Bauverfahren am City-Tunnel - Einsatz von Feste Fahrbahn - Masse-Feder-System
Das Gleis im City-Tunnel wird als Feste Fahrbahn ausgeführt.
Dabei werden drei Hauptsysteme angewendet.
Zum einen die auch auf Neubaustrecken zur Anwendung kommende Feste-Fahrbahn-System Rheda 2000® als einbetonierte Schwellen in den Rampenbereichen und der Station Bayerischer Bahnhof und Hauptbahnhof (3,39km). Im Tunnel zwischen Bayerischen Bahnhof und Wilhelm-Leuschner-Platz kommt das Masse-Feder-System auf Flächenlager (LMFS) (1,76km), sowie in den weiteren Stationen bis zum Hauptbahnhof kommt ein Masse-Feder-System auf Einzellagern (SMFS) zum Einsatz (2,31km). Des Weiteren unterteilen sich die Masse-Feder-Systeme in unterschiedliche Abstufungen der Dämmwirkung. Diese sind abhängig von der Bebauung und der Tunnellage. So werden in bestimmten Bereichen schwere Masse-Feder-Systeme (SMFS) von 6 bis 8 Hz und leichte Masse-Feder-Systeme (LMFS) von 15 bis 25 Hz eingesetzt.
Im City-Tunnel werden insgesamt 7,46 km Gleis in Fester Fahrbahn ausgeführt.
Übersicht der Bauabschnitte der Festen Fahrbahn nach MFS und FF
Feste-Fahrbahn-System Rheda 2000® |
Die klassische Feste-Fahrbahn-System Rheda 2000® kommt in den Bereichen zur Anwendung, wo vom ausgehenden Körperschall keine oder geringe Beeinträchtigungen zu erwarten sind. Dies ist in den Bereichen der Südrampe in der Station Leipzig Bayerischer Bahnhof sowie im Überwerfungsbauwerk Nord mit der Nord und Westrampen der Fall. Dabei wird das vorgefertigte Schwelle-Schiene-System auf der Fahrbahnplatte justiert, verschalt und mit Beton vergossen. Es kommen Zweiblockschwellen vom Typ 355.3 W54M zum Einsatz. Insgesamt werden 3,39 km Gleis im City-Tunnel in diesem System errichtet. |
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| Einbau Sohlbeton (UK Feste Fahrbahn) |
Verlegung Zweiblockschwellen |
Betonage Feste Fahrbahn |
Betonage Zweitbeton |
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| Ausschalen |
vergießen der Fugen |
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Im Bereich
der Station Leipzig Hauptbahnhof werden zwei Weichen hergestellt die die Ausfahrt der Züge nach Westen und Norden ermöglichen. Hier kommt die Weichenschwelle GWS 05 zum Einsatz. Für die Streckengeschwindigkeit von 80 km/h wird ein Weichentyp 760 1:9 gewählt. Der Radius beträgt demnach 760 m und der Abzweigwinkel auf 9m Länge 1m Abstand. |
Masse-Feder-System auf Einzellagern |
Das Masse-Feder-System auf Einzellagern kommt zur Anwendung, um den von der S-Bahn ausgehenden Körperschall in hochsensiblen Bereichen massiv zu verringern. Dabei werden elastische Elemente (Elastomerblöcke bestehend aus Sylodyn®) zwischen dem Tunnelbauwerk (Tunnelsohle/Sohlbeton) und dem Gleistragwerk (Gleis und Betonplatte) angeordnet. Diese bewirken eine schwingungstechnische Entkopplung zwischen Oberbau und Untergrund. Diese Bauweise erfüllt nach derzeitigem Stand der Technik die höchsten Anforderungen an den Körperschallschutz und kann eine Körperschalldämmung von 30 dB und mehr erreichen.
Die physikalische Wirkungsweise ist eine Schwingungsisolierung, die die große Masse des Fahrbahntroges und der darunter befindlichen Elastomerblöcke bewirkt. Wichtig ist jedoch die Abstimmung zwischen Masse und Steifigkeit des Fahrbahntroges sowie der Federdynamik der elastischen Elemente. Man kann das System daher auch als Massenkraftkompensation bezeichnen.
Die Gesamtlänge des Systems beträgt 2340 m bei einer Breite von 3.00 m und einer Höhe von 66 - 74 cm je nach Überhöhung so das sich eine Masse von ca. 5t/m ergibt. Es kommen Zweiblockschwellen vom Typ B 355.5 W54M zum Einsatz.
Insgesamt werden 2,31 km Gleis im City-Tunnel in diesem System errichtet. |
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Ausführung schweres Masse-Feder-System beim City-Tunnel Leipzig |
Die Herstellung des schweren Masse-Feder-Systems ist sehr komplex und wird in mehreren Schritten ausgeführt.
- Herstellung der Masse-Tröge in ca. 115 m Abschnitten. Diese werden, getrennt durch eine Trennfolie und einer Spezialabschalung an den Seitenwänden, direkt auf dem Gefällebeton betoniert.
Video von der Betonage der Festen Fahrbahn 1. Bauabschnitt
- Nach dem Abklingen des Frühschwindens des Betons erfolgt die Betonage der Arbeits- und Bewegungsfugen zwischen den einzelnen ca. 115 langen Trogabschnitten.
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30 Tage nach der Betonage werden die Abschnitte einzeln mit einer Synchronhubanlage angehoben, um die Elastomerblöcke unter der Fahrbahn zu positionieren. Dabei werden in den Masse-Trögen Lagerschächte vorgesehen. Diese befinden sich auf der Normalstrecke in 3,25m Abstand zueinander. In den Übergangsbereichen ist der Abstand geringer. Nach der exakten Positionierung der Lager wird die Fahrbahn auf die Lager abgesenkt.
- Nun werden die Beton schwellen auf Höhe positioniert ausgerichtet und in einem zweiten Betongang mit der Festen Fahrbahn verbunden.
Video von der Betonage der Festen Fahrbahn 2. Bauabschnitt
- Nach dem erhärten des Betons wird das Bauteil ausgeschalt und gereinigt. Nun werden die Langschienen mit den Bauschienen getauscht.
Video von der Lieferung der Langschienen in den Tunnel
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| Einbau Sohlbeton (UK Feste Fahrbahn) |
Betonage Kabeltrassen |
Einbau Schalung, Trennfolie, Aussparungskästen |
Einbau Bewehrung für ersten Betonierabschnitt |
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| Fertigstellen der Bewehrung |
Betonage erster Abschnitt |
Anheben des Betons |
Positionieren der Lager |
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| Zweiblockschwellenverlegung |
Betonage Zweitbeton |
Ausschalen |
Anlieferung Langschienen |
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Masse-Feder-System auf Flächenlager |
Das Masse-Feder-System auf Flächenlagern kommt in den sensiblen Bereichen im Tunnel zwischen Bayerischer Bahnhof und Wilhelm-Leuschner-Platz sowie am Hauptbahnhof zur Anwendung, um den von der S-Bahn ausgehenden Körperschall zu verringern. Dabei werden elastische Polyurethan-Elastomermatten aus Sylodyn unterschiedlicher Dicke eingesetzt. Zum Einsatz kommen Matten von 12,5 mm bis 40 mm Dicke. Die Gesamtlänge des Systems beträgt 1600 m bei einer Breite von 3.00 m und einer Höhe von 70 - 83 cm je nach Überhöhung. Es kommen Zweiblockschwellen vom Typ B 355.5 W54M zum Einsatz.
Insgesamt werden 1,76 km Gleis im City-Tunnel in diesem System errichtet. |
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Ausführung leichtes Masse-Feder-System beim City-Tunnel Leipzig |
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Die Herstellung des leichten Masse-Feder-Systems ist im Vergleich zum schweren Masse-Feder-System einfacher.
- Herstellung der Masse-Tröge in ca. 115 m Abschnitten. Diese werden, getrennt durch eine Polyurethan-Elastomermatten und einer Spezialabschalung an den Seitenwänden, direkt auf dem Gefällebeton betoniert.
Video von der Betonage der Festen Fahrbahn 1. Bauabschnitt
- 30 Tage nach der Betonage werden die Abschnitte nach dem Abklingen des Frühschwindens des Betons miteinander verbunden.
- Nun werden die Beton schwellen auf Höhe positioniert ausgerichtet und in einem zweiten Betongang mit der Festen Fahrbahn verbunden.
Video von der Betonage der Festen Fahrbahn 2. Bauabschnitt
- Nach dem erhärten des Betons wird das Bauteil ausgeschalt und gereinigt. Nun werden die Langschienen mit den Bauschienen getauscht.
Video von der Lieferung der Langschienen in den Tunnel
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| Einbau Sohlbeton (UK Feste Fahrbahn) |
Betonage Kabeltrassen |
Einbau Abschalung und Elastomermatte |
Einbau Bewehrung |
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| Fertigstellen der Bewehrung |
Betonage erster Abschnitt |
Ausschalen |
Montage Zweiblockschwellen |
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| Montage Bauschienen |
Gleisausrichtung |
Vermessung Gleislage |
Betonage Zweitbeton |
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Schotterverklebung im Übergangsbereich Feste Fahrbahn / Schotter
Im Übergangsbereich von Fester Fahrbahn auf Schotterunterbau existieren unterschiedliche Steifigkeiten des Oberbaus. Durch diese Steifigkeitsdifferenzen kann es im Betrieb zu unterschiedlichen bzw. punktuellen Schottersetzungen kommen. Der Gleisbereich vor der Festen Fahrbahn müsste häufig nachgestopft werden um einen gleichmäßigen Fahrkomfort zu gewährleisten. Um die Schotterbewegung auszuschließen wird der Schotter vor der Festen Fahrbahn mit Epoxidharz verklebt. Um diesen verklebten Übergang in seiner Steifigkeit abgestuft zu gestalten erfolgt dies in einer Voll- und Teilverklebung. Gleichzeitig erfolgt eine Steifigkeitsanpassung der Schienenbefestigungen im verklebten Bereich, um auch die Befestigungssteifigkeit zu der des normalen Schottergleises an zu gleichen. Am Schotterübergang finden Feste Fahrbahn Befestigungen Anwendung, die bei Bedarf im verklebten Schotter in Ihrer Höhe aufgeplattelt werden können um nicht statt dessen die Schotterklebung durch Stopfen aufbrechen zu müssen.
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Schottermatten auf Beton |
Schwellen auf verklebtem Schotter |
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