Darmstadt

Teilchenbeschleuniger FAIR

Forschungsinfrastruktur für den Blick ins Universum

1,1 Kilometer Beschleunigertunnel

Der Auftrag umfasste die Herstellung eines rund 1,1 km langen Beschleunigertunnels einschließlich der darüberliegenden Gebäudeteile. Hinzu kamen ein Kreuzungsbauwerk mit unterirdischer Transferhalle sowie das angeschlossene Hauptversorgungsgebäude. Über die Transferhalle wird der Teilchenstrahl in den Beschleunigerring geführt. Tunnel, Kreuzungsbauwerk und Versorgungsgebäude bilden damit zusammenhängende Bestandteile der baulichen Infrastruktur für den späteren Forschungsbetrieb. Noch bevor die technischen Anlagen des Teilchenbeschleunigers eingebaut werden können, entstanden unter und über der Geländeoberfläche die dafür erforderlichen Bauwerksstrukturen.

Stahlbeton für die Forschungsanlage

Die Bauwerke wurden überwiegend als massive Stahlbetonkonstruktionen ausgeführt. Einzelne Bauteile erreichen Dicken von bis zu 6 m. Die weitgehend fugenlose Bauweise und die Geometrie des Tragwerks bestimmten die räumliche Anordnung der Bewehrung. Der hohe Bewehrungsanteil erforderte eine abschnittsweise Planung und Herstellung der einzelnen Bauteile. Schalung, Bewehrung, Einbauteile und Betonage wurden dabei auf die konstruktiven Vorgaben der Forschungsanlage abgestimmt. So entstanden Bauwerke, deren Dimensionen und innere Struktur auf den späteren Betrieb des Teilchenbeschleunigers ausgerichtet sind.

Betonrezeptur für definierte Materialeigenschaften

Für einzelne Bauwerksbereiche kam eine auf die Projektanforderungen abgestimmte Betonrezeptur zum Einsatz. Vorgesehen waren eine Rohdichte von 2,35 kg/dm³ und ein Restwassergehalt von 4,5 %. Herstellung, Transport und Verarbeitung des Betons wurden entsprechend diesen Materialparametern geplant. Die Rezeptur und die Abläufe der Betonage bildeten einen Bestandteil der bautechnischen Umsetzung im Anlagenbereich Nord.

Rohrleitungsbau in drei Dimensionen

Für die Ver- und Entsorgung des Teilchenbeschleunigers war ein umfangreiches Rohrleitungssystem erforderlich. Dessen Planung folgte dem Prinzip „form follows beam“ und orientierte sich damit am Verlauf des Teilchenstrahls und an der Geometrie der Anlage. Die für den Anlagenbetrieb notwendigen Komponenten wurden innerhalb des Tunnels angeordnet. Be- und Entlüftungsleitungen sowie Kabelschutzrohre verlaufen außerhalb des Tunnelbauwerks in einem Sandbett. Die räumlichen Verläufe der Rohrleitungen wurden in einem 3D-Modell abgebildet. Dieses Modell diente als Grundlage für Vermessung, Fertigung, Schweißarbeiten und Verlegung. So ließen sich Rohrführungen und Einbaubereiche bereits vor der Ausführung im dreidimensionalen Bauwerksraum darstellen.

Vom Spezialtiefbau bis zum erweiterten Rohbau

Bereits vor Beginn der Rohbauarbeiten war der PORR Spezialtiefbau als Teil der ARGE Baugrube Nord am Projekt beteiligt. Die Leistungen umfassten die Herstellung der Baugrube mit rückverankerten Trägerbohl- und Pfahlwänden sowie Wasserhaltungs- und Erdarbeiten. Auf dieser Grundlage entstanden anschließend der Beschleunigertunnel, das Kreuzungsbauwerk, die Transferhalle und das Hauptversorgungsgebäude. Die pde Integrale Planung GmbH war ebenso in die Projektbearbeitung eingebunden wie die Tragwerksplanung, die Arbeitsvorbereitung und die Baustellenteams. Die verschiedenen Planungs- und Ausführungsleistungen wurden auf die jeweiligen Bauabschnitte und Bauwerksstrukturen abgestimmt.

Bauen für Forschung unter der Oberfläche

Ein großer Teil der späteren Forschungsinfrastruktur bleibt nach Fertigstellung unter der Geländeoberfläche verborgen. Der Beschleunigertunnel, die Transferhalle, Rohrleitungen und Versorgungseinrichtungen bilden den baulichen Raum für die technischen Anlagen von FAIR. Mit den Spezialtiefbau- und Rohbauarbeiten entstanden Schritt für Schritt die Voraussetzungen für einen Forschungsstandort, an dem künftig Materie unter Laborbedingungen untersucht werden soll. Tief unter dem Gelände verbinden sich dabei Bauwerk, Technik und Teilchenstrahl zu einer Forschungsanlage mit internationaler Nutzung.