Bis zu 3 000 Forscher aus rund 50 Ländern wollen durch die Beschleunigung von Elementarteilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit neue Erkenntnisse über die Struktur von Materie und die Entwicklung des Universums vom Urknall bis heute gewinnen, um Informationstechnologie, Supraleitungstechnik oder die Krebsforschung und -therapie weiterzuentwickeln.
Die Anlage zur Forschung von Antiprotonen und Ionen wird zusammen mit 20 Beschleuniger- und Experimentierbauwerken, Laboren, Betriebs- sowie Versorgungsbauwerken am bestehenden GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung auf einer Fläche von 150 000 Quadratmetern errichtet.
Eine Baustellenbegehung mit Tilman Prast, Strabag Projektleiter vom Unternehmensbereich Verkehrswegebau Deutschland, Direktion Mitte-West, der die XXL-Baustelle auf dem 20 Hektar großen Baufeld vorstellt.
Herzstück der Anlage: der Ringbeschleuniger SIS100
Herzstück von FAIR ist der zentrale Ringbeschleuniger SIS100. Für ihn wurde ein unterirdischer Ringtunnel mit 1,1 Kilometern Länge in bis zu 24 Metern Tiefe und mit 40 Metern Breite gebaut. Die Baugrube dafür hatte fast eine Million Kubikmeter an Aushub.
Durch ihre bereits erfolgte Wiederverfüllung ist mittlerweile vom Ringtunnel nichts mehr zu sehen. Der Rohbau ist längst fertig. Ringschluss der Tunnelanlage und Betonnage der letzten Tunneldecke sind erfolgt.
Seit 2024 geht es an den Einbau der Hightech-Komponenten wie tonnenschwerer Dipol-Magnete, die bei den späteren Experimenten die Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigen und auf Bahn halten.
Doch der SIS100 ist nur ein Teil eines weitverzweigten Anlagenkomplexes, der deutlich über den eigentlichen Beschleunigertunnel hinausgeht. So mussten mehrere Versorgungstunnel gebaut werden, in denen Leitungen für Strom und Daten, Platz für Netzgeräte sowie Möglichkeiten zur Kontrolle der Ionenstrahlqualität untergebracht sind.
Hinzu kamen ein Transfergebäude, ein zentraler Knotenpunkt der Strahlführung sowie technische Infrastruktur. Betriebs- und Versorgungsgebäude sowie Experimentierstationen ergänzen den Anlagenkomplex, der teils 17 Meter unter der Erde und bis 20 Meter über dem Boden errichtet wurde und sich noch im Ausbau befindet.
Dimensionen eines außergewöhnlichen Großprojekts
Die bauliche Dimension, was Massen- und Materialbewegungen von Sand, Kies und Boden betrifft, erreicht bis heute ein Niveau, das selbst für Großprojekte als außergewöhnlich gilt. Immerhin müssen für FAIR zwei Millionen Kubikmeter Erde bewegt werden – so viel wie für rund 5 000 Einfamilienhäuser einer Kleinstadt zusammen.
Verbaut wurden bis zu 600 000 Kubikmeter Beton, was achtmal dem Fußballstadion von Eintracht Frankfurt entspricht. Nicht weniger als 65 000 Tonnen Stahl wurden eingebaut – neunmal könnte der Pariser Eiffelturm davon nachgebaut werden.
In Spitzenzeiten arbeiteten mehr als tausend Menschen täglich auf der Baustelle. Umfang und Komplexität der Arbeiten erforderten eine enge Abstimmung und Zusammenarbeit der Teams und unterschiedlichster Gewerke aus Hoch-, Tief- und Ingenieurbau sowie Wissenschaft und Forschung. Auch die Baustellenlogistik – pro Tag verkehrten Lkw im dreistelligen Bereich – setzte eine gezielte Koordination voraus.
Für die Tiefbauarbeiten technisch federführend in einer Arge war Züblin Spezialtiefbau. Zum Leistungsumfang gehörte die komplette Herstellung von Baugruben inklusive Verbauarbeiten, Wasserhaltung und Gründungspfählen im nördlichen Baufeld.
„Diese Arbeiten sind inzwischen abgeschlossen. Trotzdem gibt es noch genug zu tun“, so Tilman Prast zum Stand. Seit 2017 koordiniert er mit einem Team den Erd- und Leitungsbau, der wiederum von der Strabag AG und dem Bereich Rhein-Main-Neckar im Rahmen des Projekts FAIR verantwortet wird – zunächst im Baufeld Nord und anschließend im Baufeld Süd.
Während der Hochphase der Bauaktivitäten waren rund 20 Bauleiter, Terminplaner, Arbeitsvorbereiter und Kalkulatoren vor Ort. „Das Projekt verlangt nicht nur technisches Know-how, sondern auch Ausdauer, Präzision und Weitblick über Jahre hinweg“, meint Tilman Prast. Acht Jahre Bauzeit bedeuteten, in der Ausführung flexibel genug zu sein, um auf technische Entwicklungen, neue Anforderungen, Wünsche des Auftraggebers und externe Einflüsse reagieren zu können.
Erd-, Leitungs- und Maschinenlogistik im Dauereinsatz
Der Baukonzern Strabag verantwortet zusammen mit Züblin rund zwölf Gebäude samt verschiedener unterirdischer Anlagen zur Strahlführung, Gebäude für Experimente und darauf aufbauende Hallen, die im Zuge des erweiterten Rohbaus rund um den Anlagebereich Süd errichtet wurden.
Die dafür vollbrachte Leistung umfasste bislang 200 000 Kubikmeter Aushub für Baugruben und Leitungstrassen. Neben den großen Erdmassen stellte insbesondere der Rohrleitungsbau hohe Anforderungen – angesichts der Menge an Kabelleerrohren sowie der Ver- und Entsorgungsleitungen.
Die Dimensionen sprechen für sich: 2 000 Meter erdverlegte Lüftungsleitungen von DN 800 bis DN 2000, 44 000 Meter erdverlegte Kabelleerrohre mit Kabelzugschächten sowie 2 000 Meter Ver- und Entsorgungsleitungen mit zugehörigen Schachtbauwerken. „Ohne ein präzises 3D-Modell wäre das kaum umsetzbar gewesen“, so Tilman Prast.
Für die Rückverfüllung werden 65 000 Kubikmeter Material wieder eingebracht. Die Geländemodellierung allein beansprucht 120 000 Kubikmeter Material. Dabei kommt ebenfalls eine 3D-Steuerung zum Einsatz. So bearbeitet eine Cat Raupe D6N das Geländeprofil und unterstützt beim Anlegen eines Versickerungsbeckens mit einer Fläche von 70 000 Quadratmetern.
Um die Arbeiten stemmen zu können, ist eine große Anzahl an Baumaschinen im Einsatz. An manchen Tagen mussten im Schnitt bis zu 4 000 Kubikmeter Massen bewegt und verladen werden. In Spitzenzeiten waren weit über 15 Cat Baumaschinen zwischen fünf und 50 Tonnen vor Ort.
Den Maschineneinsatz disponiert der Service- und Dienstleistungsbetrieb BMTI für die operativen Einheiten auf der Strabag Baustelle. In Abstimmung mit dem Zeppelin Konzernkundenbereich und dem Service der Zeppelin Niederlassung Hanau wird sichergestellt, dass die erforderliche Maschinentechnik jederzeit verfügbar ist.
Ein besonderes Augenmerk liegt auf bodenschonendem Arbeiten. Der Erdaushub aus schluffigen Fein- und Mittelsanden mit kiesigen und tonigen Anteilen wurde konsequent getrennt und auf Zwischenlager aufgehaldet. Noch heute wird dieses Material wieder eingebaut.
Die fünf Bodenmieten erreichten eine Höhe von bis zu 20 Metern und eine Gesamtlagerkapazität von 1,2 Millionen Kubikmetern. Im Materiallager Süd mit einem Volumen von 280 000 Kubikmetern ist ein Cat Kettenbagger 336 der neuesten Generation im Einsatz, um Material zu lösen und zu verladen.
Für den fachgerechten Wiedereinbau gelten strenge Vorgaben. Ein Cat Kettenbagger 323 mit 18 Meter langem Longreach-Ausleger trägt den Boden Schicht für Schicht auf. Ziel ist es, möglichst den gesamten Aushub wieder einzubringen.
Denn von ihm soll nichts mehr übrig bleiben, wenn Elementarteilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden und die ersten Experimente im Jahr 2027 starten.