Bei Nacht schwebten die Brückenteile

Bei Nacht schwebten die Brückenteile

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Teaserbild-Quelle: Fred Podolak / Locher AG
Zwischen der Kantonsgrenze St. Gallen und Glarus überquert die A3 bei Niederurnen die SBB-Linie ins Glarnerland. Der Zustand der Brückenbauwerke hat sich im Laufe der Jahre stark verschlechtert. Sie müssen ersetzt werden.

Tragende Bauteile der A3-Brücke über der SBB-Glarnerlinie in Niederurnen sind durch Bewehrungskorrosion sowie durch Chlorid in Taumitteln stark in Mitleidenschaft gezogen. Der grösste Teil der Brückenausrüstung erreichte nach 38 respektive 45 Jahren das Ende seiner Lebensdauer. Basierend auf dieser Zustandsbeurteilung wurde im Rahmen des Massnahmenkonzepts ein Variantenstudium durchgeführt. Nach eingehender Prüfung hat sich das Bundesamt für Strassen (Astra) entschieden, einen Neubau zu realisieren.

Der Brückenersatz richtet sich in Form und Gestalt nach den bestehenden Bauwerken. Damit wird einerseits der optische Eindruck gewahrt, andererseits können die resultierenden Bodenpressungen in etwa beibehalten werden. Auf diese Weise wird das Risiko neuer differenzieller Setzungen in den eher locker gelagerten Linthablagerungen minimiert. Das Konzept sieht den Ersatz des Überbaues und der Pfeilerwände vor. Widerlager und Fundamente der Pfeilerscheiben können beibehalten und weiter verwendet werden. Der neue Überbau wird kraftschlüssig mit den bestehenden Unterbauten verbunden. Dadurch entsteht ein unterhaltsarmes integrales Bauwerk ohne Lager und Fahrbahnübergänge. Die Breite der neuen Brücke ist darauf ausgerichtet, dass bei zukünftigen Instandsetzungen eine 4/0 Spurführung möglich ist. Auf der Nordseite (Fahrtrichtung Zürich) wird das Bauwerk um 2,4 Meter und auf der Südseite (Fahrrichtung Chur) um 1,3 Meter verbreitert. In der Regel muss bei einem Brückenneubau im Bereich einer Bahnlage eine lichte Höhe von 6,75 Metern eingehalten werden. Ein Anheben der Nivellette war im vorliegenden Fall aber infolge der vorhandenen vertikalen Nationalstrassentrassierung sowie den benachbarten Brückenobjekten nicht möglich. Die SBB stimmte deshalb der Beibehaltung des vorhandenen Lichtraumprofils von 5,61 Meter zu.

Eine schief gelagerte Dreifeld-Platte aus Stahlbeton mit einer Gesamtlänge von 37,5 Metern (exklusiv Schleppplatten) bildet den Überbau. Die Spannweiten betragen zweimal 10,1 und einmal 16 Meter. Die über die ganze Nationalstrassenbreite zusammenhängende Brückenplatte ist zur Verbesserung der Tragsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit in Längsrichtung vorgespannt. Die Plattenstärke beträgt 50 Zentimeter. Die Brückenoberfläche ist mit einer Epoxidharzversiegelung und vollflächig aufgeflämmten Polymer-Bitumendichtungsbahnen abgedichtet. Als Schutz- und Binderschicht wird zweilagig ein Gussasphalt MA 11 H und als Deckbelag ein AC MR8 Typ ASTRA eingebaut. Neben der unter den Randfeldern angeordneten Brückenentwässerung hat man an der Untersicht zusätzlich ein Transit-Kabelrohrblock aufgehängt. An den Rändern liegt die Platte auf den bestehenden Widerlagerwänden auf. Die Zwischenabstützungen bestehen aus zwei Pfeilerscheiben.

Die bestehenden Fundamente werden sowohl bei den Widerlagern als auch bei den Pfeilern verlängert, sodass eine bedeutende Mehrbelastung der bestehenden Fundamente sowie des Baugrundes vermieden wird. Die horizontale Stabilisierung der Brücke in Längsrichtung erfolgt über die im Damm eingebundenen Widerlager. Äussere horizontale Einwirkungen können so in den Baugrund eingeleitet werden. In Querrichtung ist die Stabilität des Tragwerks über die durchgehenden, sehr steifen Pfeilerscheiben sowie die Widerlager sichergestellt.

Als Folge der provisorischen Verkehrsführungen erfuhr die Brückenkonstruktion eine Nutzungsänderung. Dieser Sachverhalt sowie die geplanten etappierten Abbrüche und die vorhandenen statischen Defizite führten zu einigen Bauhilfsmassnahmen, die aus terminlichen Gründen bereits 2008 ausgeführt wurden. Einerseits wurden die Gerüsttürme, die als Träger für die vorfabrizierten Betonplatten beziehungsweise als Schutzwand dienen, so dimensioniert, dass auch bei einem Versagen der Gerbergelenke unter Verkehr ein Einsturz der Fahrbahnplatte verhindert wird und die Nationalstrasse weiterhin befahren werden kann. Andererseits wurden die Randfelder mittels Klebebewehrung ertüchtigt. Das Bauphasenkonzept sah ursprünglich vor, den Überbau pro Fahrtrichtung in jeweils zwei Etappen zu erstellen (total vier Etappen). Dieses Vorgehen wurde gewählt, weil der in unmittelbarer Nähe liegende Anschluss Niederurnen nicht über längere Zeit geschlossen werden kann und so die Ein- respektive Ausfahrtsspur über den Baustellenbereich geführt werden muss. Aufgrund von Änderungen im Planungsablauf entschloss sich die Bauherrschaft, den für 2009 geplanten Brückenersatz (Bereich Fahrtrichtung Zürich) nicht in zwei Etappen sondern – durch den Einbau einer Hilfsbrücke – in einer Etappe zu realisieren.

Die vorhandene, knappe minimale Lichtraumhöhe über dem SBB-Gleis lässt in diesem Bereich den Einbau eines Lehrgerüsts nicht zu. Mit vorgefertigten Betonplatten, die einerseits als Schalung dienen und andererseits das Dach des Schutztunnels bilden, kann das geforderte Lichtraumprofil eingehalten werden. Die Elemente sind zirka 7,4 Meter lang, bis zu 5,1 Meter breit und 25 Zentimeter stark. Sie werden mit Anschlussbewehrungen sowie Hüllrohren für die Vorspannkabel versehen. Durch das Ein- beziehungsweise Überbetonieren ist ein kraftschlüssiger Verbund mit der restlichen Brückenplatte sichergestellt. Um Schalarbeiten im Gleisbereich zu vermeiden, hat man die seitlichen Konsolköpfe bereits im vorfabrizierten Element integriert. Für die insgesamt drei Etappen hat das federführende Unternehmen jeweils zwischen ein bis vier Elemente benötigt. Die restliche Brückenfläche liess man konventionell schalen. Nach dem Versetzen dieser Elemente und dem Verlegen der Bewehrung und Vorspannung wird der Überbau in einem Zug pro Etappe betoniert. Zwischen den Überbauetappen ist jeweils eine Schwindgasse vorhanden, die erst nach dem Vorspannen der Kabel der neuen Etappe ausbetoniert wird.

Das Astra strebt eine effiziente Baustellenbewirtschaftung an. Zu den wichtigsten Beschleunigungsmassnahmen gehörten:
  • Zusammenlegung der Verkehrsführung Einfahrt Niederurnen durch eine Hilfsbrücke;
  • umfangreiche Vorarbeiten unter erschwerten Bedingungen vor dem eigentlichen Baubeginn; zum Beispiel Aushub Widerlager und Wandscheiben mit Sicherungsmassnahmen, um den noch laufenden Verkehr beziehungsweise die Standfestigkeit des Bauwerks nicht zu gefährden;
  • Anpassung der Baustelleninstallationen;
  • Verwendung schnell aushärtender Materialien.
 
Durch die exponierte Lage der Autobahnbrücke über die SBB-Glarnerlinie sowie die bauseits erstellten Notabstützungen auf Pfählen und Streifenfundamenten, stellten sich folgende Gefahren und Herausforderungen:
  • Abbruch der Brücke ohne die Tragfähigkeit während des Abbruchs zu gefährden, Konsequenz: provisorische Notsicherungsmassnahmen und ein ausgeklügeltes Schneidprogramm, um die Brückenplatte in abtransportierbare Stücke zu schneiden;
  • Abbruch der Brücke zwischen den Gerbergelenken über dem Gleis und im Gefahrenbereich der SBB mit möglichst wenigen Zugsperrungen (das heisst mit einem auf die Stunde genauen Anlieferungsprogramm der vorgefertigten Elemente, um die Lücke über den Schienen unmittelbar wieder zu schliessen);
  • bereitstellen von Pressvorrichtungen um eventuell verklemmte Elemente zu lösen;
  • Sicherung der Wandscheiben und Pfeiler (gegen Umstürzen nach dem Ausbau der stabilisierenden Brückenplatte);
  • Abtransport alter Abbruchstücke und Anlieferung der neuen vorfabrizierten Elemente mit Überbreiten bis 5,2 Meter (unter Polizeibegleitung und Anwendung eines generellen Logistikkonzeptes);
  • liefern und versetzen der Hilfsbrücke, der Erstellung der Zufahrtsrampen sowie Einrichtung von Verkehrssicherungsmassnahmen.
Alle diese Arbeiten wurden während fünf Tagen im Dreischichtbetrieb realisiert. Es waren drei Zugsperrungen nötig.

Die neue Brücke konnte ohne Längsetappierung – mit den notwendigen Anschlüssen, ausgeführt unter der Hilfsbrücke – gebaut werden. Im Bereich über der SBB wurden vorgefertigte Elemente (25 Tonnen) mit einem Überbeton und in den Randfeldern eine Ortbetonplatte mittels Lehrgerüst bis zu den Widerlagern realisiert. Der Arbeitsraum für die vorgespannte Brückenplatte war aufgrund der Hilfsbrücken-Geometrie stark eingeschränkt. Dieser Umstand wirkte sich erschwerend auf das Einbringen der Deckenschalung, der Bewehrung und des Betons sowie auf die notwendige Oberflächenbearbeitung aus. Die Abdichtungs- und Gussasphaltarbeiten werden in einer ersten Etappe nur bis zur Hilfsbrücke eingebracht. Danach erfolgte die Umstellung des Verkehrs auf die neue Brücke, die Hilfsbrücke wurde unter Sperrung des Autobahnanschlusses demontiert. (Andreas Matt, dipl. Bauingenieur ETH/SIA; IG Linthebene (dsp Ingenieure & Planer AG, Greifensee); Matthias Fischer, Locher AG Zürich; Bruno Widmer, F. Preisig AG)
 
 
Historie
In den Jahren 1963/64 wurde eine erste Brücke erstellt, die bis zu ihrem Abbruch den Verkehr in Fahrtrichtung Zürich aufnahm. Der Bau der statisch unabhängigen Zwillingsbrücke folgte 1970/71 für den Verkehr Richtung Chur im Zuge des Vierspur-Ausbaus. Die Hauptarbeiten der Instandsetzung des Erhaltungsabschnittes Linthebenestrasse zwischen der Kantonsgrenze und dem Abschnitt Gäsi sind seit dem Frühling 2009 im Gange und werden voraussichtlich bis Ende 2010 dauern.

Besonderheiten
Nebst einer aussergewöhnlich knappen Planungs- und Arbeitsvorbereitungszeit mussten alle Erfordernisse des Betriebs von SBB-Linie und Nationalstrasse gleichzeitig berücksichtigt werden. Dazu zählte auch die Klärung von komplexen organisatorischen und konzeptionellen Fragen. Es galt die Kommunikationsweise und die Zusammenarbeit aller Beteiligten zu planen. Alle Beteiligten wie Anlieger, Werke, Strassenunterhalt oder SBB mussten in die Konzepte einbezogen werden. Hinzu kamen die folgenden Aspekte:
  • Notabstützung für die Tragsicherheit des bestehenden Bauwerks
  • Schutzwände und Schutztunnel für die Abgrenzung zur SBB-Linien Anbringen von Erdungssystemen
  • Einsatz eines Krans mit elektronischer Einsatzbegrenzung
  • Provisorische Sicherungsmassnahmen während des Bauprozesses
  • Verkehrssicherungsmassnahmen gegenüber dem Verkehr auf der A3
  • Erstellen einer Hilfsbrücke mit Zufahrtsrampenn Umsetzung von Böschungssicherungen
  • Erstellen umfangreicher Flächen- und Spezialgerüsten Notfallkonzepte und laufende Instruktion aller Mitarbeitenden
  • Genaues Bauprogramm