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Baustellenbesichtigung des Belchentunnels im Zuge der A2 (CH) und des Herrschaftsbucktunnels im Zuge der BAB A98

22. März 2018 |

Es war ein sonniger Frühjahrsmorgen, als sich die 20 Teilnehmer der eintägigen Exkursion zu den beiden Tunnelbaustellen um 7:30 Uhr am Regierungspräsidium Freiburg trafen, um mit dem Bus zunächst in die Schweiz zur ersten Exkursionsstation, dem Belchentunnel zu fahren. Nach kleineren Problemen was das Auffinden der richtigen Zufahrt zum Infocenter der Tunnelbaustelle betraf, erreichten wir dennoch, -na ja-, fast pünktlich die Baustelle. Begrüßt wurden wir dort von Herrn Urs Aeschlimann vom Bundesamt für Straßen (ASTRA) und Herrn Sebastian Böheim, der in der Bauleitung als stellvertretender Projektleiter der Ingenieurgemeinschaft STB (STB = Sanierungs Tunnel Belchen) tätig ist. Der gleich nach Ankunft im Infocenter angebotene Imbiss war bei den Exkursionsteilnehmern, nach der doch gut zweieinhalbstündigen Fahrt, hoch willkommen und schmeckte ausgezeichnet.

Bild 1: Empfang durch Herrn Böheim im Infocenter
Bild 1: Empfang durch Herrn Böheim im Infocenter

Mit einem Vortrag und einem Projektfilm ( https://www.youtube.com/watch?v=HEe-3QfeiW0 ) wurde den Teilnehmern das Projekt nähergebracht. Der ca. 3,2 km lange Belchentunnel zwischen Basel und Egerkingen wurde 1970 in Betrieb genommen. Er durchquert in zwei Röhren mit je zwei Fahrspuren zwischen Eptingen und Hägendorf das Juragebirge, ein Höhenzug, der mit großen Anteilen an Gipskeuper durchsetzt ist, welcher durch Quellung aufgrund von Wasserzutritt bereits hohe Schäden an der Tragstruktur der beiden Tunnelröhren hinterlassen hat. Eine Sanierung der beiden richtungsgetrennten Doppelspurröhren war daher dringend notwendig. Um die mit den Sanierungsarbeiten verbundenen Verkehrsbeschränkungen möglichst gering zu halten (der Tunnel wird täglich von 55.000 Fahrzeugen befahren, LKW-Anteil 15%), entschied man sich in der Planungsphase für eine umfangreiche und nachhaltige Sanierung. Die Vorgabe, tagsüber immer 2 Fahrspuren pro Richtung zur Verfügung zu stellen, ließ als praktischste, wirtschaftlichste und vor allem auch nachhaltigste Lösung nur den „Bau einer dritten Tunnelröhre“, dem sogenannten Sanierungstunnel zu. Der Sanierungstunnel wird auf gleicher Höhe und parallel in einem Abstand von rund 40 Meter zum bestehenden Tunnelsystem hergestellt. Im nördlichen Bereich weicht die neue Röhre z.T. bis auf 116 Meter von der bestehenden Röhre ab. Querschläge verbinden die bestehenden Röhren mit der neuen Röhre in einem Abstand von 230 bis 300m.

Bild 2: Lageplan des parallelen Sanierungstunnels (3.Röhre)
Bild 2: Lageplan des parallelen Sanierungstunnels (3.Röhre)

Der Sanierungstunnel ermöglicht nach seiner Fertigstellung im Jahr 2022, die beiden richtungsgetrennten Doppelspurröhren des Belchentunnels aus dem Jahr 1970 ohne Verkehrseinschränkung instand zu setzen. Für die Sanierung der beiden bestehenden Tunnelröhren laufen derzeit die Planungsleistungen. Dabei ist für die derzeitige Süd-Nord-Röhre eine Vollsanierung vorgesehen. Die alte Nord-Süd-Röhre (später: mittlere Röhre) wird quasi notsaniert, da sie nach Fertigstellung der Maßnahme als Flucht- und Sicherheitsstollen bzw. als Unterhaltungsstollen genutzt werden soll. Alle 3 Tunnelröhren werden im Gegenverkehr betreibbar sein, d.h. sie erhalten eine Zwischendecke mit Abluftabsaugung. Nach Abschluss der Instandsetzungsarbeiten der beiden alten Tunnelröhren stehen dem Verkehr auch weiterhin nur zwei Tunnelröhren mit je 2 Fahrspuren zur Verfügung.

Bild 3: Querschnitte
Bild 3: Querschnitte

In welcher Bauweise der Sanierungstunnel (Sprengvortrieb oder Maschinenvortrieb) hergestellt werden sollte wurde dem Markt überlassen. Vorgegeben wurde, dass beide Methoden bei der Wertung als technisch gleichwertig angesehen werden. Eine weiter, zwingende Vorgabe war, dass mit dem Vortrieb im Süden begonnen wird. Das Ergebnis der Submission war eindeutig. Während für den Tunnelrohbau im Sprengvortrieb rund 400 Mio. Schweizer Franken zu Buche geschlagen hätten, wurde der Maschinenvortrieb zu einem Preis von 275 Mio. Schweizer Franken angeboten. Den Zuschlag erhielt die Marti Gruppe, die den Tunnelvortrieb mit einer Tunnelvortriebsmaschine der Firma Herrenknecht ausführte. Es handelte sich dabei um die größte, je in der Schweiz eingesetzte Tunnelbohrmaschine. Der Bohrkopfdurchmesser der eingesetzten Einfachschild-TBM betrug 13,97 m (Vergleich: TBM-Gotthardtunnel 9,80m), was einer Ausbruchfläche von rund 150 m2 entspricht. Die Länge der TBM betrug 75 m und ihr Gesamtgewicht rund 2000 t. Bei der TBM handelte es sich um ein Unikat, das mit einem, für die zu durchfahrenden Gesteinsschichten speziell konstruierten Bohrkopfdesign ausgestattet war. Der Maschinenriese war so ausgelegt, dass er bis zu 90 m Tunnel pro Woche durch die anspruchsvolle und wechselhafte Geologie des Belchen-Höhenzuges bohren und sichern konnte.

Bild 4: Die TBV für den Bau des STB
Bild 4: Die TBV für den Bau des STB

Die Verbindungsröhren zwischen den Tunneln (Querschläge) wurden mit einer Teilschnittmaschine hergestellt. Von den insgesamt elf herzustellenden Querschlägen werden fünf als befahrbare Querschläge (auch mit LKW) und sechs als begehbare Fluchtstollen hergestellt. Zu unserem Besuchszeitpunkt war man gerade mit dem Innenausbau der Hauptröhre, der Herstellung einzelner Querschläge und der Tunnelportalgebäude beschäftigt.

Bild 5: Teilschnittmaschine zur Herstellung der Querschläge
Bild 5: Teilschnittmaschine zur Herstellung der Querschläge
Bild 6: Blick in einen Querschlag
Bild 6: Blick in einen Querschlag

Der neue Tunnel durchquert auf seiner ganzen Länge die meist steil stehenden Gesteinsschichten des Faltenjuras. Auf rund 80 % der Strecke verläuft der Tunnel in quellhaftem Gestein. Es ist vor allem dieser Gipskeuper (Anhydrit), der den Tunnelbauern im Belchen das Leben schwer macht. Daher ist die Strecke des Gipskeupers, der auf rund 40 % (ca. 1.2 km) der Gesamtstrecke anzutreffen, ist bestimmend für das Tunneldesign.

Bild 7: Tunnelquerschnitt STB
Bild 7: Tunnelquerschnitt STB

Die Aufnahme von Wasser führt im Anhydrit des Gipskeupers zu einer chemischen Umwandlung in Gips und damit verbunden zu einer Volumenzunahme bis 60 %. Wird diese Volumenvergrößerung durch die Tunnelverkleidung behindert, so kann sich im Laufe der Jahre ein hoher Quelldruck auf die Tunnelkonstruktion entwickeln. Die Versorgungsleitungen (Elektroleitungen, Löschwasserleitung etc.) verlaufen in einem begehbaren Werkleitungskanal (WELK) unter der Fahrbahn. Dieser Unterhaltungsstollen unter der Fahrbahn ermöglicht zukünftig die Sanierung von Kabeln und Leitungen unter Aufrechterhaltung des gesamten Verkehrs. Die Abdichtung verläuft rund um das Profil herum, jedoch nicht druckwasserhaltend. Alle 50 Meter wird das Bergwasser gefasst und in einer Längsleitung unter dem Werkleitungskanal zu den Portalen abgeführt. Damit soll verhindert werden, dass sich das Bergwasser um das Tunnelprofil aufstaut und in angrenzende quellhafte Gesteinszonen hineingedrückt wird. Das Ziel, möglichst wenig Wasser in quellhafte Zonen einzutragen, verfolgt man mit in der Sohle angeordneten Sickerschlitzen vor bzw. nach jeder quellfähigen Schicht. Bergwasser, das in Längsrichtung dem Tunnelprofil entlangläuft, wird so vor der quellhaften Gesteinsschicht gefasst und abgeführt. Mit den vorbereitenden Arbeiten wurde im Jahr 2014 begonnen. Am Südportal wurde zunächst eine 45 m lange Brücke zur Überquerung der bestehenden Erschließungsstraße gebaut. Gleichzeig wurde an beiden Portalbereichen je ein Installationsplatz mit 15.000 m2 bzw. 40.000 m2 Fläche hergestellt. Die Installationsplätze bilden die logistische Drehscheibe der Großbaustelle. Der größere vor dem Südportal liegende Installationsplatz dient der Lagerung, respektive der Bereitstellung des Tunnelbaumaterials (Tübbinge etc.), sowie der Lagerung und Sortierung des Ausbruchmaterials. Aus logistischen Gründen wurde für den Installationsplatz am Südportal ein Vollanschluss an die A2 hegestellt.

Bild 8: Tunnelportalzentrale Südportal Modell
Bild 8: Tunnelportalzentrale Südportal Modell
Bild 9: Tunnelportalzentrale Südportal im Bau
Bild 9: Tunnelportalzentrale Südportal im Bau

Der Tunnelanschlag erfolgte am 09.Februar 2016. Der Vortrieb lief bei Vortriebsstrecken zwischen 12 und 20 m pro Tag sehr gut. In den knapp 17 Monaten, in welchen der Tunnelvortrieb lief, wurden rund 580.000 m3 Gestein ausgebrochen und über das, am Tunnelgewölbe aufgehängten, sich mit dem Baufortschritt verlängernden, Förderband zum Südportal transportiert und dort sortiert. Das nicht wiederverwendbare Ausbruchmaterial (hauptsächlich Gipskeuper, ca. 300.000 m3) wurde über eine 1,1 km lange Förderbandanlage zu einer stillgelegten Tongrube verbracht und dort eingebaut. Mit rund 2000 Tonnen Anpressruck schob sich die Maschine am bereits gebauten Tunnel vorwärts, wobei der Spalt zwischen Tunnel und Fels mit einem schnell aushärtenden Mörtel verfüllt wurde. Alle 2 Meter hielt die Maschine an und baute im Schutze des eigenen Schildes einen Ring aus 7 Tübbingen, aus bewehrtem, hochfestem Stahlfaserbeton (Herstellungsdauer Tübbingringes ca. 25.Min.). Die Tübbingproduktion fand in einen 12 km entfernten Fertigteilwerk statt. Wegen der großen Quellgefahr wurde hinter der ersten Ausbruchsicherung durch die Tübbingringe zeitnah ein massives Innengewölbe, vorlaufend die Tunnelsohle und der Werkleitungskanal, nachlaufend das Gewölbe, eingebaut. Das Innengewölbe war je nach Erfordernis des Projektes teilweise bewehrt und wies unterschiedliche Wandstärken auf. Um den Tunnel wirklich wasserdicht zu machen, wurde zuvor jeweils direkt auf die Tübbingringe eine durchgängig verschweißte Abdichtungsfolie eingebaut. Zuletzt erfolgte die Betonage der Zwischendecke. Mit den Tischen der Zwischendecke, der Gewölbeschalung, dem Armierungswagen und einzelner spezieller Hilfsgeräte wurde es ermöglicht, dass der Tunnelausbau direkt hinter der vorauslaufenden TBM erfolgen konnte.

Bild 10: Blick in den Sanierungstunnel mit Zwischendecke
Bild 10: Blick in den Sanierungstunnel mit Zwischendecke

Am 21.Juni 2017 erfolgte der Durchschlag am Nordportal des Sanierungstunnels. Zum Zeitpunkt unseres Besuches waren im Haupttunnel die Ausbauarbeiten im Gange. Gleichzeitig wurde an den dreistöckigen Portalzentralen gebaut. Bis 2021 sollen im Sanierungstunnel die Betriebs- und Sicherheitsausrüstungen installiert werden, welche Lüftung, Branddetektion, Videoanlagen, Funksysteme, Signalisation, Türen/Tore und Verkehrszähler umfassen. Die Inbetriebnahme des Sanierungstunnels soll im Jahr 2021 erfolgen. Die Gesamtkosten für den Sanierungstunnel werden sich am Ende in einer Höhe von ca. 500 Mio. Schweizer Franken bewegen. Im Jahr 2022 soll mit den Sanierungsarbeiten der beiden bestehenden Tunnel begonnen werden.

Bild 11: Portal STB / rechts: Portale bestehende Röhren
Bild 11: Portal STB / rechts: Portale bestehende Röhren

Während und nach der Vorstellung der Gesamtmaßnahme gab es viele technische Fragen der Exkursionsteilnehmer, die Herr Böheim alle kompetent beantwortete. Danach besichtigten wir in zwei Gruppen, die von Herrn Böheim und Herrn Kummrow geführt wurden, den Rohbau des Sanierungstunnels. Wir beobachteten die darin laufenden Ausbauarbeiten sowie die Ausbrucharbeiten zur Herstellung der Querschläge. Nach eingehender Baustellenerkundung bedankte sich unser Bezirksvorsitzer Gerald Schmidt mit Übergabe eines Weinpräsentes bei den beiden Herren.

Bild 12: Bezirksvorsitzender Herr Schmidt bei den Dankesworten
Bild 12: Bezirksvorsitzender Herr Schmidt bei den Dankesworten

Mit dem Bus ging es dann zurück nach Deutschland wo wir eine Mittagspause im Landgasthaus-Hotel Maien in Obereichsel einlegten. Dort erwartete uns bereits der Projektleiter der Baumaßnahme Herrschaftsbucktunnel, Herr Scheck vom Baureferat 47.3 Bad Säckingen des Regierungspräsidiums Freiburg, der uns begrüßte und mit uns gemeinsam zu Mittag aß. Gut gestärkt, fuhren wir dann nach dem Mittagessen zur Baustelleneinrichtung der Baumaßnahme Herrschaftsbucktunnel, wo uns Herr Scheck und Herr Simon von der örtlichen Bauüberwachung (Büro Krebs + Kiefer) in einem Vortrag die Eckdaten der Baumaßnahme näherbrachten. Die Bundesautobahn A 98, die eines der Großprojekte im Regierungsbezirk Freiburg ist, wird abschnittsweise im Süden des Landes, zwischen den Ausläufern des Schwarzwaldes und dem Hochrhein gebaut.

Bild 13: A 98 Übersichtskarte
Bild 13: A 98 Übersichtskarte

Bereits in den 1980-er Jahren wurden die Abschnitte 1 bis 3 (Weil am Rhein bis Lörrach) im Westen (Verkehrsfreigabe 1986) und der Abschnitt 10, Tiengen – Lauchringen im Osten (Verkehrsfreigabe 1997) gebaut. Danach wurde mit dem Bau des Abschnittes 7 Murg bis Hauenstein (Verkehrsfreigabe 2012) und des Abschnitts 4, der sich in 2 Teilabschnitte gliedert, begonnen. Der Teilabschnitt 4.1 mit der 5,5 km langen Strecke zwischen Lörrach-Ost und dem Autobahndreieck Hochrhein bei Rheinfelden sowie die 4,5 km langen Querspange A 861 mit dem Nollingerberg-Tunnel und der neuen Rheinbrücke in die Schweiz, ist bereits fertiggestellt und wurde 2006 bzw. 2010 dem Verkehr übergeben. Beim derzeit im Bau befindlichen Neubauabschnitt 4.2 der A 98 handelt es sich um die Fortsetzung des vom Autobahndreieck Weil am Rhein bis an das Autobahndreieck Hochrhein verlaufenden, fertigen Abschnittes der A 98. Bisher endete dieser Teil der A 98 am Autobahndreieck Hochrhein und geht nahtlos in die A 861, der Querspange in die Schweiz, über. Der Teilabschnitt 4.2 ist die 2,8 km lange Fortführung des Abschnittes 4 östlich des Autobahndreiecks Hochrhein bis zur Anschlussstelle Rheinfelden-Ost bei Karsau/Minseln. Alle anderen Abschnitte der A 98 (Abschnitt 5: Karsau-Schwörstadt, Abschnitt 6: Schwörstadt-Murg, Abschnitte 8 + 9: HauensteinTiengen) werden derzeit beplant und befinden sich in unterschiedlichen Planungsphasen. Neben umfangreichen Erd- und Straßenbauarbeiten sind im Teilabschnitt 4.2 als wesentliche Bauwerke das Kreuzungsbauwerk A 98/Anschlussast A 861, der Kaltluftdurchlass und der Herrschaftsbucktunnel herzustellen.

Bild 14: Teilabschnitt 4.2
Bild 14: Teilabschnitt 4.2

Zunächst wurde ein Erdlos ausgeschrieben, das einen Vorabtrag und Dammschüttungen (Schüttung 150.000 m3, Abtransport und Einbau auf Deponie 200.000 m3) zum Inhalt hatte. Die entsprechenden Arbeiten wurden zwischen 2011 und 2013 ausgeführt (Kosten ca. 4,5 Mio. Euro). Mit den Arbeiten im zweiten Erdlos wurde 2015 begonnen. Die auszuführenden Arbeiten (Abtrag: 1.500.000 m3, Leitungsbau, Asphalttragschichten) werden voraussichtlich Ende 2018 mit Kosten von ca. 16 Mio. Euro, abgeschlossen sein. Das Kreuzungsbauwerk, mit dem die A 98 über den Anschlussast der A 861 überführt wird, ist bereits fertiggestellt. Es handelt sich um ein 68 m langes Rahmenbauwerk mit schiefen Bogenscheiben, das in rund 19 Monaten Bauzeit hergestellt wurde und 4,2 Mio. Euro kostete.

Bild 15: Kreuzungsbauwerk
Bild 15: Kreuzungsbauwerk

Mit dem Bau des Kaltluftdurchlasses wurde 2015 begonnen. Dabei handelt es sich um eine Dreifeldbrücke i.Z.d. A 98 mit einer Länge von 100 Meter. Die Bauzeit des Bauwerkes betrug rund 2 Jahre bei Kosten in Höhe von 4,4 Mio. Euro.

Bild 16: Kaltluftdurchlass
Bild 16: Kaltluftdurchlass

Zentrales Bauwerk des Neubauabschnittes 4.2 ist der rund 38 Mio. Euro teure Herrschaftsbucktunnel. Er ist Bestandteil des Autobahndreiecks Hochrhein und besteht aus zwei Röhren, der Nord- und der Südröhre.

Bild 17: Ausgestattet mit Rettungsgerät ging es in den Tunnel
Bild 17: Ausgestattet mit Rettungsgerät ging es in den Tunnel

Die Nordröhre hat zwei Fahrstreifen der Fahrtrichtung Waldshut-Lörrach, die Südröhre hat insgesamt drei Fahrstreifen, zwei Fahrstreifen für die Fahrtrichtung Lörrach-Waldshut und ein Fahrstreifen für die Richtung Rheinfelden-Waldshut. Der Fahrstreifen Rheinfelden–Waldshut ist die Überleitungsspur der A 861 auf die A 98. Eine Vermischung des Verkehrs im Tunnel soll aus Sicherheitsgründen vermieden werden, deshalb wird die Überleitungsspur durch den Tunnel geführt, sodass ein Einfädeln erst nach Durchquerung des Tunnels erfolgt. Die Gesamtfahrbahnbreite der zweispurigen Nordröhre beträgt 7,50 Meter. Die Südröhre mit 3 Richtungsspuren weist eine Gesamtfahrbahnbreite von 11,00 Metern auf. Bei beiden Tunnelröhren sind seitlich Notgehwege mit einer Mindestbreite von 1,0 Meter angeordnet. Der feierliche Tunnelanschlag fand am 27.Juli 2017 statt. Die beiden 475 Meter beziehungsweise 485 Meter langen Tunnelröhren werden fast auf die gesamte Länge in geschlossener Bauweise hergestellt. Lediglich die Portalblöcke werden in offener Bauweise erstellt. Der Tunnelanschlag erfolgte im Juli 2017. Als Vortriebsweise wird zum größten Teil die „Neue Österreichische Tunnelbauweise“ angewendet, die sich insbesondere bei stark wechselhaften und inhomogenen Gebirgsverhältnissen bewährt hat. Kleinere Strecken werden auch im Baggervortrieb ausgebrochen. Beide Tunnelröhren werden mit geringem Vorlauf der Nordröhre (30 Meter) gleichzeitig von Osten her aufgefahren (Ausbruchflächen: Nordröhre = 100 m2, Südröhre = 163 m2). Der Ausbruch erfolgt klassisch, d.h. in der Reihenfolge Kalotte, Strosse und Sohle mit Abschlagslängen zwischen 1,0 und 1,25 Metern. Unmittelbar nach dem Ausbruch und dem Schuttern erfolgt die Sicherung mittels Bögen, Spießen, Stahlmatten und Spritzbeton.

Bild 18: Bagger beim Sohlausbruch
Bild 18: Bagger beim Sohlausbruch

Nach Beendigung des Vortriebes wird das Abdichtungssystem eingebaut. Danach kann als endgültiges Tragsystem die 40 – 60 Zentimeter starke Betoninnenschale unter Verwendung verfahrbarer Schalwagen eingebaut werden. Die Blocklänge eines Tunnelblockes beträgt 10 Meter. Die Nachbehandlung der frisch betonierten Abschnitte erfolgt mit Nachbehandlungswagen, die dem Schalwagen unmittelbar nachfolgen.

Bild 19: Sicherungsarbeiten
Bild 19: Sicherungsarbeiten
Bild 20: Sohlbewehrung in Querschlag und Tunnel
Bild 20: Sohlbewehrung in Querschlag und Tunnel

Die Fuge zwischen Sohlgewölbe und der Tunnelinnenschale wird über Injektionsschläuche verpresst und abgedichtet. Seitlich wird bis zu einer Höhe von 3 Meter über dem Notgehweg auf die Tunnelschale eine Beschichtung aufgebracht. Kabelkanäle sind unter den Notgehwegen angeordnet. Am tiefliegenden Fahrbahnrand wird zur Entwässerung eine Schlitzrinne eingebaut die in eine, unter der Fahrbahn liegende, Längsentwässerungsleitung entwässert. Im Tiefpunkt der Innenschale wird eine Sohldränage verlegt, die über Spülschächte unterhalten werden kann. Auf der Tunnelsohle wird eine Kiessandverfüllung bis 74 cm unter Fahrbahnoberkante eingebaut. Darauf wird eine 40 cm starke Frostschutzschicht und ein 34 cm starker bituminöser Straßenaufbau aufgebracht. Nach Abschluss der Rohbauarbeiten des Tunnels erfolgt der Einbau der betriebstechnischen Ausstattung, die den neuesten Sicherheitsstandards entspricht. Im Jahr 2019 wird der Herrschaftsbucktunnel fertiggestellt sein.

Bild 21: Offene Bauweise mit Schalwagen der Konterschalung
Bild 21: Offene Bauweise mit Schalwagen der Konterschalung

Bevor die Exkursionsgruppe sich aufmachte, in den Tunnel zu gehen, um die laufenden Arbeiten zu beobachten, erfolgte noch eine Sicherheitseinweisung. Nach gut einstündiger Besichtigung bedankte sich unser Bezirksvorsitzender Herr Schmidt bei den beiden Herren dafür, dass sie sich die Zeit genommen haben, die Exkursionsgruppe über die so wichtige Baumaßnahme zu informieren.

Bild 22: Herr Schmidt dankt Herrn Scheck
Bild 22: Herr Schmidt dankt Herrn Scheck

Mit dem Bus ging es dann zurück nach Freiburg, wo gegen 19:00 Uhr ein interessanter Exkursionstag endete.

(Otmar Haag)