Tunnelbau: Unterschied zwischen den Versionen

Tunnelbauwerke sind unterirdische Verkehrsanlagen. Sie unterscheiden sich von [[Stollen]] dadurch, dass die Tunnelröhre an beiden Seiten zutage tritt. <br />

Nach Art der Herstellung wird unterschieden in offene und geschlossene Bauweisen sowie in Bauweisen unter Wasser. Offene Bauweisen sind durch Baugruben gekennzeichnet, in denen die Tunnel von der Geländeoberfläche aus hergestellt werden. Geschlossene Bauweisen werden teilweise oder vollständig untertage ausgeführt. <br />

Die Belastungen der Tunnelwände sind extrem. Sie müssen dauerhaft dem Gebirgsdruck – auch im Brandfall – standhalten, das Eindringen von Wasser in den Tunnelquerschnitt verhindern, dem chemischen Angriff durch angreifende Wässer widerstehen und wirtschaftlich zu bauen und zu unterhalten sein. Aufgrund der hohen Investitionskosten für Tunnelbauwerke werden sie für Nutzungsdauern von in der Regel über 100 Jahren konzipiert. Aus betrieblichen und wirtschaftlichen Gründen verzichten die Betreiber gerne auf Tunnelwandverkleidungen.<br />

Im nicht standfesten Gestein werden selten noch traditionelle Bauweisen, meist aber der Schildvortrieb angewendet. Hier wird ein als Deckschild bezeichneter kreisrunder Stahlzylinder im Querschnitt des späteren Tunnelprofils mit hydraulischen Pressen vorgetrieben. Ein rotierender Bohrkopf löst das Gestein im Durchmesser des Endquerschnitts und fördert es über das Schildinnere auf Förderbänder. Das Gebirge wird mit Tübbings ausgekleidet, wobei meistens sieben Tübbings einen geschlossenen Ring ergeben. Der Raum zwischen Tübbing und Gebirge wird verpresst (Ringspaltverpressung). Bei wasserführenden Gesteinsschichten kann der Arbeitsraum durch eine Rückwand abgeschlossen und unter Überdruck gesetzt werden, so dass kein Wasser in die Vortriebsmaschine eindringen kann.<br />

Bei geringen Erdüberdeckungen, z. B. bei Unterfahrungen von Bebauung im innerstädtischen Bereich, werden das HDI- und das [[Gefrierverfahren]] eingesetzt. Beim HDI-Verfahren werden unter hohem Druck [[Zement|Zementsuspensionen]] über horizontale oder leicht geneigte Bohrungen in den Baugrund gepresst. Die so entstehenden sehr langen HDI-Säulen stabilisieren den Boden. Unter dem Fächer der HDI-Säulen erfolgt dann der Tunnelvortrieb. Beim eher selten eingesetzten Gefrierverfahren wird dasselbe Ergebnis über die Vereisung des Baugrunds über horizontale Langstreckenbohrungen erreicht. <br />

Die offene Bauweise ist bei geringer Tiefenlage des Tunnels eine sehr kostengünstige Bauweise. Vor dem Bodenaushub werden Baugrubenumschließungen, z.B. als [[Bohrpfahl|Bohrpfahlwände]] oder [[Schlitzwand|Schlitzwände]], eingebracht, die oft konstruktiv in das entstehende Tunnelbauwerk einbezogen werden. Normalerweise bleibt die Baugrube während der gesamten Bauzeit der Sohlen und Wände offen. Erst nach dem Abschluss dieser Arbeiten wird die Decke betoniert und mit Erdreich überschüttet. Bei der Deckelbauweise wird bei Erreichen einer Höhe, in der Bagger und Radlader arbeiten können, ein oberer Deckel betoniert, unter dem die weiteren Arbeiten stattfinden können, während auf dem Deckel z. B. schon wieder der Straßenverkehr fließt. Der Tunnelquerschnitt ist meist rechteckig.<br />

Die Anzahl der Tunnelbauwerke, die im Schildvortrieb mit einschaligen, wasserdichten Tübbingauskleidungen erstellt wurden, hat in den letzten Jahren weltweit sprunghaft zugenommen. Die [[Tübbings]] werden in der für den Einbau erforderlichen hohen Präzision in einer Feldfabrik oder in einem Betonfertigteilwerk hergestellt und auf Schienenfahrzeugen zur Einbaustelle transportiert. Im Schildschwanz der Vortriebsanlage werden die Tübbings aufgenommen und an das Gebirge gesetzt. Sieben Tübbings ergeben meist einen geschlossenen Ring. <br />

Brandschutz <br />

Der Feuerwiderstand von Stahl ist sehr gering, die Temperatursteigerungsrate im Querschnitt sehr hoch. Unverkleideter Stahl verliert im Brandfall sehr schnell seine Tragfähigkeit und es besteht Einsturzgefahr. Bei Tunnelinnenschalen aus Beton liegt die Bewehrung aus Stahl gut geschützt mit ausreichender [[Betondeckung]] im Beton. Da die Temperatursteigerung in einem Betonbauteil gering ist, werden in den inneren oder nicht beflammten Bauteilbereichen keine so hohen Temperaturen erreicht wie auf Flächen, die den Flammen zugewandt sind [9]. Die Betonüberdeckung der für den Brandfall bemessenen Betonbauteile ist so groß, dass auch bei den im Brandfall auftretenden Betonabplatzungen die Standsicherheit der Konstruktion nicht gefährdet ist.  

Neben den bekannten vorteilhaften Gebrauchseigenschaften von [[Fahrbahndecke|Fahrbahndecken]] aus Beton ist bezüglich des Einsatzes in Tunnelstrecken vor allem hervorzuheben, dass Beton nicht brennt und somit auch nicht zur Rauchentwicklung bei Tunnelbränden beiträgt. Darüber hinaus spart ihre Helligkeit in Abhängigkeit von der Tunnellänge und der Leuchtdichte der Tunnelbeleuchtung bis zu 35 % der Stromkosten ein. Betondecken reduzieren auch die Unterhaltungsarbeiten im Tunnel, erhöhen durch weniger Verkehrsbeschränkungen die Verkehrssicherheit und verbessern den Verkehrsfluss. Da bergmännisch vorgetriebene Tunnel in aller Regel einen geschlossenen Kreisquerschnitt aufweisen, ist über der Tunnelsohle ausreichend Raum vorhanden, eine Betonfahrbahndecke und die Tragschichten auf einer Kiesausgleichsschicht einbauen zu können. Der Straßenoberbau im Tunnel entspricht dabei der [[Belastungsklassen|Belastungsklasse]] der Fahrbahnbefestigung außerhalb des Tunnelbauwerks. Es ist konstruktiv und baubetrieblich vorteilhaft, wenn sich außerhalb des Tunnelbauwerks eine Fahrbahndecke aus Beton anschließt. Erhält nur die Tunnelstrecke eine [[Fahrbahndecke]] aus Beton, sind besondere Maßnahmen zur Sicherung der letzten Platte erforderlich. Die Herstellung der Betondecke im Tunnel entspricht denselben Prinzipien wie denen auf freier Strecke. Querfugen sollten aber in kürzeren Abständen angeordnet werden, da der ständige Luftzug im Tunnel zu einem stärkeren Austrocknen der oberen Betonschicht führt und sich dadurch unter Umständen die Betonplatten nach oben wölben können. Eine Verkürzung der Plattenlänge auf etwa 4 m wirkt dem entgegen. <br />