1. Allgemeines

In der Porta Westfalica verläuft die Bundesstraße B 61 durch eine sehenswerte, in ihrer Art unverkennbare Landschaft Deutschlands. Hier durchstößt die Weser in einer Engstelle die wie eine Barriere wirkenden Höhenzüge des Wesergebirges im Osten und des Wiehengebirges im Westen, wo auf dem östlichen Abfall des Wittekindsberges das von 1892-1896 erbaute Kaiser-Wilhelm-Denkmal steht.

Die vorhandenen Verkehrsverhältnisse in diesem Raum waren für die Verkehrsteilnehmer und Anlieger untragbar. So befanden sich ca. 25.000 Fahrzeuge/ Tag auf der zweispurigen B 61 im Ortsteil Barkhausen inmitten eines dicht besiedelten Wohngebietes. Die Bundesstraße 61 ist ein in Nord-Südrichtung verlaufender, überregional bedeutsamer Straßenzug, der die Räume Dortmund-Lünen, Bielefeld und Bremen verbindet.

Die Porta Westfalica stellt einen von der Weser geschaffenen Durchbruch vom Weserbergland in die norddeutsche Tiefebene dar. Am rechten Ufer ragt der Jakobsberg bis dicht an den Fluss heran, links erhebt sich der Wittekindsberg mit dem majestätischen Kaiser-Wilhelm-Denkmal. Schon früh führten Straßen rechts und links der Weser in die norddeutsche Tiefebene und weiter zum Meer. Später kam auch die Eisenbahn-heute mitder4-gleisigen Strecke Hannover-Hamm - hinzu.

Aufgrund der räumlichen Enge rechts und links des Weserdurchbruchs durch das Weser-/Wiehengebirge verläuft die B 61 zwischen Bad Oeynhausen und Minden weitgehend innerhalb der Bebauung der Stadt Porta Westfalica.

Die B 61 n verläuft im Südwesten des Ortsteils Barkhausen der Stadt Porta Westfalica und schwenkt mit einem Linksbogen vom alten Verlauf der B 61 nach Norden ab und führt dann etwa parallel zur Weser durch die Porta Westfalica.

Nach der Verknüpfung mit einer neuen Weserbrücke beginnt eine 1.730 m lange Tunnelstrecke in der Weseraue östlich der Wohnbebauung von Barkhausen. Der Tunnel endet rund 750 m vor der Anschlussstelle mit der B 65. Anschließend verläuft die Trasse im Stadtbereich von Minden östlich parallel zur Wohnbebauung ,Zollern' und endet an der B 61 - Ringstraße mit einem Verteilerkreis, der die B 61 n alt, die B 61, die B 65 und die L 534 aufnimmt.

Dazu wurde die zweispurige Weserbrücke in der Porta abgebrochen und durch den nach Süden verschobenen Neubau einer zweispurigen Weserbrücke (mit Verknüpfungsspuren, vierspurig) ersetzt, die Verbindung zwischen der B 61 links und der B 482 rechts der Weser herstellt.

Durch die direkte Führung der neuen Weserbrücke (B 61) in den Kirchsiek (L780 )wurde der Versatz im Knotenpunkt Hausberge mit den bekannten häufigen Staus beseitigt.

2. Bauwerksentwurf

Der Weserauentunnel selbst besteht aus drei Teilen:

• der südlichen trogförmigen Rampe von 310 m Länge,
• dem 1.730 m langen Tunnel, der tief in das Grundwasser eintaucht, und
• der nördlichen trogförmigen Rampe von 520 m Länge

Die Gesamtbauwerkslänge beträgt 2.560 m.

Im Bereich des Tunnels hat die B 61 n eine gekrümmte Linienführung im Grundriss mit einer Klothoide von A = 516.628 und Kreisbögen mit R = 900, 6000, 3000 und 5000 m.

Der Längsschnitt hat Gefalle und Steigungen zwischen 0,03 bis 1,32 %.

2.1 Geologie und Hydrologie

Der Weserauentunnel befindet sich in der Terrassenablagerung der Weser, an der Mittelgebirgsschwelle des Weser- und Wiehengebirges. Unter dem Oberboden steht eine 30 cm bis 4,00 m starke Auelehm- Schicht an, der weitgestufte Sand- und Kiesgemische mit eingelagerten Schotterbänken folgen. Die Basis bildet ein Grundgebirge aus Porta-Sandstein, das von Süd nach Nord von 10 m auf 60 m Tiefe einfällt. Die Grundwasserstände im Bereich der Porta Westfalica werden von den Weserwasserständen bestimmt. Durch die hohe Wasserdurchlässigkeit des Bodens sind die Grundwasserspiegel zeitnah korrospondierend zu dem Weserwasserstand.

2.2 Konstruktion

Der Tunnel wurde als zweizelliger Rahmen in offener Baugrube errichtet. Die Baubehelfe (seitliche Spundwand, Baugrubenanker, Rüttelinjektionspfähle und Unterwasserbetonsohle) sind mit dem konstruktiven Bauteil nicht verbunden.

Für den Bauzustand wurden die Baubehelfe auf das 10-jährige Hochwasser bemessen, so dass bei Überschreiten dieser Hochwassermarke entsprechende Maßnahmen zu ergreifen waren. Für diesen Fall war in einem „Havariekonzept“,  das kontrollierte Fluten der Baugruben vorgesehen.

Glücklicherweise ist dies den Baubeteiligten erspart geblieben, obwohl sich die Weser während der Bauzeit schon auf wenige Zentimeter der kritischen Hochwassermarke näherte.

Der Weserauentunnel ist im Wesentlichen nachdem heutigen Prinzip der „Wasser-undurchlässigen Betonkonstruktion" (WUB-KO) nach den ZTV-Tunnel, Teil 2 konstruiert und bemessen. Dazu wurden die Anforderungen an die Dichtigkeit nach der ZTV-Tunnel definiert und mit der Dichtigkeitsklasse 2 vorgegeben. Für den Nachweis der Rissweitenbeschränkung wurde der zulässige Rechenwert der Rissbreite mit wk^, = 0,15 mm für die Wand und wk = 0,25 mm für Sohle und Decke festgelegt. Zur Verringerung der Hydratationswärmeentwicklung wurde eine besondere Betonrezeptur unter Zugabe von 60 kg/m3 Flugasche vorgesehen. Die Blocklänge der einzelnen Bauwerksabschnitte beträgt in Abweichung zur ZTV-Tunnel 15 m. Die Blockfugen wurden als Raum- und Pressfugen hergestellt, wobei das innen liegende Fugenband mit beidseitigen anvulkanisierten Stahllaschen und Injektionsschläuchen versehen wurde. Dabei mussten die Fugeneinlagen sowie auch alle weiteren Einbauteile der Baustoffklasse A (nicht brennbar) nach DIN 4102 entsprechen. Dabei verbindet das Blech einerseits zwei aneinander grenzende Blöcke (mit dem Fugenband) und andererseits die Tunnelsohle mit den aufgehenden Wänden. Das Mindestmaß der Betondeckung beträgt 5 cm.

Für den Brandschutz hat die Tunneldecke eine erhöhte Betondeckung von 6 cm, in der zusätzlich eine Brandschutzbewehrung, 3 cm von der Innenseite, in Form einer Baustahlgewebematte angeordnet wurde. Diese Brandschutzbewehrung ist aus Korrosionsschutzgründen verzinkt und mit der konstruktiven Bewehrung durch S-Haken verbunden.

Die Baubehelfe sind vom konstruktiven Betonquerschnitt getrennt und wurden zur Auftriebs- Sicherheit im Betriebszustand nicht mit herangezogen.

Für den Endzustand ist die Auftriebsicherheit mit n ^ 1,1 vorhanden, wobei die Berechnungsgrundlage hierfür die Weserganglinien mit dem HHW von 1946 waren.

Die Abdichtung der Betonfahrbahntafel des Tunnelbauwerkes und der nördlichen bzw. südlichen Rampenbereiche erfolgte durch einen 16 cm dicken Fahrbahnaufbau.

Dieser Belagsaufbau besteht im Einzelnen aus:

• 0,5 cm Dichtungsschicht aus einer Bitumenschweißbahn bzw. mittels Flüssigkunststoff, sowie einer Versiegelung oder Kratzspachtelung
• 3,5cmGussasphalt-Schutzschicht
• 4,0cm Bitu-Tragschicht
• 8,0 cm Asphaltfeinbeton-Deckschicht

Weiterhin erfolgte für den Bereich der Notgehwege innerhalb der Tunnelbaumaßnahme die Ausbildung von 1,00 m bis 2,00 m breiten Kappen aus bewehrtem Beton.

2.3 Betriebstechnische Ausstattung

Der Tunnel ist mit einer Adaptationsstreckenbeleuchtung, einer Durchfahrtsbeleuchtung und einer Brandnotbeleuchtung ausgestattet. Die Adaptationsbeleuchtung wird aus drei Lampengruppen gebildet, von denen eine Gruppe stetig geregelt wird und die anderen beiden Gruppen nach Bedarf zugeschaltet werden.

Die Durchfahrtsbeleuchtung dient gleichzeitig als Sicherheitsbeleuchtung und ist als Mischkontrastbeleuchtung mit einer maximalen Fahrbahnleuchtdichte von 4,2 cd/m2 bei Tag, die nachts auf 0,8 cd/m2 abgesenkt wird, ausgestattet.

Für den Brandfall wurde eine Brandnotbeleuchtung als Orientierungshilfe im Abstand von ca. 22,5 m vorgesehen.

Die Tunnelbelüftung ist als mechanische Längslüftung mit Strahlventilatoren ausgeführt. Das Bemessungskriterium ist der Brandfall, für den bis zu 16 Ventilatoren erforderlich werden können.

Mit Rücksicht auf einen im Ausnahmefall eventuell möglichen Gegenverkehr und die Reservevorhaltung -für den Brandfall wurden 20 Lüfter je Tunnelröhre installiert. Die Anordnung der Lüfter erfolgt je Röhre in vier Gruppen zu fünf Lüftern.

Im Tunnel ist eine Tunnelfunkanlage für BÖS und für den Betriebsdienst installiert. Des Weiteren ist der Empfang eines Radiosenders mit Verkehrsfunk möglich, über den auch die Verkehrsteilnehmer im Tunnel angesprochen werden können.

Das Ansprechen der Verkehrsteilnehmer im Tunnel ist ebenfalls über eine elektroakustische Durchsageanläge möglich.

In jeder Tunnelröhre und den vorgelagerten Rampenbereichen befinden sich 15 Notrufstationen im Abstand von ca. 150 m, die mit Handfeuerlöschern ausgestattet sind. Von dort können Notrufe an die Regionale Verkehrsleitzentrale in Arnsberg abgesetzt werden.

Zur Überwachung der Verkehrssicherheit im Tunnel und im Bereich der Rampen sind 26 Videokameras, je Röhre 13 im Abstand von ca. 150 m, angeordnet.

Ein Brand innerhalb der Tunnelröhre wird mittels eines temperaturempfindlichen Sensorkabels (Fibro Laser) bzw. über Sichttrübungsmessgeräte automatisch erkannt und lokalisiert.

In den Notrufstationen sind manuelle Druckknopfmelder vorhanden.

Diese Brandmeldungen werden nicht automatisch an die Leitstelle der Feuerwehr gemeldet, sondern mit Hilfe der visuellen Überwachung ausgewertet und bei Erkennung eines Brandes wird von dort Alarm ausgelöst.

Im Weserauentunnel ist eine Feuerlöscheinrichtung mit einem außen liegenden Löschwasserbehälter mit 72 m3 Fassungsvermögen vorhanden.

In Nischen der Mittelwand sind in Abständen von ca. 150 m Hydranten mit je zwei Anschlüssen für B-Schläuche vorhanden. Die Hydrantennischen sind von beiden Tunnelröhren zugänglich.

Zur Stauerkennung sind je Fahrtrichtung Induktionsschleifen und Radarsensoren im Abstand von ca. 400 m installiert.

Die Beeinflussung des Verkehrs erfolgt durch Wechselverkehrszeichen in LED-Technik vor den Portalen, im Tunnel und an den Anbindungen.

Tunnelsperrungen werden durch Wechsellichtzeichen mit zusätzlichen Halbschranken angezeigt.

Die elektrische Versorgung erfolgt aus dem öffentlichen Netz. Zur größtmöglichen Versorgungs- Sicherheit erfolgt die Anbindung über eine Ring- und Sticheinspeisung.

Von der zentralen Leittechnik wird die gesamte Anlage gesteuert und überwacht. Je Tunnelröhre sind vier CO-Messstellen und vier Sichttrübungsmessstellen zur Steuerung der Lüftung vorgesehen.

Zur Regelung des Fahrbahnleuchtdichteniveaus werden an jedem Portal die Umfeldleuchtdichten und in den Einsichtstrecken die Fahrbahnleuchtdichten gemessen.

Das Betriebgebäude, als zentrale Leit- und Steuerstelle für den Betrieb des Weserauentunnels, wurde direkt neben der Tunneltrasse errichtet und ist über einen begehbaren Kabelkanal in der Decke 4 direkt mit dem Tunnelbauwerk verbunden.

Das Betriebsgebäude besitzt einen unregelmäßigen Grundriss. Dabei nimmt das unterkellerte, mehrgeschossige Hauptgebäude im Wesentlichen die Not- Stromversorgung, die betriebstechnischen Geräte und Einrichtungen auf, während im nicht unterkellerten, eingeschossigen Nebengebäude die Schaltwarte und die Sozialräume untergebracht sind.

Weiterhin wurde für die Bereithaltung der erforderlichen Löschwassermenge von 70 m3 direkt neben das Betriebsgebäude ein zylindrischer Hochbehälter errichtet.

Der Weserauentunnel kann in den jeweiligen Drittelspunkten der beiden 1.730 m langen Tunnelröhren durch die in den Nothaltebuchten angeordneten Treppenhäuser der Notausstiege nach außen verlassen werden.

Das anfallende Oberflächenwasser der Zufahrtsrampen Nord und Süd wird direkt vor dem Tunnelanfang bzw. -ende in die neben den Portalen errichteten Pumpenhäuser geleitet.

Diese Pumpenhäuser bestehen aus einem unterirdischen Rechteckbecken mit Erdüberdeckung, mit einem Nutzvolumen von 210 m3 im Pumpenhaus Nord und von 80 m3 im Pumpenhaus Süd, als Zwischen- Speicher und einem Pumpenschacht.

3. Bauausführung

Das 2.560 m lange Bauvorhaben wurde als Linienbaustelle erstellt. Das Bauwerk wurde in 15Baugruben (Trockendocks) gebaut. Diese Trockendocks hatten eine Länge von maximal 200 m. In diesen offenen Baugruben wurde abschnittsweise das Gesamtbauwerk hergestellt, das aus 162 Bauabschnitten besteht, wobei von der südlichen Rampe bereits 150m in einer vorhergehenden Baumaßnahme erstellt worden waren.

Für diese komplexen Arbeiten war eine intensive Bauablaufplanung erforderlich.

Nach Abtrag des Oberbodens wurde innerhalb des Baufeldes eine Baustraße hergestellt. Diese Bau- Straße diente dazu, den Baustellenverkehr in die Baustelle zu verlagern, damit nicht ca. 120.000 LKW-Transportfahrten das angrenzende Wohnquartier belasteten.

Bei den anschließenden Spundwandarbeiten wurden die 14 bis 18 m langen Doppelbohlen durch Vibrationsrammen einvibriert. In Bereichen dicht heranreichender Bebauung wurde die Gebäude- Substanz einerseits durch ein Beweissicherungsgutachten dokumentiert, andererseits die Erschütterung gemessen. Anschließend wurde der anstehende Auelehm separat abgetragen und auf der Baustelle zwischengelagert.

Nach Einbringen der Spundwände wurde die Gurtung fortlaufend zur Spundwandaussteifung eingebaut. Dabei wurden die Verpressanker als Temporäranker hergestellt. Der Bodenaushub des anstehenden Kieses/Sandes wurde innerhalb der Baustelle transportiert, aufbereitet und zu dem Baustellenbetonwerk verbracht. Dabei wurde die Aushubtiefe unter dem Grundwasserspiegel während des Bodenaushubes mit Rotationslaser kontrolliert.

Um der Gefahr von Verunreinigungen bzw. von Bodeneinschlüssen beim Einbau des Unterwasserbetons vorzubeugen, wurden die Spundwände durch Hochdruckwasserstrahlen gereinigt.

Das „Feinplanum" des Bodenaushubes wurde mittels Saug-Fräskopfpumpen hergestellt, damit die vertragliche Forderung einer Ebenheit von ± 10cm zum Soll eingehalten wurde.

Dieser Nachweis erfolgte über ein vorab festgelegtes Messverfahren, wobei ein speziell hergerichtetes Boot mit GPS und Echolot die Messstation war.

Bei den verwendeten Mittelinjektionspfählen handelte es sich um eine spezielle Form von Rüttel- (verpresste Stahlrammpfähle) Injektionspfählen, die der DIN 4026 zugeordnet wurden.

Die Berechnung der Unterwasserbetonsohle erfolgte als Gewölbetragwerk, wobei der Lastfall 2 als Regelfall in die Rechnung eingestellt und der Ausfall eines Pfahles als Lastfall 3 angesetzt wurde. Die Lastübertragung zwischen Spundwand und Unterwasserbetonsohle wurde über Reibung berechnet. Auf dieser Basis wurde die Unterwasserbetonsohle in einer Dicke zwischen 90 cm bis 1,00 m hergestellt.

Die Betonierabschnitte wurden in Tagesleistungen zwischen 1200 m3 bis 1400 m3, bei einer Stundenleistung der Baustellen-Betonwerke von 1 00-110 m3, unterteilt. Der Unterwasserbeton wurde unter Tauchereinsatz von zwei stationären Baustellenmischwerken hergestellt, mit Betonfahrzeugen antransportiert und über eine Betonpumpe dem Betonierponton übergeben. Der Betoneinbau erfolgte über diesen zwangsgeführten Ponton im Kontraktorverfahren.

Nach dem Lenzen der Baugrube wurde die Beton- Oberfläche von restlichen Sedimenten und Zementschlampen gereinigt, sowie die überstehenden Rl- Pfahlköpfe abgebrannt. Anschließend wurde eine Höhenkontrolle der Unterwasserbetonsohle durchgeführt und eine Sohlvertiefung für die Längsentwässerungsleitung eingefräst.

Das Tunnelbauwerk wurde in Blockabschnitten von 15 m hergestellt.

Bei der Herstellung der Bleche der Fugenkonstruktion wurde darauf geachtet, dass der Abstand zwischen den Blechen mindestens 5 cm betrug (2,5-faehe Korngröße), damit keine Umläufigkeit eintreten konnte. Wie im übrigen Tunnel galt es nicht nur, die Wasserdichtigkeit zu erreichen, sondern gleichzeitig sollte eine Rissbegrenzung erreicht werden.

Die Baugrube konnte ohne Arbeitsraum hergestellt werden, da der konstruktive Tunnelquerschnitt „direkt" an eine Filigranplatte (als verlorene Außenschalung vor der Spundwand) betoniert wurde. Diese Arbeitsmethode hatte den Vorteil, dass keine Schalungsanker die Außenwände durchdringen.

Die innere Schalhaut des konstruktiven Tunnelquerschnittes wurde durch einen Schalwagen erzeugt, von denen im Laufe des Baufortschrittes zwei Stück im Einsatz waren.

Diese Schalwagen waren so konstruiert, dass sie ein und auseinandergefahren werden konnten und sich aus eigener Kraft über Hydraulik fortbewegten.

Durch das Eigengewicht von 1.4001 war jeder Schalwagen schwer genug, ohne weitere Verankerung dem Betondruck standzuhalten, zumal eine Steiggeschwindigkeit des Betons in den Wänden von > 2,50 m/Std. vorgegeben wurde.

Die Außenwandbewehrung wurde im Voraus hergestellt und anschließend mit dem einfahrenden Schalwagen zugeschalt. Auch die Mittelwand wurde im Voraus bewehrt, und die erforderlichen Leerrohre wurden für die betriebstechnische Ausrüstung gleichzeitig mitverlegt. In die so vorbereitete Wandbewehrung wurde der Schalwagen eingefahren und anschließend die Deckenbewehrung einschließlich der Brandschutzbewehrung verlegt.

Die Wand-und Deckenbetonage eines Tunnelblockes erfolgte mit zwei Betonpumpen und einer zusätzlichen Reservepumpe sowie einer Betoniermannschaft, die ausreichend besetzt war und zum Abziehen und Glätten entsprechend aufgestockt wurde. In jedem Betonierbereich waren zwei bis drei Rüttelflaschen im Einsatz.

Nach Fertigstellung der Betonarbeiten wurde der Gurt der Spundwand ausgebaut und die Anker gekappt, damit die Spundbohlen wieder gezogen und erneut eingebaut werden konnten.

In der 2.560 m langen Baustrecke wurden die Bohlen dreimal eingesetzt. Die Spundwandtäler zwischen Filigranplatte und Spundwand wurden vor dem Ziehen mit Kiessand verfüllt. Damit wurde erreicht, dass einerseits beim Ziehen keine Hohlräume entstehen und andererseits das Oberflächenwasser über den Kiessand dem Grundwasser ungehindert zufließen kann.

Die Tunneloberseite wurde mit einer Epoxidharzgrundierung, auf die eine Dichtungsschicht mit einer Bitumen-Schweißbahn aufgebracht wurde, geschützt. Auf der Dichtungsschicht wurde zum Schutz noch eine 10cmdickeBetonschutzschichtangeordnet, die eine konstruktive Bewehrung erhielt.

Auf der Betonschutzschicht wurde der Tunnel mit einer 1,20 m dicken Bodenüberschüttung und einer 0,30 m dicken Oberbodenandeckung versehen.

Anschließend wurde der Fahrbahnaufbau im Tunnel hergestellt.

Nach Fertigstellung des Rohbaus des Tunnels im Jahre 2001 erfolgte die betriebstechnische Ausrüstung des Tunnels. Vor Inbetriebnahme des Tunnels im Dezember 2002 wurden zur Kontrolle der Sicherheitseinrichtungen und des Lüftungssystems Brandversuche im Tunnel durchgeführt. 

 

 

• Land: Deutschland
• Region: Nordrhein-Westfalen
• Tunnelnutzung: Verkehr
• Nutzungsart: Straßentunnel
• Bauherr: Bundesrepublik Deutschland Land Nordrhein-Westfalen
• Planer: Holzmann AG, ELE Erdbaulaboratorium Essen, Landschaftsverband Westfalen-Lippe, WSBA Minden
• Bauüberwachung: Landschaftsverband Westfalen-Lippe, WSBA Minden
• Bauausführung: Bilfinger Berger AG. Köster AG
• Bauweise: Offen (Trockendock)
• Vortrieb: Baggervortrieb
• Auskleidung: Ortbeton
• Anz. Röhren: 1
• Gesamtlänge: 1730 m
• Querschnitt: 154 m² im Regelquerschnitt
• Auftragsvolumen: rund 83 Mio. €
• Bauzeit: September 1998 - Mai 2001
• Inbetriebnahme: Dezember 2002