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Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge – Die 180 m langen Tunnelelemente wurden in acht Einzelsegmenten von jeweils 22,50 m gegossen.

Schalungstechnik Tunnelbau

Steigende Bedeutung Verkehrswegebau

Weltweit boomt der Tunnelbau – auch in Deutschland. Ein Blick in die Tunnelbau-Statistik seit den 1960er Jahren enthüllt die offenkundige Übereinstimmung der ansteigenden Kurve mit dem Verkehrsaufkommen in diesen Jahrzehnten. Zwei Ursachen sind die Treiber dieser Entwicklung: Das ungebremste Wachstum des Individualverkehrs und eine exponentiell ansteigende Güter- und Warenwirtschaft, die jeden Punkt auf der Erde möglichst schnell und einfach erreichen will. Dem Ruf nach einem stetigem „mehr, schneller, weiter“ entspricht beim Ausbau der Verkehrsnetze exakt die Forderung nach Zeit und Kosten sparenden, verkehrssicheren und von Hindernissen weitgehend befreiten Wegstrecken.


Tunnelbestand von Bundesfernstraßen

Entwicklung des Tunnelbestandes im Bundesbestand seit 1965 bis 2014.

Beschleunigen, Entflechten und Verlagern

In kürzester Zeit zuverlässig, sicher und störungsfrei von A nach B zu kommen, ist die Maxime heutiger Verkehrsplanung. Das gilt für die ländlichen Regionen ebenso wie für die vom Verkehr überlasteten Städte und Metropolregionen. Im Mittelpunkt der Verkehrsströme stehen vor allem die grenzübergreifenden Fernverbindungen zum Zusammenschluss riesiger internationaler Wirtschaftsräume.

Tunnelbauten und Brücken sind vor diesem Hintergrund die Herzstücke von Verkehrsnetzen. Sie überwinden Gebirge und Gewässer, verkürzen Strecken, vermeiden Umfahrungen, nivellieren Höhenunterschiede und eliminieren Kreuzungen und Querungen. Gleichzeitig schützen Verkehrstunnel Mensch und Natur vor Lärm- und Schadstoffemissionen.


PERI: der Spezialist mit Blick für das Ganze

Parallel zur Entwicklung im Tunnelbau haben sich auf allen Planungs- und Ausführungsebenen Spezialisten etabliert, die mit praxiserprobten Bauweisen und vernetzten Informations- und Organisationsstrukturen eine erfolgreiche Durchführung solcher Großprojekte ermöglichen.

Die Planungsteams von Tunnelbauten setzen sich in der Regel zusammen aus Geologen, Geodäten, Erd-, Grundbau- und Straßenbau-Spezialisten, Organisations- und Betontechnologen sowie Planern für die Verkehrs- und Betriebssicherheit. Allein diese Aufzählung vermittelt schon einen ersten Eindruck von der hohen Komplexität solcher Bauvorhaben. In diesem Spezialisten-Verbund hat sich das Unternehmen PERI mit seinen Schalungs- und Gerüstsystemen international einen Namen als zuverlässiger Partner gemacht. Und dies über alle Projektphasen hinweg - von der Planung bis zur Fertigstellung.


Grundlagen und Ziele des Tunnelbaus

Tragende Rolle der Betontechnologie

Es war der Baustoff Beton, der beim Tunnelbau eine grundlegende Definition systematischer Bauweisen ermöglichte. Und in deren Gefolge eine vehement sich weiter entwickelnde Methodik, Bauaufgaben dieser Art mit standardisierten Systemen anzugehen und dabei die Planung, Konzeption und Durchführung konsequent auf ökonomische Prinzipien auszurichten.

Im Verlauf dieser Entwicklung kam es zu einer bedeutenden Umkehrung der Rangordnung. Waren vorher Schalungen- und Gerüste beliebig zu beschaffende, notwendige Hilfsmittel im Herstellungsprozess, so wurden sie mit ihrer Wandlung zu Systemen immer mehr zu Produktions- und Organisationswerkzeugen. Es ist das eng verzahnte Zusammenspiel dieser vielseitig verwendbaren Systeme, das heute den Erfolg jeder Tunnelbaustelle garantiert


Bauweisen und Tragwerksformen

Hauptkriterien bei der Auswahl von Bauweise und Tragwerksform sind die Tunnelquerschnitte und deren Längen. Hinzu kommen objektbedingte Krümmungen und Neigungen im Tunnelverlauf ebenso wie variierende Geometrien in der lichten Breite und Höhe. Diese Änderungen des Regelquerschnittes sind notwendig für die Integration von Park- und Nothaltebuchten, Flucht- und Zugangsstollen oder von Bauwerken, die benachbarte Tunnelröhren verbinden oder zur Oberfläche führen.

Baukonstruktiv umfassen die PERI Tunnelbauweisen vier Arten:

  • die offene Bauweise
  • die bergmännischen Bauweise
  • die Deckelbauweise
  • die Sonder- bzw. Ergänzungsbauweisen

Unabhängig von der Bauweise stehen je nach geologischen Verhältnissen und der geplanten Nutzung unterschiedliche Tragwerksquerschnitte zur Auswahl. Die einfache Form des Rechtecks bietet die wirtschaftlichsten Herstellungsoptionen. Je nach Rahmenbedingung können aber auch runde, elliptische oder Sonderquerschnitte spezifische Vorteile bieten.


Tragwerksformen im Tunnelbau

Übliche Tragwerksformen sind Trogbauwerke, Gewölberöhren und Rechteck-Querschnitte.

PERI Tunnelbaulösungen und Projektbeispiele

Alle PERI Tunnelbaulösungen basieren auf einem einzigen System – dem VARIOKIT Ingenieurbaukasten – unabhängig davon, welcher Automatisierungsgrad bei den Einschal- und Ausschalvorgängen oder bei den Verfahrbewegungen gefordert ist. Dabei umfassen die PERI Systemlösungen alle lebenszyklischen Phasen von Tunnelbauwerken: von der Neuerstellung über die Instandhaltung bis zur ihrer Instandsetzung.


Übersicht der PERI Tunnelbaulösungen

Grafische Darstellung der offenen Bauweise beim Tunnelbau: aufgelöster Querschnitt

Offene Bauweise: aufgelöster Querschnitt.

Wie beim normalen Hochbau sind Sohle, Wände und Decke des Tunnelquerschnitts voneinander unabhängig hergestellt.

Rahmenbedingungen

  • Taktlängen bis ca. 30 m
  • Lichte Höhe ca. 3 m bis 10 m
  • Lichte Breite nach statischer Beschränkung
  • Taktzahl max. 10

Grafische Darstellung der offenen Bauweise beim Tunnelbau: teilmonolithisch

Offene Bauweise teilmonolithisch.

Wände und Decke sind in einem Guss betoniert. Die Herstellung erfolgt mit zwei getrennt bewegten, statisch autonomen Schalwagen.

Rahmenbedingungen

  • Taktlängen bis ca. 25 m
  • Lichte Höhe ca. 4 m bis 10 m
  • Lichte Breite ca. 4 m bis max. ca. 20 m je Wagen
  • Taktzahl min. ca. 10 bis max. ca. 60 Takte

Grafische Darstellung der offenen Bauweise beim Tunnelbau: teilmonolithisch

Offene Bauweise teilmonolithisch.

Sohle und Wände sind in einem Guss betoniert. Diese Bauweise wird wegen ihrer absoluten Dichtigkeit vorwiegend im Grundwasserbereich angewendet.

Rahmenbedingungen

  • Taktlängen bis max. 15 m
  • Lichte Höhe ca. 4 m bis 8 m
  • Lichte Breite ca. 25 m
  • Taktzahl min. ca. 10 bis max. ca. 60 Takte

Grafische Darstellung der offenen Bauweise monolithisch beim Tunnelbau

Offene Bauweise monolithisch.

Sohle, Wände und Decke sind aus einem Guss. Wegen des minimierten Anteils an Fugen wird zuverlässig eine hohe Dichtigkeit des gesamten Tunnelquerschnitts erreicht.

Rahmenbedingungen

Variante mit Vorschubträger:

  • Taktlängen min. ca. 10 m bis max. 24 m
  • Lichte Höhe ca. 3 m bis ca. 10 m
  • Lichte Breite max. ca. 20 m
  • Taktzahl min. 50 Takte

Variante mit Portal und Nachläufer:

  • Taktlängen min. ca. 10 m bis max. 20 m
  • Lichte Höhe ca. 4 m bis ca. 9 m
  • Lichte Breite max. 18 m
  • Taktzahl min. 25 Takte

Grafische Darstellung der bergmännischen Bauweise beim Tunnelbau

Bergmännische Bauweise.

Tunnel wird unterirdisch hergestellt. Der Ausbruch des runden bis ovalförmigen Querschnitts erfolgt durch Sprengvortrieb oder Tunnelbohrmaschinen.

Rahmenbedingungen

  • Kurze Strecken: Gewölbeschalungen werden mit einem Lehrgerüst kombiniert
  • Mittleren Strecken: Einsatz des horizontal verfahrbaren System-Schalwagen
  • Mehr als 60 Betoniertakten: automatisierter Einsatz von Gewölbeschalwagen

Grafische Darstellung der Deckelbauweise beim Tunnelbau

Deckelbauweise.

Herstellung bei minimierter Verkehrsbeeinträchtigung. Der Aushub reicht bei dieser Bauweise lediglich bis zur Unterkante der künftigen Tunneldecke.

Rahmenbedingungen

  • Taktlängen bis ca. 30 m
  • Lichte Höhe bis max. 12 m
  • Lichte Breite ohne Einschränkung
  • Taktzahl ab 1 Takt

Symbol für Abweichungen vom Regelquerschnitt beim Tunnelbau.

Abweichungen vom Regelquerschnitt.

Notwendige Änderungen des Regelquerschnittes bedingt durch Park- und Nothaltebuchten, Flucht- und Zugangsstollen etc.

Rahmenbedingungen

  • Schalwagen mit minimalen Mehraufwand auf Querschnittsänderungen anpassbar
  • Schalungswechsel zwischen regulären und abweichenden Querschnitten behinderungsfrei durchführbar

Symbol für Übergangsbauwerke, die die unterirdische Streckenführung mit der oberirdischen verbinden.

Übergang Tunnel / oberirdischer Bereich.

Übergangsbauwerke verbinden die oberirdischen Verkehrswege mit der unterirdischen Streckenführung.

Rahmenbedingungen

  • Schalungsgeometrie in Form und Dimension beliebig anpassbar an Topografie und Landschaft
  • Oberflächenbeschaffenheit der Portalwände ebenfalls beliebig gestaltbar

Symbol für halboffene Tunnel mit einseitiger oder Überkopf-Belichtung beim Tunnelbau.

Galeriebauwerke / halboffene Konstruktion.

Halboffene Tunnel mit einseitiger oder Überkopf-Belichtung. Galerien können eigenständige Bauwerke sein oder auch längere Übergangsbauwerke.

Rahmenbedingungen

  • Konzeption und Herstellung analog der im Tunnelbau bewährten Bauweisen
  • Geeignet sind alle für den Tunnelbau anwendbaren PERI Schalungs- und Gerüstsysteme.

Symbol für bautechnische Maßnahmen für die Instandsetzung, Teilerneuerung oder für den Umbau bestehender Tunnelbauwerke

Instandhaltung von Tunnelbauwerken.

Bautechnische Maßnahmen für die Instandsetzung, Teilerneuerung oder für den Umbau bestehender Tunnelbauwerke.

Rahmenbedingungen

  • Systemkomponenten einsetzbar für alle oben genannten Tunnelbauweisen
  • Eingehende Schadensanalyse unter Beachtung der technisch organisatorischen Notwendigkeiten
  • Instandsetzungs- und Ablaufplanung konform zu den allgemein gültigen Regelwerken.

Die PERI Systemtechnik im Tunnelbau

Modularität und Kundennutzen

Von Anbeginn hat PERI ein besonderes Modularitätskonzept verfolgt, das zwei vermeintlich gegenläufige Zielsetzungen als Einheit versteht und diese in der Produkt- und Bauteilentwicklung technisch zusammenführt. Einerseits zeichnen sich die PERI Schalungs- und Gerüstsysteme durch größtmögliche Vereinfachung im Aufbau und in der Handhabung aus. Anderseits erlauben sie als hochgradig standardisierte Komponenten ein Maximum an Variabilität in ihrer objekt-spezifischen Kombination.

Das funktional und logistisch optimierte Konzept reicht von wenigen Kernbausteinen mit unverlierbaren, sich selbst sichernden und justierenden Verbindungsmitteln über eine sich selbst erklärende Aufbaulogik der Schalungs- und Gerüstsysteme bis hin zu digitalen Planungs- und Ausführungstools, die den bautechnischen wie logistischen Projektablauf sicherstellen.

Übersicht: Leistungsphasen im Tunnelbau

Die PERI Spezialisten für den Verkehrs- und Ingenieursbau unterstützen alle Phasen eines Tunnelbau-Projektes.

Unübertroffene Anwendungsvielfalt: der VARIOKIT Ingenieurbaukasten

Der VARIOKIT Ingenieurbaukasten ist der sprichwörtliche Alleskönner. Er ist weltweit eines der wenigen Systeme, das uneingeschränkt im Tunnel-, Brücken- und Ingenieurbau eingesetzt werden kann. Dieser essentielle Kundenvorteil ist das Ergebnis einer hochgradigen Standardisierung und Kombinierbarkeit der Systemkomponenten, die konsequent auf nur drei Kernelementen aufbauen:

  • dem Stahlriegel Universal SRU
  • der Kletterschiene RCS
  • und der Schwerlastspindel SLS.

So besteht der VARIOKIT Ingenieurbaukasten zu circa 80 % aus Standardkomponenten; die übrigen 20% sind objektspezifisch angepasste Sonderbauteile. Außerdem verringert die Mietbarkeit der PERI Standardkomponenten die Quote des gebundenen Investitionskapitals. Gleichzeitig hat der PERI Kunde damit weltweit einen verlässlichen Zugriff auf den Pool von technisch wie funktional geprüften und gewarteten System- und Produktkomponenten. Ein weiterer bedeutender ökonomischer Vorteil des VARIOKIT Ingenieurbaukastens liegt in seiner Ausbaufähigkeit zur eigenständig fahrenden, hydraulisch unterstützten „Tunnelschalmaschine“, die viele ineinandergreifende Arbeitsschritte präzise und automatisiert ausführt.


Weiterführendes Wissen

Fachbuch Schalungstechnik Tunnel

Alle oben angesprochenen Themen sind im PERI Fachbuch „Schalungstechnik Tunnel“ detailliert beschrieben und anschaulich bebildert. Zahlreiche Systemskizzen unterstützen nicht nur die vertiefende Erläuterung der spezifischen Bauweisen und Baustellensituationen, sondern sie stellen auch einen prinzipiellen Praxisbezug zu ausgeführten Tunnelprojekten her.

Der ausführlichen Dokumentation von Tunnelbauprojekten sind im 160-seitigen Fachbuch mehr als 100 Seiten gewidmet. Auch hier ergänzen individuell ausgerichtete Systemskizzen und großformatige Bilder die Darstellung der spezifischen Baustellensituationen und die gemeinsam mit PERI erarbeiteten und ausgeführten Lösungen. Um auch die Sichtweise der ausführenden Fachunternehmen darzulegen, nehmen „Baustellenpraktiker“ dieser Firmen zu den schalungstechnischen Anforderungen Stellung und erörtern die spezifisch getroffenen Entscheidungen.

Fachbuch Schalungstechnik Tunnel

160 Seiten wertvolles Fachwissen -  kompakt, anschaulich und praxisnah.

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