Eine Tunnelbohrmaschine (TBM) ist eine großtechnische Vortriebsanlage, die das Gebirge an der Ortsbrust mechanisch abbaut, das anfallende Ausbruchmaterial kontinuierlich fördert und je nach Bauverfahren den Tunnelausbau unmittelbar nachführt. Als zentrale Maschine im maschinellen Tunnelbau kommt sie bei Infrastrukturprojekten wie Verkehrstunneln, Versorgungsstollen und Entlastungskanälen zum Einsatz. Parallel zum mechanisierten Vortrieb entstehen regelmäßig Aufgaben für den selektiven Abtrag, das Nachprofilieren und den Ausbau – etwa in Start- und Zielschächten, Nothaltebuchten oder beim Rückbau von Hilfskonstruktionen. Hier werden ergänzend kontrollierte, vibrationsarme Werkzeuge wie Stein- und Betonspaltgeräte sowie Betonzangen eingesetzt.

Was versteht man unter einer Tunnelbaumaschine?

Unter einer Tunnelbaumaschine versteht man eine großtechnische Vortriebsanlage, die den Abtrag des Gebirges an der Ortsbrust mechanisch vornimmt, das Ausbruchmaterial fördert und je nach Bauverfahren den Tunnelausbau unmittelbar nachführt. Die Begriffe Tunnelbohrmaschine, Schildvortriebsmaschine, Bohrschild oder Hartgesteinsmaschine werden häufig synonym verwendet. Moderne TBM-Anlagen verfügen über Navigations-, Vermessungs- und Monitoring-Systeme, die Stützdruck, Drehmoment, Vortriebskraft und Lage kontinuierlich überwachen und damit die Prozessstabilität erhöhen.

Kernkomponenten und Funktionsweise

Das Herzstück bildet das Schneidrad, das die Ortsbrust angreift. Bei Hartgestein wirken Rollenmeißel mit hohen Punktlasten, bei Lockergestein greifen Schälwerkzeuge. Die Stützung erfolgt über Erddruck- oder Flüssigkeitsdruck (Erddruckschild, Mixschild, Slurry). Hinter dem Schneidrad steht das Schild, das den anstehenden Boden stützt und die Reaktionskräfte für den Vortrieb aufnimmt. Eine Förderschnecke oder ein Band transportiert das Material in den Nachläufer, wo es über Förderbänder, Muldensysteme oder Loren abgefahren wird.

Zeitgleich wird der Innenausbau durch Tübbinge umgesetzt: Betonfertigteile werden zu Ringen montiert, positioniert, verschraubt und abgedichtet, während das Schild hydraulisch nachsetzt. Wesentlich ist die Abstimmung zwischen Vortrieb, Stützdruck, Förderung und Ausbau, um Setzungen, Blockaden oder Abrisse zu vermeiden.

Unterschiedliche Bauformen für unterschiedliche Anforderungen

Die Anforderungen an eine TBM können je nach Bauprojekt sehr verschieden sein. Insbesondere bestimmt die Art des umgebenden Materials, welche Abbauwerkzeuge geeignet sind und welche Abstützungs- und Ausbaumaßnahmen erforderlich werden. Entsprechend werden verschiedene Bauformen definiert: Im Wesentlichen wird zwischen der Tunnelbohrmaschine (TBM) und der Schildmaschine (SM) unterschieden. Tunnelbohrmaschinen verfügen über einen Bohrkopf am vorderen Ende und werden in der Regel, aber nicht ausschließlich, im Festgestein eingesetzt. Durch die hohe Standfestigkeit des Gebirges bei festem Gestein kann hierbei oftmals auf einen Schild verzichtet werden (offene TBM), dennoch gibt es auch TBM mit Schild. Schildmaschinen finden überwiegend im Lockergestein Anwendung und verfügen über einen Schild zur Stützung des umgebenden Materials.

Ergänzende Abbautechnik im Umfeld der TBM

Im Umfeld von Schächten, Querschlägen, Techniknischen oder bei Hindernissen sind ergänzende, selektive Abtragsmethoden gefragt. Hier werden häufig Stein- und Betonspaltgeräte, Betonzangen sowie kompakte Schneid- und Trennwerkzeuge eingesetzt, um Öffnungen, Aussparungen und Anpassungen zielgenau herzustellen. Diese Werkzeuge arbeiten kontrolliert, vibrationsarm und präzise – wichtige Eigenschaften in Anschlussbauwerken, Start- und Zielschächten oder beim Rückbau von Hilfskonstruktionen.

Herstellung und Logistik

Eine TBM wird in der Regel für einen spezifischen Tunnel individuell angefertigt und vor Ort zusammengesetzt. Ein Transport am Stück ist aufgrund der Größe häufig nicht möglich. Diese maßgeschneiderte Fertigung ermöglicht es, die Maschine optimal auf die geologischen Verhältnisse, den Tunneldurchmesser und die spezifischen Anforderungen des Projekts abzustimmen.

Praxis-Tipp: Wann ist der Einsatz einer TBM wirtschaftlich?

Der Einsatz einer Tunnelbohrmaschine lohnt sich vor allem bei langen Tunnelstrecken mit konstantem Querschnitt, da die Investitionskosten für Anschaffung und Vor-Ort-Montage hoch sind. Bei kurzen Tunneln oder stark wechselnden geologischen Verhältnissen können konventionelle Vortriebsverfahren wirtschaftlicher sein. Die Amortisation hängt maßgeblich von der Vortriebsgeschwindigkeit, den Betriebsstunden und den Stillstandszeiten ab – eine kontinuierliche Überwachung der Prozessparameter ist daher unerlässlich.

Ergänzende Informationen zum Einsatz spezieller TBM-Typen finden Sie im Beitrag Tunnelbohrmaschinen für innerstädtische Großtunnel.