Grenzüberschreitende Konnektivität: Was gibt es Neues bei Tunnelprojekten in Europa?

Bis 2028 entsteht mit der neuen U-Bahnlinie U2 am Matzleinsdorfer Platz eine Anbindung an die S-Bahn-Stammstrecke (Foto: Doka)

In Europa wurden einige der ehrgeizigsten Tunnelbauwerke gebaut. Der Kontinent reißt langsam die Barrieren für Reisen durch Länder nieder, und es scheint, als ob keine Herausforderung zu groß wäre. Gleichzeitig wird die Mobilität in ganz Europa durch den Bau neuer U-Bahnen und verbesserter Straßen einfacher.

Eines der beeindruckendsten Tunnelprojekte ist der Brenner-Basistunnel (BBT), der nach seiner Fertigstellung die längste unterirdische Eisenbahnverbindung der Welt sein wird. Der 64 Kilometer lange Tunnel wird Innsbruck, Österreich, mit Fortezza, Italien, verbinden und so die Reisezeiten erheblich verkürzen und die Kapazität des Gütertransports durch die Alpen erhöhen.

Der BBT gilt als Eckpfeiler des transeuropäischen Verkehrsnetzes (TEN-V), dessen Ziel darin besteht, die grenzüberschreitende Konnektivität zu verbessern und die wirtschaftliche Integration innerhalb der EU voranzutreiben.

Herrenknecht, ein in Deutschland ansässiges Unternehmen, das Tunnelbohrmaschinen (TBM) herstellt, übergab im März 2024 seine siebte Maschine für das Projekt.

Die neue Herrenknecht-Doppelschild-TBM für den Brenner-Basistunnel hat einen Durchmesser von 10,37 m, eine Länge von rund 183 m und bringt ein Gesamtgewicht von rund 2.700 Tonnen auf die Waage.

Voraussichtlich Ende März startet der Transport der ersten Maschinenteile vom Herrenknecht-Werk in Schwanau nach Österreich. Anschließend wird die Maschine in der eigens dafür konzipierten Montagekaverne des Tunnels wieder zusammengebaut. Der Vortriebsstart ist für Herbst 2024 geplant.

Die achte, baugleiche Doppelschild-TBM für den Vortrieb der zweiten Tunnelröhre im Baulos H53 Pfons-Brenner wird derzeit ebenfalls im Herrenknecht-Werk in Schwanau gebaut und im Frühjahr 2025 ausgeliefert.

Ebenso revolutioniert der Grand Paris Express, ein umfangreiches U-Bahn-Erweiterungsprojekt, den öffentlichen Nahverkehr in der französischen Hauptstadt. Dieses Projekt besteht aus vier neuen Linien und der Verlängerung zweier bestehender Linien. Es werden 200 km neue Gleise hinzugefügt, die die Vororte der Stadt und die wichtigsten Geschäftsviertel miteinander verbinden. Dieses ehrgeizige Vorhaben soll Verkehrsstaus verringern, die Umweltverschmutzung reduzieren und Millionen von Pendlern ein nahtloses Reiseerlebnis bieten.

Herrenknecht lieferte eine neue TBM für das Brenner Basistunnel-Projekt (Foto: Herrenknecht)

Vor Kurzem wurden mehrere neue Aufträge vergeben. Einer davon geht an eine Gruppe unter der Leitung des französischen Bauunternehmens Bouygues für den Bau der Linie 15 Ost, die Bobigny und Saint-Ouen verbindet. Ein weiterer Auftrag geht an ein Joint Venture zwischen dem italienischen Bauunternehmen Webuild und dem französischen Ingenieurunternehmen NGE für den westlichen Abschnitt der Linie 15. Dabei geht es um die Planung und den Bau von vier unterirdischen Stationen sowie sieben Kilometern Tunneln unter Einsatz von Tunnelbohrmaschinen.

Lehrgerüst und Schalung im Tunnelbau

An einem komplexen und innovativen Tunnelbauprojekt ist auch der Lehrgerüst- und Schalungsspezialist Doka beteiligt.

In der österreichischen Hauptstadt Wien wird der öffentliche Nahverkehr derzeit erheblich verbessert: Mit der Verlängerung der Linie U2, die das Stadtzentrum verbindet, und dem Bau einer neuen, vollautomatischen Linie (U5) bis 2028.

Doka spielt bei diesem Projekt mit maßgeschneiderten Schalungslösungen eine Schlüsselrolle, insbesondere am Matzleinsdorfer Platz, wo mehrere komplexe Tunnel- und Bahnhofsbauwerke errichtet werden.

Bis 2028 wird die neue U-Bahnlinie U2 am Matzleinsdorfer Platz an die S-Bahn-Stammstrecke angebunden, wovon rund 50.000 Menschen im Einzugsgebiet profitieren werden. Zuvor müssen rund um die Station insgesamt 1.400 m Tunnel fertiggestellt werden.

Da die S-Bahn-Station Matzleinsdorfer Platz direkt über dem neuen U-Bahnhof liegt, sind an Tunnel und Schalung besondere Herausforderungen zu stellen. So kann der Boden nur sehr behutsam ausgehoben werden, was besondere Maßnahmen erfordert.

Hierzu zählt zum Beispiel der Einsatz einer Stütztellerfeder oder eines in den Stationsröhren vorbetonierten „Stützrings“, die bereits bei der Schalungsplanung durch das Doka-Engineering-Team berücksichtigt werden müssen.

Doka lieferte den Großteil der Schalungslösungen für den Bahnhof, darunter den Schalwagen für die beiden Stationstunnel, die Führungswagen für die Stations- und Linientunnel sowie die Schalung für einen Rolltreppenschacht. Sämtliche Übergänge wurden in 3D geplant.

Baulos Tulfes-Pfons am Brenner Basistunnel (Foto: Brenner Basistunnel)

Thomas Staffenberger, Leiter der S&I Unit Eng Schalung und Infrastruktur bei Doka, sagt, dass die 3D-Visualisierung die Möglichkeit bietet, die Lösung in ihrer Gesamtheit unter Berücksichtigung aller Details und Nuancen zu prüfen.

„Gerade bei variablen Geometrien“, so Staffenberger, „wird die gesamte Schalungsplanung deutlich effizienter und sicherer, da mögliche Kollisionen und Probleme bereits im Vorfeld vermieden werden können.“

„Auch unsere Bauherren freuen sich über den Gesamteindruck im Detail, um sich bereits im Vorfeld Gedanken über alle Besonderheiten machen und die Baustelle vorbereiten zu können.“

Sicherheit geht vor

Da Tunnelprojekte immer komplexer und damit auch gefährlicher werden, greifen Unternehmen verstärkt auf Technologien zurück, um ihre Arbeiter in riskanten Situationen auf der Baustelle zu schützen.

Eine Gruppe führender Unternehmen aus den Bereichen Maschinenbau, Tiefbau und Roboterautomatisierung, darunter Tunnel Engineering Services (UK) (TES), i3D Robotics (i3D), das Manufacturing Technology Centre (MTC), Costain und VVB Engineering, hat die erste Roboter- und KI-Lösung für die Installation mechanischer und ziviler Dienste in Tunneln entwickelt.

Die Installation dieser Dienste in Tunneln ist traditionell gefährlich, arbeitsintensiv und zeitaufwändig. Der Prototyp des Automated Tunnel Robotic Installation System (ATRIS) soll in der Lage sein, Halterungen selbstständig auszuwählen, ihre Montagestellen entlang einer Tunnelwand zu lokalisieren und sie zu installieren.

Nach der vollständigen Entwicklung kann das fertige System laut der Gruppe im Tunnelbau in verschiedenen Sektoren eingesetzt werden, darunter Verkehr, Wasser und Energie. Die Maschine soll die Produktivität um 40 % steigern, indem sie eine schnellere Installation ermöglicht, die Installationskosten für neue mechanische und elektrische (M&E) Systeme um 30 % senkt und die Bewegungen der Baumaschinen um 40 % verringert, wodurch der Kohlenstoffausstoß reduziert wird.

Steve Nesbitt, Cheftechnologe für die gebaute Umwelt bei MTC, sagt: „Wie viele andere Branchen auch, gab es in den letzten Jahren auch in der Baubranche Probleme mit den Arbeitskräften. Dies hat zu einem größeren Interesse an der Nutzung von Robotern zur Lösung dieser Probleme geführt, die über die Fertigung und Logistik hinausgehen.

„Indem wir unser Fachwissen in dieses Projekt einbringen, ebnen wir den Bauunternehmen den Weg für den Einsatz von Technologien zur besseren Kontrolle und Strukturierung der Arbeiten auf der Baustelle. So wird die Bereitstellung von Infrastruktur sicherer, produktiver und nachhaltiger.“

Lee Bateson, Maschinenbau- und Ingenieurmanager sowie Leiter der Robotik bei Costain, fügt hinzu: „Den Robotern scheinbar einfache Aufgaben beizubringen – beispielsweise, wie man ein Überdrehen der Schrauben in den Steckschlüsseleinsätzen vermeidet – war dank des kooperativen Geistes des Konsortiums äußerst erfüllend.

„Ob es nun um die Reduzierung des CO2-Ausstoßes, die Steigerung der Produktivität oder die Verbesserung der Gesundheit und Sicherheit der Belegschaft geht, dies ist eine bahnbrechende Technologie, die den Kunden, für die wir Tunnel bauen, enorme Vorteile bringen wird.“

Herausforderungen vereinfachen

Automatisiertes robotergestütztes Tunnelinstallationssystem (ATRIS) (Foto: Andrei Zota/Cotain)

Darüber hinaus stellt sich Amberg Technologies den Herausforderungen des modernen Tunnelbaus mit der Mission, die Tunnelvermessung zu vereinfachen.

Die Systemlösungen des Schweizer Unternehmens unter dem Dach Amberg Tunnel vereinen präzise Messinstrumente mit aufgabenspezifischer Software. Insbesondere in den Bereichen Tunnelnavigation, Tunnelprofilmessung, Tunnelscanning, Geotechnische Analysen und As-Built-Tunnelanalysen werden deutliche Effizienzsteigerungen erzielt.

Das Unternehmen war kürzlich an einem groß angelegten Tunnelprojekt in Schweden beteiligt. Die Stockholmer Umgehungsstraße – Förbifart Stockholm – ist eine neue Route für die europäische Autobahn (E4) an der schwedischen Hauptstadt vorbei. Das Infrastrukturprojekt wird nach seiner Fertigstellung einen der längsten Autobahntunnel der Welt umfassen.

Der Tunnelkomplex wurde in einer Building Information Modeling (BIM)-Umgebung entworfen und umfasst Hauptdurchgänge, Querschläge, Lüftungsschächte und Zugangstunnel. Der Abschnitt „FSE305 Bergtunnlar Lovö“, der für seine komplexe Geometrie bekannt ist, stellte erhebliche Herausforderungen für die Vermessung dar. Die größte Hürde, so Amberg Technologies, sei die Verarbeitung der umfangreichen gesammelten Daten und die rechtzeitige Bereitstellung von Berichten.

Der schwedische Tunnelvermesser des Projekts soll mit mehreren lokalen Softwareplattformen jongliert haben, was zu erheblichen Ineffizienzen führte. Amberg Tunnelscan wurde eingesetzt, um den Prozess zu rationalisieren, indem der Schwerpunkt auf tunnelspezifische Herausforderungen gelegt wurde.

Das Unternehmen gibt an, dass die Software den direkten Datenimport von Scannern unterstützt und Tools zur Georeferenzierung und Datenbereinigung bietet. Darüber hinaus organisiert die Software Scans systematisch, sodass Benutzer direkt von der Plattform aus maßgeschneiderte Analysen und Berichte erstellen können.

Dies sind nur einige Beispiele dafür, wie ehrgeizig Tunnelprojekte in ganz Europa sein können. Mit moderner Technologie und rationalisierten Arbeitsabläufen können diese Projekte den Verkehr neu definieren und Tausenden von Menschen täglich weitere Vorteile bringen. Wir waren noch nie so vernetzt wie heute, und die Projekte werden noch größer werden, da wir mithilfe modernster Technologie und verbesserter Sicherheitssysteme weiterhin umfangreiche Tunnel auf dem ganzen Kontinent bauen.