Neue Dimension im Tunnelbau

Neue Dimension im Tunnelbau
"Trude" - "Tief runter unter die Elbe" so
nennen die Hamburger die mächtige
Schildvortriebsmaschine, mit der
gegenwärtig die vierte Elbtunnelröhre
gebohrt wird. Die Anlage hat einen
Bohrdurchmesser von 14,2 Metern. Damit
ist "Trude" die weltweit größte
Vortriebsanlage für Lockergestein.
Der 1996 begonnene Tunnelbau soll im
Jahr 2003 fertig gestellt und dem
Straßenverkehr übergeben werden.
Rückansicht der 60 Meter langen und
2600 Tonnen schweren
Vortriebsanlage (links), Blick in den
Rohbau der Tunnelröhre mit
Transportgleis (rechts).
Im Eröffnungsjahr 1975 war der Elbtunnel mit seinen drei Röhren ein
zukunftsweisendes Bauwerk. Pro Tag passierten damals im Schnitt 56 000
Fahrzeuge den für eine Belastung von ca. 70 000 Kfz in 24 Stunden ausgelegten
Tunnel. Inzwischen sind es weit über 100 000 Fahrzeuge und Staus vor den
Einfahrtstoren an der Tagesordnung. Das Bundesverkehrsministerium erteilte
daher 1995 der Arbeitsgemeinschaft 4. Röhre Elbtunnel den Auftrag zu einem
Erweiterungsbau. Er soll künftig den Verkehr unter der Elbe durch eine zusätzliche
Nord-Süd-Verbindung flüssiger und sicherer gestalten.
Größter Unterwassertunnel
Die Segmente der drei vorhandenen Elbtunnel-Röhren waren noch in einer offenen
Baggerrinne im Flussgrund abgesetzt worden. Heute dagegen ermöglicht die
fortgeschrittene Schildvortriebstechnik ein wirtschaftlicheres und
umweltschonenderes Verfahren. So fällt z. B. kein schadstoffbelasteter Aushub
mehr an, der mit hohen Kosten entsorgt werden musste. Etwa 2561 Meter der
insgesamt ca. 3101 Meter langen Tunnelstrecke werden im
Schildvortriebsverfahren gebaut. Unter der Elbe, die hier eine Fahrwassertiefe von
mehr als 15 Metern hat, ist man inzwischen durch; bei Redaktionsschluss waren
noch etwa 400 Meter unter dem Nordufer zu bohren. Die fertige Röhre wird einen
Innendurchmesser von 12,35 Metern und eine Durchfahrtshöhe von 4,90 Metern
haben. Sie ist damit der zurzeit größte im Schildvortrieb hergestellte
Unterwassertunnel.
Knapp unter dem Keller
Trotz modernster Technik war und ist das Bohren der vierten Elbtunnelröhre kein
leichtes Vorhaben. Der Vortrieb muss bei einem dauernden Wasserdruck von über
40 Metern Wassersäule an der Tunnelsohle unterschiedlichste Bodenstrukturen
bewältigen. Dazu gehören Sand, Geröll, Schlick, Geschiebemergel und Findlinge.
1. Auffüllung Sand
2. Sand/Kiese
3. Kies/Geröll
4. Klei
5. Geschiebemergel
6. Lauenburger Ton
7. Geschiebelehm
8. Glimmterton (Tertiär)
Die 4. Tunnelröhre unterquert die Elbe, deren Fahrwassertiefe an dieser Stelle über
15 Meter beträgt, in einem großen Bogen. Bei der Bohrung musste eine komplizierte

Bodenstruktur durchfahren werden.
"Trude" unterquerte die Elbe bei vollem Schiffsverkehr mit einer sehr geringen
Bodenüberdeckung von ca. acht bis 13 Metern. Die mechanischen Eigenschaften
dieser Überdeckung wurden deshalb vor Baubeginn durch Bodenverdichtung
verbessert. Im Uferzonenbereich nähert sich das Schneidrad der
Schildvortriebsmaschine zum Teil bis auf ca. 9,50 Meter der Kellersohle
vorhandener Wohnhäuser. Das erforderte besondere Sicherheitsmaßnahmen wie
Bodeninjektionen, um Setzungen zu verhindern. Einem gigantischen Maulwurf
vergleichbar arbeitet sich die rund 2 600 Tonnen schwere Schildvortriebsmaschine
pro Tag etwa sechs Meter voran. Durch Drehbewegungen baut das mit über 100
Schälmessern und ca. 30 Rollenmeißeln bestückte Schneidrad den Boden ab. Die
Vortriebsgeschwindigkeit schwankt je nach Bodenbeschaffenheit zwischen zwei
und 35 Millimetern pro Minute.
Der Tunnelbau erfordert insgesamt rund 11
500 in einem eigens errichteten Werk
produzierte Stahlbetonfertigteile (Tübbings),
die per Bahn transportiert werden
Täglich bis zu sechs Ringe
Zwischen der Stirnseite des Bohrers und der Abbaufläche (Ortsbrust) ist ein
Gemisch aus einer speziellen Stützflüssigkeit und Erde. Es wird durch ein
Luftpolster ständig unter Druck gehalten, damit die vor dem Schneidrad stehende,
senkrechte "Bodenplatte" nicht einstürzt. In die Stützflüssigkeit fallende Steinblöcke
werden durch einen Steinbrecher zerkleinert und mit dem abgebauten Boden durch
eine Förderleitung zur Separieranlage über Tage gepumpt. Dem Bohrvorgang folgt
sofort der ringförmige Einbau vorgefertigter Stahlbetonteile, der so genannten
Tübbings, aus denen sich die Tunnelwand zusammensetzt. So können maximal
sechs neue Tunnelringe in 24 Stunden entstehen.
Ohne Druckluft geht nichts
Die Tunnelröhre besteht aus insgesamt 1280
Ringen, die jeweils aus neun Tübbings
zusammengesetzt sind.
Druckluft dient vor allem zum Aufbau und zur Aufrechterhaltung des Druckes auf
den Schneidradraum. Je nachdem, ob gerade Vortrieb stattfindet oder nicht,
schwankt der Luftbedarf zwischen 5 und 25 m 3 /min. Kurzzeitig kann er jedoch auch
bis auf 150 m 3 /min ansteigen.
Wirtschaftliche Container-Lösung
Zur Grundlastversorgung wurden zwei Schraubenkompressoren KAESER ES 280

in Containern installiert, die bei 8 bar jeweils 25,92 m 3 /min Druckluft erzeugen. Die
von KAESER konzipierten Containeranlagen verfügen über eine integrierte
Druckluft- und Kondensataufbereitung sowie über ein Steuerungs- und
Lüftungssystem. Sie sind zwischen -20 und +40 °C Außentemperatur problemlos
einsetzbar. Der Vorteil dieser Lösung liegt in der schnellen Montage und der
flexiblen Einsetzbarkeit der Kompressoren. Das ausgereifte Anlagenkonzept
ermöglicht aber auch - wie hier - einen langfristigen stationären Einsatz. Für
erhöhten Druckluftbedarf und als Reserveaggregate bei Stromausfall stellte man
zusätzlich sechs dieselgetriebene Baukompressoren KAESER Mobilair 260 auf.
Diese leistungsfähigen Anlagen haben eine Liefermenge von 25,5 m 3 /min bei 8
bar. Je zwei Mobilair-Kompressoren ist ein Aufbereitungscontainer zugeschaltet, in
dem die Druckluft gereinigt wird.
Hohe Sicherheit
So präsentiert sich "Trude" den Besuchern der neuen
Elbtunnelröhre. Der Bohrdurchmesser der
Vortriebsanlage beträgt 14,2 m.
Im Normalbetrieb stimmt eine übergeordnete Mikroprozessorverbundsteuerung
MVS 8000 die Leistung der beiden elektrisch angetriebenen KAESER-
Schraubenkompressoren auf den jeweiligen Druckluftbedarf der Baustelle ab.
Besteht erhöhter Bedarf, so startet die MVS automatisch die Baukompressoren.
Selbst wenn einmal der Strom ausfallen sollte, ist die Druckluftversorgung
gesichert: Dann versorgt ein Notstromaggregat die elektrisch betriebenen
Nebensysteme, und gleichzeitig werden die dieselgetriebenen Kompressoren
verbrauchsabhängig gestartet und gesteuert. Damit steht auch unter diesen
Bedingungen die geforderte Maximalluftmenge von 150 m 3 /min zur Verfügung.
Höchste Druckluftverfügbarkeit
gewährleistet die installierte
KAESER-
Kompressorenstation.