Römischer Tunnelbau - Patientia Virtus Spes

Inhaltsverzeichnis

I. Einleitung

II. Kurze Geschichte des antiken Tunnelbaus

III. Technik

IV. Römische Tunnelbauten
IV. 1. Seeabsenkung – der Claudius-Tunnel am Fuciner See
IV. 2. Flußumleitung – der Titus-Tunnel von Seleukeia Pieria
IV. 3. Straßentunnel – die Crypta Neapolitana
IV. 4. Aquädukttunnel – der Nonius Datus-Tunnel von Saldae

V. Schlußüberlegungen

VI. Abbildungen

VII. Abkürzungsverzeichnis

VIII. Literaturverzeichnis
VIII. 1. Quellen
VIII. 2. Sekundärliteratur

I. Einleitung

Wo Menschen siedelten und siedeln, da gestalten sie ihre Umwelt, erschließen Ressourcen und schaffen Kulturlandschaften. Boden- und Rohstoffnutzung hinterlassen Spuren und mit dem Wachsen der Siedlungen wie der Ansprüche der Menschen vollziehen sich immer gravierendere Eingriffe in die Natur^[1] wie etwa der Bau von Staudämmen, Bergwerken, Hafenanlagen usw. Nicht von Natur aus ist der Mensch spezialisiert auf bestimmte Lebensräume, mit Hilfe seines Intellekts paßt er sich die unterschiedlichsten Lebensräume an. Bei der Schaffung von Infrastruktur, bei der Vernetzung von Kulturräumen ging der Mensch – der Mensch der Antike nicht weniger als heute – planmäßig, ökonomisch vor^[2]. Gerade die Römer brachten es auf technischen Gebieten im Sinne eines rationalen, pragmatischen Geistes vielfach zur Perfektion. Da liegen Straßen schnurgerade wie ein Raster in der Wildnis, da erzwingen sich Wasserleitungen den Weg durch die Geologie. Und wo das Gelände Probleme bereitete, da konstruierte Ingenieursdenken Bauten, die zweckmäßig die Hindernisse über-, durch-, um- oder unterquerten, als da sind und noch heute vielerorts im ehemaligen Imperium besehen werden können: Brücken, Entwässerungskanäle, Felseinschnitte, Wälle, Tunnel.

Mit den römischen Tunneln möchte sich diese Arbeit beschäftigen. Dabei soll hier unter ‚Tunnel‘ ein künstliches, planmäßig errichtetes Bauwerk verstanden werden, das ein Hindernis durchquert und an beiden Seiten zutage tritt, im Unterschied zum Stollen mit nur einer Öffnung, der zudem im Bergbau etwa der Rohstoffader folgt und somit nicht als von der Planung bis zur fertigen Ausführung durchkonzipiert gelten kann^[3]. Römische Tunnelbauten finden sich in fast allen Provinzen des Reiches. Je nach örtlichen Gegebenheiten und Erfordernissen konnten sie von unterschiedlichster Bauart und Zweckbestimmung sein. Häufig errichtete man Tunnel im Zuge von Wasserleitungen, was eine variable Führung der Trasse und mithin ein Ersparnis an Strecke ermöglichte. Aber auch Tunnel zur Trockenlegung von Sümpfen oder zur Absenkung von Seen sind bekannt. Tunnel für Flußumleitungen schafften beispielsweise Abhilfe, wenn ein an der Mündung gelegener Hafen zu verlanden drohte. Straßentunnel machten Pässe passierbar oder sparten Umwege um Felsmassive und über Bergrücken. Außerdem kamen Tunnel auch als Kriegslist bei Belagerungen zum Einsatz^[4].

Wie wurden nun solcherlei Tunnel geplant, vermessen und gebaut? Welche technischen Verfahren und Hilfsmittel befähigten die Ingenieure und Bauleute zu ihren Leistungen und wie sind diese Leistungen zu beurteilen vor dem Hintergrund der Probleme, die sich beim Bau stellten? Welche Lösungsstrategien wurden verfolgt? Mit viel Geduld, Tatkraft und Zuversicht wird man wohl zu Werke gegangen sein – so nach Ausweis eines römischen Ingenieurs, der von seiner Tätigkeit als Bauleiter eines Tunnelprojekts auf seinem Grabstein Zeugnis gibt und seine Leistung unter die Schlagworte PATIENTIA, VIRTUS und SPES stellte^[5]. Nach der allgemeinen technischen Erörterung zur Planung und Trassierung im Tunnelbau möchte die vorliegende Arbeit einzelne ausgewählte römische Tunnelbauwerke eingehender vorstellen.

Nun sind Tunnel ihrem Wesen nach weniger als Brücken, Tempel oder Bäder u.ä. dazu angetan, die Baumeister oder Auftraggeber weithin sichtbar zu rühmen^[6]. Entsprechende Bauinschriften sind also selten. Zudem wurde die Technikgeschichte von den antiken Historikern eher stiefmütterlich behandelt, spezielle Gerätschaften oder technische Verfahren sind nur gelegentlich beschrieben^[7]. In Ausnahmefällen informieren zwar literarische und epigraphische Quellen recht genau über die Baugeschichte einzelner Objekte, beschreibt ein antiker Autor einen Tunnel oder unterrichtet detailliert über die Funktionsweise bestimmter Vermessungsinstrumente. Die Strategie und Methode der Ingenieure aber muß in Ermangelung anderer Zeugnisse (wie Baupläne und technische Berichte) aus den Bauwerken selbst abgelesen werden^[8]. Die Spuren der Arbeit in den Tunneln sind demnach von großer Bedeutung. Meist finden sie sich in den Firsten und Wänden der Tunnel, dort wo keine Erweiterung oder Nachbearbeitung des Baus stattfand bzw. nötig war^[9]: Reste von Probetunneln, Suchstollen, Korrekturen im Vortrieb, Arbeitsmarkierungen, Reparaturen, Schächte...

Zunächst soll jedoch ein historischer Überblick über die Entwicklung des Tunnelbaus in der Antike gegeben werden.

II. Kurze Geschichte des antiken Tunnelbaus

Auch wenn vereinzelt schon sehr früh tunnelähnliche Bauten vermutet werden^[10], wird der Ursprung der Bautechnik im allgemeinen für die Zeit um 1000 v. Chr. angenommen, begünstigt durch die ‚Entdeckung‘ des Eisens, welches neue Werkzeuge und eine neue Art der Steinbearbeitung möglich machte. Zwei Wurzeln lassen sich hierbei ausmachen: die Aquädukttunnel in den israelitischen Königsstädten und die Qanate im alten Iran. Letztere sind Tunnel über weite Strecken, die von eine Kette von Bauschächten aus, die unterirdisch auf einer Niveaulinie liegen, untereinander verbunden wurden und der Wasserversorgung von Oasen dienten^[11].

Nicht lange danach im 8.Jh. und im 6.Jh. v. Chr. tauchen erste ‚Großprojekte‘ auf: So der Hiskia-Tunnel in Jerusalem (537 m Länge) und der Eupalinos-Tunnel auf Samos (1036 m). Beide Tunnel dienten der Wasserversorgung und an beiden lassen sich Richtungsfehler im Vortrieb untertage feststellen, die nach einer Planungsänderung der Baumeister korrigiert worden sein müssen^[12]. Daß der Tunnelbau trotzdem gelang, spricht für die technische Leistung der Frühzeit. Zudem wurden beide Tunnel im sogenannten Gegenort-Verfahren gebaut: Dabei werden von zwei Seiten Stollen aufgefahren, die sich in der Mitte treffen sollen. Das verkürzt die Bauzeit und läßt eine exakte Positionierung der beiden Mundlöcher zu, erhöht allerdings je nach Länge der Trasse auch die Gefahr und die Auswirkungen von Richtungsabweichungen.

Parallel zu dieser Entwicklung bauten die Etrusker auf der italischen Halbinsel seit dem 9. Jh. v. Chr. Tunnel: die cuniculi^[13], zahllose Stollen und unterirdische Kanäle müssen die Landschaft Mittelitaliens regelrecht durchlöchert haben. Das kältere und feuchtere Klima jener Zeit bedingte die Anlage unzähliger Be- und Entwässerungsbauten in Form von Sicker- und Abwasserkanälen, Aquädukten, Umleitungen von Wasserläufen, ganzer Komplexe für Drainagen und Seeabsenkungen, die eine intensive Landnutzung ermöglichten^[14]. Häufig wurden jene cuniculi im erwähnten Qanat-Verfahren errichtet^[15]. Am Rande sei erwähnt, daß Veji im Jahre 396 v. Chr. durch einen cuniculus erobert worden sein soll^[16].

Nach dem Vorbild der Etrusker begannen auch bald die Römer mit dem Tunnelbau. Frühe, nichtsdestoweniger beachtliche Tunnel entstanden unter etruskischem Einfluß im 6.Jh. v. Chr. in den Albaner Bergen. Sie dienten der Seeabsenkung wie etwa der Tunnel am Nemi-See (mit 1600 m Länge)^[17]. Mit den Römern wurde die Technik des Tunnelbaus perfektioniert (im Bereich der Aquädukttunnel sogar weitgehend standardisiert) und schließlich in den Provinzen Europas, Afrikas und Asiens verbreitet. Tunnel waren vielerorts für verschiedenartige Zwecke einsetzbar: zur Drainage, Flußumleitung, als Straßen- und Aquädukttunnel. Dabei wandte man beim Bau je nach Gegebenheiten und gebührendem Aufwand mal das Qanat- und mal das Gegenort-Verfahren an. Die Leistungen der römischen Ingenieure mit Tunneln von 5 km Länge oder Aquädukttrassen, die auf einer Länge von 20 km fast durchgehend unterirdisch verliefen, blieben in den folgenden Epochen für lange Zeit unerreicht. Aus dem Mittelalter ist kaum ein nennenswerter Tunnelbau bekannt.

III. Technik

Neben geologischen Problemen (mit hartem Gestein etwa oder im umgekehrten Fall die Einsturzgefahr bei lockeren Erdschichten) bestand die wesentliche Schwierigkeit beim Tunnelbau augenscheinlich darin, eine geplante Trasse nach unter Tage zu übertragen und dann beim Vortrieb der Baulose auch einzuhalten bzw. den vorgesehen Treffpunkt zu erreichen. Daß dies im genauen Wortsinn „danebengehen“ konnte, bezeugen nicht nur Spuren in den Tunneln selbst, sondern auch ausdrücklich eine epigraphische Nachricht^[19]. Je länger die Vortriebsstrecke war, desto größer konnten die Auswirkungen von Richtungsabweichungen im Vortrieb sein. Beim bereits angesprochenen Gegenort-Verfahren wirkten sich Fehler sicher gravierender aus, doch auch bei der Qanat-Bauweise sind häufig Abweichungen und Korrekturen zu beobachten.^[18]

Um gegen drastische und unbemerkte Richtungsfehler gefeit zu sein, bauten die antiken Ingenieure oft von vornherein diverse Versicherungsstrategien in ihre Baupläne mit ein:

a) Der finale Versicherungshaken (Abb.1) verhinderte, daß sich zwei Vortriebsstollen im Berg verfehlten, indem man von der einen Seite aus abknickte und von der gegenüberliegenden Seite zunächst in die entgegengesetzte Richtung abbog, um dann in einem weiten Bogen zurück den anderen Stollen von der Seite anzuschneiden.
b) Eine andere Möglichkeit bestand darin, die Stollen schräg gegeneinander aufzufahren (Abb.2), was die Treffsicherheit erhöhte, auch wenn man sich nicht im geplanten Treffpunkt traf.
c) Ein weiteres Verfahren sah vor, die beiden Suchstollen parallel versetzt voranzutreiben, um dann von einer Seite aus schräg auf den anderen Vortrieb anzusetzen (Abb.3).

Der Vortrieb im Berg war ständig durch Nachmessen der bisher gegrabenen Strecken zu kontrollieren. Tunnel mit häufigen Richtungskorrekturen sind keine Seltenheit (Abb.4). Eigens für die Vortriebsrichtung gab es bei der Arbeit jedoch kaum eine permanente Kontrolleinrichtung. Wo heute ein fest ausgerichteter Laserstrahl die Richtung weist, konnten sich die Bauleute der Antike nur durch den Blick zurück zur Stollenöffnung orientieren (für gerade Tunneltrassen). Dazu konnte es nötig sein, zur Wiederherstellung eines Sichtkorridors einen Teil der Wandung abzuschroten (Abb.5). Vermessungsmarken im Tunnel selbst, z.B. Ritz- oder Rötelmarkierungen, dienten mehr zur Absteckung einer gleichmäßigen, auf einem Niveau liegenden Tunnelsohle oder der Einarbeitung eines Gefälles^[20].

War beim Vortrieb von zwei Suchstollen der Durchschlag erfolgt, konnte dem Tunnel auf Höhe der Suchstollen die geplante Breite gegeben (und die Linienführung begradigt) werden. Von der oberen Ebene aus nahm man nun den Ausbau nach unten strossenweise d. h. stufenweise vor. Dabei konnte auf allen Strossen gleichzeitig gearbeitet werden, wobei das abgearbeitete Material von den oberen Stufen nach unten gegeben wurde.

Doch wie genau wurde eine Tunneltrasse vom Bauplan in die Landschaft übertragen? Einfacher stellte sich dies im Qanat-Verfahren dar. Hier wurde die gesamte Trasse über Tage durch senkrechte Schächte abgesteckt, von denen aus man sich in kleinen Stollenbaulosen auf die jeweils benachbarten Schächte vorarbeitete^[21]. Die Richtungsübertragung wurde nun von Bauschacht zu Bauschacht vorgenommen. Hierzu wird man über den Schächten Böcke mit Richtscheiten aufgestellt haben, die – korrekt ausgerichtet – über herabhängende Lote Fixpunkte auf die Tunnelebene projizierten (Abb.6). Man kann aber auch davon ausgehen, daß vor allem kurze Strecken oft nach Gefühl aufgefahren wurden. Im Gegenort-Verfahren wurden zunächst die Mundlöcher auf beiden Seiten des Berges abgesteckt. Je nachdem, ob der Tunnel ein Gefälle erhalten sollte oder nicht, mußten sie auf einem entsprechenden Niveau angesetzt werden. Höhenunterschiede ließen sich leicht durch Anvisieren von Meßlatten berechnen (auch über den Berg hinweg oder herum)^[22]. Im nächsten Schritt mußte die Trassenlinie zwischen den Mundlöchern ermittelt werden. Heron von Alexandria (1.Jh. n. Chr.) beschreibt^[23] in einer Übungsaufgabe ein Verfahren, bei dem sich mittels eines rechtwinkligen Polygonzuges, der um das Geländerelief herum abgesteckt und vermessen wird, über Trigonometrie die Länge und die Richtung der Tunnelstrecke berechnen läßt. So sind Fixpunkte im Rücken der Mundlöcher konstruierbar, die mit diesen auf einer Linie liegen und die Richtung für den Tunnelvortrieb angeben^[24]. Wenn es die natürlichen Gegebenheiten zuließen, gab es aber auch die Möglichkeit, die Trasse direkt über den Berg abzustecken. Hierzu bediente man sich der einfachen Methode des ‚gegenseitigen Einrichtens einer Geraden‘. Der gesuchten Gerade zwischen den Mundlöchern näherte man sich dadurch an, indem man auf den Berghängen Posten verteilte, die sich über Einsicht von mindestens zwei weiteren Postenpunkten wechselseitig auf die richtige Position in einer Fluchtlinie dirigierten (Abb.7). Auf der so gefundenen Strecke ließen sich schließlich wieder Fixpunkte gegenüber den Mundlöchern abstecken oder – sollte die Geländebeschaffenheit dies nicht begünstigen, z.B. bei Fehlen eines Gegenhanges – Orientierungschächte anlegen, die dann zur Übertragung der Richtung unter Tage dienten (wie Abb.6).

[...]

^[1] Bis zur Umweltzerstörung; vgl. Kap. V.

^[2] Soweit es die Urteilsfähigkeit zuläßt; nicht kalkulierte Schäden wie etwa durch Umweltverschmutzung also ausgenommen.

^[3] Angesichts alltagssprachlicher Definitionen von ‚Tunnel‘ als „unterirdischer, röhrenförmig angelegter Verkehrsweg“ – etymologisch übrigens eine Entlehnung aus dem Altfranzösischen über das Englische in den 20er Jahren des 19.Jh. (Pfeifer, Etymologisches Wörterbuch, S.1475) – scheint eine Arbeitsdefinition sinnvoll. Ein Stollen kann, wenn er z.B. dazu gedacht ist, einen Zugang zum Grundwasser herzustellen, eine ganz ähnliche Bestimmung erfüllen wie ein Tunnel (Ableiten von Wasser). Grewe (Licht, S.8ff.) macht jedoch deutlich, daß ein Verständnis des Begriffs statt von der Bautechnik von der Nutzung des Bauwerks her („Verkehrsweg“) sich für die fachliche Arbeit nicht als zweckmäßig erweist. An weiteren ähnlichen Bauwerkstypen nennt und unterscheidet er (ebd., S.10ff.): Hohlweg, Felseinschnitt, Felsterrasse, Felsgalerie, Felsdurchstich, Überbauung und Unterführung.

^[4] Genauer hierzu Grewe, Licht, S.193f.

^[5] Siehe Kap. IV. 4.

^[6] Ausnahmen s. Kap. IV. 1. und IV. 2.

^[7] Schneider, Technikgeschichte, S.37. 39.

^[8] So geschehen, kundig und beispielhaft, durch Grewe in seinen hier angeführten Arbeiten.

^[9] Z.B. an den Außenwänden von Bogenstrecken – wollte man die Linienführung des Tunnels begradigen, wurden die Innenwände nachbearbeitet; die Firste gibt oft Aufschluß über Suchstollen, da eine Vergrößerung des Querschnitts der Röhren in der Regel von hier aus nach unten und zu den Seiten bzw. die Einarbeitung eines Gefälles bei Aquädukttunneln im Bereich der Tunnelsohle erfolgte; vgl. Grewe, Licht, S.21.

^[10] Siehe Grewe, Licht, S.212, der Datierungen für das 3.Jt. v. Chr. für möglich hält.

^[11] Noch heute findet diese Bautechnik im Maghreb und im Orient Anwendung; Qanat ist direkt übersetzbar mit „Kanal, Aquädukt“; interessant die Benennung einer für ihr Bewässerungssystem bekannten, antiken syrischen Stadt; vgl. A. Dietrich, Kleiner Pauly 3 (1979), s.v. Kanatha, Sp.106.

^[12] Ausführlicher wieder Grewe, Geschichte, S.65-68 (Hiskia) und S.68-70 (Eupalinos).

^[13] So benannt nach Kaninchengängen; vgl. W. H. Groß, Kleiner Pauly 1 (1979), s.v. Cuniculi, Sp.1341.

^[14] Grewe, Licht, S.70f.; mit der Klimaerwärmung ab dem 3.Jh. v. Chr. fielen die cuniculi trocken.

^[15] Die interessante Frage, ob ein früher dahingehender Technologietransfer zwischen Orient und Italien vorliegt, und wenn ja, ob direkt oder indirekt, kann nicht beantwortet werden.

^[16] Liv. V 10.

^[17] Einzelheiten bei Grewe, Geschichte, S.70f.

^[18] Die Darstellung folgt im wesentlichen den Ausführungen Grewes (Licht, S.18-32), der entsprechende Kenntnisse in klarem Vokabular und allgemeinverständlich bereitstellt.

^[19] CIL VIII 2728; vgl. Kap. IV. 4.

^[20] Vgl. Grewe, Licht, S.140.

^[21] Zu ‚Spezialfällen‘ wie Tunnel mit Fensterstrecken oder Schrägschächten siehe ebd., S.26f.

^[22] Zum Prinzip des Nivellierens siehe ebd., S.26 Abb.28.

^[23] Heron Dioptr. 15.

^[24] Ausführlicher bei Grewe, Licht, S.22ff.; sowie zur Praktikabilität dieser Methode.