Kabinenbahn Flughafen Düsseldorf
Hauptunternehmer:
Wiemer und Trachte AG, ZNL Düsseldorf
Ort:
Düsseldorf
Ausführung:
ARGE Grundbau Jansen und Spezialtiefbau Bauer
Bau einer Kabinenbahn in Düsseldorf
Um dem ständig wachsenden Luftverkehrsaufkommen auch in Zukunft nachzukommen, werden am Düsseldorfer Großflughafen verschiedene Bauprojekte durchgeführt, ferner sind weitere Modernisierungsmaßnahmen geplant. So sind z.B., um dem steigenden Passagierandrang gerecht zu werden, neue Infrastrukturmaßnahmen in Planung, wie der Bau eines neuen IC-Bahnhofes an der DB-Hauptstrecke, die östlich des Flughafengeländes die Ballungszentren Ruhrgebiet und Köln/Bonn mit Weiterfahrt zum Rhein-Main-Gebiet verbindet. Um diese neuen Kundenströme zu lenken, sind umfangreiche Servicemaßnahmen notwendig. Daher baut die Flughafengesellschaft FDG eine Kabinenbahn, die ähnlich wie die Wuppertaler Schwebebahn die Passagiere vom IC-Bahnhof auf direktem Wege zum Flughafenterminal bringen soll. Dazu arbeitet die FDG mit mehreren Beratern zusammen, unter anderem für die Bodenerkundung, Gründungsberatung und bodenmechanische Betreuung mit dem Ing.-Büro Dr. Leonhard & Partner aus Düsseldorf und für die umwelttechnische Beratung mit dem Büro Dr. Tillmanns & Partner, Bergheim, das auf die Einhaltung der Auflagen des Umweltamtes der Stadt Düsseldorf achtet.
Die Kabinenbahn
Die Kabinenbahn ist eine elektrisch angetriebene, selbstfahrende Einschienenhängebahn (System Siemens/Matra). Die Länge der Kabinen beträgt 8,5 m bei einem Gesamtgewicht von 20 t. 42 Passagiere können transportiert werden. Insgesamt werden 6 Züge, d.h. 12 Fahrzeuge, und ein Sonderfahrzeug für die Wartung bereitgehalten. Sie werden im 2,5- bis 3-Minuten-Takt verkehren. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt 50 km/h. Die Länge der Gesamtstrecke beträgt ca. 2,4 km. Anzahl der Stützen: 130 Stück. Das System ist für ein Fahrgastaufkommen von 2000 Personen je Stunde und Richtung ausgelegt. Die Fahrzeit vom IC-Bahnhof bis zum Parkhaus 4 und Terminal A/B und später auch Terminal C wird ca. 5 bis 6 Minuten betragen. Die Wartung dieser Bahn wird in einem eigenen Betriebshof erfolgen. Die Steuerung erfolgt automatisch. Der Fahrgast kann die Bahn per Knopfdruck rufen. Die Betriebsdauer wird am Tag ca. 20 Stunden sein. Es werden 28 Personen im 3-Schicht-Betrieb benötigt. Die Inbetriebnahme war für April 2000 vorgesehen. Die Baukosten betragen ca. 160 Mio. DM. Mit der schlüsselfertigen Kompletterstellung des gesamten Kabinenbahnprojektes wurde Siemens beauftragt. Sie hat die Bauleistungen an die Arge Wiemer & Trachte, ZNL Düsseldorf und Krupp Stahlbau, Berlin, vergeben. In dieser Arge führt Wiemer & Trachte den Part der Beton- und Fundamentierarbeiten sowie die schlüsselfertige Erstellung des Betriebshofes aus, und Krupp Stahlbau baut das Stahlgerüst, das für diese Bahntrasse notwendig ist. Im Rahmen der Fundamentierungsarbeiten vergibt Wiemer & Trachte Aufträge für Spezialtiefbauarbeiten, die für die Gründungsmaßnahmen notwendig sind.
Gründungsmaßnahmen
Da große Teile der Kabinenbahntrasse über einer verfüllten Kiesgrube liegen, waren verschiedene Spezialtiefbaumaßnahmen zur Gründung notwendig. Die bis 1954 ausgekieste Grube wurde später mit Abbruch- und Bauschutt aus dem Stadtgebiet Düsseldorf verfüllt. Es war auch nicht verwunderlich, dass man nach der Vorerkundung feststellte, dass Bereiche dieser Wiederverfüllung Kontaminationen enthalten. Man entschloss sich aus umweltpolitischen Gründen, im Bereich dieser Kontaminationen auf ein „Anfassen des Bodens“ zu verzichten. Dies war durch die Ausführung einer Rüttelstopfverdichtung des verspannten Bodens möglich. Außerhalb der kontaminierten Bereiche wurden die Stützen auf Großbohrpfähle aufgestellt. Wiemer & Trachte hat die Arbeiten der Tiefenverdichtung an die Arge Grundbau Jansen, Linnich und Bauer Spezialtiefbau, Schrobenhausen, vergeben. Beide Unternehmen führen jeweils zur Hälfte die ca. 40.000 Stopfmeter an den Einzelfundamenten sowie an der Flächengründung des Betriebshofes aus. Es werden ca. 60 cm dicke und ca. 5,00 m bis 8,00 m tiefe Kiesstopfsäulen im Dreieckraster (1,50 m) ausgeführt.
Grundbau Jansen setzt hierzu ein neuartiges Gerät mit Teleskopmäkler der Fa. Zeppelin/ABI ein, das normalerweise überwiegend zu Rammeinsätzen verwendet wird. In Abstimmung mit Bauer Spezialtiefbau wurde ein hydraulischer Tiefenrüttler TR 17 am Gerät installiert. Nur mit diesen Geräten war es überhaupt möglich, die notwendigen Kräfte zu erzielen, um die Tiefenverdichtung in den mit Bauschutt versetzten Auffüllungen ausführen zu können. Die Geräte sind dabei, wie heute überwiegend üblich, mit biologisch abbaubaren Hydraulikölen gefüllt. Die Schmierungen am Mäkler erfolgen mit biologisch abbaubaren Fetten. Somit war auch aus dieser Hinsicht den entsprechenden Auflagen der Umweltbehörde Genüge getan. Zur Qualitätssicherung der Arbeiten gehört selbstverständlich eine umfangreiche Dokumentation. Die gängigen Tagesberichte werden durch Druck- und Tiefendiagramme und Arbeitsablaufpläne ergänzt. Durch am Grundgerät installierte Sensoren werden zusätzlich Aufzeichnungen über verschiedene Geräteparameter geführt. Diese können mittels Memoblock und Lesegerät per PC auf der Baustelle direkt in Druck- und Tiefendiagramme ausgewertet werden. Außerdem werden Massenbilanzen und Zusatzmaßnahmen ebenfalls separat dokumentiert. Für die Aufzeichnungen der Druck- und Tiefendiagramme entschied sich die Fa. Grundbau Jansen für das ausgereifte System der Fa. Jean Lutz aus Frankreich. Aus den jetzt vorliegenden Diagrammergebnissen können alle wesentlichen Dinge der ausgeführten Tiefenverdichtung abgeleitet werden. Der Auftraggeber kann gleichzeitig die Auflistung der Ergebnisse als Aufmaß nutzen, so dass hierfür ein zusätzlicher Arbeitsaufwand entfällt. Der Bauherr braucht jetzt nur noch durch justierende, stichprobenartige zusätzliche Verdichtungsprüfungen ein Parameter ermitteln und hat dann einen Anhaltswert für die weiteren zukünftigen Verdichtungspunkte. Somit reduziert sich auch der bauüberwachende Aufwand der Tiefenverdichtung. Auch dies stellt aus der Sicht der Fa. Grundbau Jansen für ihre Auftraggeber einen zusätzlichen Service bzw. entsprechende Kundenorientierung dar.
Beschreibung des Tiefenverdichtens
Die Tiefenverdichtung hat allgemein zum Ziel, durch Zugabe von geeignetem Material eine Zunahme der Festigkeit bzw. Spannung im Boden zu erzielen. Bei der Tiefenverdichtung im speziellen unterscheidet man zwischen Rütteldruckverdichtung und Rüttelstopfsäulen. Das angewendete Verfahren am Flughafen ist im Prinzip eine Rütteldruckverdichtung. Bei dieser Rütteldruckverdichtung wird durch einen horizontal schwingenden Vibrator, der in einem Stahlrohr beweglich eingebaut ist, ein Hohlraum durch Verdrängen und durch seitliches Wegschlagen des Bodens hergestellt. Durch gleichzeitige Luftzugabe wird das Loch freigeblasen. Somit entsteht ein zylindrischer Hohlraum, der durch die Vibrationsbewegung größer ist, als das eindringende Stahlrohr. Wenn man jetzt körniges Material, z.B. trocken abgesiebten Kies bzw. Splittkörnung, seitlich am Eindringungslochmund zugibt, fließt dieses durch das in Vibration gehaltene Stahlrohr entlang bis zur Spitze unterhalb des Rüttlers. Jetzt kann am Fuß des Bohrloches beginnend das Material in den Boden eingestampft, bzw. durch Auflast eingedrückt werden. Somit baut man in alternierenden Schritten eine bodenverspannte Säule auf. Diese Stopfvorgänge können am Diagramm im einzelnen abgelesen werden. Durch die Aneinanderreihung solcher Säulen erreicht man eine Verspannung des Erdreiches und somit eine Zunahme der aufnehmbaren Kräfte des Bodens.
Besondere Probleme auf der Baustelle
Durch die Besonderheit der Verkippung von Bauschuttmaterialien im Bereich der neuen Kabinenbahn waren die Probleme für die Rüttelstopfverdichtung vorprogrammiert. Um den Schwierigkeiten beim Nichteintauchen des Tiefenrüttlers an der vorgesehenen Stelle gerecht zu werden, vereinbarte man gemeinsam mit dem Bodengutachter ein Konzept, um möglichst wenig Stillstände im Bauablauf hervorzurufen und um die Kosten möglichst gering zu halten. Es wurde festgelegt, dass beim Eintreffen bestimmter Umstände der Bodengutachter kurzfristig einzuschalten ist um die weitere Vorgehensweise festzulegen. Dies kann z.B. sein, dass beschlossen wird, einzelne Punkte durch Vorbohren stopffähig herzustellen, oder falls dies nicht möglich ist, das Hindernis je nach Tiefenlage durch Aufbaggern des Bodens zu entfernen oder durch Zusatzpunkte zu stabilisieren. So hat man z.B. in einem Teilbereich von einzelnen Bohrungen die komplette Gründungsmaßnahme einer ehemaligen örtlichen Betonmischanlage wiedergefunden, so dass einzelne Fundamente komplett bis auf die Hindernisebene ca. bei 2,5 bis 3 m ausgeschachtet, die Beton- und Asphaltkörper entfernt und wieder gefüllt wurden. Es gehörte mit zur Aufgabenstellung die Stopfsäulen mindestens 4 m unter Fundamentunterkante herzustellen. Dieses Kriterium musste bei allen Fundamenten eingehalten werden. Die dazugehörige Schwierigkeit, dass die Stopfrichtung immer konform mit der Grundwasserfließrichtung gehen sollte, brachte eine zusätzliche Erschwernis. Diese aber konnten mit dem zuständigen Verantwortlichen, beim Auftraggeber und Arge-Bauleitung, immer zur Zufriedenheit aller gelöst werden. So konnte das vorgesehene Grundwassermessproblem uneingeschränkt eingehalten werden. Die Diagramme dienten auch hier dazu, zu kontrollieren, ob die vorgesehene Eindringtiefe auch tatsächlich nicht überschritten wurde. Es sollte eine mögliche Kontamination des Grundwassers grundsätzlich verhindert werden.
Aufzeichnungsbeispiel
Bei dieser Baustelle wurde ein hydraulischer Tiefenrüttler eingesetzt. Das LT3/EDV-System erfasst am Rüttler in Abhängigkeit der Zeit die Parameter Tiefe und Arbeitsdruck. Der Höchstdruck von 300 bar entspricht der optimalen Bodenverdichtung. In dem Diagramm ist ersichtlich, dass der Bediener innerhalb von etwa zwei Minuten eine Tiefe von 7 m erreicht hatte. Während des Arbeitsvorgangs hat er das Loch zum leichteren Eindringen des Stahlrohres freigeblasen. Als die festgelegte Tiefe erreicht war, hat er – während des Rückzugs – körniges Material, z.B. Kies, in das entstandene Bohrloch gegeben; ersichtlich ist die Verminderung des Arbeitsdrucks. Der Bediener senkte den Vibrator wieder ab in den Kies, bis der Arbeitsdruck seine maximale Schwelle von 300 bar wieder erreicht hatte. Dieser Vorgang wurde mit Auf- und Abbewegungen bis zur gesamten Verdichtung der Kiessäule wiederholt. In der Aufzeichnung ist gut zu erkennen, dass der Parameter Tiefe abnimmt, während sich die Schwellen der max. Drücke nähern. Die Hin- und Herbewegungen nähern sich der Oberfläche. Die Säule gilt als gut verdichtet, wenn bei maximalem Arbeitsdruck der Vibrator nicht mehr eindringen kann. Die Stufe, die auf der Säule 9D bei ungefähr 9,30 Minuten zu sehen ist, entspricht einem Aussetzen des Verdichtungsvorgangs für ungefähr 30 Sekunden.