Marienhof in München: Bau der tiefsten S-Bahn-Station Deutschlands hat begonnen

In bester Münchener Innenstadtlage erregt ein von weitem sichtbarer Blickfang die Aufmerksamkeit: zwei bis zu 75 m hohe, nachts meist bunt illuminierte Baukräne markieren seit Januar 2021 die Baustelle für Deutschlands tiefste S-Bahn-Station (Bild 1). Am Marienhof wird im Zuge des dringend notwendigen Ausbaus des S-Bahn-Netzes eine 41 m tiefe Station gebaut, die technisch, logistisch und organisatorisch eine große Herausforderung darstellt. Anlässlich eines Baustellenbesuchs im Mai 2022 stellten Jens Classen, Technischer Projektleiter der ARGE Marienhof, und sein Team die Besonderheiten dieses Großprojekts vor.

1 | Eine logistische und organisatorische Herausforderung ist die Lage der Baustelle mitten in der Münchener City. Das Foto entstand während der Betonage des letzten Deckel-Bauabschnitts
Credit/Quelle: DB/ARGE Marienhof

1 | Eine logistische und organisatorische Herausforderung ist die Lage der Baustelle mitten in der Münchener City. Das Foto entstand während der Betonage des letzten Deckel-Bauabschnitts
Credit/Quelle: DB/ARGE Marienhof

Im Ballungsraum München leben rund 6 Millionen Menschen, davon 1,5 Millionen im Stadtgebiet. Mit einem Zuwachs der Beschäftigtenzahl von etwa 23 % in den letzten zehn Jahren ist die süddeutsche Metropole eine der am schnellsten wachsenden Regionen und Pendlerhauptstadt Deutschlands. Die Pendler nutzen intensiv den gut ausgebauten ÖPNV, und besonders stark frequentiert ist dabei die 1972 in Betrieb genommene 11,3 km lange 1. S-Bahn-Stammstrecke, die auf 4,3 km die Münchener City im Tunnel durchfährt. Ursprünglich für 250 000 Passagiere/Tag konzipiert, nutzen mittlerweile 850 000 Menschen täglich die im Zwei-Minuten-Takt fahrende S-Bahn – die damit während der Hauptverkehrszeit die am meisten befahrene zweigleisige Eisenbahnstrecke Deutschlands ist. Eine deutliche Erhöhung der Kapazitäten soll eine neue West-Ost-Expressverbindung zu den Hauptverteilern schaffen: die 2. S-Bahn-Stammstrecke. Die 10 km lange neue Linie verläuft ab der Station Laim im Westen parallel zur bestehenden Stammstrecke, taucht vor der Donnersbergerbrücke in einen 7 km langen Tunnel ab, hält an drei neuen Stationen und kehrt vor der im Osten befindlichen Station Leuchtenberg­ring wieder zurück an die Oberfläche (Bild 2).

2 | Verlauf der 1. Stammstrecke (grün) und der neuen 2. Stammstrecke (rot) mit Tunnelstrecken (jeweils gestrichelt) sowie den drei neuen und zwei umzubauenden Stationen (rot)
Credit/Quelle: DB

2 | Verlauf der 1. Stammstrecke (grün) und der neuen 2. Stammstrecke (rot) mit Tunnelstrecken (jeweils gestrichelt) sowie den drei neuen und zwei umzubauenden Stationen (rot)
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1 Vergabe

Nach einem mehrstufigen Vergabeverfahren erteilte die Deutschen Bahn Ende Dezember 2018 der ARGE Marienhof den Auftrag für dieses Baulos, Die ARGE besteht aus Implenia Construction GmbH, Niederlassung München (37,5 %, Technische Geschäftsführung), Hochtief Infrastructure GmbH (50 %, Kaufmännische Geschäftsführung) und Implenia Spezialtiefbau GmbH (12,5 %). Die Vergabeeinheit VE 41 umfasst den Neubau der Station Marienhof in Deckelbauweise, die Stationstunnel und den Anschlusstunnel an die bestehenden U-Bahnstationen der Linien U3 und U6 in konventioneller Tunnelbauweise.

2 Großprojekt S-Bahn-Station Marienhof

„Die Baustelle von der Größe eines Fußballfelds ist sowohl oberirdisch von prominenten Nachbargebäuden, Fußgängerzone und engen Straßen als auch unterirdisch von den beiden bestehenden U-Bahnröhren der Linien 3 und 6 nahezu eingeklemmt“, erläutert Jens Classen, Technischer Projektleiter der ARGE Marienhof, das außergewöhnliche Projekt (Bild 3).

3 | Aus der Luft betrachtet wie Spielzeug wirkend, hat der Ausleger des linken Krans tatsächlich eine Länge von 55 m
Credit/Quelle: DB/Jürgen Stresius

3 | Aus der Luft betrachtet wie Spielzeug wirkend, hat der Ausleger des linken Krans tatsächlich eine Länge von 55 m
Credit/Quelle: DB/Jürgen Stresius

Das zentrale, etwa 100 m lange und 60 m breite Zugangsbauwerk auf dem Marienhof wird in Schlitzwand-Deckelbauweise im Grundwasser erstellt. In dessen Verlängerung Richtung Westen und Osten erfolgt der bergmännische Druckluft-Vortrieb für die jeweils 60 m langen Bahnsteigröhren der S-Bahn, die unter den bestehenden U-Bahnlinien verlaufen (Bild 4). Insgesamt wird der S-Bahnsteig 220 m lang werden. Der Übergang zur U-Bahnstation erfolgt südlich in Richtung Rathaus, ebenfalls in bergmännischer Bauweise. Der 2023 beginnende Druckluftvortrieb läuft unter dem Sperrengeschoss der U-Bahn hindurch und schließt an die beiden Anfang 2000 erstellten ehemaligen Schächte an, die für die Vereisung der Bahnsteigerweiterung unter dem Rathaus angelegt wurden.

4 | Modell des Zugangsbauwerks mit den in Richtung Westen und Osten verlängerten, jeweils 60 m langen Bahnsteigröhren der S-Bahn, die unter den bestehenden U-Bahnlinien und der Bestandsbebauung verlaufen
Credit/Quelle: DB

4 | Modell des Zugangsbauwerks mit den in Richtung Westen und Osten verlängerten, jeweils 60 m langen Bahnsteigröhren der S-Bahn, die unter den bestehenden U-Bahnlinien und der Bestandsbebauung verlaufen
Credit/Quelle: DB

3 Geologie

Der Haltepunkt Marienhof ist die tiefste Baumaßnahme im Tertiär, die bisher in München ausgeführt wurde. Im oberen Bereich befindet sich eine Schicht mit Auffüllungen. Die weitere Geologie ist geprägt von überwiegend fein- bis mittelsandigen, wasserführenden Schichten mit teils schluffigen, schwach tonigen Anteilen. Es folgen als Stauer wirkender Schluff und Ton, teilweise mit Kalkkonkretionen und Bröckelton (Ton mit Harnischflächen); weiter in der Tiefe wird Ton- bzw. Sandstein angetroffen. Das gesamte Bauvorhaben liegt im Grundwasser, mit wechselnden wasserführenden und stauenden Schichten.

4 Logistik

Die Strukturierung der Baustelleneinrichtungsfläche ist von besonderer Bedeutung. Der Baustellenverkehr ist über Zufahrtsberechtigungen in einem Online-Avisierungssystem (OAS) organisiert, um Konflikte mit anderen Transporten zu vermeiden. Wegen der Enge des Baufelds müssen fast wöchentlich Verschiebungen von Material, Maschinen und Arbeitsflächen angemeldet und besprochen werden. Die Hauptzufahrt befindet sich im Osten (bis zu 90 Lkw/Tag), und die Route für Lang- und Schwertransporte führt im Nordwesten durch die dortige Fußgängerzone (max. 8 Lkw/Tag).

Um Lkw-Verkehr mit Transportbetonmischern zu vermeiden und die Versorgungssicherheit zu erhöhen, wurde im Südosten des Baufelds nachträglich eine Betonmischanlage mit einer Kapazität von ca. 650 m3 Beton aufgebaut.

Zwei bis zu 75 m hohe Hochbaukräne mit 55 bzw. 65 m langen Auslegern bedienen das gesamte Baufeld an der Oberfläche sowie sämtliche Logistiköffnungen im Deckel. Für die vertikale Entsorgung des Aushubmaterials aus den verschiedenen Ebenen ist ein Seilbagger mit 7,5-m³-Greifer im Einsatz.

5 Geomonitoring

Zahlreiche Messstellen an U-Bahn, Häusern, in den Straßen um die Baustelle und in der Baugrube selbst wurden installiert. Es erfolgt eine gemeinsame Darstellung aller generierten Messdaten, die automatisch und in Echtzeit visualisiert werden. Bei Überschreitung von Schwellenwerten erfolgt eine automatisierte Alarmierung. Insgesamt sind 1,5 km Inklinometerrohre, 2 km Bohrungen und 4 km Kabel für das Geomonitoring installiert worden.

6 Wasserhaltung

Für die Wasserhaltung wurden bis 2021 fast 130 Brunnen und Pegel bis in eine Tiefe von ca. 60 m installiert. Zum Zeitpunkt des Baustellenbesuchs lief die erste Stufe der Wasserhaltung mit der Entwässerung der beiden obersten Grundwasserhorizonte für die ersten Aushubschritte.

Innerhalb der Schlitzwand erfolgt die Grundwasserabsenkung für den atmosphärischen Baubetrieb für Aushub und Ingenieurbau mit 15 Brunnen und Pegeln. Außerhalb der Schlitzwand wird das Grundwasser entspannt, um die Schlitzwandbaugrube in der Bauphase statisch zu entlasten.

7 Stand der Bauarbeiten

Die 54 m tiefe Schlitzwand zur Sicherung der Baugrube sowie die danach erstellten, 68 m tiefen Primärstützen, die die Decken während der Bauzeit tragen, sind komplett hergestellt. Der Deckel der Baugrube, die sogenannte Ebene 0, ist ebenfalls fertiggestellt, die Ebene –1 ist ausgehoben und der Betoneinbau des Deckels für die Ebene –2 hat Ende Mai 2022 begonnen (Bild 5).

5 | Stand der Arbeiten Ende Mai 2022: Die Ebene –1 unter dem Deckel ist ausgehoben. Zu sehen sind die freigelegten temporären Primärstützen (rechteckiger Querschnitt), die Brunnen und Pegel (dünner und runder Querschnitt) sowie der Anfahrschutz im Bodenbereich
Credit/Quelle: DB/Jürgen Stresius

5 | Stand der Arbeiten Ende Mai 2022: Die Ebene –1 unter dem Deckel ist ausgehoben. Zu sehen sind die freigelegten temporären Primärstützen (rechteckiger Querschnitt), die Brunnen und Pegel (dünner und runder Querschnitt) sowie der Anfahrschutz im Bodenbereich
Credit/Quelle: DB/Jürgen Stresius

7.1 Schlitzwand

Bevor die Schlitzwand erstellt werden konnte, mussten im Südwesten des Baufelds im Bereich der Container 56 Räumungsbohrungen in Tiefen von 14 bis 31 m durchgeführt werden, um alte Bestandsanker aus dem U-Bahnbau zu entfernen. Die Bohrungen wurden mit Kunstboden bzw. Kies wieder verfüllt.

Um die 1,50 m breite Schlitzwand herstellen zu können, war der Bau einer temporären Leitwand zur Führung der Schlitzwandfräse notwendig. Die 2,50 m hohe Wandkonstruktion aus Stahlbeton umlief die Baugrube auf einer Länge von rund 320 m. Mit ihr wurde im oberen Bereich die Mindesthöhe des Suspensionsspiegels gewährleistet und teilweise diente sie auch als Aussteifung für den Vorverbau. Zum Bau der Schlitzwand waren eine Schlitzwandfräse und ein Schlitzwandgreifer im Einsatz. Die Schlitzwand wurde als statisch hochbelasteter, wasserdichter Baugrubenverbau ausgeführt. Sie schützt bis in eine Tiefe von 54 m die fußballfeldgroße Baugrube vor dem Grundwasser und besteht aus 110 Lamellen, die 3,20 m lang und 1,50 m dick sind. Insgesamt wurden 15 800 m2 Schlitzwand gebaut. Jede Lamelle ist hochbewehrt mit bis zu 41,4 t Stahl, der in 3 oder 4 bis zu 18 m langen Einzelkörben angeliefert und auf der Baustelle zusammengebaut wurde (Bild 6). Der Betoneinbau eines Schlitzes mit ca. 260 m3 Beton der Güte C20/25 dauerte etwa sechs Stunden.

6 | Einheben eines ca. 18 m langen Bewehrungskorbs in eine Schlitzwandlamelle mit dem Seilbagger. Im Vordergrund ist die Schlitzwandfräse zu sehen
Credit/Quelle: DB/Jürgen Stresius

6 | Einheben eines ca. 18 m langen Bewehrungskorbs in eine Schlitzwandlamelle mit dem Seilbagger. Im Vordergrund ist die Schlitzwandfräse zu sehen
Credit/Quelle: DB/Jürgen Stresius

7.2 Primärstützen

Die insgesamt 50 Primärstützen tragen die Lasten der Deckenscheiben während der Bauzeit. Ursprünglich als Doppel-T-Träger vorgesehen, wurden sie aus statischen Gründen als Hohlkastenprofile ausgeführt. Sie wurden ebenfalls aus Gewichtsgründen (31,2 t Gesamtgewicht) in mehreren Teilen angeliefert, auf der Baustelle verschraubt und von der GOK aus auf Tiefen von 61 bis 68 m abgeteuft (Bild 7). Als Fundament dient jeweils ein ca. 18 m langer bewehrter Pfahlfuß, der die 54 m lange Stütze trägt. Einige Primärstützen wurden zur Kontrolle mit Extensometern ausgerüstet, um mögliche Hebungsphänomene während des Aushubs im stark überkonsolidierten Münchener Baugrund frühzeitig erkennen zu können.

7 | Verschrauben einer Primärstütze, die inklusive des etwa 18 m langem Pfahlfußes auf bis zu 68 m abgeteuft wurde
Credit/Quelle: DB/Jürgen Stresius

7 | Verschrauben einer Primärstütze, die inklusive des etwa 18 m langem Pfahlfußes auf bis zu 68 m abgeteuft wurde
Credit/Quelle: DB/Jürgen Stresius

7.3 Hebungsinjektionen

Seit Anfang des Jahres 2022 laufen die Planungen der ARGE für die Hebungsinjektionen östlich und westlich der Baugrube aus dem oberen und unteren Bereich des Gebäudes heraus, um mögliche Setzungen kompensieren zu können. Hier sollen ca. 15 000 lfdm gesteuerte Bohrungen aus den Ebenen –1 und –2 die Bestandsgebäude und rund 3000 lfdm ungesteuerte Bohrungen aus der Ebene –4 die Röhren der U-Bahnlinien U3 und U6 sichern.

7.4 Deckel und Aussteifungsebenen

Im Bereich Konstruktiver Ingenieurbau (KIB) 1 sind die Herstellung des 1,20 m dicken Deckels und der verschiedenen Ebenen inkl. der temporären Aussteifungsebenen technisch und organisatorisch zusammengefasst.

Nach Fertigstellung der Schlitzwand wurde in der zweiten Hälfte 2021 der gesamte Deckel (Ebene 0) sowie Betonier- und Entlüftungsöffnungen für die Betonage der darunter liegenden Wände hergestellt. Zahlreiche Einbauten und Leerrohre sind bereits für jede Ebene eingeplant und werden direkt verbaut. Der Deckenaufbau besteht grundsätzlich aus einer ca. 10 cm dicken Sauberkeitsschicht (SKS) aus Beton, gefolgt von Linoleum in den Sichtbetonbereichen. Die Betonage erfolgt in acht Betonierabschnitten. Auf dem Deckel wurde eine zusätzliche Schutzschicht betoniert, in der sämtliche Leitungen und Kabel der innerhalb der Baugrube installierten Brunnen und Messeinrichtungen nach außen geführt werden. Mit Stand Ende Mai 2022 ist die Ebene –1 ausgehoben und es wird die Sauberkeitsschicht der Aussteifungsebene –2 betoniert. Im westlichen Teil des Baufelds bleibt in den Aussteifungsebenen –1 und –2 eine größere Fläche für den sich über drei Ebenen erstreckenden goldenen Kubus als Herzstück des Bauwerks offen. Bereits mit zur Hälfte fertiggestellter Aussteifungsebene –1 wird mit dem Aushub der nächsten tieferliegenden Ebene –2 begonnen.

Die unter Tage eingesetzten Maschinen, wie z. B. der Tunnelbagger und Laderaupen, sind alle mit Kurzheck ausgestattet, um sie möglichst platzsparend einsetzen zu können und Kollisionen zu vermeiden. Die Ver- und Entsorgung mit Wasser, Luft, Strom, Aushub, Gerät und der Zugang für das Personal erfolgt über vier temporäre Versorgungsöffnungen im Deckel und in den jeweiligen Ebenen. Der Sandboden ist recht standfest, da er überkonsolidiert und entwässert ist, und muss maschinell abgebaut werden (Bild 8).

8 | Unterhalb des Deckels erfolgt das Lösen des Bodens mit Kurzheck-Tunnelbagger und Laderaupe. Über eine Logistiköffnung wird der Aushub mit dem Seilbagger herausgefördert
Credit/Quelle: DB/Jürgen Stresius

8 | Unterhalb des Deckels erfolgt das Lösen des Bodens mit Kurzheck-Tunnelbagger und Laderaupe. Über eine Logistiköffnung wird der Aushub mit dem Seilbagger herausgefördert
Credit/Quelle: DB/Jürgen Stresius

8 Vortriebe unter Druckluft

Zum Baulos der ARGE Marienhof gehören die Vortriebe der Bahnsteigröhren mit Anschluss zu den aus Westen und Osten kommenden TBM-Vortrieben. Geplant ist, dass diese beiden Hauptvortriebe nach der Fertigstellung des Baukörpers in der Station Marienhof eintreffen. Dafür werden große, 10 m lange Magerbetonblöcke eingebaut, in deren Schutz die TBM einfahren und demontiert werden können.

8.1 Verbindungsstollen U3/U6

Die Bahnsteigebene der U-Bahnstation der Linien U3/U6 wird in bergmännischer Bauweise unter Druckluft bis 1,0 bar angeschlossen. Der Vortrieb erfolgt aus der temporäreren Druckkammer in Ebene –3.

8.2 Bahnsteigröhren

Zur Erstellung der westlichen und östlichen Bahnsteigtunnel unterhalb der Bestandsbebauung ist der Vortrieb aus einer temporären Druckkammer in Ebene –5 in bergmännischer Bauweise unter Druckluft bis 1,0 bar geplant. Ausbruch und Sicherung des fünfschiffigen Gewölbequerschnitts mit 430 m2 Ausbruchfläche erfolgen in mehreren Teilvortrieben. Zuerst werden die seitlichen Fluchttunnel aufgefahren, es folgt die Mittelröhre in vier Teilquerschnitten und schließlich die Bahnsteigröhren nacheinander in zwei Teilquerschnitten.

9 Kubus

Ein Highlight im konstruktiven Ingenieurbau ist der Kubus mit seinen goldfarbenen X-Stützen, der sich über die Ebenen –1 bis –3 erstreckt. Während der Aushubarbeiten bis zur Sohle wird hier eine sehr aufwändige temporäre Aussteifungskonstruktion aus Betonfertigteilen erstellt, die später wieder abgebrochen wird.

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