Elbtunnelnachrüstprogramm

LSBG - Elbtunnelnachrüstprogramm - Hamburg - FHH

In den Jahren 1968 bis 1975 wurde der „Neue Elbtunnel“ mit 3 Röhren als geschlossene Tunnelstrecke über eine Länge von 2.653 m fertiggestellt.

vergrößern Kartenausschnitt (Bild: Simons / LSBG)

Bei dieser Baumaßnahme kamen drei Bauverfahren zur Anwendung:

-         Herstellung in offener Baugrube

-         Herstellung im Einschwimm- und Absenkverfahren und

-         Herstellung mit Tunnelvortriebsmaschine

Im Rahmen der Ergänzung des Tunnels durch die 4. Röhre wurden in den Jahren 1995 bis 2002 auch die vorhandenen 3 Röhren mit der Überbauung Nord und der neuen Tunnelbetriebszentrale um 160 m verlängert. Die Herstellung erfolgte mit:

-     Deckenverschub im Taktschiebeverfahren über dem fließenden Verkehr

Im Einzelnen gliedert sich der Tunnel wie folgt:

Ortbetonstrecke Süd

offene Bauweise

211 m

Lüfterzentrale Süd

offene Bauweise

40 m

Stromstrecke

Absenkverfahren

1.057 m

Lüfterzentrale Mitte

offene Bauweise

27 m

Elbhangstrecke

Schildvortrieb

1.113 m

Ortbetonstrecke Nord

offene Bauweise

180 m

Lüfterzentrale Nord

offene Bauweise

25 m

Überbauung Nord mit Tunnelbetriebszentrale

offene Bauweise

160 m

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, sind die bestehenden Tunnelanlagen unter Beachtung dieser Grundsätze und der RABT 2006 nachzurüsten.

Das Nachrüstprogramm für die 1. bis 3. Röhre sieht 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 eingreift, ist 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 vorhandene Fahrbahnentwässerung in der 1. bis 3. Röhre besteht aus Einzelabläufen, die im Abstand von 7 bis 52 m jeweils am tieferliegenden Fahrbahnrand angeordnet sind. Die Einzelabläufe sind über Leitungen DN 150 an die Längsentwässerung DN 250 angeschlossen, die in Auffangbecken unter der Lüfterzentrale Süd, im Tiefpunkt und unter der Lüfterzentrale Mitte mündet.

Um die neuen Vorgaben einer Mindestabflussmenge von 100 l/s zu erreichen, und durch die besonderen geometrischen Anforderungen werden Schlitzrinnen als Sonderprofile entwickelt und eingebaut. Die baulichen Maßnahmen sollen anhand des Entwurfs der Schildstrecke beschrieben werden:Dort liegt die Fahrbahn als schlaff bewehrte Platte seitlich auf Konsolen auf. Um eine Schlitzrinne entlang der heutigen Bordkante zu setzen, müsste die Fahrbahnplatte über die gesamte Schildstrecke um 45 cm im Auflagerbereich verkürzt werden und Ersatzmaßnahmen für die verkürzte Verankerung der Schubaufbiegungen vorgesehen werden.

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 1,0 m auf ca. 0,60 m reduziert. Für die Herstellung der Siphonierung DN 150/200 im Abstand von 50 m wird eine Bohrung jeweils mittig zwischen 2 Gleitlagern angeordnet.

3.   Umbau der Tunnellüftung

Die Anforderungen an das neue Lüftungskonzept werden 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 m³/s in den Sektionen 3 und 4 (Schildtunnel und Ortbetonstrecke Nord) bzw. wegen der ungünstigen seitlichen Anordnung der Abluftkanäle 390 m³/s 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, müssen in jeder Röhre in 20 Zwischenwandabschnitten jeweils 3 große Öffnungen (2,05 x 1,60m) für den Einbau steuerbarer Lüftungsklappen geschaffen werden.

Querschnitt der Absenkstrecke:

vergrößern Absenkstrecke (Bild: Simons / LSBG)

Deshalb werden zunächst Wandschlitze ausgesägt (Bild 1), Stahlstützen eingestellt und am Kopfende unterstopft (Bild 2). Mittels an den Stützen angeschraubter Konsolen und Pressen werden diese gezielt auf bis zu 6000 KN vorgespannt. Danach können die verbliebenen Wandscheiben ausgebrochen werden (Bild 3). Nun werden die Stahlstützen festgesetzt, die Konsolen abgeschraubt, die Pressen entfernt, die hintere Schalung gestellt, die Bewehrung eingebaut und in zwei Abschnitten wird die neue Wand bis unter die Tunneldecke hochbetoniert.

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

Zu Kontrolle und permanenten Überwachung der Umbaumaßnahme wird ein Messsystem bestehend aus Messwertnehmern und Invardrähten installiert, das rechnergesteuert Bewegung und Tideverlaufe visualisiert und über das Internet aufrufbar bereitstellt.

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

Bild1

Bild2

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

4.   Verbesserung der Fluchtmöglichkeiten

Im Bereich der Absenkstrecke werden im Zuge des Umbaus der Tunnellüftung in den Zwischenwänden jeweils 3 neue Fluchttunnel geschaffen und der vorhandene Fluchttunnel verschlossen. Dadurch reduziert sich der Abstand der Fluchttunnel in der Absenkstrecke auf ca. 310 Meter.

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

vergrößern Die neue Abluftsituation (Bild: Simons / LSBG)

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

5.   Baulicher Brandschutz

Die Tunneldecken der Fahrräume wurden bereits 2000 und 2001 mit Brandschutzplatten nachgerüstet. Die Luftkanäle in der Absenkstrecke weisen nur Betondeckungen von 3 cm auf. Um die Mindestanforderungen der ZTV-Ing Teil 5 zu erfüllen, sind auch die tragenden Tunnelwände in den drei Röhren der Absenkstrecke mit einer Brandschutzbekleidung zu versehen, da die Stahlbetonrahmenkonstruktion keine Tragreserven für den Brandfall bietet.

Durch die punktuelle Rauchabsaugung in die Luftkanäle sind dort ähnliche Temperaturen zu erwarten wie im Fahrraum. Daher sind 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 wird auch eine neue Betriebstechnik benötigt. Folgende Maschinenelemente werden ausgetauscht:

  • Zu- und Abluftlüfter mit zugehörigen Transformatoren und Frequenzumformern
  • Schaltpläne für die Ventilatoren (0,7 kV)
  • 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) haben dazu geführt, dass ca. 90 Kilometer Kabel auf neu zu schaffenden Kabeltrassen installiert werden müssen.

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 werden für die benutzerfreundliche Bedienung umgerüstet (Telefone, Notruftaste und Handfeuerlöscher) und es werden 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.