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Tunnel [3]

[807] Tunnel, erweiterter Ausdruck nicht nur für ein, im rein bergmännischen Ausbau durch ragende Hindernisse oder unter der Erd(Wasser-)oberfläche errichtetes röhrenförmiges Bauwerk, sondern auch für ein solches, das offen, von Tag aus oder nach sonstigen Bau weisen erstellt, vielfach als überdeckter Einschnitt bezeichnet werden sollte.

Die mächtige, rasche Entwicklung des Verkehrswesens beeinflußte Gestaltung und Art der Herstellung der vornehmlich Verkehrszwecken dienenden Tunnels. Insbesondere erfordert der immer ausgebreitetere Tunnelbau im Weichbilde der Großstädte die Lösung wichtiger Aufgaben. Die. Unterfahrung häuserbedeckter Gebiete, verkehrsreicher Straßen, die Beseitigung oder Umgehung unter dem Terrain liegender Hindernisse (Kanäle, Bauwerke und Leitungen aller Art, Grundwasser u. dergl.) verursachen oft große Schwierigkeiten. Mit Rücksicht auf die ungünstigen Verhältnisse, mit denen im Stadtinnern bei den meisten Bauherstellungen gerechnet werden muß, rücken neben den bautechnischen wirtschaftliche Fragen in den Vordergrund.

Den Personen- oder Fußgängerverkehr ermöglichen Bahnsteigtunnels, unterirdische Anlagen zwischen den Bürgersteigen verkehrsreicher Plätze oder Straßenkreuzungspunkten oder gar den Ufern eines Gewässers. Wege- oder Straßentunnels nehmen mitunter den gesamten Oberflächenverkehr auf [1]. Straßenbahntunnels zum Zwecke der Entlastung des Großstadtverkehrs, unter den überlasteten Straßen wurden vornehmlich in Boston,[807] Chicago, London und Philadelphia errichtet, für Berlin und Wien geplant [2]. Neben den zahlreichen Eisenbahntunnels der verschiedensten Ueberlandbahnen kommen solche für Stadtschnellbahnen in geringerer oder größerer Tiefe (Untergrund-, Unterpflaster- oder tiefliegende, meist Röhrentunnels) in den Großstädten (Berlin, Boston, Budapest, Buenos Aires, Chicago, Glasgow, Hamburg, London, New York, Paris, Philadelphia, Wien; geplant für Christiania, Genua, Konstantinopel, Mailand, Neapel und Rom) mit oft sehr bedeutenden Längen zur Ausführung. Ausgedehnte großstädtische Tunnelanlagen mit kanalförmigen Profilen dienen der elektrischen Beförderung von Postgütern, aber auch der Verfrachtung verschiedenartigster Waren und Massengüter [3]. Chicago besitzt derzeit rund 96 km, in etwa 12 m Tiefe mit einem Aufwand von 220 Millionen Mark erbauter Frachtentunnels zur Verbindung der Verkehrsanstalten mit den Postanlagen, Warenhäusern und industriellen Unternehmungen. Güterbahnen solcher Art werden in New York für rund 640 Millionen Mark in Aussicht genommen. Bei Herstellung der Schiffahrtskanäle, der unterirdischen Führung von Wasserläufen (Kanal-, Bach- und Flußtunnels), der Wasserkraftanlagen und Leitungen verschiedenster Art (Wasser- und Gastunnels) und der Städtekanalisation, endlich auch im Bergbau finden Tunnelanlagen (Stollen) weitgehendste Verwendung [4].

Die Errungenschaften der sich immer mehr zur Wissenschaft entwickelnden Tunnelbaukunst ermöglichen nunmehr die Lösung großer Probleme. Durchörterungen mächtiger Gebirge (Gebirgs-, Alpen- oder Bergtunnels) [5] an ihrer Basis (Basistunnel), so der 24,54 km lange Kaukasustunnel, der Kaskadenbergtunnel im Staate Washington (53 km, 300 Millionen Mark), der Montblanctunnel (20 km, 100 Millionen Mark) u.a. werden jetzt nach Vollendung der großen Alpentunnels (Simplon 19,7 km, Lötschberg 13,7 km) geplant. Aber auch in bedeutender Höhe über dem Meere gelangen Tunnelbauwerke, trotz der vielerlei Hindernisse zur Ausführung (Jungfraubahntunnel 7,2 km bei 3420 m, Andenbahn-Tunnel 3 km bei 3190 m Seehöhe). Gewaltige Schwierigkeiten, die sich der Herstellung großer Unterwassertunnels weniger im felsigen, wasserundurchlässigen Boden, als im schlammigen, sandigen Untergrunde entgegenstellen, werden heute immer leichter überwunden [6]. Die Zahl solcher Anlagen und ihre Ausmaße nehmen rasch zu. So wurden z.B. in New York in den Jahren 1905–1913 vollendet: drei Tunnels unter dem Eastriver mit 1245 m, 1055 m und 1421 m (Altoriatunnel) und drei Hudsonrivertunnels mit 1650 m, 1330 m und 1530 m Länge unter dem Flusse, deren jeder aus zwei, 5–7 m Durchmesser aufweisenden, etwa 14–18 m unter dem Wasser in geringen Abständen hergestellten Röhren besteht. Unterfahrungen von Flüssen oder Meeresarmen im Zuge der Fernbahnen oder städtischen Verkehrsanlagen finden sich vornehmlich in Berlin, Boston, Chicago, Detroit, Glasgow, Hamburg, London, New York und Paris.

Das aktuelle Projekt des Aermelkanaltunnels gilt in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht als durchführbar. Der 48 km lange (davon 39 km unter dem Meere), mit Zufahrtsrampen ausgestattete Eisenbahntunnel soll zwei 5,5 m weite Röhren erhalten und 320 Millionen Mark kosten [7].

An Stelle der Rampentunnels, die der geringen, zur Erreichung der nötigen Tiefenlage verfügbaren Steigungen wegen oft sehr beträchtliche Längen erhalten müssen, tritt nunmehr, sofern es sich lediglich um Anlagen für den Personen- und Fuhrwerksverkehr handelt, der sogenannte Aufzugtunnel (Glasgow unter dem Clydefluß, Hamburg unter der Elbe, s. Fig. 1). Die Uferschächte bergen die Fördereinrichtungen (Lifts). Zahl und Längenausdehnung der Untergrundtunnels wächst mit der raschen Entwicklung der großstädtischen Schnellbahnnetze (s. Untergrundbahnen, Bd. 8, S. 727). Es handelt sich hier um zumeist zweigleisige, mitunter aber auch drei- und viergleisige Tunnelanlagen (New Yorker Subway),[808] ihre oft ausgedehnten Haltestellen und Bahnhöfe sowie endlich die Abzweigestellen und Knotenpunkte (Kreuzungsstellen), die unter der Straßenoberfläche häufig komplizierte Kunstbauten erfordern [8].

Den beim Tunnelbau nötigen geodätischen Arbeiten kommen die Fortschritte auf dem Gebiete des Vermessungswesens zugute. Die für den speziellen Zweck ausgebildeten Meßgeräte, Instrumente und der Arbeitsvorgang selbst haben anläßlich der Triangulierungs- und Absteckungsarbeiten für die großen neuen Alpentunnels Oesterreichs und der Schweiz eine weitgehende Ausbildung erfahren [9]. Dem zur Ausfertigung geologischer Lagepläne, Längen- und Querschnitte des zu durchfahrenden Gebietes erforderlichen Einblick in das Erdinnere, der angenähert richtigen geologischen Voraussage für bedeutendere Tiefen, stellen sich bedeutende Schwierigkeiten entgegen. Die Heimsche Lehre von der Notwendigkeit des allmählichen Auftretens gewaltiger, allseitiger Drücke bei einem, die Gleichgewichtsverhältnisse hochüberragender Gesteinsmassen Hörenden Eingriff, wie ihn ein Tunnelbauwerk darstellt, wurde viel erörtert [10]. Zu erwartende Druckerscheinungen oder starker Wasserzudrang müssen nicht nur die Art der Bauausführung, sondern auch die Form des Tunnelprofiles weitgehendst beeinflussen. Ebenso werden hohe Gesteinstemperaturen, heiße Quellen oder Gase bestimmend auf die Lage des Bauwerkes, die Hilfsmittel des Tunnelbaues und die vorsorgenden Maßnahmen wirken. Um in die bis vor kurzem noch recht unbekannten Druckverteilungen über dem Tunnelprofil und die Größe der Drücke am Umfang dieses Klarheit zu bringen, arbeitet heute Wissenschaft und Praxis Hand in Hand [11].

Besondere Sorgfalt wird den vorbereitenden Arbeiten und Herstellungen zugewendet. Maschinelle und sonstige Hilfseinrichtungen gelangen auf den Installationsplätzen zur Aufstellung. Tunlichst wirtschaftliche, möglichst rasche Lösung der Gesteinsmassen (s. Bohr- und Sprengarbeit, Bd. 2, S. 206), beschleunigte Abfuhr der Aushub- und Zufuhr des Baumateriales werden ins Auge gefaßt. Maschinelle Bohrung wird bervorzugt. Man geht hierbei so weit, daß im geeigneten Boden das volle Tunnelprofil mit Grabmaschinen ausgehoben bezw. abgebohrt wird. Die Dampflokomotive soll zur Beförderung auf den Baustrecken nicht mehr verwendet werden; an ihre Stelle treten elektrische oder sonstige Transportmotore. Gute Wasserhaltung, geeignete Beleuchtung und vor allem eine ausreichende Lüftung während des Baues spielen eine große Rolle. Im Gebirge wird zufolge der häufig möglichen günstigen Ausnutzung vorhandener Wasserkräfte der Elektrizität ein weites Feld der Tätigkeit eröffnet. Sanitäre und Wohlfahrtseinrichtungen aller Art für die Arbeiterheere nehmen immer mehr an Bedeutung zu. Die Wichtigkeit, die man den vorgenannten Fragen beimißt, zeigen die Verhandlungen des letzten internationalen Eisenbahnkongresses 1910 [12].

Die Querschnittformen, die sich den zu erwartenden Gebirgsdrücken anpassen sollen, nähern sich im druckhaften Boden allseits geschlossen dem Kreise. Gebirgstunnels von mehr als 5 km Länge wären tunlichst zweigleisig anzulegen. Das Wölbprofil ist hier zweckentsprechend. Bei Untergrundbahnen werden neben den gewölbten Formen kreisrunde und Rechteckprofile, letztere mit und ohne Mittelstützen verwendet (s. Fig. 2–5). Den rechteckigen Querschnittformen werden gegenüber den andern als Vorteile zugesprochen: Möglichkeit, die Gesamthöhe auf ein Kleinstmaß herabzusetzen; Wegfall unausnutzbarer Räume; geringe Fläche des Lichtprofils; geringerer Erdaushub gegenüber den Wölbprofilen; einfache und billige Herstellungsmöglichkeit, sofern die Tiefenlage nicht bedeutend ist, demnach von Tag aus gearbeitet werden kann. Für den Schildbetrieb eignet sich die Reckteckform nicht. Das Baumaterial der gewölbten Formen ist zumeist billiger [13].

Neben Ziegel-, Bruchstein- und Quadermauerwerk finden Stampf- und Eisenbeton immer häufigere Anwendung [14]. Zur Dichtung des Mauerwerks kann mit Erfolg Zement hinterspritzt werden. Für Rechteckprofile sollten reine Eisendecken nur dort verwendet werden, wo dies die Bauhöhe unbedingt erfordert. Die tragende Wandung kreisförmiger, mittels des Schildes hergestellter Röhrentunnels besteht wohl noch immer am häufigsten aus Gußeisensegmenten (Tübbings, s. Fig. 6). An ihre Stelle treten aber bereits Gußstahl- und Flußeisensegmente;[809] die letzteren sind besonders geeignet, Biegungsbeanspruchungen aufzunehmen. Auch gestatten sie, statt der bisher üblichen Verschraubung, die Vernietung der Segmente und damit eine gute Dichthaltung der im Wasser liegenden Tunnelröhren. Im Hamburger Elbtunnel (zwei Röhren, 448 m lang, 6 m Durchmesser) wurden erstmalig die einzelnen Tunnelringe aus sechs völlig gleichen, unsymmetrischen -Walzträgern zusammengesetzt (Fig. 7). Sie wurden vor ihrem Einbau an der Außenseite mit Beton umhüllt. Als Verkleidungsmaterial im Innern der Tunnelröhren kommt Beton und Eisenbeton in Betracht, doch werden, selbst im Schildbau, hier und da bereits die ganzen Tunnelwandungen aus diesem Baumaterial hergestellt.

Ersatz der verdorbenen Tunnelluft ist besonders wichtig. Längere Tunnel erfordern für die Arbeitsstellen das sekundliche Einblasen von 3 bis 6 cbm Frischluft, die unter Umständen künstlich abzukühlen ist. Auch sind Gebirgstunnels im Betriebe, sofern eine Lüftung auf natürlichem Wege nicht möglich ist, künstlich zu lüften, was durch Einblasen oder Absaugen größerer Luftmengen erzielt wird (System Saccardo). Die maschinellen Einrichtungen befinden sich in der Nähe der Tunnelportale (Mundlöcher) [15]. Nötig wird die Lüftung nach vorigem häufig in Untergrundbahnnetzen mit starkem Verkehr, selbst solchen mit elektrischem Betriebe, da hier zahlreiche, feinverteilte Eisenteilchen auf die Atmungsorgane ungünstig einwirken. Die Lüftungskammern werden unter den Bürgersteigen, bei längeren Unterwassertunnels in den Uferschächten untergebracht. Man verwendet bei Untergrundbahnen sich bei der Vorüberfahrt eines Zuges selbsttätig öffnende Schließgitter (Ausströmmungslüfter des New Yorker Subway) und Luftabsauger (System Sturtevant, Bostoner Washingtontunnel), deren 60blättrige Räder bei 250 Umdrehungen bis zu 700 cbm Luft pro Minute abzuführen vermögen, die in den Bahnhöfen und Tunnelzugängen erneuert, bezw. angesaugt wird [16].

Wechselständig in 20–50 m Entfernung angebrachte, tunlichst gut sichtbare Nischen, Rettungsstiegen in Untergrundbahnen, sowie Vorsorgen für die gefahrlose Begehung der mit Hochspannungsleitungen ausgerüsteten Bahnstrecken, endlich unabhängig vom Betriebsströme durchgeführte Beleuchtungsanlagen werden für den Fall etwaiger Verkehrsstörungen im Tunnel angeordnet.

Besondere Beachtung verdienen die sich immer häufiger als notwendig erweisenden Ausbesserungs- und Erneuerungsarbeiten an älteren Tunnelbauwerken, die unter Aufrechterhaltung des Betriebes vorgenommen werden müssen [17]. Die Behebung der durch das Wasser hervorgerufenen Schäden, der durch den Einfluß der Rauchgase bewirkten Zerstörung des Mörtels und Betons u. dergl. mehr erfordern eingehende Studien, um geeignete Schutzmaßnahmen ergreifen zu können [18]. Zu den Tunnelerhaltungsarbeiten gehören insbesondere die Dichtung des Mauerwerks (Rückenbetonierung, Zementmörtelhinterspritzung) oder dessen Auswechslung.

Unterwassertunnels, Bauwerke, die unter einer Wasseroberfläche oder wenigstens im Grundwasser zur Ausführung gelangen, erfordern besondere Vorkehrungen, die in einer ganzen Reihe eigenartiger, moderner Bauweisen zum Ausdrucke kommen. Diese zeichnen sich oft durch die Kühnheit, mit welcher der für die Arbeiten so gefährliche Gegner, das Wasser, bezwungen wird, aus. Ausführungen in offener Baugrube unter Wasserhaltung (Grundwasserspiegelabsenkung bei dem Spreetunnel[810] der Berliner Hochbahn) sind nur in mäßigen Wassertiefen möglich. Interessant sind die Tunnelbauten im Innern wasserdichter (unter Wasser) auf der Sohle errichteter Hohlräume (Kästen) unter Anwendung von Preßluft (erster Harlemflußtunnel). Letzterer vermag die Grabenmethode zu entbehren. Bei dieser werden kastenförmige Tunnelteilstücke in einen unter Wasser ausgehobenen Graben versenkt, sodann mit Hilfe von Tauchern vereinigt und der Tunnel (nach Auspumpen) im Innern der so geschaffenen Röhre vollendet. (Detroitfluß-Zwillingstunnel 807 m lang, Röhren 7 m Durchmesser, s. Fig. 8; La Sallestraßentunnel, Chicago; zweiter Harlemflußtunnel). Viel bemerkt werden die pneumatischen Absenkungen einzelner Tunnelstücke auf oder als Senkkasten (Caissons) unter die Sohle des Gewässers (Caissonierungsmethode der Pariser Stadtbahntunnels unter der Seine, Linie 4 und 8, s. Fig. 9). Das altbewährte Schildbauverfahren erfuhr bezüglich der konstruktiven Durchbildung der Vortriebseinrichtung, des Schildes, bemerkenswerte Neuerungen. Schließlich sei noch der bergmännische Ausbau in dem nach dem Gefrierverfahren (Seinetunnel der Pariser Stadtbahnlinie Nr. 4) oder dem Versteinerungsverfahren (Zementeinpressung) gefertigten Boden erwähnt [19].

Literatur: [1] Fußgängertunnel unter dem Görlitzer Bahnhof in Berlin, Ztg. d. V. d. E. 1910; in New York City, Eng. news 1908/I; Zeitschr. f. Tr. u. Strb. 1912; Tunnelprofile der Samnauer Straße, Schweiz. Bauztg. 1913/II; Straßentunnel für San Franzisco, Zeitschr. f. Tr. u. Strb. 1913; Organ 1913; Newhall-Straßentunnel bei Los Angeles, Eng. rec. 1911, Bd. 63; Rotherhite Themsetunnel, Ztrbl. d. Bauw. 1906; Eng. rec. 1909, Bd. 60; Génie civil, 1908, Bd. 53; Ztg. d. Ver. deutsch. Ing. 1908; Hamburger Elbtunnel, ebend. 1912; Woolwichtunnel unter der Themse, Eng. rec. 1911; Zeitschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Vereins 1912; Engineer 1912. – [2] Tunnelentwürfe der Großen Berliner Straßenbahn, Ztg. d. V. d. E. 1907, 1908; Zeitschr. f. Transportw. u. Strb. 1908; Hochenegg, Vorschläge zur Verbesserung der Wiener Verkehrsverhältnisse, Zeitschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1910; Steiner, Elektr. Kraftb. u. Bahnen 1911; Zweigl. 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Bauw. 1913; Blankenheimtunnel, ebend. 1913; Wolfholz, Dichtung und Verstärkung der Tunnelgewölbe, ebend. 1910; Ausbesserung des Gewölbmauerwerks beim Col des Montetstunnel, Rev. gen. d. ch. d. s. 1909/I; desgl. im Cromlerwyntunnel (Südwales), Ztg. d. V. d. E. 1909; Eng. rec. 1910; desgl. im Tunnel zwischen Stuttgart und Feuerbach, Ztg. d. V. d. E. 1910; Bau eines zweigleisigen Tunnels um einen eingleisigen, Eng. rec. 1912, Bd. 65; Tieferlegung des Tunnels unter dem Chicagofluß, ebend. 1906, Bd. 54, 1910, Bd. 61, 1911, Bd. 63; Eng. news 1906/II, 1907/I, 1910/II, 1912/I; Organ 1912; Zentralbl. d. Bauverw. 1909; Umbau zweigleisiger Tunnels in viergleislge in New York, Eng. rec. 1912, Bd. 66; Abdichtung undichter Stellen, ebend. 1912, Bd. 66; Organ 1910 von Dolezalek; Entwässerung des Mauerwerks, Verkehrstechn. Woche 1912, 1913; Auskleidung des Mauvagetunnels des Marne-Schiffahrtskanals, Eng. rec. 1913, Bd. 67; Weißen der inneren Tunnelflächen, Ztg. d. V. d. E. 1906; Untersuchungswagen, ebend. 1909, 1914; Beleuchtungswagen, Zeitschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1909. – [18] Callot, Mörtelzersetzung in den Tunnels der Pariser Ringbahn, Rev. gen. d. ch. d. f. 1907/II; Rohland, v. Willmann, Kühl, Kommerell, Verhalten des Betons im Eisenbahntunnel, Ztg. d. V. d. E. 1912; Guillermain, Einfluß von mit Schwefelwasserstoff geschwängertem Wasser, Ann. d. ponts et chauss. 1910, VI; E. v. Willmann, Einfluß der Lokomotivgase auf frischen Mörtel, Beton u. Eisen 1911; Zeitschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1912. – [19] F. die Angaben unter [6]. Spreetunnel, Berlin, Zentralbl. d. Bauverw. 1913; Hamburger Elbtunnel, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1912; Hudsonflußtunnel, Zentralbl. d. Bauverw. 1892, 1908; Organ 1905–1912; Eng. news 1907/I; Eastriver-Batterytunnel, Eng. rec. 1907; erster Harlemflußtunnel, Engineering 1907, Bd. 83; Detroitflußtunnel, Eng. rec. 1909; Eng. news 1908; La Salle-Str.-Tunnel, Chicago, ebend. 1911, Bd. 65, Engineer 1913/II; zweiter Harlemflußtunnel, Eng. rec. 1913/II; Pariser Seinetunnel, Linie Nr. 4, Génie civil 1910, Bd. 57; Linie Nr. 8, Bd. 58; Ann. d. ponts et chauss. 1913/I.

Steiner.

Fig. 1.

Fig. 2., Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6., Fig. 7.

Fig. 8.

Fig. 9.