Bahnunterführung Hammer Straße in Hamburg Schlitzwände im Gleisbereich Dipl.-Ing. T. Garbers, Ingenieurservice Grundbau GmbH, Seevetal Dipl.-Ing. K. Kegelbein, Franki Grundbau GmbH & Co. KG, Seevetal Dipl.-Ing. H. Luttmann, Franki Grundbau GmbH & Co. KG, Seevetal Michael Lampe, FRANKI Grundbau GmbH & Co. KG, Seevetal Im Hamburger Osten wird der Verkehrsfluss einer großen Ausfallstraße durch zwei beschrankte Bahnübergänge stark beeinträchtigt. Durch den Neubau einer Unterführung soll der Verkehr ab 2018 ungehindert fliessen. Dazu ist ein 360 m langes Trogbauwerk erforderlich. Der stark inhomogene Baugrund zeichnet sich durch Wechsellagerungen von Sand und Geschiebmergel aus. Ab ungefähr 20 m Tiefe steht Glimmerschluff als natürlicher Stauer an. FRANKI Grundbau führt den Verbau als Sondervorschlag aus. Die wasserdichten Verbauwände reichen bis in eine Tiefe von 30 m. Dabei wurden im zweigleisigen Bereich der Deutschen Bahn Ortbetonschlitzwände in einer Sperrpause als Sonderlösung ausgeführt. 1. Einleitung (Lage der Baustelle) Die Freie und Hansestadt Hamburg, vertreten durch den Landesbetrieb Straßen, Brücken und Gewässer (LSBG) will die beiden beschrankten Bahnübergänge der Hauptstrecke Hamburg-Lübeck und einer Regionalstrecke im Verlauf der Hammer Straße (Bild 1) durch eine gemeinsame Straßenunterführung ersetzen. Die Hammer Straße ist als Hauptverkehrsstraße klassifiziert. Die Schranken der zweigleisigen Hauptstrecke sind je Stunde ca. 8 10 Mal für insgesamt bis zu 30 Minuten pro Stunde geschlossen. Entsprechend groß ist hier die Behinderung für den Autoverkehr, aber auch für Fahrradfahrer und Fußgänger. Als Straßenunterführung ist nun ein auftriebssicheres Trogbauwerk geplant, in welches zwei Rahmenbauwerke zur Überführung der Bahnstrecken 1120 und 1242 integriert sind. Damit kann der Pendlerverkehr ab 2018 ungehindert von und zu den Autobahnen A1 und A24 fließen. Um das eigentliche ca. 360 m lange Bauwerk herstellen zu können, ist eine wasserdichte Baugrube erforderlich. Nebenangebote waren bei der öffentlichen Ausschreibung zugelassen. 2. Bauaufgabe Bild 1: Lage der Baustelle Das geplante Bauwerk besteht aus den beiden Trogstrecken (Rampen) im Norden und Süden der Hammer Straße. Für die beiden Gleisunterführungen der DB-Strecke
sind zwei Rahmenbauwerke vorgesehen. Zwischen den Rahmenbauwerken befindet sich die mittlere Trogstrecke. Die Gesamtlänge des geplanten Bauwerks beträgt ca. 360 m. Bei einer lichten Breite von ca. 18 m sind zwei Fahrstreifen, zwei Radwege und zwei Gehwege vorgesehen. In dem sehr stark wechselhaften Baugrund steht ab ungefähr 20 m unter GOK Glimmerschluff als natürlicher Stauer an (Bild 2). Der Schichtenaufbau der Wechsellagerungen zwischen Sanden und Geschiebemergel variiert auf 20 m zwischen der östlichen und westlichen Verbauseite sehr stark. außerhalb der Bahnbereiche durch Dichtwände mit eingestellten Spundwänden oder Stahlträgern ersetzt. Die Dichtwände können bei der Herstellung sehr gut auf die wechselnden Baugrundverhältnisse angepasst werden. Am Schlitzgut lässt sich während der Ausführung gut erkennen, ob der dichtende Geschiebemergel erreicht wurde. Die Ausführung von Dichtwänden ist geräuscharm und erschütterungsfrei. Innerhalb der Bahnbereiche blieben die überschnittenen Bohrpfahlwände zunächst aufgrund von Anforderungen der DB Netz AG bestehen. Die ursprünglich geplanten fünf Ankerlagen konnten auf vier Lagen wirtschaftlich optimiert werden. Im Bereich der Rampen, oberhalb des Grundwasserspiegels wurden Trägerbohlwände geplant. Um das gesamte Baugrubenkonzept besser zu verdeutlichen und speziell in den Eckbereichen eine Kollision der Anker zu vermeiden, erstellte isg eine 3D Planung mit Revit Structure (Bild 3). Bild 2: Baugrundlängsschnitt Ost Die bauseitige Genehmigungsplanung sah für den gesamten Bereich des Trogbauwerks die Ausführung einer überschnittenen Bohrpfahlwand vor. Das Grundwasser steht im Baufeld bereits ab 1,50 m unter GOK an. Da die Aushubtiefe im mittleren Trogbereich bis zu 15 m beträgt und weit in das Grundwasser hineinreicht, war die Erstellung wasserdichter Verbauwände erforderlich. Die geplante überschnittene Bohrpfahlwand sollte bis in den in ca. 20-30 m Tiefe anstehenden Glimmerschluff abgeteuft werden, der als natürlicher Stauer dient und die Baugrube nach unten abdichtet. Aufgrund der großen Aushubtiefe waren zur Abstützung der Verbauwände fünf Ankerlagen geplant. Im Zuge der Angebotsbearbeitung wurden dann mehrere Alternativen in der Planung betrachtet und bewertet. FRANKI erarbeitete gemeinsam mit Ingenieurservice Grundbau (isg) folgendes Verbaukonzept: Die Bohrpfahlwände werden Bild 3: 3D-Planung des Trogbauwerks Mit diesem Konzept erhielt die Arbeitsgemeinschaft der Aug. Prien GmbH & Co. KG und der FRANKI Grundbau GmbH & Co. KG Ende 2014 den Auftrag, das Trogbauwerk schlüsselfertig zu erstellen. Aufgabe von FRANKI war hierbei die Erstellung der kompletten Baugrube. 3. Umplanung auf Schlitzwände Eine besondere Herausforderung stellten die Arbeiten im Bereich der Bahngleise dar, weil hier nur in eng bemessenen Sperrpausen
gearbeitet werden durfte. Die Anzahl und Länge der Sperrpausen an Wochenenden und Feiertagen war stark begrenzt. Um die engen Termine dennoch einhalten zu können, waren eine sorgfältige Planung sowie ein großer Personal- und Geräteeinsatz erforderlich. Die Dichtwände wurden planmäßig hergestellt, teilweise direkt neben den Bahngleisen bei laufendem Bahnbetrieb (Bild 4 + 5). Bild 6: Detail der beauftragten Planung im Gleisbereich Bild 4: Herstellung der Dichtwände bei laufendem Bahnbetrieb Im Verlauf der Ausführung stellte sich dann jedoch heraus, dass für die Herstellung der Bohrpfahlwände im Bereich des Doppelgleises 1120 nicht mehr genügend Ausführungszeit zur Verfügung stand. Die beauftragte Planung konnte so nicht mehr ausgeführt werden (Bild 6). Die Projekt- und Bauleiter von FRANKI diskutierten mit den Planern von isg über Möglichkeiten, wie man in der knappen, verfügbaren Zeit die Ausführung des Verbaus zielsicher erreichen könnte. Am Ende der Beratungen fiel die Wahl eindeutig auf die Ausführung des Verbaus als Ortbetonschlitzwand. Da isg und FRANKI hier große Erfahrung in der Planung und Ausführung besitzen, war man gemeinsam überzeugt, auch diese Bauaufgabe noch sicher lösen zu können. Das neue Konzept mit der Ausführung als Schlitzwand wurde dem Bauherrn (LSBG) als Nachtrag vorgestellt und erläutert. Nach weiteren Anpassungen und Klärung von Details stimmte der Bauherr zu. 4. Prüfung der Schlitzwände Bild 5: Lamellenplan mittlerer Trog Für diesen letzten Abschnitt war eine letzte Sperrpause von 76 Stunden genehmigt. Die Verbaufläche der Ost- und Westseite des Trogs betrug ca. 750 m² bei bis zu 30 m Tiefe. In der beauftragten Planung waren Bohrpfahlwände vorgesehen. Der Nachtrag von FRANKI, statt der vorgesehenen Bohrpfahlwand nun alternativ eine Ortbetonschlitzwand auszuführen, konfrontierte die Projektleitung von FRANKI nun mit einer weiteren Herausforderung. Die Prüffristen der DB Netz AG bei Ingenieurbauwerken betragen i.d.r. 19 + 2 Wochen. Mit Unterstützung des Bauherrn (LSBG) und konstruktiven Gesprächen mit der DB Netz AG konnte die Änderung der Planung in der kurzen Zeitspanne von nur 3,5 Wochen, und das auch noch über Weihnachten und Neujahr, geprüft und genehmigt werden.
5. Ausführung der Schlitzwände Um in der letzten Sperrpause von 76 Stunden die knapp 800 m² Ortbetonschlitzwände im Bereich des Doppelgleises 1120 herzustellen, war ein großer Personal- und Geräteeinsatz erforderlich (Bild 7). Anfang Januar 2016 war es dann soweit. Zunächst sperrte die Bahn die Hauptstrecke Hamburg-Lübeck und ließ über eine eigene Spezialfirma die Gleise ausbauen. Die Zeit für Aus- und Einbau der Gleise wurde bereits von den 76 Stunden abgezogen und stand für die Schlitzwandherstellung nicht mehr zur Verfügung. Bild 8: Schlitzwandgreifer im Einsatz Aktuell (im Mai 2016) laufen die Aushubarbeiten bis zur ersten Ankerlage. Ausgeführte Leistungen: 22.000 m² Dichtwand, d = 60 cm, mit Spundwand und Stahlträgern Bild 7: Luftbild der Baustelle Für die Schlitzwandarbeiten wurde im Mehrschichtbetrieb mit zwei Einheiten gearbeitet (Bild 8). Neben den zwei Seilbaggern waren auch noch eine Drehbohranlage, zwei Service-Bagger, zwei Hydraulikbagger, ein Dumper und zwei 2- Wege-Bagger (Straße/Schiene) im Einsatz. Dafür war ein Personaleinsatz von ca. 30 Mitarbeitern erforderlich. Der Transportbeton kam aus zwei verschiedenen Werken und musste aufgrund der niedrigen Temperaturen vorgewärmt werden. Beide Werke hatten sich Fahrgenehmigungen für Nachtfahrten und Transporte am Sonntag beschafft. Die Schlitzwände wurden wie geplant erfolgreich hergestellt und das Baufeld konnte just-in-time an die Gleisbauer der Bahn übergeben werden. 1.450 m² überschnittene Bohrpfahlwand d = 120 cm 760 m² Ortbetonschlitzwand, d = 80 cm, bis 30 m tief 4 Stahlrohrpfähle, d = 81 cm, Länge ca. 24 m, zur Aufnahme der DB Hilfsbrücken 2 Stahlrohrpfähle, d = 91 cm, Länge ca. 27 m, zur Aufnahme der DB Hilfsbrücken 900 temporäre Litzenanker, Z k 750 kn, L 20 m 400 m² Trägerbohlwand 70.000 m³ Erdaushub 6. Fazit Bei geeigneten Baugrundverhältnissen bieten Dicht- und Ortbetonschlitzwände
gegenüber Bohrpfahlwänden dem Bauherrn und Planer große Vorteile. Die Schlitztiefen können bei der Herstellung variabel an den Baugrund angepasst werden. Durch die großen Greifer ist ein besonders schneller Baufortschritt gewährleistet. Die Dichtigkeit des geschlitzten Verbaus ist besser, weil der Fugenanteil aufgrund der großen Lamellen geringer ist. Besonders gute Ergebnisse erzielt man, wenn die Flachfugenelemente zur Abdichtung der Lamellen doppelt angeordnet werden. Ortbetonschlitzwände sind darüber hinaus sehr verformungsarm und können auch vertikale Lasten aufnehmen. 7. Projektbeteiligte Bauherr: Freie und Hansestadt Hamburg Landesbetrieb Straßen, Brücken und Gewässer (LSBG) Baugrundgutachten: Steinfeld und Partner GbR Hamburg Bauausführung: ARGE Ingenieurbauwerke Hammer Straße Aug. Prien, Hamburg (Ingenieurbauwerke) FRANKI Grundbau, Seevetal (komplette Baugrube) Ausführungsplanung der Baugrube: Ingenieurservice Grundbau GmbH (isg) Seevetal Herstellung der Anker: Verbau- und Injektionstechnik GmbH (VIT) Seevetal