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Brandbeständig in die Zukunft

Hamburger Wallringtunnel umfassend saniert

Bei der erfolgreichen Instandsetzung dieser wichtigen innerstädtischen Verbindung der Hansestadt konnten die Experten des Bereichs Betoninstandsetzung der MC-Bauchemie ihr umfassendes Know-how unter Beweis stellen. Dabei spielte Nafufill KM 250, der faserverstärkte Betonersatz der MC, eine im wahrsten Sinne tragende Rolle. Für die Ertüchtigung des baulichen Brandschutzes von 21 000 m2 Wand- und Deckenflächen des Tunnels kamen 2100 t des Betonersatzes zum Einsatz, die im Laufe des Projektes mit 101 Lastzügen an die Baustelle geliefert wurden. Lesen

Hamburg (ABZ). – Als Mitte 2018 die beiden Röhren des Wallringtunnels in Hamburg nach vier Jahren umfassender Modernisierung vollständig für den Verkehr freigegeben wurden, ging für viele Autofahrer eine lange Leidenszeit zu Ende. Bei der erfolgreichen Instandsetzung dieser wichtigen innerstädtischen Verbindung der Hansestadt konnten die Experten des Bereichs Betoninstandsetzung der MC-Bauchemie ihr umfassendes Know-how unter Beweis stellen. Dabei spielte Nafufill KM 250, der faserverstärkte Betonersatz der MC, eine im wahrsten Sinne tragende Rolle. Für die Ertüchtigung des baulichen Brandschutzes von 21 000 m² Wand- und Deckenflächen des Tunnels kamen 2100 t des Betonersatzes zum Einsatz, die im Laufe des Projektes mit 101 Lastzügen an die Baustelle geliefert wurden.

Für Hamburg als weiterhin wachsende Metropole und Logistikdrehscheibe ist eine leistungsfähige Infrastruktur seit jeher lebensnotwendig. In der Innenstadt nahe dem Hauptbahnhof entlastet der zwischen 1963 und 1966 errichtete Wallringtunnel zwischen Glockengießerwall und Steinstraße den oberirdischen Cityverkehr erheblich und zählt mit einem Aufkommen von rd. 40 000 Fahrzeugen täglich zu den wichtigsten innerstädtischen Verkehrsadern der Hansestadt.

Der Tunnel besteht aus zwei Tunnelröhren mit je zwei Fahrbahnen. Im Mittelbauwerk sind Versorgungsanlagen, ein Betriebsgang und ein Fluchtweg untergebracht. Der Wallringtunnel wurde als nach unten offenes Rahmenbauwerk konzipiert, da er oberhalb des Grundwasserspiegels steht und somit nicht nach unten abgeschlossen werden musste. Gebaut wurde in Deckel- bzw. offener Bauweise mit Hilfsbrücken, die ganze Kreuzungen zu tragen hatten. Er verläuft unter der Hamburger Innenstadt zwischen Alster und Elbe und unterquert dabei mit ei-ner Länge von 550 m die Kreuzung am Georgsplatz sowie die Spitaler-, Mönckeberg- und Steinstraße. Dabei führt er direkt an einem Tiefbunker am Steintorwall neben dem Hauptbahnhof vorbei und überquert drei U-Bahn-Tunnel.

War die Ausstattung des Wallringtunnels bei seiner Eröffnung 1966 noch vorbildlich, so hatte sie mit heutigen Sicherheits- und Brandschutzverordnungen nur noch wenig zu tun. Doch erst als 2013 vom Hamburger Senat eine Kehrtwende in der Verkehrspolitik eingeleitet wurde, stand das Geld für die dringend notwendige Sanierung des in die Jahre gekommenen Bauwerks bereit. Für dessen Modernisierung wurden schließlich 30 Mio. Euro im Etat des Stadtstaates eingeplant, sodass der Landesbetrieb Straßen, Brücken und Gewässer (LSBG) der Freien und Hansestadt Hamburg 2014 das Bauvorhaben einleiten konnte.

Der LSBG startete zunächst 2014 mit dem Straßenbau und dann ab 2016 in beiden Tunnelröhren mit den Bauarbeiten im Sicherheits- und Brandschutzbereich. So wurde in den folgenden zwei Jahren fast die gesamte Elektrik erneuert, dabei eine Lautsprecheranlage installiert, die Videoüberwachung sowie Brandmeldekabel und die Anlagen zur CO2-Messung modernisiert, außerdem Fluchtwege und Notnischen auf den neuesten Stand gebracht. 120 km Kabel wurden dafür neu verlegt. Auch die speziellen Eigenarten der Architektur des Wallringtunnels erforderten besondere Maßnahmen. Da der Tunnelgrund an einer Stelle lediglich durch eine 22 cm dicke Stahlbetondecke von der darunterliegenden Strecke der U-Bahnlinie 3 getrennt ist, konnte keine durchgehende Entwässerungsleitung vom Deichtorplatz bis zum Ferdinandstor vorgesehen werden. Stattdessen musste im Zuge der Sanierung in diesem Bereich in jeder Tunnelröhre ein Pumpwerkschacht mit parallelen und somit redundanten Pumpen gebaut werden, um das anfallende Wasser jederzeit über den U-Bahn-Tunnel hinweg pumpen zu können. 12 000 m² Fahrbahndecke wurden neu asphaltiert, ein Schrankensystem für die Sperrung des Tunnels in Ausnahmefällen eingerichtet. Vieles der neuen Technik erinnert nun an den Elbtunnel – und tatsächlich wird die neue Anlage mit einer Lichtwellenleiterverbindung an die Elbtunnelbetriebszentrale angeschlossen, von wo aus der Wallringtunnel in Zukunft überwacht wird. Das alles verlangte dem Projektteam um Bauingenieur Hanns Simons, beim LSBG im Geschäftsbereich "Konstruktive Ingenieurbauwerke" verantwortlich für das Projekt "Nachrüstung Wallringtunnel", einiges ab: "Die erforderlichen Bauarbeiten mussten ja bei gleichzeitigem Betrieb der Tunnelröhren durchgeführt werden." Dafür sollte es notwendig werden, im Projektverlauf insgesamt 700 Nächte durchzuarbeiten. Um den Verkehrsfluss soweit wie möglich zu gewährleisten, wurde der Verkehr zeitweise einspurig durch die beiden Tunnelröhren geleitet, Sperrzeiten in verkehrsarme Zeiten wie in die Nacht, ins Wochenende oder in die Ferien verlegt. "Wir hätten auch schneller fertig sein können, aber das hätte eine Vollsperrung zur Folge gehabt", so Simons weiter. Eine solche wäre angesichts des schon unter normalen Umständen schwer zu bewältigenden Verkehrsaufkommens in der Innenstadt der Elbmetropole schlicht nicht durchführbar gewesen.

Der brandbeständige Betonersatz Nafufill KM 250 wurde in einer Schichtdicke von ca. 4,5 cm im Nassspritzverfahren aufgetragen.

Weit mehr Kopfzerbrechen bereitete den Planern jedoch die ursprüngliche Bewehrung der Tunnelröhren. Diese waren beim Bau zur Verbesserung der Beleuchtungsverhältnisse im Tunnel mit frost- und säurebeständigen weißen Spaltplatten verkleidet worden, deren 3 bis 4 cm dicke keramische Verkleidung auf eine 1,5 cm dicke Mörtelschicht aufgetragen worden war. Im Ergebnis sorgte diese seinerzeit fortschrittliche Verkleidung tatsächlich für eine Aufhellung des Tunnelinneren, doch mit modernen Brandschutzvorschriften war sie längst nicht mehr in Einklang zu bringen. Im Falle eines schweren Brandes in einer der beiden Tunnelröhren hätte an der Bewehrung eine Temperatur von mehr als 500 °C entstehen und diese dabei ihre statische Wirkung verlieren können. Diese potenzielle Gefahrenquelle machte eine Ertüchtigung der gesamten Betonkonstruktion zwingend notwendig.

Der LSBG Hamburg formulierte die Aufgabenstellung: Die Ertüchtigung des baulichen Brandschutzes sollte durch Erhöhung der Betondeckung an den Wänden und an der Tunneldecke erreicht werden. An diesem Punkt setzte bereits Ende 2014 die Beratung durch Henning Völtz, Vertriebsleiter Infrastructure & Industry im Service-Center Hamburg, zwei Jahre vor dem eigentlichen Baubeginn an. Werner Baumgart, Global Product Manager Concrete Repair & Surface Protection, unterstützte ihn dabei von Zeit zu Zeit. Im Bereich Concrete Repair & Surface Protection hat MC ihr Know-how und ihre Expertise im Schutz sowie in der Instandsetzung von Betonbauwerken gebündelt. Er umfasst Instandsetzungs- sowie PCC- und SPCC-Betonersatzsysteme genauso wie Beschichtungssysteme für den Langzeit-Oberflächenschutz.

Die Brandschutzvorgaben im Tunnelbau sehen vor, dass sich eine tragende Bewehrung im Brandfall nicht über 300 °C erwärmt. Dies soll durch eine ausreichende Betondeckung der tragenden Bewehrung sichergestellt werden. Bei städtischen Tunnelbauwerken mit angrenzenden Verkehrsbauwerken sind die Anforderungen besonders hoch. Um der Sorgfaltspflicht des Ingenieurs gemäß der aktuellen ZTV-ING, Teil 5, und der darin aktuell aufgenommenen Risikobetrachtungen mit längeren Branddauern gerecht zu werden, müssen solche Tunnel und ihre Bewehrung so geplant sein, dass die Feuerwiderstandsdauer gegenüber einem Brand von 60 Min. mit 1200 °C sowie einer sich daran anschließenden 110-minütigen Abkühlungsphase gewährleistet ist. So soll die Wahrscheinlichkeit eines Verlusts des Bauwerks selbst sowie angrenzender Bauwerke minimiert werden. Die in diesem Zusammenhang verwendeten Baustoffe müssen der Baustoffklasse A (nicht brennbar) nach DIN 4102 entsprechen und dürfen keine Stoffe freisetzen, die Personen oder das Bauwerk schädigen.

Die Fachleute der MC aus Produktmanagement und Vertrieb berieten den LSBG als Bauherren und das von ihm beauftragte Planungsbüro WvS-Zivilingenieure Hamburg hinsichtlich des baulichen Brandschutzes des Wallringtunnels durch Einsatz eines geeigneten und geprüften Betonersatzes. Für den hier geforderten spritzbaren kunststoffmodifizierten Zementmörtel (SPCC-Betonersatz) musste die auf 60 Min. verlängerte ZTV-ING Tunnelbrandkurve nachgewiesen sein. Die Empfehlung der Experten war der brandbeständige, faserverstärkte PCC/SPCC-Betonersatz Nafufill KM 250 der MC.

Eine Vergleichsprüfung von SPCC-Betonersatzsystemen verschiedener Hersteller für den Einsatz im Wallringtunnel durch das Planungsbüro bestätigte, dass sich Nafufill KM 250 als der einzige SPCC-Mörtel erwies, der die geforderte Brandkurve nachweisen konnte. Der faserverstärkte Betonersatz zeichnet sich außerdem durch sein sehr gutes Biegezug- und Druckfestigkeitsverhalten (R 4 Mörtel nach EN 1504 Teil 3) sowie einen hohen Karbonatisierungswiderstand aus. Er ist zudem frosttausalzbeständig und chloriddicht. Auch bei der Sanierung des Kölner Tunnels Grenzstraße im Jahr 2016 hatte Nafufill KM 250 bereits gezeigt, dass er sich für einen Einsatz bei der Instandsetzung in Tunnelbauwerken mit besonderen Brandschutzbestimmungen eignet. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Brandschutzsystem wie einer auf dem Beton aufgebrachten Brandschutzplattenverkleidung konnte mit Nafufill KM 250 neben dem Brandschutz auch gleich der Beton geschützt werden – eine ebenso sichere wie wirtschaftliche Lösung.

Die Ausführung wurde der französischen Firma Eurovia, einem weltweit führenden Unternehmen im Verkehrswegebau, übertragen. Mit der Verarbeitung des SPCC wurde die Schachtbau Nordhausen Bau GmbH beauftragt, die schließlich von November 2016 an den spritztechnischen Einbau von Nafufill KM 250 vornahm. Der Auftrag sollte in einer Schichtdicke von ca. 4,5 cm im Nassspritzverfahren erfolgen, um eine staub- und rückprallarme Verarbeitung im Vergleich zu trockenspritzbaren SPCC-Mörteln zu ermöglichen und Umweltbelastungen hier noch geringer zu halten. Dabei sollten 21 000 m² Betonfläche bearbeitet werden. Die gewaltige Gesamtmenge stellte auch die Logistik der MC auf eine harte Probe: Das Problem bestand schließlich darin, eine ständige, termingerechte Bereitstellung und Lieferung von Nafufill KM 250 zu gewährleisten, obwohl die Anlieferung während der Bauphase nur nachts erfolgen durfte. Außerdem mussten aufgrund der Objektgröße und der geringen Bauzeit zeitweise sechs Lastzüge mit jeweils 21 t Mörtel pro Woche bereitgestellt werden. Doch die Herausforderung wurde durchweg gemeistert: Während der gesamten Bauphase gab es keinen Zeitpunkt, an dem für die laufende Verarbeitung nicht ausreichend Nafufill KM 250 auf der Baustelle verfügbar war. Dabei belief sich die Gesamtmenge schließlich auf 210 t, die mit 101 Lastzügen ausgeliefert wurden. Ein großer Erfolg, der dank starker Planung im Vorfeld und des reibungslosen Zusammenspiels aller Beteiligten während der Bauphase erzielt werden konnte.

Sowohl terminlich wie auch wirtschaftlich konnte das außergewöhnliche Hamburger Mammutprojekt komplett im vorab gesetzten Rahmen bewältigt werden. Das ist heutzutage beileibe keine Selbstverständlichkeit. Entsprechend zufrieden äußerte sich bei der Neueröffnung des Tunnels im Juli 2018 auch der damalige Hamburger Verkehrssenator Frank Horch: "Es war ein anspruchsvolles Projekt, aber es war die richtige Entscheidung, dieses große Bauvorhaben zu beschließen. Wir modernisieren mit Hochgeschwindigkeit die Mobilität in unserer Stadt." Die Hamburger Autofahrer wird es freuen. Umfassend instand gesetzt und modernisiert kann er nun wieder den Verkehr der Hamburger Innenstadt wirksam entlasten.

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