Talbrücke Marbach

Abbruch und Neubau einer Autobahnbrücke

Enrico Haußner

Das Teilbauwerk 1 im Mai 2018 kurz vor Fertigstellung. (Bild: PORR AG)

Am Rand der nordhessischen Stadt Dillenburg errichtet die PORR Deutschland GmbH eine Talbrücke aus zwei Teilbauwerken als Ersatzneubau für eine bestehende Brücke. Mit einer Länge von 388 m führt die Autobahnbrücke in 40 m Höhe über den Marbach, eine Kreisstraße, Wirtschaftswege und über eine Ortsstraße. Der aufwendige Rückbau der Bestandsbauwerke stellt dabei genauso eine Herausforderung dar, wie die komplexe Geometrie des Stahlverbundüberbaus und die Baustellenlogistik in dem sehr beengten Baufeld. Das Auftragsvolumen beträgt EUR 36,4 Mio.

Projektdaten

Auftraggeber Hessen Mobil Straßen- und Verkehrsmanagement
Auftragnehmer PORR Deutschland GmbH
Projektart Infrastruktur . Brückenbau
Leistungsumfang Abbruch und Neubau der Talbrücke Marbach, BAB A 45
Baubeginn September 2014
Bauende Juni 2020
Land Deutschland

Allgemein

Die BAB A 45 ist eine wichtige Nord-Süd-Verbindung und verknüpft die Großräume Dortmund und Frankfurt. Aufgrund des in den letzten Jahren stark gestiegenen Verkehrsaufkommens wird der gesamte vierspurige Streckenabschnitt auf sechs Spuren ausgebaut. Die Nachrechnung beider Teilbauwerke der alten Brücke im Jahr 2008 hat gezeigt, dass die 1967 fertiggestellte Brücke erhebliche Tragfähigkeitsdefizite aufweist und sowohl den heutigen als auch den zukünftigen Verkehrsbelastungen nicht mehr gewachsen ist. Infolge des schlechten Bauwerkszustands wurde im Jahr 2011 als Sofortmaßnahme eine Notinstandsetzung der Fahrtrichtung Frankfurt durchgeführt. 2014 startete die PORR mit dem Abbruch und dem Neubau der Brücke. Nachdem der komplette Verkehr auf dem alten Teilbauwerk der Fahrtrichtung Frankfurt läuft, wurde die bestehende Brücke der Fahrtrichtung Dortmund abgebrochen und durch das erste neue Teilbauwerk ersetzt. Nach dessen Fertigstellung wurde die Verkehrsführung auf die neue Brücke verlegt, um nachfolgend das zweite Bauwerk im Anschluss an die Abbrucharbeiten herzustellen. Nach dessen Fertigstellung und dem Rückbau einer bauzeitlichen Fahrbahnverschwenkung auf der Nordseite der Brücke wird die Verkehrsführung auf die vorgesehenen Fahrspuren gelegt. Teil des Auftrags sind weiters die Herstellung eines Regenrückhaltebeckens, die entsprechenden Entwässerungskanalarbeiten, die Lärmschutzwände, die Baustraßen und die Straßenbauarbeiten an der BAB A 45.

Die Stahlverbundkonstruktion im Querschnitt. (Bild: PORR AG)

Das Projekt

Der Neubau der Talbrücke ist als 7-feldriges Bauwerk in zwei parallelen Teilbauwerken auszuführen. An fünf der acht Achsen der Unterbauten erfolgt der Lastabtrag des Bauwerks über Großbohrpfähle mit bis zu 16 m Länge als Tiefgründung. An drei Achsen wird eine Flachgründung durch Stahlbeton-Fundamente direkt auf dem Fels hergestellt. Jeder Überbau liegt auf sechs Pfeilern und zwei Widerlagern. Die Einzelstützweiten des Stahlverbundquerschnitts liegen zwischen 45,7 m und 69 m. Der Überbauquerschnitt besteht aus zwei einzelligen Stahlhohlkästen je Fahrtrichtung und schlaff bewehrter Fahrbahnplatte.

Abbruch der Bestandsbauwerke

Für den Rückbau der Bestandsbauwerke wurde von der oberen Landesbehörde Hessen Mobil ein detailliertes Abbruchkonzept vorgegeben, das u.a. den abschnittsweisen Abbruch des Überbaus auf einem Abbruchgerüst vorsieht. Die einzelnen Abbruchabschnitte von 45 m Länge wurde vom Restüberbau durch einen Trennschnitt entkoppelt. Um die gleichmäßige Lasteileitung des jeweils abzubrechenden Überbauabschnitts in das Abbruchgerüst zu gewährleisten, musste ein aufwendiges Hydraulik-System mit 48 Stellringpressen und drei Hydraulikpumpen im Gerüst unterhalb des Abbruchbodens installiert werden. Dieses musste täglich mehrfach an die neuen Abbruchzustände angepasst werden. Der Abbruch erfolgte mittels Bagger von der Fahrbahnplatte aus. Eine seitliche Abbruchschalung verhinderte, dass Abbruchgut nach unten fallen konnte. Das Abbruchgerüst wurde nach dem Rückbau jedes Abschnitts in der Mitte getrennt und in Längsrichtung im nächsten Feld positioniert. Damit wurde der alte Spannbetonüberbau genau entgegengesetzt des damaligen Neubaus abgebrochen.

Die Abbrucharbeiten erfolgten mittels Bagger. (Bild: PORR AG)
Rückbau des Spannbetonhohlkastens auf dem Abbruchgerüst. (Bild: PORR AG)

Gründung und Unterbauten

Die Gründung des neuen Bauwerke erfolgte im bzw. auf Fels - teilweise als Flachgründung und teilweise als Tiefgründung mittels Großbohrpfählen im Durchmesser von 150 cm. Durch kleinräumig wechselnde Untergrundverhältnisse wurde der feste Fels auf unterschiedlichen Höhenlagen, in unterschiedlichen Felsarten und sogar mit größeren Klüften und Hohlräumen angetroffen. Die Herstellung der Pfahlgründung war entsprechend schwierig. Die neuen Brückenpfeiler haben einen Vollquerschnitt von etwa 14,5 m² bei einer Höhe von etwa 15,5 m bis 35 m einschließlich Pfeilerkopf. Sie wurden in Einzelabschnitten von jeweils 5 m Höhe betoniert. Die Köpfe der Pfeiler weiten sich über die Höhe von 14 m deutlich auf und sind an der Oberkante mit etwa 11,5 m fast doppelt so breit wie am Pfeilerschaft. Die Herstellung der Pfeilerköpfe war durch die Aufweitung entsprechend aufwendig. Die Widerlager haben eine Kubatur von bis zu 600 m³ und eine Betonierhöhe im ersten Abschnitt bis zur Auflagerbank von bis zu 9,50 m.

Die neuen Brückenpfeiler, Achse 50 und 60, sind zwischen 15,5 m und 35 m hoch und wurden in Einzelabschnitten von jeweils 5 m betoniert. (Bild: PORR AG)

Stahlverbundüberbau

Die Stahlkonstruktion wurde jeweils hinter den Widerlagern aus einzelnen Bauteilen mit etwa 30 m Länge und bis zu 100 t Gewicht zusammengesetzt, verschweißt und in einzelnen Abschnitten verschoben. Dies erfolgte in den etwa 90 m langen und 5 m tiefen Taktkellern. Der Antransport der Bauteile erfolgte jeweils nachts bei einer Fahrstrecke vom Werk bis zur Baustelle von 400 km.

Die verschobene Stahlkonstruktion in Endlage auf den Brückenpfeilern (Bild: PORR AG)

Gekoppelt wurden die nebeneinanderliegenden Hohlkästen im Taktkeller durch Querverbände, die planmäßig im Abstand von 20 m angeordnet wurden. Montage und Verschub erfolgten nacheinander sowohl aus Süd-Richtung als auch aus Nord-Richtung. Der sich ergebende Mittelstoß wurde nachfolgend direkt in Endlage ausgerichtet und verbunden. Die Geometrie des Überbaus an sich ist sehr anspruchsvoll, denn er ist in Brückenlängsrichtung um etwa 2,5% Richtung Norden geneigt und setzt sich aus einer Kurve im Radius von 700 m und nachfolgend einer leichten Gegenkurve zusammen, wobei die Stahlkonstruktion im zweiten Abschnitt einer Geraden folgt. Damit verläuft die Verbundplatte ab Brückenmitte nicht mehr parallel zur Stahlkonstruktion, was eine Änderung der Kragarmlängen zur Folge hatte und eine große Herausforderung bei der Herstellung der Fahrbahnplatte darstellte. Die Schalungskonstruktion der Kragarme am Schalwagen musste entsprechend mehrfach umgebaut werden. Vor allem, weil die Fahrbahnplatte im Pilgerschrittverfahren hergestellt wurde und nicht nur nach vorne, sondern auch immer wieder zurückverfahren werden musste. In diesem Zusammenhang erforderten die beengten Platzverhältnisse zum angrenzenden Teilbauwerk Sonderlösungen bei der Anschlussbewehrung der Brückenkappe und viel Geschick beim Verfahren des Schalwagens. Ebenso anspruchsvoll war auch die Lösung beim Verfahren des Mittelteils des Schalwagens. Durch die geringen Platzverhältnisse zwischen der Oberkante der Querverbände und der Unterkannte der Fahrbahnplatte – der Abstand beträgt nur 60 bis 80 cm – musste die Rüstung an der Schalung in jedem Verfahr-Vorgang des Wagens umgebaut werden. Trotzdem konnten bereits drei Abschnitte der Fahrbahnplatte von jeweils 29 m Länge vor dem Lückenschluss der Stahlkonstruktion Anfang Juni 2017 hergestellt werden.

Eine weitere Besonderheit des Bauwerks ist, dass es einen Gefällewechsel auf der Brücke gibt und damit das Quergefälle beginnend mit 5 % Richtung Osten auf 3,7 % Richtung Westen wechselt. Die konstruktive Lösung hierfür war eine Veränderung der Stahlkonstruktion, bei der die Höhen der Hohlkästen angepasst werden mussten. Der auf der einen Seite der Brücke anfangs hohe Hohlkasten wird am Brückenende zum niedrigeren Kasten und der anfangs niedrige Hohlkasten ist am Ende der höhere. Die Höhen der Stahlkonstruktion variieren dabei von etwa 2,90 m bis 3,60 m.

Herstellung der neuen Fahrbahnplatte mit Schalwagen. (Bild: PORR AG)

Fertigstellung Teilbauwerk 1

Seit April 2018 wurden die restlichen Korrosionsschutzarbeiten ausgeführt, die witterungsbedingt im November 2017 eingestellt werden mussten. Durch die Herstellung der Brückenabdichtung und der Komplettierung des Bauwerks durch die Schutzeinrichtungen und die Lärmschutzwand war das nächste Ziel des Projekts erreicht. Mit der Fertigstellung des ersten Teilbauwerkes und dem dazugehörigen Streckenbau der BAB A 45 im Mai 2018 erfolgte die Verkehrsumlegung, sodass die PORR voraussichtlich ab Juli 2018 mit dem Abbruch und dem Neubau des zweiten Teilbauwerkes beginnen kann. Das Abbruchgerüst für das zweite Teilbauwerk ist bereits in Position und muss lediglich noch vervollständig werden.

Im Frühjahr wurden die letzten Brückenabdichtungen und Schutzeinrichtungen wie die Lärmschutzwand im Teilbauwerk 1 fertiggestellt. (Bild: PORR AG)

Fazit

Trotz der sehr anspruchsvollen und aufwendigen Konstruktion und des beengten Baufelds wurde das erste Teilbauwerk durch die PORR vertragsgemäß hergestellt. Die zu einem großen Teil durch geänderte und zusätzliche Leistungen hervorgerufenen Störungen konnten durch einen Durchgangsbetrieb der Arbeiten seit April 2017 gut kompensiert werden. Dies wurde durch die große Leistungsbereitschaft und das Know-how aller Projektbeteiligten erreicht. Die PORR wird mit den Erfahrungen aus dem ersten Abschnitt ab Juli 2018 das zweite Teilbauwerk zügig und professionell umsetzen.

Technische Daten

Projektlänge 1.450 m
Brückenlänge 388,4 m
Brückenfläche 14.160 m²
Verbauter Stahl 4.600 t
Verbauter Beton 22.500 m³
Verbauter Betonstahl 4.040 t
Großbohrpfähle 150 cm 950 m
Aushub/Erdbewegung 80.000 m³
Trägerbohlverbau 1.400 m²
Spritzbetonflächen 1.300 m²
Betonabbruch 12.400 m³

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