Im Freivorbau über die Lahn

MAISACH, 16.06.2016 – Sie ist eine der meist befahrenen Autobahnbrücken Deutschlands: Über die 400 m lange Lahntalbrücke bei Limburg fahren täglich rund 100.000 Fahrzeuge. Für die Konstruktion aus den frühen 60ern auf Dauer eine zu starke Belastung. Deshalb entsteht wenige Meter daneben eine neue Brücke im Zuge der A3.

Neue Lahntalbrücke im Bau
Wenige Meter östlich der alten Lahntalbrücke entsteht bei Limburg bis Ende 2016 ein neuer Flussübergang im Zuge der Autobahn A3. | Fotos: Doka
Baustelle Lahntalbrücke, Überbauten
Die Überbauten der 450 Meter langen Balkenbrücke aus
gevouteten zweizelligen Spannbetonhohlkästen entstehen
im Freivorbau.

Die gesamte Breite der neuen Lahntalbrücke beträgt stolze 43,50 Meter. Damit stehen den Verkehrsteilnehmern künftig insgesamt acht Fahrstreifen plus Standspuren zur Verfügung. Die alte Brücke hatte nur sechs Fahrstreifen - ohne Standspur. Die Ausführung begann im September 2013, die Verkehrsübergabe soll im Herbst erfolgen. Die Kosten der Gesamtmaßnahme von rund 92,7 Millionen Euro trägt der Bund. Die alte Lahntalbrücke wird bis Herbst 2017 vollständig zurückgebaut. Das Bauende der Gesamtmaßnahme ist für Ende 2017 geplant.

Freivorbau trotz superschlanker Pfeiler

Der Entwurf einer Arbeitsgemeinschaft aus der Bürogemeinschaft Konstruktionsgruppe Bauen aus Kempten und dem Architekturbüro Karl + Probst aus München sieht eine 450 Meter lange Balkenbrücke vor. Sie ist bis zu 62 Meter hoch mit sieben Feldern und Stützweiten von 45 bis 90 Metern. Kein Brückenpfeiler muss im Flussbett der Lahn gegründet werden. Gevoutete zweizellige Spannbetonhohlkästen bilden die Überbauten. Jeweils paarweise angeordnete superschlanke Stahlbetonrundstützen tragen die Lasten ab. Ihr Durchmesser beträgt maximal 2,80 m bei einer Pfeilerhöhe bis zu 57,0 m. Die Überbauten der Brücke entstehen im Freivorbau. Hilfspfeiler dienen als Stabilisierungsmaßnahme.

Klettern bis Windstärke 8

Ausführende Baufirma ist die Max Bögl Stiftung & Co. KG. Doka erhielt den Auftrag über die umfangreiche Schalungstechnik. Die Doka-Schalungsvormontage übernahm die komplette Erstmontage aller Freivorbauwagen, außerdem die Montage und Demontage der acht Stahlträgerroste. Hinzu kamen zwölf komplette Umsetzvorgänge der vier Freivorbauwagen.

Zum Schalen der runden Hauptpfeiler dient die Selbstkletterschalung Xclimb 60, ein hydraulisch kletterndes System. Es ist ständig mit Führungsschuhen am Bauwerk verankert. Dadurch kann es bei Windgeschwindigkeiten bis 72 km/h klettern. Bei der Lahntalbrücke erfolgt dies mit zwei Sätzen à vier Hydraulikzylinder. Sie sind synchron gesteuert für sicheres, kranunabhängiges Klettern.

Die Schalung selbst besteht aus projektbezogen geplanten Top 50-Großflächenelementen. Sie sind aus Holzschalungsträgern H20 top und Riegeln aus Stahlgurtungen WU14 aufgebaut. Die jeweils sechs Riegellagen wirken auf Ringzug. Sie kommen dadurch ohne Ankerung im Beton aus. Ringzug-Winkellaschen WU14 in Stahlgüte S355 verbinden die Elemente zuverlässig und dicht. Exakt geschnittene Formhölzer bringen die anschließend bauseits aufgebrachte Brettschalung in Form. Alles ist auf eine Frischbetondruckaufnahme von 60 kN/m² dimensioniert. Die maximale Betonierhöhe beträgt 5,75 m bei einer Schalungshöhe von bis zu 6,00 m. Aufstiegssysteme XS mit Rückenschutz sorgen für sichere Auf- und Abstiege zwischen den drei Bühnenebenen.

Bau der Stahlbetonrundstützen
Jeweils paarweise angeordnete superschlanke Stahlbetonrundstützen tragen den Überbau. Ihr Durchmesser beträgt maximal 2,80 m bei einer Pfeilerhöhe bis zu 57,0 m.

Stahlträgerrost für Hammerkopfschalung

Als Anfänger für den Freivorbau dienen asymmetrische Hammerköpfe. Sie sitzen auf jedem Hauptpfeilerpaar und binden in das nebenstehende Hilfspfeilerpaar ein. Ihr Betonvolumen beträgt jeweils insgesamt 675 m³, das entspricht einem Beton-Eigengewicht von knapp 1.700 t. Hinzu kommen die Bewehrung und das Gewicht der Schalung. Die Hammerköpfe werden in drei Abschnitten betoniert. Hierzu dient eine schwere Stahlkonstruktion aus 90 % Doka-Mietmaterial. Die gesamte Schalungslösung für den Hammerkopf samt Traggerüst kam von Doka. Vorteil gegenüber einer separaten Vergabe der Gewerke: Die Schnittstelle zwischen Traggerüst und Schalung entfällt völlig.

Basis der Hammerkopfschalung sind je zwei 20,0 m lange Jochträger HEB 1000. Sie sind aufgelagert auf vier Pressen à 2.500 kN. Als Querträger dienen zehn gekoppelte Ankerquerträger CFT. In 50 m Höhe entsteht damit eine 340 m² große, geschlossene Arbeitsflächenebene, zusammengesetzt aus Bühnenpaletten.

Top 50-Material für Hammerkopfschalung

Der erste Bauabschnitt des Hammerkopfes ist die Bodenplatte mit einem Eigengewicht von 437,5 t. Bei ihrer Herstellung senkt sich der Stahlträgerrost um etwa 10 cm, das war bei der Konstruktion zu berücksichtigen. Das Betongewicht des zweiten und dritten Bauabschnitts nimmt dann die Bodenplatte auf.

Brettverlauf, Fugen und Sichtspiegel an den Hammerköpfen sind seitens des Bauherrn vorgegeben. Die Brettbelegung für jeden der acht Hammerköpfe erfolgte bauseits. Hierzu lieferte Doka die Planung und das Material für zwei Schalungssätze à 950 m² projektspezifisch konstruierte Top 50-Trägerroste. Hinzu kamen umfangreiche Absturzsicherungen an den Stirnseiten für den zweiten und dritten Bauabschnitt.
Hilfspfeiler stabilisieren im Bauzustand

Der Überbau der neuen Brücke wächst von den Hammerköpfen der Pfeilerpaare im Freivorbau aufeinander zu. Dabei ist Sorge zu tragen, dass sich die Horizontalkräfte auf die Pfeiler zu jedem Zeitpunkt ausbalancieren. Dazu werden die Freivorbauwagen jeweils paarweise eingesetzt. Jedem Hauptpfeilerpaar sind zwei Hilfspfeiler zugeordnet. Sie stabilisieren den Hammerkopf während des gesamten Freivorbaus. Bei einem Querschnitt von 2,0 x 2,0 m sind sie 50 m hoch. Zu ihrer Herstellung setzte die Firma Bögl ihre eigene Gleitschalung ein.

Die monolithischen Pfeilerköpfe der Hilfspfeiler weisen eine integrierte Pfeileraussteifung aus Stahlträgern auf. Sie wurden mit zwei Sätzen Rahmenschalung Framax Xlife geschalt. Für Arbeitssicherheit sorgen acht Sätze Arbeitsbühnen. Sie dienen als Arbeitsebene und Aufstellflächen für weitere Arbeitsgerüste beim Herstellen und späteren Abbrechen der Hilfspfeilerköpfe. Aufgebaut sind sie aus angemieteten Doka-Außeneckfaltbühnen.

Hammerkopf, Herstellung der Bodenplatte
Der erste Bauabschnitt des Hammerkopfes ist die Bodenplatte. Ihr Eigengewicht beträgt 437,5 t. Bei ihrer Herstellung senkt sich der Stahlträgerrost um etwa 10 cm.

Vier Freivorbauwagen mit integrierten Bühnen

Bei der Lahntalbrücke sind die Freivorbauwagen mit vier Längsfachwerken ausgestattet. Sie beherrschen variierende Abschnittslängen von 3,75 m bis 5,00 m und Betongewichte von bis zu 250 t. Samt auskragender Bühnen ist der Bodenrost 9,50 m breit und 25,00 m lang. Mit Schalung und Bühnen wiegt jeder der vier Freivorbauwagen rund 130 t.

Der Boden des Brückenquerschnitts variiert bis zum Schließtakt um 1,25 m in der Höhe. Dazu ist die Bodenschalung im Bereich der Stege teleskopierbar ausgebildet. Die Innenschalung für den Trog besteht aus einer Schubladenkonstruktion für rasches Umsetzen. Alle Schalungselemente sind aus der Trägerschalung Top 50 gefertigt. Sonder-Winkellaschen sorgen für die geforderte Kragarmneigung, fest integrierte Bühnensysteme für sicheres Arbeiten.

Beim Vorfahren des Freivorbauwagens in den nächsten Takt sorgt eine gelenkige Lagerung für die automatische Anpassung des Bodenrosts. Das Anheben des Bodenrostes (ca. 68 t inkl. Stegschalung) erfolgt mit jeweils zwei mobilen Litzenhebervorrichtungen pro Wagen.

Freivorbauwagen weitgehend unzerlegt

Im Gegensatz zu den Regeltakten wird der Schließtakt in zwei Betonierabschnitten hergestellt. Es werden also zunächst der Boden und der Steg betoniert. Dann lassen sich die Deckenschienen des Freivorbauwagens unzerlegt ausfahren. Danach folgt die Betonage der Fahrbahnplatte.

Im Anschluss an den Schließtakt fährt der Freivorbauwagen zur Pfeilerachse zurück. Hierzu dienen spezielle Rückfahreinrichtungen. Dadurch muss der gesamte Freivorbauwagen während des Rückfahrprozesses nicht rückgeankert werden. Die Vorhaltung eines zweiten Fahrschienenpaares ermöglicht ein kontinuierliches Rückfahren. Am Pfeiler lässt sich der Bodenrost absenken. Anschließend wird der Wagen in große, weitestgehend unzerlegte Umsetzeinheiten demontiert. Sogar die über 24 m langen Ankerquerträger samt Bühne bleiben montiert. Das Umsetzen zur nächsten Richtungsfahrbahn erfolgt nachts mit Schwerguttransportern.

Litzenheberbühne für den Freivorbau
Doka konstruierte aus Bögl-Eigenmaterial eine spezielle Litzenheberbühne für den Freivorbau. Damit waren die Bodenroste ohne große Autokrane direkt vom Boden hochzuziehen.