Der Hugh L. Carey Tunnel, der in New York City Manhattan mit Brooklyn verbindet, wurde mittels einer Wassernebel-Anlage brandschutztechnisch auf den neuesten Stand gebracht. Defizite beim Brandschutz konnten so kompensiert werden.
Der Hugh L. Carey Tunnel (auch bekannt als Brooklyn-Battery Tunnel) ist ein Unterwassertunnel, der die Insel Manhattan und das Festland in Brooklyn auf Long Island verbindet. Der Tunnel führt unter dem East River entlang. Zum Zeitpunkt seiner Eröffnung war er der längste Unterwasser-Fahrzeugtunnel in den Vereinigten Staaten und der zweitlängste dieser Art der Welt. Das Bauwerk ist mittlerweile über 70 Jahre alt (Eröffnung 1950) [1]. Die Länge der beiden Röhren beträgt 2779 m. Der Tunnel führt unterhalb von Gouvernors Island entlang.
Gründe für die Renovierung
Der Hugh L. Carey Tunnel besitzt eine transversale Belüftungsanlage. Das heißt, dass die Abluft durch einen Schacht über der Fahrbahn abgeführt wird und Frischluft durch einen Schacht unter der Fahrbahn zugeführt wird. Dies geschieht durch mehrere Be- und Entlüftungsgebäude, die sich über die Länge des Tunnels überirdisch verteilen (Abb. 2).
Erste Autobrände in der Vergangenheit initiierten Diskussionen über mögliche Kompensationsmaßnahmen zum Schutz der Lüftungsanlage. Grund dafür ist, dass wesentliche Komponenten der Abluftventilatoren sehr heißen Gasen nicht standhalten würden. Bei einem Brand werden die heißen Rauchgase in den Abluftschacht geleitet, um dann über die Entlüftungsgebäude abgegeben zu werden. Dies geschieht mittels der Abluftventilatoren in diesen Gebäuden.
Die Behörde und ihre technischen Berater suchten nach einer Möglichkeit, die heißen Gase zu kühlen und die Wärmefreisetzungsrate im Tunnel einzugrenzen. Man entschied sich für die Hochdruckwassernebel-Technologie. Dies ist eine rein wasserbasierte Brandbekämpfungsanlage, die durch hohen Druck an der Düse Wasser zu feinem Nebel verteilt und eine dreidimensionale Brandbekämpfung im Tunnel ermöglicht.
So werden nicht nur Passanten, sondern auch das Bauwerk geschützt, und der Feuerwehr wird der Zugang zum Brandherd ermöglicht. Es ist die erste Hochdruckwassernebel-Anlage (kurz HDWNA) in einem Verkehrstunnel in den USA. In Europa ist die Technologie bereits seit vielen Jahren etabliert und in zahlreichen Tunneln installiert. Einerseits wurde diese Technologie aufgrund der guten Kühlwirkung dieser Anlagen und andererseits wegen der platzsparenden Komponenten als sehr passend für den New Yorker Tunnel gewählt.
Darüber hinaus ist der Hugh L. Carey Tunnel ein wichtiger Knotenpunkt in New York City, weshalb die Behörden und die Stadt ein großes Interesse daran haben, diesen Tunnel nicht lange schließen zu müssen. Lange Schließungszeiten, z.B. wegen eines Brandes, würden sowohl für Verkehrschaos als auch für Einnahmeeinbußen sorgen: Der Tunnel ist mautpflichtig und die volkswirtschaftlichen Kosten bei einer langen Tunnelsperrung sind ebenfalls nicht zu unterschätzen. Durch die Installation einer HDWNA ist der Tunnel i.d.R. nach einem Brand zügig wieder nutzbar. FOGTEC konzipierte und lieferte das Wassernebelsystem für den Hugh L. Carey Tunnel als Unterauftragnehmer.
Um die Leistungsfähigkeit des Systems zu bestätigen, musste die HDWNA mittels Daten aus Realbrandversuchen seine Wirksamkeit nachweisen. Passende Versuche führte der Hersteller bereits in der Vergangenheit durch; diese mussten für das Projekt nicht wiederholt werden. Der Nachweis dieser Realbrandversuche war eine Forderung der Behörde. Aufgrund seines Alters ist der Tunnel eine Herausforderung für ein Sanierungsprojekt.
Projektabwicklung
Eine Forderung der ausschreibenden Behörde war, dass sämtliche Komponenten der Anlage in den Abluftschacht installiert werden sollten und nur die Düsen in den Fahrraum ragen. Das hieß, dass Hauptleitung, Sektionsverrohrungen, Sektionsventile inkl. Brandschutzeinhausung sowie sämtliche Verkabelung der Ventile im engen Abluftschacht untergebracht werden sollten. Aufgrund der Hochdrucktechnologie können hohe Druckverluste in Kauf genommen werden, weshalb Rohrleitungen und Komponenten deutlich kleiner als bei Sprinkleranlagen ausfallen. Dies war von großem Vorteil für das Projekt, da es die Nachrüstung und Installation im Abluftschacht erleichterte.
Als Beispiel dafür sei genannt, dass die Hauptleitung in Durchmesser DN 80 ausgeführt wurde. Außerdem braucht die HDWNA nur ein Viertel der Wassermenge einer Sprinkleranlage. So war keine Anpassung der Drainage im Fahrraum nötig. Eine Sprinkleranlage hätte eine Vergrößerung der Drainage mit sich gebracht, da zu viel zusätzliches Wasser im Brandfall in den Fahrraum geleitet worden wäre.
Die Abgase werden durch die Abluftschlitze in der Tunneldecke in den Abluftkanal befördert. Diese sind in einem festgelegten Raster durchgehend unter der Decke verteilt (Abb. 3). Durch die Luftschlitze wurden die Düsen samt Düsensträngen geleitet.Um die Wirksamtkeit der Anlage nachzuweisen, wurden Vollbrandversuche gefordert.
FOGTEC führte bereits über 200 Vollbrandversuche erfolgreich durch. Die Daten und Erkentnisse daraus wurden für die Auslegung der Anlage ausgewertet und an die Tunnelgeometrie angepasst, ohne dass zusätzliche Brandversuche nötig waren. Die Abstände der Luftschlitze stimmten sehr genau mit den Abständen der Düsenauslegung der ausgewählten Brandversuche überein. So waren kaum zusätzliche Kernbohrungen vom Abluftkanal in den Fahrraum nötig, um den richtigen Düsenabstand zu gewährleisten. Dies erleichterte die Nachrüstungsarbeiten.
Da Platz ein knappes Gut in New York City ist, war es wichtig, dass die Pumpenanlage möglichst klein ausfiel. Aufgrund der HDWNA wird nur ein Pumpenraum für den Schutz des Tunnels benötigt (Abb. 4). Außerdem fällt die Wasserbevorratung im Vergleich zu Sprinkleranlagen sehr gering aus. Der Pumpenraum wurde vor das Lüftungsgebäude auf der Manhattan-Seite gebaut. Die Planung des Pumpengebäudes wurde auf der Basis der örtlichen Regularien durchgeführt.
Aufgrund der Corona-Pandemie erfolgte die Projektabwicklung ausschließlich per E-Mail, Telefon und Videokonferenzen. Sogar eine Werksabnahme mit Kunden, Behörde und Beraterfirmen wurde digital durchgeführt. Das Ergebnis war sehr zufriedenstellend.
Fazit
Es hat sich gezeigt, dass sich die Hochdruck-Wassernebeltechnologie nicht nur für Neubauten, sondern auch für Nachrüstungen in Tunneln eignet. Statt einen kompletten Austausch der Lüftungsanlage (samt weiteren baulichen Maßnahmen) vornehmen zu müssen, wurde mittels der Technologie der defizitäre Brandschutz kompensiert und die Verfügbarkeit des Tunnels im Brandfall erhöht.
Dies ist vor allem für stark befahrene und mautpflichtige Tunnel wie den Hugh L. Carey Tunnel interessant, um Kosten zu minimieren und Mauteinnahmen sicherzustellen. Am Beispiel dieses Tunnelprojekts zeigte sich, dass eine Nachrüstung mittels Wassernebel-BBA brandschutztechnische und wirtschaftliche Vorteile vereint: So wird das Brandschutzniveau erhöht, Tunnelschließzeiten während der Installation werden gering gehalten und bei der Ertüchtigung des Tunnels fallen niedrigere Gesamtkosten an.
Literatur / Quellen
[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Brooklyn-Battery_Tunnel
Der Artikel ist in Ausgabe 1.2022 des FeuerTrutz Magazins (Februar 2022) erschienen.
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