„Der Gibraltar-Tunnel ist möglich“

Über den Tunnel, der Spanien und Gibraltar mit Marokko und damit Europa und Afrika verbindet, wird seit rund 150 Jahren diskutiert und geforscht. Sie können jetzt gemeinsam fundiert nachweisen, dass der Erkundungstunnel für die beiden Hauptröhren inzwischen gebaut werden kann. Sind Sie stolz auf das gemeinsam Erreichte?

Anagnostou: Vielleicht ist stolz nicht das richtige Wort. Aber es ist eine große Befriedigung, wenn man sich über so viele Jahre mit einem Problem auseinandersetzt, für welches es lange Zeit keine Lösung gab und jetzt eine solche möglich erscheint. Ich würde eher von Freude sprechen. Und Sie, Herr Herrenknecht?

Herrenknecht: Ich finde, wir haben schon Grund stolz zu sein. Die Machbarkeitsstudie ist ein großartiges Ergebnis einer guten Zusammenarbeit unserer Ingenieure mit Ihrem Team an der ETH Zürich. Wofür ich Ihnen im Übrigen herzlich dankbar bin. Immerhin ist die ETH Zürich weltweit hoch angesehen, wenn es um Forschung im Tunnelbau geht.

Anagnostou: Ihre geographische und kulturelle Nähe zur Schweiz ist für uns ein Glücksfall. Die Dankbarkeit ist ganz auf meiner Seite, Herr Herrenknecht.

Herrenknecht: Die Frage, ob wir den Tunnel bauen können, wurde nun wirklich lang genug diskutiert.

Anagnostou: Richtig, die Idee eines Tunnels bei Gibraltar reicht immerhin schon zurück bis in die Mitte des 19. Jahrhunderts. Das war eine Zeit großer Infrastrukturprojekte: der Suezkanal oder die ersten großen Alpen-Durchstiche. Schon damals ging es darum, Verbindungen zu schaffen, unter anderem zur Erschließung der Kolonien.

Ein zweiter Impuls kam zwischen 1910 und 1920. Spanien suchte geopolitisch eine neue Rolle. Man dachte, die schnellste Verbindung von Europa nach Amerika könnte über Spanien und Gibraltar führen, weil die kürzeste Strecke über den Atlantik von Senegal nach Brasilien führt. Heute ist das Projekt aktueller denn je – nicht, weil die Idee neu ist, sondern weil wir die Probleme heute besser verstehen und über die nötige Technologie verfügen. Genau aus diesem Grund können wir heute sagen: Die Technologie ist da. Und die Wissenschaft ist da.

Technologie und Wissenschaft im Tunnelbau haben sich in den vergangenen fünf Jahrzehnten rasant entwickelt. Wo kommen wir her? Wo kommen Sie her?

Herrenknecht: Wenn ich 50 Jahre zurückblicke, dann habe ich natürlich den Seelisbergtunnel vor Augen, Anfang der 1970er-Jahre. Wir haben damals mit einer offenen Excavator-Maschine gearbeitet: Big John vom Hersteller Memco. 3000 Tonnen Reißkraft. Heute würde jeder sagen: das war die falsche Maschine. Es war auch ein bisschen Glück dabei, ehrlich gesagt, dass wir am Ende gut rausgekommen sind.

Die Hydraulik zum Beispiel war nicht so weit. Die Tübbingringe haben wir mit Holzzapfen verbunden – völlig verrückt aus heutiger Sicht. Es gab Setzungen, weil wir nicht richtig hinterfüllt haben. Wenn ich heute durch den Seelisbergtunnel fahre, Herr Anagnostou, Sie kennen die Geschichte, dann hupe ich immer und grüße die Technik.

Und erst die Logistik: Die Maschine mit 2000 Tonnen Gewicht haben wir mehrfach umgebaut, sie umgesetzt und gewendet. Da kann man heute nur den Kopf schütteln. Heute würden Sie mit zwei Maschinen die 10 Kilometer in einer Strecke auffahren.

Aber so war das eben zu Anfang im maschinellen Tunnelbau. Da gab es zum Beispiel auch schon die Maschine von Robbins am Heitersberg. Damals – wie heute – ging es immer darum zu lernen.

Anagnostou: Bis in den 1960er Jahren wurden Tunnelbohrmaschinen vor allem im Wasserbau eingesetzt. Das waren überwiegend kleine Durchmesser, um die drei Meter. In der Schweiz hat man sehr früh begonnen, diese Maschinen auch für große Tunneldurchmesser, für Verkehrstunnel, einzusetzen: Heitersberg haben Sie genannt, Bözberg, Kerenzerbergtunnel. Das lag an innovativen Unternehmern und Bauherren, die bereit waren, bis zu einem gewissen Punkt das Risiko mitzutragen und die das Potenzial des maschinellen Vortriebs sahen.

Zwischen 1970 und Ende der 1980er-Jahre fand fast die Hälfte der weltweiten maschinellen Vortriebe in der Schweiz statt. Dadurch konnte man die Maschinen verbessern, ganz praktisch, in der Anwendung.

Herrenknecht: Man hat sich allerdings auch immer gut vorbereitet. Die Ingenieure von Baumann, Murer und Losinger sind weltweit gereist, haben sich überall Projekte genau angeschaut, bevor sie selbst geplant und gebaut haben.

Von meinem Baustelleiter für das Baulos Huttegg am Seelisberg, Fritz Buri, habe ich damals gelernt: Wenn etwas kaputt geht, dann ersetz es nicht einfach. Frag dich, warum es kaputt gegangen ist. Wenn dich dann jemand in sechs Wochen fragt, kannst du antworten, warum du etwas verändert oder verbessert hast. Sowas ist entscheidend. Präzision und systematisches Vorgehen – das waren Erfolgsfaktoren, die zu den Fortschritten beigetragen haben, mit denen wir Gibraltar heute für machbar halten.

Stichwort „systematisches Vorgehen“: Welche weiteren Etappen gab es auf dem Weg zur heutigen Machbarkeitsstudie für Gibraltar?

Anagnostou: Das Projekt stand lange still, seit dem spanischen Bürgerkrieg, und wurde erst nach der Franco-Zeit, in den 1980er- und 90er-Jahren wieder aufgenommen. Eine wichtige Rolle spielten die bereits erwähnte Entwicklung von Tunnelbohrmaschinen großen Durchmessers sowie die Erfahrungen aus zwei aufsehenerregenden Unterseetunneln: dem Kanaltunnel zwischen England und Frankreich und dem Seikan-Tunnel in Japan zwischen den Inseln Honshu und Hokkaido.

Beim Seikan-Tunnel mussten sehr schwierige geologische Verhältnisse bewältigt werden, darunter Störzonen mit Lockermaterial in rund 250 Metern unter dem Meeresspiegel. Die früheren Studien zum Gibraltartunnel nehmen deshalb wiederholt Bezug auf die dort gewonnenen Erfahrungen. Diese Erkenntnisse waren übrigens auch für uns in der Schweiz wertvoll, etwa bei den Untersuchungen von Prof. Kovári und mir zur Überwindung möglicher Störzonen im Gotthard-Basistunnel.

Das erste moderne Gibraltarprojekt stammt aus dem Jahr 1996 und wurde vom französischen Ingenieurbüro SETEC erarbeitet. Damals ging man davon aus, dass der Tunnel vollständig im Flysch liegen würde. Das war plausibel, weil die Flyschformation an beiden Ufern der Meerenge vorherrscht. Aber es gab noch keine Offshore-Bohrungen. Alles war extrapoliert. Heute wissen wir: Es ist deutlich komplizierter.

Herrenknecht: Wobei auch alleine Flysch aufgrund seiner großen Wechselhaftigkeit – harte Sandsteine bis weiche Tonsteine – und möglicher Störzonen herausfordernd sein kann.

Anagnostou: Selbstverständlich. Aber den maschinellen Vortrieb im Flysch traute man sich für Gibraltar in den 90er-Jahren zu. Dazu trug auch die Entwicklung von Multi-Mode-TBM bei, die sowohl im Lockergestein als auch im Fels eingesetzt werden können und je nach Bedarf mit oder ohne Flüssigkeitsstützung der Ortsbrust arbeiten. Sie eröffneten neue Möglichkeiten für die Beherrschung instabiler Ortsbrustverhältnisse und großer Wasserzutritte. Erste praktische Erfahrungen damit gab es bereits damals, etwa beim Grauholztunnel bei Bern.

Die entscheidende Veränderung für Gibraltar kam dann aber durch die Offshore-Bohrungen. In der Mitte der Meeresenge zwischen Spanien und Marokko wurde Brekzie vorgefunden. Das ist ein deutlich anderes Material: vor allem weich, wenig fest, tonig. Und das in großer Tiefe, unter hohem Wasserdruck und ohne die Möglichkeit eines Zwischenangriffs. Das ist ein entscheidender Unterschied zu klassischen Gebirgstunneln. Diese neuen Erkenntnisse haben das Projekt fundamental verändert.

Unter diesen Vorzeichen entstand das revidierte Projekt von 2007 unter der Leitung von Dr. Lombardi. Er setzte sich intensiv mit der Gefahr eines Verklemmens des Schildes auseinander und ging davon aus, dass im Wesentlichen drei Faktoren zu betrachten seien: Um ein Verklemmen des Schildes zu verhindern, muss mit einem großen Überschnitt Platz geschaffen werden. Die Ortsbrust muss sicher gestützt werden, weshalb ein Flüssigkeits- oder Erddruckschild eingesetzt werden muss. Und schließlich muss der Baugrund durch Drainage konsolidiert werden. Eine abschließende Beurteilung der Machbarkeit hielt Dr. Lombardi jedoch erst auf Grundlage weiterer Untersuchungen für möglich.

Die Untersuchungen an der ETH Zürich zeigten, dass die Situation komplexer war als bislang angenommen.

Anagnostou: Wir haben die mechanischen und hydraulischen Eigenschaften der Brekzie im Labor untersucht. Die Ergebnisse waren zunächst ernüchternd. Die Wasserdurchlässigkeit erwies sich als etwa hundertmal geringer als bislang angenommen. Dadurch hätte die als unverzichtbar betrachtete Gebirgsverfestigung durch Drainage so lange gedauert, dass die Herstellung des Tunnels praktisch nicht realisierbar erschien.

Trotzdem gab man nicht auf. Seit mehreren Jahren untersucht die Herrenknecht AG zusammen mit der ETH Zürich die Machbarkeit. Vor welchem Hintergrund?

Anagnostou: Wir machen das im Auftrag der beteiligten staatlichen Unternehmen. Auslöser waren Fortschritte in Wissenschaft und Maschinentechnik. Zu den wissenschaftlichen Fortschritten gehörten neuere Erkenntnisse zum maschinellen Vortrieb und zum Verhalten der Ortsbrust in stark verformungsanfälligem Gebirge. Die technischen Fortschritte ergaben sich wiederum aus den Erfahrungen in anderen extremen Vortrieben.

Herrenknecht: Lötschberg, Gotthard, Hallandsås, Lake Mead, Bosporus – das waren Vortriebe, bei denen wir viel gelernt haben. Bevor wir den Gotthard in Angriff nehmen konnten, haben wir erst die Maschinen für Tscharner und dann Lötschberg entwickelt. Offene Gripper-Maschinen, einfach verspannt, ohne Schild, flacher Bohrkopf. Prof. Kovári hat uns gedroht, wenn wir mit komplizierten Schild-Maschinen in die Schweiz kommen würden, dass er uns dann damit direkt ins Luzerner Verkehrsmuseum schickt.

Anagnostou: Wie man sieht, ist es dazu nicht gekommen – heute steht dort der Bohrkopf einer Gripper-TBM vom Gotthard.

Als eine der Meilenstein-Referenzen für den Fortschritt der Maschinentechnik und für den Erfahrungsschatz des Tunnelbaus wird immer wieder Hallandsås genannt, der doppelröhrige Eisenbahntunnel in Schweden.

Herrenknecht: Als unsere Maschine auf die Baustelle kam, war das schon der dritte Anlauf, den Tunnel zu bauen. Alle anderen waren vorher gescheitert. Für damalige Verhältnisse extremer Wasserdruck, wir mussten die Maschine auf 13 Bar auslegen. Und streckenweise sehr zerklüfteter, blockiger Fels. Die Wassermengen, die wir aus dem Tunnel bringen durften, waren gesetzlich strikt limitiert, also ständige Injektionsbohrungen. Insgesamt ging das nur mit einer umbaubaren Multi-Mode-TBM, die sowohl den Fels als auch die hohen Wasserdrücke beherrschte. Und mit Mannschaften auf der Baustelle, die acht Jahre lang nicht ans Aufgeben gedacht haben, sondern zum Beispiel mitten im Berg einen neuen Bohrkopf installiert haben. Eine Wahnsinnsleistung, vor der ich immer noch Respekt habe.

Anagnostou: Ich kenne das Projekt nicht aus erster Hand, aber gut aus der Fachpresse. Hallandsås ist ein Paradebeispiel für die Bedeutung einer engen Zusammenarbeit zwischen
Unternehmer und Maschinenhersteller während des Baus – nicht nur zur Bewältigung der Herausforderungen beim Vortrieb, sondern auch zur Weiterentwicklung der Technik.

Den nächsten Meilenstein nach Hallandsås kenne ich wiederum sehr gut aus eigener Erfahrung: Lake Mead in den USA. Die Multi-Mode-TBM musste hier auf 17 Bar ausgelegt werden. Unsere Gruppe an der ETH Zürich hat sich vor allem die Frage angeschaut, ob und wie lange die Ortsbrust stabil bleibt, unter welchen Bedingungen die TBM im offenen Modus gefahren werden kann, und wie Einstiege mit Tauchern in die Arbeitskammer vermieden oder möglichst reduziert werden können. Beim Lake-Mead-Projekt wurde die Maschine über längere Streckenabschnitte geschlossen und mit einem Flüssigkeitsdruck von bis zu 15 Bar betrieben. Das hat uns das Know-how und die praktische Erfahrung vermittelt, dass auch Gibraltar mit 20 Bar machbar ist und keinen grundsätzlichen Technologiesprung erfordert.

Herrenknecht: Mich erinnert das an einen weiteren Lehrsatz, den ich aus der Schweiz kenne: Du musst einen Tunnel immer dreimal bauen. Zweimal in der Theorie und erst dann in der Praxis.

Es ist immer schwierig in Grenzbereiche reinzugehen. Und Überraschungen wird es auch immer geben. Vor der Hacke ist es dunkel. Aber mit dem Vorgehen ist man einfach besser gewappnet. Vor allem, um die Sicherheit des Personals zu garantieren.

Ich bin überzeugt, die Theorie für Gibraltar haben wir jetzt gut abgeschlossen. Also können wir jetzt auch bauen.

Aber wie sieht denn die Theorie für Gibraltar nun aus? Wie will man das schaffen?

Anagnostou: Wie gesagt, mit den Erfahrungen und dem technisch-wissenschaftlichen Fortschritt aus den vergangenen Jahrzehnten. In früheren Überlegungen ging man von der Prämisse aus, dass wegen der Gefahr eines Schildverklemmens die Entstehung eines Kontakts zwischen Schild und Gebirge und eines Gebirgsdrucks gänzlich vermieden werden soll. Dem sollte durch einen großen Überschnitt – 40 cm – sowie Gebirgsverfestigung durch Drainage begegnet werden. Das sind Maßnahmen, die wir heute weder für machbar noch für notwendig halten. Heute können wir den Gebirgsdruck zuverlässiger abschätzen. Ferner wissen wir, dass wir ein Schild auf den erwarteten Gebirgsdruck dimensionieren und eine Maschine mit ausreichend hohen Vortriebskräften ausstatten können. Wir haben die entsprechenden Anforderungen an die Maschine und ihre Umsetzung mit dem Leiter der Großmaschinen-Konstruktion bei Herrenknecht, Werner Burger, untersucht. Wir rechnen damit, dass wir etwas über
300 Meganewton installieren können und damit auch gegen ein Verklemmen gut gerüstet sind. Eine weitere intensiv untersuchte Frage betraf das Verhalten der Ortsbrust. Wir erwarten sehr große axiale Verformungen des Gebirges vor dem Bohrkopf. Sie müssen beim Abbauprozess berücksichtigt werden und können zu einem Mehrausbruch von 30–40 % führen. Mit einem Stützdruck von 20 bar jedoch wird der Mehrausbruch erheblich reduziert und die Standsicherheit der Ortsbrust erhöht.

Herrenknecht: Die 20 Bar, wie gesagt, bleiben eine Herausforderung, mit der wir nach Hallandas und Lake Mead aber umgehen können. Es bleiben dann aber immer noch viele weitere Themen, die wir für die Machbarkeitsstudie neu denken mussten. Zum Beispiel: Wie konfigurieren wir für einen so langen und tiefen Vortrieb ausreichend leistungsstarke Pumpen für den Slurrykreislauf? Oder: Wie konstruieren wir einen Erektor, der die massiv schweren Tübbinge sicher handhabt? Ich sehe eine Herausforderung für den Bau des Tunnels darin, dass wir mit der Maschine in keinen extrem langen Stillstand kommen dürfen, obwohl die vorgesehenen Maßnahmen für mehrmonatige Stillstände ausreichen. Alle Beteiligten müssen also einen langen Atem haben. Die gesamte Logistik muss auf Zack sein. Und die Finanzierung muss langfristig solide sein.

Womit wir zu der Frage kommen: Ist der Tunnel unter der Straße von Gibraltar nicht nur technisch machbar, sondern auch wirtschaftlich sinnvoll?

Anagnostou: Was darf eine resiliente und robuste Infrastruktur kosten? Langfristig stellt sich weniger die Frage, ob eine feste Verbindung für den Güter- und Personenverkehr genutzt würde, sondern vielmehr, welchen strategischen Wert sie für Europa und Afrika hätte. Es liegt auf der Hand, dass eine feste Verbindung massive Vorteile bieten kann, zum Beispiel für interkontinentale Energienetze. Das Potenzial ist gigantisch.

Herrenknecht: Dem stimme ich zu. Die Welt ist doch gerade voll von Beispielen, wo unsere bisherigen Handels- und Transportwege unter Druck geraten und wo wir händeringend nach Ausweichrouten suchen.

Wenn wir zu Anfang auf die vergangenen 50 Jahre Tunnelbau geblickt haben – wie blicken Sie mit ihren Jahrzehnten an Erfahrung auf die Zukunft?

Anagnostou: Ich bin weiterhin äußerst gespannt auf das Wechselspiel zwischen Projektanforderungen und technischen Lösungen. Multi-Mode-Maschinen, zum Beispiel, werden sich weiterentwickeln, womit sich die Grenzen des Machbaren immer weiter verschieben werden.

Herrenknecht: Ich hoffe, dass wir auch kommende Generationen für den Tunnelbau begeistern können, dass wir jungen Männern und Frauen unsere Faszination weitergeben können. Die Herausforderungen werden nicht kleiner, im Gegenteil, aber die Möglichkeiten, die Welt im Positiven zu gestalten sind immens. Fangen Sie jetzt Ihre Ausbildung an mit dem Ziel, einmal beim Gibraltar Tunnel dabei zu sein!