Project:
Contact:
via mail ✉
Object:
Marmaray 🔗
Type:
railway-tunnel beyond Bosporus
Location:
Istanbul [satellite]
Country:
Turkey
Architect:
Taisei, Japan (general contractor)
Materials:
Oyak Beton, Istanbul (concrete)
Published:
Beton Bauteile 2014
Pages:
130 - 137
Content:
Bosporustunnel in Istanbul
Am Anfang war das Fertigteil
Der allererste Bosporustunnel steht kurz vor seiner Fertigstellung. Die submarine Eisenbahnverbindung zwischen Europa und Asien wurde in Senkkastenbauweise errichtet. Dafür wurden elf gigantisch große Betonfertigteile millimetergenau in der Meerenge versenkt.
[no english version available]
Der Bosporus ist Segen und Fluch von Istanbul zugleich. Zum einen ist die Meerenge der Grund, warum hier schon in der Antike eine so mächtige Metropole erwuchs. Zum anderen ist dieses trennende Element aber auch das zentrale Hindernis in dieser über 15 Millionen Einwohner zählenden Stadt. Es gibt bereits zwei Bosporus- Brücken und für eine dritte Brücke wurde in diesem Frühsommer der Grundstein gelegt. Zum Jahresende wird nun die Einweihung dieses „Marmaray“ genannten Eisenbahntunnels erfolgen. Der Bosporustunnel erfüllt zwei unterschiedliche Anforderungen. Der europäische Zufahrtstunnel führt unter der Istanbuler Altstadt hindurch. Derzeit werden an ihr entlang zusätzlich U- Bahn- Haltestellen in der im Verkehrschaos erstickenden Altstadt angelegt. Auch im gegenüberliegenden asiatischen Stadtteil Kadiköy entstehen derzeit mehrere unterirdische Haltepunkte.
Der Tunnel soll aber auch für den internationalen Warenverkehr genutzt werden. Deshalb entspricht die Spurweite der Tunnelgleise - wie in der gesamten Türkei - der europäischen Norm. Die Tunnelrampen weisen zudem die zulässigen Steigungsmaße auf und sind an das internationale Fernstreckennetz angebunden. Derzeit sieht die Planung vor, den Tunnel tagsüber überwiegend für den ÖPNV (Öffentlicher Personen Nahverkehr) zu nutzen und ihn nachts mit Güterzügen zu beschicken.
Der Tunnel soll aber auch für den internationalen Warenverkehr genutzt werden. Deshalb entspricht die Spurweite der Tunnelgleise - wie in der gesamten Türkei - der europäischen Norm. Die Tunnelrampen weisen zudem die zulässigen Steigungsmaße auf und sind an das internationale Fernstreckennetz angebunden. Derzeit sieht die Planung vor, den Tunnel tagsüber überwiegend für den ÖPNV (Öffentlicher Personen Nahverkehr) zu nutzen und ihn nachts mit Güterzügen zu beschicken.
Bauprozess des Tunnels
Unterhalb des Bosporus wurden die beiden nebeneinander liegenden Tunnelröhren des Marmaray- Projekts nicht gebohrt. Dafür hätte man noch tiefer hinab gehen müssen, um im Fels eine ausreichende Tragfähigkeit und Dichtheit sicherzustellen. Vielmehr entschieden sich die Ingenieure des japanischen Generalunternehmers Taisei für eine „offene“ Bauweise. Für die Querung des an dieser Stelle rund 1.600 m breiten Bosporus wurden elf gigantische Betonfertigteile geschaffen. Die zehn mal 150 m und einmal 100 m langen und quaderförmigen - wie riesige Schuhschachteln wirkenden - Elemente wurden in einem nur wenige Kilometer südlich gelegenen Dock im Industriehafen von Fenerbahçe teilweise sogar schwimmend erstellt.
Die Betonbauer schufen zuerst auf der Arbeitsplattform des Docks die Bodenplatten der Segmente und begannen nach dem Aushärten dann darauf die Außenwände zu stellen. Dabei wurde innenseitig mit einer regulär gestellten Stahlbewehrung gearbeitet. Anschließend brachten die Arbeiter den Beton ein. Verwendet wurden hier die üblichen Abstandhalter. Allerdings verankerte man die Schalungskonstruktion an keiner Stelle mit der äußeren Schalungsschicht. Der richtige Einsatz von Schalöl war in diesem Punkt der Produktion von essentieller Bedeutung:
Nach dem Erstellen der Bodenplatten und Seitenwände füllte man das Betonfertigteil in seinen Hohlräumen mit Schwimmkörpern aus. Dabei entschied man sich – wie bei einem Schiff – für eine Schottenbauweise, deren einzelne Abschnitte vollkommen unabhängig voneinander geregelt werden konnten. Schließlich flutete man die Schalungsdocks und der einsetzende Auftrieb hob die Tunnelelemente aus der „verlorenen“ Dockwandschalung heraus. Das riesige Element wurde in der Folge von einem Schlepper in das benachbarte Schwimmdock gezogen, wo es - weiterhin schwimmend - seine Deckenplatte erhielt.
Unterhalb des Bosporus wurden die beiden nebeneinander liegenden Tunnelröhren des Marmaray- Projekts nicht gebohrt. Dafür hätte man noch tiefer hinab gehen müssen, um im Fels eine ausreichende Tragfähigkeit und Dichtheit sicherzustellen. Vielmehr entschieden sich die Ingenieure des japanischen Generalunternehmers Taisei für eine „offene“ Bauweise. Für die Querung des an dieser Stelle rund 1.600 m breiten Bosporus wurden elf gigantische Betonfertigteile geschaffen. Die zehn mal 150 m und einmal 100 m langen und quaderförmigen - wie riesige Schuhschachteln wirkenden - Elemente wurden in einem nur wenige Kilometer südlich gelegenen Dock im Industriehafen von Fenerbahçe teilweise sogar schwimmend erstellt.
Die Betonbauer schufen zuerst auf der Arbeitsplattform des Docks die Bodenplatten der Segmente und begannen nach dem Aushärten dann darauf die Außenwände zu stellen. Dabei wurde innenseitig mit einer regulär gestellten Stahlbewehrung gearbeitet. Anschließend brachten die Arbeiter den Beton ein. Verwendet wurden hier die üblichen Abstandhalter. Allerdings verankerte man die Schalungskonstruktion an keiner Stelle mit der äußeren Schalungsschicht. Der richtige Einsatz von Schalöl war in diesem Punkt der Produktion von essentieller Bedeutung:
Nach dem Erstellen der Bodenplatten und Seitenwände füllte man das Betonfertigteil in seinen Hohlräumen mit Schwimmkörpern aus. Dabei entschied man sich – wie bei einem Schiff – für eine Schottenbauweise, deren einzelne Abschnitte vollkommen unabhängig voneinander geregelt werden konnten. Schließlich flutete man die Schalungsdocks und der einsetzende Auftrieb hob die Tunnelelemente aus der „verlorenen“ Dockwandschalung heraus. Das riesige Element wurde in der Folge von einem Schlepper in das benachbarte Schwimmdock gezogen, wo es - weiterhin schwimmend - seine Deckenplatte erhielt.
Montage entlang der Tunneltrasse
Während in Fenerbahçe die elf Elemente erstellt wurden, baggerten große Schwimmbagger in den teilweise bis zu 60 m tiefen Grund des Bosporus einen rund 7 m tiefen und etwa 10 m breiten submarinen Graben. Tatsächlich mussten die Bauteile millimetergenau abgesenkt und platziert werden. Dieses ging abhängig vom Strömungs- und Wettergeschehen allerdings nur recht kurzfristig an bestimmten Tagen. Es gab daher immer wieder eine Wartephase, in der alles für die Montage bereitgehalten wurde. Die Meerenge besitzt zwei starke gegenläufige Strömungen, welche die Arbeiten erschwerten. Die Strömung an der Wasseroberfläche führt warmes Mittelmeerwasser dem Schwarzen Meer zu. Aber nur wenige Meter darunter fließt kaltes Wasser in die entgegengesetzte Richtung.
Bei Taisei entwickelte man das Konzept eines „verschwenkten“ Ablassens. Schlepper zogen zunächst die schwimmenden Tunnelelemente längs der Strömung und damit quer zum Ufer in ihre annähernde Position. Durch Ablassen der Luft aus den Tanks wurden sie dann justiert über Führungsseile bis auf etwa 7 m über Grund abgelassen. Dann erst drehte man das Bauteil um 90° und senkte es ganz in die Baugrube ab.
Während in Fenerbahçe die elf Elemente erstellt wurden, baggerten große Schwimmbagger in den teilweise bis zu 60 m tiefen Grund des Bosporus einen rund 7 m tiefen und etwa 10 m breiten submarinen Graben. Tatsächlich mussten die Bauteile millimetergenau abgesenkt und platziert werden. Dieses ging abhängig vom Strömungs- und Wettergeschehen allerdings nur recht kurzfristig an bestimmten Tagen. Es gab daher immer wieder eine Wartephase, in der alles für die Montage bereitgehalten wurde. Die Meerenge besitzt zwei starke gegenläufige Strömungen, welche die Arbeiten erschwerten. Die Strömung an der Wasseroberfläche führt warmes Mittelmeerwasser dem Schwarzen Meer zu. Aber nur wenige Meter darunter fließt kaltes Wasser in die entgegengesetzte Richtung.
Bei Taisei entwickelte man das Konzept eines „verschwenkten“ Ablassens. Schlepper zogen zunächst die schwimmenden Tunnelelemente längs der Strömung und damit quer zum Ufer in ihre annähernde Position. Durch Ablassen der Luft aus den Tanks wurden sie dann justiert über Führungsseile bis auf etwa 7 m über Grund abgelassen. Dann erst drehte man das Bauteil um 90° und senkte es ganz in die Baugrube ab.
Verbund der einzelnen Elemente
Die millimetergenaue Ausrichtung der Position erfolgte durch ein „Ruckeln“ mit den Lufttanks. Dabei presste man in einzelne der voneinander getrennten Drucktanks Außenluft hinein und ließ dieselbe aus anderen entweichen. Von Schleppern aus zog man zugleich in entsprechender Richtung an den Führungsseilen. Kontrolliert wurde das alles mit einem digitalen, GPS-basierten Überwachungssystem und mit entsprechenden Positionssendern, die an den Segmenten angebracht waren.
Die elf Fertigteile weisen an ihren Kopfenden Dichtungseinheiten auf, die ansatzweise mit denen herkömmlicher Rohre vergleichbar sind - nur infolge der schieren Dimension und des großen Wasserdrucks in erheblichem Maße größer. Diese mit mehreren speziellen Dichtungen hintereinander versehenen Steckmuffen sind sicherlich mehr als einen halben Meter tief. Auch das Ineinanderstecken zweier Elemente erfolgte mit Druck. Sobald zwei Segmente passgenau aneinander gestoßen waren und diese nur noch ineinander gleiten mussten, wurde das mittlerweile eingeströmte Wasser aus den Segmenten erneut abgepumpt. Dadurch entstand ein Unterdruck, dem ein beachtlicher äußerer Wasserdruck gegenüberstand. Dieser immense Druckunterschied presste förmlich die beiden Bauteile zusammen. Als schließlich alle elf Elemente eingebracht waren, bedeckten die Baggerschiffe die Betonfertigteile mit Erdreich. Obwohl Beton die abdichtende Schicht ist, wäre der Tunnel etwa von einem U- Boot aus so nicht zu sehen.
Die millimetergenaue Ausrichtung der Position erfolgte durch ein „Ruckeln“ mit den Lufttanks. Dabei presste man in einzelne der voneinander getrennten Drucktanks Außenluft hinein und ließ dieselbe aus anderen entweichen. Von Schleppern aus zog man zugleich in entsprechender Richtung an den Führungsseilen. Kontrolliert wurde das alles mit einem digitalen, GPS-basierten Überwachungssystem und mit entsprechenden Positionssendern, die an den Segmenten angebracht waren.
Die elf Fertigteile weisen an ihren Kopfenden Dichtungseinheiten auf, die ansatzweise mit denen herkömmlicher Rohre vergleichbar sind - nur infolge der schieren Dimension und des großen Wasserdrucks in erheblichem Maße größer. Diese mit mehreren speziellen Dichtungen hintereinander versehenen Steckmuffen sind sicherlich mehr als einen halben Meter tief. Auch das Ineinanderstecken zweier Elemente erfolgte mit Druck. Sobald zwei Segmente passgenau aneinander gestoßen waren und diese nur noch ineinander gleiten mussten, wurde das mittlerweile eingeströmte Wasser aus den Segmenten erneut abgepumpt. Dadurch entstand ein Unterdruck, dem ein beachtlicher äußerer Wasserdruck gegenüberstand. Dieser immense Druckunterschied presste förmlich die beiden Bauteile zusammen. Als schließlich alle elf Elemente eingebracht waren, bedeckten die Baggerschiffe die Betonfertigteile mit Erdreich. Obwohl Beton die abdichtende Schicht ist, wäre der Tunnel etwa von einem U- Boot aus so nicht zu sehen.
Zufahrtstunnel
Während der Verlegung der Tunnelsegmente im Bosporus beziehungsweise in der allerersten Ausbauphase danach war die submarine Röhre nur über einen temporären Schacht zugänglich. Dieser erschien wie eine künstliche Insel und war über einen fast 100 m langen Steg mit dem asiatischen Festland verbunden. Zu diesem Zeitpunkt wurden die zur submarinen Tunneltrasse herabführenden Erschließungsröhren gerade erst vom Festland aus in klassischer Weise gebohrt. Maßgabe war es, den direkten Kontakt mit dem Meerwasser zu vermeiden und mit dem Vortrieb der vier Stollen (zwei auf jeder Seite) die Meerenge erst dann zu erreichen, wenn der submarine Mittelteil fertiggestellt und wasserdicht ist. Dann erst stieß man mit der Schildvortriebmaschine passgenau zu dem trockenen Hohlraum darin vor. Um die Übergänge zwischen Festland und den Senkkästen sicher abzudichten, brachte man meerseitig zudem Unterwasserbeton an den Anschlusspunkten ein. Dieser wie auch der für die Großsegmente verwendete Baustoff war von dem türkischen Zementkonzern Oyak Beton entwickelt worden. Das europaweit operierende Unternehmen hat große Erfahrung im submarinen Tunnelbau. So hatte die Firma die verwendete salzwasserresistente Betonzusammensetzung einst für den Unterwasserteil der im Jahr 2000 eröffneten Öresundquerung zwischen Dänemark und Schweden entwickelt. Dieser rund 3,5 km lange Tunnel ist ebenfalls in Senkkastenbauweise erstellt.
Während der Verlegung der Tunnelsegmente im Bosporus beziehungsweise in der allerersten Ausbauphase danach war die submarine Röhre nur über einen temporären Schacht zugänglich. Dieser erschien wie eine künstliche Insel und war über einen fast 100 m langen Steg mit dem asiatischen Festland verbunden. Zu diesem Zeitpunkt wurden die zur submarinen Tunneltrasse herabführenden Erschließungsröhren gerade erst vom Festland aus in klassischer Weise gebohrt. Maßgabe war es, den direkten Kontakt mit dem Meerwasser zu vermeiden und mit dem Vortrieb der vier Stollen (zwei auf jeder Seite) die Meerenge erst dann zu erreichen, wenn der submarine Mittelteil fertiggestellt und wasserdicht ist. Dann erst stieß man mit der Schildvortriebmaschine passgenau zu dem trockenen Hohlraum darin vor. Um die Übergänge zwischen Festland und den Senkkästen sicher abzudichten, brachte man meerseitig zudem Unterwasserbeton an den Anschlusspunkten ein. Dieser wie auch der für die Großsegmente verwendete Baustoff war von dem türkischen Zementkonzern Oyak Beton entwickelt worden. Das europaweit operierende Unternehmen hat große Erfahrung im submarinen Tunnelbau. So hatte die Firma die verwendete salzwasserresistente Betonzusammensetzung einst für den Unterwasserteil der im Jahr 2000 eröffneten Öresundquerung zwischen Dänemark und Schweden entwickelt. Dieser rund 3,5 km lange Tunnel ist ebenfalls in Senkkastenbauweise erstellt.
Wirtschaftlich und effizient
Die Senkkastenbauweise des Tunnels ermöglichte dessen wirtschaftliche und zugleich effiziente Errichtung direkt am Meeresgrund. Es wurde Bauzeit gespart und es wurden auch deutlich längere Anfahrtsrampen vermieden, da Züge keine großen Steigungen überwinden können. Eine vollständige Durchbohrung des Bosporus hätte aus statischen wie aus Abdichtungsgründen deutlich tiefer im Grund geführt werden müssen.
Robert Mehl, Aachen
Die Senkkastenbauweise des Tunnels ermöglichte dessen wirtschaftliche und zugleich effiziente Errichtung direkt am Meeresgrund. Es wurde Bauzeit gespart und es wurden auch deutlich längere Anfahrtsrampen vermieden, da Züge keine großen Steigungen überwinden können. Eine vollständige Durchbohrung des Bosporus hätte aus statischen wie aus Abdichtungsgründen deutlich tiefer im Grund geführt werden müssen.
Robert Mehl, Aachen