Tunnelbau: Technologien, Sicherheit und Nachhaltigkeit unter Tage

Maschinelle Tunnelbautechnologien und Ausrüstung

Der moderne Tunnelbau verlässt sich auf hochspezialisierte Maschinen und Technologien, die effizienzsteigernd und präzise arbeiten. Als Weltmarktführer für ganzheitliche technische Lösungen im maschinellen Vortrieb bietet Herrenknecht das breiteste Produktportfolio, das von Vortriebstechnik über Zusatzequipment bis hin zu Rundum-Servicepaketen reicht. Mit über 6.200 erfolgreichen Projekten weltweit deckt das Unternehmen Anwendungen im Verkehrstunnelbau (Straße, Eisenbahn, Metro), bei Ver- und Entsorgungssystemen sowie im Bergbau ab.

Tunnelvortriebsmaschinen (TBM)

Die Tunnelvortriebsmaschine (TBM) ist das Herzstück moderner Tunnelbauprojekte. Sie graben Vollquerschnittstunnel in einem einzigen mechanischen Arbeitsgang und wiegen oft über 6.000 Tonnen bei einer Länge von mehr als 150 Metern. Je nach Geologie kommen unterschiedliche Typen zum Einsatz:

• EPB-Schild: Für bindige Böden mit hohem Schluff- oder Tonanteil und geringer Wasserdurchlässigkeit (Durchmesser 1,7–16 m)
• Gripper-TBM: Für Festgestein (Durchmesser 3,5–12,5 m)
• Doppelschild-TBM: Kombination aus Schild- und Gripper-Technologie für wechselnde Gebirgsverhältnisse (2,8–14 m)
• Mixschild: Für heterogene Böden (4–19 m)
• AVN-Maschinen: Für Rohrvortrieb und Tübbingausbau bis OD 4,8 m

Zusätzlich bieten Hersteller wie Epiroc seit über 140 Jahren Ausrüstungen für Bohr- und Sprengarbeiten, darunter Vortriebsbohrer, Ankerbohrwagen, Belüftungsgeräte, Lader und Trucks.

Bohrtechnik und Gebirgssicherung

Die BTD Bohrtechnik AG liefert spezialisierte Tunnelbau-Werkzeuge wie Monoblockbohrer, Keillochbohrer und Konusbohrausrüstungen. Für die Gebirgssicherung bieten Unternehmen wie Belloli SA Felsanker, Pipe-Roof-Systeme und Einbaumaterialien. Die Normet AG ergänzt das Portfolio mit Betonspritzsystemen (Spraymec, Alpha, Minimec), Felsräumgeräten und Hebe-Installationssystemen.

Sicherheitsausrüstung und Rettungssysteme

Neben den aktiven Baugeräten sind passive Sicherheitssysteme essenziell. Elkuch entwickelt SOS-Alarmkästen (IP65-geschützt, mit Feuerlöscher-Halterung und Fernüberwachung) sowie Rettungscontainer, die beim Tunnelvortrieb mitgeführt werden und als sichere Zufluchtsorte mit Atemluft- und Energiereserve dienen.

Sicherheit und Nachhaltigkeit im Tunnelbau

Der Tunnelbau stellt hohe Anforderungen an die Sicherheit der Beschäftigten und den Umweltschutz. Moderne Projekte integrieren umfassende Schutzkonzepte und ressourcenschonende Bauweisen.

Arbeitsschutz und Gesundheitsschutz

Die Suva hat in Zusammenarbeit mit der International Tunneling Association (ITA) einen umfassenden Leitfaden für sicheres Arbeiten im Tunnelbau erarbeitet. Dieser deckt zehn Kapitel ab, darunter notwendige Schutzausrüstung, Verkehrswege zum Arbeitsplatz, Ausbruch und Gebirgssicherung, Transport in Tunnelanlagen sowie den Umgang mit Schadstoffen in der Atemluft. Besonders wichtig sind die Lebenswichtigen Regeln, die auch fremdsprachige Mitarbeitende durch bildliche Darstellungen verstehen können.

Umweltfreundliche Bauverfahren

Traditionelle Bauweisen erfordern massive Stützwände und Grundwasserabsenkungen, die den Naturhaushalt beeinträchtigen. Mit Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) wurde ein neues Verfahren entwickelt, das auf mobile Wände ohne spezielle Grundwasserabdichtung setzt. Diese Technologie kann den Beton- und Stahlbedarf um bis zu 50 Prozent sowie den CO2-Ausstoß erheblich reduzieren. Beim Bau des Fehmarnbelt-Tunnels werden durch den Einsatz von Wärmepumpen, Akkutechnologie bei Baggerschiffen und die Wiederverwendung von Baumaterialien die Emissionen minimiert. Der für 120 Jahre Lebensdauer konzipierte Tunnel setzt auf erneuerbare Energien und klimaschonendere Materialien.

Kreislaufwirtschaft und Materialverwendung

Beim Bau der zweiten Gotthardröhre werden von insgesamt 7,4 Millionen Tonnen Ausbruchmaterial rund 1,8 Millionen Tonnen zu neuem Baumaterial verarbeitet, 1,9 Millionen Tonnen für Landschaftsmodellierungen genutzt und 3,5 Millionen Tonnen für die Renaturierung des Urnersees eingesetzt. Diese umfassende Wiederverwertung minimiert die Umweltauswirkungen und reduziert Transporte.

Digitalisierung und innovative Zukunftstechnologien

Die digitale Transformation revolutioniert den Tunnelbau – von der Planung bis zur Betriebsphase.

Digitale Planung und BIM

Das Tunnel Digitalization Center im Versuchsstollen Hagerbach demonstriert live das Zusammenspiel von realer und digitaler Welt. Building Information Modeling (BIM) ermöglicht die digitale Abbildung aller Bauphasen einschließlich Zeitplanung, Kosten und Materialflüssen. Hexagon bietet Lösungen für die präzise Maschinenspurführung, Echtzeitüberwachung und die Optimierung von Arbeitsabläufen über den gesamten Lebenszyklus.

Automatisierung und Elektromobilität

Normet treibt mit SmartDrive die Elektrifizierung voran: Die modulare Architektur für batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) ermöglicht null lokale Emissionen bei höherer Produktivität und niedrigeren Betriebskosten. Die ElectroDynamic-Technologie kombiniert elektrische Antriebe mit emissionsarmer Motorentechnologie für höhere Nutzlasten bei kompakten Abmessungen. Mit Charmec Revo werden Sprengstoff-Ladesysteme automatisiert, um Bediener aus Hochrisikozonen zu entfernen, während SmartSpray die Automatisierung von Spritzbeton-Anwendungen vorantreibt.

VR-Training und Simulation

Die Schulung von Maschinenführern wird durch VR-Trainingssimulatoren effizienter. Normet bietet Simulatoren für sichere Übungsumgebungen, während Epiroc durch vereinheitlichte Steuersysteme über alle Maschinen hinweg die Schulungszeiten reduziert. Diese digitalen Lösungen erhöhen die Sicherheit und Verfügbarkeit der Maschinen.