Tunnelbohrmaschine in Düssseldorf am Ziel.(Bild: Herrenknecht)
Sie graben sich durch jedes Gestein: Tunnelbohrmaschinen sind die Giganten unter den Maschinen. Wo sind die größten im Einsatz?
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Tunnelbohrmaschinen (TBM, auf englisch tunnel boring machines) sind technische Meisterwerke und in der Beschaffung klassische A-Teile. Sie spielen eine entscheidende Rolle beim Bau von Untergrundinfrastrukturen und werden oft als „Maulwürfe“ bezeichnet. Sie ermöglichen den Bau von Tunneln in dicht besiedelten städtischen Gebieten und herausfordernden geologischen Bedingungen, wo herkömmliche Methoden nicht ausreichen würden. Die TBM bohren sich durch Fels und Erde, während sie gleichzeitig die Tunnelwandung errichten, was die Sicherheit und Effizienz der Bauprojekte erheblich steigert.
Der Einsatz von TBMs hat weltweit große Projekte ermöglicht, darunter der Gotthard-Basistunnel in der Schweiz, der längste Eisenbahntunnel der Welt, und das ehrgeizige Crossrail-Projekt in London, das das Verkehrsnetz der Stadt revolutioniert. Auch in Doha wurden TBM für den Bau eines modernen U-Bahn-Systems eingesetzt, das den öffentlichen Nahverkehr verbessert. Die Maschinen sind äußerst vielseitig, da sie in verschiedenen geologischen Bedingungen und für unterschiedliche Tunnelarten, von Verkehrswegen bis hin zu Versorgungstunneln, eingesetzt werden können. Sie werden allerdings passgenau für die jeweilige Projekt angefertigt.
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Die größten Tunnelbohrmaschinen der Welt
Platz 11: JillEin EPB-Schild von 11,87 Metern Durchmesser sorgt dafür, dass die Tunnelbohrmaschine von Herrenknecht, die für den Silvertown Tunnel in London 2021 eingesetzt wurde, die zehntgrößte Tunnelbohrmaschine der Welt ist. Der Tunnel verläuft heute zwischen beiden Themse-Ufern auf 1,4 Kilometern mit jeweils zwei Fahrspuren. Von den Beteiligten wurde die TBM Jill getauft, sie ist die größte bisher in Großbritannien eingesetzte Tunnelbohrmaschine.(Bild: Herrenknecht)
Platz 10: S-1012Der neue Bözbergtunnel zwischen Schinznach-Dorf und Effingen im Schweizer Kanton Aargau wurde 2018 fertiggestellt. Die Bohrmannschaft benötigt mit der Herrenknecht-Maschine für 2,5 Kilometer von Juni bis November 2017 nur fünf Monate. Das Ziel: Züge mit Lkw-Sattelaufliegern mit vier Metern Höhe transportieren zu können, Das Bohrschild der Einfachschild-TBM war 12,3 Meter im Durchmesser und damit die neuntgrößte Tunnelbohrmaschine der Welt.(Bild: Herrenknecht)
Platz 9: S-534Für die Olympischen Winterspielen 2014 sollte das Straßen- und Schienennetz ausgebaut werden, um das Stadtzentrum an der Küste mit den Austragungsorten in den Bergen zu verbinden. Für den Bau eines Eisenbahn- und Straßentunnels setzen die russischen Tunnelbauspezialisten auf zwei gewaltige Herrenknecht-Tunnelbohrmaschinen: Die größere davon war die S-534 – mit 13,21 Metern Durchmesser - die damals größte Einfachschild-TBM von Herrenknecht. Sie startete den Vortrieb für den 3,1 Kilometer langen Straßentunnel Nr. 3 im Mai 2010 und schloss ihn im Februar 2012 ab.(Bild: Herrenknecht)
Platz 9: ChessieDen neunten Platz belegt eine weitere TBM, die Chessie. Das Mixschild ist ebenfalls 13,21 Meter groß im Durchmesser und hilft dabei, bis 2028 den Thimble Shoal Tunnel in der Chesapeake Bay zu erweitern.(Bild: Herrenknecht)
Platz 8: TRUDETRUDE diente der Erweiterung des neuen Elbtunnels in Hamburg zwischen Oktober 1997 und März 2000. Die Schildvortriebsmaschine bohrte eine 2,56 Kilometer lange Röhre unter der Elbe. TRUDE ist übrigens ein Akronym für Tief Runter Unter Die Elbe. Die Tunnelbohrmaschine wog über 2.000 Tonnen und trug etwa 400.000 Kubikmeter Sand, Geröll und Steine mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von sechs Metern pro Tag ab. Sie besaß 111 Schälmesser und 31 Rollenmeißel. Nach den Arbeiten wurde TRUDE in Moskau eingesetzt, das Schneidrad wanderte ins Museum der Arbeit in Hamburg. Der Durchmesser betrug 14,2 Meter.(Bild: Wolfgang Meinhart - Wikimedia Commons)
Platz 7: MartinaZwischen 2011 und 2013 kam Martina zum Einsatz, die damals größte EU-weit produzierte Tunnelbohrmaschine von Herrenknecht. Sie fräste sich durch das Gebirge, um einen Teilabschnitt der A1 zwischen Sasso Marconi und Barberino del Mugello zu untertunneln - mit zwei parallelen Röhren auf 2,5 Kilometern Länge. Der Bohrkopf-Durchmesser lag bei damals rekordverdächtigen 15,55 Metern.(Bild: Herrenknecht)
Platz 6: Santa LuciaIm Jahr 2020 schloss die damals größte, in Europa je eingesetzte Tunnelbohrmaschine ihre Arbeit ab. Santa Lucia hießt die 15,87 Meter große TBM von Herrenknecht. Sie grub sich 7,5 Kilometer durch den Apenin und wurde nach dem gleichnamigen Projekt Santa Lucia benannt. Das bezeichnete den Ausbau der Autobahn A1 zwischen Bologna und Florenz. Übergeben wurde der 4.800-Tonnen-Koloss bereits 2016. Mit der Santa Lucia stellte Herrenknecht damals seinen eigenen Rekord für TBM-Durchmesser ein.(Bild: Herrenknecht)
Platz 5: JinghuaDie Tunnelbohrmaschine Jinghua von CRCHI (China Railway Construction Heavy Industriy) ist ebenfalls 16,07 Meter im Durchmesser, wiegt aber "nur" 4.300 Tonnen. Die TBM ist 150 Meter lang und hat in Peking im September 2023 das East Sixth Ring Road Reconstruction Project abgeschlossen. Einer der Zulieferer (Elementekupplungen) für Jinghua war Mayr Antriebstechnik.(Bild: CRCHI)
Platz 4: Great WallDie CCCC Tianhe Mechanical Equipment Manufacturing Co. hat im Jahr 2020 die Changcheng oder Great Wall, Chinas größte Tunnelbohrmaschine (TBM), vorgestellt. Die Monstermaschine hat einen Durchmesser von 16,07 Metern, ist 145 Meter lang und wiegt 4.500 Tonnen. CCCC Tianhe Mechanical Equipment ist eine Tochtergesellschaft von China Communications Construction Co, einem staatlichen Baugiganten. Das Unternehmen baut acht gleichgroße TBMs mit demselben Durchmesser.(Bild: CCCC Tianhe Mechanical Equipment Manufacturing Co)
Platz 3: Big BerthaDie mittlerweile nur noch drittgrößte Tunnelbohrmaschine der Welt heißt Big Bertha. Ihr Bohrkopf hatte einen Durchmesser von fast 17,5 Metern, womit sie nur knapp hinter der Nummer zwei liegt. Big Bertha fraß sich ab 2013 vier Jahre lang durch den Untergrund von Seattle (USA), um die Basis für eine mehrspurige, unterirdische Autobahn auf drei Kilometern zu legen. Täglich schaffte der Gigant rund zehn Meter. Hersteller der Tunnelbohrmaschine war Hitachi Zosen Sakai Works (Japan). 2017, nach getaner Arbeit, wurde sie in ihre Einzelteile zerlegt.(Bild: Washington State Department of Transportation)
Platz 2: ShanheDie zweitgrößte Tunnelbohrmaschine der Welt heißt Shanhe und hat einen Bohrkopf mit einem Durchmesser von 17,505 Metern. Hersteller Herrenknecht hat das Megagerät für den Bau eines zweistöckigen Straßentunnels mit je drei Spuren in beide Richtungen unter der ostchinesischen Stadt Jinan. Entsprechend groß sollte die Tunnelröhre werden, da es nur eine geben soll. Auf den 3,3 Kilometern wird zudem noch der Gelbe Fluss unterquert. Im Juni 2024 wurde die TBM fertiggestellt, wird demontiert, um sie auf der Baustelle wieder zusammenzubauen. Beim Typ handelt es sich um eine Mixschild mit einer Antriebsleistung von 5.600 kW und einem Drehmoment von 35.017 kNm.(Bild: Herrenknecht)
Platz 1: Herrenknecht S-880Die mit 17,63 Meter Durchmesser weltgrößte Tunnelbohrmaschine kommt von Herrenknecht. Die S-880 wurde ab 2015 im Untergrund von Hongkong eingesetzt. Gebaut wurde ein zweiröhriger Straßentunnel mit einer Länge von rund fünf Kilometern. Der Tunnel bindet der Tuen Mun – Chek Lap Kok Link an den internationalen Flughafen und die Hongkong-Zhuhai-Macao-Brücke in Richtung Norden ans Festland an und unterquert dabei in bis zu 50 Metern Tiefe einen Seitenarm des Perlfluss-Deltas. Bei der größten Tunnelbohrmaschine handelt es sich um ein Mixschild.(Bild: Herrenknecht)
Wie viel kostet ein Tunnelbohrer?
Die Kosten für eine Tunnelbohrmaschine (TBM) können je nach Größe, Spezifikationen und Einsatzbedingungen erheblich variieren. Im Allgemeinen liegt der Preis für eine große Tunnelbohrmaschine zwischen 10 und 50 Millionen Euro. Beispielsweise hat die TBM „Bertha“, die für das Alaskan Way Viaduct Replacement Tunnel-Projekt in Seattle eingesetzt wurde, etwa 80 Millionen US-Dollar (ca. 70 Millionen Euro) gekostet.
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Die Kosten setzen sich aus verschiedenen Faktoren zusammen, darunter:
Größe und Durchmesser: Größere Maschinen mit größerem Durchmesser kosten mehr.
Leistung und Technologie: High-Tech-Features und leistungsstarke Motoren erhöhen den Preis. Maschinen wie die von Herrenknecht für große Infrastrukturprojekte sind entsprechend teurer.
Einsatzort und Einsatzbedingungen: Spezielle Anforderungen an den Baugrund oder die Projektumgebung können die Kosten weiter erhöhen.
Betriebs- und Wartungskosten: Zusätzlich zu den Anschaffungskosten fallen erhebliche Betriebs- und Wartungskosten an.
Diese Maschinen sind zentrale Investitionen für große Infrastrukturprojekte wie U-Bahnen, Straßentunnel und Kanalisationen, die einen effizienten und präzisen Tunnelbau ermöglichen. Einige Maschinen werden danach für weitere Projekte wiederverwertet.
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Wie viele Meter schafft eine Tunnelbohrmaschine pro Tag?
Eine Tunnelbohrmaschine (TBM) kann je nach Geologie und spezifischen Projektanforderungen unterschiedlich viele Meter pro Tag schaffen. Typischerweise liegt die Vortriebsgeschwindigkeit einer TBM zwischen 10 und 20 Metern pro Tag.
Für einige Projekte, wie beispielsweise den Brennerbasistunnel oder den Gotthard-Basistunnel, können moderne TBMs unter idealen Bedingungen sogar bis zu 40 Meter pro Tag erreichen. Allerdings hängt die tatsächliche Leistung von vielen Faktoren ab, darunter die Härte des Gesteins, die Effizienz des Abtransports des Ausbruchmaterials und die eingesetzte Technologie
Tunnelbohrmaschinen werden von mehreren spezialisierten Unternehmen weltweit hergestellt. Hier sind einige der bekanntesten Hersteller:
Herrenknecht AG: Ein deutscher Hersteller, der weltweit führend im Bau von Tunnelbohrmaschinen ist. Herrenknecht stellt Maschinen für verschiedene Tunnelbauprojekte her, einschließlich Verkehrs- und Versorgungstunneln sowie Tunnel für den Bergbau.
The Robbins Company: Ein amerikanisches Unternehmen, das sich auf den Bau von TBMs spezialisiert hat. Robbins ist bekannt für seine innovativen Technologien und hat zahlreiche Projekte weltweit durchgeführt.
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Hitachi Zosen Corporation: Ein japanischer Hersteller, der Tunnelbohrmaschinen für eine Vielzahl von Projekten liefert, einschließlich U-Bahn- und Verkehrstunnelbauprojekte.
China Railway Construction Heavy Industry Co., Ltd. (CRCHI): Ein chinesischer Hersteller, der ebenfalls große TBMs herstellt und an vielen Infrastrukturprojekten weltweit beteiligt ist.
Terratec Ltd: Ein australisch-asiatisches Unternehmen, das auf die Herstellung von TBMs und anderen unterirdischen Baumaschinen spezialisiert ist.
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Aker Solutions (ehemals Aker Wirth GmbH): Ein weiterer deutscher Hersteller mit Sitz in Erkelenz
Diese Unternehmen liefern TBMs für eine Vielzahl von Projekten, darunter U-Bahn-Bauten, Straßentunnel und andere unterirdische Bauvorhaben. Manche Hersteller konzentrieren sich auf bestimmte Arten von Tunnelbohrmaschinen oder spezifische Einsatzbereiche. Es ist wichtig zu beachten, dass die Wahl des Herstellers oft von den spezifischen Anforderungen des Projekts, den geologischen Bedingungen und den technischen Spezifikationen abhängt.
Welche Tunnel hat Herrenknecht gebohrt?
Der deutsche Hersteller von Tunnelbohrmaschinen Herrenknecht hat an zahlreichen bedeutenden Tunnelprojekten weltweit mitgewirkt. Einige der prestigeträchtigsten sind:
Brenner Basistunnel: Herrenknecht liefert insgesamt acht Tunnelbohrmaschinen für dieses Rekordprojekt, das mit 64 km die längste unterirdische Eisenbahnverbindung der Welt werden soll. Eine Doppelschild-Tunnelbohrmaschine mit 10,37 m Durchmesser wurde kürzlich für das Baulos H53 Pfons-Brenner präsentiert.
Grand Paris Express: Für dieses Großprojekt zur Erweiterung des Pariser Metronetzes liefert Herrenknecht 22 Tunnelbohrmaschinen.
Sydney Metro: Herrenknecht stellt 15 Maschinen für den Ausbau der U-Bahn in Sydney bereit.
Wiener U-Bahn: Für die Verlängerung der U-Bahnlinie 2 in Wien lieferte Herrenknecht eine EPB-Schild-Maschine (Earth Pressure Balance Shield) mit 6,84 m Durchmesser. Diese wird 2,1 km Tunnel unter der Innenstadt bohren.
Bahnstrecke Lyon-Turin: Herrenknecht lieferte eine große Tunnelbohrmaschine für dieses milliardenschwere Eisenbahnprojekt zwischen Frankreich und Italien.
Insgesamt haben Tunnelbohrmaschinen von Herrenknecht bereits in über 1.300 Projekten mehr als 3.000 km Tunnel für U-Bahnsysteme weltweit gebohrt. Herrenknecht ist aber auch in den Bereichen Utility Tunnelling (also beispielsweise Abwasserkanäle), Mining (unterirdische Bergwerke) und Exploration (Tiefbohranlagen) unterwegs.
Tunnelbohrmaschinen können extrem schwer sein, wobei das Gewicht je nach Größe und Einsatzbereich stark variiert. So wurde beispielsweise für den Bau der vierten Röhre des Hamburger Elbtunnels die Schildvortriebsmaschine TRUDE eingesetzt, die 2.000 Tonnen wog. 2.400 Tonnen bringt die Tunnelbohrmaschine Lilia auf die Waage, die Herrenknecht für den Brennerbasistunnel geliefert hat.
Die Tunnelbohrmaschinen Great Wall und Jinghua in China wogen sogar 4.500 bzw. 4.300 Tonnen.
Wie viele PS hat eine Tunnelbohrmaschine?
Die Antriebssysteme sind so konzipiert, dass sie hohe Drehmomente übertragen können, geräuscharm arbeiten und robust genug sind, um den harten Bedingungen im Tunnelbau standzuhalten. Große Tunnelbohrmaschinen können mehr als 5.700 PS erreichen. Diese erreichen sie durch eine Kombination aus elektrischem und hydraulischem Antrieb.
Elektromotoren: Wassermantelgekühlte Drehstrom-Asynchronmotoren werden häufig eingesetzt. Diese haben typischerweise eine Leistung von 37 bis 2.500 kW und sind in verschiedenen Polzahlen und Bauformen verfügbar. Der Schneidradantrieb bzw. Bohrkopfantrieb ist das Herzstück der Tunnelbohrmaschine. Er besteht aus mehreren Elektromotoren, die über Planetengetriebe mit dem Schneidrad verbunden sind. Diese Motoren können ein Antriebsmoment von über 3.000.000 Nm erzeugen.
Hydraulische Antriebe: Neben den elektrischen Motoren kommen auch hydraulische Antriebe zum Einsatz, insbesondere für den Vorschub der Maschine und andere Funktionen.
Sowohl die Motoren als auch die Getriebe sind oft mit einer integrierten Wasserkühlung ausgestattet. Dies ist besonders wichtig, da unter Tage die Abwärme der Motoren nur schwer abgeführt werden kann.
(Bild: mi connect)
Die Autorin: Dörte Neitzel
Dörte Neitzel ist Wissens- und Infografik-Junkie vom Dienst. Dinge und Zusammenhänge zu erklären ist ihr Ding, daher beschreibt sie sich selbst auch gern als Erklärbärin mit Hang zur Wirtschaft – was einem lange zurückliegenden VWL-Studium geschuldet ist. Nach einigen Stationen im Fachjournalismus lebt sie dieses Faible bevorzugt auf der Webseite der TECHNIK+EINKAUF aus und taucht besonders gern ab in die Themen Rohstoffe und erneuerbare Energien.
Privat ist Südfrankreich für sie zur zweiten Heimat geworden, alternativ ist sie in der heimischen Werkstatt beim Schleifen, Ölen und Malern alter Möbel zu finden oder in südbayerischen Berg-und-See-Gefilden mit Hund im Gepäck unterwegs.
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