Was ist Tunnelbau?
Einfach ausgedrückt ist Tunnelbau der physikalische Vorgang, bei dem ein unterirdischer Gang unter der Erdoberfläche angelegt wird, wobei Tunnel auch unter Wasser entstehen können. Genauer gesagt ist ein Tunnel ein mehr oder weniger horizontaler unterirdischer Gang, der durch Aushubverfahren hergestellt wird. Eine vertikale unterirdische Öffnung hingegen wird als „Schacht“ bezeichnet.
Wenn wir einen Blick in die Geschichte werfen, wird deutlich, dass der Mensch schon seit Jahrhunderten der Aushöhlung von Erde und Felsen frönt. Ursprünglich wurden Tunnelbohrungen zu Bergbauzwecken durchgeführt, um an Mineralien wie Kohle, Kupfer und Zinn zu gelangen. Doch schon bald wurden sie von Eisenbahngesellschaften und Kanalbauern als effiziente Methode zur Umgehung von Hindernissen genutzt. Der Bau der allerersten Straßentunnel gilt noch immer als Mammutleistung im Hoch- und Tiefbau.
Auch in der heutigen Zeit ist die Bedeutung von unterirdischen und Unterwassertunneln unübertroffen. Die technologischen Fortschritte der letzten Zeit haben es uns ermöglicht, längere und tiefere Tunnel zu bauen, mit denen Meere unterquert werden können, wie der 50 km lange Ärmelkanaltunnel, und Tunnel, die Kontinente miteinander verbinden, wie der Mammut-Tunnel in Istanbul.
Welche Arten von Tunneln gibt es?
Der Bau von Tunneln ist kostspielig und zeitaufwendig. Der Transport und die Kommunikation über Tunnelnetze ist jedoch äußerst effizient und komfortabel. Moderne Maschinen haben den Aushub und die Stabilisierung viel einfacher und sicherer gemacht, weshalb Tunnelnetze für Straßen, Eisenbahnen und sogar Wasserstraßen immer beliebter werden.
Für unsere Diskussion ist es wichtig zu wissen, dass es verschiedene Tunnelbaumethoden gibt, die je nach Geologie, Art des Deckgebirges sowie seismischen und lärmbedingten Einschränkungen angewandt werden, wie unten erwähnt.
- Cut-and-Cover-Methode:
Diese Methode wird üblicherweise für den Bau von flachen Tunneln verwendet. Bei dieser Methode wird im Wesentlichen ein Graben in den Boden gefräst, es werden Tunnelkastenelemente eingebaut, die anschließend abgedeckt werden, um die Oberfläche mit einer tragfähigen Stützmethode wiederherzustellen. Die ersten unterirdischen U-Bahn-Stationen in London wurden nach dieser Methode gebaut. Einige Abschnitte von Straßennetzen werden ebenfalls auf diese Weise gebaut, wenn die Tiefe des erforderlichen Tunnels relativ gering ist (der Marselis-Tunnel in Aarhus und der Nordhavnsvej-Tunnel in Kopenhagen sind die ersten dänischen Tunnel in offener Bauweise).
- Bohr- oder bergmännischer Tunnelbau:
Bei dieser Methode werden die Tunnel ohne Aushub der Bodenoberfläche gebaut. Ermöglicht wird diese Methode durch den Einsatz von Tunnelbohrmaschinen (TBMs). Mit diesen Maschinen können Tunnel unter den verschiedensten Bodenverhältnissen und unter Städten, Flüssen und sogar hohen Gebäuden gegraben werden. Dabei halten sie den statischen Druck des vorhandenen Bodens aufrecht, so dass Setzungen praktisch ausgeschlossen sind und Schäden an Gebäuden oder Bauwerken an der Oberfläche vermieden werden. TBMs können auch einen Betonring zur permanenten Stützung des Bodens einbauen, wenn der Tunnel in Betrieb ist. Der gebohrte oder bergmännische Tunnelbau kann wie folgt unterteilt werden:
- Tunnelbau auf weichem Untergrund:
Dieser wird typischerweise als Tunnelbau durch nicht selbsttragendes Material wie Sand, marinen Ton oder eine Mischung aus beidem beschrieben, mit MPa-Werten von etwa 40 oder weniger. Die Niederlande werden gemeinhin mit dem Tunnelbau in weichem Boden in Verbindung gebracht. Beispiele für Tunnel in weichem Boden sind U-Bahnen und Straßentunnel wie der Rotterdamsebaan-Straßentunnel in Den Haag und der Westerschelde-Straßentunnel in Südholland.
- Hartgesteinstunnelbau:
Wie der Name schon sagt, wird die Geologie typischerweise durch hartes bis sehr hartes Gestein mit MPa-Werten von mehr als 100 führen. Der Vortrieb erfolgt mit speziell angepassten TBMs, die mit stark abrasiven Bedingungen in weitgehend selbsttragender Geologie zurechtkommen. In dieser Geologie können Hartgesteinstunnel oft unverkleidet bleiben und werden für den Wassertransport oder für Wasserkraftwerke verwendet. Der Gotthard-Straßentunnel in der Schweiz führt von Göschenen im Kanton Uri an seinem Nordportal nach Airolo im Tessin im Süden und ist 16,9 Kilometer lang.
- Microtunnelling und Pipejacking:
Dieses Verfahren wird bei relativ kurzen Tunneln mit entsprechend kleinem Durchmesser angewandt und kommt vor allem im Versorgungsbau zum Einsatz. Auf diese Weise können Kabel und Rohre unter Straßen, Flüssen, Bahnlinien und sogar Rollbahnen und Start- und Landebahnen von Flughäfen hindurchgeführt werden, ohne den Oberflächenverkehr zu beeinträchtigen. Das Prinzip des Tunnelbaus basiert auf modernen Vollschnitt-Tunnelbohrmaschinen (TBM).
Was ist der Hauptzweck des Tunnelbaus?
Wie in diesem Artikel erläutert, haben Tunnel verschiedene Funktionen, die uns das Leben erleichtern. Tunnel können zwischen unterirdischen Bahnhöfen für den Transport von Gütern und Passagieren sowie als Wasser- und Abwasserkanäle genutzt werden. Das macht die Tunnel so vielseitig und effizient.
