ElbX: das Tunnelbauwerk für die Energiewende

Im September 2023 fand der offizielle Baustart für die Elbquerung (ElbX) im Großprojekt SuedLink statt. Im Auftrag des Übertragungsnetzbetreibers TenneT TSO GmbH realisiert die ARGE ElbX Tunnelbau – bestehend aus Wayss & Freytag Ingenieurbau und PORR – die Untertunnelung der Elbe. Das Tunnelbauwerk stellt einen der herausforderndsten Projektabschnitte für den Bau der Stromtrasse SuedLink dar, die ab 2028 Windstrom aus dem Norden Deutschlands gen Süden transportieren soll.
 

Mit rund 700 km Länge – von Brunsbüttel in Schleswig-Holstein nach Großgartach in Baden-Württemberg – und vier Gigawatt Übertragungskapazität ist SuedLink ein zentrales Infrastrukturvorhaben der Energiewende in Deutschland. Im Rahmen des Ausbaus von SuedLink sieht der Streckenplan auch die Unterquerung der Elbe zwischen Schleswig-Holstein und Niedersachsen vor. Von Wewelsfleth in Schleswig-Holstein aus entsteht ein 5,2 km langer Tunnel 20 m unter der Elbe mit einem Innendurchmesser von ­4 m bis zum Zielschacht in Niedersachsen bei Wischhafen. Damit die Stromtrasse 2028 in Betrieb geht, arbeiten im Projekt ElbX Tunnelbau, Spezialtiefbau, Ingenieurbau und Kabelbau Hand in Hand. 
 

Projektumfang und -ablauf

Im Rahmen des Projekts sollen ein Tunnelbauwerk unterhalb der Elbe, unterirdische Zugangs- und Muffenbauwerke beidseitig der Elbe sowie die zugehörigen oberirdischen Betriebsgebäude erstellt werden. Die beiden Zugangsbauwerke und die beiden Muffenbauwerke in Stahlbauweise werden in bis zu ca. 25 m tiefen Baugruben in Schlitzwand-Bauweise hergestellt. Insgesamt werden sechs Hochspannungskabel unter der Elbe hindurchgeführt. Sowohl Tunnel als auch Betriebsgebäude und Übergangsbauwerke sollen über TGA (Technische Gebäudeausrüstung) verfügen. Gestartet wird mit den Spezialtiefbauarbeiten am Schachtstandort bei Wewelsfleth. Die bauvorbereitenden Maßnahmen wie Herstellung der Flächenbefestigung am Schachtstandort in Schleswig-Holstein wurden bereits im Juni 2023 abgeschlossen. 
 

Schlitzwände für die Baugruben

Durch die unmittelbare Elbnähe und den hiermit einhergehenden Grundwasserstand müssen die Baugruben für den Start- und Zielschacht des Vortriebes wasserdicht hergestellt werden. Zur Ausführung gelangen Schlitzwände von bis zu 39 m Tiefe und 1,50 m Breite auf der Seite Schleswig-Holsteins sowie 51 m Tiefe und einer Breite von 1,20 m auf der Seite Niedersachsens.

Die Schlitzwände werden lamellenförmig hergestellt. Das bedeutet, dass zunächst nur Abschnitte von z. B. 10 m Länge und der entsprechenden Tiefe mit einem Seilbagger und anhängendem Schlitzwandgreifer ausgehoben werden. Die Länge und die Tiefe der Lamellen sind statisch vorgegeben. Damit der Schlitz bei fortschreitender Tiefe nicht zusammenfällt, wird die Stützflüssigkeit sukzessive bis zum Rand aufgefüllt. Das stützende Material besteht aus einem Bentonit-Wasser-Gemisch. Bentonit ist ein weiches, polymineralisches Gestein mit einer Dichte von 2,0 – 3,0 g/cm3, welches pulverisiert in Silos auf der Baustelle bevorratet wird. Die Suspension selbst wird vor Ort in einer Mischanlage angemischt und über Rohrleitungen zugeführt. Nachdem die Endtiefe erreicht ist, werden Bewehrungskörbe in den bentonitgefüllten Schlitz eingestellt und im Kontraktorverfahren betoniert. 

Kontraktorverfahren heißt, dass ein langes Betonierrohr auf die Sohle des Schlitzes durch den Bewehrungskorb geführt wird und der Beton unter Verbleib des Rohres, möglichst im Beton, eingebracht wird. Hierbei verdrängt der Beton die Stützflüssigkeit, welche oben am Schlitz abgesaugt wird. Das abgesaugte Gemisch aus Bentonit und Bodenteilen wird der Separieranlage zugeführt, hier getrennt und das separierte Bentonit für die nächsten Lamellen wieder zur Verfügung gestellt.
 

Baugrubenaushub

Nach Abschluss der Schlitzwandarbeiten werden die Baugruben auf ca. 25 m Tiefe ausgehoben. Auf der Seite Schleswig-Holsteins erfolgt der Aushub unter Wasser. Wasser dient hier als Auflast, damit sich die Sohle durch den Auftrieb nicht nach oben bewegt. Hiernach werden „Auftriebssicherungsankerpfähle“ gebohrt und eine Unterwasserbetonsohle von 1,20 m hergestellt, in die die Pfähle eingebunden werden. Daraufhin wird die Baugrube gelenzt.

Auf der Seite Niedersachsens wird die Herstellung nicht so aufwendig. Hier sind die Schlitzwände zwar 12 m tiefer, doch binden diese in eine nahezu wasserundurchlässige Schicht aus Lauenburger Ton ein. Diese geologische Formation dichtet nach unten wie eine Unterwasserbetonsohle ab, hat aber den Vorteil, dass eine Betonage und die Auftriebssicherung entfallen können.
 

Vorbereitung für den Tunnelbau

Nach diversen weiteren Arbeiten zur Sicherung der Baugrube, wie Aussteifungen und Kopfbalken, werden die Widerlager für die Tunnelbauarbeiten hergestellt. 

Nach den Tunnelbauarbeiten folgen die Roh- und Ausarbeiten für die Betriebsgebäude in den Baugruben. Die Betriebsgebäude selbst dienen nach Fertigstellung der Auftriebssicherung der Baugrubensohlen.
 

Tunnelbau im Hydroschildverfahren

Die eingesetzte Tunnelbohrmaschine (TBM) ist auf die im Baugebiet anzutreffende wechselhafte Geologie ausgelegt (u. a. Ton, Klei, Torf, Sande, Kies, Steine, Findlinge). Sie wird in Einzelteilen in die Schachtbaugrube gehoben und erst dort zusammengebaut.

Beim Tunnelbau kommt die Tübbingbauweise zum Einsatz: Dabei gräbt sich die TBM wie ein Maulwurf rund 20 m unter der Elbsohle hindurch und kleidet dabei den Tunnel mit einschaligen Tübbingen ringförmig aus. Diese Tübbinge sind vorgefertigte, in Metallschalungen gegossene, runde Stahlbetonsegmente, die den Tunnel versteifen. Die TBM verfügt über ein Hydroschild. Damit wird zum einen beim Abtragen der Gesteins- und Lockerelemente die Staubentwicklung reduziert und zum anderen stützt das mit Flüssigkeit versetzte Bentonit die Ortsbrust. Nach Einbau der Tübbinge beträgt der Innendurchmesser des Tunnels ca. 4 m. Die TBM wird nach dem Tunnelbau am Zielschacht wieder demontiert und abtransportiert.
 

Kabelbau

In den fertigen Tunnel werden sechs 525-kV-Gleichstromkabel eingezogen und an die SuedLink-Erdkabel auf beiden Seiten der Elbe angeschlossen. Diese eigens für die Elbquerung angefertigten Kabel sind mit 5,6 km Länge auch länger und schwerer als die regulären 1,5 km langen SuedLink-Erdkabel und haben eine flammenhemmende Beschichtung. 

Ausblick 

Schienen im Tunnel sollen das Befahren mit Tunnelfahrzeugen ermöglichen, sodass der Tunnel auch nach Abschluss der Bauphase für Wartungs- und Reparaturarbeiten schnell und sicher zugänglich ist. Laut Plan soll die Elbquerung im Sommer 2027 fertigstellt werden, ab 2028 ist dann die Stromtrasse SuedLink komplett, sodass sie Windstrom aus dem Norden Deutschlands gen Süden transportieren kann.