Elbtunnelnachrüstprogramm

In den Jahren 1968 bis 1975 wurde der „Neue Elbtunnel“ mit drei Röhren als geschlossene Tunnelstrecke über eine Länge von 2.653 Metern fertiggestellt. Im Rahmen der Ergänzung des Tunnels durch die vierte Röhre wurden in den Jahren 1995 bis 2002 auch die vorhandenen drei Röhren mit der Überbauung Nord und der neuen Tunnelbetriebszentrale um 160 Meter verlängert. Vor dem Hintergrund schwerer Brandunglücke im benachbarten Ausland und der Auswertung von Brandversuchen erfolgte im Jahr 2003 die Neufassung der RABT mit dem Ziel, die Sicherheit der Verkehrsteilnehmer deutlich zu erhöhen und das Restrisiko für die Tunnelnutzer zu verringern, wobei die Selbstrettung oberste Priorität erhielt. Parallel dazu wurde die EU-Richtlinie 2004/54/EG eingeführt. Um den erhöhten Anforderungen der Richtlinien Rechnung zu tragen, hat der LSBG die bestehenden Tunnelanlagen unter Beachtung dieser Grundsätze und der RABT 2006 in den Jahren 2009 bis 2012 nachgerüstet.

LSBG - Elbtunnelnachrüstprogramm - Hamburg - FHH

Das Nachrüstprogramm für die erste bis dritte Röhre sah neben der Modernisierung der betriebstechnischen Einrichtungen den Umbau der Fahrbahnentwässerung, die Verbesserung des Lüftungssystems, zusätzliche Notausgänge und eine Verbesserung des Brandschutzes für die Tunnelkonstruktion vor.

Grundvoraussetzung für diese Maßnahme, die massiv in die bestehende Rohbaukonstruktion eingriff, war die verkehrstechnische Vorgabe, dass immer nur eine Röhre längerfristig gesperrt werden darf.

1.   Vorlaufende Arbeiten: Asbestsanierung

Beim Ausbau der Schildstrecke wurde der Brandschutz des oberen Bereiches der Gusstübbings mit einer Asbestbeschichtung gewährleistet. Vorlaufend vor den Arbeiten des eigentlichen Nachrüstprogrammes wurden in den durch 4-Kammer-Schleusen geschützten Arbeitsbereichen die Vorsatzwände abgezogen, der Spritzasbest entfernt, die Gusstübbings gestrahlt und der Korrosionsschutz aufgebracht. Der neue Brandschutz wurde durch eine innen liegende doppellagige Brandschutzbeplankung auf den Vorsatzwänden erreicht.

2.   Fahrbahnentwässerung

Die frühere Fahrbahnentwässerung in der ersten bis dritten Röhre bestand aus Einzelabläufen, die im Abstand von 7 bis 52 Metern jeweils am tieferliegenden Fahrbahnrand angeordnet waren. Die Einzelabläufe waren über Leitungen DN 150 an die Längsentwässerung DN 250 angeschlossen, die in Auffangbecken unter der Lüfterzentrale Süd, im Tiefpunkt und unter der Lüfterzentrale Mitte mündete.

Um die neuen Vorgaben einer Mindestabflussmenge von 100 Litern pro Sekunde zu erreichen, und aufgrund der besonderen geometrischen Anforderungen wurden Schlitzrinnen als Sonderprofile entwickelt und eingebaut. Die baulichen Maßnahmen sollen anhand des Entwurfs der Schildstrecke beschrieben werden: Dort lag die Fahrbahn als schlaff bewehrte Platte seitlich auf Konsolen auf. Um eine Schlitzrinne entlang der früheren Bordkante zu setzen, hätte die Fahrbahnplatte über die gesamte Schildstrecke um 45 Zentimeter im Auflagerbereich verkürzt werden und Ersatzmaßnahmen für die verkürzte Verankerung der Schubaufbiegungen vorgesehen werden müssen.

Die Skizze zeigt die neue Siphonierung:

vergrößern Schildtunnel (Bild: Simons / LSBG)

Daher wurde die Anordnung der Schlitzrinne außerhalb der Fahrbahnplatte gewählt, wodurch sich allerdings die Notgehwegbreite von einem Meter auf circa 60 Zentimeter reduzierte. Für die Herstellung der Siphonierung DN 150/200 im Abstand von 50 Metern wurde eine Bohrung jeweils mittig zwischen zwei Gleitlagern angeordnet.

3.   Umbau der Tunnellüftung

Die Anforderungen an das neue Lüftungskonzept wurden durch die Brandlüftung bestimmt. Die für die Auslegung maßgebenden Mindestabsaugungsmengen für eine punktuelle Absaugung, die von der RABT gefordert wird, betragen bei einem 100 MW-Brand 300 Kubikmeter pro Sekunde in den Sektionen 3 und 4 (Schildtunnel und Ortbetonstrecke Nord) bzw. wegen der ungünstigen seitlichen Anordnung der Abluftkanäle 390 Kubikmeter pro Sekunde in den Sektionen 1 und 2 (Absenktunnel).

Die neue Abluftsituation:

vergrößern Abluft (Bild: Simons / LSBG)

Die neue Zuluftsituation:

vergrößern Zuluft (Bild: Simons / LSBG)

Um die punktuelle Absaugung in der Absenkstrecke herstellen zu können, mussten in jeder Röhre in 20 Zwischenwandabschnitten jeweils drei große Öffnungen (2,05 x 1,60 Meter) für den Einbau steuerbarer Lüftungsklappen geschaffen werden.

Querschnitt der Absenkstrecke:

vergrößern Absenkstrecke (Bild: Simons / LSBG)

Deshalb wurden zunächst Wandschlitze ausgesägt (Bild 1), Stahlstützen eingestellt und am Kopfende unterstopft (Bild 2). Mittels an den Stützen angeschraubter Konsolen und Pressen wurden diese gezielt auf bis zu 6.000 Kilonewton vorgespannt. Danach konnten die verbliebenen Wandscheiben ausgebrochen werden (Bild 3). Nun wurden die Stahlstützen festgesetzt, die Konsolen abgeschraubt, die Pressen entfernt, die hintere Schalung gestellt, die Bewehrung eingebaut und in zwei Abschnitten wurde die neue Wand bis unter die Tunneldecke hochbetoniert.

Die ausgeschalten Wände wurden zweilagig mit Brandschutzplatten beplankt und die ansteuerbaren Lüftungsklappen in die Öffnungen eingebaut (Bild 4).

Zu Kontrolle und permanenten Überwachung der Umbaumaßnahme wurde ein Messsystem bestehend aus Messwertnehmern und Invardrähten installiert, das rechnergesteuert Bewegung und Tideverlaufe visualisierte und über das Internet aufrufbar bereitstellte.

In der Schildstrecke wurden die bestehenden Öffnungen des Abluftkanals in der Kalotte aufgeweitet und neue Lüftungsklappen eingebaut.

Elbtunnelnachrüstprogramm: Aussägen der Wandschlitze und Einstellen der Stahlstützen

Elbtunnelnachrüstung: Ausbrechen der verbliebenden Wandscheiben und Einbau von Brandschutzplatten und Lüftungsklappen

Im Bereich der Schildvortriebsstrecke wurden in der Zwischendecke der Kalotte jeweils im Abstand von jeweils ca. 45 Metern Absaugöffnungen von 1,20 x 4,20 Metern Größe geschaffen und mit steuerbaren Klappen ausgerüstet.

4.   Verbesserung der Fluchtmöglichkeiten

Im Bereich der Absenkstrecke wurden im Zuge des Umbaus der Tunnellüftung in den Zwischenwänden jeweils drei neue Fluchttunnel geschaffen und der vorhandene Fluchttunnel verschlossen. Dadurch reduzierte sich der Abstand der Fluchttunnel in der Absenkstrecke auf ca. 310 Meter.

Da die Fluchtwege der Absenkstrecke mit dem hohen Druck der Tunnelbelüftung beaufschlagt waren, mussten hier Schiebetüren angeordnet werden, um ein leichtes Öffnen der Fluchttüren zu gewährleisten.

vergrößern Die neue Abluftsituation (Bild: Simons / LSBG)

Im Bereich der Schildtunnel konnten aus baulichen Gründen keine zusätzlichen Fluchttunnel geschaffen werden, sodass hier der Fluchttunnelabstand bis zu 570 Meter beträgt.

5.   Baulicher Brandschutz

Die Tunneldecken der Fahrräume waren bereits 2000 und 2001 mit Brandschutzplatten nachgerüstet worden. Die Luftkanäle in der Absenkstrecke wiesen nur Betondeckungen von drei Zentimetern auf. Um die Mindestanforderungen der ZTV-Ing Teil 5 zu erfüllen, waren auch die tragenden Tunnelwände in den drei Röhren der Absenkstrecke mit einer Brandschutzbekleidung zu versehen, da die Stahlbetonrahmenkonstruktion keine Tragreserven für den Brandfall bot.

Durch die punktuelle Rauchabsaugung in die Luftkanäle waren dort ähnliche Temperaturen zu erwarten wie im Fahrraum. Daher waren auch dort die Betondecken und -wände im Abluftbereich der Absenkstrecke sowie die Kalotten der Schildstrecke brandschutztechnisch zu ertüchtigen.

6.   Modernisierung der betriebstechnischen Einrichtungen

Für die Umsetzung der neuen Brandschutzanforderungen wurde auch eine neue Betriebstechnik benötigt. Folgende Maschinenelemente wurden ausgetauscht:

  • Zu- und Abluftlüfter mit zugehörigen Transformatoren und Frequenzumformern.
  • Schaltpläne für die Ventilatoren (0,7 Kilovolt).
  • Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) zur Steuerung der Betriebszustände Normal- und Brandfall insbesondere die gezielte Klappensteuerung der Absaugöffnungen und die punktuelle Rauchabsaugung am Brandort sicher zu stellen.
  • Klappen in Lüfterbauwerken und Abluftkanälen, um die Ventilatorenleistung aller Ventilatoren bündeln zu können.

Die aufwendigen Einrichtungen für die Störfalldetektion (Sichttrübemessung, Brandmeldekabel, CO2-Messung und Verkehrszählschleifen) führten dazu, dass ca. 90 Kilometer Kabel auf neu zu schaffenden Kabeltrassen installiert werden mussten.

Weiterhin wurde die betriebstechnische Einrichtung modernisiert. Dies sind im Wesentlichen Brandnotbeleuchtung und Fluchtwegkennzeichnung an den Tunnelwänden und zusätzliche aktive LED-Markierungsleuchten an den Fahrbahnrändern. Die Notruf- und Techniknischen im Tunnel wurden für die benutzerfreundliche Bedienung umgerüstet (Telefone, Notruftaste und Handfeuerlöscher) und es wurden Kameras mit Schwenk-/Neigetechnik eingebaut, damit die Feuerwehr und die Polizei in der Tunnelbetriebszentrale bessere Informationen über den Verkehrsfluss im Normalbetriebszustand und im Brandfall hat.

Die Verständlichkeit der Ansagen über Lautsprecher konnte entscheidend durch den Einbau eines neuen Lautsprechersystems in SLASS-Technik (sonic longitudinal announcement speaker system) verbessert werden, bei dem die Ansteuerung der Lautsprecher individuell und laufzeitverzögert erfolgt und so eine Überlagerung der Schallwellen vermieden wird.