Tunnel

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Strömungslehre in tunnelanlagen
Foto: [http://firefog.eu/ Firefog technology
Einsatztraining im Tunnel
Foto: Matthias Fischer
Fahrzeugbrand im Brudermühltunnel.
Foto: BF München
jeder Fahrzeugbrand in einem Tunnel ist eine große Gefahr und eine Herausforderung für die Feuerwehr
Foto: FW Schechat, Puhane
Brandschutz im Tunnel von Madeira mittels Steigleitung
Foto: Rainer Schwarz
ein Fahrzeugbrand im Aeschertunnel
Foto: Kantonspolizei Zürich

Ein Tunnel oder Tunnelbauwerk ist ein unterirdisches Bauwerk ähnlich einer Röhre, das der Unterquerung von Hindernissen wie Bergen, Gewässern oder anderen Verkehrswegen dient. Seltener dienen Tunnel anderen Zwecken wie dem Schutz der Anwohner vor Straßen- oder Schienenverkehrslärm. Tunnel zählen zu den Ingenieurbauwerken.


Definition nach DIN

In der DIN-Norm 1076 – Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen; Überwachung und Prüfung sind Tunnel unterhalb der Erd- oder Wasseroberfläche liegende Bauwerke. Oberirdische Einhausungen von Verkehrswegen mit mindestens 80 m Länge und Galerie (Verkehrsbauwerk)|Galeriebauwerke gelten ebenfalls als Tunnel. Unterführungen zählen nach der Norm nicht zu den Tunnelbauwerken, wenn diese in offener Bauweise hergestellt wurden und kürzer als 80 Meter sind.


sprachliche Herkunft

Der Begriff "Tunnel" tauchte erstmals im frühen 15. Jahrhundert im Englische Sprache|Englischen auf und bezeichnete ein trichterförmiges Vogelnetz. Es ist nicht klar, ob der Begriff von FrS|‚tonnelle‘: Netz oder FrS|‚ton‘: kleines Fass stammt. In den 1540er Jahren wurde tunnel erstmals für Röhre verwendet und in den 1660er Jahren erstmals für unterirdischer Durchgang. Aus dem Englischen kam der Begriff zurück ins Französische und verdrängte dort das zuvor für unterirdische Bauwerke verwendete Wort mine.

Im Duden wird neben dem Lemma (Lexikographie)|Stichwort der Tunnel aufgeführt als Begriff, der in Süddeutschland und Österreich verwendet wird. In der Schweiz wird das Tunnel mit einem l und zwei n verwendet.

Im Sprachgebrauch ist die Verwendung als Neutrum nur noch selten, jedoch in der Schweiz anzutreffen. In: Atlas der deutschen Alltagssprache. Philologisch-Historische Fakultät der Universität Augsburg, 5. November 2009.


Fotos: Michael Arning, Fahrzeugbrand im Elbtunnel



Fotos: Michael Arning, Fahrzeugbrand / Servicefahrzeug im Elbtunnel



Siehe auch:


Maßgrößen

Neben der Länge werden bei Tunneln u. a. die folgenden charakteristischen Maße angegeben:

  • Querschnittsfläche: Durch die Tunnelwände begrenzter Flächeninhalt einer rechtwinklig zum Tunnelverlauf gespannten Fläche.
  • Ausbruchsfläche: Durch das Gebirgsprofil begrenzter Flächeninhalt einer rechtwinklig zum Tunnelverlauf gespannten Fläche.
  • Überdeckung: Abstand zwischen der Oberkante des Tunnels und der Oberkante des darüber befindlichen Geländes.
  • Lichte Höhe: Abstand zwischen der Oberkante und dem Boden des Tunnels. Tunnel werden aus statischen Gründen meist gewölbt ausgeführt, so dass die maximale lichte Höhe wesentlich größer ist als die von den Fahrzeugen nutzbare lichte Durchfahrtshöhe – die minimal zulässige lichte Höhe im Bereich des Durchfahrtsprofils.


Arten

Tunnel können nach deren Benutzung eingeteilt werden. Sie können von Schienenfahrzeugen, Straßenfahrzeugen, Wasserfahrzeugen, Fußverkehr|Fußgängern, Rohrleitungen, Elektrische Leitungen benutzt werden.

Tunnel für Verkehrswege können Einspurig|ein-, zweispurig oder mehrspurig sein. Tunnel können im wechselweisen Richtungsverkehr betrieben werden. Bei Autobahnen ist das die Regel, zwei parallele Röhren können dann als ein Tunnel angesehen werden.


Eisenbahntunnel

Eisenbahntunnel dienen in erster Linie der Umgehung Gelände|topografischer Hindernisse. Im Gegensatz zu Straßenfahrzeugen können Adhäsionsbahnen nur geringe Steigungen überwinden und große Trassierungselement|Bögen befahren, weshalb die Trasse oft nicht über oder um Hindernisse herumgeführt werden kann.

Bei Gebirgsbahnen werden Kehrtunnel eingesetzt, die dem Höhengewinn der Strecke dienen indem die Strecke durch einen Tunnel im Gebirge künstlich verlängert wird. Kehrtunnel kommen bei extremen topografischen Verhältnissen wie bei Zahnradbahnen vor.

Ein Einzelfall dürfte der 300 m lange Tunnel auf der Neubaustrecke Mattstetten–Rothrist sein, welcher ein Käselager vor Verschmutzung durch die Eisenbahn schützt.


U-Bahn-Tunnel

Da Straßenfahrzeuge größere Steigungen als Schienenfahrzeuge überwinden können, begann der Bau von Straßentunneln in größerem Umfang erst im Zuge des Baus von Autobahnen und anderen Schnellstraßen. Vorher waren Straßentunnel nur im Gebirge anzutreffen und meist nur kurz.

Seit neuerer Zeit werden Tunnel aus Gründen des Landschafts- und Umweltschutzes errichtet. So wurde beispielsweise im Zuge der Bundesautobahn 4 westlich von Jena in Thüringen der 2014 in Betrieb genommene Jagdbergtunnel gebaut, um das ökologisch wertvolle Leutratal vom Autoverkehr zu befreien.

Weiter haben einige Grünbrücken so große Längen, dass sie als Tunnel gelten.


Fußgängertunnel

der alte Elbtunnel nur für Fußgänger und Radfahrer
Foto: Rainer Schwarz

Diese Tunnelart wird hauptsächlich in Städten angewendet. Dort dienen Fußgängertunnel häufig als Ersatz für Fußgängerüberführungen über breite Straßen oder als Verbindung von U-Bahn-Stationen. Insbesondere in Bahnhöfen werden Personentunnel angelegt. In Städten in kälteren Klimazonen gibt es größere Netze aus Fußgängertunneln, welche Untergrundstadt|Untergrundstädte genannt werden. Beispiele für Fußgängertunnel sind die Liste der Berliner Fußgängertunnel|Berliner Fußgängertunnel oder der Eiertunnel in Bad Kleinen. Der Schlossbergtunnel Tübingen#Fußgängertunnel (seit 1974) in Tübingen ist dagegen 1974 für Fußgänger zur Durchquerung dieses natürlichen Höhenzuges gebaut worden.

Kriminelle bauen mitunter temporäre Tunnel, um in eine Bank einzubrechen, oder um illegale Drogen unter Landesgrenzen hindurch zu schmuggeln; manche Gefangenen bauen temporäre Tunnel, um einem Gefängnis oder Gefangenenlager zu entkommen. Die Liste der Fluchttunnel in Berlin während der deutschen Teilung|Fluchttunnel in Berlin während der deutschen Teilung dienten dem Zweck, Bürgern der Sowjetischen Besatzungszone und später der Deutsche Demokratische Republik|DDR die dort kriminalisierte „Flucht aus der Sowjetischen Besatzungszone und der DDR|Republikflucht“ zu ermöglichen.

In der Lamprechtshöhle im Land Salzburg wurde vor Jahrzehnten ein Tunnel in den Fels gesprengt und später mit einer eisernen Tür verschließbar gemacht, um einen Siphon (Höhlenkunde) umgehen zu können, der temporär den trockenen Weg versperrt.

In Städten werden mitunter Tunnel als Fußgängerbereiche angelegt, um ganzjährig angenehme „Außen“-Temperaturen vor Geschäftslokalen zu schaffen, in der ost-kanadischen Stadt Toronto als Schutz vor großer Kälte im Winter.


Kanaltunnel

Als Kanaltunnel (Schiffstunnel) werden Bauwerke bezeichnet, mit denen ein Schifffahrt|schiffbarer Kanal unter Landschaftserhebungen wie Hügeln oder Bergen hindurchgeführt wird. Bei der Planung von Kanälen werden Anhöhen, die nicht mit einem Geländeeinschnitt zu durchqueren sind, wenn immer möglich mit einer längeren Strecke auf gleichbleibender Höhe umgangen oder mit Schleusenreihen überschritten. Wo beides nicht in Frage kommt oder für eine solche Lösung eine zu große Massenbewegung erforderlich wäre, kann der Bau eines Tunnels die wirtschaftlich optimale Variante sein.

Kanaltunnel sind meist für einspurigen Verkehr ausgelegt. Vor beiden Portalen sind ausreichende Warteräume und Signal#Verkehrswesen|Signaleinrichtungen für die Verkehrsregelung erforderlich. In einigen Tunneln wird der Wasserweg von einem Straßenquerschnitt#Bankett|Bankett über dem Wasserniveau begleitet, das für Kontrollgänge und das Treidelpfad|Ziehen von Kähnen diente. Der erste Kanaltunnel wurde im 17. Jahrhundert für den Canal du Midi gebaut.


Auswahl langer Kanaltunnel
  • der 7120 Meter lange Tunnel des Tunnel du Rove bei Marseille (nach Teileinsturz seit 1963 nicht mehr schiffbar)
  • der 5677 Meter lange Riquevaltunnel in der Picardie, Canal de Saint-Quentin, Frankreich
  • der 5209 Meter lange Standedge-Tunnels|Standedge-Tunnel im Huddersfield-Narrow-Kanal, England
  • der 4880 Meter lange Mauvages-Tunnel des Canal de la Marne au Rhin (deutsch: Rhein-Marne-Kanal) in Frankreich
  • der 4354 Meter lange Souterrain de Ruyaulcourt des Canal du Nord, Frankreich
  • der 3490 Meter lange, inzwischen eingestürzte Sapperton-Kanaltunnel des Themse-Severn-Kanal in England
  • der 3333 Meter lange Scheiteltunnel Voûte de Pouilly-en-Auxois des Canal de Bourgogne (deutsch: Burgund-Kanal) in Frankreich
  • der 2836 Meter lange Norwood-Tunnel im Chesterfield-Kanal, England

Der einzige schiffbare Tunnel in Deutschland ist der 195 Meter lange Weilburger Schifffahrtstunnel an der Lahn, der am 18. September 1847 eröffnet wurde.


Scheiteltunnel und Basistunnel


Tunnel, welche durch Gebirge führen, können in Scheiteltunnel, seltener Passtunnel, und Basistunnel eingeteilt werden.


Scheiteltunnel

Scheiteltunnel bezeichnen Bauwerke, die über Zufahrtsrampen erreicht werden und meist unter einem Gebirgspass hindurchführen. Dabei befindet sich der höchste Punkt des Verkehrsweges, die Passhöhe, oft innerhalb des Tunnels.

Beispiele für Passrouten mit Scheiteltunnel:

  • Straße über den Col du Galibier: die 1890 erbaute Straße unterquert den 2645 m hohen Pass mit einem Scheiteltunnel von 363 m Länge, in dem die Straße eine Höhe von 2556 m erreicht.
  • Tauerntunnel (Eisenbahn)|Tauerntunnel der Tauernbahn durch den Alpenhauptkamm, errichtet 1901–1906, Scheitelhöhe bei 1226 m ü. A.
  • Großglockner-Hochalpenstraße: Die 1930 bis 1932 erbaute Straße unterquert das 2576 m hohe Hochtor mit einem Scheiteltunnel von 311 m Länge, dessen höchster Punkt auf 2504 m liegt.


Basistunnel

Mit Basistunnel werden Tunnelbauwerke bezeichnet, die ohne Rampen mit nur geringer Steigung durch ein Gebirge führen, dafür wesentlich länger und aufwändiger herzustellen sind als Scheiteltunnel.

Beispiele für Basistunnel in den Alpen:

  • Mont-Blanc-Tunnel: Der 11,6 km lange Straßentunnel wurde 1965 eröffnet.
  • Tauerntunnel (Autobahn)|Tauerntunnel: Der 6,4 km lange Straßentunnel der Tauern Autobahn A 10 wurde 1975 eröffnet.
  • Arlberg-Straßentunnel|Arlbergtunnel: Der 13,9 km lange Straßentunnel der Arlberg Schnellstraße S 16 wurde 1978 eröffnet.
  • Gotthard-Basistunnel: Der 57 km lange Eisenbahntunnel wurde am 1. Juni 2016 eröffnet.


Gemeinsamkeiten

Scheitel- wie Basistunnel können beachtliche Längen erreichen. Um die Verkehrswege möglichst leistungsfähig zu gestalten, wurden meist Lösungen gewählt, die mit der damaligen Technik gerade noch machbar waren oder an die Grenzen der Finanzierungsmöglichkeiten stießen. Die bei großer Länge nur mit dem für die Entwässerung nötigen Gefälle verlaufenden Tunnel haben meist keine gute natürliche Entlüftung, weil der höchste Punkt des Tunnels im Berg liegt. Dies führte beispielsweise beim Furka-Basistunnel zu Nebelbildung, welche die Schienen korrodieren ließ, so dass sie vorzeitig ausgetauscht werden mussten. Sicherheitstechnisch sind die langen Tunnel eine besondere Herausforderung, da sie oft in entlegenen Gebieten liegen und die Rettungsdienste lange Anfahrtswege bei Störfällen im Tunnel haben. Bei manchen Tunnel, wie etwa beim Elbtunnel Hamburg existieren spezielle Tunnelfeuerwehren. Im Mont-Blanc- und im Tauerntunnel (Autobahn) ereigneten sich 1999 schwere Tunnelbrände, welche Maßnahmen zur Verbesserung der Tunnelsicherheit nach sich zogen.


Unterwassertunnel

Unterwassertunnel können zur Querung von Wasserflächen eingesetzt werden. Generell sind Unterwassertunnel kostspieliger als Brücken, können dafür größere Distanzen überwinden. Bei Schifffahrtswegen können Brücken oft nur eingeschränkt eingesetzt werden, weil sie die Schifffahrt behindern. Beispiele für Tunnel, die aus Schifffahrtsgründen an Stelle von Brücken erbaut wurden, sind der Holland-Tunnel und Lincoln-Tunnel zwischen New Jersey und Manhattan, sowie die Elizabeth-Tunnel zwischen Norfolk (Virginia) und Portsmouth (Virginia) in Virginia.

Unterwassertunnel können als Absenktunnel gebaut werden, indem vorgefertigte Tunnelabschnitte eingeschwommen und abgesenkt werden; wenn sie am Grund liegen werden sie miteinander verbunden, abgedichtet und leer gepumpt.


Tunnelbau

Der Tunnelbau|Bau eines Tunnels ist kostenintensiv und oft eine Herausforderung an die Ingenieurskunst. Lange Tunnel werden üblicherweise von beiden Seiten her im Gegenortvortrieb gebaut, dies gilt vor allem im Gebirge oder unter dem Meer. Inzwischen gibt es Bauwerke, bei denen auch von Zwischenangriffen, die beispielsweise mit Schächten erschlossen wurden, gebaut wurde (als Beispiel der Gotthard-Basistunnel). Damit lässt sich die Bauzeit verkürzen, da dann 4 statt nur 2 Vortriebe vorhanden sind.

Der Bau von Tunneln erfolgt in geschlossener oder in offener Bauweise. Bei der geschlossenen Bauweise erfolgt die Herstellung bergmännisch in der Neue Österreichische Tunnelbaumethode|Neuen Österreichischen Bauweise mittels Bohrvortrieb|Bohr- und Schießen (Bergbau)|Sprengvortrieb beziehungsweise Baggerausbruch oder maschinell mittels einer Tunnelbohrmaschine. Beim Tunnelbau in Tunnelbau#Offene Bauweise|offener Bauweise wird das Tunnelbauwerk in einer offenen Baugrube hergestellt, die anschließend wieder verfüllt wird.

Bei längeren Tunneln im Gebirge und im Hochgebirge kommt oft nur der Gegenortvortrieb, eventuell ergänzt um weitere Vortriebe von Zwischenangriffen aus, als Bauweise in Frage, um die Bauzeit zu reduzieren. Die Grundlage für einen erfolgreichen Tunnelbau ist eine präzise Vermessung des zu bauenden Tunnels.

Bei einem langen Tunnel (mit geradlinigem Streckenverlauf) weicht die Linie des konstanten Gefälles bereits deutlich von einer Geraden ab. Diese Linie liegt dank der Erdkrümmung näherungsweise auf einem Kreis mit dem Erdradius. Die Abweichung von der Geraden beträgt auf 10 km Länge bereits 8 m. Etwa ab 1 km langen Bauwerken ist daher Höhere Geodäsie nötig, um ausreichende Genauigkeit zu erreichen. Der entdeckte Vermessungsfehler beim Zusammentreffen der beiden je etwa 10 km langen Stollen (Tunnelbau)#Richtstollen|Richtstollen des Simplontunnels betrug etwa 22 Zentimeter.

Der Bau von Tunneln ist sehr investitionsintensiv. So schlägt in Deutschland ein einröhriger, zweistreifiger Straßentunnel, welcher bergmännisch in mittelschweren Bodenverhältnissen hergestellt wird, im Schnitt mit 20.000 Euro pro Meter zu Buche. Dies ist nur ein Durchschnittswert, der nach unten, vor allem stark nach oben hin abweichen kann. Hinzu kommen 15 bis 20 Prozent für die Ausstattung des Tunnels, zum Beispiel Beleuchtung, Entlüftung, Löschwasserleitungen, Betriebsgebäude etc. Neben den zum Teil enormen Baukosten ist die Unterhaltung (Bauwesen) des Tunnels ebenfalls kostspielig. Im Schnitt wird mit jährlich 180.000 Euro pro Kilometer Tunnelstrecke gerechnet.

Um Menschen beim Bau eines Tunnels ausreichende Sicht und atembare Luft bereitzustellen, ist eine Belüftung notwendig, z. B. durch eine an der Stollendecke abgehängte Lutte oder über einen Parallelstollen und Querschlag oder quer verlaufende Zu- oder Abluftstollen. Die bauzeitliche Belüftung dient insbesondere auch der Abführung der Sprenggase beim Sprengvortrieb und der Abführung der Abgase der verwendeten Baumaschinen.


Tunnelsicherheit

In Tunneln kann ein funktionierendes Sicherheitssystem bei Unfällen oder Brand Leben retten. Folgende bauliche und technische Maßnahmen erhöhen die Sicherheit in Tunnelanlagen:

  • Abflusssystem für brennbare Flüssigkeiten,
  • Anlage zur automatischen Branddetektion (Brandmelder),
  • Anlage zur Sichttrübungsmessung,
  • Anlage zur Windgeschwindigkeitsmessung,
  • Lüftungsanlagen zur Betriebs- und Brandlüftung,
  • nach Fahrtrichtungen getrennte Tunnelröhren (Richtungsverkehrstunnel, „Zwillingsröhre“ im Gegensatz zu Gegenverkehrstunnel),
  • Notausgänge zu Fluchtwegen, zumeist gebildet durch Querschläge (Querstollen) zu benachbarten Tunnelröhren,
  • zusätzliche Rettungsstollen, die hauptsächlich als Fluchtweg, aber auch als Zugang für Einsatzkräfte genutzt werden können,
  • Fluchtweghinweise mit Entfernungsangabe und Fluchtwegbeleuchtung,
  • Notbeleuchtung bei Eisenbahntunneln,
  • Nothaltebuchten bei Straßentunneln,
  • Notruf]]nische mit Notrufanlage und mit Brandmelder und Feuerlöscher,
  • Sprinkleranlage und für die Feuerwehr Löschwasserentnahmestutzen,
  • Videoüberwachungsanlage,
  • Lautsprecheranlage für Sprachdurchsagen durch Leitwartenpersonal und Feuerwehr, insbesondere für Evakuierungsaufforderungen im Brandfall und weitere Sicherheitshinweise. Seit 2009 wird in Deutschland für Straßenverkehrstunnel fast nur noch die von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BAST) empfohlene synchronisierte Längsbeschallung (SLASS-Technik = synchronized longitudinal announcement speaker system) mit Grenzflächenhornlautsprechern installiert, mit der erstmals trotz der extremen akustischen Verhältnisse eine akzeptable Sprachverständlichkeit solcher Durchsagen erreicht wird.


Sicherheitsmanagement

Bei Tunnelbauwerken ist ein intensives Sicherheitsmanagement notwendig, welches das Erstellen von Alarmplan|Alarmplänen und Durchführungen von Übungen mit den ansässigen Feuerwehren beinhaltet. Feuerwehren, in deren Schutzgebiet Tunnelbauwerke für Verkehrswege liegen, werden Portalfeuerwehren genannt. Sie verfügen über spezielle Ausrüstung für den Einsatz im Tunnel. Zahlreiche schwere Unfälle in Tunneln zeigen, dass viele Tunnel nur über ein schlechtes Sicherheitssystem verfügen.


Schienenverkehr

Einige Eisenbahnunfall|Eisenbahnunfälle in Tunneln sind in der Liste schwerer Unfälle im Schienenverkehr aufgeführt.


Straßenverkehr

Um die Sicherheit in Straßentunneln zu erhöhen, werden laufend Tests von den Verkehrsclubs durchgeführt, bei denen ungefähr 30 Tunnel in ganz Europa miteinander verglichen werden. Durch Veröffentlichung der Resultate soll auf die Tunnelbetreiber öffentlicher Druck ausgeübt werden. 2005 begann das von der Europäische Union|Europäischen Union geförderte Sicherheitsprojekt EuroTAP (European Tunnel Assessment Programme) des Österreichischer Automobil-, Motorrad- und Touring Club|ÖAMTC, an dem sich Verkehrsclubs aus zehn weiteren Ländern beteiligen. Die Europäische Union hat zur Verbesserung der Tunnelsicherheit in Straßentunneln die Richtlinie 2004/54/EG erlassen, deren Umsetzung in den Mitgliedsstaaten bis zum 30. April 2016 abgeschlossen sein musste. In Österreich wurde dazu das ab 1. Mai 2006 gültige Tunnelsicherheitsgesetz erlassen, das für alle Straßentunnel auf den Straßensystem in Österreich|Autobahnen und Schnellstraßen mit einer Länge von 500 Meter oder mehr gültig ist.

Trotz aller dieser Maßnahmen kann vor allem in Straßentunneln keine hundertprozentige Sicherheit gewährleistet werden. Auch die Benutzer müssen sich der Gefahren bewusst sein und sich an die Regeln halten, wie:

  • Ampel unbedingt beachten
  • Autoradio mit Verkehrsfunk einschalten
  • nie hinter einem brennenden Fahrzeug noch in den Tunnel einfahren
  • Geschwindigkeit|Fahrgeschwindigkeit reduzieren
  • Fahrzeugbeleuchtung einschalten
  • Sicherheitsabstand einhalten
  • nicht stehen bleiben im Tunnel
  • die Umstellung der Lichtverhältnisse der Augen beachten, Sonnenbrille abnehmen
  • bei Ausfahrt mit stark veränderten Wetterverhältnissen wie Eis, Nebel, Schneetreiben rechnen
  • sich über richtiges Verhalten bei Unfällen und Bränden in Tunneln informieren


Siehe auch:




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