Rauchfreie Zone

Als Feuerwehrmann bereiten einem manche Einsatzszenarien deutlich mehr Kopfschmerzen als andere. Ein Brandgeschehen in einem Straßentunnel gehört zweifelsfrei dazu. Zu den bei einem Brand stets gegebenen Stressfaktoren kommen weitere hinzu. Hitze und Rauch können in einem Tunnel nicht abziehen, sammeln sich schnell und können zur Todesfalle für Personen und Einsatzkräfte werden.

Innerhalb der Feuerwehren, welche einen Tunnel in ihrem Einsatzgebiet haben, gibt es regelmäßig Übungen, um die Einsatztaktik zu trainieren und anzupassen. Der Schlüssel zum Erfolg ist in diesen Fällen eine zuverlässige Entrauchung des Tunnels und eine Begrenzung des Brandgeschehens. Ist die Tunnelröhre rauchfrei, dann erleichtert dies den Einsatz der Feuerwehr erheblich und sichert so auch den Erfolg der Brandbekämpfung.

Diese Anforderungen stehen auch bei einem aktuellen Tunnel-Projekt auf der Bundesautobahn 3 (BAB 3) im Fokus. Dort wird gerade der „Katzenbergtunnel“ gebaut. Die Landesregierung hat dieses Projekt als „kritische Infrastruktur“ eingestuft. Fällt der Tunnel und damit die BAB 3 an dieser Stelle aus, hat das schwere verkehrstechnische Folgen für Würzburg und die gesamte Umgebung.  Es handelt sich beim Katzenbergtunnel um einen 570 Meter langen, zweiröhrigen Autobahntunnel. Dieser wird in offener Bauweise bis Ende 2019 auf der BAB 3 bei Würzburg gebaut. Offene Bauweise bedeutet in diesem Fall, dass der Tunnel nicht klassisch in einen Berg gebohrt wird, sondern die Bauteile auf offener Fläche gebaut werden. Wieso dann überhaupt einen Tunnel bauen? Der Grund hierfür liegt in der Umgebung. An dieser Stelle, zwischen den Anschlussstellen 70 (Heidingsfeld) und 71 (Randersacker), führt die vielbefahrene BAB 3 zwischen den Würzburger Stadtteilen Heidingsfeld und Heuchelhof hindurch.

Der „Katzenbergtunnel“ geht zwischen den Stadtteilen Heidingsfeld und Heuchelhof hindurch.

So wird die im sechsspurigen Ausbau befundene Autobahn an dieser Stelle auf eine tiefergelegte Trasse gebaut und anschließend mit dem Tunnel versehen. Im letzten Schritt wird auf dem Tunnel neue Grünfläche entstehen und der Lärmschutz der angrenzenden Gemeinden so sichergestellt.

Das Projekt schreitet voran

Der Neubau der Strecke ist in vollem Gange. Die Nordröhre des Tunnels und die vorgelagerte Brücke sind bereits fertiggestellt. In der fertigen Nordröhre ist bereits eine Entrauchungsanlage eingesetzt und betriebsbereit. Die ersten Übungen der Feuerwehren haben deren Wirksamkeit eindrucksvoll unter Beweis gestellt. Und diese Wirksamkeit ist auch notwendig. Mit aktuell knapp 100.000 Fahrzeugen am Tag (ca. 20 Prozent davon Schwerlastverkehr) ist die A3 rund um Würzburg eine der meist befahrenen Autobahnen in Bayern und ganz Deutschland.

So soll der fertige „Katzenbergtunnel“ einmal aussehen. Die Nordröhre ist bereits fertiggestellt.

Schwerpunkt Funktionserhalt

Nicht nur, aber auch gerade wegen dieser verkehrspolitischen Bedeutung, wurde bei der Planung der Sicherheitssysteme Wert auf den möglich längsten Erhalt der Funktionsfähigkeit der Entrauchungsanlagen gelegt (mindestens 90 Minuten). Dieses im Katzenbergtunnel zu realisieren, bedurfte spezieller Lösungen. Die Röhre, mit einer lichten Breite von minimal 19 und 22 Metern in der maximalen Breite, verfügt über vier Fahrstreifen und macht eine leichte „S“-Bewegung. Ebenfalls nicht einfacher machen es die über 570 Meter Länge verteilten 3,95 Prozent Steigung. In der bereits fertigen Nordröhre ist diese Steigung entgegen der Fahrtrichtung. Ein natürlicher Luftaustausch über das am westlichen Tunnelausgang gelegenen Tal dürfte also nicht mehr funktionieren. Praktisch dürfte der leichte und konstant vorhandene Westwind durch den vom Verkehr erzeugten Gegendruck komplett aufgehoben werden.

Der Tunnel im Detail.

Berechnungen notwendig

Um diesen Druckverhältnissen zu entgegnen, wurde die Röhre mit 25 Ventilatoren vom Typ AJ 1000TR vom Hersteller Systemair ausgestattet. Jeder dieser Ventilatoren hat 30 Kilowatt Leistung und kann so knapp 22 Kubikmeter Luft pro Sekunde bewegen. Bereits jetzt ist ein Ventilator in Reserve gehalten (24 Regelbetrieb). Auch wurde bereits bei jeder der vier Lüftergruppen ein weiterer Montageplatz für einen zusätzlichen Lüfter eingeplant. Sämtliche Leitungen und Ansteuerungen in der Leitstelle sind bereits verlegt.

Eine der Lüftergruppen im Tunnel. ©berndgabriel

Die Lüftung ist so ausgelegt, dass die Axialventilatoren des Tunnels mit bestimmter Rauchabzugsrichtung im Tunnel sektionsweise geschaltet werden können und den im Brandfall entstehenden Rauch so in den fahrzeugleeren Teil des Tunnels abtreiben. Die erzeugte Geschwindigkeit ist ausreichend hoch, um den Rauch sicher einseitig abtreiben zu können. Voraussetzung für eine schnelle Räumung des Tunnels einerseits, Voraussetzung für eine einfachere und schnellere Brandbekämpfung andererseits. Diese Berechnungen wurden auch bereits im Beisein der Feuerwehr mit einem Brandtest unter Beweis gestellt.

Der unter Aufsicht der Feuerwehr durchgeführte Brandtest.

Die Funktionssicherheit ist auch von der Temperaturseite ausreichend. Die Jet-Ventilatoren sind aus Edelstahl gefertigt und können bei 400 Grad Celsius den geforderten Funktionszeitraum von 90 Minuten standhalten. In der Praxis kann man allerdings von einer weit höheren Dauer ausgehen, da die volle Temperaturbelastung direkt am Ventilator nicht mit Beginn des Brandereignisses anliegt. Mindestens 120 Minuten erscheinen daher als Funktionszeitraum realistischer.

Materialschonung eingeplant

Im Normalbetrieb sind die Ventilatoren im Tunnel ausgeschaltet. Der vorgesehene Luftaustausch kann durch die Westwindeinströmung gewährleistet werden. Diese sorgt durch permanente Rotation auch dafür, dass sich die Ventilatoren nicht festlaufen. Im Brandfall werden die Strahlventilatoren über eine Notsteuerung in Betrieb genommen. Lösen Brandmelder aus, werden die Ventilatoren im betreffenden Abschnitt unter Einbeziehung von aktuellen Messwerten zur natürlichen Luftströmung gleitend angefahren. Jeder Ventilator verfügt dafür über einen eigenen Frequenzumrichter, der für bedarfsgerechte Drehzahlen sorgt.

Einer der Axialventilatoren AJ 1000TR im Detail. ©berndgabriel

Die Brandmeldeanlage

Zur Branddetektion im Tunnel greifen mehrere Sicherheitssysteme ineinander. Zuerst sind über die gesamte Länge des Tunnels linienförmige Wärmemelder installiert. Diese überwachen den Temperaturverlauf und registrieren einen Anstieg dieser. Ergänzend hierzu sind Streulichtsensoren vorhanden, welche den Partikelgehalt in der Luft messen. Diese beiden Maßnahmen sollten ein Brandgeschehen innerhalb von 60 Sekunden erkennen können. Allerdings dürfte die reale Erkennungszeit noch deutlich darunter liegen. Die dem Brand vorausgehenden Ereignisse werden von der Videoüberwachung optisch erfasst und automatisch ausgewertet. Bestimmte optische Gegebenheiten sind im System hinterlegt und werden automatisch zum Alarm gebracht. Dazu gehören Personen auf der Fahrbahn oder den Notgehwegen, Rauch, herabgefallene Ladung oder Hindernisse auf der Fahrbahn und Stau.

Fazit

Die Sicherheit in einem Tunnel mit 100.000 Fahrzeugen am Tag ist sicherlich eine Herausforderung. Aber das Beispiel auf der A3 zeigt, dass es im interdisziplinären Zusammenspiel der Sicherheitsgewerke sinnvoll und praktikabel zu meistern ist. Die Schlüssel zum Erfolg sind in diesem Fall die schnelle und zuverlässige Detektion von Gefahren und Störungen, die schnelle und effektive Räumung der im Tunnel befindlichen Personen und eine zeitlich und technisch ausreichende Belüftung.

Quellen:

http://www.abdnb.bayern.de/autobahndirektion/projekte/bildergalerie-autobahn-nordbayern.php

https://de.wikipedia.org/wiki/Katzenbergtunnel_(W%C3%BCrzburg)

http://wgf-nuernberg.de/portfolio/katzenbergtunnel-a3-wuerzburg/

http://www.gbi.eu/referenzen/refsingle/article/katzenbergtunnel/

https://www.tunnel-online.info/de/artikel/tunnel_Katzenbergtunnel_auf_der_Autobahn_A3_Brandschutz_in_der_Nordroehre_mit_25_3144998.html

https://structurae.de/bauwerke/katzenbergtunnel-a3

Fotos:

Autobahndirektion Nordbayern

Bayrischer Rundfunk

http://wgf-nuernberg.de/portfolio/katzenbergtunnel-a3-wuerzburg/