Löwenherztunnel, B 10, Umfahrung Annweiler

1. Aufgabenstellung

Aus Anlass des immer stärker werdenden Verkehrs in den Gemeinden Rinnthal, Sarnstall und Annweiler mit rund 17.000 Kfz/24 h bei einem LKW-Anteil von 14 % und einem Prognosewert von 25.000 Kfz/24 h bei einem LKW-Anteil von 19 % begannen bereits Ende der sechziger Jahre die Planungen für eine Verlegung des Durchgangsverkehrs aus den Ortslagen. Die relativ dicht besiedelten Orte im Queichtal ließen jedoch für eine neue Straße keinen Raum mehr, so daß die Trasse von den Straßenplanern hoch über den Ortschaften „in den Berg" gelegt werden mußte.

War diese Trassierung zwar ingenieurtechnisch höchst anspruchsvoll und relativ aufwendig, so bot sie doch die einzige Möglichkeit, die Anwohner vor sehr hohen Verkehrsimmissionen (Lärm/Abgase) zu schützen und zugleich die Verkehrsverhältnisse auf der Verbindung zwischen Landau und Pirmasens wesentlich zu verbessern.

Die im Interesse der Anwohner und der Erhaltung des örtlichen Lebens- und Siedlungsraumes optimierte Trasse der neuen Bundesstraße B 10 erforderte aufgrund der Topographie des Pfälzer Waldes zahlreiche Ingenieurbauwerke. So mussten neben 26 Brücken, zahlreichen Stützmauern und Lärmschutzwänden auch 4 Tunnelbauwerke errichtet werden, die mit ihren anschließenden Galerien und Stützmauern die gewählte Linienführung der Strecke im und am Berg zu gewährleisten haben. Von der insgesamt 9,3 km langen Ortsumgehung Rinnthal - Annweiler wird mit 3,0 km fast ein Drittel der Straße unterirdisch „im Berg" geführt. Neben dem 304 m langen Kostenfelstunnel und dem längsten in Rheinland- Pfalz gebauten Tunnel (Staufertunnel, L = 1038 m) sowie dem 790 m langen Barbarossatunnel war oberhalb von Annweiler der 900 m lange Löwenherz- Tunnel, benannt in Anlehnung an die mittelalterliche Geschichte der Burg Trifels, zu errichten.

Ziel war es, neben der Errichtung eines verkehrssicheren und dauerhaften Tunnelbauwerkes das Landschaftsbild des „Naturparkes Pfälzer Wald" zu erhalten und zugleich durch eine besondere Gestaltung dem unumgänglichen Eingriff in die natürliche Landschaft Akzeptanz und Eleganz zu verleihen.

Maßgebend für die Planung des Löwenherz-Tunnels war vor allem die Topographie und Hanggeometrie im Bereich der Ortsumfahrung Annweiler. So wurden außer dem eigentlichen Tunnel eine rund 500 m lange Galerie und insgesamt rd. 140 m lange Stützwände mit Höhen von über 10 m erforderlich.

Ursprünglich geplante Stützmauern im Anschluss an die Tunnelportale konnten wegen der schlechten Baugrundverhältnisse, welche nur Böschungsneigungen von 1 : 1,75 zuließen und zu wesentlich längeren und höheren Stützmauern geführt hätten, nicht weiter verfolgt werden, so dass an deren Stelle eine Galerie geplant werden musste.

Die Grundrißgeometrie des Tunnels wird durch die Trassierung der Straße mit einem ständigen Wechsel von Kreis und Klothoide bestimmt, die Gradiente steigt erst mit 3,65 % und geht dann in ein Gefälle von 3,05 % über. Die Querneigung beträgt in Abhängigkeit von den Ausrundungsparametern zwischen - 4,0 % und + 4,0 %.

Zusätzlich bestimmten ökologische und mikroklimatische Bedingungen die Tunnellänge. Die Formgebung des Tunnelquerschnittes war auf die funktionellen (Lichtraumprofil) und statisch-konstruktiven bzw. technologischen Erfordernisse abzustimmen.

2. Bauwerksentwurf

2.1 Baugrund- und Grundwasserverhältnisse

Die Gebirgsverhältnisse wurden im Bereich der geplanten Tunneltrasse vor Beginn der Baumaßnahme durch Bohrungen erkundet, die ergaben, daß der Tunnel auf seiner ganzen Länge das „Oberrotliegende" durchörtert. Die Gesteinsformation ist gekennzeichnet durch eine relativ wechselhafte Sedimentation, die von grobkörnigen Sandsteinen bis zu feinkörnigen Sandsteinen, Schluff- und Tonsteinen reichen kann. Das Oberrotliegende wird durch den „Unteren Buntsandstein" überdeckt, der im Untersuchungsbereich eine Mächtigkeit bis zu 80 m besitzt und eine relativ gleichmäßige Sedimentation aufweist. Er besteht überwiegend aus feinkörnigen Sand- und Schluffsteinen.

Die Schichten des Rotliegenden fallen allgemein unter einem Winkel von max. 10° nach NW ein. Die Kluftscharen stehen meist steil zwischen 70° und 90°. Haupttrennflächen sind sowohl die Kluftscharen als auch die Schichtung, wobei die Schichtflächen je nach Körnung der Gesteine glattrauh und eben sind. Die Kornbindung variiert von schlecht bis gut. Im Bereich der Galerie und des Ostportals ist eine Lockergesteinsüberlagerung mit hlangschutt, Gehängesand und verwittertem Fels vorhanden, die insgesamt bis zu 7 m stark auftritt. Das Gebirge ist hier stark aufgelockert und entfestigt und kann in die Fraktion „Sand" eingeordnet werden.

Die Gradiente des Tunnels liegt oberhalb des Hauptgrundwasserspiegels, der im Trassenbereich mindestens 20 m unterhalb der Gradiente liegt. In Abhängigkeit des Vorkommens feinkörniger Schluffsteine oder Tonsteine konnten jedoch hängende Grundwasserstockwerke angetroffen werden, die beim Durchörtern dieser Schichten bzw. beim Anfahren von Großklüften zu zeitlich begrenzten Wasser- Zutritten führen konnten.

2.2 Tragwerk, Abdichtung

Der 899,5 m lange Löwenherz-Tunnel gliedert sich in 2 Abschnitte, die sich in ihrem Tragwerk und ihrer Bauweise grundlegend unterscheiden. Konnte der westliche Abschnitt mit einer Länge von 495 m als Galerie in offener Bauweise hergestellt werden, so mußte der östliche Teil mit 404,5 m in geschlossener Bauweise ausgeführt werden. Die maximale Firstüberdeckung des Tunnels beträgt etwa 52 m. Die in den Portalbereichen aufgrund der starken Neigung des anstehenden Hanges erforderlichen Stützmauern wurden aus gestalterischen Gründen muschelförmig ausgebildet. Neben den Stützmauern sind auch die gesamte Galerie und die Tunnelportale durch eine besondere Gestaltung unter dem Leitmotiv der Auseinandersetzung mit den Naturformen des Pfälzer Waldes gekennzeichnet.

Als Querschnitt wurde der Regelquerschnitt RQ 12 t mit einer Fahrbahnbreite von 7,50 m einschließlich Randstreifen, bestehend aus je 1 Richtungsfahrbahn, und den beidseitigen 1,0 m breiten Notgehwegen mit 9,50 m gewählt. Die Querschnittsform des Tunnels ist voll auf die örtlichen geologischen Verhältnisse abgestimmt und änderte sich deshalb in Abhängigkeit des Bauverfahrens und der anstehenden geologischen Formationen.

Soweit der Tunnel in offener Bauweise hergestellt werden konnte, kam ein geschlossener Gewölbequerschnitt auf einer flachen Sohlplatte zur Anwendung. Im Zuge des bergmännischen Vortriebs wurde in den Auflockerungsbereichen der Tunneleingänge ein geschlossener Korbbogenquerschnitt mit Sohlgewölbe gewählt. Im standfesten Felsgestein konnte auf das Sohlgewölbe verzichtet werden. Die Innenschale des bergmännischen Tunnels wurde mit 40 cm Dicke ausgeführt, die offen zu erstellenden Tunnelbereiche wurden mit einer Schalendicke von d =60 cm hergestellt.

Die Stützmauern sind als flachgegründete Schwergewichtsmauern bzw. Winkelstützmauern mit einer Verblendung in Natursteinen analog Galerie und Tunnelportale ausgeführt worden.

Die Galerie hat talseitige Öffnungen von rd. 3,0 m Höhe ab Oberkante der 1,1m hohen, im Querschnitt ausgerundeten Brüstung, die gleichzeitig als Schutzwand dient. Im Übergangsbereich zum Tunnel steigt die Brüstung an und schließt damit allmählich die Galerieöffnungen. Zur talseitigen Gründung der Galerie waren je 10 m-Galerieblock 4 Pfähle 0 1,20 m erforderlich. Auf den Stützen wurde eine Attika angeordnet, die einerseits herabrutschende Erdteile auffängt und andererseits mit den beidseitigen Stützen einen Rahmen bildet, der statisch erforderlich ist.

Alle Bauwerke des Löwenherz-Tunnels (Tunnel, Galerie, Portale und Stützmauern) liegen oberhalb des Hauptgrundwasserspiegels, so daß druckwasserhaltende Abdichtungen nicht erforderlich wurden. Die Abdichtung des Tunnels erfolgte mittels einer einlagigen Dichtungsschicht aus Kunststoffbahnen, die zwischen der Spritzbetonschale und der Tunnelinnenschale angeordnet wurde und einer am Fuß des Querschnittes verlaufenden Bergwasserdrainage. Alle in offener Bauweise hergestellten Teile des Tunnels und der Galerie wurden ebenfalls mit einer Kunststoff-Folie, die an die bergmännische Abdichtung anschließt, gedichtet.

2.3 Betriebseinrichtungen, Ausstattung

Da die Portalabstände zwischen Barbarossa- und Löwenherz-Tunnel nur rd. 200 m betragen, wurde am Ostportal des Löwenherz-Tunnels eine Betriebszentrale errichtet, die zur Unterbringung aller für die Elektroversorgung und Lüftung beider Tunnel notwendigen Einrichtungen dient.

Neben der 20 kV-Anlage, den Transformatoren und der Batterieanlage zur unterbrechnungslosen Stromversorgung befindet sich in der Zentrale die gesamte Schalttechnik. Der gesamte Tunnel wird automatisch gesteuert und teilweise fernüberwacht. Sämtliche Notrufe und die Auslösung der Feuermelder werden zur Polizei übertragen, von wo dann die Feuerwehr alarmiert werden kann.

Die Energieversorgung erfolgt aus dem Hochspannungsnetz mit Hilfe eines 20 kV-Ringkabels, das in die Betriebszentrale eingeschleift wird. Die Zentrale enthält Installationen für die Netzversorgung und die unterbrechungslose Stromversorgung, die die Sicherheitssysteme, die Feuermeldeanlage, die Hinweisleuchten, die Meß- und Regelanlagen und die Nachtdurchfahrtsbeleuchtung betreiben.

Der Tunnel wurde mit einer Längslüftung aus Strahlventilatoren ausgerüstet. Dazu sind im Tunnel insgesamt 6 Strahlventilatoren paarweise installiert. Die Steuerung der Längslüftung erfolgt mit Hilfe von Kohlenmonoxid- und Sichttrübungsmeßgeräten, die punktuell im gesamten Tunnel verteilt sind. Im Brandfall sorgt ein automatisches Brandlüftungs- Programm für ein auf den jeweiligen Brandherd bezogenes optimales Entfernen der Rauchschwaden über die Tunnelportale.

 Der Tunnel wird mit Natriumdampfhochdrucklampen in einreihiger Anordnung beleuchtet, die aus Wartungsgründen außermittig zur Tunnelachse angeordnet werden. Die Adaptationsstrecke, der Bereich, in dem sich die Augen des Verkehrsteilnehmers auf die veränderten Lichtverhältnisse einstellen müssen, erhielt eine Gegenstrahlbeleuchtung, die Innenstrecke eine Mischkontrastbeleuchtung. Die künstliche Beleuchtung bleibt auf den geschlossenen Tunnelteil beschränkt; die Galeriebereiche dienen als natürliche Adaptationsstrecke. Mit Leuchtdichtemeßgeräten vor den Portalen wird die erforderliche Adaptationsstrecke vollautomatisch in Abhängigkeit von der Außenhelligkeit in verschiedenen Stufen geschaltet.

Im Tunnel sind 6 Notruftelefone vorgesehen, die in Wandnischen eingebaut sind. Bei Öffnung der Nischen wird eine Blinkleuchte eingeschaltet und dies in der Polizeistation angezeigt. Zusätzlich befinden sich in den Notrufnischen manuelle Feuermelder, 2 für den Autofahrer zugängliche 6 kg-Trockenlöscher sowie ein Hydrantenanschluß für die Feuerwehr.

Etwa in Tunnelmitte steht je Fahrtrichtung eine Pannenbucht zur Verfügung. Die Pannenbuchten liegen gegenüber, so daß im Notfall Fahrzeuge wenden können.

Im Vorfeld des Tunnels ist eine Verkehrslenkungsanlage mit Wechselverkehrszeichen und Signalanlagen installiert. Von einer Geschwindigkeitsreduzierung bei Störfällen im Tunnel bis zur Vollsperrung durch Signalgeber lassen sich verschiedene Verkehrsprogramme abrufen. Bei Brand oder Behinderung werden Notprogramme vollautomatisch eingeleitet.

2.4 Bauweise

Den geologischen Gegebenheiten entsprechend wurde für den Tunnelausbruch ein Vortrieb in der Spritzbetonbauweise gewählt, da damit relativ gut die unterschiedlichen Gebirgsverhältnisse ohne einen Wechsel des Bauverfahrens berücksichtigt werden können. Lediglich die Art und Weise der Gebirgslösung, die notwendigen Sicherungsmittel und der Vortriebstakt variierten innerhalb der geologisch und hydrologisch unterschiedlichen Bereiche. Im Festgestein erfolgte der Ausbruch mittels Sprengvortrieb, im Lockergestein mit Hydraulikbaggern.

Der Ausbruch des Gesamtquerschnittes wurde in mindestens 2 Teilausbrüchen, bestehend aus der „Kalotte" (oberer Querschnittsteil) und der „Strosse" (unterer Querschnittsteil), vorgenommen. Mußte aus statischen Gründen ein Sohlgewölbe eingebaut werden, wurde der Querschnitt um einen weiteren Teilausbruch, der „Sohle", erweitert.

Der gesamte auszubrechende Querschnitt hat je nach geologisch angetroffenen Verhältnissen eine Fläche von 79 bis 94 m2.

Direkt nach dem Sprengabschlag bzw. Baggerausbruch und unmittelbar nach dem Abtransport des Ausbruchmaterials wurden die freigelegten Gebirgsflächen entsprechend den gebirgsmechanischen und tunnelbautechnischen Erfordernissen durch einen Sicherungsverbau gestützt. Dieser Verbau, der das Gebirge bis zum später nachfolgenden Einbau der Tunnelinnenschale stabilisiert, bestand im wesentlichen aus Spritzbeton, Betonstahlmatten, Stahlankern, Stahlspießen und stählernen Tunnelbögen in der jeweils erforderlichen Dimensionierung und Kombination.

Im bergmännischen Bereich wurde zuerst die Abdichtung mit einer Zwischenlage Schutzvlies an die Sicherung geheftet, um dann die 40 cm dicke Innenschale unter Einsatz eines Schalwagens gegenbetonieren zu können.

Für diejenigen Tunnelbereiche, die ebenso wie die gesamte Galerie in offener Bauweise hergestellt wurden, mußten Baugruben mit Böschungssicherungen angelegt werden.

3. Bauausführung

Die Bauausführung wurde im Rahmen einer öffentlichen Ausschreibung auf den ausgeschriebenen Bauwerksentwurf vergeben, Sondervorschläge kamen nicht zur Anwendung.

Die für die Herstellung der Galerie erforderlichen Baugruben wurden Zug um Zug, von West beginnend ausgehoben und anschließend wegen ihrer starken Böschungsneigungen mit Bodennägeln und Spritzbeton gesichert. Zugleich erfolgte die Herstellung der Pfähle zur Gründung der Galeriestützen.

Der Aushub der Baugruben und damit der Fertigung der Bauwerksteile in offener Bauweise wurde soweit vorangetrieben, bis eine ausreichende Überdeckung des Gebirges und stabile geologische Verhältnisse anzutreffen waren, die einen weiteren Vortrieb bergmännisch zuließen. In Anlehnung an die Neue Österreichische Tunnelbauweise (NOT) erfolgte der Ausbruch des Gesamtquerschnittes in 2 Teilausbrüchen, beginnend mit der Kalotte und wurde nach deren Sicherung mit dem Ausbruch der Strosse fortgesetzt. Diese Arbeitsgänge wurden nacheinander auf die gesamte Tunnellänge in einer Richtung ausgeführt.

In Abhängigkeit von der Geologie kamen 2 Vortriebsarten zur Anwendung. Im Bereich des Felsgesteins erfolgte die Gebirgslösung im Sprengvortieb. DerAusbruch geschah durch Zünden von Sprengpatronen, welche in einzelne über den auszubrechenden Querschnitt verteilte Bohrlöcher eingeführt wurden. Die Tiefe der Bohrlöcher, mit denen die Abschlagslänge bestimmt wird, richtete sich nach den angetroffenen Gebirgsverhältnissen und variierte zwischen 1,0 bis 2,5 m in der Kalotte und zwischen 2,0 bis 5,0 m in der Strosse.

Das Lockergestein wurde dagegen mit Hydraulikbaggern aufgefahren, wobei die Teilausbrüche des Querschnittes in Längsrichtung kurzgestaffelt, unmittelbar hintereinander ausgebrochen und sofort gesichert wurden. Die Abschlagslängen betrugen in dieser Vortriebsart abhängig vom Gebirgsverhalten in der Kalotte 0,7 bis 1,0 m und in der Strosse 0,7 bis 2,0m.

Das anfallende, brauchbare Ausbruchmaterial konnte zum Einbau in die Dammstrecke bei Queichhambach abtransportiert werden, während das ungeeignete Material zur Verbesserung von Aufforstungsflächen verwendet wurde. Ein Teil der Massen diente als Hinterfüllmaterial für die in offener Bauweise zu erstellenden Bauwerksabschnitte.

Im Bereich der offenen Bauweise wurde nach dem Aushub mit der Ausführung der bewehrten Innenschale der Galerie (d = 0,60 m) in Abschnitten (Blökken) von 10 m begonnen. Anschließend wurde die 2 mm dicke Kunststoffbahn als Dichtung um den Beton verlegt und durch Schutzbeton bzw. Mauerwerk als Dichtungsschutz gesichert.

Die Arbeitsabläufe zum Betonausbau im bergmännischen Bereich mußten genau entgegengesetzt ausgeführt werden und bestanden aus folgenden 5 Phasen nach Abschluß der Sicherungsarbeiten:

• Profilkontrolle
• Anheften der Abdichtung an die Sicherung
• Bewehren der Innenschale
• Betonage der 40 cm dicken Innenschale mit Schalwagen
• Nachbehandlung.

Abschließend wurden die Arbeiten zur Komplettierung des Tunnels (Drainage, Entwässerung, Fahrbahnaufbau, Ausstattung) und der Galerie einschließlich Stützmauern (Natursteinverblendung, schallisolierende Verkleidung in den Portal- und Galeriebereichen) sowie die Rekultivierung des Baugeländes durchgeführt.

Bei dem Löwenherztunnel, der Galerie und den Stützmauern handelt es sich um ein gestalterisch insgesamt sehr aufwendiges Ingenieurbauwerk, das für Straßentunnel nicht typisch ist und als Einzelfall betrachtet werden muß.

4. Literatur

[1] Landesamt für Straßen- und Verkehrswesen Rheinland-Pfalz, Straßenprojektamt Dahn - Bad Bergzabern: Broschüre Neubau der Bundesstraße B 10

[2] Straßenprojektamt Dahn - Bad Bergzabern: Entwurfs- und Ausschreibungsunterlagen

 

 

• Land: Deutschland
• Region: Rheinland-Pfalz
• Tunnelnutzung: Verkehr
• Nutzungsart: Straßentunnel
• Auftraggeber: BRD, Straßenverwaltung Rheinland-Pfalz
• Bauweise: Offen/Geschlossen
• Vortrieb: Sprengvortrieb
• Auskleidung: Ortbeton/Spritzbeton
• Anz. Röhren: 1
• Gesamtlänge: 899,5 m, davon Galerie 495,0 m
• Querschnitt: Galerie 75m², Tunnel 79-94 m²
• Herstellkosten: Rohbau 40 Mio., Einrichtg. 4,2 Mio. DM
• Bauzeit: 1991-1995 (45 Monate)
• Fertigstellung:  Juni 1995