Tunnelbau

Der Bau von Tunneln ist ein wichtiger Baustein einer leistungsfähigen Verkehrsinfrastruktur. Steigende Warenströme und Ansprüche an die Mobilität machen Straßen und Schienentunnel unverzichtbar. Die ursprünglichen Gründe für den Tunnelbau lagen in den topographischen Begebenheiten, mit dem Ziel, natürliche Hindernisse wie Flüsse oder Gebirge zu überwinden. 
In den vergangenen Jahren geben häufig auch ökologische und gesellschaftliche Gründe wie Lärm und Abgasbelastung oder das nicht gewollte Zerschneiden von Landschaft und Wohnraum, den Ausschlag für die Entscheidung zur Tunnelbauweise.

Für den Einsatz von Beton sprechen seine folgenden Eigenschaften:
  • Dichtende Eigenschaft auch gegen drückendes Wasser
  • Übertragung und Ableitung von Druckkräften
  • Beton ist nicht brennbar, dadurch hoher Feuerwiderstand
  • Dauerhaftigkeit

Die genaue Kenntnis der geologischen Beschaffenheit und Festigkeit des Gebirges bzw. des anstehenden Bodens, die Lage der Gesteinsschichten und der auftretenden Druckkräfte ist Voraussetzung für den Tunnelbau. Dementsprechend werden die Tunnelgeometrie, die Schalenstärke und die Bauweise festgelegt. Straßentunnel und Eisenbahntunnel werden in der Regel zweischalig ausgeführt. Die erste Schale (Außenschale– häufig Spritzbeton) sichert den Vortrieb, die zweite Schale (Innenschale-Konstruktionsbeton) sichert den Betrieb im Tunnel nach Verkehrsfreigabe. An alle Verkehrstunnel werden hohe Brandschutzanforderungen gestellt. So werden die Tunnel mit Fluchtwegen, Notausstiegen, Brandmelde- und Sprinkleranlagen ausgestattet. Heidelberger Beton bietet hier mit seinem Faserbeton den idealen Baustoff. Die Zugabe von PP-Fasern vermindert Abplatzungen und erhöht die Feuerwiderstandsfähigkeit von Beton.

Offene und geschlossene/bergmännische Bauweise

Der Tunnelbau unterscheidet offene und geschlossene/bergmännische Bauweisen.

Bei der offenen Bauweise erfolgt der Aushub des Tunnels von oben. Der Aushubquerschnitt wird seitlich durch Bohrpfähle oder andere Verbauwände gesichert. Nach erfolgtem Aushub wird ein Deckel aufbetoniert. Beim bergmännischen Vortrieb erfolgt der Ausbruch durch Sprengen und/oder mittels Bagger. Die Sicherung der Abschlagstiefe wird durch Spritzbeton, Bewehrungsmatten, Stahlbögen und Felsanker gewährleistet. Alternativ kann der Tunnelquerschnitt mit einem rotierenden Bohrkopf ausgeräumt werden. Der Hohlraum wird in weiteren Arbeitsschritten durch den Einbau von Stahlbetontübbingen gesichert. Der Hohlraum zwischen Tübbingen und Fels wird wiederum mit Mörteln verpresst.

Spritzbetone

Spritzbetone sind Hochleistungsbetone, die in Transportbetonwerken hergestellt werden. Die Rezepturen weisen reaktive Spritzbetonzemente der Festigkeitsklasse 42,5 oder 52,5 aus. Der Spritzbeton wird durch hochwertige Fließmittel auf gute Verarbeitbarkeit und Pumpbarkeit eingestellt. Auch unter schwierigen Bedingungen ist eine mehrstündige Verarbeitbarkeit der Betone möglich. Dies wird durch eine entsprechende Zugabe von Fließmitteln und verzögernden Zusatzmitteln erreicht. 
Der Spritzbeton wird über eine Spritzmaschine flächig aufgetragen. An der Spritzdüse werden alkalifreie Erstarrungsbeschleuniger zudosiert. Spritzbetone und Erstarrungsbeschleuniger verstehen sich als System und müssen gut aufeinander abgestimmt werden. Erst diese Abstimmung der Komponenten, die in Erstprüfungen
belegt werden, führt zum Erfolg > Geringer Rückprall, gute Frühfestigkeit, hohe Endfestigkeit. 
Steelcrete, der Stahlfaserbeton von Heidelberger Beton, kann Ihnen den komplizierten und zeitintensiven
Einbau der Bewehrung ersparen.

Innenschalenbetone

Die Betone für die endgültige Tunnelsicherung (Regelbetrieb) werden als sogenannte Innenschalenbetone in Transportbetonwerken gemischt, angeliefert und in der Regel über Pumpen in die vorbereitete Schalung eingebracht. Auch hier kommt es auf gute Verarbeitbarkeit und Pumpbarkeit des Betons an. Die Mischung
muss so zusammengesetzt sein, dass Wasserabsonderungen und Entmischungen vermieden werden. HeidelbergCement kann hier mit seinen akkreditierten Prüfstellen die Betonrezepturen individuell auf Ihre Anforderungen abstimmen (www.betotech.de) und über eigene Pumpen präzise einbringen (www.heidelberger-beton.de).
An die Innenschalen werden erhöhte Anforderungen bzgl. der Oberfläche (Sichtbetonqualität) gestellt. Ferner sollen die Betone im Gebrauchszustand rissfrei bleiben. Dies bedingt die Verwendung von Zementen mit niedriger oder begrenzter Hydrationswärmeentwicklung. Besonders geeignet sind CEM II oder CEM III-Zemente der Festigkeitsklasse 32,5 R oder 42,5 N.
Hohe Sulfatgehalte des Baugrunds können die Verwendung von SR Zement mit hohem Sulfatwiderstand bedingen.

Tübbingbetone für Maschinenvortriebe

Zur Sicherung des Tunnelausbruchs im Maschinenvortrieb führen die Vortriebsmaschinen (Schildvortriebe) Fertigteilelemente mit, die auch als Tübbinge bezeichnet werden.
Diese Tübbinge werden im Vortrieb als Kreisring aufgestellt, verankert und später mit Füllmörtel hinterpresst. Damit ergibt sich nach Erhärtung ein kraftschlüssiger Verbund zwischen Tübbingen und Fels.
Die Tübbinge werden mit hoher Präzision in Fertigteilwerken oder Feldfabriken hergestellt. Hierzu werden Zemente mit einer hohen Frühfestigkeitsentwicklung z.B. CEM I 52,5 N eingesetzt.

Fahrbahndecken im Tunnel

In Straßentunneln werden heute in der Regel Betondecken als Fahrbahnbelag eingebaut. Diese Betondecken sind hell, griffig und vor allem im Brandfall sicherer, da keine zusätzliche Rauchentwicklung entsteht. Sie werden mit Gleitschalungsfertigern eingebaut und in der Regel als Fahrbahndeckenzemente gemäß den TL Beton-StB eingesetzt.

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