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BERATENDE INGENIEURE 11/12 ■ 200916
U4 Hafencity Hamburg
Gesamtplanung einer komplexen Baumaßnahme amund im Wasservon Jens Lang, Erhard Lederhofer, Nils Gessner, Michael Kuhn und Stephan Nemeth
Die Hafencity Hamburg ist eines der größten städtebaulichen
Entwicklungsvorhaben in Europa. Unmittelbar südlich der Hamburger
Innenstadt werden ehemalige Hafenflächen umgenutzt. Dabei entstehen auf
ca. 100 ha Fläche Gebäude für ca. 12.000 Einwohner und mehr als 40.000
Arbeitsplätze. Zur leistungsfähigen Anbindung des neuen Quartiers dient eine
ca. 4 km lange U-Bahn-Linie (U4). Deren Bau im Auftrag der Hamburger
Hochbahn AG ist über die komplexen verkehrlichen, genehmigungsrechtli-
chen und logistischen Anforderungen hinaus vor allem wegen des Bauens am
und im Wasser bei schwierigen geologischen und hydrogeologischen
Verhältnissen eine besondere Herausforderung.
Gesamtüberblick über das Vorhaben
Obermeyer Planen + Beraten wurde von der
Hamburger Hochbahn AG im Dezember 2003
mit der Generalplanung einschließlich der er-
forderlichen Fachgutachterleistungen und
dem Planfeststellungsmanagement für den
Neubau der U4 beauftragt. Aufbauend auf ei-
ner stufenweisen Variantenuntersuchung und
Abwägung zur bedarfsgerechten Erschließung
der HafenCity mit einer U-Bahn wurde im De-
zember 2004 entschieden, die Ausfädelung
der U4 aus der Haltestelle Jungfernstieg so-
wie die Errichtung von zwei Haltestellen in
der Hafencity weiter zu verfolgen. Diese Vor-
zugslösung bietet einerseits eine optimale Ver-
knüpfung der Innenstadt mit dem neuen
Quartier, andererseits lassen sich dabei die
bauzeitlichen Beeinträchtigungen in der Ham-
burger Innenstadt auf ein Mindestmaß be-
grenzen. Das Gesamtprojekt ist hinsichtlich
der örtlichen, technischen und baulogisti-
schen Randbedingungen in drei Abschnitte
untergliedert:
Abschnitt 1: Anbindung an den Bestand amJungfernstiegDer ca. 300 m lange Abschnitt 1 umfasst den
Anschluss des neuen Tunnelbauwerks der U4
an die bestehende, viergleisige U2-Haltestel-
le Jungfernstieg. Die Tunnelröhren der U4 wer-
den über in offener Bauweise hergestellte Ziel-
schächte am westlichen Ende der Haltestelle
Jungfernstieg an bereits im Bestand vorberei-
tete Anschlüsse angedockt.
Abschnitt 2: Tunnelstrecke im SchildvortriebDer Abschnitt 2 umfasst auf ca. 2,8 km Länge
die Unterfahrung der Innenstadt im Schild-
vortriebsverfahren. Mit einer Tunnelbohrma-
schine werden nacheinander zwei eingleisi-
ge Tunnelröhren von jeweils 6,6 m Außen-
durchmesser aufgefahren. Die Trasse verläuft
von der Haltestelle Jungfernstieg zunächst in
Richtung Nord-Westen und schwenkt dann
nach Süden in die Hafencity. Die Trasse liegt
in großer Tiefe unterhalb der vorhandenen
Innenstadtbebauung sowie unter den geplan-
ten Bauten des neuen Quartiers. Nach der Un-
terquerung des Sandtor- und des Kaiserkais
(ehemals Dalmannkai) folgt eine Steigungs-
strecke, um die Haltestelle Überseequartier
möglichst oberflächennah anzuschließen.
Abschnitt 3: Offene Bauweisen und Haltestel-len in der HafencityZum Abschnitt 3 gehören der Startschacht für
den Schildvortrieb, die beiden Haltestellen
Überseequartier und Hafencity-Universität
(ehemals Lohsepark) sowie der Tunnel im
Magdeburger Hafen bis zur Haltestelle Hafen-
city-Universität, wo auch eine spätere Weiter-
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BERATENDE INGENIEURE 11/12 ■ 2009 17
führung der Trasse in Richtung Süden nach
Wilhelmsburg und Harburg konstruktiv zu be-
rücksichtigen ist. Die gesamte Baumaßnah-
me wird in Offener Bauweise hergestellt.
Baugrundverhältnisse
Die Baugrundverhältnisse im Trassenbereich
sind je nach Örtlichkeit durch unterschiedlich
mächtige Auffüllungen und Weichböden (Klei,
Schlick, Mudde, Torf) gekennzeichnet, die von
quartären Sanden und Kiesen sowie in der
weiteren Abfolge von den dichten Schichten
der Grundmoräne (Geschiebelehm, Geschie-
bemergel) und tertiärem Glimmerschluff und
Glimmerton unterlagert werden. Die Schicht-
verläufe sind in weiten Bereichen nicht hori-
zontbeständig, teilweise liegen Einlagerun-
gen von Weichschichten in Sanden vor.
Die Sande und Kiese stellen den großräumi-
gen Aquifer dar, in dem das Grundwasser un-
ter Weichböden gespannt ansteht und die
Wasserdruckhöhen durch die Tidebewegun-
gen der Elbe beeinflusst werden. Im Bereich
Jungfernstieg kommuniziert der Grundwas-
serstand mit dem Wasserstand der Binnen-
alster. Im gesamten Planungsbereich sind
Hochwasserstände von +4 m NN (Abschnitt 1)
bis +8,3 m NN (Abschnitt 3) als außergewöhn-
licher Bemessungslastfall für den Bau- und
Endzustand zu berücksichtigen.
Baukonzepte
Die Baukonzepte mussten in allen drei Ab-
schnitten den heterogenen geotechnischen
Bedingungen Rechnung tragen. Insbesonde-
re die Baugrubentiefen bis zu 25 m und Was-
serdruckhöhen von bis zu 30 m Wassersäule,
aber auch die unregelmäßige Baugrund-
schichtung sowie die bereichsweise vorhan-
dene starke Betonaggressivität des Grundwas-
sers waren für die konstruktive Ausführung
der Baugruben und Bauwerke bestimmend.
Im Bereich der offenen Bauweisen wurden
rahmenartige Stahlbetonbauwerke als WU-
Konstruktionen vorgesehen, deren Gründung
� Baustelle HafenCity aus der
Vogelperspektive
Abbildung:
Hamburger Hochbahn AG
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BERATENDE INGENIEURE 11/12 ■ 200918
� Lageplan der Gesamtmaßnahme
flach in den anstehenden tragfähigen Sanden
erfolgen konnte. Die Auftriebssicherheit wur-
de ausschließlich durch Konstruktionseigen-
gewicht und Erdauflasten sichergestellt. Rück-
verankerungen zur Auftriebssicherung im End-
zustand waren unter anderem wegen der
Schwellbelastung aus stark schwankenden
Wasserständen nicht zielführend.
Für die Baugruben wurden wasserdichte, aus-
gesteifte Verbauwände vorgesehen. Eine Rück-
verankerung der Verbauwände im anstehen-
den Boden war aufgrund der großen Anker-
kräfte nicht möglich. Die horizontale Baugru-
benabdichtung erfolgt entweder durch Ein-
binden der Verbauwände in die tiefliegende
dichte Schicht oder durch rückverankerte Un-
terwasserbetonsohlen.
Die sehr starke Betonaggressivität des Grund-
wassers im Bereich der Haltestelle Übersee-
quartier erforderte eine gutachterliche Be-
wertung zur Ausführung der geplanten WU-
Konstruktionen ohne Außenabdichtung. Im
Ergebnis konnte durch entsprechende kon-
struktive Vorgaben (Fugenausbildung, Tren-
nung Baubehelf/Bauwerk, Betondeckung, be-
tontechnologische Maßnahmen) auf zusätz-
liche Abdichtungsmaßnahmen verzichtet wer-
den. Die Baukonstruktion der Haltestelle
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BERATENDE INGENIEURE 11/12 ■ 2009BERATENDE INGENIEURE 11/12 ■ 2009 1919
Überseequartier resultiert neben den genann-
ten Anforderungen u. a. aus der zu berück-
sichtigenden Überbaubarkeit des geplanten
Überseequartiers.
Anschluss an die Haltestelle
Jungfernstieg
In der im Jahre 1973 errichteten Haltestelle
Jungfernstieg waren in Höhe der Bahnsteig-
ebene der U 2 (-4, ca. 15 m unter NN) bereits
Vorkehrungen für einen künftigen Anschluss
einer weiteren U-Bahnlinie mit Außenbahn-
steigen getroffen worden. Die von der Hafen-
city her aufzufahrenden Tunnelröhren unter-
fahren den Hamburger Hof und die östliche
Röhre der U2, bevor sie in den ca. 11 m x
12 m und bis zu 22 m tiefen Zielschächten zu
beiden Seiten des bestehenden Bauwerkes
einbinden. Aus der Bauphase der Haltestelle
existieren im Untergrund noch umfangreiche
Verbauten und Anker, die durch Räumungs-
bohrungen vorab zu beseitigen waren. Der
Durchbruch zum Bestandsbauwerk erfolgt im
Schutz einer Baugrundvereisung. Für die Maß-
nahmen am Jungfernstieg wurde eine Bau-
stelleneinrichtungsfläche von ca. 1.400 m2 mit
einem Fangedamm in der Binnenalster her-
gestellt.
Schildvortrieb und Notausgänge in der
Innenstadt
Der Startschacht für den Schildvortrieb wur-
de in der Hafencity angeordnet, da dort ge-
nügend Fläche für die Separationsanlage und
den Materialtransport zur Verfügung stand
und dadurch die Eingriffe in der Innenstadt
minimiert werden konnten. Der Vortrieb der
2.811 m langen Tunnelstrecke erfolgt in zwei
eingleisigen Röhren, die nacheinander auf-
gefahren werden. Die Röhren beginnen in
der Startbaugrube an der Westseite der ge-
planten Haltestelle Überseequartier und en-
den unmittelbar westlich der bestehenden
Haltestelle Jungfernstieg.
Die Trasse reicht bis ca. 40 m Tiefe unter Ge-
lände und definiert sich über den Anschluss
an die bestehende Haltestelle Jungfernstieg
sowie die im Trassenverlauf zu unterfahren-
de Bebauung. Im Bestand waren dabei ins-
besondere die Absetztiefen von Bauwerken
und Kaianlagen mit Tiefgründung zu berück-
sichtigen.
Der Tunnel liegt vollständig im Grundwasser
und verläuft überwiegend in halbfesten bin-
digen Glimmerschluffen und -tonen sowie
im Geschiebemergel. In Teilbereichen wer-
den grundwasserführende Sande angeschnit-
� Längsschnitt im Trassenverlauf der U 4
Abbildungen (2): Obermeyer
BERATENDE INGENIEURE 11/12 ■ 200920
ten. In Anbetracht der zum einen standfes-
ten bindigen Böden, zum anderen rolligen
Böden bzw. grundwasserführenden Sande
wurde die Herstellung mit einer Mixschild-
Tunnelvortriebsmaschine und einschaligem,
druckwasserdichtem Tübbingausbau geplant.
Mit diesem bewährten und setzungsarmen
Bauverfahren konnte auf zusätzliche Siche-
rungsmaßnahmen verzichtet werden.
Das Ausfahren bzw. Einfahren der Schildma-
schine im Lockergestein unterhalb des Grund-
wasserspiegels erfordert Zusatzmaßnahmen
in Form von erdseitig hergestellten Dichtblö-
cken. Bei den am Startschacht überwiegend
anstehenden gleichförmigen Sanden bietet
sich für die Herstellung dieser Dichtblöcke
das Düsenstrahlverfahren an. Bei den Ziel-
schächten wurde aufgrund des Anschlusses
an die bestehende, in Betrieb befindliche U-
Bahn-Linie 2 aus Sicherheitsgründen eben-
falls die Herstellung eines Dichtblockes
(Kunstbodenblock) vorgesehen. Der Kunst-
bodenblock wurde durch Verfüllen der Räu-
mungsbohrungen (überschnittene Bohrpfäh-
le) vor den Zielschächten, die dem Beseitigen
der im Boden vorhandenen Verbaureste ge-
dient hatten, mit unbewehrtem Beton C20/25
als wasserdichter homogener Körper herge-
stellt.
Die Bohrungen wurden jeweils bis in die bin-
digen Schichten abgeteuft. In Verbindung mit
einer GFK-bewehrten Bohrpfahlwand kann
die Tunnelbohrmaschine in die geflutete Ziel-
baugrube ausfahren. Der maschinelle Vor-
trieb bedingt einen kreisförmigen Querschnitt
mit einem Außen-/Innendurchmesser von ca.
6,6 m/5,6 m. Der Regelquerschnitt wurde für
eine maximale Überhöhung von u = 150 mm,
einen minimalen Kurvenradius von 300 m
und einen einseitigen Flucht- und Rettungs-
weg entwickelt. Die Tunnelschale besteht aus
einschaligen, wasserundurchlässigen Tübbin-
gen mit wasserdruckhaltenden Abdichtungs-
rahmen. Die bewehrten Stahlbeton-Tübbin-
ge werden in WU-Beton C35/45 mit einer Min-
destdicke d = 35 cm ausgeführt.
Im Verlauf der Schildvortriebsstrecke sind
vier, bis zu 35 m tiefe Notausstiege mit einem
Innendurchmesser von ca. 7,10 m geplant.
Die Notausstiegsschächte werden im Grund-
riss mittig zwischen den Einzelröhren ange-
ordnet und von der Geländeoberfläche bis
zur Endteufe je nach Baugrundverhältnissen
� Baugrube am
Jungfernstieg im Schutz
von Fangedämmen
� Baugrube
Überseequartier mit
Hochwasserschutzwand
� Auflagerknoten der
Aussteifung in der
Baugrube Übersee-
quartier
Abbildungen (3):
Obermeyer
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BERATENDE INGENIEURE 11/12 ■ 2009 21
� Bestandsanschluss am Jungfernstieg
Abbildung: Obermeyer
entweder im Schutz überschnittener Bohr-
pfähle bzw. Schlitzwände oder in bergmän-
nischer Bauweise erstellt. Die Anbindung der
Notausstiege an die beiden Tunnelröhren er-
folgt mittels Querschlägen und Stollen in
bergmännischer Bauweise, soweit erforder-
lich, im Schutz einer Vereisung.
Die Austrittsbauwerke an der Oberfläche der
Notausstiege mit Abmessungen von jeweils
4,7 m x 2,6 m sind entweder durch Ihre Hö-
henlage oder durch Zusatzmaßnahmen
(Schotttor) hochwassersicher ausgebildet.
VERKEHR
Besonderheiten der Offenen Bauweisen
in der Hafencity
Im Abschnitt 3 finden auf einer Länge von
ca. 940 m umfangreiche Tunnelbaumaßnah-
men mit zwei Haltestellen in Offener Bauwei-
se statt. Da der Streckenabschnitt außerhalb
der Hauptdeichlinie liegt, waren die Baugru-
benverbauten auf ein hochwassersicheres Ni-
veau auszulegen. Die Auftriebssicherheit der
Bauwerke im Endzustand ist für den maßge-
benden Hochwasserfall zu gewährleisten.
Wesentliche Planungsparameter waren die
Einhaltung einer Leckagerate der Baugruben
von 2 l/s und 1.000 m2 Verbaufläche, die kon-
struktive Trennung von Baubehelfen und Bau-
werken, die Aufnahme der Auftriebslasten im
Endzustand ohne zusätzliche Rückveranke-
rungen sowie die Aufrechterhaltung der
Grundwasserströmung. Darüber hinaus erga-
ben sich aus den belasteten Böden und kon-
taminierten Wässern am Standort des ehema-
ligen Gaswerkes Grasbrook besondere Anfor-
derungen an Bauablauf, Arbeitsschutz und
die bauzeitliche Wasserhaltung.
Dies führte unter anderem zu der umfangrei-
chen Vorabmaßnahme „Baufeldfreimachung
Grasbrook“ zur Bodensanierung im Bereich
der Baugrube Überseequartier mit einer kom-
plexen Baulogistik mit „Schwarz-Weiß-Berei-
BERATENDE INGENIEURE 11/12 ■ 200922
GFK-Bewehrung vor dem
Einbau in die Brillenwand
des Startschachtes
Abbildung: Obermeyer
Schildvortriebs und Haltestellenrohbaus durch
ein Querschott vom übrigen Baugrubenbe-
reich abgetrennt. Gleichzeitig wurde dadurch
den erhöhten Sicherheitsanforderungen des
Startschachtes hinsichtlich Wassereinbruch
während der Bauzeit Rechnung getragen.
Die westliche Baugrubenwand ist die Brillen-
wand des Startschachtes. Die Bewehrung der
Brillenwand wurde im Bereich der Durchör-
terung als gegenüber Betonstahl leicht zer-
spanbare GFK-Bewehrung ausgeführt. In en-
ger Abstimmung mit dem Bauherrn und dem
Prüfingenieur konnte für dieses innovative
Konzept die Zustimmung im Einzelfall erreicht
werden. Da die anschließenden Tunnelröh-
ren die Hauptdeichlinie Hamburgs unterque-
ren, werden zum Schutz der Innenstadt Flut-
schutztore an der Brillenwand angebracht.
Die Flutschutztore werden als Drehsegment-
tore ausgebildet, die sich in geöffneter Stel-
lung oberhalb der Gleise befinden.
Für die Querung des Magdeburger Hafens
mussten die bestehenden Kaimauern auf Tun-
nelbreite abgebrochen und mit einer Flach-
gründung auf dem Neubau wieder hergestellt
werden. Für die ca. 100 m lange Baugrube
durch das offene Hafenbecken wurde ein ge-
mischter Spundwandverbau mit Trag- und
Füllbohlen gewählt. Die ca. 41 m langen Trag-
chen“ und aufwändigen baubegleitenden
Wasseraufbereitungsmaßnahmen. Die Vor-
abmaßnahme umfasste den Rohbau und Aus-
hub der ca. 260 m langen, bis zu 32 m brei-
ten und 24 m tiefen Baugrube für die Halte-
stelle Überseequartier in Schlitzwandbauwei-
se. Zur Gewährleistung einer wasserdichten
Baugrube bindet die Schlitzwand ca. 3 m in
die bindige Glimmerton- bzw. Glimmerschluff-
schicht ein, die ca. 10 m unterhalb der Bau-
grubensohle ansteht. Für die Standsicherheit
der Baugrubenwände wurden insgesamt drei
massive Aussteifungslagen mittels Steifen-
und Gurtungskonstruktionen aus Stahlbeton
bzw. Stahl hergestellt. Zur Aufnahme von bau-
zeitlichen Geländeanschüttungen sowie als
Hochwasserschutz wurde am Schlitzwandkopf
umlaufend ein ca. 5 m hoher Steckträgerver-
bau mit Ausfachung aus Stahlbetonfertigtei-
len angeordnet. Aufgrund der Länge der
Schlitzwandelemente (Bewehrungsstöße) und
der hohen Wandbeanspruchungen aus Erd-
und Wasserdruck wurden bei einer Wand-
dicke von 1,20 m die statisch-konstruktiven
Grenzen erreicht.
Der westliche, ca. 50 m lange Teil der Baugru-
be Überseequartier bildet den Startschacht
für den Schildvortrieb. Dieser wurde zur Ent-
kopplung des Bauablaufes während des
VERKEHR
BERATENDE INGENIEURE 11/12 ■ 2009 23
Zusammenfassung und Ausblick
Die umfangreichen Ingenieurbaumaßnah-
men am und im Wasser erforderten neben ei-
ner technisch und wirtschaftlich optimierten
Planung eine intensive Abstimmung mit der
Öffentlichkeit, den Genehmigungsbehörden,
den Trägern öffentlicher Belange sowie der
Hafencity Hamburg GmbH. Dies war Grund-
lage für die hohe Akzeptanz des Projektes und
die Erteilung des Planfeststellungsbeschlus-
ses im September 2006. Durch das konstruk-
tive Zusammenwirken aller Beteiligten konn-
ten in der Planung und Bauausführung so-
wohl bewährte als auch innovative Lösungen
und Verfahren erfolgreich umgesetzt werden.
Die Rohbauarbeiten zur U4 erreichten mit dem
Durchschlag der Schildmaschine für die erste
Projektbeteiligte
Bauherr/Maßnahmenträger:
Hamburger Hochbahn AG
Bauherr/Maßnahmenträger
Baufeldfreimachung Grasbrook:
Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt,
Hamburg
Generalplanung:
Obermeyer Planen + Beraten GmbH
Bauausführung:
Baufeldfreimachung Grasbrook:
Bauer Spezialtiefbau GmbH,
Bauer und Mourik Umwelttechnik
Gesamtmaßnahme:
ARGE U 4 mit Hochtief Construction AG,
Aug. Prien, HC Hagemann construction group
GmhH & Co. KG, Ed. Züblin AG
Hauptmengen Abschnitt 2
Ausbruchvolumen 190.000 m3
Tübbingausbau 90.000 m2
Spritzbetonsicherung 2.800 m2
Bohrpfahl-/Schlitzwand 2.900 m2
Beton 3.500 m3
Betonstahl 600 t
Hauptmengen Abschnitt 3
Schlitzwand 59.200 m2
Spundwand 6.100 m2
Stahlsteifen/-gurtung 5.800 t
Stahlbetonsteifen/-gurtung 6.300 m3
Betonstahl Verbau 16.500 t
Aushub 388.300 m3
Beton 91.000 m3
Betonstahl 13.200 t
Unterwasserbetonsohle 13.500 m3
Rückverankerungen GEWI 87.000 m
� Montage des
Schneidrades in der
Startbaugrube am
Überseequartier
� Ausfahrt der TVM in die
geflutete Zielbaugrube
Abbildungen:
Hamburger
Hochbahn AG
bohlen binden in den Geschiebemergel ein,
die Füllbohlen enden bereits in den anste-
henden Sanden, um eine dauerhafte Grund-
wasserströmung aufrecht zu erhalten. Als ho-
rizontale Baugrubenabdichtung ist eine rück-
verankerte, unbewehrte Unterwasserbetons-
ohle mit einer Dicke von ca. 1,5 m vorgese-
hen. Zur Rückverankerung wurden Gewi-Pfäh-
le mit einem Durchmesser von 50–63,5 mm
mit Ankerlängen von ca. 30 m hergestellt.
Nördlich und südlich des Baugrubenverbaus
wurden Schwimmbalkensperren als mecha-
nisches Schutzelement gegen unplanmäßige
Annäherung von Wasserfahrzeugen angeord-
net.
� Wasserbaustelle
zur Querung
des Magdeburger
Hafens
Abbildungen:
Obermeyer (2)
Tunnelröhre Mitte Oktober 2009 einen wichti-
gen Meilenstein. Die Fertigstellung der Gesamt-
maßnahme ist für September 2012 geplant.
AAuuttoorreenn::
DDiippll..--IInngg.. JJeennss LLaanngg,,
Bereichsleiter Infrastruktur,
Hamburger Hochbahn AG
DDiippll..--IInngg.. EErrhhaarrdd LLeeddeerrhhooffeerr,,
Bereichsleiter Ingenieurbau,
DDiippll..--IInngg.. NNiillss GGeessssnneerr,,
Gesamtprojektleiter,
DDiippll..--IInngg.. MMiicchhaaeell KKuuhhnn,,
Teilprojektleiter Tunnelbau,
DDiippll..--IInngg.. SStteepphhaann NNeemmeetthh,,
Tragwerksplanung,
OBERMEYER Planen + Beraten GmbH