Straßenbau – Tiefbau

Tunnelumbau mit 3D-Kaltfräsen und Asphaltfertigern in Rekordzeit

Die Strecke Frankfurt – Fulda ist eine der meist befahrenen Bahn­trassen im Land und führt bei Schlüchtern durch den mit 3 995 m zweitlängsten Tunnel der Deutschen Bahn (DB). Neben dem bestehenden Tunnel wurde 2010 eine zweite Röhre, der Neue Schlüchterner Tunnel, fertiggestellt und zweigleisig betrieben. Danach wurde die alte Tunnelröhre auf eingleisigen Betrieb umgebaut, sodass sie die Anforderungen des modernen Zugverkehrs erfüllt. Im Anschluss wurde im Frühjahr 2014 die neue Tunnelröhre von zwei- auf eingleisigen Betrieb mit einer sogenannten »Festen Fahrbahn« umgebaut.

Präzise und schnell


Die beiden großen Herausforderungen des letzten Umbaus waren: extreme Präzisionsanforderungen und enormer Zeitdruck. Die Präzision ist bei Geschwindigkeiten jenseits von 160 km/h entscheidend für einen komfortablen Bahnverkehr auf einer Festen Fahrbahn. Der enge Terminplan war dem Umstand geschuldet, dass die Bahn die Einschränkungen des Fahrplans während der Bauarbeiten möglichst gering halten wollte.

Tesch Straßenbau aus Schkeuditz erhielt für die Leistungsgemeinschaft Tesch – Kutter – Wirtgen den Zuschlag für das komplexe Projekt. Filetstück war das Abfräsen der Asphaltdecke mit einer Präzision von ± 4 mm und der Einbau einer neuen Asphaltdeckschicht mit einer Ebenheit von 2 mm bezogen auf eine 4-m-Messbasis.

Perfekte Ebenheit mit 3D-Präzisionsfräsen


Nach zahlreichen vorbereitenden Arbeiten begann Kutter mit dem präzisen Abtrag der Asphaltdeckschicht. Dazu nutzten die Frässpezialisten eine 3D-Nivellierung aus dem Hause Leica. Dabei »verfolgt« eine Totalstation ein Prisma an der Kaltfräse. Es dient als Referenz für die Sollhöhe der gefrästen Fläche. Während des Fräsens ermittelt die Totalstation kontinuierlich die Lage des Prismas im Raum und funkt die Messdaten an einen Systemcomputer auf der Fräse. Sobald die gemessene Höhe von den vorgegebenen Sollwerten abweicht, reagiert die Kaltfräse darauf in Sekundenbruchteilen mit einer Anpassung der Frästiefe.Die DB hatte vorab ein digitales Deckenbuch erstellen lassen und darin die Lage der Oberkante der Fräsfläche genau festgelegt. Entsprechend fräste Kutter mit der schweren Wirtgen-Hochleistungs-Kaltfräse insgesamt 13 700 m² in einer Planebenheit von ± 4 mm in Längs- und Querrichtung auf einer Breite von 3,34 m. Dazu kam nach etwa 2 km noch eine Steigung von 7 %. Weil die Arbeitsbreite der verwendeten Großfräse 2,2 m beträgt, wurde der Asphalt in zwei Bahnen nach Deckenbuch ca. 4 cm tief abgetragen. »Diese Aufgabe löste Kutter mit High-Tech-Maschinen, intensiver Vorbereitung und bestens geschultem Personal«, lobt Stefan Vetter, Projektingenieur bei DB ProjektBau, die Fräser aus Leipzig.

Eine wichtige Voraussetzung beim 3D-Fräsen ist die ungehinderte Sichtverbindung zwischen Prisma und Totalstation. Der maximal mögliche Abstand wird dabei wesentlich beeinflusst von der Streckenführung und der Luftqualität. Er war zunächst mit 44 m recht konservativ angesetzt und entsprach der Distanz der Festpunkte im Tunnel. Das bedeutete für die Fräse: 44 m abtragen, zurücksetzen, die parallele Bahn fräsen und dann den nächsten Abschnitt bearbeiten. Kontrollmessungen zeigten schnell, dass die geforderte Qualität auch bei größeren Abständen produziert werden konnte. Deshalb verdoppelte man bald die Maximaldistanz zwischen Totalstation und Maschine auf 88 m.»Die 3D-Steuerung im Tunnel war nicht trivial, denn die Luftqualität variierte stark. Lkw-Abgase, Staubpartikel, Tunnelbelüftung, Personal zwischen Prisma und Totalstation sowie Luftbewegungen beeinträchtigen die Reichweite und Qualität des Signals. Im Laufe des Projekts gelang es uns aber, durch verschiedene Maßnahmen den Prozess zu optimieren. Ein Spiel der Gewalten um die Genauigkeit – aber es war zu gewinnen«, kommentierte Lutz Meyer, Betriebsleiter von Kutter Leipzig, diesen Prozess.

Vermesser verifizieren Präzision


Zwei unabhängige Vermesser-Teams kontrollierten die Lage der Fräsfläche nach dem Reinigen kontinuierlich einige Meter hinter der Fräse. Ihre Freigabe war nötig, um weiterzufräsen. »Dank der guten Zusammenarbeit mit den Vermessern arbeiteten wir uns zügig durch die knapp 4 km lange Tunnelröhre« lobte Uwe Walter die Vermesser-Profis der Firma Angermeier aus Giebelstadt bei Würzburg.

Die Fräsarbeiten erledigte Kutter im 24-h-Betrieb. Dabei stoppte das Team die Kaltfräse nur zum Tanken, zum Wechsel der Meißel und während der Kontrollmessungen. So war nach 46 Stunden die Asphaltdecke in der geforderten Präzision abgetragen. Mit einem tatsächlichen Vorschub von 4 m/min bis 5 m/min lieferte Kutter damit eine Bestleistung ab, die unter den Bedingungen nur dank digitalem Deckenbuch und 3D-Technik sowie großer Disziplin aller Beteiligten realisierbar war.

Einbau mit Beschicker und BigSki


Während am Ende des Tunnels noch gefräst wurde, startete die Schwarzdeckenmannschaft von Tesch bereits mit den Vorbereitungen für den Einbau auf insgesamt 13 700 m². Sie stellten auf der Fräsfläche ebenfalls im 24-h-Betrieb eine 4 cm dicke Asphaltdeckschicht her aus Asphaltbeton AC 11 DS 45/80-50 A. Dazu nutzten sie einen Vögele-Fertiger Super 1800-2 mit Hochverdichtungsbohle und vorgeschaltetem Vögele-Beschicker MT 3000-2, der eine kontinuierliche Mischgutzufuhr ermöglicht. Bei einer Einbaubreite von 3,34 m und einem Vorschub von 4 m/min bauten die Männer von Tesch 1 400 t Asphalt binnen 16 h ein. Die Anforderungen an die Ebenheit waren mit ± 2 mm bezogen auf die 4-m-Messbasis anspruchsvoll. Um diese Ebenheit zu realisieren, arbeiteten sie mit einem BigSki mit drei Ultraschall-Sensoren. »Eine der größten Herausforderungen war die Asphaltanlieferung im Tunnel. Die geringe Fahrbahnbreite verlangte von den Lkw-Fahrern bei der Begegnung zweier Lkw ebenso wie beim Rückwärtsrangieren höchste Konzentration«, so Jens Geelhaar, Projektleiter von Tesch für dieses Bauvor­haben.

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