Abbruch des Neckartalübergangs der A 6

Durchführung von vier unterschiedlichen Techniken Abbruch des Neckartalübergangs der A 6

von Gunter Schmid, Stefan Scholz

Im Rahmen des Bauprojektes der Via6West GmbH & Co. KG führt die Max Wild GmbH im Auftrag der Arbeitsgemeinschaft A 6 West aus Hochtief Infrastructure GmbH und Johann Bunte Bauunternehmung GmbH & Co. KG den Abbruch des Neckartalübergangs zwischen den Anschlussstellen HeilbronnNeckarsulm und Heilbronn-Untereisesheim durch. Die vier Bauwerke mit einer Gesamtlänge von 1.326 m und der Einsatz von vier verschiedenen Abbruchtechniken stellten dabei eine anspruchsvolle Aufgabe dar.

1 Rückbau mit Litzentechnik 1.1 Überbauelemente Bei dem Teilbauwerk der Neckarquerung handelte es sich um eine 260 m lange Plattenbalken- bzw. Trägerrostbrücke. Die zweifeldrige Stahlkonstruktion setzte sich aus zwei Hohlkästen zusammen, bestehend aus jeweils zwei Längsträgern mit Durchlaufwirkung. Das Bauwerk überführte im Bereich zwischen den Achsen C und C 1 die Autobahn A 6 über den sogenannten‚ Altneckar, welcher lediglich zum Betrieb des stromabwärts gelegenen Wehres genutzt wird. Zwischen den Achsen C1 und D verlief der Neckarkanal, welcher der Binnenschifffahrt dient. Die örtlichen Gegebenheiten waren maßgebend für die Abbruchplanung des Bauwerkes. So durfte die Schifffahrt im Kanal nicht länger als 48 h an zwei getrennten Wochenenden gesperrt werden. Im Altneckar waren Eingriffe in den Durchflussquerschnitt auf ein Minimum zu beschränken, um im Falle eines Hochwassers die Zuwegung zum Wehr für Instandhaltungsmaßnahmen sicherzustellen. Einen weiteren ausschlaggebenden Punkt in der Konzeption stellte die Terminplanung dar: Der Voraussetzung geschuldet, dass das Teilbauwerk für vorbereitende Arbeiten von beiden Seiten andienbar sein musste, konnten die Überbauabbrü che der westlich und östlich angrenzenden Teilbauwerke erst durchgeführt werden, nachdem das Teilbauwerk Neckarbrücke zurückgebaut worden war. Aus den vorgegebenen Bahnsperrpausen am östlich angrenzenden Teilbauwerk sowie dem bereits festgelegten Sprengtermin für das westlich gelegene Teilbauwerk resultierte ein zur Verfügung stehender Ausführungszeitraum vom 2. April 2019 bis 29. Mai 2019. Die Vollsperrung der Schifffahrt auf dem Neckar wurde auf die beiden Wochenen den 18.–19. Mai und 25.–26. Mai in Absprache mit den Schifffahrtsbehörden terminiert. So mussten alle Vorarbeiten innerhalb von sechs Wochen abgeschlossen sein. Das Abbruchkonzept der Neckarbrücke berücksichtigte neben statischen Berechnungen des Bestandsbauwerkes und der eingesetzten Schwimmkörper auch nautische und logistische Gesichtspunkte.

1.2 Rückbau in sieben Phasen 1.2.1 Phase 1: Leichtern Nach der Verkehrsumlegung auf die fertiggestellte Seitenlage wurde das Baufeld am 02. April 2019 für die Abbrucharbeiten übergeben. Noch am selben Tag wurde auf dem Teilbauwerk der Asphalt abgetragen und begonnen, die darunterliegende Abdichtung abzutragen. Später wurden außerdem die Lärmschutzwand, die Betonleitwände und die Brückengeländer zurückgebaut. So wurde gewährleistet, dass die am Bauwerk verbauten Materialien separiert und einer geeigneten Verwertung oder Entsorgung zugeführt werden.

1.2.2 Phase 2: Bauwerksertüchtigung Um die statischen Zwischenzustände während des Rückbaus zu sichern, musste der Überbau zunächst ertüchtigt werden. Sowohl an den späteren Auflagerpunkten der Bauteile auf dem Ponton als auch an den Lasteinleitungspunkten der Litzenträger wurden deshalb senkrechte und waagerechte Beulsteifen angebracht. Dabei wurden ca. 32 t Stahlbleche mit t = 20 mm und b = 250–300 mm sowie ca. 1.900 m Schweißnaht mit a = 5 mm, 8 mm, 10 mm verbaut. Der Einbau der gesamten Ertüchtigungsmaßnahmen erfolgte in Betriebsform 4, also im 24-hBetrieb und an drei aufeinanderfolgenden Wochen. Sämtliche Verstärkungsmaßnahmen wurden auf die Innenseite des Hohlkastens verlegt. Lediglich kleinere Beulsteifen im Bereich der Achse C 1 wurden von außen, von der Insel aus eingebaut.

Bestandsplan: Längsschnitt © Regierungspräsidium Stuttgart

Diese Maßnahme hatte zur Folge, dass alle innenliegenden Bestandssteifen zunächst getrennt und dann mit den ergänzenden Steifen verschweißt werden mussten. Neben den Beulsteifen wurden auf der Insel an Achse C 1 außerdem vier Traggerüsttürme angeordnet, um später ein Kippen des Überbaus in Querrichtung zu vermeiden. Der Überbau wurde in Längsrichtung druck- und zugfest gegenüber den jeweils anschließenden Teilbauwerken verbunden.

1.2.3 Phase 3: Aufbau der Litzentechnik In Phase 3 wurden für den Unterbau der Litzenheber weitere 165 t Stahlträger und Verstärkungen geliefert und montiert. Darauf wurden die Litzenheber installiert und für den Ablassvorgang vorbereitet.

1.2.4 Phase 4: Ablassen Das Abbruchkonzept sah vor, den Überbau zunächst längs über die gesamte Länge zu trennen. Anschließend wurden die beiden südlichen und am darauffolgenden Wochenende die beiden nördlichen Überbauelemente C-C1 und C1-D quer getrennt und auf Pontons abgelassen. Zunächst wurde das Überbaufeld über den Altneckar (C-C1) abgelassen. Da es mit 746 t das schwerere Überbaufeld darstellte, dienten zu diesem Zeitpunkt die intakten angrenzenden Bestands überbauten als Gegenballast. Nachdem das erste Überbauelement auf dem Ponton abgelegt war, wurde das zweite mit einem Gesamtgewicht von 670 t abgelassen. Als Gegenballast diente hier der westlich gelegene Bestandsüber bau und das zuerst abgelassene Bauteil C-C1. Die Kräfte wurden dabei über das Brückenreststück und die Litzenträger in Achse C1 umgelenkt.

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Planung und Ausführung der Beulsteifen © Max Wild GmbH

Um eine Exzentrizität und ein Kippen des Brückenreststückes auf der Achse C1 zu verhindern, war das Kräftegleichgewicht der Litzenlasten trotz unterschiedlicher Bauteilgewichte herzustellen. Dies wurde zum einen durch die Steuerung in den Litzenhebern, aber auch durch stückwei ses Quertrennen des Überbaus erzeugt.

1.2.5 Phase 5: Ausschwimmen Nachdem die Bauteile synchron auf den Pontons abgelegt wurden, konnten sie in den Heilbronner Hafen verschifft und zerkleinert werden. Der Transportverband hatte eine Gesamtlänge von 150 m, eine Höhe von 6,10 m und eine Breite von 16 m. Eine Herausforderung beim Ablegevor gang war, dass der Stahlüberbau beim Ablassen zunächst eine Durchbiegung in Feldmitte bis zu 1,00 m erfährt. Das auf dem Ponton liegende Bauteil wurde folglich als Einfeldträger mit beidseitigen Kragarmen betrachtet, dessen 35 m lange Kragarme sich nach dem Ablegen um bis zu 20 cm durchbiegen sollten. 1.2.6 Phase 6: Pontonberäumung Im Heilbronner Hafen wurden die ausgeschifften Überbauteile dann in 80-tElemente geteilt und mittels Hafenkran vom Ponton gehoben sowie im Anschluss zerkleinert und abtransportiert. Auf diese Weise wurden innerhalb von drei Wochen ca. 2.000 t Stahlschrott umgeschlagen.

1.2.7 Phase 7: Brückenreststück Zum Abschluss galt es den Stahlüberbau, die Stützen und deren Fundamente auf der Insel zurückzubauen. Der Rückbau erfolgte durch einen Mobilkran und einen Hydraulikbagger. Für den Abtransport der Teile von der Neckarinsel kam auch hier ein Ponton zum Einsatz.

Ablassvorgang bei Feld C-C1 © Ingenieurbüro Hauf GmbH & Co. KG

Ablassvorgang bei Feld C1–D © Ingenieurbüro Hauf GmbH & Co. KG

Ablassvorgang bei der nördlichen Richtungsfahrbahn © Max Wild GmbH

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Ausschwimmen der nördlichen Richtungsfahrbahn © Max Wild GmbH

11 12 Abbruchreihenfolge bei der Vorlandbrücke © Ingenieurbüro Hauf GmbH & Co. KG 10

2 Abbruch der Vorlandbrücke 2.1 Zweistegiger Plattenbalken Die Vorlandbrücke bestand aus einem einteiligen Überbau, der sich über 15 Felder erstreckte. Das Bauwerk aus den 1960er Jahren war als zweistegiger Plattenbalken, ein sogenannter HombergQuerschnitt, mit Stützweiten von 39 m ausgeführt worden. Die Herstellung erfolgte ebenfalls abschnittsweise auf verschiebbarem Lehrgerüst. Die Koppel fugen befanden sich jeweils 9,50 m von den Stützenachsen entfernt. Das Bauwerk stand im Wasserschutzgebiet und im Überflutungsbereich des Neckars.

2.2 Konventioneller Abbruch Der Abbruch gliederte sich in vier Arbeitsschritte: Vorbereitend wurden die Asphaltund Abdichtungsschichten getrennt voneinander abgetragen. Anschließend wurde die Platte mit Hilfe eines auf dem Überbau stehenden Kettenbaggers perforiert. Um die Standsicherheit der Längsbalken weiterhin gewährleisten zu können, wurden in regelmäßigen Abständen Druckstreben aufrechterhalten.

13 Übersichtsdarstellung der Vorlandbrücke © Max Wild GmbH

Die Längsträger wurden im zweiten und dritten Arbeitsschritt durch kontrollierten und schrittweisen Rückbau der Stützen von oben nach unten zu Fall gebracht, gestemmt und durch Pulverisieren brecherfertig aufbereitet.

14 Bestandsplan: Längsschnitt © Regierungspräsidium Stuttgart

Die Längsträger knickten, wie geplant, an der jeweiligen Koppelfuge ein. Dies ermöglichte einen feldweisen Rückbau des Restbauwerks. Die Festlager befanden sich an Achse 7 und 8. Aus diesem Grund wurde jeweils von Osten bzw. Westen zu den Festlagern hin abgebrochen. Das Abbruchmaterial, das zunächst im Überflutungsbereich lag, musste direkt im Anschluss schnellstmöglich aufge häuft werden, um den Durchflussquerschnitt im Falle eines Hochwasserereignisses so wenig wie möglich zu beeinträchtigen.

3 Sprengabbruch Bei diesem Teilbauwerk handelte es sich um eine insgesamt 311,20 m lange Plattenbalkenbrücke mit bogenförmigen Hohlkästen. Der vorgespannte dreifeldrige Überbau war in Längsrichtung durchlaufend. Auf je einem der Hohlkästen befand sich eine Richtungsfahrbahn, die Hohlkästen waren baulich voneinander getrennt. Die Längsvorspannung war durch externe Spannglieder gegeben. Der Überbau lag auf massiven Pfeilerscheiben in den Achsen A 1 und A 2 auf.

Das Bauwerk überführte im Randbereich des Feldes A-A1 die A 6 über die Neckartalstraße. Das restliche Bauwerk querte einen Teil des Neckartals und schloss in Achse B an die Vorlandbrücke an. Die Neckartalstraße ist eine der wichtigsten Verkehrsadern für Pendler und Unterneh men der Umgebung. Demzufolge sollte der Rückbau in einem zusammenhängenden Bauzeitfenster von vier Tagen abgeschlossen sein. Durch die Konstruktionsweise war ein Abbruch des Gesamtüberbaus konventionell im verfügbaren Zeitfenster nicht realisierbar, weshalb als Alternative die Sprengtechnik gewählt wurde. Die Trümmer über der Kanalstraße sollten anschließend mit Abbruchbaggern konventionell in Betriebsform 4 im vorgeschriebenen Zeitraum beräumt werden. Das Sprengkonzept sah vor, zunächst sämtliche Leichterungsarbeiten auf dem Überbau durchzuführen. So wurden auch hier die Leiteinrichtungen, Lärmschutz wände und Brückenbeläge zurückgebaut und fraktioniert. Ziel der Sprengtechniker war es, lediglich die Brückenpfeiler zu zerstören, so dass sich der Überbau »niederlegt«. Wie bei einer Sprengung üblich, wurden bereits im Vorfeld die Sicherheitsvorkeh rungen mit allen zuständigen Behörden abgestimmt. Hierzu gehörte beispielsweise ein großräumiger Sperrradius um die Baustelle, der von 20 Polizisten und 40 Helfern des Technischen Hilfswerkes (THW) gesichert wurde. Während der Sprengung wurde der Verkehr auf der A 6 angehalten. Unmittelbar nach der erfolgreichen Sprengung wurde eine Kontrollfahrt über die Fahrbahn der Seitenlage durch die Polizei und den Erhaltungsdienst durchgeführt. Zeitgleich erfolgte die Inaugenscheinnahme der Trümmer und der Unterbauten der Seitenlage durch den Sprengverantwortlichen. Nach Freigabe durch die Verantwortlichen konnte der Verkehr nach ca. 1 h wieder über die neue Brücke rollen. Zur Beweissicherung an den nebenste henden Pfeilern der Seitenlage und dem nahegelegenen Autohaus wurden Kontrollmessungen aufgrund der auftretenden Erschütterungen vorgenommen.

15 Sprengung der Pfeilerscheiben © Max Wild GmbH

16 Ansicht des Bahnfeldes © Ingenieurbüro Hauf GmbH & Co. KG

4 Abbruch der Bahnfeldüberführung 4.1 Vierfeldrige Spannbetonhohlkästen Das Brückenbauwerk führt die A 6 über die Kanalstraße, ein Gleis der örtlichen Straßenbahn sowie über drei Gleise der Deutschen Bahn. Beim Bestandsbauwerk handelt es sich um jeweils zwei vierfeldrige Spannbeton hohlkästen aus den 1960er Jahren. Der Überbau mit Durchlaufwirkung wurde abschnittsweise auf verschiebbarem Lehrgerüst, an Widerlagerachse E (412) beginnend, hergestellt und war in Längsund Querrichtung, bei einer Bauhöhe von 2,10 m, quer und längs vorgespannt. Die Stützweiten betrugen in Längsachse 40 m, 44 m, 44 m und 37 m bei einer Gesamtlänge von 160 m. Zwischen den Widerlagern war der Überbau auf Stützen mit einem Durchmesser von 1,60 m gelagert, wobei die mittlere Stütze als Festlager monolithisch an den Überbau angeschlossen war.

4.2 Rückbau durch Auskranen Der Rückbau des Überbaus erfolgte abschnittsweise, beginnend mit der südlichen Richtungsfahrbahn am Widerlager Achse E (412). Zu den vorbereitenden Maßnahmen gehörte es, den Asphalt und die Abdich tungsebene getrennt abzutragen. Um die Tragfähigkeit des Bauwerks bei den einzelnen Hüben aufrechtzuerhalten, wurden pro Richtungsfahrbahn jeweils zehn Hilfsunterstützungen unterbaut. Der schlechte Baugrund, ein zweischichtiger Aufbau aus künstlichen Auffüllungen und Festgesteinen des Lettenkeupers, stellte dabei eine Herausforderung dar.

17 Kranstudie zum Hub 1 © Max Wild GmbH

18 19 Rückbauphasen des Bahnfeldes © Max Wild GmbH

Die Auffüllung in einer Mächtigkeit von 5–6 m verhinderte durch die schlechten Bodenkennwerte das Einbinden der Fundamente in den Baugrund. Dies hatte zur Folge, dass vorab eine Aufschüttung mit RC-Beton 0/45 auf Geländeoberkante aufgebracht werden musste, um anschließend darauf die Hilfsfundamente herstellen zu können. Ein besonderer Zwangspunkt war dabei das Lichtraumprofil des Schienenverkehrs. Vor dem Aushub des ersten Bauteils mussten einzelne Längsspannglieder abgebohrt werden, um die Druckkraft auf den Überbau zu reduzieren. Durch die vollständige Vermörtelung der Spannglieder innerhalb der Hüllrohre baute sich die Vorspannung nach einer gewissen Verankerungslänge erneut auf. Ohne Reduzierung der Vorspannung wäre nach Aushub der ersten Teile ein Kollabieren des Überbaus möglich gewesen. Bevor der Überbau getrennt werden konnte, musste deshalb aus Sicherheitsgründen die vollständige Vermörtelung der Spannglieder überprüft werden. Im ersten Rückbauschritt wurden innerhalb des Schwenkbereiches des Raupenkranes die südlichen Kragarme geschnitten und ausgehoben. Zur Erhaltung der Bauwerkssymmetrie entfernte man in gleicher Weise die nördlichen Kragarme. Innerhalb des Gleisbereiches konnte nur in Sperrpausen gearbeitet werden.

In weiteren Sperrpausen im Juni wurden innerhalb von zehn Nächten zwölf Überbauteile und zwei Stützen mit Gewichten bis 278 t ausgehoben. Um den Schienenverkehr so wenig wie möglich zu beeinträchtigen, wurde auf Hilfsunterstützungen innerhalb des Gleisbereiches verzichtet. Aus Platzgründen war es zwingend notwendig, die einzelnen Hubteile just in time brecherfertig aufzubereiten und abzutransportieren. Den Aushubarbeiten folgte der Rückbau des Raupenkrans, damit im Nachgang der Restüberbau von Achse 300 (Festlager) in Richtung Widerlager E mit dem konventionellen Abbruch entgegen der Aufbaurichtung starten konnte. Aufgrund der Abbruchrichtung bzw. Wegnahme des Festlagers musste der Überbau an Achse 200 erneut unterstützt und in Querrichtung mittels einer Seilsäge komplett getrennt werden, um zu gewährleisten, dass der Restüberbau nicht aus der Auflagerbank gleiten und den Verkehr der Kanalstraße nicht beeinträchtigen konnte. Das Brückenreststück über der Kanalstraße wurde unter Vollsperrung der Landstraße in konventioneller Weise zurückgebaut.

Autoren: Gunter Schmid M.Eng. Bauingenieurwesen Stefan Scholz Staatlich geprüfter Bautechniker Max Wild GmbH, Berkheim Bauherr ViA6 West GmbH & Co. KG, Bad Rappenau

Abbruchplanung Max Wild GmbH, Berkheim (Entwurf) Ingenieurbüro Hauf GmbH & Co. KG, Gundelfingen (Tragwerksplanung)

Prüfingenieure Dipl.-Ing. Michael Gleissle, Karlsruhe (Stahlbrücke) Dipl.-Ing. Till Würfel, Karlsruhe (Bahnbrücke) Dipl.-Ing. Roland Wetzel, Stuttgart (Vorlandbrücke, Sprengabbruch)

Durchführung Abbruch Max Wild GmbH, Berkheim (Entwurf)

Bauausführung Neubau Arbeitsgemeinschaft A 6 West: Hochtief Infrastructure GmbH, Essen Johann Bunte Bauunternehmung GmbH & Co. KG, Papenburg

ABBRUCH