Hightech im Untergrund: Erdreichgefrieren sichert Baustellen

Wenn bildlich gesprochen die Eisprinzessin ihre frostige Hand über Bauvorhaben im Untergrund legt, steckt in Wahrheit die Messer Austria GmbH dahinter. Der Spezialist für Industrie-, Medizin- und Spezialgase leitet Flüssigstickstoff mit minus 196 Grad Celsius in das Erdreich. Dadurch gefriert der Boden und verwandelt sich in einen stabilen, wasserundurchlässigen Eisblock. Auf diese Weise lassen sich Baugruben im Tunnel- und Tiefbau effizient und zuverlässig sichern. Das österreichische Unternehmen Messer gehört zu den wenigen Unternehmen weltweit, die das Erdreichgefrieren professionell beherrschen.

So werden U-Bahnen, Tiefgaragen und Tunnel sicher gebaut

Wer als Kind am Sandstrand schon einmal versucht hat, einen Tunnel unter einer Sandburg zu graben, kennt das Problem: Kaum gebaut, stürzt alles wieder ein. Im Tiefbau können solche Einstürze erhebliche Folgen haben. Besonders in dicht bebauten Städten ist das Risiko sehr hoch: Beim Bau von U-Bahn-Schächten, Tiefgaragen oder Fundamenten treten immer wieder unvorhergesehene Probleme auf. Erd- oder Wassereinbrüche sind dabei nicht nur unangenehme Begleiterscheinungen, sie gefährden die Sicherheit der Beschäftigten, verzögern den Baufortschritt und treiben die Kosten in die Höhe.

Möglichkeiten der Baustellensicherung im Tiefbau

Die Abdichtung und Sicherung von Baugruben gegenüber Grundwasser ist in diesem Zusammenhang von zentraler Bedeutung. Typische Schutzmaßnahmen umfassen Spundwände, Pfahlwände, Injektionsdichtungen, Ankerungen oder die Absenkung des Grundwasserspiegels. Ergänzend können Bauingenieur:innen das Erdreich mit Materialien wie Harz, Gel oder Zement verfestigen. Bei besonders schwierigen Bodenverhältnissen oder Zeitdruck stoßen diese bewährten Methoden jedoch an ihre Grenzen.

Temperatursturz für Sicherheit: Bodenvereisung mit Flüssigstickstoff

In solchen Fällen kommt eine besondere Technik zum Einsatz: das Gefrieren des Bodens. Mit gezieltem Einsatz von Flüssigstickstoff wird das Erdreich in einen stabilen Eisblock verwandelt. Bei minus 196 Grad Celsius kühlt der Stickstoff den Boden so stark ab, dass er fest und wasserundurchlässig wird. So sind Baugruben zuverlässig gegen nachdrückendes Grundwasser geschützt.

Ein weiterer Vorteil: Die Wirkung des Erdreichgefrierens lässt sich präzise messen und überwachen – im Gegensatz zu vielen herkömmlichen Abdichtungsverfahren. Für Bauunternehmen und Auftraggeber:innen bedeutet das ein hohes Maß an Sicherheit in Bezug auf Dichtheit und Stabilität.

Wie funktioniert das Erdreichgefrieren im Detail?

1. Beim Erdreichgefrieren mit Flüssigstickstoff wird das Erdreich durch gezielte Kühlung stabilisiert. Zunächst wird das Erdreichvolumen bestimmt, das stabilisiert werden soll.
2. In regelmäßigen Abständen werden Gefrierlanzen eingebracht – spezielle Rohre, die die Wärme aus dem Boden aufnehmen. Der Stickstoff wird zuvor mit einem speziellen Tankwagen angeliefert und in Tanksilos vor Ort gespeichert.
3. Über ein Rohrleitungssystem mit Sensoren und Reglern wird minus 196 Grad Celsius kalter Flüssigstickstoff exakt dosiert zu den Lanzen geleitet. Dabei verdampft der Stickstoff, entzieht dem Boden Wärme und bildet so eine stabile Eiswand, die das umliegende Erdreich abdichtet und verfestigt.
4. Sobald das Erdreich gefestigt ist, können die Bauarbeiten sicher beginnen – unabhängig von den geologischen Gegebenheiten. Damit bietet das Stickstoffgefrieren eine zuverlässige Lösung für Bauprojekte in schwierigem Untergrund.

Erdreichgefrieren: Geschichte und Einsatz von Bergbau bis Tunnelbau

Das Verfahren des Erdreichgefrierens hat eine lange Tradition: Bereits im 19. Jahrhundert wurde es im Bergbau eingesetzt. Um Schächte sicher durch instabiles Gestein zu treiben, entzog man dem Boden die Wärme – meist mit Kühlsole, einer Salzlösung mit einem Gefrierpunkt weit unter null Grad. War der Untergrund ausreichend feucht, bildete sich eine stabile Eisschicht, die den Schacht absicherte.

Heute ist das Erdreichgefrieren ein bewährtes Verfahren im anspruchsvollen Tief- und Tunnelbau. In rund einem Drittel der Projekte wird noch immer Kühlsole verwendet. Der Vorteil liegt in den geringeren Kosten, der Nachteil in der Zeit: Die Methode dauert mindestens sechsmal länger als das Gefrieren mit Flüssigstickstoff.

Auf Eis gelegt und doch ein Turbo: Baufortschritt mit Erdreichgefrieren

Das Erdreichgefrieren zählt heute zu den schnellsten und zuverlässigsten Verfahren, um selbst schwierigste Böden im Tiefbau zu stabilisieren. Ob beim Tunnelbau, beim Verlegen von Versorgungskanälen, beim Setzen massiver Fundamente oder sogar bei der Bergung alter Fliegerbomben – die Technik verwandelt instabilen Boden in einen festen, wasserundurchlässigen Eisblock.

Damit diese anspruchsvolle Methode zuverlässig funktioniert, bedarf es erfahrener Expert:innen. Hier kommt Messer Austria ins Spiel: Das traditionsreiche Industriegasunternehmen, seit über 125 Jahren Spezialist für Industrie-, Medizin- und Spezialgase, gehört zu den wenigen Anbietern weltweit, die das Erdreichgefrieren mit höchster Präzision beherrschen. So werden Bauprojekte zwar sprichwörtlich auf Eis gelegt – und doch kommt die Fertigstellung schneller voran.