. Ein zweites Grundprinzip des SiGe-Plans für den Tunnelbau ist die Einrichtung und Vorhaltung einer Rettungswehr, die sich zum Zeitpunkt der Ausschreibung im Wesentlichen an das DAUB-Papier anlehnt. In der jetzt gestarteten Bauausführung hat der beauftragte Tunnelbauunternehmer die Verpflichtung, auf Basis des SiGe-Plans vom AG umfangreiche Sicherheits- und Gesundheitsschutzkonzepte zu erarbeiten. Diese werden dann vom Bauherrn geprüft und in intensiven Gesprächen zwischen den für Arbeitsschutz verantwortlichen Verwaltungsstellen und den örtlichen Feuerwehren abgestimmt. Damit die Konzepte auch zuverlässig umgesetzt werden und nach dem Prinzip lessons learned auch immer weiterentwickelt werden, finden regelmäßig Begehungen auch unter Einbeziehung der Berufsgenossenschaften, i.d.r. 1 x im Monat, auf der Baustelle statt, um hier ein Höchstmaß an Arbeitssicherheit zu gewährleisten. Nach etwa 6-monatiger Baudurchführung hat sich diese Vorgehensweise sehr gut bewährt. Aktueller Projektstand Das Baurecht für den Planfeststellungsabschnitt 2.2 Albaufstieg liegt seit Ende 2011 bestandskräftig vor. Die Baudurchführung wird unterteilt in den Rohbau Tunnel einschließlich Freier Strecke und den Rohbau der Brücke. Anschließend wird über separate Bauverträge der gesamte Oberbau und BauPortal 11/

14 die Eisenbahntechnische Ausrüstung eingebaut. Im Jahr 2012 wurde in einem EU-weiten Verhandlungsverfahren mit vorgeschaltetem Teilnahmewettbewerb die Bauleistung des Tunnelbaus ausgeschrieben, verhandelt und vergeben. Den Bauauftrag über alle drei Tunnelbaulose konnte in einem spannenden, hartumkämpften Wettbewerb am Ende eine Bietergemeinschaft aus den Firmen Porr Bau GmbH Tunnelbau, G. Hinteregger & Söhne Baugesellschaft mbh, Östu-Stettin Hochund Tiefbau GmbH und Swietelsky Tunnelbau GmbH & Co. KG gewinnen. Die Arbeitsgemeinschaft Tunnel Albaufstieg (ATA) hat am 6. Juni 2013 den Steinbühltunnel angeschlagen und etwa m an drei Vortriebsorten ausgebrochen. Der Zwischenangriffsstollen Umpfental ist etwa 200 m weit aufgefahren. Baudurchführung Boßlertunnel Die Ausschreibungsunterlagen des Auftraggebers haben den Boßlertunnel in zwei Baulose unterteilt. Das 1. Baulos ist vom Nordportal des Tunnels (Portal Aichelberg) ca. 3,7 km lang. Standardmäßig war hier ein Spritzbetonvortrieb mit zwei parallelen Einzelröhren im Achsabstand von m vorgesehen. Die Ausschreibungsunterlage hat für diesen Bereich bis zu einer festgelegten Kilometrierung Sondervorschläge mit Tunnelvortriebsmaschine zugelassen. Der restliche 5,1 km lange Abschnitt des Tunnels wird von einem zentralen Zwischenangriff, dem Zwischenangriff Umpfental, konventionell aufgefahren. Der Zugangsstollen ist ca. 920 m lang. Vom Fußpunkt des Zugangsstollens werden zwei Vortriebe Richtung Norden zum Portal Aichelberg und zwei Vortriebe Richtung Süden zum Portal Buch an der Filstalbrücke aufgefahren. Im Rahmen des Vergabeverfahrens konnte sich die ATA mit ihrem Sondervorschlag für Maschinenvortrieb im Los 1 durchsetzen. Die für die Ausschreibung zugelassene Bauzeit für den gesamten Tunnelrohbau beträgt lediglich 66 Monate. Da der 8,8 km lange Boßlertunnel nur einen Zwischenangriff hat und vom Südportal her keine Vortriebsarbeiten möglich sind, war hier bereits über die Ausschreibung und die Zeitvorgabe des Bauherren an den Wettbewerb eine sehr große Herausforderung an die logistische Umsetzung dieses Projektes herangetragen worden. Der längste Vortriebsweg, der über die eine, sich fortbewegende Ortsbrust aufgefahren werden muss, beträgt ca m vom Portal des Zwischenangriffs bis zum Durchschlag im Filstal am Portal Buch. Ein klassischer Bauablauf in Spritzbetonbauweise mit Trennung vom Vortrieb der Außenschale und dem Ausbau mittels Schalwagen hätte nur bei tunnelbautechnisch und baubetrieblich unrealistischen Leistungsansätzen zur Einhaltung des Bauzeit-Solls geführt. Eine weitere Schwierigkeit in diesem Projekt ist es, dass durch die zwei 1-gleisigen Röhren die jeweiligen Einzelvortriebe mit rd m 2 Ausbruchsfläche und einem verbleibenden lichten Querschnitt von ca. 70 m 2 für die leistungsfähigen Tunnelbau-Großgeräte einen sehr beengten Querschnitt darstellen. Für den Bauablauf des Tunnelvortriebs gibt es deshalb unterschiedliche baubetriebliche Ansätze. Die Querschläge zwischen den beiden Tunnelröhren werden baubetrieblich intensiv benutzt und aller Voraussicht nach so eingesetzt, dass bis auf die Vortriebsstrecke hinter dem letzten Querschlag ein Ringverkehr mit den Fahrzeugen ohne Be - gegnung angedacht ist. Die frei vorlaufende Vortriebsstrecke, bezogen auf den letzten hergestellten Querschlag, darf maximal eine Länge von 700 m betragen. Danach ist es laut SiGe-Plan vorgeschrieben, den nächsten Querschlag zu öffnen. Von der ATA ist es vorgesehen, einen größtmöglichen Anteil der Schutterung über im Tunnel installierte Förderbandanlagen vorzunehmen, um den Fahrverkehr auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Des Weiteren sind bereits in der Angebotsphase intensive Überlegungen angestellt worden, dass noch während des Vortriebs der Außenschale die Versorgung nur durch eine Röhre durchgeführt Abb. 5: Übersicht Boßlertunnel wird und in der zweiten Röhre bereits ab - schnittsweise die endgültige Innenschale eingebaut wird. Für die Herstellung der Innenschale wird es auf jeden Fall auch vorgesehen werden, dass der Sohlschalwagen von beiden Seiten mit Bewehrung bzw. Beton angedient werden kann und dass für die Herstellung mit dem Gewölbeschalwagen, wiederum in den weiteren Bereichen des Tunnels, ein Ringverkehr mit den Andienungsfahrzeugen eingerichtet werden kann. Um zum einen wirtschaftlich bauen zu können und zum anderen auch den hohen Leis tungsanforderungen des Bauherren mit relativ kurzen Bauzeiten gerecht zu werden, wird eine entsprechende Logistik-Planung vom Unternehmer abverlangt. Durch diese extrem hohe Verschachtelung der Bauabläufe nähert sich selbst der konventionelle Tunnelbau in Spritzbetonbauweise immer mehr einer industriellen Fertigung an. Im nördlichen Tunnelteil vom Portal Aichelberg wird eine Tunnelvortriebsmaschine mit einem Schild-Durchmesser von etwa 11 m eingesetzt. Der Bereich des Opalinustons mit etwa m wird mittels dieser Vortriebsmaschine aufgefahren. Nach den ersten m wird die Maschine im Schildmantel demontiert und aller Voraussicht nach am Portal Aichelberg in der zweiten Röhre für einen zweiten Einsatz in einem neuen Schildmantel wieder neu aufgebaut. Die geplante Vortriebsleistung von 20 m pro Tag macht Durchschnittszeiten von 2 1 /2 Stunden pro Ring von 2 m Länge und Spitzenzeiten von /2 Stunden pro fertig vorgetriebenem und eingebautem Ring erforderlich. Baudurchführung Steinbühltunnel Der Steinbühltunnel wird von einer ca. 500 m vom späteren Südportal des Tunnels entfernt liegenden Zwischenangriffs-Baugrube aufgefahren. Die Baugrube Pfaffenäcker hat eine Länge von 138 m. Von hier werden zwei Vortriebe parallel Richtung Hohenstadt (Süden) und zwei Vortriebe in Richtung des Portals Todsburg gefahren. Dieses Teilstück des Steinbühltunnels, die Baugrube Pfaffenäcker, wird nach Beendigung des konventionellen Vortriebs in offener Bauweise hergestellt und die jeweiligen Teilröhren miteinander verbunden. Der Hauptvortrieb im verkarsteten Weißjura wird von der Baugrube aus m fallend mit der Streckenneigung von 2,5 % bis zum Portal Todsburg an der Filstalbrücke durchgeführt. Aufgrund des fast gleich langen Vortriebsweges von m besteht auch hier eine extrem angespannte baubetriebliche Grundsituation. Dies wird noch er schwert durch die unterschiedlichen Verkarstungs-Szenarien, die in diesem Tunnel auftreten können. Über die gesamte Tunnel BauPortal 11/2013

15 länge ist vortriebsbegleitend eine umfangreiche Karst erkundung vorgesehen, damit die Arbeitssicherheit für den Vortrieb durchgängig gewährleistet bleibt. Unabhängig vom Vortrieb wird nachfolgend eine Karsterkundung und gegebenenfalls eine weiterführende Karstsanierung durchgeführt, mit der ein dauerhaft sicherer Eisenbahnbetrieb im verkarsteten Kalksteingebirge möglich wird. Eine besondere Herausforderung stellt der bei längeren Regenereignissen extrem hohe Wasserandrang dar. Aus den Abschätzungen der Baugrundbeurteilung ist mit Wassereintritten von bis zu 150 l pro Sekunde je Einzelröhre zu rechnen. In Summe wird hier mit einem zu bewältigenden Wasservolumen von 6 8 Mio. m 3 über die Vortriebszeit ge - rechnet. Um in dem fallenden Vortrieb die erforderliche Pumpenenergie und die Dimensionierung des Leitungssystems so gering wie möglich zu halten, sind umfangreiche Wasserhaltungssysteme geplant, die dafür sorgen, dass das Wasser, welches in den Tunnel eintritt, auch direkt wieder in den Berg ohne weitere Verunreinigung abgeführt werden kann. Hierzu ist ein System mit einer sehr großen, dauerhaft offen bleibenden außenliegenden Drainage und einer kleinen, innerhalb des Spritzbetonquerschnitts liegenden Drainage vorgesehen. Ein möglichst großer Anteil des Bergwassers soll punktuell über Abschlauchung oder flächig über Drain-Matten direkt um die Spritzbetonaußenschale in die unterhalb des Tunnelquerschnitts außen liegende Drainage geleitet werden um dort direkt wieder im Gebirge versickern zu können. Zusammenfassung Die zunächst drei Tunnelbaustellen der beiden Tunnel des Albaufstiegs bieten jede für sich ein so komplexes Themenfeld, dass darüber mehrere Einzelvorträge zu Spezialthemen oder auch zur baubetrieblichen Vertiefung möglich wären. Die Planungen des Bauherrn und die Angebote der Tunnelbaufirmen zeigen deutlich, dass auch im Spritzbetonvortrieb immer noch weitere große Effektivierungspotenziale hin zu einer fast industriellen Fertigung möglich sind. Ungeachtet der Entwicklung in Richtung noch stärkerer Industrialisierung darf dabei aber nie vergessen werden, dass das eigentliche Ausbrechen an der Ortsbrust im konventionellen Vortrieb eine harte handwerkliche Arbeit ist und bleibt, die für die Menschen vor Ort eine ständige Auseinandersetzung mit noch nie von Menschenhand berührtem Fels oder Boden bleibt. Abb. 6: Übersicht Steinbühltunnel Projektdaten Gesamtstreckenlänge/ Schnellfahrstrecke: 60 km davon Tunnelstrecken: 30 km Anzahl Tunnel: 10 Anzahl Brücken: 37 Bauzeit: 8 Jahre Geschwindigkeit: 250 km/h Investitionen in neue Bahnanlagen BSchwAG 8 (1): 2,89 Mrd. Euro, davon 950 Mio. Euro Baukostenzuschuss des Landes Baden-Württemberg Finanzierung: Bund, Land Baden- Württemberg Autor: Dipl.-Ing. Matthias Breidenstein DB Projekt Stuttgart-Ulm GmbH, Stuttgart Technischer Projektleiter PA 2.2 Mit Fachinformationen 3-fach gut versorgt! Das Original: BauPortal informiert Sie monatlich auf über 60 Seiten zu Themen wie Baubetrieb und Bauorganisation, Baumaschinentechnik, Bauverfahrenstechnik, Sicherheitstechnik und Arbeitsund Gesundheitsschutz. bald 1 Million Downloads Im Internet: Unter www. baumaschine.de stehen Ihnen über Fachartikel von 1996 bis 2012 sortiert nach über 100 Stichworten zum kostenlosen PDF-Download zur Verfügung. International: Unter steht Ihnen eine Auswahl von Fachartikeln aus dem BauPortal in englischer Sprache zum PDF-Download zur Verfügung. BauPortal 11/

16 (Foto: bauma) bauma-technikbericht Tunnelbau Tunnel Infrastruktur für die Zukunft Dipl.-Ing. Roland Herr, Bielefeld Um die Infrastruktur der Zukunft gestalten zu können, sind Tunnel ein nicht mehr wegzudenkender Teil nachhaltiger und vorausschauender Planung. Daher hat die STUVA ihre im Zwei-Jahres-Rhythmus veranstaltete Tagung vom 27. bis 29. November 2013 in Stuttgart unter dieses Motto gestellt. Einen ersten wichtigen Branchentreffpunkt haben die Tunnelbauer, und nicht nur die, bereits hinter sich: die bauma, Weltleitmesse für Baumaschinen. Hier zeigte sich, dass trotz einem fast schon perfekt durchorganisierten Tunnelbau doch noch Potenzial für Weiterentwicklungen und Verbesserungen vorhanden ist. Einen Überblick, was es Neues gibt und welche Unternehmen aus dem Tunnelbau nicht mehr wegzudenken sind, gibt der folgende Beitrag. Das Publikum war erstklassig und sehr global. Wir konnten unser breit aufgestelltes Portfolio und unsere Spitzeninnovationen im Tunnelling und Mining sehr gezielt vermitteln, lobte Dr.-Ing. E. h. Martin Herrenknecht, Vorsitzender des Vorstandes von Herrenknecht, die bauma Wer nicht mit einem Stand vertreten war, kam trotzdem zur bauma und trug damit zum Besucherrekord von Gästen aus der ganzen Welt bei. Diese Ansammlung von Firmen und Wissen war Anlass, einen Überblick über die wichtigsten im Tunnelbau tätigen Unternehmen zu geben. Obwohl gerade im unterirdischen Bauen die Anzahl der Unternehmen recht überschaubar ist, wird kein An spruch auf Vollständigkeit erhoben. Das inhabergeführte Unternehmen A.S.T. Bochum bietet fast alles, was an Teilen für Schlauch-, Armaturen- und Tunneltechnik so benötigt wird. So wurden die Lagerkapazitäten erst vor ein paar Jahren deutlich erweitert und es kann die weltweite Lieferung innerhalb kürzester Zeit garantiert werden. Das ist gerade dann wichtig, wenn in einem entlegenen Teil dieser Welt in der Nachtschicht zum Samstag ein wichtiges Teil an der Ortsbrust zu Bruch geht. Für den Innovationspreis nominiert und nur knapp geschlagen wurde Aker Wirth mit einem neuartigen Maschinenkonzept, das das Unternehmen mit dem chilenischen Auftraggeber Rio Tinto, einem weltweit tätigen Bergbauunternehmen, für ein Projekt in Australien entwickelt hat. Das innovative Tunnelbohrsystem kombiniert die flexiblen Einsatzmöglichkeiten einer Teilschnittmaschine mit der robusten Ausführung einer Tunnelbohrmaschine. Die mit einem Eigenantrieb ausgestattete Maschine bewegt sich mittels Raupenfahrwerk (rückwärts) und Schreitwerk (vorwärts). 6 mit Rollmeißeln aus gestattete, hydraulisch gesteuerte Arme tragen das Gestein ab. Das Material wird von einer Ladeschürze mit Ladescheiben und über einen Kettenförderer hinter die Maschine transportiert und dort auf Lkw verladen. Nach Herstellerangaben ist die Maschine in der Lage, verglichen mit dem Sprengvortrieb, die heutigen Leistungen von ca. 5 m Abb. 1: Eine echte Innovation zur bauma präsentierte Aker Wirth mit dem Mobile Tunnel Miner 6 (MTM 6), einem Tunnelbohrsystem, das die Einsatzmöglichkeiten einer Teilschnittmaschine mit der Robustheit einer Tunnelbohrmaschine kombiniert (Zeichnung: Aker Wirth) Streckenvortrieb pro Tag zukünftig mehr als zu verdoppeln. Bei der Wahl der Querschnitte ist der Mobile Tunnel Miner 6 (MTM 6) be sonders flexibel: es sind nicht nur kreisförmige sondern auch rechteckige und hufeisenförmige Tunnel mit bis zu 6 m Bohrdurchmesser möglich. Das schwedische Unternehmen Atlas Copco MCT ist bekannt für eine breite Palette an Tunnel- und Bergbaumaschinen mit unterschiedlichen Anwendungen im Untertagebau weltweit. In München stellte Atlas Copco insgesamt 5 neue Produkte vor. Die neue Bohrgeräte-Serie z.b. kann mit dem nach Her BauPortal 11/2013

17 Abb. 2: Ein völlig wasserfreier Jumbo mit 3 Bohrarmen belegte die Innovationsfähigkeit von Atlas Copco Mittels Druckluft spült das System das Bohrloch aus und durch eine Saugdüse um den Bohrstrang wird der Staub entfernt (Foto: Atlas Copco) stellerangaben derzeit schnellsten Gesteinsbohrhammer, dem neuen COP 4038, ausgestattet werden. Der für harte Gesteinsbedingungen optimierte Bohrhammer soll 20 bis 30 % schneller als die besten vergleichbaren Hämmer sein. Bei der Entwicklung des neuen Rig Control Systems für Bohrgeräte hat sich Atlas Copco darauf konzentriert, eine intuitive und benutzerfreundliche Oberfläche zu schaffen. Die Bedienung mit dem neuen Touchscreen- Display ist einfacher und es wird weniger Zeit für die Schulung neuer Benutzer benötigt. Ebenfalls neu ist der weiter entwickelte und verbesserte Underground Manager, eine Soft ware zur Unterstützung aller an der Ortsbrust eingesetzten Untertage-Baumaschinen. Zur neuen Ausstattung der Software gehören ein Sprengplangenerator, eine 3D-Ansicht des Tunnels, die intelligente Interpolation von Konturen und eine verbesserte Protokoll- und Berichtsfunktion. Erstmalig gibt es für den Boomer XE3 C ein neues Trockenbohrsystem: ein vollkommen wasserfreier Bohrwagen mit 3 Bohrarmen. Das Bohrloch wird durch Druckluft von Bohrrückständen frei gehalten, und der Staub wird durch einen Saugschlauch über eine Filtereinheit an einen versiegelten Behälter weitergeleitet. Besonders eignet sich dieses System bei Wasserknappheit, schwierigen Gesteinsbedingungen oder entsprechend ungünstigen Umgebungstemperaturen. Nachdem BASF das Meyco-Equipment Ge - schäft an Atlas Copco verkauft hatte, wurde eine Partnerschaft zur Weiterentwicklung von Chemielösungen und Maschinen für Spritzbeton vereinbart. Dabei haben die beiden Unternehmen beschlossen, ihre jeweiligen Stärken im Bereich Maschinen bzw. chemische Lösungen für Spritzbeton zu bündeln und gemeinsam Innovationen in diesem Bereich voranzutreiben. Die Nachfrage nach hochqualitativem, langlebigem Spritzbeton für den Tunnel- und Bergbau, der die Sicherheit erhöht sowie Gesundheitsrisiken und Umweltauswirkungen reduziert, steigt kontinuierlich. Bergmann Maschinenbau ist ein Spezialhersteller von schweren Lkw für den Einsatz im Tunnel- und Bergbau. Für den Tunneleinsatz bietet Bergmann den neuen 5025plus an. Der Dumper mit einer Nutzlast von 25 t ist ausgestattet mit einem Wendesitz und einem für beide Fahrtrichtungen ergonomisch ausgelegten Fahrerstand mit guten Sichtverhältnissen auf das Arbeitsumfeld. Die Arbeitsgeschwindigkeiten betragen 40 km/h vorwärts und 30 km/h rückwärts. Die stoßabsorbierenden Blattfedern in Verbindung mit dem Pendelknickgelenk sowie der sichere Aufstiegsbereich unterstreichen die Arbeits- und Produktsicherheit des Tunnel-Dumpers. Das Unternehmen Bochumer Eisenhütte Heintzmann setzt die im Bergbau bewährte Technik und die gesammelten Erfahrungen zunehmend auch im Tunnelbau ein. Seit Anfang der 1980er Jahre werden dabei vor allem Gitterträger zumeist Dreigurtsysteme im modernen Tunnelbau eingesetzt. Ihre Verwendung gehört neben den TH- und GI-Profilen zum aktuellen Stand der Technik bei der Verwendung von Spritzbeton. Mit dem Bauprinzip der starken Welle hat die Bochumer Eisenhütte Heintzmann einen Träger entwickelt, der in U-Bahn-, Kavernen-, Kanal-, Eisenbahn- und Straßentunnel-Projekten verwendet wird. Der weltweit eingesetzte Gitterträger basiert auf einer Statik, die alle Elemente des filigranen Bausystems untersucht und rechnerisch belegt. Die Verbindungen und ihre Kleinteile, Schrauben und Bolzen sind aufeinander abgestimmt und erfüllen die Anforderungen der DS 853 (Richtlinie Empfehlung der Deutschen Bahn AG). Eine besondere Stärke der Bochumer Eisenhütte Heintzmann ist die Konstruktion und Fertigung von Spezialbauwerken, wie z.b. Abzweigen aller Art, Füllorte, Schachtglocken, Maschinenkammern, Kavernen und andere Großräume, die im Berg- und Tunnelbau benötigt werden. Das Stauchelement Wabe wurde entwickelt, um eine Nachgiebigkeit der Betonschale zu gewährleisten. Eingesetzt wird es vorwiegend zwischen 2 Bogenausbauten aus nachgiebigen TH-Profilen oder hinter dem Ausbau zum Gebirgsmantel hin. Tübbinge müssen in der Lage sein, über Nachgiebigkeitselemente dem Gebirgsdruck auszuweichen, der sich aus dynamischen hohen Drücken, Störzonen im Gebirge oder großen Konvergenzen ergeben kann. Diese Elemente müssen in ihrer Widerstandsfähigkeit so ausgelegt sein, dass sie die Gebirgseinwirkungen aufnehmen, ohne dass der bewehrte Beton der Tübbinge zerstört wird. Desoi ist weltweit für Projekte im Ingenieurbau mit Schwerpunkt Tunnel-, U-Bahn- und Kläranlagenbau einer der führenden Hersteller von Injektionstechnik. Vor allem bei der nachträglichen Rissinjektion, der Bauwerksabdichtung und der Baugrundkonsolidierung ist das innovative Unternehmen gefragt. Das wundert nicht, stehen doch im Besonderen problemorientierte Lösungen von der Idee über die Konstruktion und schlussendlich die praxisgerechte Umsetzung im Vordergrund. Der Injektionsspezialist bietet für jeden Anwendungsbedarf eine große Auswahl an Injektionspackern und Injektionsgeräten. Da - bei liegt der Anteil an eigener Herstellung in dem nach ISO 9001:2008 zertifizierten Unternehmen bei über 85 %. Besonders erfolgreich entwickelt sich der Geschäftsbereich mit Sonder- und Spezialanfertigungen, in dem das innovative Unternehmen seine Stärken beweisen kann. Der internationale Schalungsanbieter Doka präsentierte sich in 4 Themenwelten auf der bauma, unter anderem mit der Neuentwicklung DokaCC für den Tunnelbau. Mit dem speziell für die offene Tunnelbauweise CC steht für cut-and-cover konzipierten und optimierten System können unterschiedliche Verkehrstunnel wie z.b. Eisenbahn- oder Straßentunnel errichtet werden. Der einfache Einsatz und die rasche Montage auf der Baustelle sind vor allem durch Verbundschalungsträger aus hochwertigem Stahl möglich. Der Schalwagen Abb. 3: Das neuartige Tunnelsystem DokaCC für die offene Tunnelbauweise ermöglicht einen schnellen, effizienten und sicheren Baufortschritt (Foto: Doka) BauPortal 11/

18 lässt sich durch ein hydraulisches Radsystem ohne zwischenzeitiges Absetzen millimetergenau dreidimensional ausrichten. Selbst Steigungen bis 10 % sind durchfahrbar. Ein integriertes Bühnensystem und Aufstiege sorgen für Sicherheit. DYWIDAG-Systems International (DSI) entwickelt, produziert und vertreibt weltweit Produkte und Systeme für den Untertagebau und die Bauindustrie. Hierzu gehören Spannsysteme für den Neubau ebenso wie zur Instandsetzung bestehender Bauwerke. Bewährt haben sich die Systeme mit und ohne Verbund für die Vorspannung mit Litzen- und Stabspanngliedern oder auch mit Draht. Der Einbau, das Spannen und Injizieren von Spannsystemen gehören ebenfalls zu den Leistungen von DSI. Hinzu kommt ein umfassendes Produktprogramm im Bereich der Geotechnik, für Hangsicherungen und Baugruben, zur Stabilisierung von Gründungen und zur Auftriebssicherung sowie für Anwendungen im Hydraulik- und Gewässerbau mit Stabankern, Litzenankern, Drill Hohlstabankern, Horizontalankern und Pfählen. GTA Maschinensysteme entwickelt und fertigt für den Tunnelbau Maschinen wie Arbeitsbühnen, Spritz- und Ausbaumanipulatoren sowie Bohrgeräte für die obere Arbeitsebene. Unter der oberen Arbeitsebene ist der Raum oberhalb der auf der Sohle stehenden Arbeitsgeräte zu verstehen. Dieser Bereich kann von aufgehängten oder aufgeständerten Maschinen eingenommen werden und bietet viele Nutzungsmöglichkeiten für den Tunnelvortrieb. Außerdem gehören zum Portfolio des Unternehmens Tunnelerweiterungsportal, Tunnelausbaumaschine, Streckenausbaumaschine, Tunnelvortriebs portal, Gleisabtrageinrichtungen, Bohrwagen, Bohrlafetten, Ankerstandbühne und Schwenkbühne. Besonders zu erwähnen ist an dieser Stelle das Tunnelerweiterungsportal, das die Sanierung eines Tunnels unter laufendem Zugbetrieb ermöglicht. Höhere Geschwindigkeiten sowie gestiegene Sicherheitsstandards erfordern eine Aufweitung der Tunnel. Die Deutsche Bahn hat für die Durchführung entsprechender Arbeiten ein Konzept entwickelt, das die Weiterführung des Verkehrs während der Bauarbeiten ermöglicht. Die Abbruch-, Bohr-, Spreng- und Ausbauarbeiten erfolgen im Schutz einer Einhausung, unter dem der Bahnverkehr eingleisig weiterläuft. GTA hat sich dieser Aufgabe gestellt und auf der Basis eines Schutzportals die Tunnelerweiterungsmaschine (TEM) entwickelt und gebaut. Wie bei zahlreichen Unternehmen liegen die Ursprünge von Herco Kühltechnik im Bergbau und aufgrund ähnlicher Anforderungen konnte man dann auch im Tunnelbau Fuß fassen. Inzwischen gehören, neben vielen anderen Anwendungen, Kühlanlagen für den Berg- und Tunnelbau zum Portfolio. Beim Betrieb von Abbau- und Vortriebsmaschinen im Berg- und Tunnelbau muss die anfallende Wärme wirtschaftlich mit robusten Anlagen nach Übertage transportiert werden. Geeignete Arbeitstemperaturen für Mensch und Maschine werden mit zentralen und dezentralen Systemen zur Wasser-, Luft- und Hydraulikkühlung erreicht. Dass ein Unternehmen wie Herrenknecht Maßstäbe setzt, wird leider inzwischen wie selbstverständlich erwartet. Dennoch scheinen die Entwickler nicht müde zu werden, die Tunnelbauwelt mit Neuheiten zu überraschen. Anlässlich der bauma schaffte es der TBM-Hersteller dann auch prompt mit dem Pipe Express unter die letzten 15 Weltneuheiten der 156 Wettbewerbsanträge und gewann den Innovationspreis Maschine. Pipe Express ist ein neues maschinelles Verfahren zur oberflächennahen Verlegung von Pipelines (BauPortal 8/2013, S. 33). In halboffener Bauweise können damit über m lange Pipelines mit einem Durchmesser von 800 bis mm verlegt werden. Eine Tunnelbohrmaschine löst den Boden, der über eine mitgeführte Fräseinheit direkt zu Tage gefördert wird. Gleichzeitig wird die Pipeline unterirdisch verlegt. Da so Erdaushubarbeiten auf ein Minimum reduziert werden können und Grundwasserabsenkungen entlang der Trasse nicht notwendig sind, greift Pipe Express nur in geringem Maße in die Umwelt ein. Das Verfahren ist bisher einmalig: Der Boden wird direkt abgebaut und nicht verdrängt, um die Pipelines mit einem Durchmesser bis zu mm zu verlegen. Die Vorteile des neuen Verfahrens liegen besonders dort, wo der Grundwasserspiegel nur wenige cm unter der Geländeoberfläche liegt, morastiges Gelände vorherrscht oder Naturschutz eine besondere Rolle spielt. Bei Projekten in besonders anspruchsvollen Gebieten mit nicht standfestem Boden, wasserführenden Schichten und großen Verlegetiefen werden mit der neuen Methode nach Herstellerangaben die Ausführungs- und Renaturierungskosten positiv beeinflusst. Im Vergleich zur konventionellen, offenen Bauweise verringert sich die Trassenbreite um bis zu 70 % und damit auch die dazu notwendigen Erdarbeiten. Beim Kreuzen landwirtschaftlicher Nutzflächen können da - durch im Vergleich zur offenen Bauweise größere Ernteausfälle und langfristige Entschädigungszahlungen verhindert werden. Auf mehr als m 2 Ausstellungsfläche präsentierte Liebherr zahlreiche Produktneuheiten und Weiterentwicklungen aus allen Bereichen des Baumaschinen- und Miningprogramms. Im Freigelände konnten mehr als 60 Baumaschinen besichtigt werden und zwar 8 Turmdrehkrane, 2 Mobilbaukrane, 10 Fahrzeugkrane, 4 Raupenkrane, 3 Hydroseilbagger, 1 Großdrehbohrgerät, 3 Mobilbagger, 7 Raupenbagger, 8 Radlader, 3 Planier- und Laderaupen, je 1 Rohrleger und Abb. 4: Der Pipe Express von Herrenknecht, ein neues maschinelles Verfahren zur oberflächennahen Verlegung von Pipelines, gewann den Innovationspreis Maschine der bauma 2013 (Foto: Herrenknecht) Teleskoplader, 6 Exponate des Betontechnikprogramms, 2 Materialumschlagmaschinen sowie je 1 knickgelenkter Muldenkipper, Großmuldenkipper und Miningbagger. Besonders zu erwähnen ist die Klappschaufel-Version des 350 t schweren Mining- Baggers R In Standardausführung ausgerüstet mit einer 22 m 3 -Schaufel ist der R 9400 die ideale Maschine, um eine Muldenkipper-Flotte der Größenklasse 130 bis 150 t Nutzlast zu beladen. Der Bagger ist wahlweise mit Diesel- oder Elektroantrieb verfügbar. Derzeit sind mehr als 30 R 9400 Hydraulic Mining Bagger in 4 verschiedenen Ländern im Einsatz. Normet International bietet zahlreiche Systeme und Maschinen zum Auftragen von Spritzbeton, zum Transport von Beton und Spritzbeton, Spritzbetonroboter, Lifter sowie Bohrwagen, Sprengstoffladesysteme und Abbausysteme an. Außerdem sind im Programm des Unternehmens auch noch Chemische Produkte für den Einbau von Spritzbeton enthalten. Anker und Bewehrungen zur Sicherung des Gebirges runden das umfangreiche Portfolio ab. Phoenix Conveyor Belt Systems ist ein Hersteller von Fördergurtsystemen. Eine auf der bauma präsentierte Neuentwicklung ist das autarke Überwachungssystem Phoenoguard PX. Es erfasst kontinuierlich den inneren und äußeren Ist-Zustand des Fördergurtes. Einkerbungen der Deckplatten, eingedrungene Fremdkörper oder verletzte Stahlseile etwa werden nicht nur als Schaden registriert. Im Notfall greift das System automatisch in den Betrieb der Anlage ein. Werden Schäden erkannt, die zu einem Ausfall der Fördergurtanlage führen könnten, stoppt es den Betrieb sofort. Bei Durchschlägen, die keine unmittelbaren Auswirkungen auf den Anlagenzustand haben, schlägt das System Alarm BauPortal 11/2013

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20 Eine weitere Entwicklung sind die Wellenkantengurte Phoenix S-Wall, d.h. Steil- und Senkrechtfördergurte mit bis zu 90 Neigung, die dem neuesten Stand der Technik entsprechen. Großer Vorteil des Systems ist, dass Übergabepunkte unnötig werden und dazu beigetragen wird, Schüttverluste zu minimieren. Das System ermöglicht außerdem eine maximale Nutzung des vorhandenen, meist sehr engen Raumes. Die mit einem neuen heißen Vulkanisationsprozess gefertigten Fördergurte können sowohl bei höheren Umgebungstemperaturen eingesetzt als auch extremen Belastungen ausgesetzt werden. Dieses langlebige und belastbare Bonding-Verfahren erhöht die Lebensdauer des Fördergurtes erheblich und reduziert gleichzeitig die Wartungskosten bei Sonderanwendungen. Putzmeister entwickelt und produziert seit mehr als 30 Jahren Betonspritzsysteme für den Tunnel- und Bergbau: Fahrgestell, Betonpumpe, Spritzarm und Steuerungssoftware, Hauptkomponenten des Betonspritzsystems, werden selbst hergestellt. Auf der bauma präsentierte Putzmeister das Betonspritzsystem SPM 500 Wetkret mit neuem Zusatzmitteldosiersystem und das Betonmischfahrzeug Mixkret 4. Mit einer vertikalen Spritzreichweite von 17 m und einer Betondurchflussleistung von 30 m 3 /h wird die SPM 500 Wetkret Serie in mittleren und großen Tunneln, Stollen und Böschungen eingesetzt. Die Maschine verfügt über ein automatisches System zur Synchronisierung der Betonpumpe und der Zusatzmitteldosiereinheit. Letztere wurde weiterentwickelt. Die Schlauchquetschpumpe wurde durch eine über einen geschlossenen Regelkreis regulierte und elektronisch gesteuerte Schneckenpumpe ersetzt, welche die Kapazität der Zusatzmittelförderleistung um 40 % erhöht. Dies ermöglicht die Anwendung von hoch dosierten Zusatzmitteln ohne die Betonförderleistung reduzieren zu müssen, wodurch die Produktivität gesteigert werden kann. Zusätzlich ermöglicht das neue direkte Messverfahren mit dem elektromagnetischen Durchflussmengenmesser eine unmittelbare Messung des tatsächlichen Zusatzmitteldurchflusses. Der hydraulisch angetriebene Spritzarm er - möglicht die automatische Aufrechterhaltung der vertikalen Parallelität und erleichtert somit die Handhabung. Durch die automatischen Arm- und Düsenbewegungen er - zielt der Düsenführer leichter ein optimales Spritzbild. Das Fahrgestell der Serie ist mit 4 lenkbaren Antriebsrädern mit Querlenkung ausgestattet, was auch an schwierig befahrbaren Baustellen zu einer hohen Manövrierfähigkeit führt. Das Gefährt verfügt über jeweils 2 Vorder- und Hinterstützfüße, die gegen mögliche Stöße geschützt sind und die vollständige Stabilisierung der Maschine für die Arbeit auf jeglichem Gelände ermöglichen. Das Fahrsystem mit 2 Gängen erlaubt eine schnelle Fortbewegung auch auf unebenem Gelände und das Hinauffahren von steilen Rampen von bis zu 35 %. Die Standardausführung des Spritzsystems wird elektrisch betrieben und ist mit im Fahrgestell integriertem, elektrischem Luftkompressor erhältlich. Die Serie beinhaltet auch eine Version mit Dieselantriebssystem, bei der alle Maschinenkomponenten über den Verbrennungsmotor angetrieben werden können. So kann an Orten ohne elektrische Stromversorgung gearbeitet werden. Das Betonmischfahrzeug für den Minenbau Mixkret 4 kam bereits 2012 auf den Markt. Es ist optional mit einem Zusatzmitteltank zum Transport und Umfüllen von Zusatzmitteln an das Betonspritzsystem erhältlich, was die Baustellenlogistik verbessert. Der Mischkübel hat eine Betonkapazität von 4 m 3 und ist mit einem 6-Zylinder-Motor mit 130 kw (174 PS) ausgestattet, was ihm hohe Steigfähigkeit und Fahrantrieb verleiht, sowie die Möglichkeit in großer Höhe zu arbeiten. Die Längskabine und die Nachtsichtkamera am hinteren Teil der Maschine erleichtern das Fahren und schaffen optimale Sichtbedingungen. Das Design sowie Lenk- und Antriebsachsen sorgen für Mobilität und Manövrierbarkeit in niedrigen Stollen und Tunneln. Seit 60 Jahren entwickelt und produziert The Robbins Company bereits Tunnelbohrmaschinen. Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig und bereits in der ganzen Welt wurden Tunnel mit TBM des nordamerikanischen Herstellers realisiert. Zum Portfolio gehören nicht nur TBM aller möglichen Durchmesser sondern auch Schneidrollen, Förderbänder und alle zugehörigen Ersatzteile inklusive Service. Abb. 5: Detail des Ankerbohrgerätes DS410C von Sandvik Mining and Construction (Foto: Sandvik) Sandvik Mining and Construction ist eines der führenden Unternehmen für Schneidwerkzeuge und Schneidsysteme im Bergund Tunnelbau. Zum Produktprogramm gehören u.a. Bohrmaschinen für rechteckige Querschnitte, Abbaumaschinen mit integriertem Ankerbohrgerät zur Installation von Gesteinsankern, schwere Teilschnittmaschinen für Vortriebsarbeiten in festerem, abrasivem Gestein, Schachtbohrer für blindes Bohren von unten nach oben mit 1,6 m Durchmesser bis hin zu 50 m Länge, Vortriebs- und Produktionsbohrgeräte, Ankerbohrgeräte und Tunnelbohrwagen. Der Bewetterung und Belüftung von Tunneln fällt eine besondere Bedeutung während des Baus und auch während des Betriebs zu. Hier bietet Schauenburg Tunnel-Ventilation Lösungen mit Flachlutten und Spirallutten an, die auch für den vertikalen Einsatz gefertigt werden können. Dabei werden 8 mm dicke verzinkte Stahldrahtseile in Längsrichtung fest mit der Lutte verbunden. Das geschieht mit Hilfe von Aluminium-Pressklemmen, die in regelmäßigem Abstand auf dem Seil verpresst werden und mit verzinkten Haken mit der Öse der Flachlutte bzw. mit dem Draht der Spirallutte verbunden werden. Die Flachlutte wird dazu mit zwei Aufhängeleisten versehen. Die Spirallutte hat zwei Reihen Aufhängehaken. Jedes Seil ist einseitig mit einem verzinkten Spannschloss DIN 1480, M 12, mit zwei Gabelköpfen versehen. Das andere Ende wird mit einer Kausche versehen und bildet somit den Gegenpart für das Spannschloss der nächsten Lutte. Die Spannschlösser dienen dazu, das Gewicht der Luttenleitung von den Verbindungen zu nehmen. Die für Abdichtungstechnik bekannte StekoX GmbH präsentierte das Polymer-Quellband SwelloproofX. Das Quellband ist aus einem thermoplastischen Elastomer hergestellt, das bei Wasserkontakt ein Quellvermögen von bis zu 250 Vol.-% erreicht und dabei über eine hohe Reißfestigkeit und Elastizität verfügt. Dieses Quellband eignet sich wie das bisherige PolyproofX1 in erster Linie zum Abdichten von klassischen Arbeitsfugen zwischen zwei Betonierabschnitten, lässt sich aber ebenso gut im Schacht- und Fertigteilbau sowie im Tübbingbau einsetzen. Das neue Quellband ist als Flachbandprofil in den Größen 20 x 5 mm auf der 20-m- Rolle und 20 x 10 mm auf der 10-m-Rolle erhältlich. Aufgrund des großen Temperaturbereichs von 30 C bis +60 C, der guten Be ständigkeit gegenüber Säuren, Laugen und organischen Lösungsmitteln sowie der speziell für Salz wasser-bedingungen entwickelten Variante SwellproofX1 SW eignet sich das neue Polymer-Quellband für einen breiten Anwendungsbereich. Autor: Dipl.-Ing. Roland Herr Freier Baufachjournalist 18 BauPortal 11/2013