DEGES · 2019. 9. 9. · lisiert und neue Tätigkeitsfelder erschlossen werden. Dem erfolgreichen...

Kreative Lösungen

und technische Innovationen

im Autobahnbau

Optimierte Gründungsverfahren

Neue Wege im Brückenbau

Erhalt historischer Bausubstanz

Tunnelbau und Spezialtiefbau

Kreative Entwässerungstechniken

Besondere Lärmschutzmaßnahmen

Immissionsschutzkonzept

DEGES

I n h a l tI n h a l t

Einführung

GründungsverfahrenKombinierte Pfahl-Platten-Gründung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6Bauen in Erdfallgebieten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Bindemittelbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Sonderlösungen bei wenig tragfähigem Baugrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Innovative Mess- und Prüftechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

Neue Wege im BrückenbauEinteiliger Stahlverbundquerschnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Erstmals in Deutschland: Hybridbauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Aufsehen erregendes Rohrfachwerk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Stahverbundbrücken mit luftdicht verschweißten Hohlkästen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Brückenbauwerke mit externer Vorspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Realisierungswettbewerbe für besondere Brücken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17B 96 n – 2. Strelasundquerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Erhalt historischer BausubstanzSymbiotisches Nebeneinander von Alt und Neu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Neue Überbauten auf alten Pfeilern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Authentischer Neubau nach historischem Vorbild . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Neubau einer Brückenhälfte nach historischem Muster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Unterfahrung mittels Abfangekonstruktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

TunnelbauVollausbruch/Logistik-Konzept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Spritzbeton-Bauweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Längslüftung und Luftaustauschzentralen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Betriebssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Spezialtiefbau: City-Tunnel LeipzigUmfangreiche Maßnahmen zur Gebäudesicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Einsatz der Bodenvereisung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

EntwässerungRegenrückhalte- und Absetzbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36A 20 – „Fließende Welle“ der Warnow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37A 71 – Versickerung bei Felsuntergrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38A 17 – Regenrückhaltebecken mit Salzfrachtsteuerung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

LärmschutzLärmschutzwände und -wälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Immissionsschutzkonzept für die A 7 in Hamburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Impressum

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Durch die Entwicklung neuer Verfahren im Spezialtiefbau, im Brücken- und Tunnelbau, in der Logistik, im Lärm- und Trinkwasser-schutz und in anderen wichtigen Bereichen des modernen Straßenbaus ergeben sich wirtschaftlich und technisch interessante Lösungen für besondere Aufgaben. Die kre-ativen Spielräume haben die Ingenieure – wann immer möglich, mitunter auch drin-gend nötig – für die Erprobung neuer Ver-fahren genutzt.

Häufig liegen für solche neuen Verfahren keine Regeln für deren Anwendung wie DIN-Normen, allgemeine bauaufsichtliche Zulassung oder Merkblätter und Richtlinien vor. Umso mehr kommt es in solchen Situa-tionen darauf an, das ingenieurtechnische Fachwissen und die Kreativität der Men-schen einzusetzen, um projektspezifische, praktikable Lösungen zu entwickeln, die weder den Bauablaufplan noch die Kosten-kalkulation auf den Kopf stellen. Das gilt erst recht, wenn es nicht um gezielt ausgewählte Pilotprojekte geht, sondern wenn sich bestimmte Probleme unerwarte-ter Weise vor Ort, mitten im Baugeschehen ergeben und nach einer ebenso schnellen wie konstruktiven Lösung verlangen.

Die projektverantwortlichen Mitarbeiter der DEGES haben weder vor der unerwarteten Herausforderung kapituliert, noch haben sie darauf gewartet, bis ihnen eine für den jeweiligen Fall anzuwendende Richtlinie an

E i n f ü h r u n gE i n f ü h r u n g

die Hand gegeben wurde. Vielmehr haben sie – nicht auf das Problem, sondern auf mögliche Lösungen konzentriert – die Herausforderung angenommen. Durch diese kreative und mutige Vorge-hensweise kamen verschiedene neue Bau-verfahren zur Anwendung, für die aus dem eigenen Ingenieurverstand heraus auch adäquate Maßnahmen zur Qualitätssiche-rung, Überwachung und Abnahme entwi-ckelt wurden. Damit konnten die neu ent-wickelten Verfahren mit Erfolg termin- und qualitätsgerecht ausgeführt werden. Darüber hinaus, und das ist besonders wichtig, gibt es eine Vielzahl solcher aus der jeweiligen Aufgabenstellung heraus entwi-ckelten innovativen Wege und Lösungsan-sätze, die – nunmehr praxiserprobt – nicht nur als „machbar“, sondern als „zukunfts-weisend“ gelten.

Neben den unterschiedlichen Instrumenta-rien, die von der DEGES zur Einhaltung und Sicherung der Zeit- und Fertigstellungsvor-gaben für die einzelnen Verkehrseinheiten eingesetzt werden, sind die zahlreichen technischen Innovationen und kreativen Lösungen ein Garant für die hohe Effizienz bei der Projektrealisierung.

Umfassendes Know-how für ein effizientes Projektmanagement

Die originäre Aufgabenstellung an die DEGES vor mehr als 17 Jahren lautete: Planung und Bau von über 1.200 km Autobahn der insgesamt rd. 2000 km Verkehrsprojekte

Deutsche Einheit (VDE) – Straße. Inzwischen konnten die VDE-Projekte weitgehend rea-lisiert und neue Tätigkeitsfelder erschlossen werden. Dem erfolgreichen Agieren der DEGES liegt ein außerordentliches Know-how zugrunde, das die Ingenieure bei der Bewältigung von komplexen Aufgaben in die Lage versetzt, auch neue Wege zu gehen und innovative Lösungen für spezifische Problemstellungen zu erarbeiten und praktisch umzusetzen.

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Kombinierte Pfahl-Platten-Gründung (KPP)

Wenn bei Brückengründungen aufgrund nicht ausreichend tragfähiger Boden-

schichten eine Flachgründung wegen zu großer Setzungen ausscheidet, eine Tief-gründung jedoch wegen extremer Pfahllän-gen sehr teuer würde, empfiehlt sich eine kombinierte Pfahl-Platten-Gründung (KPP-Verfahren). Diese bisher nur im Hochbau eingesetzte Gründungsmethode wurde von der DEGES erstmals in Deutschland auch für ein Brückenbauwerk – die ca. 1.000 m lange Talbrücke Reichenbach im Zuge der A 71 Erfurt – Schweinfurt (VDE Nr. 16) im Thüringer Wald – angewandt.

Die Abtragung der Lasten erfolgt beim KPP-Verfahren über die Pfähle und die Pfahl-kopfplatten. Durch Ansatz einer Tragwir-kung der Pfahlkopfplatte als flach gegrün-detes Fundament sind die angeordneten Pfähle lediglich als „Setzungsbremsen“ für die Flachgründung zu bemessen.Gegenüber den beiden konventionellen Gründungsverfahren weist das KPP-Verfah-ren deutliche Vorteile auf:➢ Im Vergleich zu einer normalen Flach-

gründung werden die Setzungen und Verdrehungen in einem zulässigen Rah-men gehalten.

➢ Im Vergleich zu einer konventionellen Pfahlgründung werden Pfahllängen und Pfahlanzahl erheblich reduziert.

Im Fall der Talbrücke Reichenbach konnten Anzahl und Querschnitt der Bohrpfähle deutlich verringert und insbesondere ihre Länge von 50 m auf 15 m reduziert werden. Das bedeutete eine Einsparung von rd. 70 % der für die konventionelle Pfahlgründung erforderlichen Pfahlmeter. Damit war das KPP-Verfahren nicht nur kostengünstig, sondern es konnte auch die Bauzeit für die Gründung – bei Einhaltung der als zulässig vorgegebenen Setzungen – reduziert wer-den.

G r ü n d u n g s -G r ü n d u n g s -

V e r f a h r e nV e r f a h r e n

Eine solide, tragfähige Gründung ist von ausschlaggebender Bedeutung für die Sicher-heit und die Lebensdauer von Bauwerken. Das gilt im Straßenbau für Dammschüt-

tungen für die Trasse und erst recht für die Gründung von Brückenpfeilern, die die ton-nenschweren Lasten der Überbauten und des darüber rollenden Verkehrs zu tragen haben. Oftmals führt die Trasse durch Gebiete, deren Bodenbeschaffenheit sich bei Erkundungs-bohrungen als äußerst ungünstig für die notwendigen Gründungsarbeiten herausstellt. Da den geologischen Herausforderungen nicht auszuweichen ist, gilt es, sie mit innova-tiven Techniken und kreativen Gründungsverfahren zu meistern.

Schematische Darstellung

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Bauen in Erdfallgebieten

Die A 38 Göttingen – Halle (VDE Nr. 13) quert an zwei Stellen – östlich des

Heidkopftunnels im Abschnitt Lgr. NI/TH – AS Arenshausen sowie im Abschnitt Breiten-worbis – Bleicherode – Gebiete mit akutem Erdfallrisiko infolge Gipskarst auf mehreren hundert Metern Länge. Die bis 80 m Tiefe reichenden Auslaugungsprozesse sind für die Entfestigung der Gesteinsschichten verant-wortlich, woraus wiederum bis an die Gelän-deoberfläche reichende Erdfälle resultieren. Das Thüringer Landesamt für Umwelt und Geologie hat bei seinen Untersuchungen in den genannten Bereichen vielfältige so ge -nannte Subrosionserscheinungen (Erdfälle, Geländesenkungen und Quellen) registriert und den Bauabschnitt dementsprechend als „akutes Erdfallgebiet“ eingestuft. In Tras-sennähe wurden Erdfälle mit bis zu 9 m Durchmesser und 10 m Tiefe festgestellt.

Um die Trasse gegen mögliche Erdfälle zu sichern und damit der Gefahr von Unfällen vorzubeugen, hat sich die DEGES für das Prinzip der Teilsicherung entschieden.Diese besteht aus einer fugenlos durchlau-fenden, 30 cm dicken, 12 m breiten und 700 m bzw. 1.200 m langen Stahlbetonplat-te (je Richtungsfahrbahn) unter der Asphalttragschicht, die geeignet ist, Erdfälle über einen ausreichenden Zeitraum im Ereignisfall ohne Verkehrsgefährdung zu überbrücken. Durch die Verformung der Platte wird der Schadensfall angezeigt, und es kann darauf reagiert werden. Nach Vor-gabe eines zulässigen Durchhangwinkels und einer Verkehrslast wurden die Platten als Zugband unter Annahme der Ausbil-dung von Fließgelenken bemessen.

Dem gegenüber steht die anfängliche Pla-nung einer Lösung mit massiven Stegplat-ten, die – als Biegebalken bemessen – Erd-fälle unerkannt überbrücken und somit eine

umgehende Sanierung nicht veranlassen würde. Mögliche Rissbildungen an der Unterseite der Platte würden nicht erkannt werden.

Im Abschnitt Breitenworbis – Bleicherode kommt zu den ungünstigen geologischen Gegebenheiten erschwerend hinzu, dass die Trasse vier untertägige Grubenfelder (bis 800 m Tiefe) der ehemaligen Kalibergwerke Sollstedt und Bleicherode überquert. Folge-erscheinungen des Bergbaus sind anhalten-de Einsenkungen an der Geländeoberfläche (Restsenkungen bis ca. 90 cm), verbunden mit Zerrungen, Pressungen und der Ent-wicklung von Schieflagen. Durch ein kontinuierliches Bergwerksmoni-toring konnten evtl. auftretende Störungen bzw. Schäden sofort geortet und deren Ursache (Altbergbau oder A 38-Baumaß-nahme) festgestellt werden.

Erdfallsituation

Bewehrung der fugenlosen Stahlbetonplatte

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Bindemittelbehandlung von Böden mit erdstatischer Wirkung

Die Bindemittelbehandlung von Böden dient nach den Ausführungen im gängi-

gen Regelwerk (bis vor kurzem) der Reduzie-rung des Wassergehaltes und Verbesserung der Verdichtbarkeit von Böden. DEGES-Inge-nieure haben ein Konzept erarbeitet, das die Erhöhung der Scherfestigkeit, der Steifigkeit sowie der Erosions- und Witterungsresistenz bindemittelbehandelter Böden berücksich-tigt. Die Umsetzbarkeit des Konzepts wurde

in umfangreichen La -boruntersuchungen ermittelt und wissen-schaftlich untermauert. Die wesentlichen Erkenntnisse:

Durch die systemati-sche Behandlung aus-gewählter Dammzonen können beliebig hohe Dämme mit der gängi-gen Regelneigung (1:1,5) auch mit zunächst ungeeigne-tem Boden hergestellt werden.Die Verbesserung der anstehenden Böden vermeidet Überschuss auf Deponien und gleichzeitig die Zuliefe-rung von teurem Fremdmaterial. Außer-dem wird eine hohe Erosionsstabilität der unbegrünten Böschung gewährleistet. In Dammlage hoch gegründete Widerlager können auf bindemit-telbehandelten Vor-schüttungen standsi-

cher und setzungsarm ohne Einsatz von Lieferböden gegründet werden. Im Bereich einer Wildbrücke im Zuge der A 71 bei Ilmenau, die als sehr flacher Bogen ausgebildet ist, wurde der fehlende Fels-horizont im Bereich eines Kämpferwiderla-gers durch zementverbesserte, gut verdich-tete Bodenschüttung künstlich geschaffen.

Kreative Sonderlösungen bei wenig tragfähigem Baugrund

Bei wenig tragfähigem Baugrund in Situ-ationen, bei denen einerseits der Bau

einer Brücke nicht erforderlich ist, anderer-seits Bodenersatzverfahren nicht wirt-schaftlich oder genehmigungsfähig sind, bieten geokunststoffbewehrte Dämme über vertikale Tragelemente eine umweltverträg-liche und zugleich kostengünstige Alterna-tive. Die vier nachfolgend aufgeführten Beispiele wurden alle im Zuge der A 20 Lübeck – Stettin (VDE Nr. 10) realisiert. Die Vorge-hensweisen in Beispiel 1 und 2 waren im Vorfeld geplant, während die Verfahren in 3 und 4 situationsbedingt auf der Baustelle entwickelt und erfolgreich umgesetzt wur-den.

Beispiel 1Im Tessenitztal bei Rostock und nahe der AS Neubrandenburg kamen geokunst-stoff ummantelte Sandsäulen zur Grün-dung von Dämmen auf bis zu 16 m mächti-gen organischen Böden zur Anwendung. Bei diesem Verfahren wird ein unten zunächst verschlossenes Rohr (Durchmesser 80 cm) in die erforderliche Tiefe vibriert und ein geschlossener Schlauch aus hochfestem Geokunststoff eingehängt; der Schlauch wird mit Sand aufgefüllt und anschließend das Rohr aus dem Boden vibriert. Unter der Last und den dazu gehörigen Verformungen wird die Sandsäule immer steifer und der



Talseitige Bindemittelbehandlung …

Fertig gestellter Autobahndamm

… bei unterschiedlichem Baufortschritt

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umgebende Moorboden konsolidiert durch Entwässerung in die Sandsäule relativ schnell. Zum Abklingen der Setzungen sind Liegezeiten von deutlich weniger als einem Jahr erforderlich.Der Baufortschritt wurde durch ein speziel-les geotechnisches Messprogramm gesteu-ert. In allen Bauphasen war ausreichende Standsicherheit gewährleistet.

Beispiel 2Im Bereich des Trebeltales bei Bad Sülze (A 20) wurden Trockenmörtelsäulen Sys-tem CSV erstmals in extrem weichen Böden und erstmals mit Längen von bis 13 m aus-geführt. Dabei wird mit einer lafettengeführten Endlosschnecke ein Gemisch aus Sand und Zement in den Untergrund eingebracht. Es entsteht eine Säule aus verpresstem Tro-ckenmörtel; dieser bindet durch Erdfeuchte und Grundwasser ab, und es entsteht eine verfestigte Säule. Diese schlanken Tragele-mente mit Durchmesser von 15 cm und einer Länge von 13 Meter erfordern einen relativ engen Achsabstand; sie sind jedoch starr und beanspruchen keine Konsolidie-rungszeiten.

Weder Bodenaustauschmassen noch Depo-nieraum sind bei diesem Verfahren erfor-derlich; auf Grundwasserabsenkung kann verzichtet werden. Eine aufwendige Planung des Herstellungs-ablaufes, umfangreiche Messungen, Probe-belastungen – einzeln und in Gruppen –, Materialproben bis hin zum Bergen von Säulen zur Kontrolle der Unversehrtheit waren Elemente des von DEGES hierfür ent-wickelten Qualitätssicherungssystems.

Beispiel 3An anderer Stelle wurde die standsichere Aus-bildung eines 15 m hohen Autobahndamms am Rande einer tief reichenden, zuvor nicht bekannten Moorsenke durch die Verdübelung potentieller Gleitflächen mit einer kombinier-ten, rückverhängten Fangedammkonstruk-tion aus eingerüttelten Stahlrohren und geo-kunststoffummantelten Sandsäulen erreicht. Ein 15 m tiefer und weit über das Baufeld hinaus reichender Bodenaustausch in Verbin-dung mit einer kaum beherrschbaren Grund-wasserabsenkung konnte damit vermieden werden (siehe unten).



Mudde

Torf

15 m

15 m

Geokunststoffummantelte Sandsäulen

Rückverankerung der Stützkonstruktion

Schematische Darstellung

*Anm. DEGES, 14.10.2017: Diese Angabe ist der geprüfte und genehmigte Mindest-Durchmesser der Säulen. Der tatsächliche Durchmesser beträgt 18 bis 22 cm.

DEGES

Hervorheben

DEGES

Hervorheben

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Beispiel 4Beim Bau der Talbrü-

cke über den Kleinen

Landgraben wurde eine Gründung auf Großbohrpfählen, welche Schichten aus Torf, Schluff und Ton etwa 25 m durchteufen und dann in tragfähige Sande einbinden, gewählt. Im Zuge der Bauausführung stellte sich heraus, dass das Druckpotential im gespannten Grundwasser in den Sanden wesentlich höher war, als ursprünglich angenommen. Es wurde eine artesische Druckhöhe von über 4 Meter über Gelände festgestellt. Um eine sichere und schadlose Pfahlher-stellung zu gewährleisten, hätten die Bohr-, Verrohrungs- und Betonierarbeiten von einem rd. 5 m hohen Gerüst aus erfolgen



müssen. Entsprechenden Behinderungen und Bauverzögerungen wäre die Folge gewesen.Die kreative Lösung: Im Bereich der Pfahl-füße wurden Plomben im HDI-Verfahren gesetzt, die sowohl in den Ton als auch in die Sande einbinden und die Pfahlverroh-rung sicher gegen das gespannte Grund-wasser abschotten. Mit dieser in größter Präzision durchgeführten Maßnahme konn-ten Behinderungen und Bauverzögerungen vermieden werden.

In den USA wurde durch Prof. Dr.

Osterberg Anfang der 90er Jahre ein Verfahren entwi-ckelt, mit dem Pro-bebelastungen an Pfählen ohne den Einsatz von Reak-tionspfählen- oder -ankern durchge-führt werden kön-nen. Hierbei wird eine hydraulische Presse, die so ge-nannte Osterberg-zelle oder O-cell, in Pfahlquerschnitt eingebaut und die beiden Pfahlab-

schnitte auseinander gedrückt. Dieses Ver-fahren ist geeignet, sehr hohe Prüflasten zu verwirklichen. Je nach Anordnung der Osterbergzelle bzw. -zellen können auch Belastungsabläufe aus dem Baugeschehen simuliert werden. Der Aufwand an Belastungseinrichtung – und -vorbereitung ist wesentlich geringer als bei konventionellen Probebelastungen, die Kos-ten sind etwa gleich bis geringfügig niedri-ger. Der Erkenntnisgewinn ist bei richtiger Planung immens. Durch DEGES wurden erstmals in Deutsch-land Pfahlprobebelastungen mit der Oster-bergzelle beim Bau der Weidatalbrücke (A 38) durchgeführt. Aufgrund der sehr guten Erfahrungen wurde dieses kosten-günstige Verfahren später bei weiteren Pro-jekten (z. B. Friedetalbrücke (A 38), City-Tun-nel Leipzig) eingesetzt.

Innovative Mess- und Prüftechnik (Osterbergzelle)

Schematische Darstellung HDI-Verfahren

Osterbergzelle

Organische Böden

Sand- / Schluf f - Gemische

Ton

Sand

ToTT n

Orgrr anische Böden

Sand

2,5 m

2,5

m1,5

m

artesisch

gespanntes

Grundwasser

1111

So wurde – erstmals bei der DEGES – beim Entwurf dieses Brückenbauwerks die Mög-lichkeit der Erneuerung einer Richtungs-fahrbahn unter Aufrechterhaltung des Ver-kehrs bei einem einteiligen Überbau unter-sucht. Das Ergebnis war ein einteiliger Stahlverbundquerschnitt mit Schrägstreben unter den auskragenden Fahrbahnplatten. Der Querschnitt ist so konzipiert, dass das „Verschleißteil Betonfahrbahnplatte“ abschnittsweise (auf ca. 15 m Länge) erneuert werden kann, wobei der Verkehr auf der Gegenfahrbahn läuft.Der einteilige Querschnitt ermöglichte für die Unterbauten den Sonderentwurf einer Bogenbrücke mit der Rekordspannweite von 252 m.

Neben der Talbrücke Wilde Gera hat die DEGES bislang acht weitere einteilige Stahl-verbundquerschnitte realisiert:A 71 – Albrechtsgraben (770 m)A 71 – Seßlestal (320 m)A 71 – Schwarza (675 m)A 71 – Reichenbach (1000 m)A 73 – Haseltal (845 m)A 73 – Dambachtal (370 m)A 38 – Thyratal (1.115 m)A 38 – Steinbachtal (372 m)

Diese Bauwerke mit einteiligem Stahlver-bund-Querschnitt repräsentieren eine neue Generation von Großbrücken. Innovative Konstruktionen, die– gestalterisch höchsten ästhetischen

Ansprüchen genügen,– den Talraum so wenig wie möglich ver-

stellen,– kostengünstiger sind als zweiteilige

Spannbetonquerschnitte (ab einer Höhe von 50 m bis 60 m über Tal),

– dem Stahlverbundbau ein neues Markt-segment eröffnet haben.

Seit Anfang der 1980er Jahre sind für zweibahnige Straßen in Deutschland

grundsätzlich getrennte Überbauten vorge-schrieben, um bei größeren Instandset-zungsarbeiten eine Fahrbahn sperren und den Verkehr auf die Gegenfahrbahn leiten zu können.Gerade in landschaftlich sensiblen Lagen bringt die Ausführung getrennter Überbau-ten bei hohen Brücken jedoch besondere Probleme mit sich:1. deutlich höhere Kosten durch die Not-

wendigkeit von doppelten Unterbauten, 2. gestalterisch unbefriedigend, weil die für

jeden Unterbau erforderlichen Stützen den Talraum zusätzlich verstellen.

A 71 – Wilde Gera (552 m)

Bei der 110 m hohen Talbrücke über die Wilde Gera ergaben Variantenuntersu-

chungen mit zweiteiligen Überbauten gestalterisch sehr unbefriedigende Lösun-gen. Ein reiner Stahlüberbau mit einteiligem Querschnitt kam aufgrund der exponierten Lage mit erhöhter Gefahr von Glatteisbil-dung nicht in Frage.

N e u e W e g e i m N e u e W e g e i m

B r ü c k e n b a uB r ü c k e n b a uBei der Vielzahl von Brücken, die von der DEGES in den zurückliegenden

17 Jahren geplant und gebaut wurden, ergaben sich bei allen VDE-Projek-ten – in herausragender Weise aber im Zuge der A 71 bei der Querung des Thüringer Waldes mit seinen tiefen Tälern in einem sensiblen Naturraum – besondere Herausforderungen für den Brückenbau. Die Vielfalt der Aufgaben bot gleichzeitig auch die Möglichkeit, bekannte Konstruktionsverfahren zu modifizieren und zu optimieren, bzw. neue Bauweisen zu entwickeln und zu erproben.

Einteiliger Stahlverbundquerschnitt

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B r ü c k e n b a uB r ü c k e n b a u

A 71 – Altwipfergrund (278 m)

Diese Talbrücke überquert einen ökolo-gisch besonders wertvollen Talgrund,

der auf 100 m Breite in unberührtem Zustand erhalten werden musste. Das Bau-werk mit Stützweiten von 82 – 115 – 82 m war deshalb im freien Vorbau herzustellen.Angeregt durch Beispiele in Hybridbauweise in Frankreich fiel die Entscheidung auf diese in Deutschland neue Konstruktionsbauwei-se. Der gevoutete Überbauquerschnitt ist ein Spannbeton-Hohlkasten mit Stahlste-gen aus Trapezprofilen und angeschweißten Gurtplatten. Die Kraftübertragung erfolgt über Kopfbolzendübel.Im Vergleich zu den bei großen Spannwei-ten üblichen Bauwerken von Kastenträgern ergeben sich folgende Vorteile:– geringes Eigengewicht der Stege; Mon-

tage mit Turmkran,– die Effizienz von Vorspannmaßnahmen

wird gesteigert, weil die Stegflächen nicht vorgespannt werden müssen,

– Fahrbahnplatte und Bodenplatte bilden einen Zweipunkt-Querschnitt, der nur Biegemomente abträgt,

– die gefalteten Stege sind in besonderer Weise für die Abtragung von Schubkräf-ten geeignet,

– das geringere Gewicht ermöglicht grö-ßere Vorbauabschnitte.

Bei einer Hybridkonstruktion können die im Endsystem benötigten Stege als Fahrwege der Vorbauwagen genutzt werden. Gleich-zeitig entfällt die im Spannbetonbau beste-hende Notwendigkeit der zeitgleichen Her-stellung aller Bauteile des jeweiligen Vor-bauabschnittes.

Die Vorbauwagen waren so konzipiert, dass drei nicht notwendigerweise zeitgleich aus-zuführende Arbeitstakte möglich waren, nämlich:– Montage der vorauseilenden Trapezträ-

gerstege, – Herstellung der Betonuntergurte zwi-

schen den Kastenstegen,– Herstellung der Betonobergurte und der

Kragplatten mit Nachläuferschalungen.Nach dem Lückenschluss im Hauptfeld erfolgte die Herstellung der restlichen Bau-abschnitte zu den Widerlagern auf Hilfs-stützen.Nach Erreichen der Widerlager wurde die Fertigung des Überbaus mit der Herstellung der Endquerträger abgeschlossen. Dann erst erfolgten der Einbau der externen Spann-glieder, das Ausrüsten der Hilfsstützen und der Ausbau des Bauwerks.

Erstmals in Deutschland: Hybridbauweise

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Aufsehen erregendes Rohrfachwerk

A 73 – St. Kilian (449 m)

Aufgrund seiner exponierten Lage in unmittelbarer Nähe zur Stadt Schleu-

singen wurde für dieses Brückenbauwerk eine besonders anspruchsvolle Gestaltung angestrebt. Die vom Bauherren favorisierte Konzeption eines Dreigurtbinder-Rohrfach-werks mit Betonfahrbahnplatte bildete die Grundlage für einen beschränkten Realisie-rungswettbewerb. Unter Berücksichtigung von technischen und architektonischen Gesichtspunkten ging das im Weiteren beschriebene Bauwerk als Vorzugslösung aus diesem Wettbewerb hervor. Visualisie-rungen bestätigten die ansprechende Gestaltung des Gesamtbauwerks mit Stützweiten von 55,35 m, 5 × 61,50 m, 49,20 m und 36,90 m bei Bauhöhen von 5 m im Feld und 14 m über den passend zum Rohrfachwerk schlank gewählten Stahlbetonstützen.

In den Auflagerachsen liegen die beiden Überbauhälften auf je einer runden Einzel-stütze, die in eine 2 m dicke Fundament-platte eingespannt ist. Der Durchmesser beträgt am Kopf 1,75 m und weitet sich zum Fuß hin auf, so dass sich in Gelände-höhe Stützendurchmesser von 2,15 m bis 2,75 m ergeben. Ein Lagertausch wurde durch seitlich auf den Fundamenten zu positionierenden Hilfsstützen berücksichtigt. Auf optisch stö-rende permanente Pressenansatzpunkte mit Aufweitung der Pfeilerköpfe konnte dadurch verzichtet werden.

Die beiden Überbauten sind als Fachwerk-verbundkonstruktion konzipiert, die aus einem Untergurt aus Rundrohr ∅ 610 mm und zwei schrägen Diagonalebenen aus Rundrohr ∅ 298,5 mm besteht. Die Diago-nalenpaare werden durch Knotenkonstruk-tionen in klassischer Stahlbauweise in die

Betonplatte eingeführt und aktivieren über Kopfbolzendübel die Tragwirkung der Fahr-bahnplatte als Obergurt der Fachwerkkons-truktion.

Alle sichtbaren Knotenpunkte des Fach-werks bestehen aus Stahlgussknoten. In den Pfeilerachsen stützt sich das Rohrfachwerk über V-förmige Auflagerstreben aus Rundrohr ∅ 610 mm auf die Stützenköpfe ab. Die Rohre und Gussknoten wurden in trans-portfähigen Segmenten in Werken in Tsche-chien, Ungarn bzw. Spanien hergestellt, zur Baustelle transportiert und auf den Vor-

montageplätzen zu den Dreigurtfachwerk-bindern zusammengeschweißt.Die ca. 55 t schweren Stützenkopfsegmente wurden mit Hilfe eines 400-t-Autokrans ein-gehoben. Für die Montage der bis zu 95 t schweren Feldsegmente und Längen von bis zu 37 m wurden Behelfsbrücken auf Roll-bahnen von den Vormontageplätzen zu den Übernahmestellen eingerichtet. Das Einhe-ben übernahmen wiederum zwei Autokräne.

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Darüber hinaus bietet diese Überbau-Kons-truktion auch bautechnische und wirt-schaftliche Vorteile. Die Kastenträger können im Werk fertig gestellt und in Segmenten von bis zu 50 m Länge mit Spezialtranspor-tern zur Baustelle gebracht werden. Dort werden sie zu Montageschüssen (bis 80 m Länge) verschweißt und mit Autokränen eingebaut. Dies ermöglicht günstige Her-stell- und Montagekosten und sehr kurze Bauzeiten. Bei der DEGES wurden ver-schweißte Hohlkästen erstmals bei der Unionbrücke Dresden im Zug der A 4 einge-setzt (siehe auch S. 28).

A 73 – Schleuse (680 m)

Die getrennten Überbauten wurden als Stahlverbund-Durchlaufträger ausge-



führt. Die gevouteten Stahl-Hohlkästen wurden durch Längssteifen und Querschot-te ausgesteift, alle Blechdickensprünge sind nach innen angeordnet, um eine glatte Sichtfläche zu erhalten. Die Pfeiler sind in je zwei Stiele mit trapez-förmigem Querschnitt aufgelöst und zeigen eine markante Taillierung unterhalb des 7,50 m hohen Pfeilerkopfes. In Anpassung an den Kastenträgerabstand des Überbaus (7 m) sind die Pfeilerköpfe Y-förmig gespreizt. Trotz der beachtlichen Länge von 680 m konnte die Talbrücke Schleuse aufgrund der günstigen Montage in Rekordzeit herge-stellt werden. In nur 9 Monaten nach Bau-beginn waren sämtliche Hohlkästen verlegt und es konnte mit der Herstellung der Fahr-bahnplatte begonnen werden.

Stahlverbundbrückenmit luftdicht verschweißten Hohlkästen

Für Hohlkästen, die zur Kontrolle begehbar sein müssen, ergeben sich wegen der erfor-derlichen lichten Höhe – sowohl bei Spannbeton- als auch bei Stahlverbundbrücken

– Bauhöhen von mindestens 2,50 m. Bei luftdicht verschweißten Kastenträgern kann auf Korrosionsschutz im Innern verzich-tet werden, d. h. Kontrollen sind nicht erforderlich. Mit dem Wegfall der Begehbarkeit entfällt die Mindestbauhöhe. Dies ermöglicht schlanke Konstruktionen, was sich vor allem bei knapp über Gelände liegenden Brücken gestalterisch sehr positiv auswirkt.

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A 73 – Wiedersbach (178 m)

Wegen der, bezogen auf die Stützweiten,

relativ geringen Höhe des Überbaus über Talgrund, wurden unter Beachtung der Gestaltungsgrundsät-ze in den Auflagerachsen jeweils 4 Einzelpfeiler mit einem trapezförmigen Querschnitt angeordnet. Der Stahlverbund-Über-bau pro Richtungsfahr-bahn besteht aus einem zweistegigen Plat-tenbalken mit gevouteten Längsträgern, die jeweils an den Stützen über unten liegende

Querträger miteinander verbunden sind. Die Endquerträger in den Widerlagerbereichen sind in Stahlbeton ausgebildet.

A 71 – Werratal/Einhausen

Bei dem mit 1.194 m längsten Brücken-bauwerk im Zuge der A 71 zeigen sich

die Vorzüge der Bauweise mit luftdicht ver-schweißten Hohlkästen in besonderer Wei-se. Die Spannweiten gehen von 37 m bis 85 m. Die maximale Höhe über Tal beträgt 25 m. Die geringste Höhe bei Überfahrung einer Bundesstraße beträgt nur 10 m. Gewählt wurde eine Voutenbrücke, bei der die Bauhöhe sehr gut den Spannweiten angepasst werden konnte. So erreicht sie im

Bereich der Bundesstraße, die knapp über-fahren wird, nur noch 1,40 m.Auch hier erfolgte die Montage der einzel-nen Trägerschüsse mit Autokran. Dabei wurde die Länge des ersten Montageab-schnittes so gewählt, dass das jeweilige Hauptträgersegment das gesamte erste Brückenfeld überspannt und gleichzeitig über den ersten Pfeiler in das zweite Brü-ckenfeld kragt. Die nächsten Brückenfelder wurden dann je nach Brückenfeldlänge mit bis zu zwei Segmenten pro Feld ohne Hilfs-unterstützung „frei vorgebaut“.

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In den Jahren 1987 bis 1991 wurden in Nordrhein-Westfalen die Talbrücken Berb-

ke und Wintrop als erste Pilotprojekte mit externer verbundloser Vorspannung geplant und ausgeführt. Trotz der offenkundigen Vorteile: hochwertiger Korrosionsschutz, Prüfbarkeit, Austauschbarkeit, Nachspann-barkeit und geringe Dauerschwingbean-spruchung der Spannglieder sowie höhere Betonqualität der Stege und Erhöhung der Robustheit durch höheren Betonstahlanteil konnte sich diese Bauweise zunächst nicht bundesweit durchsetzen.

Von den Vorteilen der externen Vorspan-nung überzeugt, wurden bei der DEGES seit 1995 Hohlkastenbrücken mit externer Vor-spannung, zunächst in Mischbauweise (Vor-spannung mit Verbund kombiniert mit externer Vorspannung ohne Verbund), geplant, ausgeschrieben und beauftragt. Die ersten Brücken waren die Muldebrücke (A 9), die Wippertalbrücke (A 14) und die Schwarzbachtalbrücke (A 71), die zwischen 1995 und 1998 beauftragt und im Takt-schiebeverfahren hergestellt wurden. Es bot sich deshalb an, die Primärvorspannung (die gerade geführten Spannglieder in der Fahr-bahn- und Bodenplatte) als Vorspannung mit Verbund beizubehalten und nur die Sekundärvorspannung (die für den Endzu-stand erforderlichen exzentrischen Spann-glieder) als externe Vorspannung ohne Ver-bund auszuschreiben. Bei diesen drei Bau-werken wurde die Sekundärvorspannung als externe Hohlkastenvorspannung alter-nativ zur konventionellen, internen Steg-vorspannung entworfen und ausgeschrie-ben.Durch die alternative Ausschreibung unter Berücksichtigung modifizierter Betonab-messungen (dünnere Stege, aber zusätzli-che Umlenk- und Verankerungspunkte) und

angepasster Betonstahlmengen (erhöhter Betonstahlbedarf) konnten erstmals unter Wettbewerbsbedingungen aussagefähige Vergleiche (Kosten, Bauzeit, technische Umsetzung) zwischen der konventionellen und der externen Vorspannung angestellt werden. Die Ergebnisse zeigten, dass durch die externe Vorspannung eine erhebliche tech-nische Verbesserung bei geringfügigen Mehrkosten gegenüber der konventionellen Bauweise erzielt werden kann. Dies war mit ausschlaggebend für die bundesweite Ein-führung und bauaufsichtliche Zulassung der externen Vorspannung im Brückenbau.Mit Einführung der „Richtlinie für Beton-brücken mit externer Vorspannung“ im Jahr 1998 durch das BMVBS wurden dann bun-desweit alle Hohlkastenbrücken mit exter-ner Vorspannung entweder in Mischbau-weise oder mit ausschließlich externen Spanngliedern ausgeschrieben.

Bei der DEGES sind mittlerweile über 20 Brückenbauwerke mit externer Vorspan-nung ausgeführt worden. Es liegen sowohl für die ausschließlich externe Vorspannung als auch für die Mischbauweise umfangrei-che Erfahrungen vor. Dabei wurde der Ein-satz der externen Vorspannung bei allen Herstellverfahren: Lehrgerüst, Taktschieben und Freivorbau erfolgreich umgesetzt.



Brückenbauwerke mit externer Vorspannung

Externe Spannglieder im Hohlkasten

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Grundlage eines jeden Brückenbauwer-kes ist der Bauwerksentwurf. Dieser

wird üblicherweise von einem versierten Ingenieurbüro in enger Abstimmung mit dem Bauherrn als Grundlage für die Aus-schreibung und die Bauausführung erarbei-tet. Diese Vorgehensweise hat sich für das Gros der Brücken bestens bewährt.Bei Bauwerken an besonderen Standorten, mit außergewöhnlichen technischen Her-ausforderungen und sonstigen besonderen Randbedingungen bieten sich aber auch – ähnlich wie für Hochbaumaßnahmen – Wettbewerbe an, um die Kreativität und das Innovationspotential mehrerer Ingenieurge-meinschaften zu nutzen. Wettbewerbe für Straßenbrücken sind in der Vergangenheit jedoch nur sehr selten ausgelobt worden.

Mit der Durchführung und der Dokumenta-tion von drei Realisierungswettbewerben für besondere Brücken hat die DEGES in den letzten Jahren einen aktiven Beitrag zur Förderung der Bauwerksqualität und damit auch einen weiteren Beitrag zur Baukultur insgesamt geleistet.

Bei der DEGES wurden für die Brückenbau-werke ➀ Saalequerung Salzmünde (A 143),➁ Talbrücke Gottleuba (B 172 – OU Pirna), ➂ Elbebrücke Wittenberge (A 14)

Realisierungswettbewerbe in Anlehnung an die Grundsätze und Richtlinien für Wettbe-werbe der Raumordnung, des Städtebaus und des Bauwesens (GRW) durchgeführt.In allen drei Fällen handelte es sich um ein-stufige Einladungswettbewerbe. Nach einer Präqualifizierungsphase wurden fünf bis sechs Teilnehmer ausgewählt, um in einer einzigen Wettbewerbsstufe den Wettbe-werbssieger zu ermitteln. Zugelassen waren

Ingenieurgemeinschaften, bestehend aus Bauingenieuren und Architekten, wobei die Federführung stets bei den Ingenieuren lag. Die Wettbewerbsarbeiten wurden zunächst einer Vorprüfung hinsichtlich der formalen und technischen Anforderungen unterzo-gen. Das Preisgericht (Jury) – bestehend aus Fachpreisrichtern und Sachpreisrichtern – beurteilte die Wettbewerbsarbeiten auf der Basis vorgegebener Kriterien und ermittelte den Wettbewerbssieger sowie die weiteren Platzierungen durch Abstimmung. Die ein-gereichten Wettbewerbsarbeiten und Ergebnisse wurden jeweils in Broschüren dokumentiert.



Realisierungswettbewerbe für besondere Brücken

➀

➁

➂

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Der trotz dieser Abmessungen außerordent-lich schlanke Stahlüberbau wird vom Pylon aus durch Seilabspannungen – acht Seil-paare, die harfenförmig angeordnet sind – gestützt. Gerade die Asymmetrie begünstigt die Wirkung eines eleganten und wohlpro-portionierten Tragwerks. Der 128 m hohe Pylon ist optisch zweige-teilt, mit einem Sockel aus Beton und einem schlanken Oberbauteil aus Stahl. Der Überbau wird als „überspannter Balken“ vom Unterbau getrennt und auf Brückenla-gern abgesetzt.

Bei einer derart komplexen Projektentwick-lung wie der 2. Strelasundquerung war es zwingend erforderlich, dass – ausgehend vom Bauentwurf – immer noch ein gewis-ser Spielraum für konstruktive, funktionale und gestalterische Verbesserungen in der Bauphase offen blieb. Die Grundlage für einen solchen „kontinuierlichen Verbesse-rungsprozess“ schuf die DEGES, indem sie mit der Auftragsvergabe im Juni 2004 ein Qualitäts-Managementsystem installierte. So konnten im Zuge der Baudurchführung nicht nur neue Erkenntnisse aus den örtlich vorgefundenen Rahmenbedingungen in das Projekt integriert werden, sondern auch Anregungen, die von den aufmerksamen und kritischen Beobachtern des Bauvorha-bens – Anlieger, Medien, Interessenverbän-de und Bürger – eingebracht wurden. Dabei lösten gerade die in der Vorplanung und im Planfeststellungsverfahren vorge-tragenen Probleme und die in dem Zusam-menhang geäußerten Bedenken gegen das Projekt entscheidende Impulse aus, um zu innovativen Lösungen zu gelangen.

Ziegelgrabenbrücke (583 m)

Die Schrägseilbrücke quert eine ca. 330 m weite Wasserfläche mit Spann-

weiten von 198 m bzw. 126 m bei 42 m Durchfahrtshöhe.

Die 4.700 m lange 2. Strelasundquerung zwischen der Ortsumgehung (OU) Stralsund und der Anschlussstelle (AS) Altefähr auf der Insel Rügen ist der ingenieurtechnisch

anspruchsvollste Abschnitt des neuen Rügenzubringers B 96 n, der im Oktober 2007 im Beisein von Bundeskanzlerin Angela Merkel für den Verkehr freigegeben wurde. Kernstück ist ein aus sechs Einzelbauwerken bestehender, insgesamt 2.830 m langer Brückenzug, dessen architektonischen Höhepunkt wiederum die ca. 583 m lange Schrägseilbrücke über den Ziegelgraben mit ihrem weithin sichtbaren, 128 m hohen Pylon bildet.

windabweisende

Verkleidung Aufhaltestufe H4b

Litzenbündel

Hüllrohrdurchmesser > 16 cm

aufgelöste PfeilerSelbstverdichtender

Beton



B 96 n – 2. Strelasundquerung – das neue „Tor nach Rügen“

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Erstanwendung von LitzenbündelnDie erstmalige Anwendung von Litzenbün-deln im deutschen Großbrückenbau wurde begünstigt durch die Festlegung in der Planfeststellung, zum Schutz der Zugvögel die Erkennbarkeit der Tragseile durch die Verstärkung des Seilquerschnitts auf min-destens 12 cm zu verbessern. Zunächst mussten die in Deutschland allge-mein zugelassenen verschlossenen Seile ausgeschrieben werden. Auf der Grundlage eines qualifizierten Nebenangebots wurde dann durch ein mehrstufiges Zustimmungs-verfahren die Erfüllung aller projektspezifi-schen Bedingungen für die Litzenbündel als Erstanwendung nachgewiesen.

Heute ist bereits absehbar, dass die Litzen-bündel hinsichtlich Korrosionsschutz, Auswechselbarkeit, Montage und Wirt-schaftlichkeit dem herkömmlichen System zumindest gleichwertig sind. Gegen Witte-rungseinflüsse sind die Litzenbündel vier-fach geschützt:1. Verzinkung von 280 g/m2

2. Wachsschicht von 12 g/m2

3. aufextrudierter PE-Mantel (Mindestdicke 1,5 mm)

4. HDPE-Hüllrohr (∅ 18 cm)

CENTRALIZER ANKERBLOCK

Litzenbündel System DYNA Grip® von Suspa-DSI

Die 34 Einzellitzen der Schrägseile werden mit Keilen System DYNA Grip DG-P37 im Ankerblock verankert. Eine Ringmutter überträgt die Seilkraft auf die Verankerungsplatten am Pylon und am Überbau. Ca. 2 m vor dem Ankerblock werden die aufgefächerten Litzen zu einem parallelen Seilstrang gebündelt in einem Kunststoffrohr aus HDPE (high density polyethylen) geführt. Die Lagerrohre am Überbau bzw. am Pylon schützen die Spannanker gegen Feuchtigkeit. Der Überstand der Litzen wird durch eine mit Fett ausgepresste Kappe verschlossen und erlaubt das Nachspannen.

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SchutzplankensystemUm eine Gefährdung von Personen, die sich unter der Hochbrücke aufhalten, durch den Fahrzeugverkehr auf der Brücke auszu-schalten, wurde auf der Schrägseilbrücke beidseitig auf gesamter Länge ein neuarti-ges Schutzplankensystem eingebaut. Dieses 2005 von der BASt (Bundesanstalt für Stra-ßenwesen) zugelassene Schutzsystem ist den herkömmlichen Schutzeinrichtungen in funktioneller, technischer und gestalteri-scher Hinsicht überlegen. Es wird einge- waren die deutlich höheren Windgeschwin-

digkeiten und vor allem die gefährlichen Seitenwinde mit einem erhöhten Risiko der Spurabweichung für die Fahrzeuge zu berücksichtigen. Immerhin ist aufgrund der exponierten Höhenlage des Brückenzuges an ca. 50 Tagen im Jahr mit Windstärke 6 (40 – 50 km/h) und mehr zu rechnen. Im Zuge der Ausführungsplanung wurde des-halb im Windkanal untersucht, ob durch den Einsatz von Windabweisern die Ver-kehrssicherheit wesentlich verbessert wer-den kann.Das Ergebnis ist eindeutig: Mit der Aufsto-ckung der 50 cm hohen Aufkantung durch eine 1,50 m (Ziegelgrabenbrücke) bzw. 0,70 m (Vorlandbrücken Stralsund und Dän-holm) hohe Innenverkleidung des Geländers mit Verbundsicherheitsglas wird ein ausrei-chender Abschirmeffekt erzielt, um die Kippgefahr für einen Lkw bei Starkwind um die Hälfte zu reduzieren.

Baubegleitendes Messprogramm

Die Entwicklung und planerische Erfas-sung der bautechnischen Innovationen

beruhte auf den im Zuge der Zustimmungs-



setzt, um hohe Anpralllasten durch abirren-de Fahrzeuge (auch Lkw) aufzunehmen.Nach geltendem Recht wäre diese Verstär-kung entlang der nicht als Autobahn einge-stuften B 96 n nicht zwingend erforderlich gewesen. Auf Betreiben der DEGES wurde sie jedoch vom Bundesministerium für Ver-kehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS) zur Anwendung in diesem Fall genehmigt.

WindabweisungBesondere Aufmerksamkeit galt im Hinblick auf einen störungsfreien Verkehrsfluss auch der Fahrsicherheit auf der Brücke. Hierbei

Sicherheitsmaßnahmen auf der Hochbrücke

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verfahren im Dialog mit den Sachverständi-gen getroffenen Vorgaben und Annahmen, die naturgemäß nicht im bauaufsichtlich eingeführten Regelwerk zu finden waren. Deshalb wurde am realen Objekt ein umfängliches Überwachungs- und Mess-programm installiert, das im Verlauf der 18-monatigen Erprobungsphase zwischen der Montage der Schrägseilbrücke im April 2006 und der Abnahme im Oktober 2007 die zur Verifizierung notwendigen Daten lieferte.Dieses Messprogramm beinhaltete – Trag- und Steifigkeitsverhalten des Bau-

werks,



– Schwingungsverhalten des Pylons und der Seilabspannungen,

– Temperatur im Hohlkasten des Überbaus,– Windrichtung und -stärke, – klimatische Randbedingungen für die

Verkehrsbeeinflussung,– Verschiebungen der Fahrbahnübergänge.Alle Messdaten wurden zentral von einem Computer im Hohlkasten erfasst und konti-nuierlich ausgewertet. Die Auswertung lie-ferte nicht nur eine voll umfängliche Bestä-tigung der getroffenen Annahmen für die Ziegelgrabenbrücke, sondern darüber hin-aus wertvolle Erkenntnisse für den Groß-brückenbau ganz allgemein.

Bei der 317 m langen Vorlandbrücke Stralsund sind neben der 72 m weiten

Hauptöffnung über der vorhandenen Bun-desstraße B 96 zwei markante, Y-förmige Stützenpaare angeordnet. Über tropfenför-mige Stahlstreben werden hier die Lasten aus dem Verbundüberbau in den Betonpfei-ler abgeleitet. Aufgrund des massiven Bewehrungsgehal-tes, der Geometrie des kompakten Knotens und der unzugänglichen Verbundbereiche wurde zur Herstellung dieser Stützen selbstverdichtender Beton eingesetzt. Das Ergebnis entspricht in allen Belangen den bautechnischen Vorgaben. Über die kons-truktive Qualität hinaus ermöglichte erst der selbstverdichtende Beton eine Struktur, die optisch überzeugt und dem Gestal-tungsanspruch des gesamten Brückenzuges gerecht wird.Die benötigte „Zustimmung im Einzelfall“ wurde auf Betreiben der DEGES und unter Mitwirkung der Bundesanstalt für Straßen-wesen (BASt) im Auftrag des Landes Meck-

Verbundknoten mit selbstverdichtendem Beton

lenburg-Vorpommern durch das Bundesmi-nisterium für Verkehr, Bau und Stadtent-wicklung (BMVBS) erteilt.

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E r h a l t E r h a l t

h i s t o r i s c h e r h i s t o r i s c h e r

B a u s u b s t a n zB a u s u b s t a n z

Umfassende Schadenserkundungen, die an den historischen Brücken im Vorfeld der Baumaßnahmen durchgeführt wurden, haben in vielen Fällen derart gravierende Mängel vor allem in den Überbaubereichen ergeben, dass eine Sanierung aus wirt-schaftlichen Erwägungen ausgeschlossen wurde und das alte Bauwerk durch ein neu-es ersetzt werden musste. In jedem Einzelfall wurde jedoch nach Möglichkeiten gesucht, erhaltenswerte Teile des alten Bauwerks in den Neubau zu inte-grieren. Die wesentlichen Entscheidungskri-terien hierfür waren:– der bauliche Zustand (Tragfähigkeit,

Zusatzaufwand für Ertüchtigung/ Instandsetzung),

– Verantwortung für erhaltenswerte Bau-kultur,

– Möglichkeit der Einpassung in die Stre-ckentrassierung.

Entsprechend der Ergebnisse der Scha-denserkundungen und der Beurteilung der Gesamtsituation nach den o. g. Kriterien, wurden für die jeweiligen Bauwerke sehr unterschiedliche Lösungsmöglichkeiten entwickelt.

Bei den Ausbauprojekten A 2 (VDE Nr. 11), A 9 (VDE Nr. 12) und A 4 (VDE Nr. 15) lagen die planerischen und baulogistischen Herausforde-

rungen darin, die unzureichenden baulichen Parameter einer bestehenden, überlasteten Autobahn den Anforderungen einer modernen, d. h. leistungs-fähigen und sicheren Fernstraße anzupassen. Dabei ging es in erster Linie um die Querschnittserweiterung von vier (RQ 24) auf sechs Fahrstreifen plus Standstreifen (RQ 35,5 bzw. 37,5) und um Gradientenausgleich. Und alles stets unter Vorgabe der Aufrechterhaltung einer vierstreifigen Ver-kehrsführung während der gesamten Bauzeit.

Symbiotisches Nebeneinander von Alt und Neu

A 4 – Kleine Striegis (356 m) Bis zum Neubau der zweiten Brückenhälfte stand zur Überführung der Autobahn über das Tal der Kleinen Striegis nur in der RF Chemnitz ein Bauwerk von 8,5 m Breite zwischen den Borden zur Verfügung, das den Verkehr für beide Fahrtrichtungen mit jeweils nur einem Fahrstreifen übernehmen musste. Diese Gewölbebrücke, die in den Jahren 1952–54 als Ersatz für eine 1936 gebaute und 1945 gesprengte Stahlbrücke gebaut worden war, stellte mithin ein Nadelöhr dar, das den Verkehrsfluss außer-ordentlich behinderte.

Als eine der ersten Maßnahmen im Zuge des Ausbaus der A 4 wurde deshalb schon 1992 mit dem Bau einer neuen Brücke – Spannbetonhohlkasten im Taktschiebever-fahren auf massiven Betonpfeilern – für die Richtungsfahrbahn Dresden begonnen. Nach Fertigstellung im November 1993 wurde der Verkehr in 2 + 2-Führung auf das 19 m breite Bauwerk umgeleitet.

Jetzt konnten die Bauarbeiten an der Nord-brücke in Angriff genommen werden. Unter der Prämisse, die vorhandene Gewölbebrü-cke zu erhalten, ging es zunächst darum, die Bogenkonstruktion aus den 1950er Jah-ren instand zu setzen und für die Aufnah-me deutlich höherer Belastungen zu ertüchtigen. Die notwendige Verbreiterung des Überbaus wurde durch Auflegen einer weit auskragenden Spannbetonplatte erzielt. Bei der Entscheidung für diese Lösung wurden die Bauzustände, die vor-handene Baustoff-Festigkeit, der Baugrund sowie konstruktive und statische Belange der vorhandenen Gewölbebrücke berück-sichtigt.

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A 9 – Hagenbrücke (76 m / 61,20 m)Da diese 1936 erbaute und im zweiten Weltkrieg teilweise zerstörte Gewölbebrü-cke unter Denkmalschutz steht, musste im Zuge der einseitigen Verbreiterung der A 9 eine neue Brücke südöstlich neben dem Baudenkmal innerhalb des ausgewiesenen Naturschutzgebietes „Klein Marzehns“ gebaut werden. Nach ihrer Fertigstellung wurde die neue Brücke vorübergehend für den 4 + 0-Verkehr genutzt, so dass die Gewölbebrücke grundhaft instand gesetzt und ertüchtigt werden konnte.

Im Verlauf der Vorplanung wurden die bei-den Grundvarianten „Dreifeldbauwerk mit schlanken Stützen“ und „Gewölbekonstruk-tion“ entwickelt, wobei schließlich ein Drei-feldbauwerk, dessen kreisrunde Stützen pilzkopfartig in die beiden Längsträger ein-gespannt sind, zur Ausführung kam. Die beiden Stützenreihen verstellen nicht die vorhandene Gewölbeöffnung und bieten auch bei Schrägansicht eine sehr hohe Transparenz. Der Sichtbeton der neuen Brü-ckenhälfte steht in einem gewollten Kon-trast zu dem Klinkermauerwerk der alten Brücke, deren äußeres Erscheinungsbild vollständig erhalten blieb.

Zur Instandsetzung und Ertüchtigung des historischen Bauwerks wurde das gesamte Gewölbe bis auf die Fundamente freigelegt. Hierzu waren aufwendige Verbauten not-wendig, um überhaupt in die bis zu 15 m tiefe Baugrube zu gelangen und gleichzei-tig den Damm des neuen Brückenbauwerks zu sichern. Um die Standsicherheit des Restgewölbes nicht zu gefährden, wurden im besonders geschädigten Scheitelbereich die losen und schadhaften Bauwerksteile abgetragen. Zur Verstärkung des Gewölbes mit einer bewehrten Beton- bzw. Spritzbetonschale

wurden rund 7.000 Stahlanker für den kraftschlüssigen Verbund zwischen der Klin-kermauerwerksschale auf der Außenseite, dem Gewölbebeton und der Verstärkungs-schale eingebaut. Um Risse zu schließen und Hohlräume zu verfüllen, wurden ca.41.000 l Zementsuspension verpresst.

A 9 – Tautendorf (250 m)Diese Brücke an der A 9, ca. 7 km südlich des Hermsdorfer Kreuzes gelegen, gilt auf-grund seiner außergewöhnlichen Konstruk-tionsweise mit genieteten Pendelrahmen-stützen als ein bedeutendes Baudenkmal aus den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts. Deshalb wurden in Abstimmung und mit Unterstützung des BMVBS und des Thürin-ger Landesamtes für Straßenbau die Mög-lichkeiten für den Erhalt der vorhandenen Stahlkonstruktion untersucht. Diese Prü-fung beinhaltete u. a.:– endoskopische Untersuchung, Gitter-

schnittprüfungen, Ultraschall-Wanddi-ckenmessung,

– Bestimmung der Materialeigenschaften,– Lebensdaueruntersuchung auf Basis ver-

schiedener Sicherheitsmodelle,– Aufstellung der Ausführungsstatik und

Einbeziehung des Prüfingenieurs schon in der Entwurfsphase.

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A 4 – Siebenlehn/Freiberger Mulde (413 m)In einer Rekordzeit von nur 14 Monaten wurde die Brücke über die Freiberger Mulde in den Jahren 1935/36 gebaut. Gleichwohl haben die Brückenbauer in den 1930er Jah-ren so gute Arbeit geleistet, dass sich die

Nach Auswertung der Ergebnisse konnte die Machbarkeit in statischer und sicherheits-technischer Hinsicht bestätigt werden. Schließlich hat sich bei der Gegenüberstel-lung der Kostenberechnungen zwischen dem Erhalt und einem vollständigen Neu-bau ein ausgeglichenes Verhältnis ergeben, so dass alles für den Erhalt der Bestands-konstruktion sprach.

Das alte Bauwerk wurde unter Weiterver-wendung der Brückenhauptträger und Por-talstützen ohne aufwendige Verstärkungs-maßnahmen saniert und trägt nun den Überbau für die Richtungsfahrbahn Berlin. Lediglich die Gurte des inneren östlichen Hauptträgers wurden mit Zusatzlamellen verstärkt.Die für diese Brücke charakteristische stäh-lerne Trägerrostkonstruktion in genieteter Bauweise mit zwei Vollwandhauptträgern




in Längsrichtung und rahmenartig aufge-ständerten Querträgerriegeln mit 1,4 m langen Kragarmen in der Verlängerung blieb für den einen Überbau erhalten. Eben-so die feingliedrigen, schlanken Stahlportal-stützen (Pendelstützen), die sich nach unten verjüngen und die Lasten in deutlich sichtbare Fundamente abtragen.Für die Richtungsfahrbahn Nürnberg wurde neben der vorhandenen eine komplett neue Brücke gebaut. Bei der Überbaukonstruk-tion handelt es sich um einen extern vorge-spannten Ortbetondurchlaufträger mit ein-zelligem Hohlkastenquerschnitt, der auf massiven Pfeilern ruht. Die Stützweiten entsprechen denen des Bestandsbauwerkes. Ziel der Ingenieure und Architekten war es, eine Synthese zwischen den unterschiedli-chen Bauweisen und eine harmonische Ein-bindung des Gesamtbauwerkes in das Tau-tendorfer Tal zu erreichen.

Neue Überbauten auf alten Pfeilern

alten Pfeiler und Widerlager als geeignet erwiesen, die neuen Überbauten (Stahlver-bund-Hohlkasten) zu tragen. Durch die Wiederverwendung der massiven, mit rotem Granitstein verblendeten Unterbau-ten wurde ein wesentlicher Bestandteil der

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Brückenkonstruktion beibehalten und damit der Gesamteindruck des historischen Bau-werks bewahrt. Stützweiten (zwischen 56,1 m und 81,6 m) und Brückenachse wurden nicht verändert, lediglich die Höhenlage musste an die Tras-sierungsparameter der neuen Streckenpla-nung angepasst werden. Dies wurde mit neu geschaffenen Pfeilerköpfen erreicht, die notwendig waren, um die verbreiterten Überbauten zu tragen.

Das Tal der Freiberger Mulde im Bereich der Brücke stellt einen ökologisch wertvollen Naturraum dar. Dieser Umstand erforderte äußerste Rücksichtnahme bei der Umset-zung der Baumaßnahme. So mussten die Baufirmen mit der geringst möglichen Flä-che für ihre Baustelleneinrichtung im Tal auskommen. Da eine durchgehende Bau-straße im Tal wegen des Flusses nicht mög-lich war und der Hang auf der Westseite sehr steil abfällt, konnte die Andienung an Pfeiler V nur über Kräne erfolgen.

Sowohl in Bezug auf die Ökologie als auch hinsichtlich der technischen Gegebenheiten (der alte Überbau war aus einem Stück und konnte – bei laufendem Verkehr – nur im Ganzen abgerissen werden) stellte die Rekonstruktion der Brücke eine außerge-wöhnliche Herausforderung dar. Das aus technischer Sicht spektakulärste Ereignis war der Querverschub des südlichen Überbaus von den Hilfspfeilern auf die Hauptpfeiler im März 1997. Knapp 10.000 Tonnen Stahl und Beton mussten mit Hilfe von Hydraulikpressen auf Teflon-Unterlagen um rund 13 m über die Verbindungsträger geschoben werden. Nachdem diese Präzi-sionsarbeit erfolgreich abgeschlossen war, konnten die Hilfspfeiler abgerissen, das Abbruchmaterial zerkleinert und der Wieder-verwendung im Straßenbau zugeführt wer-den. Das Gelände unter der Brücke wurde renaturiert und bepflanzt.




2,00 15,25

4,60

5,7

0

9,35 9,35

4,60

3,00 15,25 2,25

37,75 m

Bauablauf

1. PhaseOhne den fließenden Verkehr zu beein-trächtigen werden südlich neben dem bestehenden Bauwerk Hilfspfeiler hochge-zogen. Aus teilvorgefertigten Stahlele-menten wird dann der Stahltrog des neu-en südlichen Überbaus montiert (Vorschub pro Woche: ca. 30 m). Schließlich wird die Betonfahrbahnplatte in ca. 22-m-Ab-schnitten mit einem Fahrgerüst herge-stellt.

2. PhaseDer Verkehr rollt jetzt vierstreifig über die neue Brückenhälfte, die auf den Hilfspfei-lern ruht. Der Überbau auf den alten Pfei-lern wird vollständig abgerissen.

3. PhaseNachdem der alte Überbau entfernt ist, werden die Pfeiler der Reihe nach (begin-nend mit Pfeiler I) mit neuen Pfeilerköpfen versehen.

4. PhaseVom östlichen Widerlager aus erfolgen dann Montage und Verschub des Stahltro-ges der Nordseite über die bereits fertig gestellten neuen Pfeilerköpfe. Die Fahr-bahnplatte wird (analog Phase 1) herge-stellt. Zwischen Pfeilern und Hilfspfeilern werden Verbindungsträger für den anste-henden Querverschub montiert.

5. PhaseNachdem der Verkehr von der Süd- auf die Nordhälfte der Brücke umgelegt worden ist, kann der südliche Überbau von den Hilfspfeilern auf die eigentlichen Pfeiler querverschoben und in seiner Endposition verankert werden. Nun steht der volle Brü-ckenquerschnitt für eine sechsstreifige Verkehrsführung zur Verfügung. Hilfspfei-ler und Verbindungsträger werden ent-fernt.

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Elbebrücke Vockerode (654 m)Die alte Elbebrücke Vockerode wurde in den Jahren 1937/38 im Zuge der Reichsauto-bahn Berlin – Nürnberg gebaut. Nachdem das Bauwerk durch Kriegseinwir-kungen stark beschädigt wurde, mussten in den letzten Kriegstagen 1945 Teile des Überbaus gesprengt werden. Nach mehre-ren Behelfszuständen erfolgte in den Jahren 1967 – 1972 der Wiederaufbau in der letz-ten Form.

A 9 auch auf der Brücke zu gewährleisten. Hinzu kommt auf dem östlichen Überbau die Anlage eines Fuß- und Radweges im Zuge des „Europafahrradweges“. Aus ökologischen und bautechnischen Grün-den beträgt die lichte Weite zwischen den Überbauten 6,60 m. Damit ergibt sich eine Gesamtbreite des Bauwerks von 46,10 m.Die Widerlager der Brücke sowie die Funda-mente der vorhandenen Pfeiler konnten in den Neubau mit einbezogen werden.

Im Zuge des Ausbaus der A 9 musste auch das größte und technisch anspruchsvollste Ingenieurbauwerk dieser Autobahn in den neuen Bundesländern an die veränderten Parameter angepasst werden. Angesichts der maroden Bausubstanz erschien ein Neubau aus technischen und wirtschaftli-chen Erwägungen als die einzig richtige Lösung – allerdings unter der Maßgabe, die besondere Ästhetik der vorhandenen Brücke möglichst zu bewahren.

Dem entsprechend orientierte sich der Neu-bau an dem historischen Grundriss: Gesamtlänge und Stützweiten blieben unverändert. Die Breite des Bauwerks hin-gegen musste deutlich vergrößert werden, um eine sechsstreifige Verkehrsführung der

Da die volle einseitige Verbreiterung der Trasse auf der Ostseite der vorhandenen Autobahn vorgenommen wurde, die denkmalgeschütz ten Widerlager jedoch erhalten werden sollten, erfolgte im Bereich des Brückenbauwer kes ein Versatz zwischen alter und neuer Autobahnachse um 12,55 m.Die alten Pfeiler wurden bis auf Oberkante Fundament abgebrochen und neu gestaltet. Bezüglich der Pfeilerform wurden verschie-dene Varianten untersucht. Im Ergebnis die-ser Untersuchungen erhielten die beiden Überbauten getrennte Pfeilerschäfte, da durchgängige Pfeilerscheiben mit einer Breite von mindestens 38 m die freie Durchsicht schräg zur Brücke erheblich beeinträchtigt hätten. Alle Pfeiler erhielten bis 1,0 m unter Oberkante Auflagerbank

Authentischer Neubau nach historischem Vorbild

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eine Natursteinverkleidung aus Meißener Granit, um einen gestalterischen Bezug zu den Widerlagern herzustellen.Bei den beiden Überbauten handelt es sich um durchlaufende, einzellige Hohlkästen in Stahlverbundbauweise. Durch die Voutung über den Flusspfeilern wird die Strenge einer parallelgurtigen Brücke überwunden. Um den Kräftefluss zu betonen, erhielten die Flusspfeiler eine „Pastille“.Eine technische Besonderheit ist die Ver-wendung von so genannten LP-Blechen in den Gurten der fertig montierten Stahl-kons truktion der Ostbrücke. Das sind längs-profilierte, keilförmig ausgewalzte Bleche,

die aufgrund ihrer linearen Dickenverände-rung besonders wirtschaftlich dem vorhan-denen Gurtkraftverlauf angepasst werden können. Der Stahltrog der Überbauten wurde einge-schwommen und mit Litzenhebern einge-hoben. Auch bei diesen Montagearbeiten ergab sich eine Besonderheit: Teile des Stahltrogs wurden nicht vor Ort zusam-mengebaut, sondern ca. 20 km stromab in der Roßlauer Schiffswerft auf einem großen alten Ponton. Damit wurde dann das Brückenteil nach Vockerode geschleppt, dort quer gedreht, in Position gebracht und eingehoben.

1. Phase

Während der Verkehr auf dem alten Bauwerk � in gewohnter Weise rollt, werden auf der Ostseite der Brücke neue Pfeiler � parallel zu den alten hochgezogen.Nach Fertigstellung der 7 neuen Pfeiler werden die Stahltröge � für den Überbau montiert, die Betonfahrbahnplatte � aufge-bracht und schließlich die Restausstattung für die Fahrbahn gelegt.

2. Phase

Der Verkehr wird, wiederum vierstreifig, auf die neue Brückenhälfte � umgeleitet. Der alte Überbau und die alten Pfeiler werden bis auf die Fundamente abgerissen, neue Pfeiler � auf den alten Fundamenten hochgezo-gen. Es folgen die Montage der Stahltröge und die Anlage der Fahrbahnen wie in der 1. Phase.

3. Phase

Das Bauwerk ist fertig. Auf jeder Rich-tungsfahrbahn stehen dem Verkehr jetzt drei Fahrstreifen und ein Standstreifen � zur Verfügung. Auf dem östlichen Überbau (Richtungsfahrbahn Berlin) gibt es außerdem einen Fuß- und Radweg .

1. Phase

3. Phase

2. Phase

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Hirschfeldtal (160 m)

Bei der Verbreiterung der A 4 Eisenach – Dres-den von RQ 24 auf RQ 37,5 bestand für dieses Bauwerk aus den Jah-ren 1936/37 die Vorga-be, die außergewöhn-lich gelungene Archi-tektur der historischen Brücke mit ihren gra-nitverblendeten Pfei-lern und Widerlagern grundsätzlich nicht zu verändern und mög-lichst viel der vorhan-denen Bausubstanz zu erhalten. Die neu zu errichten-den Brückenteile, also

die neuen nördlichen Pfeiler und Widerla-ger für die Richtungsfahrbahn Eisenach, waren in Form und Gestaltung den vorhan-denen Unterbauten anzupassen und mit dem Granitmauerwerk der abgebrochenen Pfeiler und Widerlagerteile zu verblenden, so dass der ästhetische Gesamteindruck des Bauwerks nicht gestört wird. Durch eine Verschiebung der Autobahntras-se nach Norden wurde es möglich die nörd-liche Pfeilerreihe und Widerlager für den neuen Überbau Süd (Richtungsfahrbahn Dresden) wieder zu verwenden. Gleichzeitig wurde mit dieser Lösung (kompletter Neu-bau der Nordhälfte, Instandsetzung Pfeiler und Neubau Überbau der Südhälfte) auch die zweite unabdingbare Vorgabe erfüllt, nämlich durchgängig eine vierstreifige Ver-kehrsführung zu gewährleisten.

Unionbrücke Dresden (254 m)In einem der am stärksten befahrenen Abschnitte der A 4 zwischen den AS Dres-den-Neustadt und Dresden-Wilder Mann, wo die Autobahn eine Fern- und eine S-Bahnstrecke sowie die Leipziger Straße quert, war die historische Unionbrücke aus dem Jahre 1936 durch eine neue zu ersetzen.Der genietete Stahlüberbau – offene Stahlträ-ger mit Steifen, die bis ins letzte Detail auf das Gesamtbild einschließlich Geländer abge-stimmt waren – konnten wegen der zu än dernden Gradienten nicht erhalten werden. Beibehalten wurden jedoch Bauwerksentwurf und Gestaltungsprinzip: ein genieteter Stahl-überbau auf zwei massiven Pfeilerscheiben mit filigranen Stahlstützen dazwischen. Die Natursteinverkleidung aus rötlichem Meißner Granit wurde sorgfältig abgebaut und bei den Pfeilerscheiben und Widerlagern wieder angebracht. Um die größtmögliche Schlankheit zu erhalten, wurden für den

Überbau luftdicht verschweißte Hohlkästen gewählt (siehe auch S. 14 f.). Die Achsen 5 und 8 des ersten Abschnitts der neuen Brücke erhielten neue Massiv-Pfeiler, wobei die vorhandenen Pfeiler des alten Bauwerks in die Bauwerksgestaltung des zweiten Abschnitts integriert wurden. Mitte 2000 war der Umbau der Unionbrü-cke abgeschlossen.

Neubau einer Brückenhälfte nach historischem Muster

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Bahrmühlenviadukt Ein weiteres Projekt im Zuge der A 4, dessen Realisierung den Ingenieuren ein Höchstmaß an Kreativität abverlangte, war die Unterfah-rung des historischen, denkmalgeschützten Bahrmühlenviaduktes. Das Viadukt – ein gemauertes Bogenbauwerk mit 230 m Länge und 15 Bögen – wurde 1872 fertig gestellt, um die Bahnstrecke Chemnitz – Leipzig über das Tal des Bahrebachs zu führen. Das Via-dukt ist ein besonders gelungenes Beispiel für die im 19. Jahrhundert gebauten Eisen-bahnviadukte und ist infolge der freien Ein-sehbarkeit von allen Seiten ein Bauwerk von besonderer Bedeutung.

Zwischen den AS Chemnitz-Nord und Glösa kreuzt das Viadukt in spitzem Winkel die Autobahn. Die Bogenöffnungen von 18 m im Mittelbereich waren gerade ausreichend, dass die Autobahntrasse in den 30er Jahren mit je zwei Richtungsfahrbahnen durch zwei benachbarte Bögen geführt werden konnte. Im Kreuzungsbereich mit dem Eisenbahn-viadukt musste also eine Lösung gefunden werden, die eine Erweiterung der Autobahn auf 37,5 m Kronenbreite zulässt, ohne den ästhetischen Gesamteindruck des Bogen-viaduktes nachhaltig zu beeinträchtigen.

In der Vorplanung wurden zunächst drei unterschiedliche Lösungsvarianten unter-sucht:1. Aufgliederung des Autobahnquerschnitts

RQ 37,5 auf drei bzw. vier Fahrbahnen unter Inkaufnahme einer s-förmigen Trassierung.

2. Untertunnelung des Viaduktes in der Mitte des Tals bzw. im Hangbereich.

3. Ersatz der drei mittleren Viaduktbögen durch ein Ersatztragwerk mit Fachwerk, Bögen u. Ä.

Die Untersuchungen ergaben für keine die-ser Lösungen ein vertretbares Ergebnis.

In der weiteren Bearbeitung wurden Lösun-gen untersucht, denen eine Abfangung von drei oder vier Viaduktpfeilern zugrunde lag. Durch die Abfangung der Pfeiler und durch den Einsatz mit parallel zur Autobahn gestellten Unterfangungswänden konnte der RQ 37,5 vollständig und ohne Zerstö-rung des Gesamtbildes des Viaduktes reali-siert werden. Nach sorgfältiger Prüfung erhielt schließlich die Variante „Grüner Tisch“ den Vorzug.

Statische Sicherheit

und funktionale Konstruktion

Die bildhafte Umschreibung als „Grüner Tisch“ veranschaulicht die unauffällige, funktionale Konstruktionsweise des Abfan-gebauwerks, das zwischen die Pfeiler VII, VIII und IX des Viaduktes eingepasst wird. Von ingenieurtechnischer Seite allerdings erwies sich die gefundene Lösung als ein recht kompliziertes Unterfangen. Den eigentlichen Planungen für das Bauwerk zur Unterführung der verbreiterten A 4 durch das Bahrmühlenviadukt voraus gin-gen aufwendige statische Untersuchungen. Zum einen musste der Ist-Zustand des mehr als 100 Jahre alten Eisenbahnviadukts festgestellt werden, zum andern galt es, die Zusatzbeanspruchung zu berechnen, die

Unterfahrung mittels Abfangekonstruktion

30




36,50

6,50 7,00 8,00

Pfeiler in offener Baugrube vorgenommen werden. Gegründet wurde die Abfangung auf dem jeweiligen Pfeilerfundament und zusätzlich eingebrachten Großbohrpfählen von 1,20 m Durchmesser. Beide Gründungskörper waren durch Hilfsfundamente verbunden. Darauf wurde eine umfassende temporäre Abfangekonstruktion installiert. Diese bestand je abzufangendem Pfeiler aus 8 Stahlbetonstützen und einem Ringanker zur Verbindung der Stützenköpfe. Oberhalb des Ringankers wurde ein Teil des Pfeiler-mauerwerks segmentweise durch Stahlbe-ton ersetzt und mit provisorischen Längs-trägern verspannt. Nun erfolgte der abschnittsweise Abbruch der alten Pfeiler und die Herstellung der neuen, parallel zur Autobahnachse verlau-fenden Rahmenwände (zwei Widerlager-wände und einer Mittelunterstützung) sowie der Deckenplatte. Durch ständige Messungen der Pressenkräfte und des alten Bauwerks in horizontaler und vertikaler Richtung wurde die Standsicherheit des Viaduktes während der Bauarbeiten über-wacht. Die Tragkonstruktion des Überbaus besteht aus einer rechteckigen Stahlbeton-Vollplat-te mit den Ausmaßen 40,50 m × 30,25 m und einer Konstruktionshöhe von 1,50 m. Um das neue Bauwerk möglichst unauf-dringlich in die Umgebung einzubinden, wurde die Autobahn um ca. 2 m abgesenkt. Später wurde die „Tischplatte“ mit Erde überschüttet, begrünt und bepflanzt.

sich aus einer möglichen Bauwerksverfor-mung infolge des baulichen Eingriffs erge-ben könnte.Aus diesem Grunde wurde ein umfangrei-ches Bohr- und Versuchsprogramm durch-geführt. Dabei wurden die erforderlichen Gesteins- und Mörtelfestigkeiten ermittelt und der optisch gute Zustand des Bauwerks insgesamt bestätigt. Die weitere Untersu-chung des Viaduktes auf alle wesentlichen Lastfälle hin hatte ergeben, dass das Bau-werk für Eigenlasten und die heutigen Ver-kehrslasten die erforderliche Tragfähigkeit besitzt. Auch unter Berücksichtigung von möglichen Stützsenkungen und Schiefstel-lungen der Pfeiler und Gewölbe während der verschiedenen Bauschritte hatte die Untersuchung eine ausreichende Qualität von Material und Statik bestätigt.

Abfangungskonzept

Die drei Viaduktpfeiler im Bereich des neu-en Bauwerks mussten bautechnisch „abge-fangen“, d. h. so in die Gesamtkonstruktion eingebunden werden, dass die Statik des Viadukts erhalten bleibt bzw. auch mögliche zusätzliche Beanspruchungen verkraftet werden. Ziel war es in jedem Falle, etwaige Stützsenkungen nicht auftreten zu lassen bzw. vollständig auszugleichen.

Die Abfangung der Pfeiler erfolgte durch eine Stahlbeton-Rahmenkonstruktion bestehend aus zwei Widerlagerwänden, einer Mittelunterstützung und der „Tisch-platte“. Durch ein ausgeklügeltes Verkehrs-führungskonzept konnte der Umbau der

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T u n n e l b a uT u n n e l b a u

Vollausbruch

In der Planung war der Ausbruch unter-teilt in Kalotte und Strosse vorgesehen

und auch entsprechend ausgeschrieben. Über Nebenangebote kamen beim Tunnel Rennsteig und Berg Bock Vollausbruch zur Ausführung, der nicht nur kostengünstiger, sondern auch wesentlich schneller zu reali-sieren war.

Logistik-Konzept

Zwischen Geraberg und Suhl ergab sich durch den Bau der vier Tunnel mit einer

Gesamtlänge von 12,4 km ein Ausbruchsvo-lumen von 2,4 Mio. m3. Hier ging es vor allem darum, den Transport der Erdstoff-massen so zu organisieren, dass Behinde-rungen, zusätzliche Verkehrsbelastungen und Verschmutzungen durch Baufahrzeuge auf den Bundes- und Landesstraßen wei-testgehend vermieden werden. Zur Bewälti-gung dieser komplizierten Aufgabenstel-lung beauftragte die DEGES ein ausgeklü-geltes Logistik-Konzept.

Grundsätzlich galt: das Ausbruchsmaterial aus den Tunnels musste, unabhängig von seiner Qualität, aufbereitet werden. Deshalb wurden in dem Konzept drei Standorte als Zwischendeponien und Aufbereitungsstät-ten festgelegt:

– Suhl-Struth(ehemaliges Heizkraftwerk) Transport über die Trasse

– Nordportal Tunnel RennsteigZwischenlager für Ausbruchsmaterial und Aufbereitung

– Tank- und Rastanlage GerabergTransport über die Trasse; nach Aufberei-tung Weitertransport über die Trasse zur künftigen T+R-Anlage Geraberg sowie in weiter nördlich gelegene Streckenab-schnitte.

In diesem großräumig ausgelegten Logistik-Konzept, dessen primäres Ziel es war, die durch den Tunnelbau anfallenden Aus-bruchsmassen weitestgehend in die Trasse der A 71 einbauen zu können, kam der Auf-bereitungsanlage im TEAG-Gelände im Nahbereich der AS Suhl/Zella-Mehlis eine außerordentliche Bedeutung zu. Ein Groß-teil des Ausbruchs aus den Tunneln Hoch-wald und Berg Bock nämlich wurde hier zu

Gerade in ökologisch sensiblen Mittelgebirgsregionen wie dem Thüringer Wald stellt die Verlegung des Verkehrs unter die Erde die sauberste und umweltverträglichste

Lösung dar. Dem entsprechend wurde den ökologischen Belangen bei Planung und Bau der A 71/A 73 ein ganz außerordentlicher Stellenwert beigemessen. So erfolgte die Kammquerung im Interesse einer möglichst umweltverträglichen Linienführung auf mehr als 14 km Länge im Tunnel.Neben den ökologischen Bedingtheiten setzen aber auch technische, logistische, sicher-heitsrelevante und nicht zuletzt wirtschaftliche Aspekte die Maßstäbe des Handelns beim modernen Tunnelbau. Nachfolgend die wichtigsten Maßnahmen, die beim Bau der Tunnel im Thüringer Wald zur Anwendung kamen.

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Aufbereitungsanlage im TEAG-Gelände

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Frostschutzmaterial bzw. Zuschlagsstoffen aufbereitet. Deshalb war es auch so wichtig, dass die Talbrücke Steinatal möglichst früh-zeitig fertig gestellt wurde und für die Transporte aus dem Tunnel Hochwald im Baustellenverkehr genutzt werden konnte. Das zur Aufbereitung nicht geeignete Aus-bruchsmaterial konnte für notwendige Dammschüttungen im Verlauf der Trasse verwendet werden. Insgesamt konnten mit dem Ausbruch der Tunnel Rennsteig, Hochwald und Berg Bock Frostschutzschicht und Schottertragschicht für rund 50 km Autobahn hergestellt wer-den. Indem die benötigten Baustoffe aus den vorhandenen Ausbruchsmaterialien gewonnen wurden, waren keine weiteren Transporte von außerhalb notwendig. Res-sourcen wurden so geschont. In seiner Gesamtheit leistete dieses Logistik-Konzept mithin einen wesentlichen Beitrag zum Schutz der Umwelt.

Spritzbeton-Bauweise

Vortrieb und Sicherung der Röhren aller sechs Tunnel im Zuge der A 71 erfolgte

nach den Prinzipien der Spritzbeton-Bauwei-se. Bei diesem Bauverfahren, das sich als besonders sicher, flexibel und wirtschaftlich erwiesen hat, stellt sich der Vortrieb als eine Aufeinanderfolge von Ausbruch (gebirgs-schonendes Sprengen bzw. mechanisch mit Baggern) und Sicherung der Hohlräume dar.

Unmittelbar nach dem Ausbruch erfolgt die Sicherung – je nach den angetroffenen Gebirgsverhältnissen – durch eine Kombi-nation von Spritzbeton, Ausbaubögen, Betonstahlmatten, Ankern und Spießen. Nach ca. einer Stunde ist der Beton erstarrt, die Vorbereitungen für den nächsten Schuss können beginnen. Die Sicherung dient dazu, Gebirgsauflocke-rungen zu reduzieren und einen möglichst schnellen Kraftschluss mit dem Gebirge herzustellen. Der Hohlraum wird so stabili-siert, gleichzeitig werden die Belastungen für das endgültige Bauwerk reduziert. Der Einsatz von Binde- und Zusatzmitteln sowie die Verfahrenstechnik des Spritzbetonauf-trags werden so aufeinander abgestimmt, dass eine ökologische Verträglichkeit des Spritzbetons erreicht wird. Die Abdichtung erfolgt durch eine einlagige Kunststoffdichtungsbahn auf Geotextil, lose verlegt zwischen Außen- und Innenschale. Das anfallende Regenwasser wird über die-se so genannte „Regenschirmabdichtung“ in zwei seitlich angeordnete Drainagelei-tungen gefasst und mit dem Tunnelgefälle abgeführt.Der endgültige Ausbau besteht aus einer 30 bis 35 cm dicken, teils bewehrten, teils unbewehrten Ortbeton-Innenschale, die nach dem Abklingen der Gebirgsverformun-gen eingebaut wird. Die Wirksamkeit der ausgeführten Sicherungsmaßnahmen wird ständig durch ein geotechnisches Messpro-gramm überprüft.

Längslüftung und Luftaustauschzentralen

Die wirtschaftliche Längslüftung, die üblicherweise bis zu 3 km Tunnellänge

möglich ist, kam auch beim 7,9 km langen Rennsteigtunnel zum Einsatz. Ermöglicht wurde dies durch den Bau von zwei Luft-austauschzentralen (LAZ) in den Zwischen-


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tälern Kehltal und Floßgraben, wodurch beide Röhren in drei annähernd gleichlange Lüftungsabschnitte von je rd. 2,5 km unter-teilt werden.

Die Längslüftung in diesen Abschnitten erfolgt jeweils durch Strahlventilatoren (30 Einheiten pro Röhre). In jeder LAZ wird die Tunnelluft mittels vier Axialventialtoren abgesaugt und über einen Abluftkamin (Durchmesser: 6,2 km) ausgeblasen. Durch eine Reihe von Kontroll- und Messanlagen werden die Luftverhältnisse in den Röhren kontinuierlich überwacht.

LAZ Kehltal

Der Zuluftstollen (129 m) mündet in der Talsohle ins Freie. Das Zuluftbauwerk wurde dem Gelände angepasst und so ausgebildet, dass davor ein Rettungsplatz angelegt wer-den konnte. Der Stollen wird von der Kehl-talstraße über eine rund 200 m lange Zufahrt erreicht.

LAZ Floßgraben

Der 135 m lange Zuluftstollen wurde so gebaut, dass das Zuluftbauwerk direkt am Forstweg liegt. Damit wurde der Eingriff in den umgebenden Wald auf ein Minimum beschränkt. Auch vor diesem Bauwerk, das ca. 100 m vom Westportal des Brandleite-tunnels entfernt ist, wurde ein Rettungs-platz angelegt.

Die Höhe der Abluftkamine beträgt ca. 20 m über Gelände. Die Zuluftbauwerke sind so ausgelegt, dass kein Schnee oder Laub ange-saugt wird. Die Lufteintrittsöffnungen sind mit Vogelschutzgittern verschlossen.

Zur Unterbringung der Ventilatoren und der betriebstechnischen Einrichtungen wurde im Bereich der LAZ der Regelquerschnitt des Tunnels nach oben erweitert. Die Kaver-nen haben hier einen Ausbruchsquerschnitt von rund 200 m2 bei einer Bauhöhe von

rund 16 m. Die Kavernen der beiden Tun-nelröhren (gleichzeitig Pannenbuchten) sind durch einen Querschlag verbunden.Durch die Längslüftung entfallen die sonst erforderliche Kanäle für Zu- und Abluft. Bautechnisch ermöglichten die Luft-austauschzentralen darüber hinaus Zwi-schenangriffspunkte beim Ausbruch.

Betriebssicherheit

Der Betriebssicherheit von Tunnelbauwer-ken wird in Deutschland höchste Priori-

tät eingeräumt. Zu den Standards gehören: getrennte Röhren pro Richtungsfahrbahn, Querstollen (zum Teil befahrbar), Pannen-buchten, Notrufnischen und Schutzräume. Darüber hinaus ist jedes Bauwerk mit einem umfassenden Paket an Betriebs- und Sicherheitseinrichtungen ausgestattet. Dies beinhaltet insbesondere Beleuchtung, Belüftung, Verkehrsleiteinrichtung, Funkan-lagen für Radio, Mobiltelefon etc., Notruf-anlagen, Brandmelder und Feuerlöschanla-gen, Videoüberwachung, Wärme- und Schadstoffsensoren. Alle Daten und Informationen dieser elek-tronisch gesteuerten Betriebs- und Sicher-heitseinrichtungen gehen bei der Zentralen Betriebsleitstelle (ZBL) in Zella-Mehlis ein und werden dort rund um die Uhr über-wacht. Dies ermöglicht eine optimale Kon-trolle und schnelle Eingriffsmöglichkeiten im Havariefall.


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Umfangreiche Maßnahmenzur Gebäudesicherung

Für den Bau des City-Tunnels Leipzig, eines der größten innerstädtischen Infra-

strukturprojekte Europas, wird die Innen-stadt von Leipzig zur Herstellung der beiden Tunnelröhren mit jeweils 9 m Außendurch-messer mit einem Hydroschild unterfahren. Der Abstand der Tunnelfirste zur Gelände-oberkante liegt zwischen 7 m und 16 m, der Abstand zu den Gründungsunterkanten der Gebäude beträgt minimal ca. 2,50 m.

Im Einflussbereich der Senkungsmulde, die durch die Schildfahrten erzeugt wird, liegen rund 60 Gebäude. Um Schäden infolge vor-triebsbedingter Senkungen zu verhindern, wurden über 30 Gebäude mit dem so genannten „Compensation-Grouting-Ver-fahren“ (CGV) gesichert. Hierfür wurden insgesamt 15 kreisförmige, bis zu 12 m tiefe Schächte mit Innendurch-messern von 3,50 m bis 6,50 m in der Innen-stadt von Leipzig hergestellt. Aus diesen Schächten heraus wurden fächerförmig Horizontalbohrungen unter die Gebäude

vorgetrieben. Die bis zu 65 m langen Boh-rungen waren in mehreren Lagen angeord-net. Nach dem Einbau von Manschettenroh-ren in die Bohrlöcher wurde zunächst durch flächendeckende Injektionen in den Bau-grund die Kontaktinjektion (Verdichtung, Bodenstabilisierung) durchgeführt. Durch weiteres mehrmaliges Einpressen des Injek-tionsgutes unter hohem Druck wurden gezielte Gebäudehebungen erzeugt, um die durch den Schildvortrieb zu erwartenden Senkungen auf ein für die Gebäude un -schädliches Maß zu kompensieren. Die mess-technische Kontrolle der Hebungen und Sen-kungen im Millimeterbereich erfolgte durch ein äußerst präzises elektronisches Schlauch-waagen-System.

Die CGV-Maßnahmen umfassen eine Fläche von ca. 22.000 m2 und zählen damit zuden umfangreichsten Gebäudesicherungs-maßnahmen, die jemals durchgeführt wur-den. Mit dem Einsatz des „Compensation-Grouting-Verfahrens“ in Verbindung mit einem setzungsarmen Schildvortrieb konn-ten Schäden an den Gebäuden weitestge-hend vermieden werden.

T u n n e l b a u /T u n n e l b a u /

S p e z i a l t i e f b a uS p e z i a l t i e f b a u

Sonderprojekt City-Tunnel Leipzig

CGV-Bohrungen

Schildvortriebsmaschine

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Einsatz der Bodenvereisung

Für den Bau des City-Tunnels Leipzig, der durchgängig im Grundwasser hergestellt

wird, wurden auch umfangreiche Boden-vereisungsmaßnahmen sowohl mit Sole-vereisung (Temperaturen zwischen –35 und –30 Grad Celsius) als auch mit Stickstoff-vereisung (Temperatur –180 Grad Celsius) vorgenommen. Für folgende Zwecke wird die Bodenvereisung eingesetzt:– Herstellung eines Querstollens (Ret-

tungsstollen) zwischen den beiden im Schildvortrieb aufgefahrenen Tunnelröh-ren (Länge ca. 10 m, Solevereisung)

– Abdichtung einer Baugrubenwand bestehend aus Düsenstrahlsäulen im Bereich der Station Markt (Stickstoff-vereisung)

– Bergung einer vorhandenen bewehrten, überschnittenen Bohrpfahlwand unter dem Gebäudekomplex Marriott-Hotel/ Goldene Kugel über einen Bergestollen (Stollenlänge ca. 50 m, Stickstoffverei-sung)

– Herstellung der Station Hauptbahnhof unter dem Empfangsgebäude (2 Frost-körperwände à 86 m Länge, Soleverei-sung)

Die umfangreichste und aufwendigste Bodenvereisungsmaßnahme wurde unter dem Empfangsgebäude des Leipziger Haupt-bahnhofes durchgeführt. Der mittlere Teil der Station Hauptbahnhof befindet sich direkt unter dem Empfangsgebäude mit zwei Tiefgeschossen, die als Einkaufszentrum genutzt werden. Für die Herstellung der Sta-tion im Grundwasser war ein wasserdichter Verbau, bestehend aus zwei seitlich angeord-neten ca. 86 m langen und ca. 25 m hohen Frostkörperwänden, erforderlich. Im Schutze dieser Frostkörperwände, die innenseitig mit einer Spritzbetonschale ver-stärkt und rückverankert wurden, war es möglich, ohne äußere Grundwasserabsen-

T u n n e l b a u /T u n n e l b a u /

S p e z i a l t i e f b a uS p e z i a l t i e f b a u

kung bzw. dem Einsatz von Druckluftver-fahren die Baugrube unter dem Gebäude auszuheben und den Mittelteil der Station Leipzig Hauptbahnhof „trockenen Fußes“ zu errichten. Das Vereisungsverfahren bietet neben einer höheren Sicherheit auch hydrogeologische Vorteile, da nach Abschaltung der Vereisung keine sperrenden Verbauten im Untergrund verbleiben, die die Grundwasserströmung behindern.

Hauptbahnhof Längsbahnsteig – Aushub

Hilfsstollen mit Gefrierinstallation (in Betrieb)

Vereisung im Stollen Marriott

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Grundgedanke bei der Reinigung des Stra-ßenabflusses ist es, die Natur möglichst mit einzubeziehen, d. h. es wird die großflächige Versickerung über belebten Bodenzonen bevorzugt. Stehen keine entsprechend gro-ßen Flächen zur Verfügung, wird der Stra-ßenabfluss in Versickermulden bzw. Versi-ckerbecken geleitet. Falls erforderlich, kann die Leistungsfähigkeit des Untergrundes in beiden Fällen durch Bodenaustausch erhöht werden. In der Regel wird hierfür Sand ein-gesetzt, der filterstabil zum benachbarten Baugrund ist. Damit kann auf geotextile Vliesstoffe, auf denen sich, sofern sie abfilt-rierend wirken, ein Filterkuchen bildet, ebenso verzichtet werden wie auf teuren Filterkies. Insbesondere bei Mulden-Rigo-len-Systemen bedeutet dies erhebliche Kos-teneinsparungen sowohl beim Bau als auch bei der Unterhaltung.

Regenrückhalte- und Absetzbecken

Grundsätzlich wird die offene Entwässe-rung bevorzugt. Bei längeren Entwässe-

rungsstrecken ist es allerdings sinnvoll, den Wassertransport durch ein unter der Mulde befindliches Rohr leitungssystem zu führen, um etwaige Erosionsschäden zu vermeiden. Insbesondere bei der geschlossenen Entwäs-serung über Rohrleitungen mit Bordrinnen und Straßenabläufen ist es notwendig, den Straßenabfluss zu reinigen und die an die Ge wässer abgegebene Wassermenge zu drosseln. Diese Aufgaben übernehmen Regenrück-haltebecken, die bevorzugt in „Erd bauweise“ errichtet werden. Sie enthalten entweder ein vorgeschaltetes Absetzbecken mit Tauchwand und Überlaufschwelle oder einen Tauchdamm, der Absetzbecken und Regenrückhaltebereich trennt. Die Verbin-dung erfolgt durch in den Tauchdamm integrierte Rohre, die aufsteigend angeord-

net sind. Durch Überstau des Rohrscheitels im Bereich des Absetzbeckens wird so die Abscheidung von Leichtflüssigkeiten ermöglicht. Eine vergleichbare Abscheide-wirkung erzielt die Tauchwand, der eine Überlaufschwelle zur besseren Einhaltung eines Dauerstaus im Bereich des Absetzbe-ckens nachgeschaltet wird. Die Absetzbecken sind abgedichtet und mit einer Schutzschicht aus Betonpflaster auf Magerbeton versehen. Die Tauchwände werden auf Streifenfundamenten aus Magerbeton gegründet. Das nachfolgende Regenrückhaltebecken kann als Nass- oder Trockenbecken erstellt werden. Bei Trocken-becken – vorzugsweise im Nebenschluss – wird das Ablaufbauwerk hydraulisch an das Absetzbecken angeschlossen. Die Oberkante der Trennwand im Ablaufbauwerk entspricht bei allen Becken der Höhe des späteren Stau-zieles, wodurch gleichzeitig ein inte grierter Notüberlauf geschaffen werden kann. Auf der einen Seite der Trennwand befindet sich ein Drosselorgan (z. B. vertikales oder

E n t w ä s s e r u n gE n t w ä s s e r u n g Für alle DEGES-Projekte gilt die Prämisse, die Oberflächengewässer und das Grundwasser in qualitativer Hinsicht so wenig wie möglich zu belas-

ten. Um quantitative Mehrbelastungen der Oberflächengewässer zu verhin-dern, wird der Straßenabfluss auf den Wert gedrosselt, der vor dem Bau der Straße gegeben war.

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Regenrückhaltebecken in Erdbauweise

Absetzbecken mit Tauchwand und Überlaufschwelle

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konisches Wirbelventil bzw. Dauerstauven-til), auf der anderen Seite ein Absperrschie-ber, der im Katastrophenfall zur Absperrung des Beckenabflusses genutzt wird. Das Was-ser wird in einer getaucht angeordneten Rohrleitung zum Ablaufbauwerk geführt, so

dass kein wartungsintensiver Rechen zum Schutz der Drosselöffnung vor Schwimm-stoffen benötigt wird.

Drei Beispiele für kreative Entwässerungs-techniken in besonderen Problemsituationen.

E n t w ä s s e r u n gE n t w ä s s e r u n g

Nur wenige Kilometer unterhalb der Warnowbrücke wird das Wasser direkt

aus der „fließenden Welle“ der Warnow entnommen und für die Trinkwasserversor-gung der Hansestadt Rostock aufbereitet. Mit Hilfe dieser Aufbereitungsanlagen konnten in der Vergangenheit alle Schad-stoffe aus dem Wasser entfernt werden. Da diese Aufbereitungsanlagen jedoch sehr empfindlich auf Kohlenwasserstoffe reagie-ren, sollte aus wasserrechtlicher Sicht ein Einleiten des Oberflächenwassers von der A 20 in die Warnow und in deren Nebenge-wässer untersagt werden. Aufwendige Pump anlagen und Druckleitungen über viele Kilometer hinweg wären die Folge gewesen. Den DEGES-Ingenieuren gelang es jedoch, die Wasserbehörden und den Träger der

A 20 – „Fließende Welle“ der Warnow

Wasserversorgung für Rostock davon zu überzeugen, dass ein dreistufiges Reini-gungssystem, bestehend aus: 1. Absetzbecken mit Tauchwand, 2. nasses Regenrückhaltebecken und 3. nachgeschaltetes Sandfilterbecken die erforderliche Reinigungsleistung für den Straßenabfluss besitzt.

Im Planfeststellungsbeschluss für diesen Abschnitt der A 20 wurden folgende Werte festgehalten:

Überwachungswert Kohlenwasserstoffe im Probenahmeschacht vor der Bodenpassage:Kohlenwasserstoffe ≤ 5 mg/l, Richtwert für die Eigenüberwachung am Probenahmeschacht nach der Bodenpassage: Kohlenwasserstoffe ≤ 0,5 mg/l. Die nach der Bodenpassage gemessenen Kohlenwasserstoffgehalte lagen immer bei Kohlenwasserstoffe ≤ 0,1 mg/l.

Diese anfangs von den Wasserbehörden kontrollierten Werte wurden in der Regel nicht weiter überprüft, nachdem festgestellt wurde, dass selbst der Prüfwert für die Eigenüber wachung schon vor der Bodenpassage in der Regel mit Kohlenwasserstoffen ≤ 0,1 mg/l eingehalten wurde.Gleiches gilt für den Überwachungswert für absetzbare Stoffe ≤ 0,3ml/l. Die gemessenen Werte sogar für abfiltrierbare Stoffe lagen i. d. R. bei Werten ≤ 3 mg/l und somit 2 Zehnerpotenzen unter den geforderten Werten.

Nachfolgende Messungen der Wasserqualität haben gezeigt, dass die behördlich vorgege-benen Grenzwerte sowie die planfestgestell-

ten Eigenüberwachungswerte durch die drei-stufige Reinigungsanlage nicht nur eingehal-ten, sondern weit unterschritten werden.

Dreistufige Wasserbehandlungsanlage an der Warnowbrücke

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Beim Bau der A 71 wurden mehrere Gewässer gequert, für die eine Einleiter-

laubnis aufgrund der dort vorkommenden seltenen Arten nicht erteilt werden konnte. Ein Fördern des Straßenoberflächenwassers mit Pumpen in benachbarte Abschnitte war ebenfalls nicht genehmigungsfähig. Gleich-zeitig wies der vorhandene Baugrund im versickerungsrelevanten Bereich keine aus-reichende Durchlässigkeit auf.

Deshalb wurden hier spezielle Versicke-rungsbecken konzipiert, die aufgrund des dort vorzunehmenden Bodenaustausches eine Versickerung in den anstehenden Fels-untergrund ermöglichten. Hierzu wurde ein Bodenaustausch von ≥ 4 m Mächtigkeit gewählt, um den dann anstehenden klüfti-gen Felsuntergrund zu erreichen. Zur Reini-gung wurde als Bodenersatz in die Versi-ckerbereiche Sand bzw. Kiessand aufgefüllt. Diese mindestens 3 m mächtige Schicht hat die Aufgabe, das Wasser zwischenzuspei-chern, um so die Versickerung über das gesamte Jahr hinweg zu ermöglichen. Auf diese Schicht wurden Drainagestränge ver-legt und darüber wiederum eine 1 m mäch-


tige, mit Anspritzbegrünung versehene Rei-nigungsschicht. Das Drainagesystem dient dazu, bei länge-ren Regenperioden, in denen der Straßen-abfluss nicht ausreichend zügig versickern kann, eine Vorentlastung des Notüberlaufes zu bewirken. Der filtrierte Ablauf wird in Waldflächen abgeleitet. Den Versickerbe-cken ist ein Absetzbecken mit Tauchwand vorgeschaltet. Da sich diese Becken sehr gut bewährt haben, wurden sie nachfolgend von den Wasserwirtschaftsbehörden auch für zwei Abschnitte der A 38 gefordert.

Beim Bau der A 17 Dresden – Prag waren hinsichtlich der Entwässerung sehr hohe

Umweltanforderungen zu erfüllen – insbe-sondere im Grenzbereich, in dem sich die für die Trinkwassergewinnung wichtige Talsperre Gottleuba befindet. Zum Einen waren auf-wendige Maßnahmen zum Schutz der Was-serqualität erforderlich, gleichzeitig galt es, die besondere Schutzwürdigkeit des FFH-Gebiets Seidewitz bzw. Börnersdorfer Bachtal mit sel-tenen Arten wie der Westgroppe zu beachten. Weiterhin wird im Bereich der Bundesgrenze das Oberflächenwasser der A 17 ab dem

A 71 – Versickerung bei Felsuntergrund

A 17 – Regenrückhaltebecken mit Salzfrachtsteuerung

Hochpunkt, der 2 km hinter der tschechi-schen Grenze liegt, in geschlossenen Syste-men abgeleitet und über mehrere Talbrücken hinweg aus dem Einzugsgebiet der Talsperre Gottleuba geführt. Allerdings erfolgt die Ein-leitung auf deutscher Seite in zwei Gewässer, die einen FFH-Status besitzen, d. h. die maxi-mal zulässige Chloridkonzentration ist hier auf Cl¯ ≤ 200 mg/l limitiert.Die Lösung des Problems: Bei Einleitung des Oberflächenwassers in Gewässer mit ausrei-chender Leistungsfähigkeit wurde der rech-nerische Nachweis erbracht, dass dieser

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Dichte zu vermeiden. Über die Leitfähig-keitsmessung wird ein elektromotorisch betriebener Schieber angesteuert, der – je nach Chloridkonzentration im Gewässer –

Grenzwert aufgrund von Verdünnungswir-kung nicht überschritten wird. Hierzu wur-den u. a. in die Regenrückhaltebecken klei-nere Drosselorgane eingebaut, die für die

im Winter anfallende geringere Wasser-menge bemessen waren. Weitergehende Maßnahmen waren bei Gewässern mit geringer Abflussmenge und gleichzeitig relativ großen Straßenabflüssen erforderlich. So wurden im Sohlbereich der Gewässer durch den Einbau von Sicker-strängen Wasserentnahmestellen herge-stellt. Das Bachwasser wird zu den Rückhal-tebecken gepumpt, dabei wird über die Leitfähigkeit der Chloridgehalt gemessen. Das dem Bach entnommene Wasser wird dann über ein Rohrsystem so in das Rück-haltebecken eingeleitet, dass dort eine räumliche Zirkulation erfolgt, um eine Schichtung aufgrund unterschiedlicher

den Beckenabfluss steuert. Auf diese Weise ist auch bei trockenem Wetter ein Abfluss aus dem Becken (und damit eine Chloridab-gabe) möglich, so dass das Gewässer auch im Winterhalbjahr eine gleichmäßige Chlo-ridbelastung erfährt. Temporäre Überlas-tungen, die nicht hätten toleriert werden können, sind damit ausgeschlossen.Für den Betrieb und die Funktion der „Salz-frachtsteuerung“ wurde ein Monitoringpro-gramm festgelegt, bei dem die gemessenen Leitfähigkeitswerte im Gewässer mit Labor-analysen von monatlich entnommenen Wasserproben, verglichen werden. Dieser Vergleich diente auch der Nacheichung der „Salzfrachtsteuerung“.

Regenrückhaltebecken mit Salzfrachtsteuerung/Kontrollmessung (unten)

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L ä r m s c h u t zL ä r m s c h u t z

Lärmschutzwände und -wälle

Um mit den aktiven Lärmschutzmaßnah-men die erwünschte Reduktion von Schall-emissionen zu erreichen, müssen bestimmte technische Anforderungen erfüllt sein:– der Einsatz geeigneter Materialien

(Schall brechende Oberflächen und Schall absorbierende bzw. hochabsorbie-rende Dämmschichten),

– die notwendige Dimensionierung von Länge und Höhe und

– die Wahl des Neigungswinkels zur Stra-ßenoberfläche.

Gleichzeitig aber wird bei Planung und Aus-führung von Lärmschutzwällen bzw. -wän-den auch ganz besonderer Wert auf eine architektonisch ansprechende Gestaltung gelegt. Denn auf der einen Seite werden diese Anlagen an den Straßenrändern sehr bewusst von den Autofahrern wahrgenom-men, auf der anderen Seite sind sie aus der Perspektive der Anwohner eine dauerhafte Einrichtung. Die gestalterische Herausfor-derung besteht also darin, durch Struktu-rierung, Form- und Farbgebung der Ober-flächen und Kombination von unterschied-lichen Materialien den Eindruck von Langeweile zu vermeiden und gleichzeitig dafür zu sorgen, dass sich die Anlagen möglichst harmonisch in die landschaftli-che bzw. urbane Umgebung einfügen.

A 4: AK Chemnitz – AD Dresden-Nord Aufgrund der Siedlungsdichte und der gro-ßen Nähe von bewohnten Gebieten zur Autobahn war in dem rd. 80 km langen Streckenabschnitt AK Chemnitz – AD Dres-den-Nord die Anlage von ca. 54 km Lärm-schutzwänden bzw. -wällen erforderlich. Herausragendes Beispiel für den Umfang des aktiven Lärmschutzes ist der Bereich Bahrebachsiedlung im nördlichen Stadtge-biet von Chemnitz. Hier wurden an den äußeren Rändern der Autobahn 9 m hohe Lärmschutzwände/-wälle und im Mittel-streifen eine 7 m hohe Lärmschutzwand installiert. Zusätzlich wurde ein lärmmin-dernder Fahrbahnbelag eingebaut.

Nicht nur der Schutz von Natur und Umwelt spielt im modernen Straßenbau eine herausragende Rolle, sondern auch das „Schutzgut Mensch“ erfährt höchste Auf-

merksamkeit. Hier gilt es vor allem, die mit dem Betrieb einer Autobahn verbundenen Lärmbelastungen für die im Nahbereich lebenden Menschen so gering wie möglich zu halten. Bei Neutrassierungen wird von Anfang an, also bereits in der Phase der Linienfindung, auf eine möglichst große Distanz zu vorhandenen Wohnbebauungen geachtet. Bei den Ausbauprojekten hingegen sind gewachsene Siedlungsstrukturen nicht zu umgehen. Der Lärmschutz wird hier zu einem herausragenden Thema.

Lärmschutzwand mit Bepflanzung

Lärmschutzwall/-wand-Kombination

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Allein für den aktiven Lärmschutz auf die-sem nur 1,2 km langen Autobahnabschnitt wurden 9,2 Mio. € investiert.

Ein weiteres Beispiel für die konsequente Verwirklichung umfangreicher Lärmschutz-maßnahmen im Interesse der benachbarten Wohnbebauung und ihrer Anwohner bietet der Abschnitt AS Dresden-Neustadt – AD Dresden-Nord. Auf diesem 9,2 km lan-gen Teilstück wurden 7.800 m Lärmschutz-wände und 2.750 m Lärmschutzwälle errichtet. Auch im Bereich Hellerau wurde auf dem Mittelstreifen eine spezielle Lärm-schutzwand installiert. Diese war notwen-dig, um auf dem dort vorhandenen acht-streifigen Querschnitt den gewünschten Abschirmeffekt zu erreichen.

Die umfangreichen aktiven Lärmschutzan-lagen entlang der A 4 zwischen Chemnitz und Dresden sind beispielgebend für eine gekonnte und effektive Umsetzung sowohl der technischen als auch der gestalteri-schen Anforderungen. Neben dem aktiven Lärmschutz wurden an einer Vielzahl von Gebäuden im Nahbereich der Trasse passive Lärmschutzmaßnahmen (z. B. Schallschutzfenster, Dachisolierungen) durchgeführt.

A 17 – Lärmschutztunnel NickernBei der A 17 Dresden – Prag handelt es sich zwar um ein Neubauprojekt, doch hier war die Anlage der Trasse in unmittelbarer Stadtnähe im Großraum Dresden unum-gänglich. Das brachte für Planer und Inge-nieure besondere Herausforderungen mit sich. Zum einen sollte eine optimale Ver-kehrswirksamkeit erreicht werden, zum anderen galt es, größtmögliche Rücksicht zu nehmen auf Wohn- und Gewerbegebie-te, Bau- und Naturdenkmäler, Parks und gewachsene Wegestrukturen und gleichzei-tig mussten die Lärm- und Schadstoffbelas-tungen für die im Nahbereich der Autobahn lebenden Menschen so gering wie möglich gehalten werden. Neben einer Reihe anderer baulicher Maß-nahmen (mehrere Tunnel, kilometerlange Lärmschutzwände und -wälle, Streckenfüh-rung in tiefer Einschnittlage) im Zuge der A 17 entstand in der Ortslage Nickern ein ca. 800 m langes Lärmschutzbauwerk, wobei rund 530 m als offener Trog mit hochabsorbierenden Wänden und rund 270 m als Einhausung mit vorgelagerten Adaptionsstrecken ausgebildet wurden. Die Straße Alt-Nickern und die Dresdener Stra-ße werden von dem Bauwerk komplett unterfahren.

Lärmschutzbauwerk bei Nickern

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Mitte des Jahres 2007 wurde die DEGES von der Freien und Hansestadt Ham-

burg beauftragt, ein Immissionsschutzkon-zept für einen 11,6 km langen Abschnitt der A 7 aufzustellen. Die Verkehrsbelastung in diesem Abschnitt wird im Prognosejahr 2025 bis zu 170.000 Kfz/24 h betragen. Die Autobahn durch-schneidet dicht bebaute Wohngebiete, ins-besondere Schnelsen, Stellingen und Oth-marschen/Bahrenfeld.

Erste Voruntersuchungen zeigten, dass mit konventionellen Lärmschirmen (Lärm-schutzwälle, ver tikale Lärmschutzwände) die Anforderungen des Bundes-Immis-sionsschutzgesetzes und der Verkehrslärm-schutzverordnung für den Ausbau von Stra-ßen nicht erfüllt werden können.

Es wurden die folgenden Grundelemente für den aktiven Lärmschutz entwickelt, die im Sinne einer weitgehend einheitlichen Gestaltung im gesamten Streckenabschnitt verwendet werden.

In Abbildung 1 ist die gewählte Lösung für die Lärmschutzwände dargestellt. Sie beste-hen sowohl außen als auch in der Mitte aus einem 7,5 m hohen vertikalen Abschnitt und jeweils 1,5 m hohen, 4,5 m lan gen Auskra-gungen. Mit diesen Wandkonstruktionen lässt sich die gleiche Schutzwirkung erzielen, wie mit einer 15 m hohen vertikalen Wand.

9,0

0

7,5

0 4,50

5,00

4,50

3,00 3,75 3,75 3,50 3,50

42,50

0,50 0,75

9,00

18,751,50 1,50

9,0

0

7,5

0

7,5

0

Abb. 1: 9 m hohe Lärmschutzwände, auskragend, am Beispiel des 8-streifigen Quer-schnittes (Prin zipskizze)

Abb. 2: Ausführungsvorschlag für die Lärmschutzwände

Abb. 3: Gestaltungsvorschlag der Lärmschutzwände, anliegerseitig

Abbildung 3 zeigt eine mögliche Gestaltung dieser Lärmschutzwände aus Sicht des Anliegers. Die letz ten 1,5 m der Auskragung sind hier transparent ausgeführt.

Abb. 4: Gestaltungsvorschlag der Lärmschutzwände, fahrbahnseitig

Abbildung 4 vermittelt einen Eindruck des Ausführungsvorschlages aus Sicht des Fah-rers. Im hinteren Teil des Bildes ist eine inte-grierte Schilderbrücke zu erkennen.

Immissionsschutzkonzept für die A 7 in Hamburg

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In einigen Bereichen des Autobahnab-schnittes sind selbst diese Wandkonstruk-tionen noch unzureichend. Bei tiefer Trog- oder Einschnittslage bietet sich dann eine Eindeckelung an, wie in Abbildung 5 sche-matisch dargestellt.Diese Lösung bietet die Möglichkeit vor-handene Zerschneidungen von Ortsteilen zu überwinden und zerstörte Grünverbin-dungen wiederherzustellen.

Dem Deckel sind in der Regel Portalbauwer-ke vorgesetzt, die einerseits einem ausge-wogenen Übergang von Lärmschutzwänden zum Deckel, anderseits als Adaptionsstrecke dienen. Eine mögliche Ausführung zeigt Abbildung 6.

pro laufendem Meter Mittelwand eine Flä-che von ca. 5 m² zur Verfügung.

Neben der Lärmbelastung wurde im Rah-men dieses Immissionsschutzkonzeptes auch die Luft schadstoffbelastung unter-sucht. Insbesondere bei langen Deckeln oder Einhausungen kann es an den Portalen zu erhöhten Konzentrationen von Stick-stoffdioxid (NO2) kommen. Zur Kompensation wird hier in enger Kooperation mit der Bundesanstalt für Straßenwesen die Erprobung eines neuen Verfahrens, dem so genannten NOxer ins Auge gefasst.

Das Verfahren beruht darauf, dass mit Hilfe eines Kataly sators, Titandioxid (TiO2), der dem Beton beigemengt wird, unter Einwir-kung von UV-Strahlung aus den Stickoxi-den Nitritionen gebildet werden. Diese neu-tralisieren dann durch Kalk im Zement zu Nitrat und können anschließend beispiels-weise durch Regenwasser ausgewa schen werden. Dabei sind die ausgewaschenen Nitratmengen sehr gering und tragen nicht zu ei ner Kontaminierung des Bodens bei (das Grundwasser wird nicht belastet).

45,40

5,0

0

3,00 3,75 3,75 3,50 3,50 3,5018,75

5,0

0

0,50

1,00

0,75

1,15

Abb. 5: Deckel am Beispiel des 8-streifigen Querschnittes (Prinzipskizze)

Abb. 6: Gestaltungsvorschlag Portalbauwerk

Befindet sich die Autobahn in Gleichlage oder nur geringer Einschnittslage, so kann ein Vollschutz durch eine Einhausung erreicht werden, wie in Abbildung 7 darge-stellt. Die Einhausungslösung wurde aus der Wandlösung entwickelt, indem die Auskra-gungen über der Fahrbahn geschlossen werden.

In einigen Bereichen befindet sich nur auf einer Seite der Autobahn schutzbedürftige Bebauung. Hier bietet sich eine so genannte Galerie an. Dabei ist eine Fahrbahn einge-haust, zur Mitte hin offen. Die Abschirmung der anderen Fahrbahn erfolgt durch die Auskragung in der Mitte, wie bei den Lärm-schutzwänden.Die konzipierten Wandlösungen, insbeson-dere die Mittelwände, bieten sich für die Installation von Photovoltaikanlagen an. Abzüglich der transparenten Teile der Aus-kragungen und einem Wartungsweg steht Abb. 7: Ausführungsvorschlag Einhausung

Geschäftsführer Technik:Bauassessor Dipl.-Ing. Dirk Brandenburger

Geschäftsführer Recht und Verwaltung:Dipl.-Kfm. (FH) Bodo Baumbach

Herausgeber:

DEGES Deutsche Einheit Fernstraßen planungs- und -bau GmbH

Zimmerstraße 5410117 BerlinTel. 0 30/2 02 43-0Fax 0 30/2 02 43-2 91

Konzeption/Redaktion:Hubert von Brunn, Berlin

Fotos und Skizzen: DEGES

Layout, Lithos und Fotosatz:Aktiva GmbHSchönhauser Alle 36/3710435 Berlin

Druck:Druckerei E. Stein GmbH16540 Hohen Neuendorf

Drucklegung: Mai 2009

Gedruckt auf 100 % chlorfrei gebleichtem Papier

I m p r e s s u mI m p r e s s u m

Foto auf Seite 4: Haseltalbrücke Suhl (frankphoto Suhl)

DEGES · 2019. 9. 9. · lisiert und neue Tätigkeitsfelder erschlossen werden. Dem erfolgreichen...

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