Video: Hinter den Kulissen einer riesigen Querbrückenverschiebung

Bei der Operation, bei der ein 485,5 Meter langer Viaduktabschnitt samt Pfeilern und Fundamenten verschoben wurde, handelt es sich um die erste Querverschiebung dieser Größenordnung in Deutschland.

Zeitrafferaufnahmen der Neupositionierung des Rinsdorfer Viadukts auf der Autobahn A45 (oben) erzählen einen Teil der Geschichte. Was sie jedoch nicht zeigen, sind die jahrelange, sorgfältige Planung, Risikobewertung und Präzisionstechnik, die für die Umsetzung erforderlich waren.

Das Projekt ist Teil eines umfassenderen Plans zur Modernisierung wichtiger Infrastruktur entlang der A45, einer wichtigen Autobahnachse, die das Ruhrgebiet mit Frankfurt verbindet und auf ihrer Strecke eine Reihe tiefer Täler durchquert.

Mit den Arbeiten an der Talbrücke begann Strabag 2017 als federführender Partner in einer Arbeitsgemeinschaft mit Bickhardt Bau für die deutsche Autobahn-Bundesbehörde. Im Rahmen des gleichen Programms wird auch die benachbarte Rälsbachtalbrücke erneuert.

Die ursprüngliche Rinsdorfer Talbrücke aus den 1960er Jahren liegt etwa auf halber Strecke zwischen Dortmund und Frankfurt und hatte die Grenzen ihrer geplanten Lebensdauer erreicht. „Sie musste durch einen Neubau ersetzt werden, da das Verkehrsaufkommen in den Jahrzehnten seit ihrer Errichtung massiv zugenommen hat und voraussichtlich weiter zunehmen wird“, erklärte Wolfgang Schlensorg, Geschäftsbereichsleiter des Strabag-Brückenbauzentrums, gegenüber Construction Briefing . „Der Ersatz ist Teil eines riesigen Verkehrsprojekts: der Erneuerung der Brücken entlang der Autobahn A45 und dem nahezu lückenlosen sechsspurigen Ausbau der Autobahn.“

Die Querverschiebung des 485,5 m langen Bauwerks dauerte rund 20 Stunden (Bild mit freundlicher Genehmigung von Strabag)

Warum eine Brücke seitlich verschieben?

Die Entscheidung für eine Querverschiebung des Viadukts gegenüber einem Neubau vor Ort war maßgeblich durch die Verkehrsführung und die Geometrie des ursprünglichen Entwurfs bedingt. Das ursprüngliche Rinsdorfer Viadukt war nicht als zwei separate Fahrbahnplatten für jede Fahrtrichtung, sondern als ein einziges Bauwerk errichtet worden. Dies stellte eine Herausforderung für die Aufrechterhaltung des Verkehrsflusses auf der Autobahn dar, während der Abriss des ursprünglichen Bauwerks und der Neubau des neuen Bauwerks im Gange waren.

Die Lösung bestand darin, die erste Hälfte der neuen Brückenkonstruktion etwas mehr als 20 Meter seitlich des ursprünglichen Viadukts zu errichten. So konnte der Verkehr während des Abrisses der ursprünglichen Brücke weitergeführt werden. Der zweite neue Abschnitt wurde dann anstelle des ursprünglichen errichtet. Nach Fertigstellung wurde der erste Abschnitt quer in seine endgültige Position neben dem zweiten verschoben.

„Der Neubau einer um 20,6 Meter seitlich versetzten Brückenhälfte und deren anschließende Querverschiebung waren notwendig, um den Verkehr während der gesamten Bauzeit unterbrechungsfrei fließen zu lassen“, so Schlensorg. „Aufgrund der Dimensionen des Rinsdorfer Viadukts war aus Zeit- und Kostengründen die Querverschiebung eines Brückenabschnitts inklusive Pfeilern und Fundamenten die bevorzugte Variante.“

Querverschiebungen von Brücken sind an sich nichts Ungewöhnliches. Die Brückenbauteams von Strabag führen regelmäßig Verschiebungen von Brückenüberbauten oder komplette Verschiebungen kleinerer Rahmenkonstruktionen durch.

Was dieses spezielle Projekt seltener und komplexer machte, war die Verlagerung einer gesamten Struktur dieser Größe (fast einen halben Kilometer lang und 72 m hoch), einschließlich ihrer Pfeiler und Fundamente.

Die Basis eines der Brückenpfeiler, als er mit hydraulischen Pressen in Position gebracht wurde (Bild: Standbild aus dem Zeitraffervideo „Die Autobahn“)

Engineering in Bewegung

Die Operation Anfang Juni dauerte mehr als 20 Stunden. Ein synchronisiertes System aus 24 Hydraulikzylindern – vier an jedem der sechs Brückenpfeiler – schob die Brücke mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Meter pro Stunde in ihre endgültige Position.

Damit die Betonmasse reibungslos über die verschiebbaren Schienen gleiten konnte, verlegte Strabag speziell präparierte Gleitplatten aus Teflon (PTFE) zwischen Fundament und Bodenplatte. Diese wurden mit einem speziellen Schmiermittel behandelt, um die Reibung zu minimieren. Das Viadukt wurde in 15 präzisen Schritten von jeweils 1,4 Metern Länge verschoben.

Die Operation markierte den Höhepunkt jahrelanger Planungs- und Koordinationsarbeit. „Die Querverschiebung des Rinsdorfer Viadukts wurde im Vorfeld umfassend geplant und berechnet“, erklärte Strabag gegenüber Construction Briefing . „Fachplaner prüften und bestätigten die Machbarkeit des Projekts bereits in der Planungsphase vor 2017. Das Konzept musste vor dem Bau der Rangierfundamente im Jahr 2018 finalisiert werden.“

Risiken und Minderung

Eine Markierung zeigt den Endpunkt des Verschiebevorgangs (Bild mit freundlicher Genehmigung von Strabag)

Eine der größten technischen Unsicherheiten war die Leistung der Gleitverbindung angesichts des Alters einiger Komponenten. „Das Hauptrisiko lag in der Gleitverbindung, da die Wechselwirkung zwischen Edelstahlblech und PTFE-Platten über die relativ lange Gleitstrecke nicht genau vorhergesagt werden konnte“, erklärte Strabag. „Einige Teile mussten sieben Jahre vor der Verschiebung eingebaut werden, was bedeutet, dass dieses Material unter dem Druck der Struktur alterte.“

Bei den zusätzlichen Arbeiten mussten auch die Verformungseffekte durch Temperaturschwankungen und Sonneneinstrahlung berücksichtigt werden. Dies war besonders wichtig, da zwei zentrale Pfeiler fest mit dem Überbau verbunden und daher besonders empfindlich gegenüber ungleichmäßigen Verformungen waren.

Trotz dieser Herausforderungen verlief die Umstellung genau wie geplant und ohne ungeplante Probleme.

Digitale Präzision

Eine der wichtigsten Neuerungen sei ein von Strabag neu entwickeltes digitales Steuerungssystem für synchronisierte Hydraulikbewegungen. „Dank integrierter Überwachungs- und Messtechnik berücksichtigt es Umwelteinflüsse wie Wind und Bauwerksverformungen während des Rangierens in Echtzeit“, so Schlensorg.

Obwohl es sich bei der Technologie nicht um eine Neuerfindung des Querverschiebeverfahrens handelt, stellt sie eine Verfeinerung und Skalierung etablierter Verfahren dar. „Wir haben die bewährte Technologie weiterentwickelt und … den kompletten Verschiebevorgang in dieser deutlich größeren Dimension umgesetzt“, so Strabag.

Strabag bestätigte, dass bei zukünftigen Projekten ähnlicher Komplexität dasselbe digitale Steuerungssystem zum Einsatz kommen wird.

Erkenntnisse für den Sektor

Die Erfahrungen von Strabag in Rinsdorf deuten auf einen breiteren Trend bei europäischen Infrastrukturerneuerungsprogrammen hin: die Notwendigkeit, moderne Baumethoden mit minimalen Störungen bestehender Verkehrsströme in Einklang zu bringen. Innovative Bauabläufe, digitale Planungstools und mehr Sicherheit bei komplexen Manövern wie dem Verschieben von Unterkonstruktionen helfen Bauunternehmen, das Risiko solcher komplexen Arbeiten zu minimieren.

Das Rinsdorfer Team ist stolz auf das Erreichte. „Alle Beteiligten sind sehr stolz auf den reibungslosen Ablauf und darauf, dass die Prognosen für den Rangierbetrieb durchweg eingehalten wurden. Es ist ein tolles Ergebnis, das durch starke Teamarbeit möglich wurde“, so Schlensorg.

Der Rest des Projekts soll bis Ende dieses Jahres abgeschlossen sein.