SystementwicklungLeichte Lärmschutzeinhausung

PrologDer Straßenverkehr stellt in der Bundesrepublik die stärkste Quelle für Lärmbelastungen dar. Dem Lärmschutz kommt deshalb eine kosten- und insbesondere genehmigungsrelevante Bedeutsam-keit zu. Wesentliche bauliche Veränderungen von bestehenden Verkehrswegen oder der Bau von neuen sind mit dem Anspruch des Bürgers auf lärmmindernde, vorrangig aktive Lärmschutzmaß-nahmen zur Einhaltung der Geräuschgrenzwerte der Verkehrslärm-schutzverordnung (16. BImSchV) verbunden.

Zunehmende Verkehrsbreiten beim Ausbau bestehender Straßen und Autobahnen führen zu immer höheren Lärmschutzwänden bzw. Wall-Wand-Kombinationen. Speziell in dichter besiedelten, suburbanen Einzugsgebieten von Ballungsräumen tritt die Schwie-rigkeit auf, dass der Verkehrsraum bei einer Erweiterung noch nä-her an die anstehende Bebauung rückt. Im Zuge z.B. des Ausbaus zu achtstreifigen Autobahnen erreichen die Anlagen bei der Um-setzung der Immissionsgrenzwerte (theoretische) Höhen von bis

zu 12 m und mehr. Die Kosten steigen dabei überproportional zur Höhe an. Aufgrund ihrer Trennwirkung innerhalb von Siedlungs-gebieten und erheblichen Beeinträchtigung des Landschaftsbildes sind diese Anlagen in der öffentlichen Diskussion praktisch nicht mehr vermittelbar.

Gerade innerhalb von Verdichtungsräumen bieten sich deshalb geschlossene Lärmschutzeinhausungen zur Lärmvorsorge an. Eine konventionelle Tunnellösung als massives, meist zweizelliges Rahmenbauwerk – mindestens bestückt mit 24h-Kunstlicht und Strahlventilatoren – stellt dabei bislang im Bau, Betrieb und Unter-halt noch immer die günstigste Tunnel- bzw. Einhausungsvariante dar. Dies bestätigt z.B. eine Studie der Zentralstelle für Brücken- und Tunnelbau bei der Autobahndirektion Südbayern (München), die in Zusammenarbeit mit SSF Ingenieure erstellt wurde. Es wur-de hier aufgezeigt, dass die bisher ausgeführten Sonderlösungen von Einhausungen weder bei den Erstinvestitionskosten noch im

Visualisierung Machbarkeitsstudie

Unterhalt und Betrieb signifikante Einsparungen bieten gegen-über einer konventionellen Tunnellösung. Sofern lärmtechnisch machbar und in der Genehmigungsakzeptanz umsetzbar sind na-turgemäß Lärmschutzwände oder Wall-Wand-Kombinationen die wirtschaftlicheren Varianten.

SystementwicklungIm Rahmen einer Systementwicklung wird eine sogenannte „Leichte Lärmschutzeinhausung“ vorgestellt, die aufgrund ihrer Konzeption sowohl im Bau als auch im Betrieb wirtschaftliche Ein-sparungen gegenüber der konventionellen Tunnellösung erwarten lässt.

Konzept, GestaltungDie Systementwicklung geht in ihrer grundsätzlichen Konzeption von einer lichten, nicht einschnürenden Einhausung ohne trennen-de Mittelwand und der ungestörten Durchführung des Straßen-

querschnittes der freien Strecke aus. Für Autobahnquerschnitte bedeutet dies auch die Durchführung von Standstreifen. Weiterhin ist von hoher Priorität, dass in geringen Abständen die Flucht ins Freie möglich ist und somit die Art der Einhausung im Brandfall größtmögliche Sicherheit bietet.

Die im lichten Maß über 6,50 m hohe Einhausung besteht aus ei-nem Rahmensystem aus Fertigteil-Spannbetonbindern (im Spann-bett hergestellt) über der Fahrbahn, die biegesteif in die Randstüt-zen einbinden. Als Kopplungselemente sind in den Rahmenecken Stahlbetonlängsträger vorgesehen. Die Binder werden über eine Ortbetonergänzung zu einer geschlossenen Deckenscheibe er-gänzt. Außenseitig wird die Decke konstruktiv als Dach mit exten-siver Begrünung ausgebildet. Die Stützen sind in Längsrichtung geneigt. Jeweils zwei Stück ergänzen sich zu einem V-förmigen Stützenpaar. Auf eine Unterstützung im Mittelstreifen wird im Ge-gensatz zu den bisher bekannten Einhausungskonzepten bewusst Vi

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verzichtet, um mit einer großzügigen Öffnung der Charakteris-tik der freien Strecke nahe zu kommen, die Beeinträchtigung des Verkehrs während der Bauarbeiten auf ein Mindestmaß zu reduzieren und die Sichtbeziehung im Nutzeralltag nicht einzu-schränken. Den seitlichen Abschluss bieten abgerückte, separat gegründete Lärmschutzwände mit hochabsorbierenden Wand-oberflächen, die oben mit einem ca. 3 m hohen Glasband ab-schließen.

Zwischen der massiven Decke des Rahmensystems und den vor-gesetzten Lärmschutzwänden werden als oberer seitlicher Ab-schluss der Einhausung schräg stehende Lüftungslamellen mit hochabsorbierender Lärmschutzoberfläche vorgesehen. Diese parallel zur Straße durchgängig angeordneten Lüftungsschlitze im Dach ermöglichen auf einfache bauliche Weise eine effiziente Be- und Entlüftung sowie in Teilen eine Entrauchung. Ein weite-rer positiver Effekt dieser Konstruktion ist die zusätzliche natürli-che Ausleuchtung der Anlage.

Sowohl die Bankett- als auch Muldenstreifen der Autobahn wer-den ungestört durch die Einhausung hindurch geführt. Zwischen Mulde und Lärmschutzwand kann bei ausreichendem Platzange-

bot ein schmaler Pflanzstreifen vorgehalten werden. Das Abrü-cken der bereits nahezu im Freien stehenden und dadurch hell wirkenden, berankten Lärmschutzwände unterstreicht die visu-elle Großzügigkeit der Anlage. Das Glasband versorgt die Einhau-sung mit natürlichem Licht, die Installation zusätzlicher künstli-cher Beleuchtung kann auf ein Mindestmaß reduziert werden. Schallemissionen werden seitlich vom Glasband zurückgehalten und von der Lärmschutzwand absorbiert. Eine Brandschutz- und Akustikdecke kann die Wirkung der Schallabsorption zusätzlich verbessern. Als Belag wird eine Asphaltdecke vorgesehen, die relativ geringe Abrollgeräusche erzeugt. Die bereits vorgestellten Maßnahmen lassen ein hohes Maß an Schallminderung neben und über der Lärmquelle erwarten, so dass auf zusätzliche lärm-mindernde Maßnahmen wie etwa dem Einbau von offenporigen Asphalt verzichtet werden kann.

PegelminderungAn einem 25 m von der Fahrbahn entfernt in 4 m Höhe gelegenen Immissionsstandort soll die angestrebte Minderung der Beurtei-lungspegels durch die Einhausung 20 bis 25 dB(A) betragen. Dies wurde an erstellten Einhausungen mit seitlichem Lüftungsschlitz ähnlicher Bauweise bereits nachgewiesen.

Regelquerschnitt

Rauchschürze

Gründach

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38.20

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Betriebstechnische Ausstattung / Anforderungen nach der RABT Verkehrsraum Der für die Strecke charakteristische Regelquerschnitt wird unge-stört durch die Einhausung hindurch geführt. Die lichte Höhe be-trägt ca. 6,50 m, um Verkehrs- bzw. Wechselverkehrszeichen über der Fahrbahn vorsehen zu können und eine ausreichende Durchflu-tung der Anlage mit Tageslicht herbeizuführen.

BeleuchtungDie Auslegung der Einsichtsstreckenbeleuchtung und der Tunnel-innenstreckenbeleuchtung ergibt sich nach der RABT. Bei kurzen Einhausungen kann auf eine Einsichtsstreckenbeleuchtung verzich-tet werden, die Tunnelinnenstrecke wird in diesen Fällen tagsüber durch das seitlich einfallende natürliche Licht ausgeleuchtet. In der Nacht ist eine Mindestausleuchtung von 0,5 cd/m² erforderlich. Der seitliche Tageslichteinfall wird die Einsichtsstreckenbeleuch-tung bei relativ schmalen Einhausungen ersetzen. Bei mehrstrei-figen Einhausungen wird das seitlich einfallende Tageslicht durch Streckenbeleuchtung ergänzt. Im Vergleich zu seitlich geschlosse-nen Einhausungen ist jedoch von erheblichen Einsparungen aus-zugehen, da bereits bei relativ geringen Außenleuchtdichten die Einsichtsstreckenbeleuchtung zumindest reduziert werden kann.

Oberes seitliches Abschlusselement aus Stahl-schwertern, die horizontal an die Einhausung anbinden und als Fixierung für die Lamellen aus hoch absorbierenden Lärmschutzelementen dienen.

Lüftung / EntrauchungDie Zuluftversorgung eines Tunnels ist in Abhängigkeit der ver-schiedenen Verkehrszustände und der zulässigen Grenzwerte der Luftschadstoffe und Partikel zu ermitteln. Bei der Systementwick-lung mit den beiden parallel zur Trasse durchgängigen Dachöff-nungen kann davon ausgegangen werden, dass bei kurzen und mittleren Einhausungslängen auf Lüftungsanlagen für den Regel-betrieb verzichtet werden kann. Der vorhandene natürliche Luftab-zug über die großzügigen Öffnungen – bei Richtungsverkehr die so genannte Kolbenwirkung – verhindert eine Konzentration von Schadstoffimmissionen. Im Brandfall hängt das Lüftungskonzept wesentlich von der Tunnellänge ab. Tunnelanlagen bis zu 400 m kommen auch im Brandfall mit natürlicher Lüftung aus. Ab einer Tunnellänge von 400 m ist nach RABT eine Risikoanalyse durch-zuführen. Eine rechnerische Simulation eines Brandereignisses für die Systementwicklung erfolgte durch die Sofistik AG. Durch das Büro EAS GmbH in Karlsruhe wurde daneben exemplarisch für eine 2 km lange „Leichte Einhausung“ mit dem Regelquerschnittt einer sechsstreifigen Autobahn eine dreidimensionale Strömungs-simulation zur verlässlichen Vorhersage der Brandausbreitung, Rauchentwicklung und lüftungstechnischen Auslegung durch-geführt. Im Ergebnis dieser Simulationen kann auf zusätzliche

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Rauchschürze

Unterer Lärmschutzwandbereich aus Beton- Fertigteilplatten mit einer fahrbahn-seitig hoch absorbierenden Verkleidung.

Oberer Lärmschutzwandbereich als Glasband mit ca. 3,00 m hohen Verbundglasscheiben aus ESG bzw. VSG (unten auf die Betonelemente geklemmt und oben über Stahlprofile an Stahl-schwerter fixiert)

Ausstattung, Sicherheitsanlagen

konventionel-ler Tunnel

Lärmschutz-einhausung

Beleuchtung Gegenstrahl- / Durchfahrts-beleuchtung, Beleuch-tungsregelungsanlagen

•• •

Lüftung ••

Verkehrstechnische Einrichtungen

Grundausstattung wie VZ und WVZ

•• ••

Zentrale Anlagen Betriebsräume •• •

Stromversorgung (USV-Anlage)

•• •

Entwässerung Schlitzrinne

••

Steuerung •• •

Bauliche Anlagen Seitenstreifen • vorhanden

Nothalte- und Pannenbuchten

••

Wendebuchten ••

Fluchttüren •• ••

Notgehwege •• •

Höhenkontrolle ••

Schrankenanlagen Tunnelenden

•• ••

Kommunikations-einrichtungen

Notrufstationen •• •

Videoüberwachung einzelsteuerbar

•• ••

Tunnelfunk (BOS-Funk) •• •

Lautsprecheranlagen •• ••

Brandmelde - anlagen

manuelle Brand melde-einrichtungen

•• •

automatische Brandmelde einrichtungen

•• ••

Handfeuerlöscher (neben Fluchttüren)

•• ••

Löschwasserversorg- ung, Hydranten

•• •

mechanische Längs-lüftung/Entrauchung

•• •

Kennzeichnung, Orientierung

Fluchtweg- Kennzeichnung

•• ••

Orientierungs beleuchtung •• ••

Blitzleuchten an Flucht-türen mit Aktivierung Videokamera

•• •

visuelle Leiteinrichtungen LED Regelbetrieb

•

visuelle Leiteinrichtun-gen LED Selbstrettung, Ereignisfall

•• •••• erforderlich • in geringerem Umfang erforderlich• in geringerem Umfang bzw. nicht erforderlich

nicht erforderlich

Übersicht Betriebstechnische AusstattungRegelungen für einen 2 km langen Tunnel bzw. Empfehlungen für die Systement-wicklung „Leichte Lärmschutzeinhausung“ in Anlehnung an Tabelle 12, RABT:

Belüftungsanlagen verzichtet werden, wenn im Bereich des Mittel-streifens eine stationäre Rauchschürze im Deckenbereich vorgese-hen wird. Diese abgehängte Rauchschürze verhindert die Ausbrei-tung von Rauchgasen auf die Gegenfahrbahn bzw. minimiert die Konzentration auf ein unbedenkliches Maß. Die Art der Ausführung dieser ca. 2,6 m hohen Schürze z.B. als abgespannte Membran, mit Fertigteilen oder in Modulbauweise ist projektbezogen zu klären.

Sicherheitseinrichtungen für den Verkehr- Standstreifen sind durchgängig vorhanden.- Sonderquerschnitte mit Pannenbuchten erübrigen sich.- Anordnung von Fluchttüren im erforderlichen Maße sinnvoll.- Installation von Notrufstationen ist nur bedingt erforderlich.- Einrichtung von Tunnelfunkanlagen ist nur bedingt erforderlich.- Einsatz von Videosystemen ist projektbezogen auf Basis der RABT

zu beurteilen.- Anordnung von Lautsprechern ist nur bedingt erforderlich (nach

RABT sind Tunnelanlagen, die mit Videoanlagen überwacht sind, mit Lautsprechern im Tunnel und an den Tunnelportalen auszurüsten).

- Manuelle Brandmeldeeinrichtungen sind in Einhausungsprojek-ten mit Längen unter 400 m anzuordnen.

- Automatische Brandmeldeeinrichtungen sind ab einer Einhau-sungslänge von 400 m bzw. bei Tunnelanlagen mit mechanischer Lüftung vorzusehen.

- Handfeuerlöscher sind in eigenen Nischen unterzubringen, falls keine Notrufkabinen vorhanden sind.

- Löschwasserversorgungseinrichtungen sind bei der Systement-wicklung nicht in derselben Weise wie bei einer konventionellen Tunnelanlage notwendig, da die Brandbekämpfung auch von außen über die Angriffspunkte der Fluchttüren möglich ist. Sie wird jedoch auf der sicheren Seite vorgeschlagen.

- Fluchtwegkennzeichnung und Orientierungsbeleuchtung gemäß RABT erforderlich und sinnvoll.

Visualisierung Vorstudie

ZusammenfassungDie Systementwicklung „Leichte Lärmschutzeinhausung“ bietet erhebliche wirtschaftliche Vorteile, die Aufwendungen für Betrieb der verkehrstechnischen und insbesondere sicherheitstechni-schen Ausstattung sind vergleichsweise günstig. Gegenüber herkömmlichen Tunnellösungen erfährt der Nutzer keine Einschränkung im Straßenquerschnitt. Die Autobahn/Stras-se setzt sich ohne Zäsur und Beengtheit innerhalb des Bauwerks mit großzügigen lichten Räumen und der Mitwirkung von Tages-licht fort.

Die Systementwicklung „Leichte Einhausung“ wird mit ihrer leichten und modularen Erscheinung von außen nicht als mas-sive Sichtbarriere wahrgenommen. Lüftungsbänder sorgen für Belüftung und Möglichkeiten der Entrauchung ohne zusätzliche technische Einrichtungen. Systemunabhängige Lärmschutz-

wände sorgen für hohe Variabilität in der Ausführung. Seitliche Glasbänder minimieren den Beleuchtungsaufwands und kommu-nizieren Transparenz. Ein begrüntes Dach wirkt im Bereich hoher Nachbarbebauung angenehm und natürlich. Es bietet gegenüber versiegelten Dachflächen ökologische Vorteile und könnte zudem z.B. bereichsweise mit Solarpaneelen bestückt werden.

Mit dem Konzept wird eine möglichst hohe Akzeptanz der Anwoh-ner und Verkehrsteilnehmer bei hoher Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung und im Betrieb angestrebt.

Die Systementwicklung „Leichte Lärmschutzeinhausung“ wurde nach dem neuesten Stand der RABT entwickelt. Für ein Fallbei-spiel einer großen Autobahneinhausung liegt bereits für den Brandfall eine positive Sicherheitsbewertung vor.

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