Aachen: Tunnelbauer im Gotthard: Der lange Weg zurück ins Licht

Aachen: Tunnelbauer im Gotthard: Der lange Weg zurück ins Licht

Wo sie ihren Maschinenpark durch die Geologie schieben, ist vor ihnen noch nie ein Mensch gewesen. Tunnelbauer erobern die Welt auf ihre eigene Weise. Immer mit nie gesehenem Ausgang. Beispiel Gotthard-Basistunnel. 17 Jahre Bauzeit inklusive Erkundung. Am Ende stand ein Weltrekord: 57 Kilometer — der längste Eisenbahntunnel der Welt.

Genaugenommen sind es sogar 114, denn der Rekordhalter unter den Alpen hat eine Röhre für jede Richtung. Und in dieser Zahl sind dann die 178 Querschläge (die Rettungswege zwischen den Röhren) immer noch nicht enthalten. Das würde die Unfallstatistik weiter verbessern. Denn Tunnelbau ist immer noch ein Knochenjob. Aber die Zahl der Toten pro Kilometer geht kontinuierlich zurück.

Fertig für den Innenausbau: Der M-30-Straßentunnel in Madrid wurde mit einem Schilddurchmesser von mehr als 15 Metern aufgefahren. Foto: www.herrenknecht.com

Der Gotthardtunnel — ein Rekord für die Ewigkeit? Am 1. Juni war feierliche Eröffnung, derzeit läuft der Probebetrieb, ab 11. Dezember fahren die Züge nach Fahrplan. Und am anderen Ende der Alpen bauen sie bereits den Brenner-Basistunnel, mit 64 Kilometern sieben Kilometer länger als der Weltrekordler in der Schweiz. Ende 2025 soll der Gotthard seinen Titel schon wieder los sein. Kann das ewig so weitergehen? Immer größer, immer tiefer, immer länger?

Der Lötschberg-Basistunnel ist neben dem Gotthard die zweite Achse des AlpTransit-Projektes. Auch er wurde mit einer gewaltigen Tunnelbohrmaschine aufgefahren. Foto: www.herrenknecht.com

Spektakuläre Tunnelbauprojekte sind derzeit rund um die Welt im Gange. Die vielzitierte Bahnstrecke Stuttgart-Ulm inklusive „Stuttgart 21“, die neue U-Bahn in Katar, mehrere Tunnel in Skandinavien und nicht zuletzt das „Crossrail“-Projekt in London, eine neue U-Bahn vom Flughafen Heathrow unter der City of London hindurch bis ans östliche Ende der Stadt. Am und im Wege liegen circa 925 Hauptabwasserleitungen, 3420 Wasserleitungen und 650 Gasleitungen. Neun andere U-Bahn-Linien queren die Trasse. Auf der Oberfläche stehen circa 170 Gebäude im Einzugsbereich unter Denkmalschutz.

Großer Moment: Am 15. Oktober 2010 wird zwischen Sedrun und Faido die Südost-Röhre des Gotthard-Basistunnels durchstochen. Vor dem Schneidrad der Tunnelbohrmaschine versammeln sich die Mineure. Foto: www.herrenknecht.com

An der RWTH Aachen beschäftigen sich Wissenschaftler des Lehrstuhls für Geotechnik im Bauwesen seit einigen Jahren auch mit aktuellen Fragen des Tunnelbaus. Studierende können als Abschluss ihren Master in Tunnelbau und Geotechnik machen.

Unvorstellbar: Elf Kilogramm Wasserdruck lasten auf jedem Quadratzentimeter der Tunnelröhre des Avrasya-Tunnels (Eurasia-Tunnel) unter dem Bosporus in Istanbul. Foto: www.herrenknecht.com

Aus Anlass der Fertigstellung des Gotthard-Basistunnels lädt der Lehrstuhl am Freitag, 18. November, zur Fachtagung „Forum Tunnelbau“. Namhafte Referenten werden einen ganzen Tag lang zu aktuellen Tunnelbauprojekten berichten. Angeschlossen ist die öffentliche Ausstellung „Historische Alpendurchstiche“. Fragen an Lehrstuhlinhaber und Tagungs-Gastgeber Professor Martin Ziegler.

Ein Hauch von Tunnelbau-Romantik: Der 9,50 Meter durchmessende Bohrkopf ist am 14. Dezember 2011 punktgenau im Zielschacht für die neue Wehrhahnlinie der Düsseldorfer U-Bahn angekommen. Weil dort noch das Grundwasser steht, müssen die Mineure im Kahn zur Baustelle fahren. Foto: www.herrenknecht.com

Bei flüchtiger Betrachtung des Tagungsprogramms stellt sich der Verdacht ein, dass das vielzitierte Licht am Ende des Tunnels immer öfter die leuchtenden Handy-Displays irgendwelcher Rechtsanwälte sind. Kann es sein, dass die konfrontative Projektarbeit im Tunnelbau zunimmt?

RWTH-Professor Martin Ziegler: „Es gibt wohl kein Tunnelbauwerk ohne Überraschungen.“ Foto: Uli Simons

Ziegler: Das ist sicher richtig, weil die Projekte immer komplexer, größer und umfangreicher werden. Aber auch beim ersten Gotthardtunnel (1872-1882) gab es schon juristische Auseinandersetzungen. Der damalige Bauunternehmer Louis Favre, der sich mutig in diese Unternehmung begeben hatte, hat das Ende seines Werkes nicht mehr erlebt, weil er zerbrochen ist am Konkurs seiner Firma als Folge von Vertragsstrafen, nachdem er die Bauzeit nicht halten konnte. Aber es ist schon richtig, dass heute stärker als früher juristische Fragestellungen das Baugeschehen dominieren.

Was sind das für Probleme?

Ziegler: Die sind sehr vielschichtig. Da geht es um betriebliche Sicherheit, um Umweltauflagen, aber es kommt auch hinzu, dass man bei der Vertragsgestaltung versucht, ein Risikomanagement derart zu betreiben, dass Risiken nicht wirklich behandelt werden, sondern nur versucht wird, sie vertraglich abzuwälzen. Und damit ist eigentlich das Grundübel geschaffen, denn beim Tunnelbau ist der Baugrund, das Gebirge, immer eine große Unbekannte, und man muss immer mit Überraschungen rechnen. Da kann man Risiken nicht einfach nur verschieben.

Trotz aller Sondierungsmöglichkeiten gilt demnach weiter der alte Bergmannsspruch: „Vor der Hacke ist es duster“?

Ziegler: So muss man das wohl sagen. Es gibt wohl kein Tunnelbauwerk ohne Überraschungen. Der Gotthard war ein Musterbeispiel, was Vorerkundung anging, da sind dreistellige Millionenbeträge ausgegeben worden, und dennoch stieß man etwa in der Mitte des Tunnels auf eine Problemzone, die unerwartet etwas verschoben war und die eine größere Umplanung erforderlich machte.

In dem Zusammenhang war von einem Wassereinbruch von 90 Litern pro Sekunde die Rede, allerdings nicht, wie lange der dauerte?

Ziegler: Ich denke, da ging es um einen Erkundungsstollen in einem geologisch kritischen Bereich, der eingebrochen ist. Wenn sie nicht mit irgendwelchen Materialtransporten verbunden sind, dann laufen solche Wassereinbrüche tage- und wochenlang, denn bis Sie ein Gebirge entwässert haben, das dauert sehr lange, weil ein riesiges Reservoir vorhanden ist. Wenn es ein Wassereinbruch ist mit Materialeinbruch, dann kann es natürlich eine Art Selbstabdichtungseffekt geben, dann verstopft so ein Loch mit der Zeit von alleine.

Wo baut der Tunnelbauer denn lieber? In einer Geologie wie im Gotthard, wo von „stahlhart“ bis „Blätterteig“ alle Festigkeiten vertreten waren? Oder wühlt er sich lieber wie bei dem U-Bahnprojekt „Crossrail“ in London unter einer Stadt durch?

Ziegler: Das kann man nicht so allgemein beantworten. Die Herausforderungen sind in beiden Fällen riesig groß, aber völlig unterschiedlich. In der Stadt haben Sie das Problem, dass die Bebauung oben drüber sehr setzungsempfindlich und die Logistik viel komplizierter ist. Materialtransport, Lärm, Erschütterungen — da haben Sie ständig auch mit den Bewohnern zu tun oder mit behördlichen Auflagen. Im Gotthard war es dagegen eher die Herausforderung des Berges, dass Sie plötzlich mit Überlagerungen bis zu 2000 Metern fertig werden mussten. Die bewirken natürlich riesige Gebirgsdrücke, die man so noch nicht kannte. Hinzu kamen die hohen Temperaturen im Berginneren, so dass Menschen und Maschinen permanent gekühlt werden mussten.

Wer entscheidet das Vortriebsverfahren, also die Frage, ob ich den Berg mit Bagger, Sprengvortrieb oder Tunnelbohrmaschine angehe?

Ziegler: Das bestimmt im Wesentlichen die Geologie. Es gibt natürlich Untergründe, wo beides möglich ist, das ist dann eine Frage der Wirtschaftlichkeit und der Kalkulation und damit Sache des Unternehmers oder des Auftraggebers.

Inwieweit kann man sich vor Baubeginn denn überhaupt auf ein Verfahren festlegen? Bei 700 Metern Buschtunnel im Aachener Sand (gebaut 2005-2007) ist die Frage schnell beantwortet, beim Gotthard war man ja vor keiner Überraschung sicher?

Ziegler: Man kann nur versuchen, so gut wie möglich zu erkunden und sich so gut wie möglich ein Bild vom Gebirge zu machen, um daraufhin das optimale Verfahren zu finden. Dabei ist klar, dass durch die wechselnde Geologie ein Vortriebsverfahren nie auf der ganzen Strecke optimal sein kann. Da muss man immer Kompromisse eingehen. Im konventionellen Tunnelbau mit Sprengvortrieb hat man mehr Möglichkeiten zu reagieren. Sprengvortrieb alleine ist aber bei solch langen Tunneln unwirtschaftlich, weil Sie damit nicht die hohe Vortriebsleistung wie bei Maschinen erreichen können.

Wie lange wartet der Tunnelbauer auf sein Arbeitsgerät?

Ziegler: Wenn Sie so eine Maschine bestellen, vergeht mindestens ein Jahr, ehe Sie die bekommen. Solch ein Gerät kauft man ja nicht aus dem Regal, das muss für jede Anwendung konfektioniert werden.

Der Hinweis bedeutet im Umkehrschluss: Nach dem Durchschlag, wenn die Baugrube für den Tunnel fertig ist, habe ich da einen gewaltigen Berg Altmetall und Elektroschrott stehen?

Ziegler: Es ist inzwischen ein Geschäftsmodell, dass Tunnelbohrmaschinen zurückgenommen und zumindest teilweise wiederverwendet werden. Was verloren ist, ist meist der Schildmantel sowie der Bohrkopf mit dem Schneidrad.

Maschinen-Recycling war aber im Tunnelbau nicht immer die Regel?

Ziegler: In früheren Jahren hat man die Maschine komplett auf das Bauwerk abgeschrieben, weil jeder Tunnel einen anderen Durchmesser hatte. Aber nachdem sich die maschinelle Tunnelbauweise stärker durchgesetzt hat, ist es manchmal billiger, mit einer gebrauchten Maschine den nächsten Tunnel etwas größer aufzufahren. Das hängt natürlich auch davon ab, ob man überhaupt die Möglichkeit hatte, die Maschine wieder zu bergen. Beim Kanaltunnel sind zwei Bohrköpfe einfach unten geblieben und beiseite gefahren worden, weil man sie mit vertretbarem Aufwand gar nicht mehr herausbekommen hätte.

Die Frage nach dem Preis ist vermutlich insofern unrealistisch, als die Maschinen zu unterschiedlich sind?

Ziegler: Der schwankt natürlich sehr stark, hängt vom Durchmesser des Schneidrades ab …

Bleiben wir mal beim Gotthard.

Ziegler: Die vier TBM vom Gotthard würde ich um die 20 Millionen Euro pro Stück ansiedeln.

Der Gotthard-Rekord ist gerade abgehakt, da ist man schon beim Brenner-Basistunnel, der mit 64 Kilometern noch sieben Kilometer länger werden soll. Auf die Röhre des Avrasya-Meerestunnels unter dem Bosporus drücken elf Kilogramm Wasser pro Quadratzentimeter. Ist da irgendwo eine Grenze in Sicht?

Ziegler: Das ist schwierig zu sagen. Die Sicherheit beim Bau und die Frage der Koordinierung von Rettungsmaßnahmen nach der Fertigstellung sind sicher einschränkende Faktoren. Eine klare Angabe, bis zu welcher Tiefe, Länge und zu welchem Durchmesser man noch gehen kann, wage ich nicht zu geben. Im maschinellen Tunnelbau ist man bei Schneid­raddurchmessern von mehr als 17 Metern angelangt, man hat schon über 19 Meter nachgedacht, aber da sieht selbst Weltmarktführer Herrenknecht die Gren­ze gekommen. Aber es sind schon Projekte angedacht, etwa ein Tunnel unter der Meeresenge von Gibraltar oder ein 130 Kilometer langer unterseeischer Eisenbahntunnel von Südkorea zum Festland nach Japan, die das alles noch mal sprengen und sicher nicht in den nächsten zehn Jahren realisiert werden. Wer weiß, was noch erfunden wird, um die Gren­zen weiter zu verschieben.

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