Untertagebau

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. Ergänzend unterstützen energieeffiziente, bedarfsgerecht regelbare Hydrauliksysteme die Arbeit in engen Querschnitten mit reproduzierbarer Qualität und kurzen Sperrzeiten.

Definition: Was versteht man unter dem 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. Im Fokus stehen ein beherrschtes Baugrund- und Emissionsrisiko, eine hohe Maßhaltigkeit der Soll-Geometrie und eine belastbare Dokumentation über alle Projektphasen.

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 oder 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. Eine robuste Termin- und Logistikplanung verbindet die Prozessschritte zu einem sicheren, leistungsfähigen Takt.

• Voruntersuchung: Bohrkerne, Sondagen, Messprogramme für Wasser und Gas, Beweissicherung im Umfeld.
• Verfahrenswahl: Abgleich von Leistungsfähigkeit, Emissionen, Zugänglichkeit, Rettungskonzepten und Genehmigungslage.
• Ausführung: Zyklenplanung, Schnittstellenmanagement, Lüftungs- und Energieversorgung dimensionieren.
• Rückbau und Übergabe: Geordnete Trennung von Materialien, as-built-Dokumentation, Monitoringauswertung.

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. Schwinggeschwindigkeiten, Luftschall und Sprengschnüre sind im Rahmen des Erschütterungs- und Immissionsschutzes zu bemessen, Abdeckungen und seismisches Monitoring reduzieren Risiken und belegen die Einhaltung von Grenzwerten.

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. Optimierte Bohrbilder, abgestimmte Spaltrichtungen und das Management von Wasserzutritten erhöhen Leistung und Qualität der Trennflächen.

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. Standzeiten der Werkzeuge, Energiebedarf und Spanraumabfuhr bestimmen Wirtschaftlichkeit und Taktzeiten, insbesondere bei wechselndem Gebirge.

Kombinierte Verfahren

In der Praxis werden Verfahren häufig kombiniert, etwa mechanischer Vortrieb mit anschließender Feinprofilierung durch Spalten oder Zangen. So lassen sich Emissionen begrenzen und gleichzeitig Geometrie und Oberflächenqualität gezielt herstellen.

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. Die Auswahl der Sicherungsmittel richtet sich nach Verformungsvermögen, Standzeitbedarf und Bauzuständen über den gesamten Lebenszyklus.

• Dimensionierung: Lastannahmen, Setzungsbegrenzungen und Nachweisführung für Betriebs- und Bauzustände.
• Ausführungsqualität: Düsentechnik, Reprofilierung, Anschlussdetails und kontrollierte Aushärtung.
• Kontrolle: Regelprüfungen, Abnahmeprüfungen, Nachinjektionen und Dokumentation.

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. Pufferzonen und eine abgestimmte Belüftungs- und Ladeplanung vermeiden Rückstau und minimieren Emissionen im Vortriebsbereich.

• Fördersystemwahl: Strecke, Gefälle, Umladestellen, Staubbindung und Wartungszugang bewerten.
• Zerkleinerung: Zielkorngröße für Transportmittel und Aufbereitung definieren, Metallanteile früh trennen.
• Energie: Leitungswege für Hydraulik und Strom sicher führen, Leckage- und Brandschutz berücksichtigen.

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. Staubarme Arbeitsweisen (Nassschnitt, Absaugung), definierte Schnittfolgen und eine lückenlose Bewehrungsfreilegung verbessern Qualität und Recyclingfähigkeit.

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. RQD (Rock Quality Designation) und Klüftigkeit geben Hinweise zur optimalen Bohr- und Spaltstrategie sowie zur erforderlichen Sofortsicherung.

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. Sorgfältig gesetzte Bohrlochabstände und eine spannungsarme Gewinnung erhöhen den Ausbeutegrad und reduzieren Ausschuss.

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. Medienfreiheit, Brandschutz, Explosionsschutz und das Freimessen der Arbeitsbereiche sind vor Beginn nachzuweisen.

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. Vorab-Feldversuche und emissionsgeführte Taktzeiten reduzieren Risiken im Betrieb.

1. Voruntersuchung: Beweissicherung, Grenzwerte festlegen, Monitoringkonzept definieren.
2. Probefeld: Verfahren parametrisieren, Bohrbilder und Zangenfolgen optimieren.
3. Ausführung: Abschnittsweise Herstellung mit laufender Messauswertung und Anpassung.
4. Nachweis: Dokumentation, Vergleich Soll-Ist, Lessons Learned für Folgemaßnahmen.

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. Die Messdaten fließen in eine adaptive Bauablaufsteuerung ein.

• Geometrie: Konvergenzen, Profilabweichungen, Setzungen.
• Erschütterung und Schall: Schwinggeschwindigkeit, Frequenzanteile, Luftschall.
• Klima und Luft: Staubfraktionen, Gasanteile, Temperatur, Luftwechselrate.
• Wasser: Zustrommengen, Trübung, Ableitfähigkeit.

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. Eine sichere Druckentlastung der Hydraulik, Tropfschutz und Leckageerkennung sind in das Sicherheitskonzept zu integrieren.

• Organisation: Unterweisungen, Rettungs- und Alarmkonzepte, Zutrittsregelung.
• Technik: Explosionsschutz, Erdung und FI-Schutz, funktionsgeprüfte Abschaltungen.
• Hygiene: Staubbindung, Nasseinsatz, persönliche Schutzausrüstung mit passender Filterklasse.

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. Digitale Bautagebücher, Prüfpläne und Abnahmeprotokolle sichern die Nachvollziehbarkeit über alle Bauzustände.

• Nachweise: Prüfkonzepte, Kontrollpläne, as-built-Unterlagen.
• Prozesse: Änderungsmanagement, Freigaben, Schnittstellenkoordination.
• Rückbaukonzept: Stoffstrommanagement, Deklarationsanalytik, Verwertungswege.

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. Zusätzliche Potenziale liegen in staubgebundenen Verfahren, kurzen Förderwegen, Wiederverwendung geeigneter Bauteile und einer konsequenten Trennung der Materialströme.

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.
• Schachtbau und -sanierung: Aufweitung, Anschlussöffnungen und der Rückbau von Einbauten mit Spaltgeräten und Betonzangen bei begrenztem Querschnitt.