Project_M3: CO2-Bilanzierung
Masterprojekt Sandro Epp, Hendrik Kalarus, Johannes Kaltner, Krishan Katzer, Linus Maier, WS 2022-23. Möglichkeiten von Recyclingbetonen und alternativen Bewehrungen im Infrastrukturbau →
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Project_M3: Überfristung
Höherlegung eines Bestandstunnels im Rahmen des Hochwasserschutzes im Ahrtal
Bauingenieurwesen
Studiengang
Bauingenieurwesen (M.Eng.)Projektbeschreibung
Aus einen vorab durchgeführten studentischen Projekt wurde für die Ortslage Altenahr im Ahrtal ein neues Verkehrskonzept für die Führung des Straßen- und Wegenetzes für die verschiedenen Verkehrsteilnehmer (Fußgänger, Radfahren, ÖPNV, MIV) erstellt. Hierbei wurde auch eine bahnparallele Führung der Bundesstraße 267, die bisher das touristisch geprägte Ortszentrum durchschneidet, vorgeschlagen. Aus Gründen des Hochwasserschutzes muss dies Straße in der gleichen Höhenlage wie die neu zu errichtenden Bahnbrücke erstellt werden. Da die Fahrbahn des sich unmittelbar anschließenden Engelslay-Straßentunnels ca. 4 m tiefer als die notwendige Fahrbahnhöhe der Brücke liegt, Ist somit eine Höherlegung des Tunnels notwendig. Hiermit wird in Zukunft bei Hochwasserereignissen auch eine massive Durchströmung des Tunnels und die damit verbundenen Zerstörungen vermeiden.
Ziel des aktuellen Masterprojektes war es geeignete Methoden zur Höherlegung, auch Überfirstung genannt, zu finden. Hierbei waren die notwendigen technischen, geologischen und baubetrieblichen Randbedingungen zu berücksichtigen. Ferner sollte der Bauablauf konkret geplant werden und die Kosten ermittelt werden.
Projektablauf und Ergebnis:
Im ersten Schritt wurden die örtlichen Gegebenheiten erfasst und bestehende Unterlagen zusammengetragen. Hierbei wurde u.a. die Topographie auf Grundlage eines digitalen Geländemodels modelliert, die Bestandspläne beschafft und ausgewertet sowie aus den geologischen und geotechnischen Informationen die wesentlichen Kenngrößen für die weitere Bearbeitung abgeleitet. Nachdem die Anforderungen an das neue Bauwerk im Hinblick auf die einschlägigen Normen und Empfehlungen festgestellt wurden, konnte der Querschnitt und die weiteren Abmessungen des Tunnels und der Portalbauwerke festgelegt werden.
In den weiteren Schritten wurden statische Berechnungen mit Hilfe der Finite Element Methode durchgeführt. Hiermit konnten die einzelnen Bauzustände und deren Auswirkungen auf das Gebirge simuliert werden und die Tunnelschalen dimensioniert werden. Bei der hier angewendeten Spritzbetonbauweise wird der neu entstehenden Ausbruch mittels Spritzbeton gesichert. Erst nach dem vollständigen Ausbruch des gesamten Tunnels wird eine zweite Betonschale, die sogenannte Innenschale eingebaut. Aus den statischen Berechnungen und den geltenden Regelwerken wurde für die Spritzbetonschale und die Innenschale mit Betondicken von 15 cm bzw. 40 cm ermittelt.
Zudem wurde der Bauablauf detailliert geplant und die einzelnen Arbeitsschritte jeweils untersucht und nachgewiesen. Vor dem eigentlichen Ausbruch sind noch diverse Rückbauarbeiten erforderlich, z.B. der Rückbau der vorhandenen Betoninnenschale. Im Anschluss kann der sogenannte Vortrieb (Ausbruch und Sicherung) erfolgen. Dieser erfolgt zyklisch mit eines jeweiligen Länge von bis zu 3 m. Hierbei wird jeweils das anstehende Gestein mittels Sprengen oder alternativ fräsen gelöst und abtransportiert und er entstandene Hohlraum mit Spritzbeton gesichert. Nach Abschluss des Vortriebs wird die Tunnelinnenschale und die Portalbauwerke und Stützmauern errichtet und die Fahrbahn und Ausstattung eingebaut.
Alle Arbeitsschritte wurden sowohl hinsichtlich Zeit- und Kostenaufwand analysiert und bewertet und aufeinander abgestimmt. Die Erkenntnisse wurden in einem detaillierten Bauzeitenplan und einer Kalkulation dokumentiert.
Dieses Video zeigt in einer 3D-Amnimation den prinzipiellen Bauablauf. So können sich auch technische Laien (beispielsweise im Gemeinderat) gut vorstellen, in welchen Einzelschritten eine Überfirstung abläuft.
Ansprechpartner
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