Ein Tunnel, der es in sich hat
Neue B88 Ortsumgehung: In enger Abstimmung haben die August Reiners Bauunternehmung GmbH | Tunnelbau und ACO Tiefbau die komplexe Entwässerungslösung im Tunnel Rothenstein realisiert. Als Schlüsselfaktor erwies sich ein eigens konstruiertes Dehnungsfugenelement, durch das mögliche Bewegungen und Verformungen der Tunnelröhre sicher ausgeglichen werden.
Die Tage des Nadelöhrs in Rothenstein sind gezählt. Wo sich jahrzehntelang eine Blechlawine durch die engen Straßen des kleinen Ortes südlich von Jena quälte, sorgt bald eine Ortsumgehung für spürbare Entlastung. Die Bundesstraße B88 ist eine wichtige Nord-Süd-Verbindung im Ostthüringer Raum mit überregionaler Bedeutung und zugleich Autobahnzubringer zu den Bundesautobahnen A4 und A9. Durch den Ausbau der B88 wird ein kritischer Engpass beseitigt. Das erhöht die Verkehrssicherheit und verkürzt zugleich die Reisezeiten für den durchfahrenden Verkehr. Für die neue Ortsumgehung musste eigens ein Tunnel durch ein Bergmassiv getrieben werden. Die schwierigen geologischen Verhältnisse verlangten selbst den erfahrenen Tunnelbauern der August Reiners Bauunternehmung einiges ab. Vor besondere Herausforderungen stellte die Ingenieure in einem Teilbereich der Einbau der Entwässerungsrinnen, die im Tunnel im Havariefall Brände zuverlässig eindämmen müssen. Wie sie es im Zusammenspiel geschafft haben, die Herausforderungen zu bewältigen, erzählen Felix Sandhöfer, Projektleiter der August Reiners Bauunternehmung GmbH | Tunnelbau, und Torsten Klehm, Key Account Bundesverkehrswegebau und Ingenieursbauwerke bei ACO Tiefbau.
Felix Sandhöfer: Jeder Tunnel ist ein komplexes Bauwerk und erfordert eine detailgenaue Vermessung und Vorausplanung. Das Besondere am Rothenstein-Tunnel ist, dass sich die Röhre am südlichen Ausgang über eine Strecke von fast 70 Metern langsam aus der Felswand herausschält. Das lag daran, dass uns für den Einbau nur ein eng begrenzter Korridor zwischen einem ehemaligen Bunker und einer bestehenden Bahnstrecke zur Verfügung stand. Eine so lange Ausfahrt in einem sogenannten schleifenden Anschnitt zu realisieren – das war auch für uns Neuland und hat uns ingenieurtechnisch besonders herausgefordert. Mit vorgespannten Ankern und einem Stahlbetonwiderlager haben wir zunächst den Berg abgesichert. Als besonders problematisch entpuppten sich die stark schwankenden Festigkeiten der Sandsteinschichten. Der Lösungsansatz des Sachverständigen sah eine erweiterte Bohrpfahlgründung vor. Dabei haben wir die verwitterten Felsschichten überbohrt. Erst, als wir auf standfesten Felsgrund gestoßen sind, haben wir die Bohrpfähle auf diese Tiefe abgesetzt.
Felix Sandhöfer: Entwässerungsrinnen sind für uns ein eher untergeordnetes Bauteil. Anders als bei den bisherigen Tunnels in Thüringen, sollten in Rothenstein von vornherein Schlitzrinnen aus Polymerbeton eingesetzt werden. Der Bauherr verspricht sich davon eine längere Nutzungsdauer, weil sich Polymerbeton besonders beständig gegenüber Frost, aber auch Tausalz oder Schwefelsäure verhält. Als Bauunternehmen sind wir auf Wirtschaftlichkeit gepolt – und da ist Beton zunächst die günstigere Variante. Aber das sieht anders aus, wenn man in der Kosten-Nutzen-Rechnung auch den Verschleiß berücksichtigt.
Torsten Klehm: Für uns war das Chance und Herausforderung zugleich, da der Bauherr auf der Suche nach Alternativen zum derzeit vorherrschenden Beton war. Wir standen von Anfang an in engem Kontakt mit der Baufirma, um die Einbauoptionen zu besprechen. Entscheidenden Einfluss auf das Handling haben die speziellen Gegebenheiten vor Ort. Die beste Lösung finden wir im intensiven Austausch mit dem bauausführenden Unternehmen.
Felix Sandhöfer: Dazu muss man wissen, dass der Einbau von Entwässerungsrinnen nicht zu unserem Kerngeschäft gehört. Sicherheitshalber haben wir deshalb einen zeitlichen Puffer eingebaut. Aber entgegen unseren Erwartungen war das Handling der Rinnenelemente problemlos. Als günstig für den sehr engen Kurvenradius der neuen Trasse erwiesen sich die Längenmaße von gerade einmal 2 Metern. Eine Arbeitserleichterung war zudem, dass ACO die Verbindung der Rinnen als offene Konstruktion entwickelt hat, sodass wir die Elemente direkt von oben einsetzen konnten. Zudem nehmen die Rinnen wenig Platz ein, können auf Paletten im Tunnel zwischengelagert und mit nur einem kleinen Hebegerät transportiert werden. Statt die ganze Tunnelröhre zu blockieren, stand so immer eine Fahrspur zur Verfügung.
Torsten Klehm: Ungewohnt für uns war der Einsatz von Lasertechnik, um die Rinnen einzumessen. Gerade bei dem engen Kurvenradius hat das sicherlich dazu beigetragen, die Straßenführung exakt abzubilden.
Felix Sandhöfer: Unser Vermesser war ohnehin mit modernster Lasertechnik vor Ort. Und vielleicht haben wir dadurch die präzisest gesetzte Rinne ganz Thüringens gebaut.
Torsten Klehm: Was da im Detail auf uns zukommen würde, war in der Ausschreibungsphase noch nicht absehbar. Erst als die statischen Berechnungen vorlagen, wurde die Dimension der Aufgabe deutlich. Durch den schleifenden Ausgang besteht die Gefahr, dass sich die einzelnen Tunnelsegmente am Südportal graduell verschieben – im Worst Case immerhin um bis zu 2 cm. Das hält keine noch so stabile Rinne aus, wenn sie einmal in Beton eingebettet ist. Bei Bewegungen in dieser Größenordnung kommt es zwangsläufig zu Rissen – ein Szenario, was unbedingt zu vermeiden ist.
Felix Sandhöfer: Wir haben allein in der Ausführungsplanung ein Dutzend Optionen durchgespielt, um herauszufinden, wo wir den Hebel ansetzen müssen, damit wir bei unterschiedlich starken Verformungen der Tunnelblöcke ein Höchstmaß an Sicherheit erreichen. Die Anforderungen der Tunnelkonstruktion überträgt sich natürlich auf die Tunneleinbauten und die Ausstattung. Gerade durchlaufende Leitungen, Kabel und die Rinne brauchten zusätzliche Detailausführungen.
Torsten Klehm: Wir hatten bei einem Projekt im Kanaltunnel Rendsburg unter dem Nord-Ostsee-Kanal eine ähnliche Situation – wenn auch in deutlich kleinerem Maßstab. Um mögliche Risse infolge von Verschiebungen an den Blockfugen zu verhindern, haben wir dort ein spezielles, patentiertes Dehnungselement entwickelt, das an den Schlitzrinnen fixiert wird. Es besteht aus zwei Edelstahlteilen mit einer integrierten Dichtung und wird genau an den Blockfugen montiert, wo zwei Tunnelsegmente aufeinanderstoßen. Die untereinander beweglichen Edelstahlplatten federn die Bewegungen vertikal und horizontal ab, ohne dass die Rinne in Mitleidenschaft gezogen wird. Für die deutlich größere Rinne am Rothenstein-Tunnel benötigten wir allerdings ganz anders dimensionierte Dehnungselemente als in Rendsburg. Statt +/- 7 mm müssen hier Bewegungen von +/- 2 cm ausgeglichen werden. Im nächsten Schritt ging es darum, die Rinnen mit den angeflanschten Sonderelementen vor Ort passgenau zuzuschneiden und zu verlegen. Dabei konnten wir zwar unsere Erfahrungen einbringen, aber: Grau ist alle Theorie, entscheidend ist auf dem Platz …
Felix Sandhöfer: … genau. Auf jeder Baustelle herrschen andere Montagebedingungen. Wir brauchten insgesamt drei Anläufe, um die geeignete Einbauvariante zu finden. Mit einer großen Sägemaschine wurden die Rinnen zunächst vor Ort im Tunnel zugeschnitten. Dann haben wir die Dehnungselemente an den Rinnen zusätzlich mit Dübeln fixiert, mithilfe von Kanthölzern und Bewehrungseisen zum Einbauort transportiert und dann verlegt. Nach einigen Gehversuchen haben wir zu einem guten Rhythmus gefunden. Mittlerweile ist sogar schon die Bauabnahme der Rinne erfolgt.
