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Tunnel Farchant, B2

1. Aufgabenstellung

Die Bundesstraße B 2 München - Garmisch-Partenkirchen stellt eine wichtige Verbindung des Ballungsraumes München mit dem Freizeit- und Erholungszentrum Garmisch-Partenkirchen dar. Darüber hinaus dient sie aber auch als Europastraße E 533 über die nach Süden weiterführenden Bundesstraßen in Richtung Brenner- bzw. Reschenpass dem überregionalen und länderüberschreitenden Verkehr. Mit dem Bau der BAB A 95 in den Jahren 1962 bis 1972 wurden die Ortsdurchfahrten Starnberg, Weilheim und Murnau vom Durchgangsverkehr entlastet. Seit 1982 endet die A 95 südlich von Eschenlohe. Von dort fließt der Verkehr die rund 14 km bis Garmisch-Partenkirchen immer noch auf der alten B 2 mit den Ortsdurchfahrten Oberau und Farchant bzw. auf der B 23 mit der Ortsdurchfahrt Burgrain.

Extrem belastet ist dabei die Ortsdurchfahrt Farchant. In der Spitze passieren mehr als 30.000 Fahrzeuge täglich die Ortschaft. Obwohl dreistreifig markiert, konnte der vorhandene Straßenquerschnitt diese hohe Verkehrsbelastung hier nicht mehr störungsfrei bewältigen.

Der Weiterbau der BAB A 95 von Eschenlohe nach Garmisch-Partenkirchen wurde schon Anfang der 70er-Jahre betrieben. Die seinerzeitigen Vorstellungen waren allerdings mit dem geänderten Stellenwert des Umweltschutzes und der Diskussion von Standards im Straßenbau nicht mehr vereinbar, so dass 1986 bei der Fortschreibung des Bedarfsplanes für die Bundesfernstraßen die Planung als Neubau/ Ausbau der B 2 auf/mit vier Fahrstreifen aufgenommen wurde.

Auf dieser Grundlage wurde 1994 die Umfahrung Farchant/Burgrain planfestgestellt.

Kernstück der Ortsumfahrung Farchant bildet das Tunnelbauwerk mit seinen zwei parallel verlaufenden, ca. 2.390 m langen Tunnelröhren, die im Norden unmittelbar hinter der Loisachbrücke am östlichen Hochufer der Loisach beginnen, in einem Radius von 1.300 m den westlichen Ausläufer des Wank unterfahren und am nördlichen Ende von Garmisch- Partenkirchen an die bestehenden Bundesstraßen B 2 und B 23 anschließen.

Bestimmend für den Trassenverlauf, die Lage der Tunnelportale und die Tunnellänge waren die größtmögliche Rücksichtnahme auf die ökologisch empfindlichen Bereiche und die Wohnbebauung. Das nördliche Tunnelportal konnte in das Loisachhochufer im Bereich einer günstig gelegenen, ca. 80 m breiten Baulücke zwischen der Siedlung Föhrenheide und einem Sportgelände eingefügt und somit ein optimaler Lärmschutz für die Anwohner erzielt werden.

Infolge der beengten Verhältnisse und der geringen Überdeckung im Bereich der Föhrenheide mussten die beiden Tunnelröhren als Doppelrechteckquerschnitt ausgebildet werden, der sich bis zum Übergang auf das Gewölbeprofil auf eine Länge von 90 m in getrennte Rechteckquerschnitte zunehmend aufspreizt. Von hier ab verläuft die Trasse in zwei Röhren mit Gewölbeprofil bis zu den Südportalen.

Die um rund 110 m versetzte Lage der Südportale wurde vor allem durch die Erhaltung eines wichtigen Naturerholungsgebietes der Gemeinde Garmisch- Partenkirchen am Philosophenweg und durch den schrägen Anschnitt der Hangfläche des Schweinsbichl bestimmt.

Der maximale Abstand der Tunnelröhren beträgt rund 28 m und wird etwa in Tunnelmitte erreicht. Er verringert sich bis zu den Südportalen allmählich auf 15 m.

Der Verlauf der Tunnelgradiente hing im Wesentlichen von den Zwangspunkten Loisachbrücke vor dem Nordportal und dem Knoten Anschlussstelle Garmisch-Partenkirchen Nord ab. So musste die Gradients im Bereich der Loisachbrücke so weit angehoben werden, dass die Überbauten hochwasserfrei liegen, und am Nordportal wieder so weit abgesenkt werden, dass die Tunneldecke unter Geländeniveau zu liegen kommt.

Die Gradients fällt daher mit 0,7 % auf eine Länge von 80 m (Weströhre) bzw. 100 m (Oströhre) in den Tunnel und steigt im weiteren Verlauf mit 0,5 % bis 0,7 % bis zum Scheitelpunkt. Die letzten 224 m bzw. 252 m bis zum südlichen Tunnelende fallen mit 0,7 %.

2. Bauwerksentwurf

2.1 Geologische Verhältnisse

Der östlich des Loisachtals verlaufende Tunnel befindet sich im Bereich der westlichen Ausläufer des Hohen Fricken- und Wank-Massivs, die von mächtigen  Schuttflächen, vor allem aus dem Kuhflucht- und Markgraben, überlagert werden.

Im nördlichen Abschnitt ist das Gelände ebenflächig bis leicht hügelig-buckelig. Im mittleren und südlichen Streckenabschnitt durchörtert der Tunnel ein nach Westen zur Loisach hin abfallendes Hanggelände. In östlicher Richtung wird das Gelände rasch steil, bis steil aufragender Hauptdolomit den Felsuntergrund anzeigt.

Das zu durchörternde Gebirge besteht aus einer äußeren Schale mit quartärem Lockergestein und einem inneren Kern aus Fels, der dem Hauptdolomit des alpinen Trias zuzuordnen ist. Er ist überwiegend unverwittert, weist aber aufgrund tektonischer Beanspruchungen während der Alpenentstehung ein unregelmäßiges Trennflächengefüge auf.

Das südliche Lockergestein setzt sich aus Hauptschutt und Moränenmaterial zusammen. Im nördlichen Tunnelbereich taucht der Hauptdolomit steil ab. Danach durchörtert der Tunnel zwei quartäre Lockergesteinsbereiche. Der obere Bereich besteht wieder aus Hangschutt- und Moränenmaterial. Hier sind jedoch auch große Ablagerungen aus Murenschutt vorhanden.

Dieser Murenschutt, ein bindiges Material aus Kies, Sand, Ton und Schutt, weist eine große Anzahl von Steinen und Blöcken (Findlinge bis zu max. 40 m3) auf.

Unter dem Hangschutt stehen Fluss- und Stillwasserablagerungen an. Das Lockergestein ist grundwasserführend, im Hauptdolomit wurden wasserführende Klüfte angetroffen.

Pegelmessungen ergaben, dass mit einem Wasserdruck bis max. 65 m über der Tunnelsohle zu rechnen ist.

2.2 Tragwerk, Abdichtung

Aufgrund der unterschiedlichen geologischen Verhältnisse und Gesteinsüberdeckungen kamen offene und bergmännische Bauweisen zum Einsatz.

Die Fahrbahn setzt sich aus zwei Fahrstreifen von je 3,75 m Breite und zwei Notgehwegen von je 1,0 m zusammen.

Der Tunnel beginnt im Norden mit einem Doppelrechteckquerschnitt, der sich in zwei Einzelrechteckquerschnitte aufspreizt, die dann in die Gewölbequerschnitte übergehen. DerTunnelquerschnitt hat eine lichte Breite von 9,50 m und eine lichte Höhe von 4,50 m. Da der Tunnel weitgehend unter dem Grundwasserspiegel liegt, wurde der gesamte Gewölbequerschnitt als geschlossener Querschnitt mit durchgehender Sohle ausgebildet. Die maximale Breite der Rechteckquerschnitte beträgt ca. 24,80 m. Im Tunnel befinden sich in den äußeren Bereichen zwei begehbare und in der Mitte eine befahrbare Querverbindung.

Alle Gewölbequerschnitte des Tunnels wurden durch eine 3 mm dicke Kunststoffdichtungsbahn aus PE, die durch ein Vlies bergseits vor Beschädigungen geschützt wird, versehen.

Die Blockfugen wurden durch außen liegende, nachinjizierbare Fugenbänder abgedichtet. Dadurch ist bei Schäden an der Kunststoffdichtungsbahn eine Abschottung gegen Wasserläufigkeit in Tunnellängsrichtung gegeben. Durch die Ausführung der Innenschale aus wasserundurchlässigem Beton wird zusätzlich eine erhöhte Sicherheit gegen Undichtigkeit erreicht. Zur Begrenzung der hohen Wasserdrücke im Felsgestein kommt im Tunnel Farchant erstmalig ein druckgeregeltes Entwässerungssystem zum Einsatz. Mit diesem System wurden die im zentralen Bereich der Tunnelstrecke vorherrschenden hohen Bergwasserdrücke auf einen Mindestdruck von 2,5 bar reduziert, der gleichzeitig den Maximaldruck darstellt. Dies wurde durch die Anordnung einer mit Überlauf ausgestatteten Steigleitung im Lüftungsschacht des Tunnels erreicht. Der Überlauf ist in 25 m Höhe angeordnet, so dass im System immer ein Überdruck von 2,5 bar über Tunnelsohle erhalten bleibt. Durch die Reduzierung der Druckbelastungen konnte im zentralen Bereich auf eine Verstärkung der Innenschale sowie auf die Ausbildung eines konstruktiv aufwendigen Abdichtungssystems verzichtet werden.

Das System ist wartungsfrei. Die Gefahr einer Versinterung besteht nicht, da keine Luftzufuhr möglich ist und in dem genügend großen Fließquerschnitt bei den geringen Wassermengen keine Turbulenzen auftreten können.

2.3 Betriebseinrichtungen, Ausstattung

Dem Thema Sicherheit im Tunnel wurde schon bei der Planung höchste Aufmerksamkeit geschenkt.

Zur Sicherheitsausstattung gehören folgende Einrichtungen:

  • Betriebs- und Verkehrsleittechnik
  • automatisch gesteuerte Tunnellüftungsanlage
  • automatische Brandmeldeanlage und Druckknopfmelder in allen Notrufkabinen
  • durchgängige Videoüberwachung im Tunnel, in den Fluchtquerschlägen und in den Vorzonen des Tunnels
  • Löschwasseranschlüsse an allen Notrufstellen im Tunnel
  • 30 Notrufkabinen im Tunnel, ausgestattet mit Notrufmelder und zwei Trockenfeuerlöschern, sowie 4 weitere Notrufsäulen in den Vorzonen des Tunnels
  • Notruf- und Fluchthinweisschilder
  • Fluchtwegmarkierung durch Blitzleuchten
  • automatisch gesteuerte Beleuchtungsanlage mit Brandnotbeleuchtung
  • Funkausstattung für Polizei, Feuerwehr, Rettungsdienst und Betriebsfunk
  • Lautsprecheranlage und Rundfunkeinspeisung mit RDS einschließlich Einsprechmöglichkeit im Notfall
  • Einspeisung aller gängigen Mobilfunkanbieter
  • Messeinrichtungen zur Erfassung der Schadstoffkonzentration, Sichttrübe und Windgeschwindigkeit
  • Höhenkontrolleinrichtungen

Die Tunnellüftung ist für den Normalbetrieb so ausgelegt, dass die gesamte Abluft im Tunnel über Ventilatoren in der Tunnelmitte und an den Portalen abgesaugt und unter Beimengung von Frischluft über einen Abluftkamin abgeführt wird. Damit ist sichergestellt, dass an den Portalen keine erhöhten Abgaskonzentrationen auftreten. Im Brandfall wird über die automatische Brandmeldeanlage der Brandherd in einem Bereich von 50 m erfasst. Nachfolgend öffnen sich in der Tunnelzwischendecke über dem erkannten Brandherd insgesamt sieben Brandabsaugklappen. Die Rauchgase werden direkt über der Brandstelle abgesaugt und über den Kamin geführt. Eine Ausbreitung des Rauchs auf den gesamten Tunnelbereich soll so verhindert werden. Personen, die sich im Tunnel befinden, wird damit die Möglichkeit gegeben, den Tunnel über die Fluchtwege (Querstollen) oder die Portale sicher zu verlassen.

Als Fluchtwege dienen neben den Portalen die drei Querstollen in die Nachbarröhre. Die maximale Entfernung zu einem Fluchtweg beträgt ca. 600 m. Die Versorgung des Tunnels mit elektrischer Energie erfolgt über zwei unabhängige Leitungen direkt aus dem Mittelspannungsnetz. Bei einem totalen Netzausfall wird durch eine Notstromversorgung die Energieversorgung bzw. Notbeleuchtung sichergestellt. In beiden Tunnelröhren befinden sich im Abstand von ca. 150 m Notrufeinrichtungen (Notrufmelder in Kabinen mit Türen). Unfälle können über diese Notrufmelder per Knopfdruck oder Sprachverbindung gemeldet werden. Die Zufahrt der Rettungsdienste ist entgegen der Fahrtrichtung vorgesehen. Dazu sind, soweit erforderlich, eigene Zufahrten auf die B 2 neu angelegt.

Steuerung und Überwachung des Tunnels laufen im Normalfall vollautomatisch. So werden beispielsweise bei Brandalarm beide Tunnelröhren automatisch gesperrt oder bei stockendem Verkehr die Gefahr von Auffahrunfällen durch spezielle Stauprogramme verhindert. Daneben wird der Tunnel aber auch rund um die Uhr per Video überwacht, so dass im Störfall sofort und ganz gezielt eingegriffen werden kann. Eine Lautsprecheranlage ermöglicht dabei aktuelle Durchsagen in Gefahrensituationen.

3. Bauweisen und Bauausführung

Es wurde für jeden Bauabschnitt eine den jeweiligen topographischen, geologischen und hydrologischen Verhältnissen entsprechende Bauweise vorgesehen.

Im Nordbereich wurde der Tunnel auf eine Länge von ca. 300 m als Rechteckquerschnitt in offener Bauweise erstellt. Um möglichst wenig Grundstücksflächen in Anspruch zu nehmen, wurden die Baugruben mit Berliner Verbau oder durch Steilböschungen mit Spritzbetonsicherung angelegt. Der Rechtecktunnel wurde flach auf dem anstehenden Boden begründet. Die Herstellung erfolgte mit 10 m langen Blöcken in der Sohle-Wand-Methode, d. h. Sohle und Wände eines Blockes wurden in einem Arbeitsgang betoniert. In einem zweiten Arbeitsgang folgte dann die Decke des Tunnels. Nach dem Aufbringen der Abdichtung und des Schutzbetons auf der Tunneldecke wurden die Arbeitsräume verfällt und der Tunnel überschüttet.

Am südlichen Ende des Tunnels wurden unterschiedlich lange Strecken in offener Bauweise hergestellt, für die Oströhre auf eine Länge von 200 m und für die Weströhre auf 145 m Länge. Für beide in offener Bauweise zu errichtenden Strecken war als Ausbau das Gewölbeprofil der geschlossenen Bauweise vorgesehen.

Der bergmännische Vortrieb gliederte sich in einen im Lockergestein auszuführenden nördlichen Abschnitt und in einen im Fels aufzufahrenden südlichen Abschnitt.

Der nördliche Lockergesteinsabschnitt wurde entsprechend den unterschiedlichen geologischen Formationen mit unterschiedlichen Ausbruchsabschnitten und Spritzbetonsicherung aufgefahren, und zwar in einem ersten Arbeitsgang die Kalotte und dann erst im zweiten Arbeitsgang Strosse und Sohle.

In den Pannenbuchten, in denen der auszubrechende Querschnitt nochmals erheblich erweitert wurde, war neben der horizontalen Teilung beim Kalottenausbruch nochmals eine vertikale Teilung erforderlich.

Im südlichen Bereich konnten die Tunnelröhren im Fels erstellt werden. Aufgrund der Klüftigkeit des Felses erfolgte eine Unterteilung des Vortriebes in einen Kalottenvortrieb einerseits sowie Strosse und Sohle andererseits. Der Ausbruch der Kalotte konnte größtenteils ohne vorauseilende Sicherungsmaßnahmen erfolgen. Die Sicherung erfolgte durch eine bewehrte Spritzbetonschale mit Ausbaubögen, d. h. unmittelbar nach Ausbruch des Gebirges wurde der entstandene Hohlraum mit Spritzbeton versiegelt und vorläufig gesichert.

Strosse und Sohle wurden auch hier in einem gesonderten Arbeitsgang nachgezogen. Im gesamten Felsbereich war mit Kluftwasser zu rechnen, das gefasst und in Drainagen zur Loisach abgeführt wurde. Der Wasseranfall war jedoch gering.

Das endgültige Tragsystem, die Betoninnenschale, wurde später nachgezogen. Im Felsbereich erfolgte ein Sprengvortrieb in der Kalotte mit Abschlagslängen von 1,0-2,5 m. Bei durchschnittlich vier Abschlägen pro Arbeitstag von 24 Stunden konnte so eine Vortriebsleistung von ca. 6-10 m arbeitstäglich erreicht werden.

Im Bereich des Lockergesteins musste das Gebirge wegen der geringen Standfestigkeit vor dem Ausbruch vorauseilend gesichert werden. Diese Sicherung war aufgrund der eingelagerten großen Felsblöcke sehr aufwendig. Entlang des gesamten Kalottenumfangs wurden 7 m lange Spieße als vorauseilende Sicherung eingebaut. Anschließend erfolgte ein Abschlag auf 1 m Länge, der mit bewehrtem Spritzbeton gesichert wurde, bevor wiederum 7 m lange Spieße eingebaut wurden und so weiter. Dies hatte zur Folge, dass bis zu sechs Spieße übereinander lagen. Im Schutz dieses Spießschirms konnten auch große Findlinge sicher gehalten und das Gebirge mit dem Bagger gefahrlos ausgebrochen werden. In den Querschnitt ragende Felsblöcke wurden mit dem Sprengmeißel abgetragen oder abgesprengt. Auch ein Nachbrechen des anstehenden Lockermaterials in der Firste war durch die mehrlagige Spießsicherung nahezu ausgeschlossen. Die Herstellung des „Farchanter Spießschirmes" erwies sich als ein sehr wirtschaftliches und praktikables Verfahren. Die erreichten Vortriebsleistungen betrugen durchschnittlich 3 m je Arbeitstag von 24 Stunden.

Das Betriebsgebäude Mitte, mit seiner Verbindung zur Pannenbucht Mitte, befindet sich in einer Hanglage. Damit im Endzustand keine einseitigen Hang- Schubkräfte auf das Bauwerk wirken, wurde der Hang mit Dauerankern gesichert.

 Die Pannenbucht Nord wurde in offener Bauweise erstellt. Um die Beeinträchtigung für Umwelt, Anlieger etc. so gering wie möglich zu halten, kam hier die so genannte Deckelbauweise zur Ausführung. Die senkrechte Baugrubenwand bestand aus überschnittenen Bohrpfählen. Der an den Pfählen aufgelagerte, gewölbte Deckel diente auch zur Aussteifung der Pfähle. Nach der Herstellung des Deckels erfolgte eine Überschüttung und Wiederherstellung des Geländes.

Aushub und Bau der Tunnelgewölbe erfolgten unterirdisch im Schutz des Deckels.

Die beim Ausbruch des Tunnels gewonnenen ca. 650.000 m3 Fels und Lockergestein wurden als wertvoller Straßenbaustoff in den anschließenden Strecken eingebaut, vor allem für die Umfahrung Burgrain und den Anschluss Farchant-Süd. Dementsprechend wurde der Tunnel auch überwiegend von Süden her aufgefahren. So konnte das anfallende Material auf kurzem Wege innerhalb der Baustelle und damit ohne größere Beeinträchtigungen des Straßennetzes und der Nachbarschaft transportiert werden.

4. Literatur

[1] Schikora, K.; von Soos, P.; Jedelhauser, B.; Heimbrecher, F.; Thomee, B.: Tunnel Farchant-Abdichtungs- und Entwässerungssystem

[2] Autobahndirektion Südbayern: Faltblatt B 2 neu/B 23, Eröffnung Umfahrung Farchant/Burgrain

[3] Autobahndirektion Südbayern; ARGE Ortsumgehung Farchant: Faltblatt Tunnel Farchant

 

  • Land: Deutschland
  • Region: Bayern
  • Tunnelnutzung: Verkehr
  • Nutzungsart: Straßentunnel
  • Auftraggeber: Freistaat Bayern, Autobahndirektion Südbayern
  • Planer: Ingenieurbüro PSP
  • Ausführende: Bilfinger + Berger Bau AG, Hochtief AG
  • Bauweise: Geschlossen
  • Vortrieb: Sprengvortrieb/Baggervortrieb
  • Auskleidung: Ortbeton
  • Anz. Röhren: 2
  • Gesamtlänge: Weströhre: 2275 m, Oströhre: 2390 m
  • Querschnitt: 87-111 m
  • Herstellkosten: 255 Mio. DM
  • Bauzeit: 1995-2000 (57 Monate)
  • Fertigstellung: Mai 2000