Tiefbau 30.01.2025, 17:00 Uhr

KI sortiert Aushub beim Tunnelbau automatisch

Wohin mit den Massen an Bodenmaterial, die beim Tunnelbau zutage gefördert werden? Ein KI-gestütztes System hilft beim Sortieren des Aushubs.

Das neue System, bei dem der Aushub beim Tunnelbau qualitativ sortiert wird, wurde unter anderem auf einem 50 m langen Förderband bei der Herrenknecht AG in Schwanau erprobt. Foto: Herrenknecht AG

Das neue System, bei dem der Aushub beim Tunnelbau qualitativ sortiert wird, wurde unter anderem auf einem 50 m langen Förderband bei der Herrenknecht AG in Schwanau erprobt.

Foto: Herrenknecht AG

Es sind gewaltige Erdmassen, die bei einem Tunnelbau weggebaggert werden. Pro Stunde können mehr als 200 t Material anfallen. Dieser Aushub landet meist auf Deponien, wenn er nicht auf der gleichen Baustelle zwischengelagert und wieder eingesetzt werden kann. Deponieraum ist knapp, der Transport mit Lkw teuer. Nun haben die TH Köln und ihre Partner ein KI-gestütztes System entwickelt, mit dem das Bodenmaterial direkt nach dem Abtragen qualitativ untersucht wird, um eine nachhaltige Verwertung zu ermöglichen.

„Aushub aus dem Tunnelbau kann je nach Charakterisierung vielfältig genutzt werden, zum Beispiel als Straßenunterbau oder Betonzuschlagsstoff. Dazu muss das Material aber noch auf der Baustelle möglichst sortenrein getrennt werden. Um dies überhaupt möglich zu machen, haben wir ein System entworfen, das auf künstlicher Intelligenz basiert und künftig die für die Sortierung maßgeblichen geotechnischen Parameter in Echtzeit ermitteln soll“, erläutert Christoph Budach von der Fakultät für Bauingenieurwesen und Umwelttechnik der TH Köln.

Das Messsystem besteht u. a. aus einem Kugelpendel, einem Pflug, Kameras und Beleuchtungsmitteln über dem laufenden Förderband.

Foto: TH Köln

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
LWL-PsychiatrieVerbund Westfalen-Firmenlogo
Diplom-Ingenieur:in oder Bachelor of Engineering (FH) der Fachrichtung Nachrichtentechnik (m/w/d) LWL-PsychiatrieVerbund Westfalen
Lippstadt, Warstein Zum Job 
Werner Sobek AG-Firmenlogo
Projektingenieure / Projektleiter Gebäude- / Versorgungstechnik (m/w/d) Werner Sobek AG
Frankfurt, Stuttgart, Weinheim, Mannheim Zum Job 
HOERBIGER Flow Control GmbH-Firmenlogo
Industrial Engineer (w/m/d) HOERBIGER Flow Control GmbH
Altenstadt Zum Job 
Stadtwerke Wolfenbüttel GmbH-Firmenlogo
Bereichsleiter Technik (m/w/d) Stadtwerke Wolfenbüttel GmbH
Wolfenbüttel Zum Job 
Dürkopp Fördertechnik GmbH-Firmenlogo
Electrical Automation Engineer (m/w/d) - R&D Department Dürkopp Fördertechnik GmbH
Bielefeld Zum Job 
Stadt Neumünster-Firmenlogo
Ingenieur*in in der Fachrichtung Architektur Stadt Neumünster
Neumünster Zum Job 
Stadtreinigung Hamburg-Firmenlogo
Ingenieur (all genders) Hochbau Stadtreinigung Hamburg
Hamburg Zum Job 
Thüringer Landgesellschaft mbH-Firmenlogo
Sachbearbeiter Bereich Wasserwirtschaft (m/w/d) Thüringer Landgesellschaft mbH
Erfurt-Mittelhausen Zum Job 
WipflerPLAN Planungsgesellschaft mbH-Firmenlogo
Projektingenieur / Planungsingenieur (m/w/d) für Siedlungswasserwirtschaft WipflerPLAN Planungsgesellschaft mbH
Donauwörth, München-Ost (Grasbrunn), München-West (Planegg), Pfaffenhofen an der Ilm Zum Job 
TenneT-Firmenlogo
HSE Manager Baustellen & Infrastrukturprojekte (m/w/d) TenneT
Stadtreinigung Hamburg-Firmenlogo
Ingenieur (all genders) Tiefbau Stadtreinigung Hamburg
Hamburg Zum Job 
VDZ Service GmbH-Firmenlogo
Auditor (m/w/d) für die Validierung von Umweltmerkmalen und für die Produktzertifizierung VDZ Service GmbH
Düsseldorf Zum Job 
Thüringer Landgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauingenieur (m/w/d) Thüringer Landgesellschaft mbH
Thüringer Landgesellschaft mbH-Firmenlogo
Projektingenieur Wasserbau (m/w/d) Thüringer Landgesellschaft mbH
Erfurt, Meiningen, Neustadt an der Orla, Sondershausen Zum Job 
Handtmann Reutlingen GmbH-Firmenlogo
Elektrokonstrukteur / Electrical Design Engineer (m/w/d) EPLAN P8 Handtmann Reutlingen GmbH
Reutlingen Zum Job 
Schmoll Maschinen GmbH-Firmenlogo
Support-Techniker/-Ingenieur (m/w/d) LED-Lithographieanlagen Schmoll Maschinen GmbH
Rödermark Zum Job 
WipflerPLAN Planungsgesellschaft mbH-Firmenlogo
Planungsleiter / Projektleiter (m/w/d) für Kläranlagen mit Schwerpunkt Ingenieurbau WipflerPLAN Planungsgesellschaft mbH
verschiedene Einsatzorte Zum Job 
WipflerPLAN Planungsgesellschaft mbH-Firmenlogo
Planungsleiter / Projektleiter (m/w/d) für Kläranlagen mit Schwerpunkt Verfahrenstechnik WipflerPLAN Planungsgesellschaft mbH
verschiedene Einsatzorte Zum Job 
Hochschule Reutlingen-Firmenlogo
W2-Professur (m/w/x) Energiewirtschaft und Energienetze Hochschule Reutlingen
Reutlingen Zum Job 
OST  Ostschweizer Fachhochschule-Firmenlogo
Professor/in für Integrierte Digitale Systeme OST Ostschweizer Fachhochschule
Rapperswil Zum Job 

Neuentwickelte Instrumente messen Kräfte im Materialstrom

Von Interesse ist zum Beispiel das sogenannte Setzmaß des Bodens, das die Verarbeitbarkeit bzw. die Fließfähigkeit des abgebauten Materials beschreibt. Auch Parameter wie die Scherfestigkeit und der Wassergehalt sind bei der Beurteilung wichtig, denn sie geben Auskunft über die Standsicherheit einzubauender Böden. „Diese Kenngrößen lassen sich mit den üblichen Methoden im laufenden Betrieb einer Erddruckschildmaschine, einem besonders häufig eingesetzten Typ einer Tunnelbohrmaschine, nicht kontinuierlich bzw. nur sehr schwer ermitteln“, sagt Pierre Müller, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehr- und Forschungsgebiet Geotechnik und Tunnelbau der TH Köln. „Wir haben daher ein Kugelpendel und einen Pflug über dem laufenden Förderband montiert. Es wird dann gemessen, wie stark das vorbeifließende Material die Instrumente bewegt, und die Kraftverläufe werden dokumentiert. Diese Kräfte sehen etwa bei sandigem Boden ganz anders aus als bei tonhaltigem.“

Die Kölner Forschenden haben daher ein KI-System dahingehend trainiert, dass es aus der Krafteinwirkung auf die Messgeräte auf die geotechnischen Eigenschaften des Aushubmaterials schließen kann. Anhand der gewonnenen Daten können die Maschinenführer im Tunnel den Aushub bereits auf dem Förderband klassifizieren und eine entsprechende Sortierung einleiten.

Getestet unter realen Bedingungen mit Projektpartner Herrenknecht AG

Seine Fähigkeiten unter Beweis gestellt hat das System bereits beim Projektpartner der Stuva e. V. in Köln. Um den Verhältnissen auf einer Tunnelbohrmaschine besser gerecht zu werden, errichtete der Projektpartner Herrenknecht AG ein rund 50 m langes Testförderband im Maßstab 1:1 an seinem Hauptsitz in Schwanau, Baden-Württemberg. Dort konnten viele verschiedene Proben unter realen Bedingungen untersucht und klassifiziert werden. Zudem wurden die im Projekt neu entwickelten Messgeräte in einem realen Einsatz bei einem Tunnelbauprojekt erprobt.

Ein Beitrag von:

  • Bettina Reckter

    Bettina Reckter ist Diplom-Ökotrophologin und langjährige Wissenschaftsjournalistin. Sie schreibt über Biotechnologie, Chemie, Medizintechnik und Umwelt.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.