Entscheidungsvorlage - E 18/0227/WP17

Beschlussvorschlag:

Die Bezirksvertretung Aachen-Mitte empfiehlt dem Mobilitätsausschuss, die Umsetzung der Maßnahme, vorbehaltlich der rechtskräftigen Bereitstellung der zusätzlichen Mittel mit dem Haushaltsplan 2021, zu beschließen.

Der Mobilitätsausschuss beschließt die Umsetzung der Maßnahme, vorbehaltlich der rechtskräftigen Bereitstellung der zusätzlichen Mittel mit dem Haushaltsplan 2021.

Erläuterungen:

Ersatzneubau der Brücke Turmstraße über Gleise der DB Netz AG und der Geschwister-Scholl-Straße inkl. einer Behelfsbrücke während der Bauzeit

Veranlassung:

Die Brücke Turmstraße überführt als zweifeldrige Brücke im nördlichen Feld die Geschwister-Scholl-Straße und zwei Gleise sowie südlich fünf elektrifizierte Gleise der DB AG mit einem schiefwinkligen Überbau mit Stützweiten von 40,60 m und 39,56 m. Die Brücke besteht aus einem 4-zelligen, begehbaren Hohlkasten. In Längsrichtung sind Öffnungen in den Querträgern vorhanden. Der Überbau ist in Längs- und Querrichtung vorgespannt. Die Brücke wurde 1971 errichtet und stellt als Bundesstraße B1a einen stark befahrenen Teil des äußeren Alleen-Rings dar. Mit 4 Fahrspuren und beidseitigen Rad- und Gehwegen ist eine hohe Leistungsfähigkeit der Brücke gegeben.

Alle Ingenieurbauwerke wie Brücken werden nach den Vorschriften der DIN 1076 alle 3 Jahre einer Einfach- und alle 6 Jahre einer Hauptprüfung unterzogen. Hierbei werden alle Schäden erfasst, dokumentiert und bewertet, so dass am Ende eine Gesamtzustandsnote ermittelt werden kann, die zwischen 1 = „Mangel hat keinen Einfluss auf die Standsicherheit des Bauwerkes“ bis 4 = „Standsicherheit nicht mehr gegeben, sofortige Maßnahmen erforderlich, Nutzungseinschränkung ist umgehend vorzunehmen“ liegt.

Die Brücke Turmstraße wurde nach dieser Systematik bewertet und verschlechtert sich seit der ersten Hauptprüfung 2004 (Erstjahr der Bewertung mit einer Zustandsnote von 2,7) deutlich bis zu einer Einfachprüfung 2013, wo erstmals mit einer Zustandsnote von 3,2 ein nicht ausreichender Bauwerkszustand festgestellt werden musste. Dieser Zustand wurde bei der letzten Hauptprüfung 2016 sowie bei der Einfachprüfung 2019 bestätigt.

Unter anderem wurden folgende Schädigungen dokumentiert:

• Schadhafter Beton an den Außenflächen des Überbaus und der Unterbauten sowie im Hohlkasteninnenraum (Betonabplatzungen, Risse, Kiesnester, Ausblühungen, lockerer Beton, herausgequollener Beton durch gebrochene Schalung, Hohlstellen)
• Freiliegende und korrodierende Bewehrung an den Außenflächen des Überbaus und der Unterbauten sowie im Hohlkasteninnenraum
• Voute der Bodenplatte wurde nicht richtig ausgebildet und Bodenplatte nicht fachgerecht betoniert
• Schachtrahmen der Einstiegsluken korrodiert, Dichtung undicht
• Wände und Decken im Hohlkasten teilweise mit Platten verkleidet
• Rohrhalterungen teilweise korrodiert bzw. gerissen
• Verrostetes Abdeckblech am Fahrbahnübergang
• Defektes Entwässerungssystem
• Teilweise stehendes Wasser im Hohlkasten, durchfeuchtete Stellen
• Schadstellen an Kappe
• Fahrbahnbelag schadhaft (Risse, Spurrinnen, Setzungen, Ausbrüche)
• Hüllrohr stellenweise stark korrodiert; ausgelaufener Verpressmörtel aus dem Hüllrohr

Die dokumentierten Schäden von Beton und Bewehrung führen zu einem Verlust der Zug- und Druckfestigkeit des Bauwerkes, ebenso muss bei den festgestellten Schäden an den Hüllrohren ebenfalls von einer Beschädigung der darinliegenden Spannglieder ausgegangen werden, deren Ausmaß nicht von außen abgeschätzt werden kann. Die Brücke wurde daher im Hinblick auf die Standsicherheit als beeinträchtigt eingestuft.

Die Verkehrssicherheit wurde gleichfalls als beeinträchtigt eingestuft, hier war eine Schadensbeseitigung oder ein Warnhinweis erforderlich, was umgehend erfolgt ist.

Ein drittes Kriterium, die Dauerhaftigkeit des Bauwerkes, ist ebenfalls nicht mehr gegeben. Diese müsste kurzfristig durch umfangreiche Sanierungsmaßnahmen wiederhergestellt werden.

Vorgehen:

Zur Beurteilung der Sanierungsmöglichkeiten für die Bücke wurden bereits folgende Planungsschritte unternommen:

• Betontechnische Untersuchungen, Ing.-Büro A. Schönborn, Köln in 2012
• Gutachterliche Stellungnahme zu Bauwerks- und Laboruntersuchungen im Zusammenhang mit der Ist-Zustandsfest­stellung der  Brücke Turmstraße, Ingenieurbüro Raupach Bruns Wolff, Aachen in 2013
• Wirtschaftlichkeitsuntersuchung, Ingenieurbüro Schüßler-Plan, Köln in 2015
• Nachrechnung, Ingenieurbüro Schüßler-Plan, Köln in 2015
• Machbarkeitsstudie zum Abbruch und Entwurf für Ersatzneubau inklusive einer Behelfsbrücke, Ingenieurbüro Schüßler-Plan, Köln in 2017
• Vermessung, IBH-Ingenieurbüro Herzbruch, Schwelm in 2018
• Geotechnisches Gutachten, Dr. Spang Ingenieurgesellschaft für Bauwesen, Witten in 2018

Ergebnis:

In der gutachterlichen Stellungnahme zum IST-Zustand wurde empfohlen, dass das Brückentragwerk gemäß der Richtlinie zur Nachrechnung von Straßenbrücken im Bestand nachgerechnet werden sollte. Die Nachrechnung für den Überbau erfolgte im Jahr 2015 mit dem Ergebnis, dass die Neueinstufung für Brückenklasse 60 nur unter der Voraussetzung einer umfangreichen Sanierung und dann nur für weitere 20 Jahre gegeben ist.

Aufgrund des umfangreichen Sanierungsbedarfes und der anschließenden Nutzungsdauer von nur 20 Jahren wurde eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung nach der Richtlinie zur Durchführung von Wirtschaftlichkeitsuntersuchungen (RI-WI-BRÜ) durchgeführt. Hierbei wurden die vier Varianten 1: vollständiger Ersatzneubau, 2: Ersatzneubau von Überbau und Pfeilern unter Weiternutzung der Widerlager, 3: Ersatzneubau nur des Überbaus und 4: Instandsetzung des Überbaus heute und notwendiger vollständiger Ersatzneubau in 20 Jahren hinsichtlich der Gesamtkostenentwicklung untersucht. 

Tabelle 1: Vergleich der Kosten im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsuntersuchung, Preisstand 2015

Im Ergebnis kann Variante 1 aufgrund der berechneten kapitalisierten Kosten ausgeschlossen werden. Gleiches gilt für Variante 4, wobei hier zusätzlich ein Risiko des tatsächlichen Sanierungsumfangs besteht, das häufig erst bei der Öffnung von Bauteilen abgeschätzt werden kann

Für die Varianten 2 und 3 gilt, dass sich die Widerlager und die Flügelwände geometrisch für den neuen Überbau umbauen und ertüchtigen lassen, so dass die Standsicherheit entsprechend den gültigen Vorschriften nachgewiesen werden kann. Allerdings kann die Standsicherheit der Pfeiler wegen der nach DIN EN 1991 Teil 8 zu berücksichtigenden Anpralllasten aus Eisenbahnverkehr im Bahnhofsbereich nicht nachgewiesen werden und müssen erneuert werden.

Aus der technischen Notwendigkeit die Pfeilerachse zu erneuern, wird die Variante 2 „Ersatzneubau Überbau und Pfeiler“ der Vorentwurfsplanung zugrunde gelegt und als Vorzugsvariante in der Entwurfsplanung weiter verfolgt.

Als verkehrliche Randbedingung wurde im Rahmen der Vorplanung festgelegt, dass im Zuge des Ersatzneubaus eine Querschnittsaufweitung durch Trennung des Geh- und Radweges in beidseitige Gehwege und beidseitige Radfahrstreifen erfolgen soll. Der neue Querschnitt hat die maximale mögliche Breite zwischen den vorhandenen Oberleitungsmasten der Bahnstrecke, die bahnbedingt nicht versetzt werden können. Die Anforderungen aus dem Radentscheid wurden berücksichtigt, konnten aber nicht vollständig umgesetzt werden.

Beschreibung der Maßnahme

Abbruch:

Der Bestandsüberbau ist quer vorgespannt, somit muss dieser in einem Stück abgebrochen werden. Da die Brücke Turmstraße von unten gut zugänglich ist, wird ein konventioneller Abbruch mittels Hammer und Zange als einzig zielführende Variante angesehen. Die Flächen unterhalb der Brücke sind gegen Beschädigungen zu schützen und die Oberleitungsanlagen müssen zurückgebaut werden. Während des Abbruchs sind die betroffenen Straßen und Wege temporär voll zu sperren. Im Bereich der DB-Gleise ist eine 13-tägige Vollsperrung in 2022 mit der DB Netz AG abgestimmt und diese Sperrzeiten sind für die strategische Baubetriebsplanung für 2022 gemeldet. Der Abbruch der Unterbauten erfolgt ebenfalls konventionell mittels Hammer und Zange innerhalb dieser vorgesehenen Sperrpausen.

Konstruktion:

Die Widerlager sollen aufgrund ihrer verbleibenden theoretischen Restnutzungsdauer von etwa 60 Jahren weitgehend erhalten bleiben. Um die statischen Anforderungen zu erfüllen, werden die Widerlager mit Hilfe von Rückverankerungen verstärkt. Des Weiteren muss die Geometrie der Widerlager an den veränderten Überbauquerschnitt und den größeren Abstand zwischen der Unterkante des Endquerträgers und der Widerlagerbank angepasst werden. Auch muss die Auflagerbank des südlichen Widerlagers um etwa 30 cm nach hinten verschoben werden, damit ein vorläufiges Absetzen der Hauptträger in diesem Bereich möglich ist, da vor dem Widerlager aufgrund der dort verlaufenden Bahngleise nicht ausreichend Platz ist um eine Stützkonstruktion zu errichten. Für die Anpassungen der Widerlagerbänke müssen die Widerlager im oberen Teil abgebrochen und erneuert werden.

Die fünf Rundstützen des Bestandsbauwerks werden abgebrochen und durch eine durchgehende Stützenscheibe ersetzt. Das Brückenbauwerk liegt nach den geltenden Vorschriften der Bahn im Bahnhofsbereich. Aus dieser Einstufung ergeben sich höhere Anforderungen gegenüber Anpralllasten als auf der freien Strecke. Die Stützenscheibe ist auf Anpralllasten zu bemessen. Zur Vermeidung von Schäden am Tragquerschnitt durch Fahrzeuganprall erhält diese eine 10 cm dicke Zerschellschicht. Der Stützenscheibenquerschnitt wird über die Höhe konstant ausgebildet.

Der Überbau soll als zweifeldrige schiefwinklige Stahlverbundkonstruktion mit Stützweiten von 42,21 und 38,25 m ausgeführt werden. Die Veränderung der Stützweiten ergibt sich durch die Veränderung der örtlichen Situation des Mittelpfeilers und der Verschiebung der Lagerkonstruktion um 0,30 m am Widerlager Süd. Die statischen Betrachtungen ergeben eine notwendige Konstruktionshöhe von 1,825 m, die sich zusammensetzt aus 1,40 m Stahlträger und 42 cm Aufbau.

Aufgrund des geringen Lichtraumes zwischen den Bahngleisen und der Unterkante des Bestandsbauwerks ist ein Überbau mit einer tiefer liegenden Unterkante nicht möglich. Deshalb wird die Bestandsunterkante auch für den Ersatzneubau als maßgebend betrachtet. Da sich aufgrund von aktuellen Normen und Richtlinien sowie der vergrößerten Stützweite höhere konstruktive und statische Anforderungen an das Bauwerk im Gegensatz zum Bestandsbauwerk ergeben, ist eine größere Konstruktionshöhe des Überbaus als bei der Bestandsbrücke erforderlich.

Da der Lichtraum zwischen Bahngleisen und Unterkante des Überbaus wie zuvor beschrieben nicht kleiner werden kann, bleibt lediglich die Möglichkeit die Straßengradiente anzuheben. Aus dem Anheben der Straßengradienten resultiert, dass die angrenzenden Straßenbereiche entsprechend neu trassiert und angeschlossen werden müssen.

Baukonstruktion und Gestaltung

Der Brückenneubau ist in seiner Grundkonzeption als funktionales Ingenieurbauwerk angelegt. Dabei lässt der aktuelle Entwurf derzeit noch einige individuelle Gestaltungsmöglichkeiten offen. Dies betrifft etwa den Farbanstrich der 1,40 m hohen Stahlträger, die Ausführung und Gestaltung der Füllstabgeländer und den Einsatz verschiedener möglicher Beleuchtungs­elemente. In der Anlage 5 sind einige Varianten exemplarisch dargestellt.

Kosten

Die Kosten für die Herstellung des Ersatzneubaus der Brücke Turmstraße inklusive des Rückbaus des bestehenden Überbaus und der Pfeiler sowie für die Ertüchtigung der Widerlager und die bauzeitliche Verkehrsführung (Hilfsbrücke) betragen gemäß Kostenberechnung 10.160.000 € (brutto, Variante mit Füllstabgeländer ohne Beleuchtung). Für Baurisiken und Preissteigerung soll noch ein Aufschlag von rund 15 % vorgesehen werden, so dass für die Maßnahme von einem Finanzbedarf von 11.684.000 € gerechnet werden muss.

Finanzierung

Im Haushalt 2020 stehen aus Ermächtigungsübertragung aus dem Jahr 2019 Mittel in Höhe von 905.900,24 € zur Verfügung, die für die laufenden und fortzuführenden Planungsschritte benötigt werden.

Für die Folgejahre sind Mittel in Höhe von 3.750.000 € für 2022 und 5.000.000 € für 2023 im aktuellen Haushalt eingeplant.

Zur Umsetzung der Maßnahme müssen zusätzliche Mittel in Höhe von 2.935.000 € für 2022 sowie eine Verpflichtungsermäch­ti­gung auf die für 2022 und 2023 insgesamt eingeplanten Mittel bei der Haushaltsplanung für das Haushaltjahr 2021 berücksichtigt werden.

Zur Deckung der in 2022 zusätzlich benötigten Mittel werden folgende Maßnahmen und Beträge im Rahmen der Haus­haltsplanung 2021 herangezogen. Die haushalterische Verschiebung der zur Kompensation aufgeführten Haushaltsmittel stellt bei den jeweils aufgeführten Maßnahmen aufgrund der dortigen Restmittelbestände sowie nach aktuellem Planungsstand keinen faktischen Aufschub dar.

Verkehrsführung / Bauphasen / Bauzeiten:

Die Verkehrsführung während der Bauzeit ist aus mehreren Gründen sehr aufwändig und wird daher im Vorfeld dezidiert geplant werden. Zum einen muss aufgrund der beengten Platzverhältnisse der Ersatzneubau in der gleichen Achse wie der des Bestandsbauwerkes errichtet werden. Daher steht nach Abbruch der Bestandsbrücke und vor Fertigstellung des Ersatzneubaus keine Brücke in der bekannten Achse zur Verfügung, um den Verkehr dort aufzunehmen.

Zum anderen beeinflussen im Umfeld befindliche Baumaßnahmen den Verkehrsfluss. Besonders zu nennen ist hier die in Kürze beginnende Baumaßnahme in der Ludwigsallee, bei der durch die Regionetz GmbH alle Ver- und Entsorgungsleitungen erneuert werden müssen (Juli 2020 bis Dezember 2021), ehe im Anschluss an diese Regionetz-Maßnahme durch die Stadt Aachen die Fahrbahnoberfläche baulich neu aufgebaut und im Sinne des Radentscheids in ihrer Fahrbahngliederung neu aufgeteilt werden kann (Januar 2022 bis August 2022).

Die Baumaßnahme „Ludwigsallee“ wird sich mit der Brückenbaumaßnahme an der Turmstraße im Jahr 2022 um ca. 8 Monate überschneiden. Dabei hat die Verwaltung die Bauzeitenplanung hinsichtlich dieser Überschneidung der beiden Vorhaben bereits heute auf das maximal mögliche Maß entzerrt.

Für die Verkehrsführung während der Bauzeit wird ein gesondertes Verkehrskonzept für alle Verkehrsteilnehmergruppen (MIV, ÖPNV, Radverkehr, Fußverkehr) inklusive Kommunikationskonzept erarbeitet. Das Verkehrskonzept wird neben der notwendigen Verkehrsumleitung vor Ort auch die Auswirkung der Umleitungsverkehre auf das gesamtstädtische Verkehrs­netz beleuchten und dafür entsprechende Lösungsansätze entwickeln. Die betroffenen Anlieger (hier u.a. RWTH, etc.) werden frühzeitig in die Erarbeitung des Verkehrskonzepts eingebunden.

Die Verwaltung hat im Vorfeld verschiedene Alternativen zu der nunmehr vorgeschlagenen Bauzeitplanung geprüft. Beide Baumaßnahmen („Ludwigsallee“ und „Brücke Turmstraße“) sind hoch priorisiert und aus Gründen des Infrastrukturerhalts sowie zur Erreichung der Ziele der Mobilitätswende dringend erforderlich. Eine Verschiebung des Baubeginns der Brückenbaumaßnahme bis nach der Fertigstellung der Ludwigsallee ist aufgrund der über Jahre vorverhandelten und bereits vorangemeldeten Sperrpausen der Deutschen Bahn AG kaum möglich (Sperrpausenanmeldung: 30 Monate im Vorlauf, derzeit vorverhandelt für Mai 2022). Die Verwaltung unternimmt gleichwohl weitere Anstrengungen, in Gesprächen mit der Deutschen Bahn nochmals eine geringe Verlegung der Sperrpausen (um einige Wochen in die Zukunft) zu erzielen. Die Option einer umfassenden Neuterminierung der Brückenbaumaßnahme incl. Sperrpausen wurde ebenfalls geprüft und ausgeschlossen. Bei vollständiger Neuanmeldung der Sperrpausen würde sich der Baubeginn der Brückenbau-Maßnahme um mindestens 3 Jahre verzögern. Dies ist angesichts des schlechten baulichen und statischen Zustands der Brücke jedoch fachlich nicht zu vertreten.

In gleicher Weise hat die Verwaltung die Option einer Aufteilung der Baumaßnahme „Ludwigsallee“ in zwei zeitlich voneinander getrennte Etappen geprüft. 1. Etappe: Regionetz-Baumaßnahme (18 Monate mit Abschluss im Dezember 2021), hiernach provisorischer Deckenschluss und Interim bis zum Abschluss der Brückenbaumaßnahme im April 2024, hiernach 2. Etappe: Finale Fahrbahnerneuerung (8 Monate ab Mai 2024). Aufgrund des erheblichen Mehraufwands sowohl in baulogistischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht (doppelte Baustelleneinrichtung, mehrfacher Wechsel und Unterbrechung der ansonsten geordneten Umleitungsverkehre, etc.) als auch aufgrund der in der Zusammenschau längeren Gesamtbauzeit wurde diese Option verworfen.

Bei der – wie vorgesehen – voraussichtlich über 8 Monate gleichzeitigen Durchführung beider Maßnahmen kann davon ausgegangen werden, dass sich aufgrund der bereits im Juli 2020 beginnenden Baumaßnahme „Ludwigsallee“ und der damit verbundenen Verkehrsumleitung die Verkehrsmenge vor Ort insgesamt baustellenbedingt reduzieren wird. Nur für diese reduzierte Verkehrsmenge gibt es dann noch die weitere Einschränkung im weiteren Verlauf des Alleenrings an der Brücke Turmstraße.

Unabdingbar ist, dass für die Zeit des Brückenabbruchs eine Vollsperrung der Turmstraße zwischen Professor-Pirlet-Straße und Claßenstraße eingerichtet werden muss, da der Bestandsüberbau aufgrund der Längs- und Quervorspannung nicht halbseitig zurückgebaut werden kann. Um den Verkehr nach dem Abbruch in Teilen aufrecht zu erhalten, wird eine 2-spurige Hilfsbrücke aufgebaut. Darüber kann eine Fahrspur in Richtung „Langer Turm“ für den Individual-Verkehr und ein Gehweg angeboten werden. Das zulässige Gesamtgewicht von Fahrzeugen muss auf 30 t begrenzt werden. Nach Fertigstellung einer Brückenhälfte kann der Individual-Verkehr wieder in beiden Richtungen mit jeweils einer Spur laufen.

Der Bauablauf mit den sich daraus ergebenden Verkehrseinschränkungen ist wie folgt vorgesehen:

• Baubeginn Mitte November 2021 bis Mitte März 2022

 Vorbereitenden Arbeiten, Leitungsumlegungen mit temporären Verkehrseinschränkungen insbesondere ab       Januar 2022

• Mitte März 2022 - Anfang April 2022

Aufbau Hilfsbrücke => Einschränkung der Verkehrsführung: Nur noch eine Fahrspur für den Indiviualverkehr und Radler möglich in Richtung Ponttor, Fußgänger ebenfalls nur möglich auf östlichen Seite

• Anfang April 2022 - Ende Mai 2022

Abbruch der Brücke & Einschieben Hilfsbrücke => Vollsperrung Individualverkehr und Fußgänger Turmstraße und Geschwister-Scholl-Straße im Bereich der Brücke

• Ende Mai 2022 - Ende Januar 2023

Errichtung der ersten Brückenhälfte => Eine Fahrspur für Individualverkehr und Radler in Richtung Langer Turm und Fußgänger auf Hilfsbrücke

• Ende Januar 2023 - Ende Oktober 2023

Errichtung der zweiten Brückenhälfte => Verkehrsführung auf fertiggestellter Brückenhälfte, jeweils 1 Fahrspur für den Individualverkehr und Radler in beide Richtungen und Fußgänger

• Ende Oktober 2023 - Mitte November 2023

Verbindung der beiden Brückenhälften => Vollsperrung Turmstraße und Geschwister-Scholl-Str im Bereich der Brücke für Individualverkehr, Fußgänger, Radfahrer ohne Einschränkung

• Mitte November 2023 - Anfang April 2024

 Abdichtung im Mittelteil => jeweils eine Individual-Spur in beide Richtungen, Fußgänger, Radfahrer ohne Einschränkung

• 02.02.2024

 Verkehrsfreigabe gesamte Brücke.

In der Anlage 3.1 und 3.2 sind die Bauphasen dargestellt.

Zeitlicher Ablauf nach Beschlussfassung und Mittelbereitstellung

Die Planung ist bis zur Leistungsphase 3 abgeschlossen. Für die Vergabe sollten 3-4 Monate und für die Bauzeit weitere 27 Monate eingeplant werden.

Fazit / Unabweisbarkeit

Aufgrund des nachgewiesenen sehr schlechten Zustands der Brücke sowie der Ergebnisse der Nachrechnung und der Wirtschaftlichkeitsuntersuchung empfiehlt die Verwaltung, den Ersatzneubau der Brücke Turmstraße ab dem Jahr 2021 umzusetzen und damit eine ansonsten erforderliche plötzliche Verkehrsbeschränkung zu vermeiden.

Finanzielle Auswirkungen

*aus Ermächtigungsübertragung aus dem Haushaltsjahr 2019