Niedernfelder Brücken (Bahn)

Neubau der Niedernfelder Durchfahrt

Aufgabenstellung

Das Veddeler Wasserstraßenkreuz im Hamburger Hafen stellt einen wichtigen Verkehrs-knotenpunkt in zentraler Lage dar. Es besteht aus vier Eisenbahn- und zwei Straßenbrücken. Über die vier Hafenbahnbrücken verläuft jeglicher Eisenbahnverkehr vom Hafenbahnhof Hamburg-Süd in südliche Richtungen in einem jährlichen Umfang, der rund 15 % des gesamten Hafenbahnaufkommens entspricht.

Die beiden Straßenbrücken über der Niedernfelder Durchfahrt verbinden den Osten des Hafens über den Veddeler Damm mit den mittleren und westlichen Hafengebieten. Sie werden täglich von ca. 25.000 Kraftfahrzeugen mit hohem Schwerlastanteil überquert.

Infolge des Hafenwachstums und der gesteigerten Umsatzzahlen genügten die vorhandenen, 100 Jahre alten Brücken den heutigen Verkehrs- und Lastanforderungen nicht mehr. Eine Erneuerung war erforderlich.

Im Weiteren wird nur noch die Niedernfelder Durchfahrt mit zwei Eisenbahn- und zwei Straßenbrücken behandelt.

Entwurfsplanung

Im Rahmen der Entwurfsplanung wurden mehrere Varianten untersucht. Außer dem Neubau und einer Sanierung wurden auch Dämme als vollständiger Ersatz in Betracht gezogen. Nach Abwägung aller Vor- und Nachteile fiel die Entscheidung für Brückenneubauten. Damit blieb die hanseatische Infrastruktur ohne Einschränkungen für die Binnenschifffahrt erhalten. Die Entwurfsplanung wurde kontinuierlich architektonisch begleitet.

Um den Schienen- und Straßenverkehr während der gesamten Bauzeit aufrecht zu erhalten, waren zwei Bauphasen erforderlich.

Gestaltung

Während die bis zu 100 Jahre alten Überbauten von sehr unterschiedlicher Bauart und als Zweckbauten Zug um Zug entstanden waren, wurde bei den Neubauten auf die architektonische Gestaltung großen Wert gelegt.

Die vier neuen Überbauten, die einer einheitlichen Stützweite und Brückenschiefe ausgeführt wurden, ergeben so ein geschlossenes Gesamtbauwerk. Die Bögen wurden "spannungsreich" mit veränderlicher Bauhöhe ausgeführt, und die neuen Stahlüberbauten erhielten einen farbig gestalteten Korrosionsschutzanstrich. Als Farbton der letzten Deckbeschichtung der Hänger wurde "signalweiß RAL 9003" und für die restlichen Ansichtflächen ein helles Grau (DB 701) gewählt.

Auch die Ausführung der gestalteten Geländer trägt zur Auflockerung des Gesamteindruckes bei. Die vier neuen Überbauten stellen sich nach Fertigstellung als harmonische, elegante Brückenfamilie dar.

Beschreibung der neuen Bauwerke

Im Rahmen eines beauftragten Nebenangebotes wurden zur Gründung der Widerlager wasserseitig gerammte Großrohrpfähle vor dem bestehenden Widerlager eingebracht. Der Altbestand wurde teilabgebrochen, überbaut und landseitig mittels einer gemischten Rohrspundwand gegründet. Durch diese Lösung konnte ein komplizierter Komplettabbruch der bestehenden Widerlager und die Herstellung tiefer Baugruben vermieden werden.

Die neuen Stabbogenbrücken haben als Einfeldbrücken Stützweiten von 58,97 m und eine einheitliche Schiefe von 50 gon. Die Fahrbahnen bestehen bei allen Überbauten aus orthotropen Platten. Entsprechend den statisch erforderlichen Blechdicken von 10 mm bis 85 mm kommt Walzstahl der Güte S 355 J2+N, S 355 N/M und S 355 NL/ML zum Einsatz.

Besondere Ingenieurleistung

1. Die Idee, die alten Widerlager zu überbauen, anstatt sie abzubrechen und anschließend neu zu bauen.
2. Das Umsetzen einer schiefwinkligen Lagerung auch für die Eisenbahnbrücken, obwohl dies grundsätzlich in Deutschland nicht so praktiziert wird.
3. Im Zuge der Ausführung erwies sich der Nachweis der Brückengründung mittels gerammter Großrohrpfähle als schwierig. Trotz umfangreicher Untersuchungen gab der Baugrund nicht die vorab ermittelten Tragfähigkeiten wieder. Bei den bereits eingebrachten Pfählen des ersten Bauabschnittes konnte durch Auffüllen mit Sand und Ausbetonieren des Pfahlkopfes sowie anschließendem Nachrammen eine ausreichende Tragfähigkeit erreicht werden. Im Rahmen des zweiten Bauabschnittes wurde mittels eines innovativen und patentierten Pfahlverstärkungssystems eine sehr robuste und gleichzeitig kostengünstige Gründungsvariante umgesetzt. Die Erfindung zeichnete sich dadurch aus, dass eine im Rohr liegende Querschnittsverengung im oberen Bereich der tragfähigen Baugrundschichten eingebaut wurde. Durch diese Verengung wurde der Boden im Endstadium des Einbringens stark verspannt und verdichtet, so dass in diesem Bereich die innere Mantelreibung massiv erhöht wurde. Somit konnten mit einfachen Mitteln ausreichende Pfahltragfähigkeiten erreicht werden.
4. Als Besonderheiten der Überbauten bei der Ausführungsplanung, bei der Herstellung und bei der Montage seien folgende Umstände erwähnt:
   • Abbildung der sehr schiefen Überbauten in der Statik als räumliches Modell zur realistischen Erfassung der Schnittgrößen
   • Berücksichtigung der räumlichen Verformungen
   • Konstruieren und Herstellen ermüdungsgerechter Schweißnahtanschlüsse der orthotropen Fahrbahnplatte im Bereich der schiefen, kastenförmigen Endquerträger
   • Einprägen einer Vorspannung in die Endquerträger zur Belastung der Mittellager ohne Beteiligung des räumlichen Haupttragwerkes (Versteifungsträger und Bögen)
5. Die neuen Überbauten wurden nacheinander auf dem südöstlich vom Einbauort gelegenen Gelände zusammengebaut, mit Plattformwagen vorgefahren und dann mittels Pontons eingeschwommen. Hierbei stellten sich neben der großen Brückenschiefe die durch die Gezeiten bedingten wechselnden Wasserstände (+/-1,80 m als Mittelwert) als zu lösende Herausforderung bei den Einschwimmvorgängen dar. Während der gesamten Baumaßnahme wurde der Schienen- und Straßenverkehr aufrecht erhalten.

Positive Effekte der Ingenieurleistung

Durch den Neubau der Niedernfelder Durchfahrt wurden die alten Bauwerke unterschiedlicher Bauart und Stützweiten durch eine elegante Neukonstruktion in einheitlicher Bauweise ersetzt und die Verkehrsführungen der Schiene und Strasse verbessert. Durch die innovative Überbauung der alten Widerlager bei der Herstellung der neuen Widerlager konnten die Kosten reduziert werden. Die Infrastruktur der Hansestadt Hamburg hat mit dem Neubau der Niedernfelder Durchfahrt eine neue markante Brückenfamilie erhalten.

Erläuterungsbericht der Eiffel Deutschland Stahltechnologie GmbH zur Einreichung beim Ingenieurbau-Preis 2013