State Route 99 Tunnel: Schalwagen-Lösung für Doppelstock-Fahrbahn

Ersatz für das Alaskan Way Viadukt

Nachdem das Alaskan Way Viadukt im Jahr 2001 bei einem Erdbeben größeren Schaden erlitt, wurden erste Vorbereitungen für einen Ersatz getroffen. Acht Jahre später entstanden konkrete Pläne, einen Tunnel zu bohren. Im Jahr 2011 ging dann der Auftrag für die Planung und den Bau des Tunnels an Seattle Tunnel Partners (STP) – ein Joint Venture aus der Tutor Perini Corporation aus Kalifornien und Dragados USA.

Bertha, eine der größten Tunnelbohrmaschinen (TBM) der Welt, bohrte einen Tunnel mit rund 17,50 m Durchmesser und kleidete diesen direkt mit 60 cm dicken Tübbingen aus. Innerhalb der Röhre entsteht dann eine doppelstöckige Fahrbahn (Bild 1). Die dazu erforderlichen Wände sowie die dort aufgelagerte Tunneldecke entstehen mit verfahrbaren Schalungslösungen von Peri.

Die Anforderung: Auf Schienen verfahrbare Schalwagen

Die Aufgabenstellung für die Peri-Ingenieure war es, fahrbare Schalungslösungen auszuarbeiten, um die Stahlbetonkonstruktion innerhalb des runden Tunnelquerschnitts effizient einzuschalen, zu betonieren und in den nächsten Abschnitt umzusetzen. Die Ausführung gliedert sich dabei in drei Bauabschnitte: Anfänger, Seitenwände und Decke. Letztere bildet später auch die obere Fahrbahn. Die Wände der oberen Fahrbahnebene werden mit der Domino-Rahmenschalung in Ortbetonweise erstellt.

Für die Planung musste das Peri-Team verschiedenste Randbedingungen berücksichtigen, darunter den kurvigen Verlauf des Tunnels sowie die dort notwendigen Querneigungen der Decken. Da alle Schalwagen der TBM folgend auf ein und derselben Schienenkonstruktion durch den gesamten Tunnelverlauf verfahren werden sollten, war die konkrete Planung der Betonierabschnitte besonders wichtig für die effiziente Ausführung. Auch die Logistik galt es zu berücksichtigen: Da die TBM stetig mit Material wie z. B. den Tübbingen beliefert werden musste, musste das Gesamtkonzept zwingend eine entsprechende Durchfahrt ermöglichen. Die Schalwagen wurden schließlich für 16,45 m lange Abschnitte ausgelegt – angelehnt an die erwartete, durchschnittliche Vortriebsgeschwindigkeit der Tunnelbohrmaschine.

Die Ausführungslösung

Zuerst ebnete das Baustellenteam den Boden der Tunnelröhre mit einer ersten Betonschicht, auf der die Schienen zum Verfahren der Schalwagen installiert wurden. Zudem war so eine ebene Arbeitsfläche zum Schalen der Anfänger geschaffen, die das Fundament der gesamten Konstruktion bilden.

Der erste, direkt der TBM folgende Schalwagen trägt die Seitenschalung der Anfänger – einen Schalungssatz je Tunnelseite (Bild 2).

Die Anfänger bilden zum einen das Fundament für die aufgehenden Seitenwände des inneren Tunnels. Zum anderen dienen die Anfänger später auch als Auflager für Fertigteilplatten, die nach finalem Abschluss der Ortbetonarbeiten als untere Fahrbahnplatte montiert werden.

Nachdem die Fundamente die notwendige Mindestfestigkeit erreicht haben, werden die 4,50 m hohen Seitenwände des inneren Tunnels direkt auf den Anfängern betoniert (Bild 3). Dazu dienen zwei Schalungssätze der Maximo-Rahmenschalung, die auf einem zweiten Schalwagen von Betonierabschnitt zu Betonierabschnitt ebenfalls auf Schienen verfahren werden. Während der eine Schalungssatz nach dem Einbau des Betons jeweils im hinteren Tunnelabschnitt verbleibt, wird der zweite Schalungssatz nach dem Ausschalen bereits weiter vorne im Tunnel wieder montiert.

Im dritten Bauabschnitt folgt eine Decke, die später auch die obere Fahrbahn in Richtung Süden bildet. Die Deckenplatte wird mit insgesamt sechs Deckenschalwagen im Pilgerschrittverfahren hergestellt (Bild 4): Drei etwas längere Wagen mit einer projektspezifisch geplanten Schalung auf Basis von Variokit-Stahlriegeln und GT 24 Schalungsträgern dienen zum vorauslaufenden Betonieren der Deckenabschnitte auf Lücke. Nachlaufend werden die so entstandenen, freien Bereiche mittels drei etwas kürzeren Deckenschalwagen geschlossen.

Vortrieb am 21. April beendet

Durch die enge Zusammenarbeit aller Beteiligten und eine frühzeitige Planung konnte ein stimmiges Gesamtkonzept zur effizienten Herstellung dieses komplexen Bauwerks erarbeitet und umgesetzt werden. Dadurch, dass größtenteils Systembauteile aus dem Peri-Mietpark eingesetzt wurden, ist die ausgearbeitete Schalungslösung auch wirtschaftlich in der Herstellung. Insbesondere die Verwendung von Systembauteilen aus dem Variokit-Ingenieurbaukasten ermöglichte es dem Baustellenteam vor Ort – trotz nicht immer einfacher Bedingungen – die eng gesteckten Zeitpläne für alle Schalarbeiten und die notwendigen geometrischen Anpassungen einhalten zu können. Zudem unterstützt der Einsatz von hydraulischen Lösungen zum Ein- und Ausschalen in einigen Bereichen sowie zum Vorschub der Schalwagen das schnellere Arbeiten.

Im Frühjahr 2017 waren die Schalungsarbeiten für die obere Fahrbahn Richtung Süden über die Hälfte der Tunnelstrecke hinaus fortgeschritten: am 21. April erreichte die Tunnelbohrmaschine Bertha ihren Zielpunkt und wir seitdem demontiert.