Ressourcenbedarf des innerstädtischen U-Bahnbaus

Abstract

Der Bau eines U-Bahn Tunnels hat weitreichende Auswirkungen auf die Umwelt. Insbesondere die Herstellung der Baumaterialien sowie Auswirkungen durch den Einsatz der Baugeräte stellen dabei wichtige Einflussfaktoren dar. In dieser Arbeit werden die Umwelteinflüsse bezogen auf den geplanten Bau der U-Bahnlinie U5 der Wiener Linien für zwei relevante Tunnelbaumethoden und Ausführungsvarianten untersucht: die Neue Österreichische Tunnelbaumethode (NÖT) und der Schildvortrieb in ein- und zweigleisiger Ausführung. Das Ziel dieser Diplomarbeit ist es den Ressourceneinsatz pro Meter Tunnel zu ermitteln, um damit feststellen zu können, welche dieser beiden Tunnelbaumethoden umweltschonender ist. Durch die Projektwahl ergaben sich aufgrund der Lage des Bauprojekts folgende Randbedingungen, die die Grundlage für die Berechnungen bildeten: innerstädtischer Bereich (Wien) und Wiener Tegel als Untergrund. Aufgrund dessen wurde für die NÖT von einem Vortrieb mittels Bagger und einer Ortsbruststützung mit einer 5cm Spritzbetonschicht ausgegangen. Bei der Ausführung mittels Schildvortrieb wurde eine Schildmaschine mit flüssigkeitsgestützter Ortsbrust, die aus einer 5cm starken Bentonitschicht besteht, gewählt. In weiterer Folge wurden Stoffflussanalysen (STAN) für die jeweiligen Methoden und Ausführungsvarianten erstellt, sowie der notwendige Materialbedarf und der für die Herstellung der Baumaterialien erforderliche Energiebedarf berechnet. Dabei wurden die maßgebenden Materialien, Beton und Stahl, sowie der Energiebedarf, der für deren Herstellung erforderlich ist, im Detail betrachtet. Um den Einfluss der erforderlichen Baugeräte untersuchen zu können, wurden die Ergebnisse aus [1] herangezogen. Darin werden für beide Tunnelbaumethoden Baugerätelisten angegeben und der Ressourcenbedarf, der für den Betrieb und die Herstellung erforderlich ist, berechnet. Dabei wird der Energiebedarf in zwei Energieträger unterschieden: Diesel und Strom. Im Zuge der Berechnungen konnte gezeigt werden, dass in eingleisiger Ausführung der Schildvortrieb ressourceneffizienter als die NÖT ist. In zweigleisiger Ausführung ist jedoch der gegenteilige Effekt erkennbar, da hier die NÖT umweltschonender ist.

The building of underground tunnels has a strong enviromental impact. Especially the production of building materials and the use of construction equipment represent important influencing factors. This master thesis deals with the construction of the Vienna underground U5 and the influences on the enviroment using two different building methods: New Austrian Tunneling Method (NATM) and shield driving with tubbing segment lining on single and twintrack version. The aim of this master thesis is to determine which of these construction methods has a lower requirement of resources. Therefore, the total effort for one meter of each construction method is calculated. Following boundary conditions are given based on the project data: inner urban area (Vienna city) and Wiener Tegel as bedrock. An excavator driving with a 5cm shotcrete layer needed for the face stability was chosen for the NATM and a shield machine with a slurry supported working face with a 5cm layer of bentonite was chosen for the second tunneling method. In the next step a material flow analysis for each tunnel construction method was created and the required materials for the construction as well as the energy demands were calculated. The exact calculations for the construction equipment are explained in [1]. To sum up, the calculations show that the shield driving method is more efficient for single-track construction than the NATM. In contrast, the NATM is more efficient for the twin-track version in comparison to the shield driving method.