Projektart:
Anfrage:
Objekt:
Marmaray 🔗
Typ:
Eisenbahntunnel unterm Bosporus
Ort:
Istanbul [Karte]
Staat:
Türkei
Architekt:
Taisei, Japan (General-Unternehmer)
Materialien:
Oyak Beton, Istanbul (Beton)
Publiziert:
tunnel 06/2013
Seiten:
12 - 19
Inhalt:
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Marmaray- Projekt mit Bosporustunnel in Istanbul

Tunnel versenkt

Schon die Osmanischen Herrscher träumten 1860 von einem Eisenbahntunnel unter dem Bosporus hindurch. Über 150 Jahre später soll Ende dieses Jahres der Traum wahr werden und der europäische Teil der Türkei mit dem asiatischen unterirdisch verbunden werden.
Während andere Metropolen dieser Welt befürchten, ihnen drohe kurzfristig der Zusammenbruch des Nahverkehrs, ist das Alltag in Istanbul. Selbst an normalen Werktagen sollte man außerhalb der Rushhour für eine Distanz, die in Berlin etwa vergleichbar ist mit der Entfernung zwischen Spandau und Friedrichshain, mehr als 90 Minuten einplanen. Der öffentliche Nahverkehr, so ambitioniert er derzeit ausgebaut wird, muss für eine Großstadt dieser Kategorie quasi als inexistent bezeichnet werden. Es gibt eine S- Bahn- Linie, die irgendwann in eine U- Bahn übergeht. Sie verbindet den Flughafen auf der europäischen Seite mit dem zentralen Taksim- Platz. Und es gibt eine Straßenbahnlinie, welche diese Trasse wiederholt kreuzt und in welche man einsteigen muss, um in die Altstadt, immer noch das eigentliche Zentrum der Stadt, zu kommen. Bedingt durch den immensen Individualverkehr kann sich diese eine Straßenbahnlinie nur im Schritttempo durch die überfüllten Straßen bewegen. Nacheinander führt sie vorbei an der ältesten Universität der Stadt, dem historischen Bazar, der bedeutenden Blauen Moschee und der Hagia Sophia daneben, passiert den alten Herrscher Palast und endet schließlich am Hauptbahnhof, unmittelbar vor den Fähren nach Asien.
Der Bosporus ist Segen und Fluch der Stadt 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, doch das reicht bei weitem nicht!
Für eine dritte Brücke wurde in diesem Frühsommer der Grundstein gelegt, zum Jahresende folgt nun dieser „Marmaray“ genannte Eisenbahntunnel und selbst dies wird nicht reichen. Seit Mai ist ein zweiter Bosporus- Tunnel beschlossene Sache. Nur wenige Kilometer südlich vom ersten soll ein Kraftfahrzeugtunnel entstehen.
Verkehrstechnisches Konzept des Tunnels
Der Bosporustunnel erfüllt zwei unterschiedliche Anforderungen. Zum einen führt der europäische Zufahrtstunnel unter der Istanbuler Altstadt hindurch. Derzeit werden zusätzlich U- Bahn- Haltestellen in der Altstadt angelegt, welche die überforderte Straßenbahn entlasten sollen und den asiatischen Teil im Minutentakt anbinden. Entsprechend entstehen derzeit im asiatischen Stadtteil Kadiköy mehrere unterirdische Haltepunkte.
Zusätzlich soll der Tunnel aber auch für den internationalen Warenverkehr genutzt werden. Aus diesem Grund entspricht die Spurweite der Tunnelgleise, wie grundsätzlich überall in der Türkei, der europäischen Norm. Die Tunnelrampen weisen die zulässigen Steigungsmaße auf und sind an das internationale Fernstreckennetz angebunden.
Derzeit sieht die Planung vor, den Tunnel tagsüber überwiegend für den ÖPNV (Öffentlichen Personen Nahverkehr) zu nutzen und ihn nachts mit Güterzügen zu beschicken. Zu diesem Zweck werden die alten, teilweise noch aus der Kolonialzeit stammenden Gleistrassen genutzt bzw. umgebaut. Auf der asiatischen Seite gibt es bis heute den Bahnhof Haydarpasa. Einst begann hier die noch unter dem Deutschen Kaiser Wilhelm II angelegte Bagdad- Bahn. Das klassizistische Gebäude liegt annähernd vis-á-vis zum Hauptbahnhof auf der europäischen Seite des Bosporus und auch an diesen schließt eine historische, bis heute genutzte Gleistrasse an, auf der nach einigen Kilometern die Tunnelrampe beginnt.
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 10 mal 150 m und einmal 100 m langen und quaderförmigen - wie riesige Schuhschachteln wirkenden - Elemente wurden in einem nur wenige Kilometer südlich gelegenen Dock bzw. teilweise sogar schwimmend erstellt. Anschließend wurden sie mit einem Schlepper über ihre finale Position gebracht, millimetergenau abgelassen und schließlich durchaus vergleichbar zu gewöhnlichen Stahlbetonrohren mit dauerhaften Dichtungen ineinander gesteckt. Die dockartige Anlage zur Erstellung der elf Tunnelsegmente wurde extra für den Bau im Industriehafen von Fenerbahçe, einem auf der asiatischen Seite des Bosporus liegenden Vorortes von Istanbul, angelegt.
Die Betonbauer schufen zuerst auf der Arbeitsplattform die Bodenplatten und begannen, nach deren Aushärten, die äußeren Seitenwände darauf zu stellen. Dabei wurde innenseitig mit einer regulär gestellten Stahlbewehrung gearbeitet. Anschließend brachten die Arbeiter den Beton ein. Verwendung fanden dabei auch die im Betonbau üblichen Abstandhalter. Allerdings verankerte man die Schalungskonstruktion an keiner Stelle mit der äußeren Schalungsschicht.
Generell räumen die Fachleute ein, dass in diesem Produktionsabschnitt der richtige Einsatz von Schalöl und der damit erhoffte und eingetretene Effekt maßgeblich zum Gelingen beitrug. Denn nach dem Erstellen der Bodenplatten und Seitenwände füllte man das Betonfertigteil in den beiden für die Gleisanlagen vorgesehenen Hohlräumen vollständig mit Schwimmkörpern aus. Dabei entschied man sich – wie einem Schiff – für eine Schottenbauweise, deren einzelne Abschnitte vollkommen unabhängig voneinander geregelt werden konnten.
Nun fluteten die Ingenieure die Schalungsdocks und der vereinte Auftrieb aller Schwimmkörper hob die Tunnelelemente aus der im Erdreich verankerten, jedoch nicht fest verbundenen Dockwandschalung heraus. Das riesige Betonfertigteil trieb auf und wurde von einem Schlepper in das benachbarte Schwimmdock gezogen, wo es weiterhin schwimmend, seine Deckenplatte aufbetoniert bekam.
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. Auch wenn die schiere Dimension des Bauprojektes eine gewisse Großzügigkeit in den Bautoleranzen suggeriert, mussten die Bauteile tatsächlich millimetergenau abgesenkt und platziert werden. Dieses ging abhängig vom Strömungs- und Wettergeschehen nur an bestimmten Tagen, die nicht langfristig vorhergesagt werden konnten. Es gab daher immer wieder eine Wartephase, in der alles für die Montage bereitgehalten wurde. Außerdem weist die Meerenge an der Wasseroberfläche eine starke warme Strömung auf, die vom Mittelmeer ins Schwarze Meer fließt. Nur wenige Meter darunter führt jedoch eine mindestens ebenso starke Strömung kaltes Schwarzmeerwasser in die entgegen gesetzte Richtung. Die damit verbundenen Verwirbelungen erschwerten das präzise Absenken der Tunnelsegmente zusätzlich.
Die Ingenieure von Taisei entwickelten die Idee eines „verschwenkten“ Ablassens. Hierbei zogen sie die schwimmenden Tunnelelemente parallel ausgerichtet zur Strömung, und damit quer zum Ufer in ihre annähernde Position. Durch Ablassen der Luft aus den Tanks ließen sie die weiterhin an Führungsseilen hängenden Elemente langsam bis etwa 7 m über Grund ab. Dann erst drehten sie das Bauteil um 90° und senkten es ganz in die Baugrube hinein. Die erwähnte millimetergenaue Ausrichtung der Position erfolgte nun 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.
Verbund der einzelnen Elemente
Die elf Fertigteile weisen an ihren Kopfenden Dichtungseinheiten auf, die ansatzweise mit denen herkömmlicher Rohre vergleichbar sind - nur infolge der schieren Dimension und dem großen Wasserdruck 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 die Techniker zwei Segmente aneinander gestoßen hatten und diese nur noch ineinander gleiten mussten, begannen sie einfach das mittlerweile eingeströmte Wasser aus den Segmenten erneut abzupumpen. 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 nicht zu sehen.
Anlage der Zufahrtstunnel
Während der Verlegung der Tunnelsegmente im Bosporus bzw. 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, dabei den direkten Kontakt mit dem Meerwasser zu vermeiden und mit den vier Stollen (zwei auf jeder Seite) die Meerenge erst dann zu erreichen, wenn die mittlere Doppelröhreneinheit fertig angelegt ist und man mit der Schildvortriebmaschine passgenau zu den trockenen Hohlräumen darin durchstoßen kann. Um die Übergänge zwischen Festland und der submarinen Doppeltunnelröhre möglichst dicht zu halten, brachten die Ingenieure meerseitig 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 hatten sie die eingesetzte Betonzusammensetzung ursprünglich für den Unterwasserteil der im Jahr 2000 eröffneten Öresundquerung zwischen Dänemark und Schweden entwickelt. Dieser rund 3,5 km lange Abschnitt wurde ebenfalls in Senkkastenbauweise erstellt.
Fazit
Die Senkkastenbauweise des Tunnels ermögliche dessen wirtschaftliche und zugleich effiziente Errichtung direkt am Meeresgrund. Es wurde Bauzeit gespart und auch deutlich längere Anfahrtsrampen vermieden, zumal Züge keine großen Steigungen überwinden können. Eine vollständige Durchbohrung des Bosporus hätte aus statischen, wie aus Abdichtungsgründen deutlich tiefer im Grund geführt werden müssen.
Schon einmal war an der Tiefe des Bosporus ein Eisenbahntunnelprojekt gescheitert. Um Züge nicht so zu weit in die Tiefe zu führen, planten deutsche Ingenieure 1860 ein Unterwasserviadukt für die Eisenbahn. Eine stählerne Tunnelröhre sollte aufgeständert und in etwa 15 m Wassertiefe die Meerenge queren. Denn über diese Meerenge war die technische Errichtung von so hohen und weit spannenden Brücken noch nicht möglich, unter denen auch die damals noch üblichen Segelschiffe mit ihren hohen Masten passieren konnten. Dennoch kam die an Jules Verne erinnernde Idee nie zur Umsetzung - allerdings war die Idee der im Meer versenkten Tunnelrohre geboren.
Robert Mehl, Aachen
Ein Schwimmkran beim Ablassen eines Fertigteiles (© Robert Mehl / Taisei)
Die Fertigteilwerft im Hafen von Fenerbahçe. Links die Docks, in denen die Bodenplatte und die Außenwände gegossen wurden, rechts wurde auf die schwimmenden Fertigteile die Decken betoniert (© Robert Mehl / Taisei)
Entwurf eines submarinen Tunnelviaduktes im Bosporus (© Robert Mehl / Taisei)