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Meilensteine der Naturwissenschaft und Technik London Underground – Marc Brunel und der Tunnelbau

London und die "Tube" - das ist die Geschichte einer Hassliebe, die schon 150 Jahren andauert. Zu den Helden dieser "Lovestory" gehört ein genialer Ingenieur, der sich einen Schiffsbohrbohrwurm zum Vorbild nahm.

Von: Simon Demmelhuber & Volker Eklkofer, ein Film von Sabine Büttner & Jörg Richter

Stand: 17.05.2013

Eine historische,  dampfbetriebene Untergrundbahn fährt  2013 zum 150. Geburtstag der tube durch einen Tunnel | Bild: picture-alliance/dpa/EPA/FACUNDO ARRIZABALAGA

Gewaltkur gegen den viktorianischen Verkehrsinfarkt

Verstopfte Straßen, Staus und lange Arbeitswege sind keine Erfindung der Gegenwart. Bereits um die Mitte des 19. Jahrhunderts stößt der öffentliche Verkehr in London an seine Grenzen. Das Herz des weltumspannenden Empires platzt mit 2,7 Millionen Einwohnern aus allen Nähten. Zudem strömen täglich weitere 750.000 Pendler aus immer schneller wachsenden Vororten und dem ständig weiter ausgreifenden Umland in die City. Da sämtliche Eisenbahnlinien am Stadtrand enden, müssen die Menschenmassen in der Innenstadt auf Pferdefuhrwerke umsteigen oder zu Fuß gehen. Das kostet Zeit, beschränkt die Transportkapazität und obendrein blockieren sich die Kutschen in den engen Straßen gegenseitig.

Die Lösung liegt unter der Erde

Keine Frage: London hat ein massives Infrastrukturproblem, das die Dynamik des Wirtschaftswachstums ausbremst. Eine Lösung muss her! Eine, die mit dem Tempo der Industrialisierung und der steigenden Mobilität mithält. Um dem drohenden Verkehrsdebakel zu begegnen, fasst das Parlament 1851 einen kühnen Entschluss: Die dringend nötigen neuen Bahnverbindungen werden unter der Erde ausgebaut.

Erst Skepsis, dann Jubel

1860 fällt der Spatenstich für den Abschnitt zwischen den wichtigsten Kopfbahnhöfen Paddington und Farringdon. Die "Metropolitan Railway" wird zunächst im Unterpflasterverfahren errichtet. Der englische Ausdruck "cut & cover" beschreibt das Verfahren sehr plastisch: Die Bauarbeiter graben zunächst eine offene Schneise in die Erde, dann werden die Flanken mit Ziegelwänden stabilisiert und zuletzt mit einem gemauerten Gewölbe abgedeckt. Da die Strecke dem Straßenverlauf folgt, sorgen die dreijährigen Bauarbeiten für ein zusätzliches Verkehrschaos in der buchstäblich aufgerissenen Innenstadt. Auch sonst stößt das Projekt auf große Skepsis. Die Londoner können sich nicht vorstellen, künftig in "Abwasserröhren" durch den Untergrund zu reisen, und noch kurz vor der Eröffnung verspottet die "Times" das Vorhaben als "Beleidigung des gesunden Menschenverstands". Aber es kommt anders: Trotz aller Vorbehalte, Bedenken und Unkerei ist die am 9. Januar 1863 mit allem Pomp eröffnete erste U-Bahn der Welt auf Anhieb ein voller Erfolg. Schon am Eröffnungstag stürmen 30.000 Passagiere das neue Transportmittel, und bereits im ersten Betriebsjahr nutzen insgesamt 12 Millionen Passagiere das Angebot.

Bohren statt graben: Ein Technikwandel steht an

Für den weiteren Ausbau des Streckennetzes nutzten die Ingenieure zunächst weiterhin das "Cut & Cover-Verfahren". Die Methode des Unterpflasterbaus ist zwar bewährt, aber unwirtschaftlich und auch technisch nicht auf dem neusten Stand. Als der leitende Ingenieur Peter William Barlow (1809-1885) im Jahr 1869 daran geht, den ersten U-Bahn-Tunnel unter der Themse zu graben, entschließt er sich zu einem radikalen Technikwechsel. Für den geplanten Streckenabschnitt greift er auf eine Konstruktion zurück, die der aus Frankreich stammende Architekten, Erfinders und Ingenieurs Marc Isambard Brunel (1769-1849) bereits rund 40 Jahre zuvor beim Bau des ersten Tunnels unter der Themse eingesetzt hat.

Ein Bionik-Pionier lernt am Vorbild der Natur

Brunels neuartiges Tiefbaufverfahren, das er gemeinsam mit Thomas Cochrane (1775-1860) entwickelt und 1818 zum Patent angemeldet hatte, ist ebenso genial wie effektiv und im Grunde ein frühes Beispiel für angewandte Bionik. Das Studium des Schiffsbohrwurms, der sich mit seinen Vorderzähnen ins Holz eingräbt und die dabei entstehende Röhre hinter sich durch aushärtende Körpersekrete sichert, bringt das Erfindertandem auf die Idee, das Naturvorbild in Form eines Tunnelbohrschildes technisch nachzubauen. Die Konstruktion besteht aus einem rechteckigen Rahmengerüst mit Zellen, die an den Seiten offen und oben durch einen Schutz abgedeckt sind. Die mannshohen Zellen des Schildes nehmen Bauarbeiter auf, die vorne graben, den Aushub nach hinten durchreichen und gleichzeitig die Tunnelwand aufmauern. Der Schildkasten wird kontinuierlich vorgerückt und die Röhre dadurch Stück um Stück auf insgesamt 400 Meter verlängert.

Qualm, Staub und Ruß: Das Belüftungsproblem schlägt zu

Als Peter William Barlow 1869 Brunels Pionierleistung aufgreift, führt er eine entscheidende Neuerung ein: Statt des Kastens verwendet Barlow eine runde Vortriebsplatte aus Eisen, er stützt den vorgetrieben Tunnel nicht mehr durch Ziegelmauern, sondern durch vorgefertigte und vor Ort nur noch verschraubte Eisensegmente ab. Obwohl die Arbeiten nun deutlich rascher vorankommen und obendrein auch wirtschaftlicher sind, hat Barlows "Tower Subway" unter der Themse eine entscheidende Schwachstelle: Anders als in den oberflächennah im "Cut & Cover-Verfahren" gebauten Abschnitten, kann er in seiner Röhre aufgrund der Belüftungsproblematik keine Lokomotiven einsetzen. Die Wagen müssen mithilfe stationärer Dampfmaschinen an Kabeln unter dem Fluss hin und her gezogen werden. Das Verfahren ist zu teuer, zu langsam und bleibt vor allem so weit hinter der erhofften Beförderungskapazität zurück, dass die Linie bereits nach kurzer Zeit stillgelegt wird.

Der Greatheadschild perfektioniert den Tunnelbau

Trotz dieser Schlappe geht die Erweiterung des Streckennetzes zügig voran. Nicht zuletzt deshalb, weil Barlows ehemaliger Assistent James Henry Greathead (1844-1896) die auf Brunels Vorleistung fußende Tunnelschildtechnik 1884 nochmals entscheidend verbessert. Den optimierten Greatheadschild treiben nun hydraulische Pressen voran, der anstehende Lehm wird nicht mehr manuell, sondern mechanisch gelockert, und das einsickernde Grundwasser durch Überdruck abgehalten.

Strom statt Kohle: Die U-Bahn startet durch

Die Londoner U-Bahn wurde 2013 150 Jahre alt.

Sechs Jahre darauf glänzt die Londoner U-Bahn erneut mit einer Weltpremiere: Im Dezember 1890 geht die erste mit einer elektrischen Lokomotive bestückte U-Bahn auf der Strecke zwischen Stockwell und King Williams Street in Betrieb. Damit ist nicht nur das Belüftungsproblem gelöst. Die Verbindung von Röhrentunnel und Elektrifizierung bedeutet den endgültigen Durchbruch eines Transportssystems, das die Infrastrukturanforderungen der modernen Großstadt bis heute erfüllt. Kein Wunder, dass die "Tube", wie die Londoner ihre Metro mittlerweile nennen, weltweit einen regelrechten U-Bahn-Boom auslöst: 1896 nehmen die ersten Nachfolger in Budapest und Glasgow ihre Dienste auf, 1900 folgen U-Bahneinweihungen in Paris, 1902 in Berlin und 1904 in New York.

London Underground in Zahlen

  • Gesamtlänge des Streckennetzes: 402 Kilometer
  • Jährliche Fahrleistung einer Zuggarnitur: 184.269 Kilometer
  • Fahrgäste pro Jahr: 1.1 Milliarden
  • Anzahl aller U-Bahnstationen: 270
  • Mitarbeiter: 19.000
  • Stündliche Beförderungsleistung auf den meistgenutzten Abschnitten: 142.000 Passagiere
  • Maximale Kapazität: 315.000 Passagieren pro Stunde
  • Das weltbekannte Logo, ein roter Kreis mit blauem Querstreifen ("Bullauge"), ist seit 1908 unverändert in Gebrauch.

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