Nein, Kanarienvogel gibt es im Zentrum am Berg (ZaB, www.tunnellinghub.com) keinen mehr – dafür auch keinen Balrog. Aufmerksame Bergleute können aber durchaus Füchsen und Schlangen begegnen, erzählt Robert Wenighofer, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Subsurface Engineering der Montanuniversität Leoben. Gemeinsam mit Universitätsprofessor Robert Galler hat er uns auf eine gedankliche Tour durch das ZaB, die realistische maßstabsgetreue Forschungs- und Ausbildungsstätte mitgenommen. Coronabedingt gab es keine Möglichkeit einer offiziellen Eröffnung, trotzdem wird mitten in den Eisenerzer Alpen unter Tage bereits geforscht, gelehrt und gelernt – und die praxisorientierte Ausbildung auf ein neues Niveau gehoben.
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Zentrum am Berg (ZaB) – ein Forschungs-, Entwicklungs- und Seminarzentrum rund um Bau und Betrieb von Untertageanlagen
Untertägige Anlagen sind im Verkehrs- und Energieinfrastruktursektor nicht wegzudenkende Komponenten. Tunnel helfen, Verkehr innerstädtisch und überregional abzuwickeln und Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Zugleich stellen sie einen Eckpfeiler dar, auf der die künftige erfolgreiche wirtschaftliche Entwicklung aufbauen wird. Die allerorten sichtbare Verlagerung von Verkehr und Versorgung in untertägige Infrastruktur macht den Tunnelbau zu einem wesentlichen Konjunkturmotor. Die Verlagerung bringt zugleich große Herausforderungen für die Bau-, Verkehrs- und Energieunternehmen, aber auch für die Einsatzorganisationen hinsichtlich der Herstellung, Erhaltung und Wartung sowie Gewährleistung der Sicherheit für deren Nutzer mit. Eine Untertage-Einrichtung zu Forschungs-, Entwicklungs-, Schulungs- und Trainingszwecken, die eine „Weiterentwicklungsfabrik“ für private Unternehmen und die facheinschlägigen Universitäten darstellt, fehlt hingegen. Gerade die verheerenden Tunnelbrände um die Jahrtausendwende wiesen den Bedarf an viel mehr interdisziplinärer Zusammenarbeit für deren Beherrschung nach. Dies fachte die Bemühungen am Lehrstuhl für Subsurface Engineering der Montanuniversität Leoben an, ein Testzentrum zu entwickeln, das Forschung und Training in Themen der Sicherheit im 1:1 Maßstab zulässt. Untersuchungen im Labormaßstab besitzen nur eingeschränkte Aussagekraft und ein realistisches Forschungsumfeld bewirkt realistischere Forschungsresultate.
Der steirische Erzberg wurde bis in die 1980-er Jahre auch untertägig abgebaut, aus dem viele Etagen mit alten Hohlräumen und Stollen zurückgeblieben sind. Eine dieser Etagen ist ‚Dreikönig‘, wo sich das Zentrum am Berg am steirischen Erzberg, das Forschungs-, Entwicklungs- und Seminarzentrum der Montanuniversität Leoben für den Bau und Betrieb unterirdischer Anlagen (Abbildung 1), befindet.
Praxis hat auch vor dem ZaB für die Leobener Studierenden eine Rolle gespielt. Ein Teil des Studiums zeichnet sich durch Laborbestandteile aus, Praxis wurde auch im beruflichen Umfeld facheinschlägiger Unternehmen gesammelt. Durch die Möglichkeit eines Testzentrums mit realistischen Ausmaßen wird die Praxis jedoch auf ein völlig neues Level gehoben, beschreibt Robert Wenighofer vom Lehrstuhl für Subsurface Engineering das Projekt.
Die Etage Dreikönig zeichnet sich durch ein sehr ausgeprägtes unterirdisches Netz alter Stollen und die leichte Erreichbarkeit abseits des bergbaulichen Betriebs der VA-Erzberg GmbH aus, was gegenüber anderen in Österreich befindlichen untertägigen Bergbauen Vorteile geboten hat und in den späten 2000-er Jahren zu dieser Standortwahl des Forschungszentrums geführt hat. Mit der Entstehung der Idee (2006) führte der Weg über eine Machbarkeitsstudie, die Planung und behördliche Verfahren zur Errichtung in den Jahren 2016 bis 2020, wo mit der Einbindung der Studenten des Lehrstuhls für Subsurface Engineering an der Montanuniversität Leoben im Baubetrieb auch die Lehre während des Baus gelang.
Die Beschäftigung studentischer Mitarbeiter erfolgte allerdings bereits in der Planungsphase vor der Ausschreibung des Bauvorhabens, sodass eine der Ausbildung der Studenten zuträgliche Ausgewogenheit der Aufgaben zwischen Planer und Auftraggeber des Projekts gefunden werden konnte. Die junge Kollegenschaft erfuhr dabei eine stromlose Umgebung in vollendeter Finsternis und ohne Stützmittel gesicherten Stollen, die sich infolge der außerhalb niedergehenden Gewitter, der dadurch erhöhten Luftfeuchtigkeit und der Kälte in den Stollen periodisch vernebelten und in der Peripherie teils verbrochen waren. Abschnitte in „stromloser Umgebung in völliger Finsternis“ gibt es im ZaB immer noch, diese eignen sich Wenighofer zufolge als „Zero-Connectivity-Umfeld für untertägige Trainings der Sicherheitskräfte bzw. des Bundesheeres.“ Dahinter steht der Gedanke, auf untertägige Anschläge mit Brand, Verrauchung, Strom- sowie Lüftungsausfällen vorbereitet zu sein. Die Trainings „ermöglichen Übungen im Einfluss eines Bereichs, wo Schall sowie elektromagnetische Strahlung (Funksignale, Kommunikation etc.) einer starken Dämpfung unterliegen. In diesem Umfeld ist man mit anderen Sinneswahrnehmungen konfrontiert als auf freiem Feld.“
Tunnelbrandversuche, Exkursionen, Seminare und Kurse wie Sprengkurse und Spritzbetonführerkurse wurden schon während der Bauphase abgehalten, sowie moderne berührungslose Messverfahren wie Unmanned Aerial Vehicle Fotogrammetrie im Bauablauf integriert. Nach dem Ende der Bauphase konnte mittlerweile mittels Versuchen mit Baugeräten und einer Mineursausbildung eine Fortsetzung der Vortriebsarbeiten erreicht werden. Eine entscheidende geplante Erweiterung der untertägigen Anlage stellt eine U-Bahnstation dar, die für untertägige Sicherheitstrainings verwendet werden soll.
In den Trainings am ZaB überwiegen Mineure und Sicherheitskräfte, für Höhlenforschung wird das Zentrum hingegen nicht genützt, da diese sich in ungestützten Hohlräumen abspielt. „Am ZaB herrscht das Thema Sicherheit im Untertagebau sowie im Betrieb untertägiger Anlagen vor“, so Wenighofer. „Die sichere Bauweise von NATM (New Austrian Tunnelling Method) unterbindet als sichere und überaus flexible Baumethode Einstürze oder Verbrüche, wie es bei uns heißt. Durch Vorauserkundung und Trassenwahl sind bisher auch keine unerwarteten Hohlräume vorgekommen.“
Ein Tag unter Tag
Einen typischen Arbeitsablauf gebe es dabei nicht, so Wenighofer: „Die Arbeitstage sind insgesamt recht unterschiedlich. Mal werden Kanalschächte aufgerissen, um Probenträger für Rohrmaterialien von Tunneldrainagen einzulegen und pH-Werte zu messen. Mal sind Führungen unterschiedlichster universitärer und nicht-universitärer Fachrichtungen da. Zuweilen finden Brandversuche auch mit e-Autos statt, erfolgen Sprengungen, Verrauchungen, Lüfterversuche, geotechnische Monitoringmessungen etc.“ Was es hingegen nicht gibt, ist der typische Kanarienvogel, der im Berg vor Gas warnt – stattdessen gab es aber „einen Baustellenfuchs, dessen Abdrücke im Beton im Tunnel heute noch sichtbar sind, bzw. gab es in der Bauphase eine Baustellenschlange.“
Von der Universität ins ZaB braucht man etwas weniger als eine Stunde – zu lang also, um schnell mal auf einen Sprung vorbeizuschauen, aber kurz genug für einen „Tagesausflug“. Einen persönlichen Lieblingsort hat Wenighofer noch nicht gefunden, „dafür ist die Anlage zu neu“, aber „die Brandversuche mit e-Fahrzeugen waren bislang am aufregendsten.“ Die prägendste Erkenntnis hatte Wenighofer während der Zeit der Vorerkundung für die Trassenplanung und der Bauphase, nämlich dass „andere Berufssparten wie Geologie und Geophysik sehr viel mehr Vertrauen auf die Verbundsfestigkeit eines nicht mit Stützmitteln versehenen Gebirges haben als ich.“
Auch Nachhaltigkeitsaspekte spielen unter der Erde eine Rolle. Recycling von Ausbruchsmaterial nimmt einen immer höheren Stellenwert ein, und „auch die Energieforschung an untertägigem Speichermedien wie Druckluft, Wasser ist ein Standbein der wissenschaftlichen Welt des ZaB.“
ZaB schafft Abhilfe
Kurzum schafft das ZaB Abhilfe für die unter der dringlichen Hochverfügbarkeit von Tunnels leidenden Forschung untertags, indem es jeweils mehrere 100 Meter untertägiger Infrastruktur für die unterschiedlichen Verkehrsträger Straßentunnel (2-spurig) und Eisenbahntunnel sowie Bestandsstollen des Erzbergs bereitstellt (Abbildung 2) und für Insitu-Versuche eine repräsentative Umgebung bietet. Die bisherigen Baumaßnahmen umfassen die Herstellung des Voreinschnittes Eisenbahntunnel (Abbildung 1) im Sommer 2016, Einrichtung von Betriebsgebäuden zu Schulungs- und Lüftungszwecken sowie den Hauptvortrieb von Eisenbahn- und Straßentunneln (September 2017 bis Mai 2020).
Mit Realisierung dieses zukunftsweisenden Projektes erhält Österreich ein Alleinstellungsmerkmal, welches für ganz Mitteleuropa von Nutzen ist. Österreich signalisiert mit diesem Projekt eine Vorwärtsstrategie, die positive Effekte für den Wirtschafts- uns Wissenschaftssektor erzielen wird, und eröffnet breit gefächerte Nutzungsmöglichkeiten, die Forschung und Entwicklung verschiedenster Fachdisziplinen vereint.
Die Zukunft, ist sich Wenighofer sicher, wird durch mehr untertägige Infrastruktur für Mobilitätszwecke geprägt sein, weshalb er sich wünschen würde, dass durch das ZaB untertägige Gefährdungslagen bei den Sicherheitskräften mehr beübt werden (wie in Abbildung 3 ersichtlich) und somit „Sicherheitseinrichtungen in den untertägigen Anlagen (Feuerlösch-/Pannennischen in Straßentunnel, U-Bahn) für die alltäglichen Verkehrsteilnehmer den Nimbus der Fremdartigkeit/Unberührbarkeit ablegen könnten.“
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Wir bedanken uns vielmals bei unseren Gastautoren Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr.mont. Robert Galler und DI Robert Wenighofer vom Lehrstuhl für Subsurface Engineering der Montanuniversität Leoben für den spannenden Beitrag!