Tunnelbau

Mit dem Bau von Tunnels haben sich die Ingenieure schon im Altertum beschäftigt, meist im Zusammenhang mit der Errichtung von Wasserversorgungsanlagen für die Städte. So baute Eupalinos aus Megara um 530 v. Chr. einen Tunnel von 1000 m Länge für die von ihm geschaffene Wasserleitung der Stadt Samos. Tunnelbauten von heute dienen in erster Linie dem Straßen-, Schienen- und Fußgängerverkehr, der Bewässerung trockener Gebiete und der Gewinnung von Bodenschätzen. Frühe Tunnelbauten
Vermutlich um das Jahr 2160 v. Chr. bauten Ingenieure in Babylon den ersten Unterwassertunnel. Im Flussbett des dafür zeitweise umgeleiteten Euphrat hoben sie einen tiefen Graben aus, der mit Ziegeln zu einem 900 m langen Tunnel ausgemauert und mit einer zwei Meter dicken Bitumen-Mörtelschicht abgedichtet wurde. Der Unterwassertunnel verband den königlichen Palast mit einem Tempel auf der anderen Seite des Flusses. In Kriegszeiten wurden Tunnel häufig unter feindliche Verteidigungslinien vorgetrieben. Geschichtsforscher nehmen an, dass die Mauern von Jericho dadurch zum Einsturz kamen, dass sie untergraben wurden. Von diesem Tunnel aus sind wahrscheinlich die Tragbalken in Brand gesetzt worden. Auch beim Bau der römischen Wasserleitungen wurden Tunnels vorgetrieben, häufig sogar durch hartes Felsgestein. Der appianische Aquädukt von 312 v. Chr. führt durch Tunnelabschnitte von insgesamt fast 25 km Länge. Nach dem Verfall des Römischen Reiches wurden lange Zeit keine Tunnels mehr gebaut. Erst mit den Kanalbauten im Verlauf des 17. Jahrhunderts nahm auch der Tunnelbau wieder neuen Aufschwung. Der erste große Verkehrstunnel entstand im Zuge der Entstehung des Canal du Midi. Dieser Schifffahrtskanal wurde im Jahre 1681 fertiggestellt. Er führt durch Frankreich und verbindet das Mittelmeer über die Garonne mit dem Atlantik. Bei Beziers musste ein 158 m langer Tunnel ausgesprengt werden, um den Kanal durch eine Felsenbarriere hindurchführen zu können. Dabei wurde zum ersten Mal Schießpulver als Sprengmaterial eingesetzt, es wurde in handgemeißelte Sprenglöcher gefüllt, verdämmt und mit einfachen Lunten gezündet. Eisenbahn- und Unterwassertunnel
In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts nahm die Entwicklung der Eisenbahn starken Aufschwung und erforderte zahlreiche Tunnelbauten. Hier sind besonders die Alpentunnel bemerkenswert, die unter erheblichen Schwierigkeiten vorgetrieben wurden. Die Simplonbahn, 1906 eröffnet, unterführt im Simplontunnel, der die Schweiz mit Italien verbindet, die Walliser Alpen. Der Tunnel ist etwa 20 km lang und führt über eine Strecke von 2,1 km durch gewachsenen Fels. Zwischen 1825 und 1841 baute der in England ansässige französische Ingenieur Sir Marc Isambard Brunel (1769-1849) bei Rotherhithe unter der Themse hindurch den ersten größeren Unterwassertunnel. Brunel setzte dabei einen Vorläufer des modernen Schildvortriebs ein: Sein Vortriebsschild bestand aus zahlreichen einzeln abgestützten Balken, die zum Abgraben des Erdreichs teilweise entfernt werden konnten und nachher, vorgerückt, wieder eingesetzt wurden. Kurze Zeit später wurden Pläne zum Bau eines Tunnels unter dem Ärmelkanal ausgearbeitet. Im Jahre 1882 entwarf und baute der Militäringenieur Oberst Frederick Beaumont eine Spezialmaschine zum Vortrieb eines Tunnels mit 2,3 m Innendurchmesser durch Kalkstein. Mit Pressluft betrieben, arbeitete sich diese Maschine täglich 12 m vor. Die Tunnelröhre östlich von Dover war bereits 1,6 km lang, als die Arbeiten aus politischen Gründen eingestellt werden mussten. Ein zweiter, 1973 begonnener Kanaltunnel wurde 1975 wegen der ins unermessliche steigenden Baukosten auch wieder eingestellt. Moderner Tunnelbau
Durch gewachsenen Fels werden Tunnels meist durch Bohren und Sprengen vorgetrieben. Eine Reihe maschinell geführter Pressluftbohrer bohrt das Gestein an der Tunnelfront an, dabei können Wolframkarbid-Bohrkronen innerhalb von 5 Minuten 2 bis 3 m tiefe Sprenglöcher bohren. Nach dem Sprengen werden die Gesteinstrümmer mithilfe eines Abräumgerätes in Loren verladen, die von einer Lokomotive gezogen werden. Weichere Böden wie Sandstein, Lehm oder Kalk werden mit automatischen Vortriebsmaschinen abgetragen. Eine der größten Maschinen dieser Art trieb 1963 beim Bau des Mangla-Damms in Pakistan einen Tunnel mit 9 m Innendurchmesser 480 m weit durch Sand- und Kalkstein vor. Diese Maschinen haben einen hydraulisch angetriebenen, langsam rotierenden Schneidkopf, der sich in den Boden hineinfräst. Das anfallende Gestein wird über ein Förderband auf Loren verladen und abtransportiert. Mit Spezialgerüsten werden vorgefertigte Sektionen zur Tunnelausfütterung hinter der Maschine in Position gebracht. Tunnels, die nicht allzu tief unter der Erdoberfläche verlaufen, werden häufig offen gegraben. Die Tunnelfütterung wird in einem tiefen Graben verlegt, der mit dem ausgehobenen Material zugeschüttet wird. Beim Vortrieb von Unterwassertunnels wird die Baustelle in der Regel unter Überdruck gesetzt, um das Eindringen von Wasser zu verhindern. Zwischen der Fütterung und der natürlichen Tunnelwand sorgt ein Spezialzement für die Abdichtung. Bei einem Untergrund aus Schotter wird oft durch flüssigen Stickstoff das Wasser im Baugrund vereist, sodass sich der Tunnel wie durch festes Material vortreiben lässt.