Der Untertagebau umfasst die Planung, Herstellung, Sicherung, Ausrüstung, Instandhaltung und den Rückbau von Bauwerken unter der Erdoberfläche. Er reicht vom Tunnel- und Stollenbau über Schächte bis zu Kavernen, Versorgungsgängen und unterirdischen Anlagen. Charakteristisch sind beengte Arbeitsräume, hohe Anforderungen an Sicherheit, geringe Erschütterungen und kontrollierte Emissionen. Deshalb kommen häufig hydraulische Werkzeuge mit präziser Kraftdosierung zum Einsatz, etwa hydraulische Stein- und Betonspaltgeräte für sprengfreien Abbau oder Betonzangen für den selektiven Betonrückbau und die Nachprofilierung.
Definition: Was versteht man unter Untertagebau
Unter Untertagebau versteht man alle baulichen Tätigkeiten zur Herstellung, zum Ausbau, zur Ertüchtigung, zum Betrieb und zum Rückbau von unterirdischen Hohlräumen. Dazu zählen Tunnel, Stollen, Schächte, Querschläge, Kavernen und Versorgungstunnel. Die Arbeiten erfolgen bergmännisch (z. B. Spritzbetonbauweise, konventioneller Vortrieb), maschinell (z. B. Schneidrad- oder Fräsverfahren) oder sprengfrei-mechanisch. Kernelemente sind Vortrieb, Sicherung und Ausbau sowie Materiallogistik, Entwässerung und Belüftung. Je nach Umgebung sind Erschütterungs-, Lärm- und Staubbegrenzung besonders wichtig, weshalb kontrollierende Verfahren und Werkzeuge bevorzugt werden.
Techniken und Prozesskette im Untertagebau
Die Prozesskette beginnt mit der Erkundung (Geologie, Hydrologie, Bestandsanalyse) und der Auswahl des Vortriebsverfahrens. Es folgen Hilfsbauwerke (Zufahrten, Schächte), der Vortrieb mit gleichzeitiger or nachlaufender Sicherung, der Ausbau, die Ausrüstung (Entwässerung, Kabeltrassen, Lüftung) und je nach Projekt der spätere Rückbau. Werkzeuge werden nach Randbedingungen gewählt: Gesteinsfestigkeit, Diskontinuitäten, Wasserzutritt, Zugang, Lüftungsleistung, zulässige Erschütterungen und Anforderungen an Bauteiltrennung. In sensiblen Bereichen bewähren sich Stein- und Betonspaltgeräte sowie Betonzangen wegen vibrationsarmen, maßhaltigen Arbeitens.
Vortriebsmethoden und Abbauwerkzeuge
Bohren und Sprengen
Konventioneller Vortrieb kombiniert Bohrlöcher, Ladung, Zündung, Ausräumen und Sicherung. Vorteilhaft ist die hohe Leistung in festem Fels. Einschränkungen ergeben sich durch Erschütterungs- und Lärmgrenzen, Sprengmittellogistik und zeitliche Sperrphasen. In urbanen Lagen, bei Bestandsnähe oder in Anlagen mit sensibler Technik kann Sprengen ganz oder teilweise entfallen.
Sprengfreier Abbruch mit Stein- und Betonspaltgeräten
Hydraulische Spalttechnik erzeugt einen definierten Spalt in Bohrlöchern. Der Druck wird über Keile oder Zylinder in das Gestein oder den Beton eingeleitet, Risse öffnen kontrolliert entlang des Schwächungsplanes. Dieses Verfahren ist erschütterungsarm, leise und gut dosierbar. Es eignet sich für Nachprofilierungen, Querschläge, Öffnungen, Nischen, Sohlanhebungen, das Lösen von Störkörpern und den Rückbau von Beton in Bestandsbauwerken. Steinspaltzylinder und Stein- und Betonspaltgeräte erreichen hohe Spaltkräfte bei kompakter Bauform, was im beengten Tunnelprofil entscheidend ist.
Mechanischer Abtrag und Fräsen
Schneidköpfe, Fräsen und Hammeranbaugeräte lösen Material kontinuierlich. Die Leistung hängt von Festigkeit und Abrasivität ab. Sie erzeugen meist geringere Fernerschütterungen als Sprengen, erfordern jedoch ausreichende Belüftung zur Staubabfuhr und konsequentes Werkzeugmanagement.
Sicherung und Ausbau
Unmittelbar nach dem Abtrag folgt die Sicherung, abgestimmt auf Geologie und Nutzung. Typische Elemente sind Spritzbeton, Faser- oder Stahleinlagen, Fels- und Ankerbolzen, Gitterbögen, Rohrschirme sowie temporäre Stützen. Im Schildvortrieb übernehmen Tübbinge den Ausbau. Präziser Anschluss an die Soll-Geometrie gelingt, wenn Vortrieb und Feinabtrag vibrationsarm erfolgen; Betonzangen und Multi Cutters sind dafür im Betonbereich geeignet, um Kanten sauber nachzufassen oder Bewehrung selektiv freizulegen.
Materiallogistik, Aufbereitung und Abtransport
Der Materialfluss ist zentral für Leistung und Sicherheit: Lösen, Zerkleinern, Laden und Abfahren. In engen Querschnitten erleichtern portable Hydraulikaggregate für enge Querschnitte die Energieversorgung für Spaltgeräte, Betonzangen oder Kombischeren. Eine angepasste Zerkleinerungsstrategie (z. B. Spalten statt Schlagen) reduziert Erschütterungen und Aggregatlast. Abtransport erfolgt per Kettenfahrzeug, Schienen, Förderband oder Fördergefäßen über Schächte, abhängig von Platz, Strecke und Lüftung.
Betonabbruch und Spezialrückbau unter Tage
Im Bestand sind selektive, erschütterungsarme Verfahren gefragt. Betonzangen trennen Betonteile kontrolliert, schonen angrenzende Bauwerke und ermöglichen den Abschnittsabbau an Decken, Wänden und Fundamenten. Kombischeren und Multi Cutters ergänzen beim Durchtrennen von Bewehrung und Profilstahl. Für massive Blöcke oder Fundamentreste sind Stein- und Betonspaltgeräte sowie Steinspaltzylinder eine bewährte Option, um große Querschnitte ohne Sprengung zu lösen. Stahlscheren kommen hinzu, wenn Träger, Schienen oder Ausbauelemente rückgebaut werden müssen.
Felsabbruch, Tunnelbau und Schachtarbeiten
Im Felsvortrieb entscheiden Trennflächen, Klüfte, RQD und Wasserzutritt über das Verfahren. Sprengfreies Spalten erlaubt punktgenaues Lösen entlang vorhandener Diskontinuitäten. Bei Schächten helfen Spaltzylinder, Sohlen zu weiten, Kanäle zu öffnen oder Einbauteile zu entfernen. In Tunnelanschlüssen und beim Durchschlag minimieren Betonzangen Kantenabplatzungen an Innenschalen und Bauteilrisse in Anschlussbauwerken.
Natursteingewinnung unter Tage
Bei untertägigen Steinbrüchen zählt die Schonung des Gesteins. Spalttechnik ermöglicht blockgerechtes Gewinnen mit sauberer Trennfläche und wenig Rissausbreitung. Die Nachbearbeitung erfolgt mechanisch, während Hydraulikaggregate die Werkzeuge mit der erforderlichen Leistung versorgen. Der Abtransport bleibt dank definierter Blockgrößen effizient.
Entkernung und Schneiden in Bestandsanlagen
In Versorgungstunneln, Kabelkanälen oder Kavernen sind Anlagenteile rückzubauen. Betonzangen ermöglichen das Ausbauen von Fundamenten und Konsolen. Stahlscheren trennen Trassen, Träger und Gestelle. Tankschneider kommen bei der Demontage geeigneter Behälter oder Rohrleitungen in unterirdischen Anlagen zum Einsatz, sofern die Randbedingungen es zulassen. Eine sorgfältige Gefährdungsbeurteilung und die Abstimmung mit der Belüftung sind obligatorisch.
Sondereinsätze mit begrenzten Erschütterungen
In sensiblen Abschnitten (z. B. unter Gebäuden, in Nähe von Bestandsleitungen oder bei laufendem Betrieb) sind geringe Erschütterungen, wenig Lärm und Staub entscheidend. Stein- und Betonspaltgeräte und Betonzangen erlauben kontrollierte Eingriffe, etwa für Nischen, Querschläge, Kabeldurchführungen oder Reparaturen an Innenschalen. Das Vorgehen ist abschnittsweise, gut dokumentiert und mit engmaschiger Überwachung hinterlegt.
Geotechnische Randbedingungen und Überwachung
Die Wahl von Verfahren und Werkzeugen orientiert sich an Gesteinsmechanik, Gebirgsdruck, Wasserzutritt, Gasführung und Temperatur. Klassifikationen (z. B. gebirgsmechanische Systeme) unterstützen die Prognose. Mess- und Überwachungssysteme verfolgen Konvergenzen, Setzungen, Erschütterungen und Luftqualität. Bei engen Grenzwerten für Erschütterungen und Luftstaub profitieren Projekte von sprengfreien Verfahren sowie von Zerkleinerungsstrategien mit Spalt- und Zangenwerkzeugen.
Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz und Umwelt
Sicherheit hat Vorrang. Maßnahmen betreffen Belüftung, Staub- und Quarzschutz, Lärm, Beleuchtung, Fluchtwege, Brandschutz, elektrische Sicherheit und ergonomische Handhabung. Hydraulische Werkzeuge sollten druckseitig gesichert, Schläuche geprüft und Aggregate an die Umgebungsluftführung angepasst werden. Rechtliche Anforderungen und behördliche Auflagen sind projektspezifisch zu berücksichtigen; Aussagen hierzu können nur allgemein erfolgen und ersetzen keine Einzelfallprüfung.
Planung, Qualität und Dokumentation
Eine stufenweise Planung mit Variantenvergleich (Sprengen, Fräsen, Spalten, Zangen) schafft Klarheit zu Leistung, Emissionen und Kosten. Qualitätssicherung umfasst Soll-Ist-Vergleiche der Geometrie, Betondeckung, Fugen und Ausrundungen. Für den Rückbau ist die Trennbarkeit von Baustoffen wesentlich. Werkzeuge wie Betonzangen und Kombischeren unterstützen den sortenreinen Ausbau, indem Beton und Stahl gezielt getrennt werden.
Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz
Untertagearbeiten profitieren von emissionsarmen, energiesparenden Verfahren. Sprengfreies Spalten reduziert Erschütterungen und Sekundärschäden. Selektiver Rückbau mit Betonzangen erleichtert Recycling, verringert Transportvolumen und verbessert die Wiederverwendbarkeit von Materialien. Bedarfsabhängig geregelte Hydraulikaggregate senken den Energieeinsatz und die Abwärme in der Strecke.
Einsatzbereiche im Überblick
- Betonabbruch und Spezialrückbau: Selektiver Abtrag von Innenschalen, Fundamenten und Einbauten mit Betonzangen, ergänzend Spaltgeräte für massive Bauteile.
- Entkernung und Schneiden: Rückbau von Konsolen, Kanälen, Trassen; Trennung von Beton und Stahl mit Kombischeren, Multi Cutters und Stahlscheren.
- Felsabbruch und Tunnelbau: Vortrieb, Profilkorrektur und Nischen mittels sprengfreiem Spalten oder mechanischem Abtrag.
- Natursteingewinnung: Blockweiser Abbau mithilfe von Steinspaltzylindern und präziser Zerkleinerung.
- Sondereinsatz: Arbeiten unter strengen Emissionsgrenzen, in Bestandsnähe oder bei laufendem Betrieb mit erschütterungsarmen Verfahren.