Frisch gemischt im Tunnel

Frisch gemischt im Tunnel

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Teaserbild-Quelle: zvg
Die Einbauarbeiten der Bahntechnik im Gotthard-Basistunnel sind seit Mai dieses Jahres im Gange. Ab Herbst soll erstmals im Tunnelabschnitt Faido–Bodio (Weströhre) die feste Fahrbahn eingebaut werden. Die Vorbereitungen für den Einbau laufen auf Hochtouren. Ein zentrales Element des Einbaus ist der sogenannte Betonzug. Dabei handelt es sich um eine fahrbare Betonmischzentrale auf Schienen, die direkt im Tunnel den Beton produziert.
 
Der Gotthard-Basistunnel hat längst den Ruf eines Jahrhundertprojektes, ist er doch mit seinen beiden rund 57 Kilometern langen Röhren der längste derzeit gebaute Tunnel der Welt. Gleichzeitig stellt das aussergewöhnliche Projekt mit seinen speziellen Bedingungen für die Beteiligten eine grosse Herausforderung dar, indem es von ihnen ständig speziell zugeschnittene Bauprozesse abverlangt. Zu diesen Herausforderungen gehört auch die Bahntechnik. Geplant ist, dass der gesamte Gotthard-Basistunnel eine feste, also schotterlose Fahrbahn erhält, die direkt auf dem Sohlbeton des Rohbaus aufgebaut wird. Beim vorgesehenen Einzelblocksystem LVT (Low Vibration Track) werden die Betoneinzelblöcke, durch einen speziell entwickelten Gummischuh vom Vergussbeton der Fahrbahnplatte getrennt, in eine Betonplatte auf dem Sohlbeton einbetoniert. Grosser Vorteil dieser Methode ist, dass Einzelelemente der Fahrbahn bei Bedarf flexibel ausgetauscht werden können, da es keine starre Verbindung von Gleisrost und Gleistragplatte gibt. Im Unterhalt, aber auch beim Rohbau ergeben sich dadurch Kosteneinsparungen.
 
Die gesamte Strecke, die mit einer festen Fahrbahn ausgestattet wird, beträgt für beide Röhren 114 Kilometer. Der Einbau erfolgt dabei schrittweise. Bestimmt wurden dabei sechs Einbauabschnitte mit je einer Länge zwischen 16 und 20 Kilometer Gleis. Die erste feste Fahrbahn soll im Herbst in der Weströhre von Bodio Richtung Norden nach Faido gebaut werden und ist rund 16 Kilometer lang. Wie der Projektleiter für den Bau der festen Fahrbahn Detlef Obieray erklärt, besteht die grösste Herausforderung beim Bau eines Tunnelgleises darin, dass man sich den logistischen Bedingungen des Tunnels anpassen muss: «Wegen der engen Platzverhältnisse können wir nicht mit x-beliebigen Pneufahrzeugen reinfahren, sondern müssen uns andere Zubringermöglichkeiten überlegen.» Weil die Oströhre als logistischer Pfad nicht genutzt werden kann, ist der Einbau in der Weströhre von Bodio nach Faido zudem nur einröhrig möglich. Alle Materialtransporte zum Einbau der festen Fahrbahn können deshalb auch nur in derselben Röhre geschehen, an deren Kopfende sich die Einbaustelle befindet. Für die Logistik bedeutet dies, dass das fertig betonierte Gleis nach 48 Stunden bereits als Transportweg benutzt werden muss. Dadurch werden temporäre Schieneneinbauten vermieden und Kosten gespart.
 
Eines der wichtigsten Geräte zum Einbau der festen Fahrbahn ist ein über 450 Meter langer Betonzug. Dabei handelt es sich um eine Betonmischanlage, die auf einem Zug montiert ist und die den für die Erstellung der Fahrbahn notwendigen Frischbeton direkt vor Ort im Tunnel mischen kann. Auf diese Weise werden lange Anfahrtswege vermieden und eine sehr homogene Einbauqualität erzeugt. Zudem kann der Gleisabschnitt zwischen dem Tunnelportal und der Einbaustelle für weitere Materialtransporte oder andere Einbauarbeiten der Bahntechnik genutzt werden. Der Betonzug besteht aus insgesamt 24 Einheiten zum Transport von Zuschlagsstoffen, Wasser, Zement, Energiezufuhr, Mischer und Pumpe.
 

Bis zu 1500 Tonnen schwer

Das Material in den Zuschlagsstoff- und Zementwagen (insgesamt sind es 15 Zuschlagstoffwagen und zwei Zementwagen) wird über Förderbänder in die Betonmischanlage, die eine Kapazität von 2,5 Kubikmeter aufweist, transportiert, wo es mit Wasser gemischt wird. Die Mischanlage funktioniert vollautomatisch und kann bis zu 50 verschiedene Betonrezepturen herstellen und verwalten.
 
Nachdem das Material gemischt worden ist, gelangt der frische Beton in einen Grossspeicher. Dieser befindet sich im vorderen Teil des Zuges und kann insgesamt sechs Kubikmeter Betonmasse aufnehmen. Um ein Absetzen zu vermeiden, hält der Grossspeicher den aufgenommenen Beton ständig in Bewegung, bis er schliesslich mittels einer Pumpe an einen Betontransporter (Shuttle) übergeben wird. Das Shuttle wiederum transportiert den Beton zu einem Betonfertiger (Verteilstation) am Einbauort. Hier wird er als Füllbeton in das Gleisbett entlang des vorher aufgebauten und millimetergenau ausgerichteten Gleisrostes eingegossen. Nach der Übergabe des Betons an das Shuttle ist die Produktion einer Betoncharge auf dem Betonzug abgeschlossen, und die Produktion der nächsten Charge beginnt von vorne. «Der Betonzug ist auf eine Arbeitsleistung von 15 Stunden ausgelegt. In dieser Zeit bauen wir 200 Meter Gleis am Stück», erklärt Obieray. Um diese Leistung erbringen zu können, muss der Zug täglich mit mehreren Tonnen Material aufgefüllt werden. Mit sich führen kann er maximal 90 Tonnen Zement, 380 Tonnen Zuschlagstoffe und 50 Kubikmeter Wasser. Voll beladen wiegt der Zug ohne die Lokomotive an die 1500 Tonnen.
 

Kontinuierliche Qualitätskontrolle

Um die Qualität der Frischbetonmasse sicherzustellen, befindet sich auf dem Zug auch ein Labor, auf dem die Betonqualität kontinuierlich kontrolliert wird. Sollte sich einmal eine Fehlmischung ergeben, wird diese im Materialrücktransportzugwagen gesammelt und später, wenn der Betonzug wieder neu beladen werden muss, aus dem Tunnel befördert. Die Kapazität des Materialrücktransportwagens beträgt zwölf Kubikmeter. Darin gesammelt werden auch Schmiermischungen und das komplette Vorreinigungswasser, das im Produktionsprozess im Tunnel anfällt. Draussen wird das unbrauchbare Material innert sieben Stunden fachgerecht entsorgt und der Materialrücktransportwagen komplett gereinigt.
 
Aber nicht nur die Betonqualität muss ständig kontrolliert werden. Um die Funktionsfähigkeit der Betonproduktion über den gesamten Einbauprozess zu gewährleisten, befindet sich auf dem Betonzug eine Werkstatt, die von einem Elektriker und Mechaniker betreut wird. Kleinere Wartungsarbeiten können, während der Zug in Betrieb ist, vorgenommen werden. Grössere Reparaturen hingegen werden ausserhalb des Tunnels auf dem Installationsplatz behoben.
 

Ein eigener Transformatorwagen

Betrieben wird der Betonzug mit Strom. Diesen bezieht er von der im Tunnel installierten 16 000-Volt-Baustromversorgung. Diese Spannung ist jedoch viel zu hoch für den Betonzug, der nur 400 Volt benötigt. Deshalb führt er auch einen Transformatorzugwagen mit sich, der die anstehende Mittelspannung auf die erforderliche Spannungsebene 400 Volt transformiert. Ein Stromausfall kann dem Betonzug übrigens nichts anhaben: Er hat nämlich auch einen Stromaggregatzugwagen. Bei einem Notfall springen die drei Stromaggregate am Wagen automatisch an und sichern auf diese Weise die Arbeit des Betonzugs. Betrieben werden die Aggregate mit Diesel, und die Abgase werden durch die vorgeschriebenen Partikelfilter gereinigt.
 
«Speziell für den Betonzug haben wir im Norden und im Süden je einen Installationsplatz eingerichtet», erklärt Obieray. Auf diesen Plätzen wird der Betonzug jeweils beladen und gereinigt. Dies geschieht in Hallen, die bis zu 170 Meter lang sind. Um den Einbau der Bahntechnik ohne Unterbruch aufrechterhalten zu können, befindet sich auf den Installationsplätzen auch Reservematerial, das für mindestens vier Tage reicht. Eine Besonderheit auf den dem Installationsplatz Süd in Biasca ist die sogenannte Musterstrecke. Für die Arbeiten im Herbst müssen die Bauarbeiter gut geschult sein. Sämtliche Arbeitsschritte zur Herstellung der festen Fahrbahn, wie etwa das Herstellen des millimetergenauen Gleisrostes, werden deshalb auf der Musterstrecke solange geübt, bis sie sitzen. Ab 2012, sobald der Tunnelabschnitt zwischen Bodio und Faido komplett mit der Bahntechnik ausgerüstet ist, finden auch die ersten integrierten Tests statt. Danach wird das Gesamtsystem geprüft, indem mehrere Züge mit bis zu 230 Kilometer pro Stunde die Strecke auf und ab fahren. «Dank dieser Tests können wir die Abläufe und das Zusammenwirken der komplexen Systeme der Bahntechnik des Gotthard-Basistunnels in einem frühen Stadium prüfen und gegebenenfalls optimieren», erklärt Obieray. Florencia Figueroa
 
Nachgefragt bei Detlef Obieray. Er ist Projektleiter bei der ARGE Fahrbahn Transtec Gotthard und arbeitet für die Balfour Beatty Rail Schweiz GmbH.
 
 
Die Technologie des fahrbaren Betonzugs kam erstmals beim Eurotunnel zum Einsatz. Musste man die Technologie für den Einsatz im Gotthard-Basistunnel technisch anpassen?
Der Zug wurde für die spezifische Einbaumethode der festen Fahrbahn im Gotthard-Basistunnel angepasst und weiterentwickelt. Insgesamt handelt es sich aber um eine komplette Neubeschaffung des Betonzuges.
 
Und wie lange tüftelten die Ingenieure, bis sie den für den Gotthard-Basistunnel geeigneten Betonzug gefunden haben?
Das Konzept zum Einsatz des Betonzuges wurde bereits in der Angebotsphase zum Gesamtprojekt 2006 erstellt. Nach der Vertragsunterzeichnung Ende April 2008 wurde sofort mit dem Detaildesign begonnen. Ende 2008 wurde der Zug in seiner Grundform bei der Firma Adler in Frankreich bestellt. 2009 wurde der Zug dann produziert. Dabei wurden im Rahmen der weiteren Detaillierung immer wieder Anpassungen vorgenommen. Am 18.März dieses Jahres um 11:09 Uhr ist der Zug im Bahnhof Biasca endlich eingetroffen. Seitdem testen wir den Zug und schulen unsere Mitarbeiter in der Benutzung der komplexen Technik.
 
Was passiert mit dem Betonzug, wenn er seinen Dienst getan hat?
Der Zug steht nach Abschluss der Arbeiten im Gotthard-Basistunnel den beiden Gesellschaftern der ARGE Fahrbahn Transtec Gotthard für weitere spannende Tunnelprojekte zur Verfügung und kann und wird selbstverständlich weiter eingesetzt.
 
Wie teuer ist es, eine solche Maschine zu erfinden, und wie viel kostet sie, wenn sie jemand kaufen will?
Es ist wie mit jedem Prototypen. Die Kosten entstehen nicht nur bei der Anschaffung, sondern auch durch Anpassungen im Zuge der Weiter- und Anpassungsentwicklung und natürlich im laufenden Unterhalt. Um den Zug während des Einsatzes ständig verfügbar zu halten, muss natürlich ein entsprechendes Wartungskonzept entwickelt werden. Insgesamt bewegen wir uns hier im zweistelligen Millionen-Euro-Bereich.
 
Was persönlich fasziniert Sie am Meisten an dieser Maschine?
Die Faszination für uns alle, die an dem Projekt teilnehmen, ist das Projekt als Ganzes. Eine feste Fahrbahn in einem 57 Kilometer langen Tunnel bauen zu dürfen, ist eine Lebensaufgabe – eine Chance, die man nicht jeden Tag erhält. Die Faszination an der Maschine liegt an der Genialität des logistischen Konzeptes und der damit verbundenen Effizienz und hohen Produktivität beim Bau der festen Fahrbahn. Komplexe Gleisbaumaschinen sind immer faszinierend, vor allem wegen der vielschichtigen Technik. (ffi)
 
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