Planung und Bau der Weserquerung

Das Projekt A281 Weserquerung realisiert den Lückenschluss des Bremer Autobahnrings im Westen der Stadt. Zwischen den bereits in Betrieb befindlichen Anschlussstellen Gröpelingen im Norden und Seehausen im Süden wird ein 5 km langes Autobahnstück gebaut, dessen zentraler Teil die Unterquerung der Weser mit einem 700 m langen Absenktunnel darstellt. Auf beiden Uferseiten schließen sich Tunnel in offener Bauweise sowie Trogbauwerke an. Die sechs Absenkelemente des Tunnels werden in einem Trockendock in Bremerhaven, ca. 60 km flussabwärts der Baustelle, gefertigt. Nach Herstellung von jeweils zwei Elementen werden diese flussaufwärts bis in den Bremer Industriehafen geschleppt, wo sie bis zum Absenktermin im Jahr 2027 zwischengelagert werden.
 

Die DEGES Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH realisiert im Auftrag der Autobahn GmbH des Bundes die Planung und den Bau der Weserquerung – Bauabschnitt 4 der BAB A281 zwischen den bereits bestehenden Anschlussstellen Seehausen im Süden und Gröpelingen im Norden. Die Wayss & Freytag Ingenieurbau AG hat im Juli 2023 von der DEGES den Auftrag für die Ausführungsplanung und den Bau dieses insgesamt knapp 5 km langen Lückenschlusses erhalten.
 

Umfang des Bauprojekts 

Den zentralen Abschnitt der Weserquerung bildet ein 1,1 km langer Tunnel, welcher unter der Weser hindurchgeführt wird. Auf 720 m Länge wird dieser als Einschwimm- und Absenktunnel, bestehend aus sechs Tunnelelementen, hergestellt. Diese Fertigteile werden in Bremerhaven in einem Trockendock produziert, anschließend über die Weser bis nach Bremen geschleppt und dort bis zum späteren Einbau im Industriehafen zwischengelagert. 

Der bis zu 25 m tiefe Absenkgraben in der Weser wird bei laufendem Schiffsverkehr und einem Tidenhub von über 4 m ausgebaggert. Vorgängig werden die landseitigen nördlichen und südlichen Baugruben hergestellt, die zur Herstellung der Tunnel- und Trogbauwerke in offener Bauweise dienen. 

Die spektakulärste Bauphase des Projekts ist das Absenken der Tunnelelemente in die Weser sowie in die nördlich und südlich anschließenden Absenkrinnen. Auf der Gewässersohle werden die Elemente auf Hilfsfundamente abgesetzt. Nach Ausrichtung werden die Elemente für eine gleichmäßige Bettung mit Sand unterspült und später mittels Deckwerk gegen Anpralllasten gesichert.
 

Lagebedingte Herausforderungen des Projekts 

Im Bereich der Landseite Nord befinden sich ein Stahlwerk der ArcelorMittal Bremen GmbH (AMB) mit Schlackenkippe und Gleisfeld sowie ein Zementwerk der Firma Holcim. Diese Flächen sind infolge der industriellen Nutzung durch das Aufbringen von Auffüllungen – vor allem Schlacken – sowie großflächigen Geländeaufhöhungen und baulichem Altbestand geprägt. Die Trasse quert das Gelände des Stahlwerks mit kreuzendem Lkw- und Bahnverkehr. Aufgrund des durchgehenden Schichtbetriebs im Stahlwerk muss der Verkehr auf den vorhandenen Werksstraßen sowie den Bahngleisen jederzeit aufrechterhalten werden. Darüber hinaus sind Leitungsumlegungen erforderlich – sowohl für die werkseigene Ver- und Entsorgung als auch für die Infrastruktur öffentlicher Versorger. 

Durch die industrielle Vorbelastung aus Hochofenschlacken sind große Teile von Boden und Grundwasser im Bereich der Baugruben kontaminiert, was umfangreiche Maßnahmen zum Gesundheitsschutz der Mitarbeiter erfordert. Das geförderte Grund- und Lenzwasser wird in Wasseraufbereitungsanlagen kontrolliert gereinigt und entsorgt. Auch der Zweite Weltkrieg hat seine Spuren hinterlassen. Dementsprechend wurde bzw. wird das Baugelände teils vorab, teils auch baubegleitend auf Kampfmittel sondiert und beräumt.

Auf der Südseite durchschneidet die Trasse den Ortsteil Seehausen und kreuzt die vorhandene öffentliche Hasenbürener Landstraße. Um den Verkehr jederzeit aufrecht zu erhalten, wird eine Umfahrung mit Behelfsbrücke über die nördlichste Baugrube auf der Südseite eingerichtet.
 

Flussbaugrube und Anschlussbauwerke 

Die Flussbaugrube wird zwischen der Absenkrinne Nord und der Absenkrinne Süd in der Weser im Nassbaggerverfahren mit einer flachen Böschung hergestellt. An der tiefsten Stelle liegt die Aushubsohle ca. 23 m unter dem mittleren Wasserspiegel der Weser. Auf beiden Seiten der Flussbaugrube schließen sich die Übergangsbereiche zu den jeweiligen Absenkrinnen an. Die Verbauwände im Uferbereich der Weser bestehen aus kombinierten Spundwänden. 

Das Tunnelbauwerk sowie die anschließenden Rampen und Streckenbauwerke zu den beiden Anschlussstellen werden mit zwei Fahrbahnen je Fahrtrichtung geplant und gebaut. Im Regelquerschnitt ergibt sich daraus eine Gesamtbreite über die Sporne von etwas über 23 m und eine Höhe von Unterkante Sohle bis Oberkante Decke von ca. 8,50 m. Lediglich an zwei Stellen wird dieses System verändert, nämlich im Streckenabschnitt der Pannenbuchten und der Lüfternischen. Hier steigt die Gesamtbreite auf ca. 28 m und die Gesamthöhe auf ca. 10 m.
 

Einschwimm- und Absenktunnel 

Der insgesamt 720 m lange Absenktunnel wird aus sechs Teilelementen mit 120 m Länge gefertigt. Der Verlauf der Trassierung und Gradiente des Tunnels erfordert sechs unterschiedliche Elemente, die polygonzugartig horizontal und vertikal gekrümmt sind und zum Teil noch Pannenbuchten sowie Lüfter- und Notrufnischen aufnehmen müssen. Die einzelnen 10-m-Tunnelblöcke werden teilmonolithisch gefertigt.

Herstellung Absenktunnelelemente 

Tunnelsohle und Mittelwand werden klassisch nacheinander hergestellt, gefolgt von Tunnelwand und Tunneldecke, die in einem Vorgang ohne Arbeitsfuge betoniert werden. 

Alle sichtbaren Betonflächen sind mit glatter, ebener Schalung als Sichtbeton vorgesehen. Das Tragwerkssystem des Tunnels ist ein geschlossener, biegesteifer, zweizelliger Rechteckrahmen. Die Tunneldecke wird auf der Innenseite in den Rahmenecken gevoutet. Die Tunnelsohle ist über die Außenkanten der Tunnelwände hinauszuführen, sodass seitliche Sporne ausgebildet werden. Unter Berücksichtigung einer polygonalen Herstellung der Tunnelblöcke wurde die Breite des Notgehwegs auf 1,02 m vergrößert. Die freizuhaltende Durchfahrtshöhe beträgt 4,70 m.

Aufgrund der Geometrie der Fertigungsstätte können jeweils zwei Tunnelelemente parallel gefertigt werden, sodass insgesamt drei Fertigungsphasen notwendig werden. Zur Optimierung der Bauzeit werden beide Elemente von der Mitte aus zu den Endblöcken hin betoniert. Somit befinden sich immer vier Schalwagen gleichzeitig in Betrieb. Nach dem Schalen, Bewehren und Betonieren der Sohle wird die Mittelwand errichtet, um abschließend Außenwände und Decke in einem Zug zu bewehren und zu betonieren. Besonderheiten während der Fertigung sind der hohe Bewehrungsgehalt zwischen 200 und 260 kg/m³, die zahlreichen Einbauteile sowie die intensive Nachbehandlung.

Einbauteile fürs Schwimmen 

Ein Großteil der Einbauteile wird temporär für die Herstellung des Schwimmzustandes benötigt. Hierzu zählen die sechs Ballasttanks pro Element einschließlich Pumpen und Leitungen, die Schottwände in den Endblöcken, die Poller und Winden auf dem Deckel, die Pin- und Fänger-Konstruktion, Hydraulikstempel zur temporären Auflagerung, die Einstiegsluke sowie die Einspülleitungen in der Sohle und auf dem Sporn zur Einbringung des Sandes unter den Elementen in Endlage in der Weser. Zudem werden in der Sohle und der Decke Hüllrohre für die Vorspannlitzen eingebaut. Die Vorspannung selbst wird unmittelbar vor dem Ausschwimmvorgang aufgebracht und später in der Endlage wieder gelöst.

Vor dem Fluten des Docks sind die E/A-Absenkelemente an beiden Enden mit druckwasserdichten Querschotts aus Beton inklusive der Türen, Vermessungsöffnungen und Durchführungen für die Rohrleitungen zu verschließen. Zu den permanenten Einbauteilen gehören die Stahlendrahmen zur Aufnahme der Primärdichtung, der sogenannten Gina-Dichtung, sowie die permanenten Entwässerungsleitungen in Fahrbahnmitte.
 

Trockendock als Fertigungsstätte

Die insgesamt sechs Absenkelemente werden in einem Trockendock in Bremerhaven produziert. Die ursprünglich ausgeschriebene Fertigung in einem Trockendock in der Trasse konnte so vermieden werden. Die Herstellzeit für zwei Elemente beträgt ca. fünf Monate, an die sich zwei Monate für die Vorbereitung des Schwimmzustandes anschließen. Das Gewicht pro Element beträgt ca. 22.000 t. 

Mit der parallelen Herstellung der Absenkrinnen in Bremen und der externen Fertigung konnte dem Auftraggeber eine Verkürzung der Bauzeit von ca. zwei Jahren angeboten werden.

Vorbereitung des Kaiserdocks II 

Das Kaiserdock II aus dem Jahr 1910 muss zunächst so vorbereitet werden, dass vor allem die Docksohle für den Bau der polygonalen E/A-Absenkelemente nutzbar ist. Nach dem Einbau von Drainageleitungen wird die Sohle mit einer ca. 1 m starken Schotter- und Kiesschicht aufgefüllt, die je nach Sohlgeometrie entsprechend modelliert wird. Zur Verhinderung einer Adhäsion zwischen Unterbau und Betonsohle beim späteren Aufschwimmen wird eine verlorene Holzplattenschalung verlegt, die mit Schrauben an der Sohle befestigt ist.

Aufgrund der Geometrie des Docks werden die Elemente örtlich hintereinander angeordnet. Der Abstand zur Werftwand beträgt örtlich unter einem Meter. Für die Fertigung der Tunnelelemente wurden neben dem gleisgebundenen Werftkran drei weitere Hochbaukräne installiert, die das gesamte Baufeld bedienen.

Musterelement 

Auf weiteren Lagerflächen rund um das Dock wurde vorgängig auch ein sogenanntes Musterelement im Maßstab 1:1 gefertigt, in dem alle wesentlichen Einbauteile verbaut wurden. Ebenfalls wurden kritische Betonage-Details wie die Schubnocken in den Pressfugen sowie die Notrufnischen ausgeführt.
 

Transport 

Nachdem die Elemente an den Stirnseiten mit Querschotts verschlossen sind und das Gina-Profil an eine Seite montiert ist, werden zunächst die Ballasttanks geflutet und deren Dichtigkeit kontrolliert. Anschließend wird das Trockendock bis zur Höhe des Außenwasserstands geflutet, um im Anschluss die Ballasttanks zu lenzen und die Elemente kontrolliert aufschwimmen zu lassen. Nach dem Aufschwimmen beträgt das Freibord des einzelnen Elements nur ca. 30 bis 50 cm. Sobald die Elemente schwimmen, werden sie durch das geöffnete Dock-Tor mit Winden aus dem Trockendock herausgezogen, danach von Schleppern übernommen und durch die Schleuse im Seehafen zur Fahrrinne der Weser bugsiert.

60 km flussaufwärts und Zwischenlagerung im Industriehafen 

Der Transport wird ausschließlich bei Flut durchgeführt. Mit einer Geschwindigkeit von zwei bis drei Knoten bewältigt der Schleppverband die Entfernung von 60 km flussaufwärts Richtung Bremen.

Die Elemente werden von zwei Schleppern am primären Ende gezogen und von einem weiteren am sekundären Ende geschoben. Ein vierter Schlepper begleitet den Verband, sodass bei Ausfall ein Ersatz zur Verfügung steht. Der Schleppverband wird von den involvierten Behörden begleitet und folgt den Auflagen, die sich aus der Detailplanung und der schifffahrtspolizeilichen Genehmigung ergeben.

Die Elemente werden nach Eintreffen im Bremer Industriehafen zwischengelagert, bis alle Elemente gefertigt und vor Ort sind. Währenddessen wird die Tunneltrasse vorbereitet. Hierzu gehören u. a. die Kampfmittelräumung in der Weser sowie kurz vor dem Absenken das Ausbaggern der Absenkrinne. 

Die im Industriehafen geparkten E/A-Absenkelemente werden im Zweiwochen-Zyklus mit Aufbau des Vermessungsturms und des Einstiegsschachts sowie Einbau der Steuerung abschließend vorbereitet, zu ihrer geplanten Position geschleppt und mit Arbeitsrichtung Süd nach Nord abgesenkt.
 

Herausforderungen im Arbeitsschutz 

Vor allem aufgrund der besonderen Lage des Projektes bieten sich außergewöhnliche Herausforderungen in Bezug auf den Arbeitsschutz. Neben den begrenzten Baustelleneinrichtungsflächen, in denen sich schwere Maschinen auf engstem Raum bewegen, ist vor allem der querende Lkw- und Bahnverkehr des Stahlwerks eine allgegenwärtige Gefahrenquelle. Es sind entsprechende aufwendige Verkehrssicherungs- und -leitmaßnahmen erforderlich, einschließlich Bahnübergängen, Fußgängerbrücken und Behelfsbrücken für den Schwerverkehr.

Kontaminierte Böden 

Die größte Herausforderung am Arbeitsplatz sind die zum Teil hochkontaminierten Böden im Bereich des Stahlwerks. Hier wurden umfangreiche persönliche Schutzmaßnahmen in Kombination mit der Einrichtung von Schwarzbereichen eingerichtet. Personal- und Geräteschleusen sorgen bei den Bauarbeiten dafür, dass die Kontamination nicht in das übrige Baufeld eingetragen wird. Das Personal selbst trägt Vollschutz, jedoch ohne zusätzliche Atemgeräte. Die Baufelder werden jeweils täglich freigemessen, um eine unmittelbare Gesundheitsgefahr auszuschließen.

Schwarz-Weiß-Bereiche für Personal und Gerät

Für das Betreten bzw. Befahren des Schwarzbereiches waren entsprechende Schutzmaßnahmen einzuhalten.

Sonstige Schutzmaßnahmen

Schlussendlich sind für die Arbeiten am und auf dem Wasser zusätzliche Schutzmaßnahmen erforderlich, wie das Anlegen von Schwimmwesten und das Vorhalten von Rettungsbooten.
 

Fazit 

Die Weserquerung ist ein sehr komplexes Bauvorhaben, das u. a. durch die verschiedenen wasserbaulichen Konstruktionen charakterisiert ist. Die Besonderheit liegt sicherlich bei dem Absenktunnel aus Fertigteilelementen – eine in Deutschland wenig verbreitete Technik. Die Entscheidung zur Fertigung der Elemente in der externen Fertigungsstätte hat sich als richtig erwiesen, die Abläufe im Trockendock entsprechen bisher den Planungen. Die Phase 2 der Elementfertigung befindet sich kurz vor dem Abschluss, die Phase 3 ist in Vorbereitung, das Absenken aller Elemente ist für den Herbst 2027 geplant.