34,5-Mrd.-Bahnprojekt: Züblin friert den Boden unter Melbourne ein

Unter Melbourne entstehen 26 km lange Zwillingstunnel für eine neue Bahnverbindung. Doch zwischen den beiden Tunnelröhren müssen fast 30 Querschläge durch wasserführenden Untergrund gebaut werden. Dafür setzen die Projektverantwortlichen auf ein ungewöhnliches Verfahren: Der Boden wird künstlich eingefroren. Das dafür nötige Spezialwissen und die Ausrüstung kommen nun auch aus Deutschland. Züblin Spezialtiefbau steigt mit seinem ersten großen Auftrag in Australien in das Milliardenprojekt ein.

Der Auftrag gehört zum Suburban Rail Loop East (SRL East) in Melbourne. Allein diese erste Etappe soll nach Angaben des australischen Bundesstaats Victoria zwischen 30 und 34,5 Mrd. AUD kosten. Zwischen Cheltenham und Box Hill entstehen sechs neue unterirdische Stationen sowie 26 km lange Zwillingstunnel. Die ersten Arbeiten laufen seit 2022, 2035 sollen die ersten Züge fahren.

Züblin übernimmt eine Schlüsselaufgabe im Untergrund

Züblin baut allerdings nicht die eigentlichen Streckentunnel. Der Auftrag ist deutlich spezieller. ZÜBLIN Ground Engineering bringt Erfahrung, Fachpersonal und Spezialausrüstung für die künstliche Bodenvereisung, im Englischen Artificial Ground Freezing (AGF), ein.

Den Auftrag erhielt STRABAG Australia vom Konsortium Suburban Connect, zu dem CPB Contractors, Ghella und Acciona gehören. Die australische STRABAG-Tochter Georgiou Group unterstützt die Arbeiten vor Ort. Für Züblin Spezialtiefbau ist es nach Angaben des Konzerns der erste große Auftrag in Australien.

Zum Einsatz kommt die Technik bei knapp 30 Querschlägen zwischen den parallelen Tunnelröhren. Insgesamt sind bei diesem Bauabschnitt 54 solcher Verbindungen vorgesehen.

Warum wird der Boden eingefroren?

Querschläge sind vergleichsweise kurze Tunnel, ihre Herstellung kann geotechnisch dennoch anspruchsvoll sein. Beim Öffnen der bereits ausgebauten Hauptröhren muss verhindert werden, dass instabiler Boden oder Grundwasser in den Arbeitsbereich eindringen.

Genau hier setzt die Bodenvereisung an. Von den Tunnelröhren aus werden Rohre in den Untergrund eingebracht. Durch sie zirkuliert stark gekühlte Sole – eine konzentrierte Salzlösung. Sie entzieht dem umliegenden Boden Wärme. Das Porenwasser gefriert und verbindet die einzelnen Bodenkörner zu einem temporären Frostkörper.

Damit verändert sich der Untergrund gleich in zweifacher Hinsicht: Seine Festigkeit steigt, während seine Wasserdurchlässigkeit stark abnimmt. Innerhalb dieses gefrorenen Bereichs lässt sich der Querschlag kontrolliert ausbrechen. Ist der endgültige Tunnelausbau hergestellt, wird die Kühlung beendet und der Boden kann wieder auftauen.

Alternative hätte Arbeiten von der Oberfläche erfordert

Beim Suburban Rail Loop war ursprünglich eine andere Lösung vorgesehen. Nach Angaben von CPB Contractors basierte der erste Entwurf auf Jet Grouting. Dabei wird Zementsuspension mit hohem Druck in den Untergrund eingebracht und mit dem vorhandenen Boden vermischt.

Für das Projekt entwickelte Suburban Connect stattdessen frühzeitig ein Konzept für die großflächige Anwendung der Bodenvereisung. Dabei mussten die Ingenieurinnen und Ingenieure zunächst untersuchen, wie sich die Böden und das Grundwasser in Melbourne beim Gefrieren verhalten. Nach Angaben von CPB wurden dafür unter anderem Bodenproben in Deutschland im Labor untersucht.

Der Aufwand soll sich insbesondere an der Oberfläche auszahlen. CPB Contractors erwartet, dass die künstliche Bodenvereisung die oberirdischen Beeinträchtigungen gegenüber der ursprünglich vorgesehenen Lösung um mehr als 90 % reduziert. Außerdem entfällt bei der Stabilisierung der betroffenen Bereiche der Einsatz zementbasierter Injektionsmittel.

Vereisung für fast 30 Querschläge ist ungewöhnlich

Künstliche Bodenvereisung ist im Tunnel- und Spezialtiefbau kein neues Verfahren. Ungewöhnlich ist in Melbourne vielmehr der Umfang der Anwendung.

Nach Angaben von CPB wurde Ground Freezing in Australien bislang nur punktuell eingesetzt. Für SRL East wurde deshalb ein eigenes Artificial Ground Freezing Design Framework entwickelt. Fast 30 Querschläge sollen nach diesem Konzept hergestellt werden.

Das International Symposium on Ground Freezing würdigte das Konzept 2025. CPB bezeichnet es als weltweit erstes Projekt, bei dem die Methode bereits so früh in der Planung und in dieser Größenordnung für Querschläge eines Metroprojekts berücksichtigt wurde.

Züblin hat dieses Konzept allerdings nicht entwickelt. Die deutsche Spezialtiefbaufirma kommt jetzt bei dessen praktischer Umsetzung ins Spiel und liefert nach Angaben von STRABAG insbesondere ihre langjährige Erfahrung mit Bodenvereisungen sowie die erforderliche Spezialausrüstung.

26 km Tunnel für Melbournes neue Ringbahn

SRL East ist nur der erste Abschnitt eines wesentlich größeren Vorhabens. Langfristig soll der Suburban Rail Loop als rund 90 km lange Ringbahn die bestehenden radial auf das Zentrum zulaufenden Bahnstrecken Melbournes miteinander verbinden.

Die erste Etappe führt von Cheltenham über Clayton, Monash, Glen Waverley und Burwood nach Box Hill. Die gesamte Strecke verläuft unterirdisch. Rund um die sechs neuen Stationen sollen zugleich neue Wohn- und Arbeitsstandorte entstehen. Bis zu 8000 Menschen sollen während des Baus von SRL East direkt beschäftigt werden.

Mit erwarteten Kosten von 30 bis 34,5 Mrd. AUD ist bereits dieser erste Abschnitt eines der größten laufenden Infrastrukturvorhaben im Bundesstaat Victoria.

Für Züblin ist der Auftrag deshalb mehr als ein einzelner Spezialtiefbau-Einsatz. Geschäftsführer Jörg Löffler bezeichnet die Beteiligung als wichtigen Meilenstein und als Grundlage für weitere Geschäftsmöglichkeiten im australischen Spezialtiefbau.

Zunächst geht es jedoch um eine sehr konkrete Aufgabe: Unter Melbourne muss aus lockerem und wasserführendem Baugrund vorübergehend ein stabiler Frostkörper werden – damit sich die beiden neuen Bahntunnel sicher miteinander verbinden lassen.

Quellen

• STRABAG/ZÜBLIN: ZÜBLIN Spezialtiefbaus erster Großauftrag in Australien
• Victoria’s Big Build: SRL East – Projektübersicht
• Victoria’s Big Build: Kosten, Zeitplan und Projektdaten des Suburban Rail Loop
• CPB Contractors: Artificial Ground Freezing für die Querschläge
• CPB Contractors: Entwicklung und Erprobung der Bodenvereisung für SRL East