Mit dem Laser die Tunnelwand entlang

Hört man von Geodäsie, also der Vermessung, denkt der Laie eher an großräumige Messungen. Weniger an kleinräumige Bauten, Glasfasern oder Messungen im Mikrometerbereich. Und doch ist dies an der Technischen Uni Graz am Institut für Ingenieurgeodäsie und Messsysteme Standard: Es geht um das exakte Vermessen von Industriebauten, Tunneln, Staumauern, Brücken oder auch Pipelines, wie Professor Werner Lienhart erläutert. „Wir beschäftigen uns damit, wie Bauwerke reagieren, und zwar im Submillimeterbereich. Außerdem geht es um Messungen über die gesamte Lebenszeit hinweg.“

Im Tunnelbereich sind die Österreicher Vorreiter. Zum Einsatz kommen feine Glasfasern, die beim Bau fix in der Tunnelwand verlegt werden. Messgeräte schicken kurze Impulse in die Leitungen, ausgewertet wird das reflektierte Signal. Aus Laufzeitänderungen und mittels anderer Parameter kann man erkennen, ob sich die Tunnelschale bewegt oder sich die Temperatur geändert hat.

Die Methode hat viele Vorteile: „In die Wand selbst müssen keine Sensoren verlegt werden. Welcher Sensor hält 100 oder 150 Jahre, was die typische Lebenszeit eines Tunnelbauwerkes ist?“, fragt Lienhart. Die Ortsauflösung hingegen ist enorm: So kann mit dieser Methode pro Zentimeter eine Messung genommen werden. Die Genauigkeit beträgt dabei eins zu einer Million.

Zunächst werden die Kabel eingebaut. Bei der klassischen Tunnelbaumethode mit Vortriebsmaschinen, die mit Tübbingen (einzelne Betonsegmente) arbeitet, wird die Glasfaser schon vorweg eingelegt. Hier hält die TU Graz zusammen mit der Montanuni ein Patent darauf.

Bei der Neuen österreichischen Tunnelbaumethode (NAT), bei der Spritzbeton aufgebracht wird, werden während dieses Vorgangs die Glasfasern verlegt. In beiden Fällen werden dann die Glasfasern eingemessen. „Die meisten Änderungen sind ja zu Beginn, wenn sich der Berg stabilisiert. Das können wir kontinuierlich messen, unter Umständen kilometerweit vom Messort entfernt“, sagt Lienhart.

Weil Glasfasern passive Elemente sind, die faktisch nicht kaputtgehen können, hat die Methode über die Jahrzehnte hinweg erst recht Vorteile. Denn die jeweils neuesten Messgeräte können bei den halbjährlichen Kontrollen außen angeschlossen werden.

Warum ist Österreich hier anderen so weit voraus? „Wir arbeiten seit vielen Jahren ausgezeichnet mit unseren Partnern wie der Asfinag oder den ÖBB zusammen“, sagt Lienhart. Einer der wenigen Tübbingprüfstände befinde sich in Leoben. Und im neuen Forschungszentrum am Erzberg wird es Untersuchungen zu Spritzbeton und Messfasern geben.