Baustellenbericht „Spezialbeton für den Bau des Katzenbergtunnels in Würzburg“

Ort:                                  Würzburg
Zeitraum:                         Oktober 2014 – September 2019
Bauausführende Firma:  Leonhard Weiß GmbH & Co. KG
Lieferwerk:                       SCHWENK Beton Mainfranken GmbH & Co. KG – Werk Würzburg-Hafen

An der Bundesautobahn A3 entsteht in Würzburg seit 2012 eines der größten Infrastrukturprojekte der letzten Jahre. Das Gesamtprojekt untergliedert sich dabei in diverse Teilprojekte. So werden auf einer Trassenlänge von ca. 5,4 km der sogenannte „Katzenbergtunnel“ und die sich in westliche Richtung anschließende „Talbrücke Heidingsfeld“ inklusive vergebenem Streckenlos neu errichtet. Ziel des 221 Mio. € teuren Bauvorhabens ist, bedingt durch das stetig wachsende Verkehrsaufkommen, eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit in diesem Streckenabschnitt durch Erhöhung der Fahrspurenanzahl sowie eine effektive Verminderung des Lärms für die Anwohner. Im weiteren Bericht wird näher auf den Bau des Katzenbergtunnels eingegangen.

Für den Bau des Katzenbergtunnels wurde die alte Fahrbahn zunächst 9 m in Richtung Frankfurt bzw. 12 m in Richtung Nürnberg abgesenkt. Anschließend fanden umfassende Spezialtiefbauarbeiten statt, um die Abtragung der Lasten sicherzustellen. Im Zuge dessen wurden so rund 740 Bohrpfähle zwischen 5 m und 19 m Länge und einem Durchmesser von 1,20 m verbaut. Die Errichtung der beiden Tunnelröhren erfolgte in „offener Bauweise“ und begann im Oktober 2014 (Abb. 1 bis Abb. 4). Die dadurch entstandene Konstruktion wird als zweizelliger Stahlbetonrahmen bezeichnet. Der Tunnel besitzt eine Höhe ca. 8 m, wobei die Decken und Wände bis zu 1,40 m stark sind. Jede Tunnelröhre besteht aus 57 einzelnen Blöcken zu je 10 m Länge.

Bild 1 Betonage der Tunnelwände
Bild 2 Detailansicht eines Tunnelwandelements
Bild 3 Eingangsportal des Katzenbergtunnels
Bild 4 Betonage der Tunneldecken

Insgesamt wurden für beide Tunnelröhren ca. 71.000 m³ Beton verbaut, wobei davon ca. 47.000 m³ auf den Beton mit erhöhten baulichen Anforderungen an den Brandschutz entfielen. Die dafür notwendige Rezeptur wurde durch das SCHWENK Technologiezentrum entwickelt und federführend durch das Lieferwerk der SCHWENK Beton Mainfranken GmbH & Co. KG, Werk Würzburg-Hafen, geliefert. Zur Sicherstellung einer lückenlosen Betonlieferung waren die Transportbeton Beuschlein GmbH & Co. KG (Werk Randersacker) und die Heidelberger Beton GmbH (Werk Dettelbach) weitere am Lieferprozess beteiligte Transportbetonunternehmen. Um unabhängig vom Lieferwerk eine gleichbleibende Betonqualität gewährleisten zu können, wurde ein QS-Plan erstellt, in dem z. B. das Mischregime im Zuge der Herstellung und die vereinbarte Zielkonsistenz festgelegt wurden. Bauseits erfolgte vor dem Einbau die Überprüfung des PP-Fasergehaltes im Frischbeton (Abb. 5).

Bild 5: Ermittlung des PP-Fasergehaltes am Frischbeton

Der ZTV-ING konforme Beton mit erhöhten baulichen Anforderungen an den Brandschutz wurde dabei unter Verwendung von Polypropylenfasern ausgeführt. Im Falle eines möglichen Brandes schmelzen die Fasern bereits bei einer vergleichsweise geringen Temperatur von ca. 160 °C und hinterlassen feinste Kanäle, über die die auftretende Dampfdruckenergie des gebundenen Wassers entweichen kann. Auf diese Weise wird ermöglicht, dass sich nur geringe bzw. keine zerstörerischen Spannungen aufbauen, die sonst zu Betonabplatzungen führen würden. Zur Sicherstellung dieser Eigenschaft wurden im Vorfeld der Baumaßnahme umfangreiche Vorversuche durchgeführt. Dies beinhaltete beispielsweise die Herstellung von separaten Betonbauteilen, an denen durch Entnahme von Bohrkernen und anschließendem Glühen der Fasergehalt ermittelt bzw. überprüft wurde. Des Weiteren wurde im Vorfeld intensiv an der idealen Betonrezeptur geforscht. Ziel war es, durch Variation unterschiedlicher Steinkohleflugasche- und Kalksteinmehl¬gehalte einen homogenen und stabilen Frischbeton zu identifizieren.

Für die zu erstellenden Wände und Decken sollte der Beton folgende Anforderungen bzw. Kennwerte erfüllen:

Nach Fertigstellung des Tunnels findet oberhalb der Tunneloberfläche eine Geländemodellierung statt. Durch Anlegen von Grünflächen, Wegen sowie Sport- und Freizeitanlagen werden die Würzburger Stadtteile Heidingsfeld und Heuchelhof direkt miteinander verbunden sein.
Der Tunnel selbst verfügt über eine hochwertige Ausstattung. So ist z. B. eine adaptive Beleuchtung installiert, die sich selbstständig dem umgebenden Tageslicht anpasst. Installierte Ventilatoren und Rauchgastrennwände an den Eingangsportalen sorgen in einem möglichen Brandfall dafür, dass der Rauch schnell abziehen kann. Ein weiteres Highlight ist eine sogenannte Verkehrsbeeinflussungsanlage, die im Gefahrfall durch Schranken oder Lichtsignalanalgen die Fahrzeuge vor dem Durchfahren des Tunnels hindern kann.

Die nördliche Tunnelröhre wurde am 01. März 2018 für den Verkehr freigegeben und besitzt vier Fahrstreifen. Die südlich angrenzende Tunnelröhre soll nach Fertigstellung insgesamt drei Fahrstreifen aufweisen und im nächsten Jahr eröffnet werden.

Aufgrund einer ständigen Produktionskontrolle im Transportbetonwerk, der betontechnologischen Betreuung durch das SCHWENK Technologiezentrum auf der Baustelle und der hervorragenden Kommunikation innerhalb der Liefergemeinschaft konnten die verschiedenen Betone qualitätsgerecht geliefert und eingebaut werden.

SCHWENK Technologiezentrum GmbH & Co. KG