Sieben Monate früher fertig: So wurde Deutschlands längste Autobahnbrücke erweitert

Nach rund sechs Jahren Bauzeit ist die K 20 in Hamburg wieder vollständig befahrbar. Die als Teil der A 7 verlaufende Autobahnbrücke wurde von sechs auf acht Fahrstreifen erweitert – und nach Angaben von Strabag rund sieben Monate früher als ursprünglich geplant fertiggestellt.

Die Hochstraße Elbmarsch ist mit einer Länge von ca. 3,84 km Deutschlands längste Autobahnbrücke und überspannt elf Straßen, zwei Bahntrassen sowie ein Hafenbecken. Knapp 1000 Stützen tragen das Bauwerk. Für die Erweiterung mussten 177 Stützen neu gegründet und errichtet werden. Hinzu kamen der Rück- und Neubau von zehn sogenannten Megastützen.

BIM simuliert Bauabläufe und prüft Kollisionen

Für die Planung und Koordination des Projekts setzte Strabag auf Building Information Modeling (BIM). Nach eigenen Angaben nutzte das Unternehmen die digitale Planungsmethode damit erstmals in dieser Größenordnung im Brückenbau. Mithilfe eines digitalen Modells wurden Planungs-, Bau- und Logistikprozesse aufeinander abgestimmt. Gleichzeitig sollte das digitale Modell mögliche Konflikte zwischen Bauarbeiten und Verkehrsführung frühzeitig erkennen.

Für die K 20 kamen dabei unter anderem Modelle zur Bestandserfassung und Visualisierung, zur Koordination der Fachgewerke sowie für Termin- und Logistikplanung zum Einsatz. Auch geometrische Kollisionsprüfungen und Bauablaufsimulationen gehörten zu den dokumentierten BIM-Anwendungsfällen.

„Die vorzeitige Fertigstellung der K 20 ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie wir komplexe Infrastrukturprojekte durch unsere technische Expertise, partnerschaftliche Zusammenarbeit und digitale Innovation erfolgreich umsetzen. […] Mit dem Ausbau der K 20 schaffen wir einen entscheidenden Mehrwert für die Mobilität der Region und zeigen, wie die Infrastruktur der Zukunft gebaut wird“, sagt Peter Hübner, Mitglied des Vorstands der Strabag AG.

Nach Angaben der DEGES (Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH) wurde die K 20 damit mehr als ein halbes Jahr vor dem ursprünglich vorgesehenen Termin fertig.

Erweiterung ohne kompletten Ersatzneubau

Die Schwierigkeit des Projekts lag nicht allein in den Eingriffen in die bestehende Autobahnbrücke. Der Verkehr zum Hamburger Hafen und zum Elbtunnel sollte auch während der Bauarbeiten weiterfließen.

Dass die Erweiterung ohne kompletten Ersatzneubau der Hochstraße möglich war, hat historische Gründe. Bereits beim Bau der A 7 war zwischen den beiden Richtungsfahrbahnen Platz für eine spätere Verbreiterung vorgesehen. Das Bauteam nutzte diese Fläche nun für die zusätzlichen Fahrstreifen. Ein vollständiger Abriss der bestehenden Hochstraße war damit nicht erforderlich.

Bereits vor Beginn der Hauptarbeiten prüften die Beteiligten, wie sich die geplante Bauweise unter diesen Bedingungen umsetzen lässt. 2017 entstand ein rund 100 m langes Pilotstück. Dabei wurden unter anderem die Verbindung von Bestands- und Neubau sowie die Verkehrsführung während der Bauarbeiten untersucht. Auch die Auswirkungen der Vibrationen des Schwerverkehrs auf den Verbundmörtel standen auf dem Prüfstand.

Megastützen erfordern aufwendigen Rückbau

Zu den aufwendigsten Arbeiten gehörte der Rück- und Neubau der zehn Megastützen. Sie tragen die Hochstraße dort, wo sie unter anderem Straßen und Bahntrassen mit größeren Spannweiten überquert. Die Megastützen bestehen aus einer Großrundstütze und massiven, vorgespannten Querriegeln. Einzelne dieser Querriegel bringen dabei bis zu 2100 t auf die Waage.

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Zunächst entlasteten und sicherten Stahlfachwerkkonstruktionen den jeweiligen Querriegel. Anschließend wurde er hydraulisch abgesenkt und auf eine Verschubbahn gelegt. Dort wurde der alte Betonriegel in transportierbare Stücke von maximal etwa 40 t zersägt. Die Einzelteile konnten anschließend seitlich ausgeschoben und abtransportiert werden.

Querriegel vor Ort hergestellt und angehoben

Die Verschubbahn diente danach als Arbeitsplattform für den Neubau. Auf ihr wurde der neue Querriegel hergestellt und vorgespannt. Anschließend hoben Hydraulikpressen ihn auf seine endgültige Höhe. Erst danach konnte die neue Großrundstütze darunter hergestellt werden.

Bei den neuen Querriegeln kam außerdem Edelstahlbewehrung zum Einsatz. Damit soll insbesondere im Bereich der Dehnungsfugen das Risiko von Schäden durch chloridhaltiges Wasser reduziert werden.

Temporäre Brücke über den Arbeitsstellen

Für den Rück- und Neubau der Megastützen setzte das Bauteam auf ein modulares Überfahrbauwerk des Typs Maurer Modular Bridging System (MMBS). Die temporäre Konstruktion ermöglichte es, den Verkehr über den jeweiligen Arbeitsbereichen weiterzuführen, während darunter die Stützen zurückgebaut und neu errichtet wurden. Für den Einbau des Systems waren lediglich kurzzeitige Sperrungen erforderlich.

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Auch die Dimensionen der neuen beziehungsweise angepassten Konstruktion zeigen den Umfang des Projekts. Die gesamte Brückenfläche beträgt rund 188.000 m². Für die Erweiterung kamen insgesamt 195 Stahlhohlkastenträger mit Längen von bis zu 59 m zum Einsatz.

Fahrbarer Schalwagen passt sich der Brücke an

Auch beim Betonieren der neuen Brückenbereiche mussten die Projektverantwortlichen die beengten Verhältnisse berücksichtigen. Für die Herstellung der Überbauten kam deshalb ein rund 100 m langer fahrbarer Schalwagen zum Einsatz. Das System konnte in mehrere Richtungen ein- und ausgeklappt werden, um sich an Stahlträger, Vouten, die bestehende Brückenwand und die räumlich begrenzten Verhältnisse am Rugenberger Hafen anzupassen.

Die Konstruktion des Schalwagens durfte nicht in den Bereich der weiterhin befahrenen Autobahn hineinragen. Schließlich fahren nach Angaben der DEGES täglich rund 120.000 Fahrzeuge überDeutschlands längste Autobahnbrücke, etwa jedes fünfte davon ist ein Lkw.

Quellen

• STRABAG:Verkehrsfreigabe der K 20: Megaprojekt sieben Monate früher abgeschlossen
• DEGES:Feierliche Verkehrsfreigabe der erweiterten Hochstraße Elbmarsch (K20)
• DEGES:A 7: Erweiterung der Hochstraße K 20 und Ersatzneubau Brücke K 30
• Doka:K20 (Hochstraße Elbmarsch)
• Doka:Ein Schalwagen wie ein Transformer
• bsdplus:Projekt K20: BIM-Einsatz beim Regenwasser-Pufferbecken