Innovativer Mixschild erkundet den Untergrund für die 2. Stammstrecke in München
1 | Die Startbaugrube für den maschinellen Vortrieb des westlichen Abschnitts der 2. Stammstrecke in München
Credit/Quelle: Herrenknecht AG
In diesem Beitrag werden technische Neuerungen wie die Zentrumsspülung mit außergewöhnlich hoher Spülmenge in der Abbaukammer, die optimierte Segmentlogistik mit Längstransport und der äußerst leistungsstarke Förderkreislauf vorgestellt.
Projektbeschreibung
Der Start des Mixschildes für den westlichen Erkundungs- und Rettungsstollen Mitte September 2026 (Bild 1) hat nun eine weitere wichtige Etappe für eines der größten Infrastrukturprojekte Deutschlands eingeläutet. Unter der Regie des Bauherrn, der DB InfraGO AG, wird der Mixschild des Herstellers Herrenknecht AG von der ARGE Tunnel Hauptbahnhof (ATH) bestehend aus den Unternehmen Wayss & Freytag Ingenieurbau AG, der Firmengruppe Max Bögl, Ed. Züblin AG sowie Bauer Spezialtiefbau eingesetzt. Der ERS ersetzt einerseits mehrere sehr aufwendige Rettungsschächte im Zuge der rund elf Kilometer langen parallelen Entlastungsstrecke zur Stammstrecke zwischen Donnersbergerbrücke und Ostbahnhof. Andererseits dient er zur Erkundung des inhomogenen Baugrundes dieses Bauabschnittes in der dichtbebauten Münchener Innenstadt und soll wichtige Erkenntnisse über die Baugrundbeschaffenheit liefern.
Tabelle 1 | Kennwerte des Vortriebs für den ERS
Insgesamt sechs Tunnelbohrmaschinen (TBM) werden auf den westlichen und den östlichen Bauabschnitten die Strecke in den nächsten Jahren auffahren. Der ERS und die beiden Verkehrstunnelröhren starten jeweils im Westen bzw. Osten und vereinen sich in der Station Marienhof. Der Vortrieb für den nun gestarteten Mixschild ist rund 3,2 km lang, bei einer minimalen Trassenkurve von 250 m sowie Neigungen zwischen +1 % und -7 % (Tabelle 1). Die Maschine unterfährt die Donnersbergerbrücke und das breite Gleisfeld mit geringer Überdeckung, schließt den Rettungsschacht 3 mit der Möglichkeit für Wartungsarbeiten an, wird durch den Hauptbahnhof gezogen und endet schließlich in mehr als 40 m Tiefe an der Station Marienhof. Am Marienhof verbleibt der Schildmantel im Boden; alle weiteren Komponenten inklusive Nachlaufsystem werden zurückgezogen, um dann demontiert zu werden.
Besondere Herausforderungen stellen sich dabei durch die anfangs geringe Überdeckung von nur rund 4 m, die dichte innerstädtische Bebauung, den heterogenen Baugrund mit bindigen Böden und die Arbeiten unterhalb des Grundwasserspiegels.
Erwartet werden neben dem hohen Grundwasserspiegel überwiegend tertiäre Tone und Schluffe. Daneben treten Feinsande und quartäre Kiese auf, wobei tertiären und quartären Sedimente teilweise verfestigt sein können. Die Überdeckung der TBM beträgt im Verlauf des Vortriebs zwischen 4 m und 40 m. Dabei liegt der Grundwasserspiegel abschnittsweise bis zu 35 m oberhalb der TBM.
Montagesituation
Für die Montage der TBM in der langen Startbaugrube herrschten nahezu optimale Bedingungen. Die Maschine konnte komplett einschließlich aller Nachläufer aufgebaut, in Betrieb genommen und getestet werden. Die Baugrube war für den ERS bis auf dessen Niveau teilweise wieder verfüllt und mit einer temporären Bodenplatte sowie einer Betonabstützkonstruktion vorbereitet worden. Hierzu gehört die Bohrpfahlwand mit den sichtbaren Aussparungen für die drei Tunnelröhren.
Mixschild-Technologie mit projektspezifischen Weiterentwicklungen
2 | Der Mixschild für den Erkundungs- und Rettungstollen steht im Herrenknecht-Werk bereit zur Abnahme durch die ARGE Tunnel Hauptbahnhof
Credit/Quelle: Herrenknecht AG
Tabelle 2 | Kennwerte des Mixschildes für den ERS
Früh im Projektverlauf fiel die Entscheidung, für den maschinellen Tunnelvortrieb die Mixschild-Technologie zu favorisieren (Bild 2). Sie ist darauf ausgelegt, angesichts des setzungsempfindlichen Gleisfeldes am Hauptbahnhof, der dichtbebauten Innenstadt und der historischen Gebäude – wie etwa der Frauenkirche – einen sicheren und setzungsarmen Vortrieb zu gewährleisten. Gemeinsam mit den Verantwortlichen der ausführenden ARGE Tunnel Hauptbahnhof passte die Herrenknecht AG die Maschine gezielt an die projektspezifischen Rahmenbedingungen mit hohen Grundwasserständen und wechselnden Böden an. Eine zentrale Anforderung bestand hierbei darin, eine Vielzahl technisch notwendiger Lösungen in einen vergleichsweise kleinen Maschinendurchmesser zu integrieren (Tabelle 2).
Stopfkornzugabe
Die erste Herausforderung tritt bereits beim Start des ERS durch die sehr geringe Überdeckung von nur 4 m vor der Donnersbergerbrücke und dem sandigen, kiesigen Boden unterhalb des Gleisfeldes auf. Um Suspensionsverlusten im bindigen Boden entgegenzuwirken, besteht die Möglichkeit, Stopfkorn oder weitere Zusätze über die Speiseleitung der Suspension zuzuführen. Durch eine eigens dafür vorgesehene Pumpe kann die Zuführung sehr schnell erfolgen.
Optimiertes Spülkonzept
Der Münchner Boden besteht zu großen Teilen aus bindigen Böden mit kompaktem Lehm und Ton. Um Verklebungen zu vermeiden, optimierte Herrenknecht das Spülkonzept. Der Förderkreislauf ist auf einen für die Größe der Maschine sehr großen Volumenstrom von bis zu 800 m3 pro Stunde ausgelegt. Zusätzlich ist eine Rezirkulation mit einem Volumenstrom von ca. 400 m3 pro Stunde möglich, durch die Fördermaterial abgezogen und wieder zurück in die Abbaukammer gebracht werden kann. Dadurch wird im Bereich des Zangenbrechers vor dem Rechen ein Durchflussvolumen von bis zu 1200 m3 pro Stunde erreicht. Diese Auslegung des Kreislaufs verlangte von der Herrenknecht-Konstruktionsabteilung, Platz für die Installation entsprechend groß dimensionierter Leitungsquerschnitte mit DN300 sowie leistungsstarker Pumpensysteme zu schaffen.
Präzise Druckregelung
Die präzise Regelung des Stützdrucks ist ein herausragendes Merkmal der von Herrenknecht gemeinsam mit Wayss & Freytag vor rund 40 Jahren entwickelten Mixschild-Technologie. Die Stützdruckregelung hilft den Vortriebsmannschaften, das Risiko von Setzungen zuverlässig zu verringern. Sie werden dabei von einer automatischen Regulierung des Druckluftpolsters in der Abbaukammer unterstützt. Die großen
Volumenströme des Förderkreislaufs, mit denen der Mixschild für München ausgestattet ist, wurden von Herrenknecht bei der Auslegung der automatischen Stützdruckregelung berücksichtigt. Zusätzlich ist eine Einheit zur manuellen Regelung durch den Maschinenfahren direkt im Steuerstand installiert, damit dieser bei Bedarf schnell eingreifen kann.
Neben der Setzungskontrolle ist die Stützdruckkontrolle ebenfalls dafür verantwortlich, Einflüsse des Maschinenvortriebs auf das Grundwasser zu minimieren. Das Ziel ist durchgängig, weder die Höhe des Grundwasserstandes noch die Wasserqualität zu beeinflussen.
Entwicklung des Nachlaufsystems
3 | Innenansicht des Rettungscontainers für 24 Personen
Credit/Quelle: Herrenknecht AG
4-6 | Der Transport der Tübbinge auf dem 80 m langen Tübbingzuführer erfolgt in Längsrichtung. Erst vor der Aufnahme durch den Erektor erfolgt die Drehung in Querrichtung
Credit/Quelle (3): Herrenknecht AG
Das Nachlaufsystem wurde gezielt weiterentwickelt: Die große Herausforderung war die Optimierung der Komponenten aufgrund des vorgegebenen Lichtraumprofils und des daraus resultierenden Innendurchmessers. Unterzubringen sind unter anderem die Lutte für die Luftversorgung, die Flucht- und Rettungswege und die Tübbinglogistik einschließlich der Fahrgasse für das MSV (Multi Service Vehicle).
Das 180 m lange System besteht aus 13 Nachläufern mit sechs Plattformen im vorderen Bereich, die als Brücke entworfen sind und in der gesamten Breite bestückt werden können. Das Nachlaufsystem bewegt sich bei einem Fahrwerkswinkel von 45 Grad auf automatisch gelenkten Fahrwerken. Auf der Brücke befindet sich ein für diesen Maschinendurchmesser großer Rettungscontainer für 24 Personen anstatt kleinerer Kammern verteilt auf mehreren Nachläufern (Bild 3).
Auf den ersten Nachläufern befinden sich die Fördertechnik mit Pumpen, das Hydraulikaggregat und der Steuerstand. Es folgen die elektrischen Komponenten mit Transformatoren, Tanks mit den Verpresskomponenten für die Ringspaltverfüllung, Personal-/Bürocontainer und die Stopfkornzugabe sowie auf dem Nachläufer 5 der Rettungscontainer und der Bentonittank. Der Tübbingkran und ein Schmutzwassercontainer befinden sich im Nachläufer 6. In den folgenden Nachläufern sind die Fettfasspumpen, Schnellentladung und Kühlwassertanks, Polymer- und Speisepumpe, die Druckluftregelanlage und Sekundärventilation, verschiedene Kabel- und Schlauchtrommeln, ein Rohrlegekran und die Luttenspeicherhubeinrichtung untergebracht.
Verbesserte Tübbinglogistik durch Längstransport
Ein zentraler Designaspekt des Nachlaufsystems ist der Tübbingtransport. Bis zur Schnellentladung auf dem Nachläufer 9 sieht das Design eine Fahrgasse für das MSV vor. Beim klassischen Segmenttransport erfolgt die Anlieferung der Segmente auf dem Tübbingzuführer, einem hydraulischen Schreitwerk, quer zur Maschinenlängsachse. Eine Querausrichtung würde bei einer 5-Meter-Maschine bedingen, dass die Nachläuferfahrwerke weit auseinander angeordnet werden, um den benötigten Platz zu bieten. Auf dem Nachläufer der ERS-Maschine werden die Tübbinge daher längs anstatt quer zur Vortriebsrichtung transportiert. Das verfügbare Lichtraumprofil im Tunnel wird optimal genutzt, die Zugänglichkeit entlang der Maschine ist deutlich verbessert und die Logistik- sowie Wartungsabläufe sind einfacher bei höherer Arbeitssicherheit (Bilder 4–6).
Der für die ERS-Maschine der ATH neu entwickelte Tübbingzuführer hat bei einer Gesamtlänge von 80 m eine Schrittweite von 9 m statt üblicherweise 2 m. Der Transport erfolgt nicht mit Hydraulikzylindern, sondern über einem System aus hydraulisch angetriebenen Seilwinden. Wie üblich, wird ein kompletter Tübbingring (sechs Segmente) auf dem Tübbingzuführer transportiert.
Ringspaltverfüllung
Für die Verfüllung des Ringspalts kommt ein Zwei-Komponenten-Mörtel zum Einsatz. Komponente A wird durch den Tunnel gepumpt, während Komponente B in einem Vorratsbehälter auf der Maschine bevorratet und über das MSV angedient wird. Der Mörtel wird über fünf Doppellisenen im Schildschwanz verpresst, von denen fünf als Reserve dienen. Nach dem Verpressvorgang werden die Lisenen automatisch gespült.
Separationsanlage
7 | Ansicht der Separationsanlage für den Vortrieb des ERS
Credit/Quelle: Herrenknecht AG
Zum Lieferumfang der Herrenknecht AG für den Vortrieb des ERS West in München gehört die im Startschacht installierte und für den Betrieb des Mixschildes benötigte Separations- und Spülungsaufbereitungs-Anlage HKS-C 800/1200 DS mit Kammerfilterpresse (Bild 7). Sie trennt den abgebauten Boden – größtenteils aus Tonen und Sand bestehend sowie geringen Anteilen Kies – von der Bentonitsuspension. Nach dem Vortrieb des Erkundungs- und Rettungsstollens ist für die Verkehrstunnelröhren ein Umbau zum Typ HKS-C 1600 DS vorgesehen. Die lärmgeschützte Containeranlage leistet einen Volumenstrom von 1600 m³ pro Stunde bei einem maximalen Massenstrom an Feststoffen von 689,6 t pro Stunde. Ein sieben Tanks umfassendes System mit 15 m bzw. 12 m Höhe bietet ein Fassungsvermögen von jeweils 850 m³ bzw. 700 m³ Inhalt. Die Separation erfolgt in verschiedenen Schritten für Partikelgrößen von
>3–4 mm im Trommelsieb,
>70–90 µm in Entwässerungssiebmaschinen mit Grob-Hydrozyklonen und
>25–35 µm mit Fein-Hydrozyklonen sowie
≤10µm in einer Filterpresse mit automatischer Tuchwaschanlage zur Feinstseparation (2 x 2 Stück).
8 | Ansprache der Tunnelpatin Ann-Kathrin Jandt-Bernreiter anlässlich der Andrehfeier am 17. September 2026
Credit/Quelle: Herrenknecht AG
Die Separationsanlage ist mit einem Datenmanagementsystem mit Visualisierung und Analyse der relevanten Prozessparameter ausgestattet. Zudem sorgt das Dichteregulierungssystem HK DRS für eine erhöhte Trenneffizienz (Trennschnitt) der Primärseparation. Dadurch verlängert sich die Standzeit der Suspension im Kreislauf, wodurch weniger Bentonit aus dem System ausgeschleust und durch Neues ersetzt werden muss. Dies wirkt sich positiv auf den Frischwasserverbrauch aus.
Schlusswort
Die Herrenknecht-TBM für den Vortrieb des westlichen Erkundungs- und Rettungsstollens beim Neubau der 2. Stammstrecke in München kombiniert bewährte Mixschild-Technologie mit einer Reihe von projektspezifischen Innovationen. Hervorzuheben sind insbesondere die Segmentlogistik mit Längstransport sowie der leistungsstarke Förderkreislauf mit DN300-Leitungen und einer Zentrumsspülung von 500 m³ pro Stunde. Bei einem Durchmesser von 5 m weist die Maschine insgesamt eine außerordentlich hohe Technologiedichte auf. Der Vortrieb wurde mit der Andrehfeier Mitte September 2026 gestartet (Bild 8).
