50 Jahre STUVA – Zukunft und Ausblick

In tunnel 5/2010, S. 9 ff, haben wir die Gründung der STUVA und deren vielfältige Aufgaben in den letzten 50 Jahren beleuchtet. Zurückblickend kann man feststellen, dass sich die Technik des Tunnelbaus und die aus dem Tunnelbetrieb resultierenden Disziplinen – wie beispielsweise der Schall- und Erschütterungsschutz oder die barrierefreien Zugänge – in dieser Zeit enorm weiterentwickelt haben.

Sind damit die Entwicklungen abgeschlossen? Wird weitere Forschung im Arbeitsgebiet der STUVA überhaupt noch benötigt? Wo sind in der Zukunft die Arbeitsgebiete der STUVA zu finden?

Diese Fragen werden im Folgenden beleuchtet, wobei die Bezeichnung „STUVA“ auch die Aufgaben der STUVAtec GmbH umfasst.

Ausgangssituation Verkehr

Das stetige Wachstum des transeuropäischen Verkehrs verlangt nach modernen und leistungsfähigen Infrastrukturen – sowohl für den öffentlichen Personennah- und Fern-verkehr als auch für den Individual- und Güterverkehr. Aus diesem Grund hat das europäische Parlament bereits vor über zehn Jahren beschlossen, den Ausbau des transeuropäischen Verkehrsnetzes zu fördern und dazu Leitlinien festgelegt [1, 2]. Ziele dieses transeuropäischen Verkehrsnetzes (im Englischen Trans-European Transport Network, kurz TEN-T, Bild 1) sind im Wesentlichen die:

■ Sicherstellung des Personen- und Güterverkehrs

■ Schaffung einer hochwertigen Infrastruktur für die Benutzer

■ Einbeziehung aller Verkehrsträger

■ optimale Nutzung vorhandener Kapazitäten.

Dieses Verkehrsnetz soll sich über das gesamte Gemeinschaftsgebiet erstrecken und später mit den Netzen der EFTA*-Staaten, der mittel- und osteuropäischen Staaten sowie der Mittelmeerländer verbunden werden können. Es umfasst die gesamte Infrastruktur, wie z. B. Straßen, Eisenbahnlinien, Binnenwasserstraßen, Häfen und Flughäfen. Insgesamt hat die EU-Kommission 2004 eine Liste von 30 vorrangigen Vor-haben veröffentlicht, mit deren Bau bereits vor 2010 begonnen wurde.

Insbesondere bei Straßen und Eisenbahnlinien besteht dieses Verkehrsnetz auch aus Tunneln, ohne die viele Streckenführungen erst gar nicht realisierbar wären. Als herausragende Beispiele seien hier die geplanten, die aktuell in Ausführung befindlichen oder die jüngst in Betrieb genommenen Alpenquerungen genannt.

Tunnelbautechnik

Vorgenannte Aussagen weisen beeindruckende Parallelitäten mit den Ideen des STUVA-Initiators Karl Schmitz-Scholl auf: Bereits damals hatte Schmitz-Scholl die Idee, den gesamten Raum von Köln bis Dortmund „unter Einsatz modernster technischer Mittel und möglichst hoher Geschwindig-keiten“ zu verbinden. Geändert hat sich „nur“ die Dimension: aus lokalen und regionalen Verbindungen wurden überregionale und internationale. Und die Tunnellängen haben deutlich zugenommen. Die Bedeutung des Tunnelbaus an sich ist jedoch ungebrochen; und dies hat schon damals letztendlich zur Gründung der STUVA geführt.

Die STUVA wird sich deshalb auch weiterhin mit der Optimierung des Tunnelbaus durch Groß- und Insitu-Versuche beschäftigen. Dies gilt in Bezug auf neue oder verbesserte Bauverfahren sowie neuartige oder optimierte Materialien. Erste Versuche mit Tübbingen aus hochfestem, faserbewehrtem Beton sind in der STUVA bereits durchgeführt worden [3] (Bild 2). In diesem Zusammenhang wird sich die STUVA auch zukünftig für kostengünstige Tunnelbauweisen und Ausbaumethoden einsetzen. Hierbei steht jedoch nicht eine kurzfristige Kosteneinsparung, sondern die Gesamtkostenentwicklung über die Lebensdauer des Bauwerks im Vordergrund (Life-Cycle-Cost, LCC).

Auch die unterschiedlichen Auswirkungen der Vortriebsarten auf Umgebung und Umwelt haben heute eine ausschlaggebende Bedeutung: genannt seien in diesem Zusammenhang beispielsweise die Wiederverwendung des Aushubmaterials, der Einsatz von umweltverträglichen Additiven für Erddruckschilde sowie neuartige umweltfreundliche Sprengverfahren.

Unverändert groß ist das Engagement der STUVA und das über Jahrzehnte aufgebaute Spezialwissen im Bereich Abdichtungstechnik. Neben Themen wie Flächenabdichtung, Fugendichtungen oder Dehnfugengestaltung – auch in artverwandten Gebieten wie Talsperrenabdichtung – gewinnen gerade bei Umbau- und Erweiterungsmaßnahmen die Anschlusspunkte „alt“ an „neu“ große Bedeutung, denn sie stellen die Schwachpunkte im gesamten System dar.

Daneben muss zukünftig auch verstärkt über die Unterhaltung, Sanierung und Aufrüstung unterirdischer Bauwerke nachgedacht werden. Viele Tunnel, insbesondere Eisenbahntunnel und U-Bahn-tunnel, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts gebaut wurden, aber auch sogar die Stadtbahn-tunnel aus den 1960er/1970er Jahren müssen an die aktuellen Erfordernisse angepasst werden. Dazu gehören beispielsweise Querschnittsaufweitungen (Eisenbahn) oder sicherheitstechnische Nachrüstungen. Daneben geht es aber auch um die Optimierung von Wartungsarbeiten unter Berücksichtigung von Nutzungszykluskosten wie z. B. die Verbesserung und Vereinfachung von Reparaturen und Wartungsarbeiten durch optimierte Materialien. In diesem Zusammenhang erlangt – sowohl im Neubau als auch bei der Sanierung – die Entwicklung von Verfahren und neuartigen Sensoren zur automatischen Überwachung und Inspektion der Tunnel eine große Bedeutung.

Auch besteht gerade im Bereich der Fahrwege für den ÖPNV in der Zukunft ein erheblicher Investitionsbedarf bei der (Tunnel-) Grundsanierung. Insbesondere durch das Auslaufen des Gemeindeverkehrsfinanzie-rungsgesetzes (GVFG) werden auf die Kommunen erhebliche Belastungen zukommen. Hier ist es ein Ziel der STUVA, Lösungen zur Finanzierung der entsprechenden baulichen Maß-nahmen zu erarbeiten.

Sicherheit

Das Thema Sicherheit im Unterirdischen Bauen hat sehr viele Facetten. Es umfasst die Standsicherheit, den Arbeitsschutz, die Sicherheit im Betrieb mit dem wichtigen Aspekt des Brandschutzes und andere mehr, die jeweils einer gesonderten Betrachtung bedürfen und dennoch zusammenhängen. Die wichtigsten Aspekte sind:

Standsicherheit: Die jüngsten Ereignisse in Köln haben gezeigt, dass die bisherigen Methoden der Bauüberwachung und des Sicherheitsmanagements nicht immer ausreichend sind und daher verbessert und erweitert werden müssen. Die STUVA ist in diese Untersuchungen an vorderster Front mit eingeschaltet. Sie wird neben anderen daran beteiligten Institutionen mit dazu beitragen, mit den dabei gewonnenen Erkenntnissen den sicheren Tunnelbau national wie international auf eine neue Basis zu stellen.

Arbeitsschutz: Schon früh hat sich die STUVA mit dem Thema Arbeitssicherheit befasst. Ziel war es damals, die negativen Einflüsse wie Staub, Lärm, Dieselabgase, Spreng-schwaden, etc. soweit wie möglich zu reduzieren. Auch wenn in den letzten Jahrzehnten viel erreicht wurde, gilt es dennoch wachsam zu bleiben: Neue Techniken können auch neue Gefahren hervorrufen. Auch gilt es, die recht hohen deutschen und europäischen Standards auf anderen Erdteilen zu etablieren.

Brandschutz, Sicherheit im Betrieb: Schon seit Jahrzehnten ist die STUVA im Bereich Brandschutz unterirdischer Anlagen aktiv. Sie war und ist deshalb an vielen Forschungsvorhaben beteiligt, die sich mit diesem Thema beschäftigten. Bisher stand vorrangig der Personenschutz im Vordergrund. Zusätzlich spielt aber auch der Objektschutz – gerade bei langen und in schwierigem Baugrund hergestellten Tunneln – eine immer wichtigere Rolle. Brände, die die Standsicherheit eines Tunnels unter einem Gewässer gefährden, können verheerende Folgen haben.

Wie in der Vergangenheit, so wird die STUVA auch zukünftig zur Verbesserung der Tunnelsicherheit beitragen. Dazu zählen Themen wie Brandschutz, Brand-/Rauchabschnittsbildung, Brandbekämpfungsanlagen, Lüftung/Rauchabsaugung, Video-Überwachung, Branddetektion, Evakuierung von Personen, Krisen- und Notfallmanagement und nicht zuletzt auch die Harmonisierung der europäischen und internationalen Vorschriften und Normen. Dabei spielt die Interaktion der einzelnen Komponenten – wie z. B. die zwischen Wassernebelanlagen und Tunnellüftung – eine besondere Rolle. Und zwar nicht nur in technischer, sondern auch in wirtschaftlicher Hinsicht.

Darüber hinaus wird die STUVA auch weiterhin ihr Fachwissen projektspezifisch für den baulichen Brandschutz, für Brand- und Rauchausbreitungs-simulationen und Evakuierungs-berechnungen einsetzen und dies nicht zuletzt bei der Auf-/Nachrüstung älterer Tunnel.

Persönliche Sicherheit: Neben der betrieblichen Sicherheit, hier insbesondere im Hinblick auf den zuvor bereits angesprochenen Brandschutz, beinhaltet das Thema „Sicher-heit“ auch noch einen weiteren Aspekt: Themen wie Kriminal-prävention und Vandalismus erlangen – bedauerlicherweise – immer mehr Bedeutung. Auch wenn objektiv oftmals kein Grund dazu besteht, muss der von den Fahrgästen „gefühlten“ Sicherheit gerade bei den neuen langen und tiefliegenden Tunneln zunehmend Aufmerksam-keit gewidmet werden, um für die Benutzung der Tunnel auch die notwendige Akzeptanz zu erhalten. Der Schwerpunkt „Innere Sicherheit“, wie beispielsweise der Schutz vor terroristischen Anschlägen, spielt sowohl im Zusammenhang mit dem Aspekt der Standsicherheit als auch mit den Aspekten Personensicherheit und Evakuierung eine wichtige Rolle.

Verkehr und Barrierefreiheit

Neben Themen wie Planung von ÖPNV-Anlagen, Wirksamkeitsanalysen, Betrieb, Qualitätsverbesserung, Kostenfragen, Forschungskonzepte oder Befragungen spielt die Barrierefreiheit in der STUVA-Arbeit eine besondere Rolle. Hier war die STUVA bereits in der Ver-gangenheit schon sehr aktiv und hat seither viel Wissen aufgebaut und dieses Wissen auch
in Nachbardisziplinen wie den Hochbau eingebracht. Dennoch besteht auch weiterhin Forschungsbedarf, beispielsweise in folgenden Bereichen: Evakuierung Behinderter aus Hoch- und Tiefbauten, Notrufeinrich-tungen (an Straßen), Barrierefreiheit im ÖPNV (auch unter Nutzung neuer Technologien aus anderen Bereichen wie z. B. Radio Frequency Identification, RFID), Behinderte Personen in Straßen- und Bahntunneln und Mobilität Älterer (z. B. Fahrer-assistenzsysteme).

Kostengünstige Schienenverkehrssysteme, Schall- und Erschütterungsschutz

Eine leistungsfähige Infrastruktur ist Voraussetzung für eine moderne Gesellschaft und volkswirtschaftlich unverzichtbar. Dies gilt insbesonders auch für den schienengebundenen Verkehr. Allerdings sind sowohl beim Bau neuer kommunaler Schienenfahrwege als auch bei der Erneuerung und Verbesse-rung bereits bestehender Linien zunehmend niedrige Schall- und Erschütterungsemissionen von ausschlaggebender Bedeutung für die Genehmigungsfähigkeit. Zur Beurteilung neuer Ent-wicklungen durch entsprechende Versuche kann die bei der STUVA vorhandene Hydro-Puls-Anlage genutzt werden (Bild 3).

Daneben spielen aber auch die finanziellen Gesichtspunkte eine immer größere Rolle. Hierbei sind jedoch nicht nur die reinen Baukosten zu betrachten, sondern die Kosten in der gesamten Nutzungsphase einer Anlage zu berücksichtigen. Po-tenzial für zukünftige Untersuchungs- und Entwicklungsarbeiten liegt beispielsweise in den Bereichen:

■ Innovative Produkte (neue Lösungen für Feste Fahrbahnen und kostengünstige Masse-Feder-Systeme sowie verbesserte unterhaltungsarme bzw. unterhaltungsfreie Lösungen für den Berührungsbereich zwischen Schiene und Straße),

■ Innovative Verfahren (Automatisierung des Einbaus, Minimierung von Verkehrs-
störungen oder vorbeugende und vorausschauende Unterhal-tungsmethoden bei U-Bahn-Oberbauten) und

■ Harmonisierung notwendiger Standards im europäischen Raum.

Zum Test neuer innovativer Produkte ist beispielsweise vorgesehen, die bestehende Rundlaufprüfanlage (Bild 4) der STUVA derart umzurüsten, dass neben dem reinen Lkw-Reifen-Betrieb auch Rad-Schiene-Untersuchungen möglich sind. Dabei sollen angetriebene Räder eines Schienenfahrzeugs auf einer gebogenen Schiene unter realen Bedingungen (Geschwindigkeit und Belastung) geführt werden, um so einerseits Verschleißuntersuchungen an der Kontaktfläche Rad/Schiene und andererseits Erschütterungs-untersuchungen an verschiedenen neuen Oberbauarten durchführen zu können. Durch die Möglichkeit, die gesamte Anlage zwischen –30 °C und +60 °C zu betreiben, können auch jahreszeitlich bedingte Einflüsse realitätsnah getestet werden.

Energieeffizienz, Umweltschutz

Die Themen Energieeffizienz und Umweltschutz gewinnen vor dem Hintergrund der begrenzten Ressourcen auf der Erde und dem wachsenden Energiebedarf eine immer größere Bedeutung. In diesem Zusammenhang gilt es Wege aufzuzeigen, wie einerseits durch neuartige Systeme in Tunneln Energie eingespart und andererseits Tunnelanlagen gleichzeitig auch für die Energiegewinnung genutzt werden können. Hier wird die STUVA in diesem Zusammenhang die Nutzung von oberflächennaher Geothermie und Restwärme aus Abwassersammlern untersuchen. Daneben erlangen Gesichtspunkte der Energieeffizienz sowohl bei der Trassierung als auch bei der Gestaltung unterirdischer Haltestellen ein zunehmendes Gewicht.

Darüber hinaus geht es darum, den Beitrag des ÖPNV zum Umwelt- und Klimaschutz herauszuarbeiten und auf eine breitere Basis zu stellen. Hier sind nicht nur die Energieeinsparung und die CO2-Reduzierung im laufenden Betrieb zu betrachten, sondern auch die Möglichkeiten bei den Haltestellen, beim Verkehrswegebau, bei Betriebshöfen und Werkstätten, bei den Fahrzeugen sowie nicht zuletzt auch die Gewinnung neuer Fahrgäste in eine Gesamtbetrachtung einzubeziehen.

Die STUVA hat in den vorgenannten Bereichen bereits einige Vorarbeit geleistet und hat mit Unterstützung des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS), des VDV-Förderkreises (Verband Deutscher Verkehrsunternehmen) und des gemeinsam von der DEVK-Versicherung und dem VDV gegründeten Forums für Verkehr und Logistik derzeit ein großes Projekt „Nachhaltiger Nahverkehr – Beiträge des ÖPNV zum Umwelt- und Klimaschutz“ in Arbeit, das im September 2010 als Buch erscheinen (Bild 5) und ein neuerliches Standardwerk im Rahmen der Blauen VDV-Buchreihe darstellen wird.

Publikationen und Zusammenarbeit

Die Ergebnisse aus den Forschungsarbeiten der STUVA finden eine breite Umsetzung in der Praxis durch Berücksichti-gung in Regelwerken (Beispiele: Abdichtung, Stahlmerkblätter, Behinderte im ÖPNV, Verknüpfung von Verkehrssyste-men, Ausstattung von Straßentunneln, Schall- und Erschütterungsschutz bei Schienenbahnen, Mehrzweckbauten) sowie durch Beratung bei Anfragen in konkreten Anwendungsfällen.

Die Zugänglichkeit der Forschungs- und Tagungsergebnisse ist beispielsweise durch Veröffentlichungen in der STUVA-eigenen Buchreihe „Forschung + Praxis“ und in Publikationen Dritter (z. B. von BMVBS oder VDV) sichergestellt. Darüber hinaus werden laufend Zeitschriftenbeiträge – auch in dem offiziellen Organ der STUVA, der zweisprachigen (deutsch/englisch) Zeitschrift tunnel – publiziert und Vorträge auf nationalen und internationalen Tagungen gehalten.

Untrennbar mit dem Namen der STUVA und ihrem Auftritt in der Öffentlichkeit verknüpft sind die „STUVA-Tagungen“, die im Zweijahresturnus (jeweils November/Dezember in ungeraden Jahren) mit unterschiedlichen Themenschwerpunkten aus dem Bereich des unterirdischen Bauens veranstaltet werden (Bild 6).

Das Zusammenbringen von Experten und der Austausch von Fachwissen war immer ein besonderes Anliegen der STUVA. Die Entwicklung und die Arbeit des DAUB – Deutscher Ausschuss für unterirdisches Bauen e.V. – wäre ohne die Mitwirkung der STUVA kaum in der Form möglich gewesen, wie sie sich seit der Gründung des Gremiums im Jahre 1972 vollzogen hat. Von Beginn an ist die Geschäftsstelle bei der STUVA angesiedelt. Das Gleiche gilt seit der Gründung 2005 auch für die GCTP – German Construction and Technology Platform – die der Identifikation des Bau-forschungsmarktes in Deutschland dient und dadurch auch entsprechende Forschungen in der Europäischen Union initiiert. Auch zur German Society for Trenchless Technology (GSTT), zur Deutschen Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) und natürlich zur International Tunnelling and Underground Space Association (ITA) bestehen enge fachliche und persönliche Kontakte.

Ausblick

Die STUVA wird sich auch in Zukunft ihrer satzungsgemäßen Aufgabe widmen und die Voraussetzungen und Möglichkeiten für die Schaffung von unterirdischen Verkehrsanlagen untersuchen und entsprechende Vorschläge ausarbeiten. Dazu gehört auch die Verpflichtung, die Erkenntnisse zu veröffentlichen und für eine möglichst weitreichende Verbreitung zu sorgen. Dazu können in besonderem Maße die STUVA-Tagungen dienen, die mittlerweile der Treff der Tunnelbauer sind.

Darüber hinaus wird die STUVA auch weiterhin ihr ausgezeichnetes Fachwissen ständig erweitern und in Normen, Richtlinien und Empfehlungen einbringen. Und sie wird weiterhin ihr Wissen bei gebotener Neutralität als Beratungsleis-tung und für gutachterliche Stellungnahmen zur Verfügung zu stellen.

Die STUVA wird daher sowohl als gemeinnützige, neutrale Forschungsgesellschaft als auch als beratende Wirtschaftsgesellschaft (STUVAtec) auch in den kommenden 50 Jahren im Dienste der Technik innovative und wirtschaftliche Systeme im Bereich des unterirdischen Bauens und des ÖPNV vorantreiben.

Hinweis

Weitergehende Informatio-nen zur Historie und zu den Arbeitsgebieten der STUVA sind im Jubiläumsband „50 Jahre STUVA – Vergangenheit trifft Zukunft“ enthalten. Bei Interesse an einem Exemplar wenden Sie sich bitte an die Geschäftsstelle der STUVA (www.stuva.de).