Ladislaus von Rabcewicz und der moderne Tunnelbau

Ladislaus von Rabcewiz ist 1893 in Marburg an der Drau geboren, maturierte in Graz und studierte in Wien und in Graz, wo er Mitglied der Burschenschaft Arminia wurde, Bauingenieurwesen. Nach dem Studium sollten Hochwasserschutzbauten und Bahntrassen zu seinem Tätigkeitsfeld werden, ehe er sich mit dem niederländisch-indischen Eisenbahnbau in Java und später in Anatolien und im Iran befasste.

Wesentlich war der Kontakt zu dem 10 Jahre älteren Karl von Terzaghi. Terzaghi war es, der die Bodenmechanik im Konflikt zur Praxis jener Zeit durchsetzte. Ähnlich eröffnete Leopold Müller einen Konflikt in der Felsmechanik, welchen Ladislaus von Rabcewicz tatkräftig unterstützte. Es war ein Konflikt einer jüngeren Generation, welche das Bauwesen auch im Grund- und Felsbau auf eine wissenschaftliche Grundlage zu stellen versuchte und die – gezwungenermaßen – mit den so genannten „Nurpraktikern“ (Leopold Müller) konkurrierte.

Ab 1938 folgte die Beteiligung an der Planung von Autobahnen und im Tunnelbau. 1940 wurde Rabcewicz Professor für Eisenbahnwesen an der Technischen Hochschule Wien und fungierte als Berater der „Organisation Todt“ unter Fritz Todt, welche im Dritten Reich Rüstungs- und Schutzprojekte verwirklichte und in der Wehrgeologie agierte.

Mit der Patentanmeldung 1948 für eine neue Tunnelbaumethode legte Rabcewicz die Grundlage für die später folgende „Neue österreichische Tunnelbaumethode“. Diese neuwertige Art und Weise, Tunnel zu sichern und zu bauen, sollte weltweit den Tunnelbau revolutionieren. Die „„Neue Österreichische Tunnelbauweise“ basiert auf einem nachgiebigen Hilfsgewölbe. Dazu werden tief in das Gebirge reichende Anker verwendet, die mit Betoninjektionen und einem flexiblen Spritzbetongewölbe verbunden sind“ [2].

Rabcewicz selbst schreibt in der Patentschrift: „Nach Ausbruch des Tunnels wird ein verhältnismäßig schwaches Hilfsgewölbe aus Beton (Spritzbetongewölbe) eingezogen… Noch einer gewissen Zeit, wenn durch Messungen der Deformation des Hilfsgewölbes das Abflauen des Gebirgsdruckes oder das Eintreten eines Gleichgewichtszustandes festgestellt wird, wird das Troggewölbe (lnnenschale) gleichfalls unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Schalung betoniert bzw. in das Hilfsgewölbe eingezogen… Durch Messung der Deformation des Hilfsgewölbes kann die für das Troggewölbe erforderliche Stärke der Stahlbewehrung bestimmt werden, so dass das Traggewölbe entsprechend bemessen werden kann. Falls bei günstigerem oder gutem Gebirge eine Deformation des Hilfsgewölbes nicht festzustellen ist, kann auf das Einbringen von Stahleinlagen im Traggewölbe völlig verzichtet oder dieses Traggewölbe ganz weggelassen werden“ [4].

Entsprechend den Ausführungen wird die Spritzbetonschale als Außenschale variabel ausgeführt und dem Gebirgsverhalten angepasst. Die Innenschale, die unbewehrt mit 20 – 25 cm und bewehrt mit 35 – 40 cm ausgeführt wird, wird hingegen erst dann eingebaut, wenn die Gebirgsverformungen weitgehend abgebaut sind, übernimmt nahezu keinen Gebirgsdruck und dient zur zusätzlichen Sicherheit.

Die Promotion zum Doktor der Technik erfolgte 1951. Fortan war Rabcewicz weltweit als Berater im Tunnelbau und von 1956 bis 1958 als Berater der Vereinten Nationen in Venezuela tätig, wo Pionierarbeit im Tunnelbau geleistet wurde. In Venezuela setzte Rabcewicz erstmals „Systemankerung und Spritzbeton als alleinige Stützmittel bei Autobahn- und Eisenbahntunnels“ ein [2]. Daraus sollte sich dann der neue Tunnelbau ergeben.

Nach der Rückkehr aus Venezuela arbeitete Rabcewiz mit Leopold Müller und Franz Pacher im „Salzburger Kreis“ an der „Neuen österreichischen Tunnelbaumethode“. Müller und Pacher arbeiteten insbesondere an Messmethoden in der Felsmechanik, während Rabcewicz die Felsmechanik sowie den Tunnelbau auf eine wissenschaftliche Ebene stellte. Rabcewicz prägte den Begriff der Tunnelbaumethode wie folgt: „Die geschilderte Spritzbeton-Ankerungs-Bauweise, welche in Österreich entwickelt und erprobt wurde, bildet als „Neue Österreichische Tunnelbauweise“ den derzeitigen Schlusspunkt in der Entwicklung der Tunnelbaumethoden“ [2].

Als 1963 nach einem Verbruch (Bewegung eines Hohlraumes in Richtung Erdoberfläche, bedingt durch den Auflockerungsgrad des Gebirges) der Massenbergtunnel in der Steiermark nach der Neuen österreichischen Tunnelbaumethode und mittels moderner Messtechniken fertiggestellt wurde, war der Siegeszug besiegelt. Es folgten Folgeaufträge für Müller, Pacher und Rabcewicz.

Dieser Siegeszug ist der hohen Flexibilität und Anpassbarkeit der neuwertigen Tunnelbaumethode geschuldet. Durch die Sicherungsmittel Anker und Spritzbeton innerhalb kürzester Zeit entsteht der gefürchtete Auflockerungsdruck nicht [2]. Bis dato erfolgte der Ausbau der Tunnellaibung zumeist mit Ziegel oder Naturstein. Der Ausbau führte zu zeitlich versetzten Umlagerungen, zu Bewegungen und zu Auflockerungen. Durch die Auflockerungen belastete das entspannte Gebirge das Tunnelbauwerk direkt. Die Neue österreichische Tunnelbaumethode sollte den Tunnelbau folglich auf den Kopf stellen. Insbesondere wurde dem Zeitfaktor Rechnung getragen.

Leopold Müller unterstreicht, dass es Ladislaus von Rabcewicz zu verdanken sei, dass erstmals der „Einfluss der Zeit auf die Standfestigkeit des Gebirges“ wissenschaftlich aufgearbeitet wurde [1]. In diesem Sinne stellt Rabcewicz fest: „Einer der bedeutendsten Faktoren für die Erzeugung des Auflockerungsdrucke (…) ist die Zeit. Je rascher ein Hohlraum geschlossen wird, umso geringer sind die Setzungen.“ Und weiter: „Bei Auflockerungsdruck ist stets jene Tunnelbau- und Betriebsweise als die geeignetste zu bezeichnen, welche den schnell und mit geringsten Setzungen geöffneten Querschnitt möglichst rasch wieder durch einen unzusammendrückbaren, endgültigen Einbau schließt“ [3].

Wesentlich ist bei der Neuen österreichischen Tunnelbaumethode, dass das den Hohlraum umgebende Gebirge in die Spannungsumlagerung einbezogen wird. Der Spritzbeton, der durch Deformationsschlitze unterbrochen wird, gewährleistet die Verformbarkeit des Gebirges. Die Tragfähigkeit des Gebirges wird dabei erhalten oder erhöht. Hinzu kommen laufende Messmethoden, die sensibel auf die Wirklichkeit abgestimmt werden.

Planungsprozesse im Tunnelbau

In seinem Vorwort zum Werk „Gebirgsdruck und Tunnelbau“ zeichnet Ladislaus von Rabcewicz ein interessantes Bild über die damalige Praxis in der Bauwirtschaft. Dazu muss man wissen, dass sich der „Salzburger Kreis“ grundsätzlich der harschen Kritik der „Baupraktiker“ ausgesetzt sah (Leopold Müller spricht bezeichnenderweise von den „Nurpraktikern“), welche Wissenschaft und Theorie in Frage stellten, weil im Felsbau angeblich nur die Erfahrung zu praktikablen Lösungen führe. Das Vorwort im Wortlaut:

Wie wird denn vielfach bei kleineren Tunnelbauproblemen vorgegangen? Es sollen da ausdrücklich die ernster behandelten, großen Bauaufgaben beiseite gelassen und von den .,sogenannten „kleinen“ Tunneln gesprochen werden.

Zunächst gibt sich der Bauherr häufig dem Glauben hin, dass ein „kleiner“ Tunnel ein wenig riskantes und harmloses Unternehmen sei. Dies ist ein großer Irrtum, denn obwohl bei den „großen“ Tunneln zweifellos zusätzliche Probleme auftreten, so darf eineswegs angenommen werden, dass kurze Tunnel mit geringen Überlagerungen keine schwierigen Bauaufgaben sind. Gerade derartige Tunnel sind durch ihre Neigung zu Tagbrüchen oft sehr unangenehm. Zu den schwierigsten Tunnelbauten in der Ostmark zählte z. B. der nur 530 m lange Hochstraßtunnel bei Friedberg in der Oststeiermark mit 30m Überlagerung. Dabei ist noch in Betracht zu ziehen, dass die dort eingesetzte Unternehmung über ausgezeichnetes Personal mit den reichen Erfahrungen der langen Alpentunnel verfügte. Wäre damals eine Baufirma eingesetzt worden, die das erstemal solchen Problemen gegenüberstand, wie dies heute leider immer wieder vorkommt, hätte der Tunnel wohl aufgegeben werden müssen.

Die Verteilung der Rollen bei einem solchen „kleinen“ Tunnel wird so vorgenommen, dass man zunächst nach grundsätzlicher Wahl der Lichtraumabmessungen dem „Statiker“ den Tunnelquerschnitt zu rechnen gibt. Dieser, meist ohne praktische Kenntnisse im Tunnelbau, überschätzt die Grenzen, die seinem Fache in diesem Falle von der Natur gezogen sind, trifft auf Grund eines der wenigen Lehrbücher Annahmen, mit denen er rechnet. So entsteht der Querschnitt. Die zweite Rolle fällt der Bauunternehmung zu. Die Wahl der Bauunternehmung wird häufig entsprechend der Größe des Tunnels vorgenommen. Man hat auf keiner Seite Bedenken, beschafft sich einen Tunnelmeister mit Erfahrung und beginnt den Bau. Bestenfalls, keineswegs immer, wird vor Beginn der Arbeiten ein Geologe herangezogen, der nur selten Ingenieurgeologe ist. Mit dem geologischen Gutachten, das manchmal eine andere Trasse als die endgültig gewählte behandelt und häufig nur eingeholt und dann nie mehr wieder
zu Rate gezogen wird, sind die Vorbereitungen beendet. Ein Bodenmechaniker wird fast nie herangezogen.

Bei der Durchführung selbst regieren dann naturgemäß Meister und Mineure, denn sie sind die einzigen, die einige Erfahrung besitzen. Ist nun bei diesen Leuten einer dabei, der im Tunnelbau (nicht im Bergbau) grau geworden ist, so geht meist alles gut, denn er ersetzt durch sein Gefühl für den Berg und seine Bauerfahrung das, was in dem ganzen Gebäude fehlt, nämlich die Zusammenarbeit der einzelnen Fachgruppen. Ist aber kein alter Tunnelfachmann dabei und treten irgendwelche Schwierigkeiten auf, so gibt es eben Misserfolge, die dann auf das geduldige Konto „Höhere Gewalt“ gebucht werden, tatsächlich aber meist vermeidbar gewesen wären.

Es scheint daher durchaus am Platze, einiges über die angreifenden Kräfte und über die dementsprechend zu wählenden Tunnelbau- und Betriebsweisen zu sagen und dabei die Notwendigkeit engster Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Fachgruppen herauszustellen.

Literatur:

[1] Leopold Müller: „Der Felsbau“, Springer Verlag, Berlin 1963

[2] Wulf Schubert und Georg M. Vavrovsky: „Die neue österreichische Tunnelbaumethode“, Österreichische Ingenieur- und Architekten-Zeitschrift, Wien 1996

[3] Ladislaus von Rabcewicz: „Gebirgsdruck und Tunnelbau“, Springer-Verlag, Wien 1944

[4] Rudolf Pöttler und Helmut F. Schweiger: „Über die Notwendigkeit der Innenschale und den Sicherheitsbegriff im Tunnelbau“, Tagungsband der 6. Internationalen Fachtagung „Spritzbeton-Technologie“, Innsbruck 1990

Stichworte: Tunnelbau, Felsbau, Felsmechanik, Geotechnik, Geomechanik, Grundbau, Ingenieurgeologie

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