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Vor der Hacke ist es dunkel

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Gigantische Tunnel erfordern gigantische Bohrer - und das Wissen um die Problemzonen, die in den noch unberührten Felsmassen auf die Bohrköpfe warten. Die so genannte Vorerkundung gestattet schon heute Einblicke in die Erdkruste. Wie man in Zukunft Bergmassive und urbane Unterwelten durchschaubar machen will, das zeigt ein Expertentreffen im badischen Schwanau.

Organisiert vom weltweit führenden Hersteller von Tunnelbohrmaschinen, der badischen Firma Herrenknecht, in Kooperation mit der Geschäftstelle GEOTECHNOLOGIEN, stellen Experten aus Industrie und Wirtschaft auf dem Kick-Off-Meeting "Erkundung, Nutzung und Schutz des Unterirdischen Raums - Innovationen im Tunnelbau" am 16. Januar gleich vier neue Forschungsprojekte vor. Der Titel des Treffens deutet bereits an, in welchem Rahmen die Projekte gefördert werden: "Erkundung, Nutzung und Schutz des Unterirdischen Raums" ist einer der 13 Forschungsschwerpunkte des FuE-Programms GEOTECHNOLOGIEN; die vier neuen Projekte rund um Vorerkundungstechnologien bilden den Unterpunkt "Unterirdisches Bauen". Im Zentrum stehen dabei modernste Verfahren und Analysewerkzeuge, die Gebirge und Sedimentbecken auf potenzielle Gefahrenquellen abhorchen, noch bevor Mensch und Maschine mit der Arbeit untertage beginnen.

Tunnelverzweigung

 

Fertig gestellte Verzweigung des Gotthard-Basistunnels bei Faido (c) AlpTransit Gotthard AG

Immer öfter verlagern Verkehrsplaner ihre Entwürfe unter die Erdoberfläche. So sind bis 2010 allein in Deutschland über 470 neue Tunnelkilometer geplant (Quelle: STUVA). Sogar ganze Bahnhöfe könnten zukünftig unsichtbar unter unseren Füßen vergraben sein, wie das Beispiel "Stuttgart21" zeigt. Unter diesem Titel soll der Hauptbahnhof der baden-württembergischen Landeshauptstadt in den Untergrund verlegt werden. Ein Milliarden-Projekt, das oberirdisch 100 Hektar bester Innenstadtfläche frei machen und Platz für einen ganz neuen Stuttgarter Stadtteil schaffen würde.

Damit jedoch wie auf den Reißbrettern der Stadtentwickler und Verkehrsplaner angedacht großflächig Infrastruktur in den Untergrund gehen kann, ist mehr nötig als Bohrjumbos, Spritzbetonroboter oder 5000-PS-starke Tunnelvortriebsanlagen. Geoelektrik und feinste Messapparaturen bilden die technologische Vorhut und bestimmen, wo und wohin sich die Maschinen der Mineure durch die Gesteinsmassen zu fressen haben.

Geoelektrik und feinste Messapparaturen bilden die technologische Vorhut und bestimmen, wo und wohin sich die Maschinen der Mineure durch die Gesteinsmassen zu fressen haben.

Die Richtung halten die Tunnelbauer so zum Beispiel dank modernster Satelliten-Navigation. Laserstrahlen machen die ermittelte Vorausrichtung sichtbar und zeigen den Arbeitern, wo die Rollenmeißel des Bohrkopfes als nächstes angesetzt werden müssen. Nur so ist es überhaupt möglich, dass Tunnelbohrmaschinen an kilometerweit auseinander liegenden Orten am Gestein ansetzen und bis auf wenige Zentimeter genau in der Mitte aufeinander treffen. Eine beachtliche Leistung, noch dazu, wenn man sich die Route ansieht, die die Bohrer mitunter nehmen bzw. nehmen müssen. So folgt beispielsweise der 57 Kilometer lange Gotthard-Basistunnel - nach seiner Fertigstellung im Jahre 2015 der längste Eisenbahntunnel der Welt - keiner Geraden, sondern einem lang gezogenen "S". Damit umschiffen die Tunnelbauer geologisch schwierige Zonen, die Geowissenschaftler zuvor mit seismischer Vorerkundung oder mittels Probebohrungen ausgemacht haben.

Noch sind jedoch selbst für die Experten Berge nicht aus Glas. Genug Spielraum also für die Forscher und Ingenieure, deren Projekte seit Herbst 2006 im Rahmen des GEOTECHNOLOGIEN-Programms gefördert werden. Verbundprojekte wie die "Automatische Seismische Vorhersage" (AUTOSEIS) sollen den Blick untertage schärfen, Bohrvorhaben sicherer und kostengünstiger machen.

So verknüpft AUTOSEIS, entwickelt von Herrenknecht in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig, Messung und Bohrung, in dem es die Seismik zur Untersuchung des Untergrunds dahin verlegt, wo die Daten direkt in Aktionen umgewandelt werden: in das Schneidrad der Tunnelbohrmaschine. Bautätigkeit und Erkundungsphase sind auf diese Weise nicht länger voneinander getrennt, und die Arbeiter müssen die Maschinen nicht mehr anhalten, nur um einen geophysikalischen Blick nach vorn zu riskieren. Noch während die Rollenmeißel Material aus dem Fels schälen, erkunden Sensoren im Kopf der Maschine die Weiten jenseits der voraus liegenden Felswand. Bei Langzeitprojekten wie dem Gotthard-Tunnel stellt die dabei eingesparte Arbeitszeit einen nicht zu unterschätzender Kostenfaktor dar. Im urbanen Raum, direkt unter dicht besiedeltem Gebiet ist es sogar meist die einzige Möglichkeit, die unterirdischen Weiten auf schonende Art und Weise zu erkunden. "Sprengseismik jedenfalls wäre wohl kaum ein geeignetes Mittel, um zum Beispiel den Grund unter dem Potsdamer Platz zu durchleuchten", so Dr. Ludwig Stroink, Leiter der Geschäftstelle GEOTECHNOLOGIEN.

Wie wichtig eine gründliche Vorsondierung des Untergrunds vor allem bei Bauvorhaben im komplexen Gebilde Großstadt ist, zeigt ein Unglück, dass sich am 12. Januar in der brasilianischen Metropole Sao Paulo ereignete. Während der Arbeiten an einer U-Bahn-Station öffnete sich plötzlich ein 80 Meter großer Krater und verschluckte nicht nur die Lastwagen des Bautrupps, sondern auch Passanten, Autos und einen Kleinbus. Die Wand eines Schachts hatte nachgegeben und den katastrophalen Erdrutsch verursacht.

Krater in Sao Paulo 


Aufgerissener Krater mitten in Sao Paulos Nobel-Stadtteil Pinheiros (c) flickrsampaist, flickr.com

Welche Herausforderungen im Ernstfall tatsächlich an die Vorerkundung gestellt werden, kann man knapp 190 Kilometer vom Tagungsort Schwanau entfernt beobachten, wo Mineure den rekordverdächtigen Gotthard-Basistunnel durch den Bauch des gleichnamigen Schweizer Gebirgsmassivs treiben. Ende 2002 nahm der erste Tunnelbohrer am südlichen Tunnelportal bei Bodio die Arbeit auf. Mittlerweile mahlen sich insgesamt vier 2700-Tonnen-Maschinen durch die Alpen. Fünf Teilabschnitte gliedern die beiden 57-Kilometer-Röhren, untereinander verbunden durch ca. 180 Betonkapillaren - der so genannten Querschläge - und die doppelten Spurwechsel zweier Multifunktionsstellen. Richtung Außenwelt strecken sich diverse Zugangsstollen sowie der vermutlich längste Fahrstuhlschacht der Welt zwischen dem späteren Untergrundbahnhof "Porta Alpina" und dem 800 Meter höher gelegenen Ort Sedrun.

Mehr als zwei Drittel des insgesamt 153 Kilometer umfassenden Tunnelsystems liegen bereits hinter den Arbeitern, einschließlich einiger Angstmomente. Ganz sicher einer davon: das Erreichen der so genannten Piora-Mulde im südlichen Bauabschnitt Sedrun-Faido. Hier sah man sich zunächst einem riesigen Keil aus lockerem Zuckerdolomit gegenüber, bis Testbohrungen ergaben, dass die Störzone ganze 200 Meter über der Tunneldecke endet. Aber nicht nur Zuckerdolomit, auch Bereiche aus butterweichem "Kakirit" und sogar Methanvorkommen, die durch das Bohren von Sprenglöchern zur Explosion gebracht werden können lauern auf Mineure und Tunnelbohrmaschinen und liefern gute Gründe, in die Weiterentwicklung der Vorerkundung zu investieren.

TM, iserundschmidt 01/2007


Weitere Informationen zu den Projekten des Unterprogramms "Unterirdisches Bauen" finden Sie hier.

Näheres zum Großprojekt Gotthard-Tunnel finden Sie auf den Seiten der AlpTransit Gotthard AG.

Verweise
Bild(er)