Nach gut vier Jahren Bauzeit wird die Autobahn A2 bei Luzern im Juni 2013 wieder baustellenfrei sein. Eine Totalsperrung für das Projekt Cityring Luzern kam nicht infrage, die Gesamterneuerung erfolgte unter Verkehr. Dank umfangreichen verkehrlichen und baulichen Massnahmen sowie intensiver Kommunikationsarbeit blieb ein Verkehrskollaps aus.

Mit einem täglichen Verkehrsaufkommen von über 90 000 Fahrzeugen gehört die A2 bei Luzern zu den am meisten befahrenen Strassenabschnitten der Schweiz. Verschiedene Kunstbauten prägen den Autobahnabschnitt: das Lehnenviadukt entlang der Reuss im Norden, der rund 600 m lange Reussporttunnel, die Sentibrücken über die Reuss mit dem Stadtanschluss und der 1.5 km lange Sonnenbergtunnel im Süden. Die Witterung und stetig zunehmender Verkehr hatten nach knapp 40 Jahren Betrieb unübersehbare Spuren hinterlassen. Mit dem Projekt Cityring Luzern wurden die verschiedenen Bauwerke des Abschnitts Emmen–Luzern–Kriens zwischen 2009 und 2013 auf den Stand der Technik gebracht und an die heutigen Sicherheitsanforderungen angepasst. Der erneuerte Autobahnabschnitt soll entsprechend den Astra-Richtlinien[1] den Beanspruchungen der nächsten 20 Jahre standhalten und die Anforderungen an eine leistungsfähige Strasse bezüglich Verkehrssicherheit, Umweltverträglichkeit und Komfort erfüllen.

3.5 km Tunnel und Brücken

Das Kernstück der Gesamterneuerung war die Instandsetzung des Reussport- und des Sonnenbergtunnels. Neben den baulichen Arbeiten wie der teilweisen Erneuerung der Betonkonstruktion der Innenschale, dem Einbau von SOS-Nischen und dem Neubau der Entwässerung wurden die Betriebs- und Sicherheitsausrüstungen (BSA) vollständig ausgetauscht. Das bisherige Be- und Entlüftungssystem wurde durch ein reines Abluftsystem ersetzt, das im Brandfall ein gezieltes Absaugen der Rauchgase über steuerbare Lüftungsklappen erlaubt. Rauchtrennwände an den Tunnelportalen verhindern, dass die Rauchgase in die vom Brand nicht betroffene Tunnelröhre zurückströmen. Das Nordportal des Reussporttunnels wurde aus Lärmschutzgründen mit Hilfe von Elementträgern um 130 m verlängert.

Die Sentibrücken zeigten typische Alterserscheinungen: Tausalz hatte die Brückenkästen angegriffen, undichte Fahrbahnübergänge führten zu Betonabplatzungen und Korrosion an den Widerlagern, sodass die gesamte Betonkonstruktion überholt und die Fahrbahnübergänge ersetzt werden mussten.

Aufgrund der kontinuierlichen Mehrbelastung war es beim 360 m langen Lehnenviadukt entlang der Reuss notwendig, die Tragfähigkeit mittels zusätzlicher Längsträger zu erhöhen. Die Betonquerträger wurden seitlich verbreitert und mit einer Vorspannung in der seitlichen Verbreiterung ausgerüstet. Auch neue Metallleitschranken, Entwässerungsleitungen und Kabelrohrblöcke galt es zu erstellen. Zudem wurden reussseitig (d. h. talseitig gegen die Siedlung) Lärmschutzwände aus Glas montiert. Ein neu erstellter zusätzlicher Fahrstreifen (vgl. S. 20, «Enges Zeitkorsett») ermöglichte es, den Verkehr auf dem Lehnenviadukt während der ganzen Bauzeit zweimal dreispurig zu führen. Dieser separat geführte Zusatzstreifen dient künftig als Rad- und Gehweg entlang dem Lehnenviadukt.

Verkehrskollaps Blieb aus

Der Abschnitt durch die Stadt Luzern ist eine Schlüsselstelle des schweizerischen Autobahnnetzes und ein zentraler Teil der Verkehrsinfrastruktur in der Agglomeration mit rund 200 000 Einwohnern. Die Sperrung jeweils einer Tunnelröhre für eine Tagbaustelle während eines Jahres hätte zu täglichen Verkehrszusammenbrüchen, kilometerlangen Staus in den Spitzenstunden und entsprechend grossen ökonomischen Schäden besonders für die Innenstadt Luzerns geführt. Damit der Verkehr tagsüber unbehindert rollen konnte, wurde ab Ende 2010 bis Mitte 2013 nachts von 20 Uhr bis 6 Uhr morgens sowie an knapp 50 Wochenenden gearbeitet. Um grössere Verkehrsprobleme zu vermeiden, wurden die Sperrungen auf verkehrsarme Zeiten gelegt – nicht an Feiertagen und ausserhalb der Sommerferienreisezeit. Nachts und während der Wochenendarbeiten blieb jeweils eine Röhre des Sonnenbergtunnels gesperrt. Nachts wurde der Verkehr in der einen Richtung durch die Stadt Luzern geführt, an den Wochenenden wurde die offene Röhre im Gegenverkehr betrieben. Dank umfangreichen Verkehrs- und Kommunikationsmassnahmen, die das Bundesamt für Strassen (Astra) mit Vertreterinnen und Vertretern von Wirtschaft, Politik und Verwaltung erarbeitet und umgesetzt hat, blieb ein Verkehrskollaps aus. Neben Angeboten zur grossräumigen Umfahrung bestand die Hauptmassnahme im Verkehrsbereich darin, die Autos mit Dosierstellen an den Ausfahrten auf der Autobahn zu behalten und dadurch einen Verkehrszusammenbruch auf dem Lokalnetz zu vermeiden. In einer breit angelegten Informationskampagne wurde die Bevölkerung im Vorfeld und während der Arbeiten auf die möglicherweise angespannte Verkehrssituation aufmerksam gemacht und um ein umsichtiges Verkehrsverhalten gebeten. Partner aus der Wirtschaft – Detailhandel, Eventveranstalter usw. – wurden individuell betreut. Die Kommunikationsmassnahmen trugen dazu bei, die Verkehrsmenge zu vermindern. Zeitweilige längere Rückstaus auf der Autobahn an den Wochenenden oder als Folge von Unfällen waren dennoch nicht zu vermeiden.

Auch bauliche Massnahmen trugen dazu bei, dass die Baustelle Cityring Luzern durchgehend unter Verkehr betrieben werden konnte. Zum Beispiel ermöglichten zwei vorgängig erstellte Werkleitungsstollen unter dem Reussport- beziehungsweise über dem Sonnenbergtunnel die redundante Verkabelung der Betriebs- und Sicherheitsausrüstungen (Abb. 3, S. 25). Sie sind die Voraussetzung dafür, dass die definitiven Installationen des Projekts ohne wesentliche Unterbrüche in Betrieb genommen werden können. Die Kosten für die Massnahmen, um den Verkehr während der gesamten Bauzeit aufrechtzuerhalten, sind beträchtlich. Sie belaufen sich auf rund 100 Mio. Franken oder auf rund ein Viertel der Gesamtkosten.

Im Zeichen des Neuen Finanzausgleichs

Das Projekt Cityring Luzern fiel in die Zeit, in der die Verantwortung für die Autobahnen aufgrund der Neugestaltung des Finanzausgleichs (NFA) auf den Bund überging. Hatte noch der Kanton Luzern das Erneuerungsprojekt ausgearbeitet und die Werkleitungsstollen erstellt, so war die Astra-Filiale Zofingen für die Hauptarbeiten zuständig. Das Projekt war eines der ersten baureifen Grossprojekte, das das Astra als Bauherrschaft zu bewältigen hatte. Die Verantwortlichen begannen mit dem Bau in Fahrtrichtung Norden und sammelten Erfahrungen, die sie bereits für die Gegenrichtung nutzen konnten. Dadurch konnten die Arbeiten – auch zur Entlastung der Bevölkerung – um zwei Monate schneller abgeschlossen werden. Bis zum definitiven Abschluss der Bauarbeiten Mitte 2013 finden noch diverse betriebstechnische Tests statt.


Anmerkung:
[01] www.astra.admin.ch > Fachdokumente für Nationalstrassen > Standards, Forschung

TEC21, Fr., 2013.03.15

Über der Bahnhofeinfahrt Luzern, einem der höchstfrequentierten Gleisfelder der Schweiz, muss die Langensandbrücke ersetzt werden. Unter erschwerten verkehrstechnischen Rahmenbedingungen wird der Neubau im Taktschiebeverfahren realisiert. Die Stahl-Tragkonstruktion soll auch einen städtebaulichen Akzent für die Aufwertung der angrenzenden Quartiere setzen.

Die Langensandbrücke in Luzern ist eine bedeutende Verbindung im städtischen Verkehrsnetz. Sie bindet das Tribschen-Quartier an die Neustadt Luzerns an. Täglich überqueren mehr als 22 000 Fahrzeuge die Brücke, davon rund 1100 Busse der örtlichen Verkehrsbetriebe vbl. Das Depot der vbl liegt nur wenige Fahrminuten entfernt, sodass sämtliche Busse des Netzes morgens und abends die Brücke passieren. Unter der Brücke verkehren täglich ca. 1200 Züge der SBB und der Zentralbahn. In diesem verkehrstechnischen Kontext stellt der Bau der neuen Langensandbrücke (Abb. 1) eine grosse Herausforderung dar. Insbesondere müssen in der Bauphase verschiedene betriebliche Anforderungen erfüllt werden:
– minimale Beeinträchtigung des Bahnbetriebes unter der Brücke im Bereich der Bahnhofeinfahrt Luzern
– minimale Einschränkung des städtischen Busbetriebes auf der bestehenden Langensandbrücke beziehungsweise Gewährleistung des Betriebes mittels geeigneter Massnahmen
– minimale Einschränkungen für den Motorfahrzeug- und Radverkehr sowie die Fussgänger.

Alles im Takt - beim Bauverfahren ...

Beim Entwurf des Tragwerkkonzepts der Brücke und beim daraus abgeleiteten Bauverfahren waren neben architektonischen und städtebaulichen Aspekten insbesondere die betrieblichen Anforderungen während des Baus zu beachten. Die gewählte einfeldige Stahl-Beton-Verbundkonstruktion erlaubt einen beträchtlichen Anteil an werkseitiger Vorfabrikation sowie ein effi zientes Zusammensetzen vor Ort.

Zwei torsionssteif miteinander verbundene Stahl-Hohlkastenträger mit einer Spannweite von ca. 80 m (Abb. 3) bilden den Brückenquerschnitt. Aussen an die Hohlkästen sind die Rad- / Gehwege als 5 m breite Kragarme angefügt. Auf der Fahrbahnplatte, die wie die Brüstungen in Stahlbeton ausgeführt ist, fi nden zwei Fahrstreifen und zwei Radstreifen in jeder Fahrtrichtung Platz (Abb. 8), was dem doppelten Angebot der alten Brücke entspricht.

Als Werkstoff für die Tragkonstruktion der Langensandbrücke wurde wetterfester Stahl gewählt (S355 Qualitäten J2 und K2 gemäss SIA 263 Anhang A). Seine Oberfläche ist mit einer dichten Eisenoxidschicht überzogen, die bei material gerechter Detailkonstruktion eine hohe Korrosionsbeständigkeit gewährleistet. Dadurch erübrigt sich ein zusätzlicher Korrosionsschutz, was geringere Bau- und Unterhaltskosten zur Folge hat. Damit auch die Schweissnähte die gleiche Korrosionsbeständigkeit aufweisen, enthält der Zusatzwerkstoff für die Schweissarbeiten dieselben Legierungselemente (zur Beständigkeit von Brücken aus wetterfestem Stahl siehe TEC21 21/2002, S. 23–29).

Der symmetrische Querschnitt erlaubt den Bau der Brücke in zwei Etappen. In der ersten Etappe kann die westseitige Halbbrücke gebaut und anschliessend der Verkehr auf die zwei neuen Fahrstreifen umgelegt werden. In der zweiten Etappe wird die bestehende Brücke rückgebaut und an gleicher Lage die zweite Halbbrücke erstellt. Danach werden die beiden Brückenhälften miteinander verbunden. Während der gesamten Bauzeit kann der Verkehr die Brücke ohne Einschränkungen passieren.

... beim Bauablauf

Mit dem eigentlichen Bau der Brücke kann erst begonnen werden, nachdem umfangreiche Vorarbeiten im Gleisfeld der SBB beendet sind. Dabei sind diverse Kabeltrassen frei- und umzulegen und die Aufhängungen der Fahrdrähte von der Brücke zu entfernen. Hierzu sind neue Abfangjoche mit entsprechenden Tiefenfundationen im Gleisfeld erforderlich. Beim Rückbau der alten Brücke wird die Stahlbetonstruktur in Elemente von bis zu 70 t zerschnitten, die von Schwerlastkranen ausgehoben werden. Die Arbeitsvorgänge werden aus Sicherheitsgründen auf die Anforderungen des Bahn-, Bus- und Strassenverkehrs abgestimmt. Je nach Art der Bohr- und Schneidarbeiten an der Brücke müssen die darunterliegenden Fahrleitungen ausgeschaltet sein. Der Aushebevorgang darf nur bei einer Vollsperrung des Strassen- und Bahnbetriebs erfolgen, wobei Sperrungen nur in den betrieblichen Nachtpausen möglich sind.

…bei der Vorfabrikation im Werk

Die Haupttragstruktur der Hohlkastenträger wird zu einem grossen Teil vorfabriziert. Dadurch können die Bauzeit vor Ort verkürzt und die Terminsicherheit erhöht werden. Zudem lassen sich die Konstruktionsgenauigkeit und die Ausführungsqualität steigern. Die Hohlkastenträger müssen in transportfähigen Elementgrössen hergestellt werden. Sie werden deshalb in vier Bauelementen von 20 m Länge, jeweils aus fünf Teilen bestehend, werkseitig vorfabriziert. Jedes Bauelement wird probehalber vormontiert (Abb. 3 und 4). Dadurch lässt sich die Passgenauigkeit der Längsschweissnähte garantieren, und geometrische Ungenauigkeiten auf der Baustelle werden vermieden.

... beim Transport auf die Baustelle und bei der Montage

Der Transport des Hohlkastenträgers auf die Baustelle erfolgt für jede Brückenhälfte in vier Etappen im Takt des Vorschubs (Abb. 2). Alle 20 Tage müssen die fünf Teilstücke eines Bauelements à 20 m Länge und 50 t Gewicht (Abb. 3) von Aigle nach Luzern transportiert werden. Die Anlieferung erfolgt in verkehrsschwachen Zeiten auf den Installationsplatz auf der Widerlagerseite Tribschen. In der Zeit zwischen den Transporten werden die fünf Stücke vor Ort zu einem kompletten Bauelement zusammengeschweisst, das anschliessend mit dem vorherigen Element querverschweisst wird. Die Längsnähte werden mit Hilfe eines Schweissautomaten ausgeführt.

Eine Besonderheit ist der Vorgang des Abladens von den Schwertransportern. Die Tieflader sind mit hydraulischen Pressen ausgestattet, die schwere Lasten bis 20 cm vertikal bewegen können. Das ermöglicht es, die Trägerteile ohne zusätzliche Hebegeräte präzise in Längsund Querrichtung auf die Hilfskonstruktion abzusenken. Die Längsstösse können anschliessend ohne weitere Anpassarbeiten direkt geheftet und dann geschweisst werden.

... beim Einschub

Die zusammengebauten Brückenelemente werden im Taktschiebeverfahren von der Seite Tribschen in Richtung Widerlagerseite Bundesplatz an ihren Bestimmungsort bewegt (Abb. 2). Diese Vorgehensweise wurde aufgrund der engen Platzverhältnisse auf dem Installationsplatz gewählt. Zudem ermöglicht sie die Konzentration aller Montage- und Schweiss arbeiten auf den Installationsplatz ausserhalb der schwer zugänglichen Gleisanlagen, was auch bezüg lich der Sicherheit Vorteile aufweist. Die Schiebevorrichtung besteht aus vier Elementen: – Zugeinheit (2 hydraulische 6-t-Habegger-Seilzüge mit 6-fach-Flaschenzug) – Gleitlager (Oberfläche poliertes CNS-Blech; Gleiter als PTFE-Neopren-Verbundkissen, Abb. 7) – Führung (seitlich am Untergurt angeordnet) – Rückhaltung

Die Gleitlager und die Führungen werden auf Hilfsjoche im Gleisfeld aufgesetzt (Abb. 5 und 6). Die Lage der Hilfsjoche ist durch die Gleistopologie und das Einschubprozedere vorgegeben. Die Rückhaltevorrichtung besteht ebenfalls aus einem Flaschenzug, der bei Bedarf auch als «Rückwärtsgang» eingesetzt werden kann. Der Einschiebevorgang, mit einer Geschwindigkeit von 8 – 10 m / h, darf über der stark frequentierten Bahnhofseinfahrt nur während der Nacht erfolgen (Abb. 5). Ein Vorbauschnabel erleichtert das Anlegen der Brücke auf den Hilfsjochen (Abb. 6) und dem Widerlager. Dieser ist besonders bei den ersten beiden Etappen hilfreich, da die noch kurze Brücke bei grossem Kragarm wenig Gegengewicht aufweist. In Abb. 2 A wird der erste Träger ohne dieses Teil angeliefert, in Abb. 2 B liegt er auf dem Widerlager und, mit dem Vorbauschnabel, auf dem ersten Hilfsjoch auf.

Der Einschubvorgang wird durch Kontrollmessungen überwacht. Neben der geometrischen Lage der Brücke werden laufend die Zwischenauflagerreaktionen sowie die Setzungen am Fuss der Hilfsjoche gemessen. Sowohl die ermittelten Kräfte als auch die Setzungen aus dem Einschub der ersten Brückenhälfte entsprechen gut dem numerischen Modell. Die Setzungen betrugen beim maximalen Lastfall (Kragarm mit 30 m Länge kurz vor Erreichen des Widerlagers) von 2600 kN nur 5 mm. Die zum Ausgleich grösserer Setzungen höhenverstellbar konstruierten Gleitlager (Abb. 7) mussten während des Einschubvorgangs nicht justiert werden.

Die erste Halbbrücke ist 2008 erstellt und Ende Jahr dem Verkehr übergeben worden. Die Arbeiten an der zweiten Halbbrücke wurden im März 2009 in Angriff genommen, sobald die alte Brücke vollständig abgebrochen war. Im Herbst werden die beiden Brückenhälften zusammengefügt, und Ende 2009 soll das fertige Bauwerk eröffnet werden.

TEC21, Fr., 2009.04.17