Bauverfahren U4

Schildvortrieb – die Natur stand Pate

Ihre Ausmaße sind beachtlich: 74 Meter ist sie lang, sie wiegt 650 Tonnen und hat einen Durchmesser von 6,57 Metern. Die stattliche „Dame“ gräbt sich vom Überseequartier unter der Innenstadt hindurch bis zum Jungfernstieg: 2,8 Kilometer sind das je Strecke, zwei Tunnelröhren wird sie bauen, und das nacheinander. Eine besondere Herausforderung stellt der Hamburger Boden dar, durch den sie sich Tag für Tag kämpfen muss: Hier warten unter anderem Schichten von eiszeitlichem zähen Glimmerton sowie grobsteiniges Geröll auf sie. Den tiefsten Punkt erreicht sie am Alten Steinweg, da arbeitet sie mehr als 40 Meter unter der Erde.

In vielen Einzelteilen wird der Tunnelbohrer, der für das Bauprojekt U4 maßgeschneidert wurde, am Überseequartier angeliefert und zusammengebaut. Hier beginnt seine Reise durch die Hamburger Unterwelt: Die erste Röhre wird seit Juni 2008 gegraben, die zweite folgt etwa ein Jahr später.

Vorne graben, hinten sichern und bauen

Für die Methode des Schildvortriebs stand die Natur Pate, denn der Tunnelbohrer arbeitet ähnlich wie der so genannte Schiffsbohrwurm. Der Wurm ist eigentlich eine Muschel und bohrt sich mit der Schale vorwärts durch die Erde. Den gebohrten Tunnel verstärkt er dann mit eigenen kalkhaltigen Ausscheidungen. Die Schildvortriebsmaschine funktioniert nach demselben Prinzip: Vorne gräbt sie den Tunnel mit ihrem Schneidrad bestückt mit Schälmessern und Meißeln, hinten baut sie die Röhre mit Ringen aus Stahlbetonbauteilen, den Tübbingen. Um sich vorwärts zu bewegen, drückt sie sich am gerade montierten Betonring ab, schiebt sich nach vorn und gräbt den Tunnel dabei weiter, bis hinten der nächste Ring Platz findet.

Das Schneidrad zermahlt, zertrümmert und zerkleinert das Erdreich an der sogenannten Ortsbrust. Dieser Begriff stammt aus der Bergmannssprache und bezeichnet den „Tatort“, an dem der Stollen vorwärts gegraben wird. Der abgebaute Boden wird mit einer Bentonit-Suspension zu einem pumpfähigen Gemisch vermengt und durch eine mitgeführte Rohrleitung durch die fertig gestellte Tunnelröhre zurückbefördert. In der HafenCity werden Erdreich und Bentonit wieder getrennt, das Bentonit wird aufgearbeitet und wiederverwendet und durch ein weiteres Rohr erneut zur Maschine geleitet. Damit die Ver- und Entsorgungsleitungen immer vorhanden sind, müssen die Rohre und elektrischen Leitungen zur HafenCity während des Tübbingeinbaus verlängert werden.

Die Ortsbrust ist ständigem Druck ausgesetzt: Von oben lasten Boden und Grundwasser auf ihr, und in der Waagerechten drückt der Schildvortrieb. Damit die Erdmassen unter solchem Druck nicht nachgeben und einbrechen, wird die Ortsbrust mit einer Stützflüssigkeit – wie beim Schlitzwandverfahren – stabilisiert. Dazu verwendet man hier wiederum die Bentonit-Suspension.

Der eingesetzte Hydroschildvortrieb gilt als sehr setzungsarm und wird weltweit bei innerstädtischen Tunnelbauprojekten eingesetzt. Der durch die Bohrungen entstehende Hohlraum wird in einem Arbeitsgang mit Betonringen ausgekleidet. Der zwischen Tunnelring und Erdreich verbleibende zirka 15 Zentimeter dicke Zwischenraum, der so genannte Ringspalt, wird im selben Arbeitsgang mit einem Spezialmörtel unter hohem Druck verpresst. So kann kein Erdreich nachrutschen.

Auf der Brücke

In der „Kommandozentrale“ im vorderen Teil der Maschine sorgen die Techniker für einen reibungslosen Ablauf und stimmen die verschiedenen Arbeitsschritte aufeinander ab. Sie bedienen sich dabei vieler Messmethoden. Verschiedene Frühwarnsysteme sorgen dafür, dass die Maschine bei minimalen Setzungen des Erdreichs während des Bohrvorgangs gegensteuert, indem sie ihr Tempo ggf. verlangsamt und den Druck zur Stützung des Erdreichs erhöht. Hier geht Sicherheit vor Tempo.

Ändert sich das Gestein oder sind die Werkzeuge abgenutzt, so müssen die Werkzeuge gewechselt werden. Besondere Ansprüche an den Tunnelbau stellt der Hamburger Baugrund: Er besteht unter anderem aus Schichten von Geröll, Mergel, Sand und Glimmerton, durch die sich der Tunnelbohrer kämpfen muss und die jeweils spezielle Werkzeuge erfordern. Löst sich ein Gesteinsbrocken aus der Ortsbrust und kann nicht durch die Werkzeuge am Schneidrad durch Rollenmeißel und Schälmesser zerkleinert werden, müssen die Tunnelbauer sogar selbst in den Kopf der Maschine einsteigen und den „Querulanten“ durch das Schildrad hindurch im Handbetrieb zerkleinern.

Ring für Ring entsteht die Röhre

 

Die Betontübbinge werden für das U4-Bauprojekt so genau berechnet und hergestellt, dass der Tunnelring insgesamt nur maximal 10 Zentimeter vom festgelegten Maß abweichen darf, damit der Tunnel passgenau seine Strecke einhält. Eine kleine Lorenbahn bringt die 1,50 Meter breiten und bis zu 4 Tonnen schweren Stahlbetonbauteile zur Maschine. Hier hebt sie ein Kran auf ein Förderband, das die Tübbinge zum Erektor transportiert. Dieser riesige Arm stemmt die Stahlbetonteile in einer genau festgelegten Reihenfolge an die Wand.

Tunnelstrecken unter Beobachtung

Die Tunnelstrecke wird permanent vermessungstechnisch überwacht. Die Sicherheitsvorkehrungen bleiben auch für die zweite Tunnelfahrt bestehen, sodass auch eine längerfristige Beobachtung der ersten Tunnelröhre möglich ist. Hierzu sind in allen Gebäuden, die unterfahren werden oder im Auswirkungsbereich liegen, Schlauchwaagen angebracht.

Sie haben noch weitere Fragen zur U4-Verlängerung? Hier finden sie alle Antworten.

 

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