Der Mikrotunnelbau (englisch: Microtunnelling) ist eine unterirdische Tunnelbautechnik, die für den Bau von Versorgungstunneln mit einem Durchmesser von ca. 500 mm bis 4.000 mm verwendet wird. Da diese Tunnel einen vergleichweise kleinen Durchmesser haben, ist es nicht möglich, dass ein Bediener die Tunnelbohrmaschine direkt steuert. Daher müssen die Maschinen von einem Bedienpult in einem eigens dafür eingerichteten Kontrollraum auf Bodenhöhe ferngesteuert werden.

Mikrotunnelbohrmaschinen

Mikrotunnelbohrmaschinen sind den normalen Tunnelbohrmaschinen sehr ähnlich, haben aber eine geringere Größe. Diese Maschinen variieren in der Regel zwischen 0,65 und 4,0 Metern Durchmesser am Schneidkopf, es gibt aber auch kleinere und größere Maschinen.

Die Maschinen werden in der Regel von einem Kontrollraum an der Oberfläche aus ferngesteuert. Die Mikrotunnelbaumaschine und der Vortriebsrahmen werden in einem Schacht in der gewünschten Tiefe aufgestellt. Der Bediener erhält über eine Computerkonsole, eine CCTV-Kamera oder eine Gyro-Einheit ständig Informationen über den Standort der Maschine, die Ausrichtung und die hydraulischen Geräte. Einige Systeme sind mit Videokameras ausgestattet, die es dem Bediener ermöglichen, die Aktivitäten im Vortriebsschacht und an der Trennanlage zu überwachen. Der Bediener steuert die MTBM und den Vortriebsrahmen vom Kontrollraums aus, der sich in der Regel an der Oberfläche, neben dem Vortriebsschacht, befindet. Maschinen der neueren Generation verwenden einen Gyro Control Standort und senden digitale Rückmeldungen an das Bedienpult.

Bei den meisten Mikrotunnelbauprojekten wird die Maschine durch eine Einfahröse gestartet, die Rohre werden dann hinter die Maschine geführt und verlegt. Dieser Vorgang wird oft als Rohrvortrieb bezeichnet und wird so lange wiederholt, bis die Maschine den Aufnahmeschacht erreicht. Während sich die Maschine vorwärts bewegt, wird mehr Tunnelauskleidung oder Rohr vom Startschacht durch das Einfahrauge geschoben. Die Geschwindigkeit der vorrückenden Maschine wird also durch die Geschwindigkeit gesteuert, mit der das Rohr über das Ausfahren der Hydraulikzylinder im Vortriebsrahmen in das Einfahrauge eingeführt wird.

Das Problem der Bodenreibung

Mit zunehmender Länge des Tunnels nimmt die Reibung des Bodens um das Rohr herum proportional zu. Üblicherweise werden zwei Verfahren eingesetzt, um diese Reibung zu minimieren. Erstens wird ein Überschnitt verwendet, um einen leichten Spalt zwischen der Innenkante des Tunnels und der Außenkante der Auskleidung zu schaffen. Normalerweise wird dies durch die Verwendung eines Schneidrads erreicht, dessen Durchmesser 12 – 35 mm größer ist als der Außendurchmesser der Auskleidung. Zweitens wird in diesen Spalt ein Schmiermittel, oft Bentonitaufschlämmung, injiziert. Zusätzlich zur Schmierung verhindert der Druck des Schmiermittels, dass der Spalt kollabiert. Bei einem Überschnitt von mehr als 35 mm hat sich gezeigt, dass es je nach Geologie zu Bodensenkungen kommen kann. Bei Straßen- und Bahnübergängen werden diese 35 mm so reduziert, dass nicht mehr als 10 mm Absenkung möglich sind.

Obwohl die Reibung reduziert werden kann, kann sie nie ganz eliminiert werden. Daher sind teilweise Hunderte von Tonnen an Kraft erforderlich, um die Maschine und den Liner im Boden vorzutreiben. Um diese Kräfte zu erzeugen, wird ein großer „Vortriebsrahmen“ mit Hydraulikzylindern benötigt. In den meisten Fällen muss der Eingangsschacht stark genug dimensioniert sein, um die erzeugten Kräfte zu tragen.

Zusätzlich zum Vortriebsrahmen können zwischen den Abschnitten der Tunnelauskleidung kleinere Vortriebszylinder – sogenannte „Interjacks“ – eingesetzt werden. Diese drücken die beiden Abschnitte der Auskleidung auseinander. Die Reibung an den Auskleidungsabschnitten zwischen dem Zwischenbock und dem Tunneleingang verhindert, dass die Auskleidung nach hinten herausrutscht. Während sich also die Auskleidung hinter dem Zwischenstück nicht bewegt, erhalten die Abschnitte vor dem Zwischenstück eine zusätzliche Schubkraft.