Tunnelbau in Deutschland: Statistik (2020/2021), Analyse und Ausblick

2 | Eine von insgesamt 28 Kelchstützen im neuen Durchgangsbahnhof in Stuttgart
Credit/Quelle: Arnim Kilgus, Dez. 2020

2 | Eine von insgesamt 28 Kelchstützen im neuen Durchgangsbahnhof in Stuttgart

Credit/Quelle: Arnim Kilgus, Dez. 2020

Wie in den Vorjahren hat die STUVA auch für den Jahreswechsel 2020/21 eine Umfrage zu den laufenden Tunnelbauvorhaben in Deutschland durchgeführt. Das Ergebnis wurde für den Stichmonat Dezember 2020 tabellarisch zusammengestellt und nachfolgend bewertet. Es handelt sich dabei um eine Fortschreibung der für 1978 [2] bis 2020 [3] veröffentlichten Tabellen. Erfasst wurden nur solche Tunnel- und Kanalbauwerke, die einen begehbaren oder bekriechbaren Ausbruchquerschnitt, d. h. einen lichten Mindestdurchmesser von 1000 mm bzw. unter Einbeziehung der Rohrwandung mindestens einen Ausbruchquerschnitt von etwa 1 m² aufweisen. Unberücksichtigt blieben dagegen – wie in den Vorjahren – grabenlose Kleinvortriebe, die im Zusammenhang mit dem Sammlerbau, den zugehörigen Hausanschlüssen oder auch bei Unterpressungen von Bahn- und Straßenanlagen zur Anwendung gelangen.

Die Tabellen der zum Jahreswechsel 2020/21 im Bau befindlichen Tunnelprojekte sind aufgrund ihres Umfangs nicht im Detail abgedruckt, können jedoch von den Internet-Seiten der STUVA [4] abgerufen werden. In diesen Tabellen wird der Bezug zu dem Datenmaterial der Vorjahre über die Nummerierung der Tunnelbauvorhaben erkennbar. Im Einzelnen setzt diese sich aus ein oder zwei Kennbuchstaben, einer zweiziffrigen fortlaufenden Registrierungsnummer und der ebenfalls zweiziffrigen Angabe des Erfassungsjahres zusammen. Die Kennbuchstaben dienen dazu, die geplante Tunnelnutzung stichwortartig aufzuzeigen:

US       U-, Stadt- und S-Bahntunnel

B         Fernbahntunnel

S         Straßentunnel

V         Leitungs-/Versorgungstunnel

A         Abwassertunnel

So       Sonstige Tunnel

GS      Grundsanierung von Tunneln

Dementsprechend besagt die Kennnummer US 0120, dass es sich um das Tunnelprojekt mit der laufenden Nummer 1 aus dem Bereich der U-, Stadt- und S-Bahnen handelt, das im Jahr 2020 erstmals in die Statistik aufgenommen wurde. Die vorstehend beschriebene Art der Nummerierung wurde vor dem Hintergrund gewählt, dass die meisten Baustellen, insbesondere aus dem Verkehrstunnelbereich, über mehrere Jahre laufen. Um Doppelzählungen zu vermeiden und um das ggf. neu hinzugekommene Bauvolumen ausweisen zu können, hat sich diese Art der Registrierung bewährt. Entsprechend wird in Tabelle 1 nicht nur das Gesamtbauvolumen, sondern in Klammern auch das im Berichtsjahr jeweils neu erfasste Bauvolumen ausgewiesen. Zum Vergleich sind dort neben den Angaben für den Jahreswechsel 2020/21 auch die Zahlen der beiden Vorjahreswechsel aufgeführt.

Allgemein informieren die Projektlisten auf den Internetseiten der STUVA [4] über Lage und spätere Nutzung der aufgeführten Tunnel, über Länge und Querschnitt sowie über die vorwiegend angetroffenen Bodenverhältnisse. Das angewandte Bauverfahren wird stichwortartig beschrieben und die geplante Bauzeit angegeben. Soweit möglich, werden Bauherren, Planer und Ausführende benannt. Schließlich werden ggf. noch konstruktive oder verfahrenstechnische Besonderheiten angemerkt.

Informationen über das Ausbruchvolumen der einzelnen Baumaßnahmen lassen bei einem Vergleich der Verkehrstunnel mit den Ver- und Entsorgungstunneln den tatsächlichen Umfang der jeweiligen Bauarbeiten besser abschätzen als Längenangaben allein. Allerdings ist bei der Erhebung des Ausbruchvolumens folgendes zu beachten: Während bei den geschlossenen Bauweisen das Ausbruchvolumen unzweifelhaft zu ermitteln ist, ergibt sich der für die offenen Bauweisen vergleichbare Wert erst aus der Verminderung des gesamten Bodenaushubs um die Wiederverfüllung.

Tabelle 1 |Auffahrlänge und Ausbruchvolumen der jeweils zum Jahreswechsel im Bau befindlichen Tunnel
Credit/Quelle: STUVA

Tabelle 1 vermittelt ein Bild über die jeweils zum angegebenen Jahreswechsel im Bau befindliche gesamte Tunnelauffahrlänge und das zugehörige Ausbruchvolumen. Außerdem sind für den Jahreswechsel 2020/21 in Bild 1 Auffahrlänge und Ausbruchvolumen nach der Art der Tunnelnutzung graphisch aufgegliedert.

1 | Anteil der verschiedenen Arten der Tunnelnutzung (vgl. Tabelle 1)
Credit/Quelle: STUVA

Ein genereller Vergleich der Zahlen in Tabelle 1 lässt mit insgesamt gut 196 km (Vorjahr 191 km) eine leichte Zunahme der Bauaktivität im Bereich der Verkehrstunnel erkennen. Während die Bautätigkeit bei den Tunneln für Nahverkehrs- und Fernbahnen stagniert, verzeichnen die Tunnelbau-Aktivitäten im Verkehrsbereich Straße erneut eine Zunahme.

Betrachtet man die Angaben zum Ausbruchvolumen, so ergibt sich bei einem Vergleich zwischen den Verkehrstunneln einerseits und den Ver- und Entsorgungstunneln andererseits bei einem längenbezogenen Verhältnis von 21 : 1 ein Volumenverhältnis von etwa 142 : 1 (vgl. Bild 1).

Die Frage der Vollständigkeit des durch die STUVA-Umfrage von den Baufirmen und den Ingenieurbüros erhaltenen Zahlenmaterials ist nur schwer abzuschätzen. Um in dieser Hinsicht eine größere Zuverlässigkeit sicherzustellen, wurden im Rahmen der Erhebung 2020/21 – wie in den Vorjahren auch – die im U-, Stadt- und S-Bahnbau tätigen Städte sowie die Deutsche Bahn AG angeschrieben. Die Daten für die Tunnel der Bundesfernstraßen wurden vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) bereitgestellt [5]. Diese Daten sind unverzichtbar für die Fortschreibung dieser Statistik und liefern wichtige Ergänzungen und Korrekturen. Generell sei dem BMVI, der Deutschen Bahn AG, den anderen genannten Behörden und Bauherren, den Planungsbüros sowie den beteiligten Baufirmen an dieser Stelle für die Mitarbeit bei der statistischen Erfassung der Tunnelbauvorhaben ausdrücklich gedankt.

Im Folgenden wird das Ergebnis der Erhebung per Dezember 2020 in verschiedener Hinsicht genauer bewertet, um so einen aktuellen Überblick über die Struktur des Tunnelbaus in Deutschland zu erhalten.

Der Schwerpunkt des innerstädtischen Bahntunnelbaus (Tabellenteil US) liegt – wie im Vorjahr – in München, wo sich zum Jahreswechsel 2020/21 insgesamt ca. 15,3 km S-Bahn- bzw. U-Bahntunnel im Bau befanden. Hierbei ist anzumerken, dass nach wie vor bauvorbereitende Maßnahmen im Zuge der zweiten S-Bahn-Stammstrecke laufen und mit den Streckenvortrieben zum Erhebungszeitpunkt noch nicht begonnen wurde. Es folgen die Städte Stuttgart (5,4 km) und Karlsruhe (4,7 km). Weitere Tunnelstrecken mit jeweils weniger als 3 km Länge sind in Hamburg, Nürnberg, Frankfurt am Main und Düsseldorf im Bau.
3 | Bauweisen des laufenden Tunnelbauvolumens in Deutschland

Credit/Quelle: STUVA

Der längenbezogene Anteil der geschlossenen Bauweisen am innerstädtischen Bahntunnelbau betrug mit 21,9 km Ende 2020 etwa 67 % (Vorjahr 79 %) des bundesweiten Gesamtbauvolumens beim innerstädtischen Bahntunnelbau. Wiederum bezogen auf das Gesamtvolumen entfielen gut 19 % (Vorjahr 20 %) auf die Spritzbetonbauweisen und knapp 48 % (Vorjahr 60 %) auf den Schildvortrieb. Eine Übersicht über die Anteile der verschiedenen Tunnelbauverfahren gibt Bild 3a. Ergänzend hierzu zeigt das Diagramm in Bild 4a den längenbezogenen Anteil der verschiedenen Bauweisen im U-, Stadt- und S-Bahnbau während der letzten 20 Jahre.
4 | Anteile der Bauweisen im Verkehrstunnelbau der letzten 20 Jahre bezogen auf die Auffahrlänge
Credit/Quelle: STUVA

Die im Tabellenteil B aufgeführten Fernbahntunnel betreffen zu einem wesentlichen Teil die Tunnelbaumaßnahmen der DB Netz AG im Großraum Stuttgart. Von den derzeit laufenden Baumaßnahmen (insgesamt gut 116 km) entfallen rund 51 km auf das Großprojekt „Bahnknoten S21“ (Bild 2) und ca. 57 km auf die NBS Wendlingen–Ulm. Weitere 8 km Fernbahntunnel sind derzeit im Zuge der ABS/NBS Karlsruhe–Basel im Bau. Aktuell werden 32 % der Fernbahntunnel in der klassischen Spritzbetonbauweise erstellt, während bei 63 % des Auffahrvolumens Tunnelvortriebsmaschinen (TVM) zum Einsatz kommen (vgl. Bild 4b).
5 | Vergabeverlauf im Verkehrstunnelbau der letzten 20 Jahre bezogen auf die Auffahrlänge
Credit/Quelle: STUVA

Der Straßentunnelbau (Tabellenteil S) unterlag in den letzten Jahren ebenso wie die beiden anderen Verkehrsbereiche starken Vergabeschwankungen. Dies lässt sich aus der Vergabekurve in Bild 5 und vor allem aus der Blockgrafik zu den längenbezogenen Anteilen der Verkehrsträger am Vergabevolumen in Bild 6 ableiten. Gut 2/3 der Straßentunnel werden in geschlossener Bauweise erstellt (vgl. Bild 4c). Bei den geschlossenen Bauweisen kommt fast ausschließlich die Spritzbetonbauweise zur Anwendung.
6 | Vergabemäßige, auf die Länge bezogene Anteile der Verkehrsträger im Verkehrstunnelbau der letzten 20 Jahre

Credit/Quelle: STUVA

In den Tabellenteilen V und A für die Ver- und Entsorgungstunnel sind – wie eingangs ausgeführt – nur solche mit größerem Durchmesser aufgelistet. Die kleinsten hier erfassten Querschnitte weisen einen Durchmesser von etwa 1,0 m auf, die größten einen von 3 bis 4 m. Alle zum Jahreswechsel erfassten Ver- und Entsorgungstunnel werden unterirdisch erstellt. Bei den Abwassertunneln überwiegt von den Bauverfahren her – wie in den Vorjahren – die Rohrvorpressung. Generell ist zu der Zusammenstellung der Abwassertunnel außerdem anzumerken, dass es sich hier nur um größere Hauptsammler handelt. Der weitaus größere Anteil meist in offener Bauweise oberflächennah erstellter Sammler mit kleineren Querschnitten ist hier nicht aufgeführt, da er i. A. nicht zum Tunnelbau gerechnet wird.

Tabelle 2 | Regionale Zuordnung der zum Jahreswechsel im Bau befindlichen Verkehrstunnel
Credit/Quelle: STUVA

Tabelle 2 und Bild 7 geben Auskunft über die regionale Verteilung der laufenden Tunnelbauprojekte. Nach wie vor konzentriert sich der überwiegende Teil (69 %) des bundesweiten Verkehrstunnel-Bauvolumens auf das Bundesland Baden-Württemberg.

7 | Längenmäßige Zuordnung der im Bau befindlichen Verkehrstunnel auf die Bundesländer (vgl. Tabelle 2); in Klammern jeweils die Anzahl der gemeldeten Verkehrstunnelprojekte
Credit/Quelle: STUVA

Wertet man für die Verkehrstunnel aus der Statistik der letzten Jahre die jeweils zum Jahreswechsel neu erfassten Auffahrlängen und Ausbruchvolumina vergleichend aus, so ergibt sich ein aufschlussreiches Bild über den Vergabeverlauf. Bild 5 lässt in diesem Zusammenhang den herausragenden Einfluss der Aus- und Neubaustrecken der DB AG erkennen und zeigt unverändert deutlich die Unstetigkeit bei der Vergabe des Tunnelneubaus durch die öffentliche Hand. Im Bereich der Fernbahntunnel folgt auf einen steilen Vergabeanstieg (bedingt vor allem durch die „blockweise“ Vergabe im Bereich der ABS/NBS) in den darauffolgenden Jahren meist ein ebenso steiler Rückgang (vgl. auch Bild 6). Die Vergabekurve (Bild 5) zeigt, dass derzeit wieder ein Vergabeminimum ausgebildet wird. Die jährliche „Fertigungsrate“, sinkt dadurch im 20-jährigen Mittel auf ca. 25 km/Jahr.

Das Ergebnis der Umfrage zu den konkret geplanten und in naher Zukunft zur Vergabe anstehenden Tunnelprojekte ist für die bauausführende Industrie und die Planungsbüros naturgemäß von besonderem Interesse. Es ist für den Vergabezeitraum ab 2021 in Tabelle 3 dargestellt. Bei einer Bewertung des Zahlenmaterials in Tabelle 3 fällt auf, dass das Planungsvolumen bei den Verkehrstunneln weiter auf hohem Niveau ist.

Tabelle 3 | Auffahrlänge und Ausbruchvolumen der jeweils zum Jahreswechsel projektierten Tunnel (künftiger Bedarf)
Credit/Quelle: STUVA

Bei den U-, Stadt- und S-Bahntunneln ist eine leichte Zunahme des Planungsvolumens gegenüber dem Vorjahr festzustellen. Bei den gelisteten Projekten übernimmt Hamburg mit gut 44 km geplanten Vortrieben die Führung vor München mit gut 42 km. In Leipzig sind 7 km in Vorplanung und Frankfurt am Main plant rund 6 km Tunnel für den Nahverkehr. Weitere Tunnelbaumaßnahmen mit insgesamt jeweils weniger als 3 km Länge sind in den Städten Berlin, Dortmund und Stuttgart vorgesehen.

Das Planvolumen der Fernbahntunnel nimmt im Vergleich zum Vorjahr erneut zu. Ca. 30 % des Volumens entfällt auf die ABS/NBS Leipzig–Prag (rund 27 km). Weitere 23 km entfallen auf bereits planfestgestellte Tunnelbauwerke im Zuge der ABS/NBS Karlsruhe–Basel. Weitere Tunnel sind im Zuge der NBS Rhein/Main–Rhein/Neckar (18 km), der EB-Strecke Nürnberg–Fürth (8 km), der ABS/NBS Nürnberg–Marktreditz (6 km) sowie der EB-Strecke Siegen–Hagen geplant.Das Planvolumen bei den Straßentunneln hat sich im Vergleich zum Vorjahr wieder leicht verringert – in Folge geänderter Bedarfsplanungen des Bundes hatte sich das Planungsvolumen bereits in den letzten Jahren deutlich verringert.

Die in Tabelle 3 aufgeführten gut 109 km an geplanten Straßentunneln haben in der Regel mindestens das Stadium der Planfeststellung erreicht. Das trifft insbesondere für die Tunnel im Zuge von Bundesfernstraßen zu, d. h. für alle in der Baulast des Bundes stehenden Projekte.

Technische Einzelheiten zu den in Tabelle 3 erfassten Tunneln gehen aus den zugehörigen Detailtabellen [4] hervor. Sie sind vom Grundsatz her in gleicher Weise gegliedert wie die in Abschnitt 1 erläuterten Tabellen der in Ausführung befindlichen Tunnelprojekte. Für die kennzeichnende und unterscheidende Nummerierung der einzelnen Tunnelprojekte wurde dieselbe Systematik gewählt. Ergänzt ist nur der jeweils vorangestellte Kennbuchstabe „Z“ zur Verdeutlichung, dass es sich um „zukünftige“ Tunnelbaumaßnahmen handelt. Dementsprechend fehlen auch Angaben zu den ausführenden Baufirmen wie sie in der Statistik der laufenden Tunnelprojekte enthalten sind.

Allgemein ist bei einer Bewertung der Detailangaben zu den künftigen Tunnelbauprojekten zu beachten, dass sich im Zuge der Planfeststellung bzw. der Vergabe z. B. aufgrund von Sondervorschlägen Änderungen vor allem in der Frage des anzuwendenden Vortriebsverfahrens ergeben können. Hierauf wurde von verschiedenen Bauherren ausdrücklich hingewiesen. Änderungen können sich natürlich auch bezüglich der voraussichtlichen Anfangs- und Endtermine der Bauausführung einstellen

Für die Bauindustrie und die planenden Ingenieure ist bezüglich der künftigen Tunnelprojekte wiederum von besonderem Interesse, in welcher Region diese sich schwerpunktmäßig befinden. Entsprechende Angaben enthalten Tabelle 4 und Bild 8 mit einer Gliederung nach den Bundesländern.

Tabelle 4 | Regionale Zuordnung der zum Jahreswechsel projektierten Verkehrstunnel (künftiger Bedarf)
Credit/Quelle: STUVA

8 | Längenmäßige Zuordnung der geplanten Verkehrstunnel auf die Bundesländer (vgl. Tabelle 4); in Klammern jeweils die Anzahl der gemeldeten Verkehrstunnelprojekte
Credit/Quelle: STUVA

Bei alten Eisenbahntunneln stehen in den kommenden Jahren z. T. umfangreiche Teil- und Vollsanierungen an. Diese Maßnahmen erfordern in der Regel ganz besondere organisatorische und logistische Überlegungen, vor allem dann, wenn sie bei laufendem Bahnbetrieb durchzuführen sind [6]. Beispiele bereits durchgeführter Vollsanierungen sind der Frauenberger und der Kupferheck Tunnel auf der Nahestrecke Bingen–Saarbrücken sowie die Tunnel Langenau und Hollerich auf der Lahnstrecke Wetzlar–Niederlahnstein bei Nassau. Diese Strecken gingen in den Jahren 1860 bzw. 1862 in Betrieb. Neben den laufenden Grundsanierungen über eine Gesamtlänge von derzeit etwa 6 km sollen in den nächsten 20 Jahren weitere 93 Tunnel auf einer Gesamtlänge von knapp 52 km grundsaniert und ertüchtigt werden.

Auch bei den Straßentunneln sind zunehmend bauliche Maßnahmen erforderlich, einerseits um die Grundsubstanz zu erhalten und andererseits den geänderten betriebs- und sicherheitstechnischen Anforderungen gerecht zu werden. Dies kann z.B. eine Betonsanierung der Innenauskleidung oder der nachträgliche Bau eines Flucht- oder Rettungsstollens sein [7]. Zum Umfragezeitpunkt wurden etwa 4 km Straßentunnel strukturell instandgesetzt oder nachträglich mit Rettungsstollen ausgerüstet. Die Grundsanierung weiterer ca. 9 km Straßentunnelstrecke ist derzeit geplant.

Einzelheiten zu laufenden Grundsanierungen sind im Tabellenteil „GS“ bzw. „ZGS“ für geplante Grundsanierungen zusammengestellt [4].