1. Aufgabenstellung

Die Stadt Hausach liegt an einer der wichtigsten Ost- West-Querungen des Schwarzwaldes, die an der Rheintalautobahn bei Offenburg beginnt und im Raum Villingen-Schwenningen an der Autobahn Stuttgart-Bodensee endet.

Jahrzehntelang hatten die Hausacher Bürger den immensen Durchgangsverkehr im Kinzigtal auf der Bundesstraße 33 von bis zu 20.000 Fahrzeugen pro Tag zu ertragen. Nach langwierigen Planungs- und Genehmigungsverfahren konnte im Juli 1990 endlich mit dem Bau der Umgehung Hausach für die B 33 begonnen werden. Die Umgehung umfasst eine Gesamtlänge von 4 km und 2,6 km Anschlussstrecken mit insgesamt 14 Brückenbauwerken. Kernstück der Umgehungsstraße ist der 1085 m lange Sommerberg- Tunnel. Die ursprünglich im Jahre 1969 nach §16 des Bundesfernstraßengesetzes festgelegte Linienführung der B 33 beinhaltete ein Tunnelbauwerk von nur 450 m Länge. Zahlreiche Einsprecherforderten einen weitergehenden Lärmschutz und eine bessere städtebauliche Anpassung zweier von der neuen Straße tangierter Wohnbaugebiete, was letztlich zu einer Trassenverschiebung nach Norden und damit zu einem längeren Tunnelbauwerk führte.

2. Entwurf

2.1 Geologische und hydrogeologische Verhältnisse

Die Trasse des im bergmännischen Ausbruch herzustellenden Tunnelbauwerkes führt durch ein vielfältiges Gebirge. Paragneis und Syenit stellen dabei die häufigsten Gesteine dar. Die meist dunklen, massigen und mittelkörnigen Syenitgesteine, die an weitständigen tektonischen Trennflächen zerlegt sind, bilden über ca. 320 Meter den zentralen Abschnitt im Tunnel. Westlich und östlich des genannten zentralen Abschnittes herrschen Paragneise vor. Sie sind ebenfalls meist dunkle, aber im Gegensatz zum Syenit gebänderte Gesteine. In der Schieferungsebene sind vereinzelt Amphibolite und Kalksilikate eingeschaltet. Der tektonische Kontakt zwischen Syenit und Paragneis erfolgt auf beiden Seiten über Störungszonen von bis zu 20 m Mächtigkeit.

Eine geologische Besonderheit liegt auf den ersten 335 m von Westen her vor. Dort wird ein als „Bröckelfels" bezeichnetes, völlig aufgewittertes, aber nicht umgelagertes Gestein angetroffen.

Als mineralogische Besonderheit ist ein etwa 5 m mächtiger Pegmatitgang im Bröckelfels mit ungewöhnlich großen Turmalinsonnen zu nennen.

Die maximale Überdeckung der Tunnelfirste wird etwa bei Station 740 - 910 mit ca. 73 m angetroffen.

Ein geschlossener Grundwasserspiegel liegt im gesamten Tunnelbereich nicht vor. Aus dem in Abhängigkeit von den Niederschlagen schwankenden Kluftwasserspiegel sind jedoch zahlreiche Wasser- Zutritte zu verzeichnen. Die Gesamtschüttung beträgt 1,5 bis 2,5 l/sec. Während der Bröckelfels im Westen völlig trocken liegt, treten zwischen Station 200 und 300 Wasserzutritte in einem schmalen Bereich von intensiv zerklüftetem Paragneis bzw. Syenit auf. Die stärksten Wasserzutritte befinden sich in den Paragneisen der östlichen Tunnelhälfte und sind meist an die querschlägigen und steilstehenden Störungen gebunden.

2.2 Entwurfsparameter

Der Regelquerschnitt des 1085 m langen Tunnels entspricht dem Straßenquerschnitt 12 t gemäß RABT. Etwa in Tunnelmitte ist eine beidseitig ca. 40 m lange und 2,50 m breite Pannenbucht angeordnet. Die Ausbruchsfläche des Regelquerschnittes beträgt ca. 82 m2, die des Aufweitungsbereiches ca. 144 m2.

Die Tunneltrasse steigt von West nach Ost gleichmäßig mit 0,45 % bis zum Hochpunkt, der noch im Tunnel etwa 60 m vor dem Ostportal liegt. Der Tunnel liegt in seinem gesamten Bereich in einer Rechtskurve, die von Westen kommend, zunächst mit einem Radius von R = 900 m etwa 125 m in den Tunnel hineinführt. Daran schließt sich ein ca. 245 m langer Übergangsbogen zur nachfolgenden Rechtskurve mit R = 7.500 m an. Dieser Radius wird bis kurz vor das östliche Tunnelende beibehalten. Das einseitige Quergefälle beträgt im Westen 3 % und vermindert sich im größeren Radius auf 2,5 %.

2.3 Anordnung der Betriebseinrichtungen

Von der etwa in Tunnelmitte angeordneten Pannenbucht zweigen zwei Kavernen mit gleicher Ausbruchsfläche wie der Regelquerschnitt rechtwinklig zur Fahrbahn nach Norden ab. Die westliche Kaverne dient der Elektroversorgung, die östliche der Tunnelentlüftung. Bei einem 1 km langen im Gegenverkehr befahrenen Tunnel kommen als Lüftungs- Systeme in Frage:

• Durchgehende Längslüftung
• Längslüftung mit zentralem Absaugschacht
• Reversible Halbquerlüftung.

Der hohe Anteil an schwerem Lkw-Verkehr und dessen im Mittel fast gleichmäßige Richtungsaufteilung bewirken ein dauerndes Pendeln der Tunnelluftsäule, was eine ständige Durchlüftung der Portalabschnitte auf eine Länge von 100 - 300 m bewirkt. Im mittleren Abschnitt befindet sich jedoch eine Zone, in welcher die Tunnelluft relativ selten ersetzt wird. Dieser Umstand, wie auch Berechnungen der Betriebskosten und Beurteilung der Immissionsfreundlichkeit erwiesen eine zentrale Absaugung als günstigste Lösung. Lüftungs- und Elektrokaverne sind an ihrem nördlichen Ende durch einen Quergang verbunden. Von der Lüftungskaverne führt ein ca. 19m langer Stollen mit einem Ausbruchsquerschnitt von etwa 34 m2 zum Fuß eines senkrecht nach oben verlaufenden Abluftschachtes, der etwa 73 m tief ist und einen eiförmigen Querschnitt mit den Abmessungen von ca. 6,50 x 8,50 m aufweist. In diesem Querschnitt ist auch ein Fremdbelüftungsrohr für die Kaverne untergebracht.

Das Betriebsgebäude ist unmittelbar neben dem Westportal an dessen Südseite angeordnet. Ein zusätzlicher Elektroraum ist als Einzelgebäude etwa 20 m hinter dem Ostportal vorgesehen.

2.4 Bauweise und Ausbruchskonzept

Der Tunnel wurde in seiner gesamten Länge nach der „Neuen Österreichischen Tunnelbauweise" (NOT) bergmännisch aufgefahren. Dem Ausbruch folgend wurde eine Spritzbetonschale als Erst- Sicherung eingebaut, die mit Tunnelbogen und Betonstahlmatten, ggfs. auch mit Ankern verstärkt wurde.

In der Ausschreibung wurde ein Auffahren im Gegenvortrieb geplant. Vom Westen her ist das Gestein im Bereich des Bröckelfelses auf etwa 250 m Tunnellänge mechanisch gelöst worden. Der im Syenit und Paragneis erforderliche Sprengvortrieb ist hingegen von Osten her vorangetrieben worden. Während im Westvortrieb der Kalotte in kurzem Abstand folgend sofort die Strossen und die Sohle ausgebrochen wurden, ist von Osten her zunächst nur das Auffahren der Kalotte bis zum Durchschlag mit dem Westvortrieb erfolgt. Der Ausbruch der Strossen und der Sohle ist nach dem Durchschlag von West nach Ost rückschreitend durchgeführt worden, wobei das Ausbruchsmaterial über die noch vorhandene Sohle des Kalottenvortriebs in Richtung Osten abgefahren werden konnte. Das Ausbruchsmaterial konnte größtenteils für die Straßenbaumaßnahme der B 33 verwendet werden.

2.5 Dichtung und Entwässerung

Zur Fernhaltung des Bergwassers hat der Tunnel eine Abdichtung zwischen Außen- und Innenschale. Ausgeführt ist ein Stapelfaservlies mit 500 g/m2, der nach Aufspritzen eines Dichtungsträgers auf die behandelte Oberfläche der Spritzbetonschale eingebaut wurde. Danach folgte eine Folie aus PE Kunststoffbahnen (d = 3 mm). Am Fuß der Ulmen ist eine auf Dauer wirksame beidseitige Bergwasserdrainage aus einem in Einkornbeton verlegten Filterröhr DN 150 angeordnet, an der die Abdichtungsbahn endet.

Die Drainage wie auch die Tunnelfahrbahn werden nach Westen hin entwässert. Die Fahrbahnentwässerung erfolgt über eine Hohlbordrinne, die an eine nach Westen führende Sammelleitung angeschlossen ist. Nach dem Passieren eines Leichtflüssigkeitsabscheiders wird die Fahrbahnentwässerung der Kanalisation und von dort der Kläranlage zugeführt, während das Bergwasser direkt in die Kinzig eingeleitet wird.

2.6 Innenausbau

Je nach den angetroffenen Gebirgsverhältnissen wird die Stahlbetoninnenschale mit oder ohne Sohlgewölbe eingezogen. Die Dicke der Innenschale variiert dabei entsprechend den vorliegenden unterschiedlichen geotechnischen Verhältnissen. In zwei Arbeitsschritten wurden die Bankette bzw. die Sohle hergestellt. Auf diesen Bauteilen lief nachfolgend der Schalwagen. Die Tunnelquerschnittsgestaltung ist so gewählt, daß ein für den Normalquerschnitt passender, in der Mitte teilbarer Schalwagen durch entsprechende Einsatzteile den aufgeweiteten Querschnitten in den Pannenbuchten oder in den mit Lärmschutz auszustattenden Portalbereichen einsetzbar war. Die maximale Länge der Betonierabschnitte betrug mit 11 m. Entlang der Blockfugen wurde radial umlaufend ein außenliegendes Fugenband an die Dichtungsfolie geschweißt und mit der Innenschale einbetoniert.

Mit einer dem Betonierbetrieb nachlaufenden Sekundärverpressung wurde der Spalt in der Firste zwischen Spritzbetonaußen- und Innenschale geschlossen.

Die im Einklang mit dem anstehenden Gelände unter ca. 30° recht flach angeschnittenen Tunnelportale haben einen Kragen, dessen Laibungsfläche in aufsteigender Richtung von rd. 0,70 m auf 1,60 m zunimmt und die in ihrem Scheitelpunkt um 20° aus dem Lot heraus nach außen geneigt ist. Der Kragen ist durch parallel zur Scheitelneigung eingelegte Kragenleisten von 3 x 6 cm strukturiert.

2.7 Fahrbahnaufbau

Der Aufbau der Fahrbahn ist über den gesamten Tunnelbereich konstant. Er besteht aus 4 cm Deckschicht, 8 cm Binderschicht, 14 cm Bitum. Trag- Schicht und 34 cm Frostschutzschicht. Im Bereich der Querschnitte mit Sohlgewölbe ist der Bereich zwischen OK Sohle und UK Frostschutzschicht mit einer Schottertragschicht aufgefüllt. Beidseitig der Fahrbahn sind Notgehwege mit jeweils 1 m Breite angeordnet, unter denen Kabelkanalformsteine mit 8 bzw. 9 Leerrohren untergebracht sind. Die Lösch- Wasserleitung liegt seitlich neben dem nördlichen Fundament in der Fahrbahn auf Frosttiefe.

2.8 Ausstattung und Betriebseinrichtungen

2.8.1 Beleuchtung

Die Grundbeleuchtung erstreckt sich über die ganze Länge des Tunnels und besteht aus einer Tagstufe und einer Nachtstufe. Die Nachtstufe dient gleichzeitig als Sicherheitsbeleuchtung, die bei Netzausfall über Batterien gespeist wird. Die Adaptionsbeleuchtung in den Portalbereichen kann in Abhängigkeit von der Außenhelligkeit sechsstufig angepasst werden. Die Tunnelwände wurden bis auf eine Höhe von 2 m hell beschichtet.

2.8.2 Belüftung

Zur zentralen Absaugung in Tunnelmitte sind zwei stufenlos regelbare Axialgebläse mit einer Antriebsleistung von je 90 kW erforderlich. 8 unter der Tunneldecke angebrachte Strahlventilatoren mit einer Antriebsleistung von je 22 kW dienen dem Druckausgleich in den beiden Tunnelhälften. Für die Tunnelluftüberwachung sind 6 CO-Meßstellen und 6 Sichttrübungsmeßstellen vorgesehen. Für Revisionsarbeiten ist im Abluftschacht eine Befahrungsanlage mit fest installiertem Aufzuggestänge und einer mobilen Befahrungseinheit mit ausklappbarer Plattform eingebaut.

2.8.3 Brandschutz

Zum raschen Erkennen eines Brandherdes ist ein Temperatur-Sensorkabel über die ganze Tunnellänge angeordnet. Hydranten und Handfeuerlöscher, sowie Handbrandmelder in den Notrufnischen ergänzen das Brandschutzsystem.

2.8.4 Kommunikationseinrichtungen

In der Tunnelröhre sind im Abstand von 160 m Notruftelefone installiert. Über eine Telekomleitung kann mit der nächsten Polizeidienststelle Verbindung aufgenommen werden. Die Polizei kann über eine mit 14 Kameras bestückte Videoanlage das Geschehen im Tunnel beobachten und die Tunnelbenutzer über Funk ansprechen. Vor jedem Portal ist eine Notrufsäule angeordnet.

2.8.5 Elektroversorgung

Der Anschluss an das 20 kV-Netz mit zwei getrennten Ringeinspeisungen ist im Betriebsgebäude am Westportal zusammen mit der Steuer- und Versorgungseinrichtung für die Adaption des Westportals untergebracht. Das am Ostportal angeordnete Einzelgebäude dient der Adaptionssteuerung bei der Osteinfahrt.

Die neben der Lüftungskaverne liegende Elektrokaverne nimmt die Schaltanlagen für die Abluftanlagen auf.

Die Kommunikation der drei Stationen erfolgt über ein zentrales Leitsystem, das auch die Verkehrslenkung und die Signalverwaltung übernimmt. Die Leitwarte dieses zentralen Leitungssystems ist ebenfalls im Betriebsgebäude am Westportal untergebracht und gestattet dem Bedienenden jederzeit einen Überblick über Betriebszustand und Verkehrsläge.

2.8.6 Lärmschutz

Lärmschutzmaßnahmen wurden dort vorgesehen, wo die Wohnbebauung einer direkten oder indirekten Schallimmission ausgesetzt ist. Zu diesem Zweck wurde der Bereich des westlichen Tunnelportals mit schallschluckenden Elementen ausgekleidet.

3. Bauausführung

3.1 Voreinschnitte

Zu Baubeginn wurde am Ostportal über die Zufahrt von der B 294/östliche Kinzigbrücke der Voreinschnitt auf ca. 130 m Länge hergestellt. Dieser Voreinschnitt wurde zunächst auf Kalottenhöhe angelegt und später mit dem Ulmen-Sohlaushub eingetieft. Soweit möglich wurden die Böschungen in ihrer endgültigen Lage begrünt.

Für die Erstellung der Voreinschnitte am West- und Ostportal waren umfangreiche Erdarbeiten und Böschungssicherungen erforderlich. Die Voreinschnitte wurden an der Stirnseite im Bereich der Tunnelöffnungen mit Spritzbeton d = 10 cm gesichert. Im westlichen Bereich musste dabei noch das Betriebsgebäude in den Voreinschnitt eingebunden werden. Die seitliche Böschungsneigung betrug 45° und wurde mit Folie und Baustahlgewebe gesichert, wobei die nordseitlichen Böschungen mit einer Delta- Green-Wand gesichert wurden. Im Bereich der Kalotte wurde ein Verstärkungsring erstellt und in das Gebirge rückverankert. Oberhalb des Portals wurde mit Textilgittern gesichert und das Regenwasser in einer umlaufenden Entwässerungsrinne abgeführt. Die endgültige Sicherung der Voreinschnitte erfolgte zum Teil mit begrünten Böschungen.

3.2 Tunnelvortrieb

Nach der Fertigstellung der Portalsicherung erfolgte der Anschlag. Aufgrund der Größe des Ausbruchquerschnittes wurde der Sommerbergtunnel, so wie in der Ausschreibung vorgesehen, in zwei bzw. drei Teilabschnitten aufgefahren. Zunächst wurde die Kalotte von beiden Portalen aus mit einem Querschnitt von 55 m2 ausgebrochen. Auf der Westseite wurden für den Kalottenvortieb 4 Luftbögen aufgestellt und mit Spießen oder Blechen eine tragfähige Schale von 30 cm Dicke vorgepfändert, die auf einem Fundamentstreifen fußte. Der Anschlag auf der Ostseite erfolgte sinngemäß, jedoch bedingt durch die Schräge der Portalböschung war hier die Luftbogenschale länger (8 Luftbögen). Die in offener Bauweise hergestellten Tunnel- und Portalblöcke wurden von außen verschalt, wobei die Innenschalung der Schalwagen übernahm. Die Portalkragen wurden in einem separaten Arbeitsgang erstellt. Der Kalottenvortrieb erfolgte entsprechend den vorgesehenen Ausbruchsklassen. Nach dem Erreichen des Durchschlagpunktes, der erwartungsgemäß etwa bei 360 m von Westen her lag, wurde mit dem Strossenvortrieb der nächste tiefere Ausbruch aufgefahren, wobei der Tunnel nur in den portalnahen Bereichen mit Sohlgewölbe ausgeführt wurde. Der Strossenvortrieb begann abschnittsweise im Westteil des Tunnels, im Anschluss daran erfolgte der Vortrieb im Ostteil. Während im Ostteil durchweg Sprengvortrieb zum Einsatz kam, konnte der Ausbruch im Westteil im Baggerbetrieb, zum Teil mit Lockerungssprengungen durchgeführt werden.

3.3 Abteufung des Luftschachtes

Vorbereitend für die Raise-Bohrung wurde eine Zielbohrung niedergebracht, eingeschlossen von einem Fundamentring im Eiprofil des späteren Schachtes. Mit der Raise-Bohrung wurde der Schacht aufgeweitet und mit einem Schachtbagger im ganzen Profil abgeteuft, wobei der Aushub durch die Raise- Bohrung nach unten geschuttert und durch den aufgefahrenen Zugangsstollen abgefahren wurde. Die Sicherung erfolgte nach den für den Luftschacht ausgeschriebenen Klassen. Der Schacht wurde in Kletterschalung betoniert. Der Schachtkopf wurde mit eingefäbtem Terrament-Zement hergestellt.

3.4 Innenschale

Entsprechend der Ausschreibung wurde die Innenschale in zwei Schritten eingebaut. Zunächst wurden das Sohlgewölbe bzw. die Bankette mit den Ulmendrainagen hergestellt. Auf dieser Sohle bzw. den Banketten lief der Schalwagen für das Gewölbe. Für den Regelquerschnitt wurde ein Sicea-Schalwagen verwendet. Für den Bereich mit Aufweitung für den Lärmschutz am Westportal konnte entwurfskonform derselbe Wagen ohne Umbauten zum Einsatz kommen, er wurde hier lediglich „weiter gestellt". Durch die gleichen Regelquerschnitte von Elektrostollen, Lüftungsstollen und Verkehrstunnel wurde bei der Herstellung der Innenschale der Schalwagen in den Kavernen gedreht und dort die Innenschale eingebaut. Für die Pannenbucht wurde ein extra für dieses Profil konzipierter Schalwagen verwendet. Die maximale Blocklänge in der Pannenbucht betrug 8,22 m, im Regelquerschnitt 11 m. Die Stirnwände der Pannenbucht wurden mit dem Regelquerschnittswagen und einer verlängerten Stirnschalung betoniert. Die Innenschale für den Zugangsstollen sowie den Verbindungsstollen wurde mit einer örtlich angepassten Holzschalung in Verbindung mit Peri-Fertigteilschalungselementen hergestellt. Für die Innenschale des Lüftungsschachtes wurde ebenfalls eine von der Firma Peri konzipierte Schalung verwendet. Sämtliche Nischen wurden mit Holz-Sonderschalungen im Zuge der Blockbetonierung erstellt. Nach der Herstellung der Innenschale bzw. zeitlich versetzt dazu, wurden die Sohldrainage, die Lösch- Wasserleitung und die Notgehwege mit den Kabelschutzrohren und den erforderlichen Kabelzugschächten hergestellt, sowie die Hochborde und Schlitzrinnen verlegt.

4. Literatur

[1] Straßenbauamt Offenburg: „Der neue Weg, Neubau der B 33 Umgehung Hausach"

 

• Region: Hausach, Baden-Würtemberg
• Tunnelnutzung: Straße
• Bauherr: BRD, vertr. durch RP Freiburg
• Planer: RP Freiburg, Philipp, Schütz u. Partner, Schindler + Haerter AG, Bühringer & Co.
• Bauausführung: Alfred Kunz GmbH & Co., ABB Leitungsbau GmbH, Dürr GmbH, Stang Bau GmbH
• Röhren: 1
• Gesamtlänge: 1.085 m
• Querschnitt: 45 m²
• Kosten: 42 Mio. DM (Rohbau), 5,6 Mio DM (BTA)
• Bauzeit: 07/1990 bis 12/1995 (66 Monate)