Tiefbau 30.01.2025, 17:00 Uhr

KI sortiert Aushub beim Tunnelbau automatisch

Wohin mit den Massen an Bodenmaterial, die beim Tunnelbau zutage gefördert werden? Ein KI-gestütztes System hilft beim Sortieren des Aushubs.

Das neue System, bei dem der Aushub beim Tunnelbau qualitativ sortiert wird, wurde unter anderem auf einem 50 m langen Förderband bei der Herrenknecht AG in Schwanau erprobt. Foto: Herrenknecht AG

Das neue System, bei dem der Aushub beim Tunnelbau qualitativ sortiert wird, wurde unter anderem auf einem 50 m langen Förderband bei der Herrenknecht AG in Schwanau erprobt.

Foto: Herrenknecht AG

Es sind gewaltige Erdmassen, die bei einem Tunnelbau weggebaggert werden. Pro Stunde können mehr als 200 t Material anfallen. Dieser Aushub landet meist auf Deponien, wenn er nicht auf der gleichen Baustelle zwischengelagert und wieder eingesetzt werden kann. Deponieraum ist knapp, der Transport mit Lkw teuer. Nun haben die TH Köln und ihre Partner ein KI-gestütztes System entwickelt, mit dem das Bodenmaterial direkt nach dem Abtragen qualitativ untersucht wird, um eine nachhaltige Verwertung zu ermöglichen.

„Aushub aus dem Tunnelbau kann je nach Charakterisierung vielfältig genutzt werden, zum Beispiel als Straßenunterbau oder Betonzuschlagsstoff. Dazu muss das Material aber noch auf der Baustelle möglichst sortenrein getrennt werden. Um dies überhaupt möglich zu machen, haben wir ein System entworfen, das auf künstlicher Intelligenz basiert und künftig die für die Sortierung maßgeblichen geotechnischen Parameter in Echtzeit ermitteln soll“, erläutert Christoph Budach von der Fakultät für Bauingenieurwesen und Umwelttechnik der TH Köln.

Das Messsystem besteht u. a. aus einem Kugelpendel, einem Pflug, Kameras und Beleuchtungsmitteln über dem laufenden Förderband.

Foto: TH Köln

Stellenangebote im Bereich Energie & Umwelt

Energie & Umwelt Jobs
Valmet GmbH-Firmenlogo
Sales and Service Manager in the area of Energy, Recovery and Environmental Services (m/f/d) Valmet GmbH
Darmstadt, Langenfeld, Magdeburg, Oberhaching, Berlin Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Straßenplaner/in (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Heilbronn Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektleitung (m/w/d) Abfall Die Autobahn GmbH des Bundes
Heilbronn Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Teamleitung (w/m/d) Verkehrsbehörde Die Autobahn GmbH des Bundes
Stuttgart Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur/in (m/w/d) für Boden-, Baustoff- und Abfallmanagement Die Autobahn GmbH des Bundes
Freiburg, Donaueschingen Zum Job 
ANDRITZ Separation GmbH-Firmenlogo
Qualitätsingenieur (m/w/d) Schwerpunkt HSE ANDRITZ Separation GmbH
Vierkirchen Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektleiterinnen / Projektleiter Energiewirtschaft (w/m/d) Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieur Immissionsschutz (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Hohen Neuendorf Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abfallexperte Bau/Stoffstrommanager (m/w/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Stuttgart Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
(Senior) Expert*in Verkehrssteuerung Großprojekte Mobilität (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Ingenieurgeologe/in als Sachbearbeiter/in Abfall (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Hannover Zum Job 
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/d) Smart Grid Operation Plattform VIVAVIS AG
Ettlingen Zum Job 
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Partner-Manager Metering (m/w/d) VIVAVIS AG
Koblenz, Home-Office Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur oder Projektleitung (w/m/d) Verfahrenstechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Stadt Heidelberg-Firmenlogo
Ingenieurin / Ingenieur oder Naturwissenschaftlerin / Naturwissenschaftler für den Gewässerschutz (m/w/d) Stadt Heidelberg
Heidelberg Zum Job 
Stadtwerke Bayreuth Holding GmbH-Firmenlogo
Referent Kommunale Wärmeplanung (m/w/d) Stadtwerke Bayreuth Holding GmbH
Bayreuth Zum Job 
Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Projektkommunikation und -koordination Rückbau BER II Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung-Firmenlogo
Technische*r Mitarbeiter*in bzw. Ingenieur*in (m/w/d) der Fachrichtung Chemie, Physik, Verfahrenstechnik, Umweltingenieurwissenschaften oder vergleichbar Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
Berlin-Steglitz Zum Job 
Abwasserverband Fulda-Firmenlogo
Ingenieur | Master (m/w/d) Wasserwirtschaft | Umwelt | Tiefbau Abwasserverband Fulda
Regierungspräsidium Freiburg-Firmenlogo
Bachelor / Diplom (FH) Bauingenieurwesen, Infrastruktur, Umweltingenieurwesen oder vergleichbar Regierungspräsidium Freiburg
Offenburg Zum Job 

Neuentwickelte Instrumente messen Kräfte im Materialstrom

Von Interesse ist zum Beispiel das sogenannte Setzmaß des Bodens, das die Verarbeitbarkeit bzw. die Fließfähigkeit des abgebauten Materials beschreibt. Auch Parameter wie die Scherfestigkeit und der Wassergehalt sind bei der Beurteilung wichtig, denn sie geben Auskunft über die Standsicherheit einzubauender Böden. „Diese Kenngrößen lassen sich mit den üblichen Methoden im laufenden Betrieb einer Erddruckschildmaschine, einem besonders häufig eingesetzten Typ einer Tunnelbohrmaschine, nicht kontinuierlich bzw. nur sehr schwer ermitteln“, sagt Pierre Müller, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehr- und Forschungsgebiet Geotechnik und Tunnelbau der TH Köln. „Wir haben daher ein Kugelpendel und einen Pflug über dem laufenden Förderband montiert. Es wird dann gemessen, wie stark das vorbeifließende Material die Instrumente bewegt, und die Kraftverläufe werden dokumentiert. Diese Kräfte sehen etwa bei sandigem Boden ganz anders aus als bei tonhaltigem.“

Die Kölner Forschenden haben daher ein KI-System dahingehend trainiert, dass es aus der Krafteinwirkung auf die Messgeräte auf die geotechnischen Eigenschaften des Aushubmaterials schließen kann. Anhand der gewonnenen Daten können die Maschinenführer im Tunnel den Aushub bereits auf dem Förderband klassifizieren und eine entsprechende Sortierung einleiten.

Getestet unter realen Bedingungen mit Projektpartner Herrenknecht AG

Seine Fähigkeiten unter Beweis gestellt hat das System bereits beim Projektpartner der Stuva e. V. in Köln. Um den Verhältnissen auf einer Tunnelbohrmaschine besser gerecht zu werden, errichtete der Projektpartner Herrenknecht AG ein rund 50 m langes Testförderband im Maßstab 1:1 an seinem Hauptsitz in Schwanau, Baden-Württemberg. Dort konnten viele verschiedene Proben unter realen Bedingungen untersucht und klassifiziert werden. Zudem wurden die im Projekt neu entwickelten Messgeräte in einem realen Einsatz bei einem Tunnelbauprojekt erprobt.

Ein Beitrag von:

  • Bettina Reckter

    Bettina-Reckter

    Redakteurin VDI nachrichten
    Fachthemen: Forschung, Biotechnologie, Chemie/Verfahrenstechnik, Lebensmitteltechnologie, Medizintechnik, Umwelt, Reportagen

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.