Sanierung im Essener U-Bahn-System

In unterirdischen Verkehrsanlagen kommt es besonders auf den sicheren Brandschutz an. U-Bahn-Tunnel erfordern auf Grund ihrer speziellen Umgebungsbedingungen ein abgestimmtes Konzept von brandschutztechnischen Maßnahmen, um eine erfolgreiche Räumung im Falle eines Brandes sicherzustellen. Eine besondere Rolle spielen in dem Zusammenhang die in der Regel seitlich und parallel zum Schienenverlauf angeordneten Kabeltröge, die der Aufnahme und Führung von Signal-, Telekommunikations- und Starkstromkabeln dienen. Sie sind so konstruiert, dass sie im Falle eines Brandereignisses gleichzeitig als Fluchtweg genutzt werden können und sollen die schnelle Räumung der U-Bahn gewährleisten.

Um diese Funktion sicher übernehmen zu können, werden hohe Anforderungen besonders auch an die Abdeckungen der Kabeltröge gestellt. Sie müssen nicht nur nicht brennbar sein und hohen mechanischen Krafteinwirkungen standhalten, sondern in erheblichem Maße auch wasser- und frostbeständig sein. Denn durchfahrende Züge bringen vor allem bei Regenwetter viel Nässe in die Tunnel hinein. Ohnehin sind die Abdeckungen durch die speziellen klimatischen Bedingungen in den Tunneln sowie durch die ganze oder teilweise Verlegung der Kabeltröge im Boden ganzjährig ständiger Feuchtigkeit und Frosteinflüssen ausgesetzt. Nur wenige Materialien sind diesen gleichzeitigen Belastungen gewachsen.

Sanierungsbedürftig

Stabilitätsprobleme sowie unzureichender Brandschutz waren für die Essener Verkehrs AG (EVAG) jetzt Anlass, im Rahmen umfangreicher Sanierungsmaßnahmen die Deckel der Kabeltröge im U-Bahn-Netz zu erneuern. „Die Abdeckungen,“ erklärt Bertram Gröpper, Leiter Ingenieurbauwerke im Immobilienmanagement der EVAG die Maßnahme, „bestanden aus Holz bzw. aus Beton. Bei Holz haben wir das Problem, dass die Platten durch die Feuchtigkeitseinwirkung sehr schnell verwittern. Außerdem kann damit kein dauerhafter Brandschutz gewährleistet werden. Die Betonabdeckungen waren durch Korrosionsschäden an der Bewehrung im Laufe der Zeit instabil geworden. Sie sind bei Begehungen teilweise ohne Vorankündigung gebrochen.“ Außerdem, so Gröpper weiter, seien Kabelarbeiten in den mit Beton abgedeckten Bereichen sehr aufwändig gewesen: „Die Arbeiten waren wegen des hohen Gewichtes der Betonplatten sehr schwierig, extrem anstrengend für die Mitarbeiter und äußerst langwierig.“

Umfangreiche Anforderungen

Um zukünftig die notwendigen Revisionsarbeiten zu erleichtern, sollte daher bei der Sanierung bevorzugt ein Produkt zum Einsatz kommen, das bei relativ geringem Gewicht über eine hohe mechanische Belastbarkeit verfügt und das die brandschutztechnischen Anforderungen der DIN 4102 erfüllt. „Da wir gleichzeitig mit den Streckentunneln auch die Abdeckungen im oberirdischen Streckenbereich erneuern mussten,“ präzisiert Bertram Gröpper die Anforderungen, „sollten die Abdeckplatten nicht nur wasser- und frostbeständig sein, sondern auch frei bewittert eingesetzt werden können.“

Die Wahl fiel schließlich auf das begehbare und dynamisch belastbare Aestuver Brandschutzelement D+2 von Fermacell Aestuver, das speziell zur sicheren Gestaltung von Flucht- und Rettungswegen in unterirdischen Verkehrsanlagen konzipiert wurde. Die nach DIN EN 13501-1 (DIN 4102, Teil 1) geprüften Elemente sind nicht brennbar (Baustoffklasse A1 nach DIN 4102) und selbst für Hochtemperaturbeanspruchung im Tunnel geeignet. Gleichzeitig verhindert die Plattenzusammensetzung ohne brennbare Bestandteile die Freisetzung von toxischen oder sichtmindernden Gasen im Brandfall.

Der Matrixaufbau aus Blähglasgranulat in Kombination mit alkaliresistenten Glasfasern zur Bewehrung sowie ein besonderes Herstellungsverfahren, bei dem die langen Glasfasern flächig ausgerichtet und über die gesamte Plattenstruktur gleichmäßig verteilt werden, sorgen für ein geringes Gewicht von ca. 46 kg/m² - was in etwa 20 kg pro Element entspricht - und für eine hohe Druck- und Biegezugfestigkeit. Trotz einer Dicke von nur 52,5 mm bietet die Platte eine zulässige Verkehrslast von 12,5 kN/m² bei einer Trogbreite von 60 cm (das entspricht 1,25 t/m²). Die Aufnahme dynamischer Lasten wurde nach umfangreichen Tests durch die Materialprüfanstalt MFPA Leipzig bestätigt. „Die Sprungfestigkeit,“ ergänzt Bertram Gröpper, „haben wir vor Ort in Zusammenarbeit mit der technischen Aufsichtsbehörde getestet.“

Wasser- und Frostbeständig

Da Blähglasgranulat und Glasfasern kein Wasser aufnehmen, gewährleisten die Brandschutzelemente D+2 gleichzeitig die für den Einsatzbereich in der Essener U-Bahn geforderte hohe Wasser- und Frostbeständigkeit. Entsprechende Nachweise zur Wasserresistenz der Brandschutzelemente D+2 hat der Hersteller in zahlreichen Testversuchen geführt. Dabei zeigte sich, dass die Elemente sich nicht mit Wasser voll saugen. Sie blieben vielmehr auf dem Wasser schwimmen, während herkömmliche Brandschutzplatten schwer zu Boden sanken. Auch eine Unterwasserlagerung veränderte die physikalischen Eigenschaften nicht.

Ebenfalls in langen Testreihen von über 100 Frost-Tau-Wechseln wurde die Frostbeständigkeit der Elemente positiv überprüft. Die spezielle Materialzusammensetzung sorgt außerdem dafür, dass die Platten nicht faulen oder schimmeln. Sie werden von Schädlingen nicht angegriffen.

Um maximale Sicherheit zu gewährleisten, wurden bei der Sanierung der Essener U-Bahn Elemente in rutschhemmender Ausführung eingesetzt. Dabei kamen in den Tunnelbereichen Trogabdeckungen der Rutschfestigkeitsklasse R 10, im frei bewitterten Bereich dagegen Platten mit einer zusätzlichen Beschichtung aus Quarzsand der Rutschhemmungsklasse R 13 zur Ausführung.

Werkseitige Zuschnitte

Insgesamt wurden bei der Essener U-Bahn mehr als 2.500 Brandschutzelemente D+2 verarbeitet. Die einzelnen Elemente wurden werkseitig nach Angaben der EVAG in den erforderlichen Abmessungen von 700 x 622 mm (Standardformat ca. 625 x 1.250 mm) produziert und zur Baustelle geliefert. „Natürlich,“ berichtet Bertram Gröpper, „haben wir die Platten so bestellt, dass wir möglichst wenig schneiden müssen.“ Da der Tunnelverlauf aber nicht immer geradlinig ist und auch die Abmessungen der Tröge variierten, ließen sich Anpassungen nicht vollständig vermeiden. Die Zuschnitte konnten vor Ort problemlos mit handelsüblichen Werkzeugen ausgeführt werden.

Als vorteilhaft erwies sich das niedrige Eigengewicht der Glasfaser-Leichtbetonplatten. Die einzelnen Elemente konnten schnell und einfach verlegt werden. Sie wurden lediglich lose auf den Betontrögen aufgelegt. Die werkseitige Ausstattung mit 2 schmalen Streifen, die jeweils auf der Unterseite an den beiden Längsseiten befestigt sind, dient der Lagesicherung und verhindert, dass sich die Platten seitlich verschieben.
„Speziell im Hinblick auf technische Überprüfungen, die regelmäßig durchgeführt werden müssen,“ erklärt Bertram Gröpper, „war das geringe Eigengewicht für uns ein wichtiger Aspekt bei der Auswahl des Produktes. Das vermindert den Aufwand deutlich, beschleunigt die Arbeiten und belastet nicht die Gesundheit der Kollegen. Unsere Mitarbeiter können zukünftig die Revisionen viel einfacher ausführen.“

Fazit

In der Essener U-Bahn wurden die Flucht- und Rettungswege saniert. Spezielle, besonders tragfähige Brandschutzelemente aus Glasfaser-Leichtbeton, die in einem besonderen Herstellungsverfahren produziert werden, sorgen für hohe Sicherheit. Das geringe Gewicht vereinfacht gleichzeitig die regelmäßig stattfindenden technischen Überprüfungen.