Am Ufer des Ostsees in Wuhan, Provinz Hubei, China, gräbt sich eine mit „Tigerstreifen" gepanzerte Stahlbestie mit mehreren Metern pro Tag lautlos voran und erschafft in der Tiefe des Sees einen beispiellosen, zweistöckigen Untergrunddurchgang. Es handelt sich um die derzeit weltweit größte Schildvortriebsmaschine für Schlammdruck – die „Zhengxianhao". Mit ihrem erfolgreichen Start im Wuhaner Zwei-Seen-Tunnel, dem weltweit größten städtischen Doppelstocktunnel unter einem See, wird eine Revolution im städtischen Untergrundbau von der Blaupause zur Realität.

Superprojekt erfordert Superausrüstung

Der Wuhaner Zwei-Seen-Tunnel ist insgesamt etwa 19,45 Kilometer lang und kostet rund 25,4 Milliarden Yuan. Dieser den Ostsee und den Südsee unterquerende Supertunnel ist nicht nur der längste inländische und weltweit größte städtische Unterseetunnel, sondern auch ein „Untergrundflugzeugträger" für den Verkehr mit zweistöckiger Bauweise.

Hinter dem Superprojekt verbergen sich jedoch unvorstellbare bauliche Herausforderungen. Die maximale Steigung des Tunnels beträgt 40 Promille, der minimale Kurvenradius nur 700 Meter, und der Verlauf ist insgesamt S-förmig. Die Schildvortriebsmaschine muss über lange Strecken in Tonsteinformationen vortreiben, durch stark verkarstete Gebiete navigieren und sich komplexen geologischen Herausforderungen wie Karsthohlräumen und Störungszonen stellen. Die Verflechtung von baulichen Schwierigkeiten wie großen Querschnitten mit kleinen Kurven und langen Strecken in komplexen Schichten stellt die integrierte technische Komplexität an die internationale Spitze.

Um dieses „geologische Labyrinth" zu bezwingen, haben die China Construction Third Engineering Bureau Co., Ltd. (CCTEB) gemeinsam mit der China Railway Engineering Equipment Group (CREG) diese technische „Bestie" maßgeschneidert – die „Zhengxianhao".

Drei Kerninnovationen schaffen die „Durchquerungs-Waffe"

Weltrekordverdächtige Größe und Präzision

Der Bohrdurchmesser der „Zhengxianhao" beträgt 15,094 Meter, die gesamte Maschine ist 115 Meter lang und wiegt 4.300 Tonnen – das entspricht dem Gewicht von sechs U-Bahn-Waggons oder 3.000 Pkw. Diese Abmessungen machen sie zu einer der derzeit weltweit größten Schildvortriebsmaschinen für Schlammdruck.

„Gelenk-Gleithülse" ermöglicht gleichzeitigen Vortrieb und Tübbingbau

Die von CCTEB eigenständig entwickelte Technologie des kontinuierlichen Vortriebs mit synchronem Tübbingbau basiert auf dem einzigartigen Design der „Gelenk-Gleithülse", die den Vortriebsbereich und den Tübbingbaubereich geschickt voneinander trennt. Die beiden Kernprozesse stören sich nicht gegenseitig und laufen synchron ab, als ob die Schildvortriebsmaschine mit flexiblen „Koordinationsgelenken" ausgestattet wäre, was die Baueffizienz um 20 bis 30 Prozent steigert. Unter komplexen Bedingungen wie engen Kurven kann zudem per Knopfdruck in den normalen Modus zurückgeschaltet werden, und die Technologie ist an Erddruck- und Schlammdruckschilde unterschiedlicher Durchmesser anpassbar, was eine Nachrüstung älterer Geräte ermöglicht.

„Intelligentes Gehirn" ermöglicht vollständige intelligente Steuerung des gesamten Prozesses

Neben der Hardware besitzt die „Zhengxianhao" auch ein „intelligentes Gehirn". Die von CCTEB eigenständig entwickelte intelligente Schildmanagement-Plattform realisiert „ein Management-Dashboard, ein Bau-Dashboard" – mit einem Tastendruck ist der Arbeitsstatus der Schildmaschinengruppe auf einen Blick ersichtlich; mit einem Mausklick sind Vortriebsparameter und Risikoquellenstandorte vollständig einsehbar. Die Plattform integriert einen vollständig geschlossenen Regelkreis aus Warnung, Behandlung und Genehmigung und ermöglicht eine Analyse von Effizienz, Parametern und Tübbingqualität auf Knopfdruck, wodurch Sicherheits-, Qualitäts- und Fortschrittsmanagement präzise und kontrollierbar werden.

Maßgeschneiderte „Künste" für komplexe Arbeitsbedingungen

Um den komplexen und wechselhaften Baubedingungen unter dem See gerecht zu werden, vereint die „Zhengxianhao" zahlreiche Spitzentechnologien:

Druckloser Werkzeugwechsel-Schneidkopf: Ermöglicht den sicheren und effizienten Austausch von Werkzeugen ohne Arbeiten unter Druckluft, wodurch das Risiko von Hochdruckarbeiten erheblich reduziert wird.

Doppelkanal-Design mit Schneckenförderer und Direktabfuhr: Reduziert effektiv das Risiko von Verstopfungen im Arbeitsraum und senkt die Wahrscheinlichkeit von Tonkuchenbildung am Schneidkopf erheblich. Die ausgestatteten neuen vorderen Axialmeißel und das Echtzeit-Überwachungssystem für den Werkzeugzustand machen den Werkzeugwechsel sicherer und effizienter.

Vorausschauendes geologisches Prognosesystem: Fungiert wie ein „Röntgenblick", der unbekannte geologische Risiken im Voraus erkennen kann.

Automatisiertes Tonkuchen-Entfernungssystem: Gewährleistet einen kontinuierlichen und schnellen Vortrieb der Schildvortriebsmaschine in komplexen Schichten und vermeidet Stillstandsrisiken durch Tonkuchenbildung am Schneidkopf.

Neugestaltung des städtischen Untergrundverkehrs

Lösung des „Sackgassen"-Problems in Wuchang

Nach Fertigstellung des Wuhaner Zwei-Seen-Tunnels wird der durchschnittliche Abstand der Nord-Süd-Hauptverkehrsachsen im Zentrum von Wuchang von 4-5 Kilometern auf etwa 2 Kilometer verkürzt. Diese Veränderung wird die städtische Pendler-Effizienz deutlich verbessern, den Druck auf das bestehende Straßennetz wirksam umverteilen und dem Verkehr in Wuhan einen qualitativen Sprung bescheren.

Setzt einen neuen Standard für den Bau städtischer Unterseetunnel

Die erfolgreiche Anwendung der „Zhengxianhao" liefert wertvolle technische Erfahrungen und Referenzen für den zukünftigen Bau von städtischen Untersee- und Unterwasser-Tunneln mit extrem großen Durchmessern. Vom Start der „Zhengxianhao" bis zur Reife der synchronen Tübbingbautechnologie bewegt sich Chinas Technologie für Schildvortriebe mit extrem großen Durchmessern an die Weltspitze.

Skalierte Anwendung der gesamten Schilddurchmesser-Technologie

CCTEB verfügt bereits über die gesamte Technologiepalette für Schilddurchmesser von „extrem groß, groß, mittel, klein, mikro" und hat an U-Bahn-Strecken von 400 Kilometern in 25 Städten in 13 Provinzen mitgewirkt. Die Bildung dieser Technologiematrix bedeutet, dass die Entwicklung des städtischen Untergrundraums in China über die Fähigkeit zur Ausrüstungsunterstützung für das gesamte Spektrum von „minimalinvasiven Eingriffen" bis hin zu „Superprojekten" verfügt.

Der Sprung von „erfahrungsgetrieben" zu „modellgetrieben"

Die Geburt der „Zhengxianhao" ist nicht nur der Erfolg eines Geräts, sondern auch ein Sinnbild für den Wandel der chinesischen High-End-Ausrüstungsindustrie von „erfahrungsgetrieben" zu „modellgetrieben". Unterstützt durch das von der China Railway Industrial Co., Ltd. veröffentlichte „Pioneer·Industrial Manufacturing Large Model" werden Schildvortriebsmaschinen zunehmend „hellhöriger und scharfsichtiger". Dieses speziell für die industrielle Fertigung entwickelte KI-Großmodell baut ein vollständig vernetztes intelligentes System aus „Rechenleistung – Algorithmus – Daten – Plattform – Anwendung" auf, das eine sekundenschnelle Analyse von Geräteausfällen und die Erstellung mehrerer optimierter Designoptionen auf Knopfdruck ermöglicht.

Wenn die 15,094 Meter große „Zhengxianhao" am Ufer des Ostsees lautlos voranschreitet, gräbt sie nicht nur einen Tunnel, sondern auch eine neue Höhe in der Entwicklung des städtischen Untergrundraums in China. Vom Verfolger zum Vorreiter schreibt Chinas Technologie für Schildvortriebe mit extrem großen Durchmessern ihren eigenen Weltstandard.