Einblicke in den Wettlauf um die Stützung der bröckelnden Autobahnviadukte aus den 1970er Jahren in Glasgow

Im Großen und Ganzen sind zwei Viadukte aus den 1970er Jahren kaum die ältesten Beispiele für die Infrastruktur einer Stadt wie Glasgow in Schottland.

Schließlich verfügt Schottland nach London und Budapest über die drittälteste U-Bahn der Welt (mehr dazu später).

Doch nachdem die Viadukte zwischen den Anschlussstellen 16 und 17 der Autobahn M8 im Stadtzentrum jahrzehntelang ein immer stärkeres Verkehrsaufkommen bewältigt haben, das mittlerweile bei schätzungsweise 150.000 Fahrzeugen pro Tag liegt, besteht dringender Wartungsbedarf.

Tatsächlich ergaben eingehende Inspektionen in den Jahren 2020 und 2021, dass sich die Querträger der Viadukte in einem viel schlechteren Zustand befanden als erwartet und zu Verkehrseinschränkungen einschließlich Fahrbahnsperrungen führten.

Schnell wurde klar, dass die Viadukte provisorisch abgestützt werden mussten. Das Viadukt in Richtung Osten ist rund 360 Meter lang und hat zwölf Brückenfelder, während das Viadukt in Richtung Westen mit fast 15 Brückenfeldern etwas länger ist, erklärt Andrew Dickson, Projektleiter beim Infrastrukturdienstleister Amey.

Abbildung des M8-Viadukts. Die unteren Ausbuchtungen der Halbgelenke müssen repariert werden. Die Abstützarbeiten stützen das Hängebrückendeck und entlasten die Halbgelenke von Deck und Verkehr (Bild: Amey)

Amey wurde mit den provisorischen Abstützungsarbeiten beauftragt, deren Kosten auf schätzungsweise 126 bis 152 Millionen Pfund (151 bis 182 Millionen Euro) geschätzt werden. Hauptziel der Arbeiten, die 2021 begannen, ist es, alle vier Fahrspuren der Autobahn über die Viadukte wieder befahrbar zu machen – derzeit sind die Fahrspuren eins und vier gesperrt.

Dabei werden temporäre Stützen installiert, um die Hängebrücken und den darauf vorbeifließenden Verkehr zu stützen, sodass die Halbfugen in der ursprünglichen Konstruktion vor der Reparatur nicht mehr der Last der Brückenbrücken ausgesetzt sind.

„Zwischen den Viadukten befinden sich insgesamt 25 bestehende Stützen, von denen 23 als baufällig eingestuft wurden“, erklärt Dickson. „Die Untersuchung konzentrierte sich auf den Zustand der Halbgelenke, die die Hauptspannweiten stützen. Dabei wurden erhebliche Abplatzungen und starke Korrosion an einigen der vorhandenen Bewehrungen in diesen Teilen der Struktur festgestellt.“

Schicht für Schicht eine Infrastruktur

Zeit war also entscheidend. Doch genau hier wurde es richtig kompliziert. Denn die Viadukte überspannen eine Vielzahl anderer Infrastrukturen, darunter einen U-Bahn-Tunnel aus dem 19. Jahrhundert, 91 cm dicke viktorianische Wasserleitungen, wichtige Fußgängerwege, ölgefüllte Kabel in der Nähe bestehender Pfeiler, wichtige Gasinfrastruktur und Straßen, die gesperrt werden mussten.

Ganz zu schweigen davon, dass die Viadukte die M8 selbst tragen, einen der meistbefahrenen Autobahnabschnitte Großbritanniens. Die Viadukte können nur für kurze Zeit über Nacht geschlossen werden, was die Arbeiten zusätzlich erheblich einschränkt.

„Jede dieser Einschränkungen ist für sich genommen nichts Ungewöhnliches, aber allein die Konzentration aller dieser Einschränkungen an einem Standort dieser besonderen Größe macht die Herausforderung noch größer“, sagt Dickson.

„Der U-Bahn-Tunnel ragt in eine Zone hinein, in der normalerweise keine Bauarbeiten durchgeführt werden. Daher wurde ein sehr sorgfältiges Verfahren durchgeführt, bei dem die Strathclyde Partnership for Transport (SPT) einen Großteil der störenden Arbeiten, wie z. B. das Einbringen von Pfählen und das Prüfen der Vibrationsstärke usw., testete.“

Bild mit freundlicher Genehmigung von Amey

Erschwerend kommt hinzu, dass kaum zwei Viaduktstützen gleich sind. „Alle 23 Standorte waren aufgrund unterschiedlicher Fundamentgeometrien, Höhenunterschiede und unterschiedlicher Randbedingungen einzigartig. Vom Boden aus betrachtet und ohne die Untersuchungsinformationen mag es zunächst einfach und repetitiv erscheinen, aber das war es nicht“, erklärt er. Einige der Bestandsdaten sind 50 bis 60 Jahre alt und haben sich nicht immer als korrekt erwiesen, was die Herausforderung zusätzlich erhöht.

In der Zwischenzeit war ein erheblicher Arbeitsaufwand erforderlich, um neue Fundamente zu bauen oder vorhandene zu verstärken, damit die Stahlkonstruktionen davon auskragen können. An einigen wenigen Standorten waren die vorhandenen Fundamente jedoch robust genug, sodass keine Verstärkung erforderlich war.

„Dies diente in erster Linie dazu, die Hebeachse weiter von den Querträgern weg zu bewegen, um die Enden der Träger aufzunehmen, ohne den Querträger zu beeinträchtigen. Das bedeutete, dass es künftig keine Einschränkungen bei Reparaturarbeiten an den beschädigten Bereichen geben würde“, sagt Dickson.

Amey begann zunächst mit einigen der weniger komplexen Standorte, um Entwürfe auszuarbeiten und die Erdarbeiten so schnell wie möglich in Gang zu bringen, damit die Arbeiten voranschreiten konnten.

Bisher wurden an 13 der 23 erforderlichen Stellen Abstützungen installiert, von denen 10 tragend sind, wobei die Last von den vorhandenen Querträgern auf die temporären Bauwerke übertragen wird.

„Die Entwurfsarbeiten sind weitgehend abgeschlossen und mit den baulichen Aspekten sind wir etwas über der Hälfte“, sagt Dickson.

Die Rammarbeiten erfordern eine Tiefe von 12 Metern. Dickson schätzt, dass bisher insgesamt etwa 10 Kilometer Rammarbeiten durchgeführt wurden, bei denen 2.500 Tonnen Stahl und 4.500 Kubikmeter Beton zum Einsatz kamen.

Innovative Techniken

Amey hat bei dem Projekt mehrere innovative Technologien eingesetzt, darunter Sensoren an der bestehenden Struktur und an der temporären Abstützung, um jegliche Bewegung oder Setzung zu überwachen.

Das Unternehmen erwägt zudem den begrenzten Einsatz von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) zur Verstärkung der Struktur. Derzeit befindet sich die Planungsphase darin, einige der Querträger, deren Tragfähigkeit als weniger hoch eingeschätzt wurde, damit zu verstärken. So soll die Wiedereröffnung aller vier Fahrspuren der Autobahn ohne eine vollständig entwickelte Langzeitlösung ermöglicht werden.

Allerdings seien die meisten übrigen Arbeiten eher traditioneller Natur gewesen, fügt Dickson hinzu: Aushubarbeiten mit Spundwänden, Fangedämme und Stützpfeilermauern.

Bild mit freundlicher Genehmigung von Amey

Amey und seine Partner mussten sich außerdem viele Gedanken darüber machen, wie sie gefährdete Leitungen rund um die Viadukte, die teilweise in Bodennähe verlaufen, vor Anlagen und Maschinen schützen können.

„Jede Beschädigung hätte verheerende Folgen gehabt, deshalb haben wir für den gesamten Arbeitsbereich eine maßgeschneiderte Service-Schutzmatte entworfen“, erklärt Dickson.

Es handelte sich um einen umfassenden Ansatz, um den Boden und die darin befindlichen Versorgungseinrichtungen vor den Auswirkungen von Maschinen zu schützen. Anstelle einer einfachen Gleismatte entschied sich Amey für eine dichte Polystyrolschicht, eingebettet in Sand und darüber eine abriebfeste Gleismatte.

„Es wurde mit all diesen Komponenten entwickelt, um die Punktbelastung ausreichend zu reduzieren, sodass wir sehr sicher sein konnten, dass für die unterirdischen Versorgungsleitungen kein Risiko besteht“, fügt er hinzu.

Lehren aus einem ungewöhnlichen Projekt

Die Komplexität der Arbeiten und die Dringlichkeit, mit der sie eingeleitet werden mussten, machten sie sowohl für Dickson als auch für Iain Ferguson, den Sonderprojektleiter für M8-Brücken bei Transport Scotland, zu einem ungewöhnlichen Projekt.

„Für Transport Scotland ist das ein ziemlich einzigartiges Projekt“, sagt Ferguson. „Ein Großprojekt wie dieses würde normalerweise einen traditionellen Beschaffungsprozess beinhalten, bei dem der gesamte Entwurf im Voraus erstellt wird, man ein Angebot für das Projekt abgibt und es dann vollständig ausgearbeitet an einen Auftragnehmer vergibt.“

Dieser Ansatz lehrt uns im Brückenteam jedoch, flexibler zu arbeiten. Wir entwickeln den Entwurf parallel zur Baustellenplanung. Das hat uns einen echten Umbruch beschert. Und das liegt an der Dringlichkeit des Projekts.

Die M8 Woodside Viadukte in Glasgow (Bild: Transport Scotland)

Dickson erinnert sich, wie viele Aufgaben zu Beginn des Projekts anstanden. Er fügt hinzu: „Alles lief parallel – wir führten Standortuntersuchungen durch, begannen mit der Planung und dem Bau. Wir haben definitiv mehr Herausforderungen erkannt, als wir normalerweise erwartet hätten.“

Dies schließt auch zahlreiche Schnittstellen zwischen den verschiedenen Designern und Auftragnehmern ein – zeitweise arbeiteten über 100 Designer an dem Projekt, betont er.

Als eigenständige Designberatungsorganisation ist Amey in der Lage, all diese Aufgaben zu übernehmen. Aufgrund der Projektentwicklung standen uns jedoch nicht genügend Ressourcen zur Verfügung. Um dieses Maß an Ressourcen und Fachwissen schnell und effektiv zu mobilisieren, war es unweigerlich erforderlich, diese auf mehrere Organisationen zu verteilen.

Wie lange die provisorische Abstützung bestehen bleibt, bevor ein separates Team technischer Berater eine langfristige Lösung für die Viadukte entwickelt, bleibt abzuwarten. Das Abstützsystem, das bis 2026 fertiggestellt sein soll, ist auf eine Lebensdauer von 25 Jahren ausgelegt. Ferguson betont jedoch, dass eine so lange Nutzung nicht geplant sei.

Ein kritischer Moment für Deutschlands Brücken Als größte Volkswirtschaft Europas ist Deutschland für seine erstklassige Infrastruktur bekannt, doch selbst in einem der wohlhabendsten Länder der Region bröckeln die Brücken