Projekt 22298/01

Entwicklung eines Verfahrens und Bau einer Vorrichtung zur Erstellung von Tunnel und Trögen

Projektträger

Tief- und Baugeräte-Gesellschaft BGG mbH & Co. KG
Schubertstr. 11
49076 Osnabrück
Telefon: 05407/501-248

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Vorhabens ist es ein Verfahren zu entwickeln und zur Anwendungsreife zu führen, mit welchen tunnel- und trogförmige Betonbauwerke, insbesondere für Verkehrswege (z. B. Eisenbahnstrecken und Straßen) umweltschonend gebaut werden können. Bei diesem zu entwickelnden Verfahren sollen gegenüber den z. Z. üblichen Verfahren erhebliche Ressourcen aus Betonstahl, Beton, Zement, Kies, Sand, Bodenbewegungen, Frachten sowie Eingriffe in den Grundwasserhaushalt erspart werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEine erste Projektphase umfasste: Voruntersuchungen, um Vorteile des Verfahrens und Problembereiche herauszuarbeiten. Analyse von Massen; Energie; Bauablauf.
Entwicklung des Verfahrens, insbesondere die Hohlraumverfüllung unter der abgesenkten Tunnelsohle sowie das Verfüllen des Arbeitsraumes zwischen Spundwand und Tunnelaußenwand.
Besondere Verfahrensentwicklungen betrafen das Kreuzen von Bahnstrecke und Straße.
Verfahrensspezifisch entwickelt wurde die Fertigungsplattform, eine Spundwand mit Verschubbahn sowie der Portalkran einschl. Absenkvorrichtung für die über der Baugrube gefertigten Trogsegmente.
Die Phase schloss mit der Dokumentation der Technologie und dem Bauzulassungsverfahren ab.
Anschließend erfolgte die Technische Bearbeitung und Arbeitsvorbereitung für ein erstes Pilotprojekt.
Die abschließenden Projektphase umfasste die Modifikation von Spundwand und Fertigungsplattform für das Pilotprojekt sowie das Errichten von Portalkran einschließlich Absenkvorrichtung, Verschubbahn für den Portalkran und der Verschubbahn für die Fertigungsplattform.
Inhalt weiterer Arbeitspakete war die Messtechnische Begleitung des Pilotprojektes, die Präsentation während der Bauzeit für mögliche Multiplikatoren und ein Reengeneering im Rahmen des Pilotprojektes.
Mit einer umfassenden Abschlussdokumentation wurde die zur Verfügungsstellung des Know-Hows am Markt unterstützt.


Ergebnisse und Diskussion

Ein kontinuierlicher und schalungstechnisch einwandfreier Bauablauf waren die wesentlichen Aspekte bei der Gestaltung der Fertigungsstätte. Dabei stellte sich heraus, dass zwei Produktionsstätten aus wirtschaftlicher Sicht erforderlich sind.
Wesentliche Aspekte bei der Fugenausbildung war, dass die Kammerelemente und Häupter dichtend wirken und in ihrer Funktion sogleich eine Lagesicherung bewirken. Es wurde zwischen Sohl- und Wandfuge unterschieden. Für den Sohlbereich ist eine Auflagernase mit integrierter Quetschdichtung, die sich auf die Andockkonsole des Vorgängerelementes legt als praxistauglichste Lösung erarbeitet worden. Der Wandbereich dichtet ebenfalls über eine Quetschdichtung ab. Als Führung wurde hier das Nut- und Fe-der Prinzip angewandt.
Während der Bauphase hat sich gezeigt, dass es aus baupraktischer Sicht erforderlich ist, die Fuge im Wandbereich mit einer weiteren Dichtlinie zu versehen. Die zweite Dichtung ist mit einem Brunnendämmer hergestellt worden. Als seitlicher Abschluss dienten U-Profile, die gegen die Spundwand verkeilten wurden.
Die für die Baugrubensicherung nötige Spundwand ist erfindungsgemäß als Gründung für die Verschubbahn gedacht. Die Umsetzung dieser Idee hat alle Erwartungen erfüllt. Weitere Verbesserungen sind hier nicht erforderlich.
Auf dieser Bahn ist verschieblich der Portalkran angeordnet worden. Im Verlauf der Bauzeit haben mehrere Entwicklungsschritte hinsichtlich Auffahrvorgang, Absenkvorgang und Verbesserung der Arbeitssicherheit dazu geführt, dass das Absenken eines Blockes fast zur Routine geworden ist.
Zur Hohlraumverfüllung unter der Tunnelsohle im Zustand abgesenkter Trog erfolgten umfangreiche Ent-wicklungsarbeiten. Die LPI Ingenieurgesellschaft wurde mit der betontechnologischen Betreuung zu den Unterwasserbetonagen beauftragt. Es wurden Leimzusammensetzungen entwickelt, von denen eine im Rahmen eines Modellversuches im Maßstab 1:1 vor Ort erprobt wurde. Die Leistungsfähigkeit des entwickelten Vergussleimes sowie des vorgesehenen Bauverfahrens wurden mit diesem Modellversuch zu-nächst unter Beweis gestellt. Um während der Betonage durch Taucher die seitliche Abdichtung auf Fehl-stellen zu überprüfen, müssen diese ertastet werden können. Da dieses nicht sicher möglich war, wurde für die weiteren Betonagen ein Beton mit einem Größtkorn von 32mm entwickelt.
Mit dem verbesserten Bauverfahren für Tunnel und trogförmige Rampen ohne aufwändige bauliche Hilfsmassnahmen können gegenüber den derzeit üblichen Verfahren große Mengen Ressourcen und Baustoffe (Beton, Zement, Kies, Sand) eingespart und Bodenbewegungen, Grundwasserabsenkungen und Grundwassereinleitungen vermieden werden. Dieses neue Verfahren konnte am Pilotprojekt Schleu-se Rahe im Ems-Jade-Kanal seine Praxistauglichkeit beweisen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Zahlreiche Veröffentlichungen zum Verfahren und dem Pilotprojekt Schleuse Rahe erfolgten in der lokalen Presse und Fachzeitschriften. Machbarkeitsstudien für Straßen und Bahntunnel wurden erstellt.


Fazit

Die Technologie des neuen Verfahrens ist am Pilotprojekt Schleuse Rahe erfolgreich im Praxiseinsatz demonstriert worden. Wichtige Erkenntnisse konnten beim Verschub- und Absenkvorgang, der Fugenausbildung am Bauwerk, der Konstruktion des Portalkranes und der Unterfüllung des Bauwerkes gesammelt werden.
Die Idee, die für die Baugrubensicherung nötige Spundwand als Gründung für die Verschubbahn zu nutzen, wurde erfolgreich umgesetzt. Auch der Portalkran hat nach mehreren Entwicklungsschritten seine Praxistauglichkeit beim Absenken von bis zu 400 to schweren Elementen bewiesen.
Bei der Fugenausbildung sind ebenfalls während der Bauphase Optimierungen vorgenommen worden. So wurde die Fuge im Wandbereich mit einer weiteren Dichtlinie versehen. Bei der Unterwasserverfüllung hat sich aus baupraktischer Sicht das Unterfüllen mit dem entwickelten Zementleim bzw. selbstverdichtenden Beton durchgesetzt.
Optimierungen lassen sich noch in vielen kleinen technischen Detailpunkten machen. Grundsätzlich konnte das neue Verfahren am Pilotprojekt Schleuse Rahe seine Praxistauglichkeit beweisen. Es werden große Mengen Ressourcen und Baustoffe (Beton, Zement, Kies, Sand) eingespart und Bodenbewegungen, Grundwasserabsenkungen und Grundwassereinleitungen reduziert.
Die am Pilotprojekt Rahe umgesetzte Idee stellt ein wegweisendes Verfahren dar. Es soll weiter verbreitet und an einem neuen Bauvorhaben weiter optimiert werden, um letztlich auch die Entwicklungskosten aus wirtschaftlicher Sicht zu relativieren.