Bauwerke



3D-Darstellung der geplanten FAIR-Anlage
Blick von Osten auf FAIR: Hinten die bestehende GSI-Anlage (1), vorne der unterirdische Ringbeschleuniger (2) und die weiteren FAIR-Gebäude (3).

Mit den geplanten 1,1 Kilometern Tunnel und 23 Gebäuden ist FAIR eine große Baustelle. Die Logistik einer solchen Baustelle ist faszinierend, denn auf verhältnismäßig kleinem Raum müssen viele Menschen zusammenarbeiten und die Zulieferung der enormen Mengen an Baumaterial muss nach engen Terminplänen koordiniert werden. Zudem stellen die Bodenbeschaffenheit, die Geometrie der Anlage und ihre Nutzung als Hochtechnologie-Forschungsanlage besondere Herausforderungen an den Bau.

Die Baustraße



Teerarbeiten auf der Messeler-Park-Straße
Die östliche Messeler-Park-Straße wurde als Teil der Baustraße ertüchtigt und verbreitert (Foto: Gaby Otto für FAIR)

Lastwagen und andere Baufahrzeuge nutzen die Baustraße zu FAIR. Die Ampelanlage für die äußere Baustraße ist seit Anfang Januar 2013 in Betrieb. Die äußere Baustraße führt von der Bundesstraße 3 um das Gewerbegebiet von Darmstadt-Wixhausen herum auf die Messeler-Park-Straße, um den Baustellenverkehr nicht an den Wohngebieten vorbei-zu-führen (Karte). Ein Teil der Messeler-Park-Straße und des Radwegs wurden verbreitert, damit auch zwei nebeneinander liegen gebliebene Lastwagen die Straße nicht vollständig blockieren. 

Der Bauverkehr wird über die südliche äußere Baustraße auf die Baustelle geführt, die nördliche äußere Baustraße (Prinzenschneise und Messeler-Park-Str.) dient der Ausfahrt. 

Zu Spitzenzeiten 44 Lkw pro Stunde 

Zu Spitzenzeiten werden 44 Lastwagen pro Stunde die äußere Baustraße als Zu- und Abfahrt nutzen. Zum Vergleich: Die Verkehrszählung 2010 ergab 17.020 Fahrzeuge pro Tag (durchschnittlich rund 709 Fahrzeuge pro Stunde), die die Bundesstraße 3 am Ortsteileingang von Darmstadt-Wixhausen passierten (siehe Verkehrsmengenkarten von Hessen Mobil).
Neben der äußeren Baustraße gibt es auch auf der Baustelle selber ein Netz von Straßen. Diese inneren Baustraßen dienen dazu, zum Beispiel den Aushub aus den Baugruben zu den Bodenlagern zu transportieren, die an die Baustelle grenzen.

Regelmäßig werden an verschiedenen Punkten rund um die Baustraße Geräusch- und Staubentwicklung gemessen, um die Emissionen zu kontrollieren.

Die Reifenwaschanlage



Ein Lkw in der Reifenwaschanlage auf der FAIR-Baustelle
Die Reifenwaschanlage bei FAIR (Foto: Gaby Otto für FAIR)

Eine Reifenwaschanlage ist an der nördlichen Baustellenausfahrt installiert. Sie dient dazu, die Verschmutzung der Straßen durch Lastwagen und Baufahrzeuge zu vermeiden.

Fußgänger- und Radfahrerumleitung



Karte: nördliche Umgehung über Mörsbacher Grund, südliche Umgehung über Kalkofen und Bauernhof Benz
FAIR-Umgebungskarte mit südlicher und nördlicher Umleitung (Karte: Markus Bernards für FAIR)

Durch die FAIR-Baustelle sind die Prinzenschneise (nördlich an der GSI vorbei) und der Dreischläger Weg (östlich der GSI durch das Baufeld) für Fußgänger und Radfahrer nicht mehr passierbar. Die Baustelle kann südlich oder nördlich (gepunktete Linien) umgangen und umfahren werden. Die Tannackerschneise wurde auf Kosten von FAIR als Forstweg neu gemacht. Bei anhaltend nasser Witterung ist die nördliche Umleitung für Radfahrer nicht zu empfehlen, da der Wiesenweg durch den Mörsbacher Grund aus naturschutzrechtlichen Gründen nicht befestigt ist. Radfahrer sollten daher bei entsprechender Witterung die südliche Umleitung wählen.

 

Betonmischwerk



Schalbeton
(Foto: Melanie Steden)

600.000 Kubikmeter Beton werden bei FAIR verbaut. Dafür lohnt sich ein eigenes Betonmischwerk. Denn wenn der Beton vor Ort gemischt wird, muss weniger herantransportiert werden. Weitere Vorteile: Es ist einfacher, immer so viel Beton fertig zu haben, wie gerade benötigt wird. Außerdem kann so eine gleichmäßige Qualität des Betons garantiert werden.

Bodenaushub



Der Oberboden ist in Erdhügeln gelagert
Temporäre Oberbodenlager auf dem Baufeld (Foto: Markus Bernards für FAIR)

Eine Million Kubikmeter Erde werden für den Bau von FAIR bewegt - so viel wie für 1.000 bis 2.000 Einfamilienhäuser. Der Aushub landet auf Bodenlagern am Rand des Baufelds, damit die Transportwege kurz gehalten werden. Das spart Kosten und schont die Umwelt. Bevor die erste Schaufel Erde bewegt wird, haben Baulogistiker überlegt, wie die Bodenlager optimal genutzt werden können: Welcher Aushub muss zu welchem Zeitpunkt gelagert und was kann direkt wieder verfüllt werden? Besonderes Augenmerk dient dem wertvollen Ober- oder Mutterboden: Er wird gesondert gelagert und gepflegt, denn ein Gutteil davon soll wieder zur Begrünung der fertigen FAIR-Anlage genutzt werden.

Grundwassermanagment



Schemazeichnung mit Entnahme- und Schluckbrunnen sowie Grundwassermessstelle
Über Schluckbrunnen wird das Grundwasser in unmittelbarer Umgebung der Baustelle wieder versickert. (Grafik: Carola Pomplun/Markus Bernards für FAIR)

Das angrenzende Waldgebiet, Grundwasserbrunnen der Umgebung und die benachbarten Gebäude der GSI sollen durch den Bau von FAIR nicht beeinträchtigt werden. Ein kluges Grundwassermanagement ist hier entscheidend: Durch Pumpen an den Baugruben wird der Grundwasserspiegel gesenkt und es entsteht ein Grundwassertrichter. Damit dieser möglichst klein bleibt, wird das abgepumpte Wasser in rund 50 Schluck- oder Infiltrationsbrunnen in unmittelbarer Umgebung der Baustelle wieder dem Grundwasser zugeführt. So kann erreicht werden, dass der Grundwassertrichter im Wesentlichen auf das Baugebiet beschränkt bleibt und Bäume oder Grundwasserbrunnen in der Nachbarschaft nicht wesentlich beeinträchtigt werden.

Der 1,1 Kilometer lange Ringtunnel wird als wandernde Baustelle in Abschnitten von etwa 200 Metern gebaut, in offener Bauweise mit einer Baugrube. So muss das Grundwasser auch nur abschnittsweise abgesenkt werden.

Vor Beginn der Bauarbeiten haben externe Gutachter im Rahmen des wasserrechtlichen Genehmigungsverfahrens die Größe des Grundwassertrichters errechnet, und während der Bautätigkeit wird der Grundwasserspiegel an zahlreichen Messestellen rings um die Baustelle kontinuierlich überwacht, um zu kontrollieren, dass sich der Grundwasserspiegel unter Feuchte-sensiblen Biotopen und Waldflächen nur im Rahmen seiner natürlichen Schwankungsbreite bewegt.

Durch das Grundwassermanagement wird außerdem sichergestellt, dass der wissenschaftliche Betrieb der GSI nicht mehr als nötig beeinträchtigt wird. Denn die empfindlichen Teilchenstrahl-Apparaturen werden schon durch sehr geringe Bewegungen der Gebäude gestört.

Presseinformation zu den Grundwasser-Messstellen

  

Abwasserkanal für FAIR



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Bau der Abwasserleitung (Foto: Markus Bernards für FAIR)

Südlich von FAIR und GSI wurde bereits der erste Abschnitt der Abwasserleitung für die Teilchenbeschleunigeranlage FAIR gebaut. Die Abwasserleitung verläuft vom Baufeld kommend unter der Baustraße und wird dann um das Klärwerk der GSI herum geführt. Der Anschluss an das Abwassernetz Richtung Wixhausen erfolgt zu einem späteren Zeitpunkt.

  

Vermessung



Bild eines Messpfeilers und eines Vermessungsingenieurs bei der Arbeit
Messpfeiler im Mörsbacher Grund...
und Peilung am Rand des Baufelds (Fotos: Markus Bernards für FAIR)

Vermessungsingenieure haben rund um die FAIR-Baustelle viele Messpfeiler angelegt, die als Eckpunkte eines virtuellen Netzes von Messlinien quer über die Baustelle dienen. Mithilfe dieses Messnetzes übertragen die Vermessungsingenieure die Baupläne auf die Baustelle und können exakt bestimmen, wo welches Gebäude stehen und wo welche Straße verlaufen soll. Auch wie weit sich die Gebäude nach ihrer Fertigstellung setzen, können die Vermessungsingenieure überprüfen.

Die Messpfeiler sind mit Betonringen geschützt, damit sie nicht versehentlich von einem Bau- oder Forstfahrzeug gerammt werden.

Bohrpfähle



Probebohrung mit schweren Baumaschinen
Große Bohrmaschinen werden in Stellung gebracht.
Der Beton für die Bohrpfähle wird in einem kleinen Betonmischwerk auf der Baustelle hergestellt.
In einer Werkhalle werden zum Beispiel Schweißarbeiten ausgeführt.
Die Bohrpfahlarbeiten werden von diesen Containern aus gesteuert. (Fotos: Markus Bernards für FAIR)

Rund 1.350 Bohrpfähle stabilisieren den Untergrund, damit sich die Gebäude von FAIR weniger und vor allem gleichmäßig setzen. Dazu werden bis zu 60 Meter tiefe Löcher mit einem Durchmesser von 1,20 Metern gebohrt und mit Stahlbeton gefüllt. Im Sommer 2011 wurde das Verfahren durch Probebohrungen auf dem GSI-Gelände getestet.

Die Bodenplatten der Gebäude werden direkt auf den Bohrpfählen aufsitzen, Fachleute sprechen von einer gekoppelten Pfahl-Plattengründung.

Der erste Bohrpfahl wurde im März 2013 gebaut (zu sehen auf einem Youtube-Video)

Beschleunigertunnel



Schema des Ringtunnels mit Versorgungs- und Beschleunigertunnel
Querschnitt durch großen Ringtunnel. Nach rechts liegt die Mitte des Rings. (Grafik: Markus Bernards für FAIR)

1,1 Kilometer Umfang hat der Beschleunigertunnel, in dessen Inneren Platz für zwei übereinander liegende Ringbeschleuniger ist, die Schwerionen-Synchrotrone SIS 100 und SIS 300. Daneben liegt der Versorgungstunnel, in dem die Leitungen zum Beispiel für Strom und das flüssige Helium verlaufen, mit denen die Elektromagnete auf minus 269 Grad Celsius gekühlt werden. Bei dieser Temperatur fließt der Strom in den Magneten ohne Widerstand - sie werden supraleitend - wodurch sich extrem starke Magnetfelder erzeugen lassen. Außerdem bietet der Versorgungstunnel Platz für zum Beispiel Netzgeräte, die Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln, oder die für die Kontrolle der Ionenstrahlqualität wichtig sind.

Der Ringtunnel ist eigentlich ein Sechseck. Dies liegt daran, dass der Ionenstrahl nur auf den geraden Streckenabschnitten fokussiert werden kann. Dies ist immer wieder nötig, da die elektrisch geladenen Ionen, die den Strahl bilden, sich gegenseitig abstoßen. Auch die Qualitätskontrolle des Ionenstrahls und die Beschleunigung geschehen in geraden Abschnitt.

Der Beschleunigertunnel wird in offener Bauweise errichtet, also mit einer Baugrube. Ein Tunnel im Untertagebau wäre unwirtschaftlich gewesen, unter anderem, weil der Krümmungsradius des Tunnels stellenweise zu klein ist für Vortriebsmaschinen. Der Tunnel wird in Abschnitten von jeweils rund 200 Metern gebaut, an der tiefsten Stelle liegt der Tunnelboden rund 17 Meter unter der Oberfläche. Erst nachdem der Tunnel fertig ist, werden die Maschinen und technischen Geräte über zwei Versorgungsschächte in den Tunnel gebracht. 

Weitere Informationen zum Beschleuniger

Transfergebäude und Hauptversorgungsgebäude Nord



Ausschnitt aus 3D-Modellzeichnung
Unter dem lang gestreckten Hauptversorgungsgebäude Nord liegt das Transfergebäude, in dem sich mehrere Strahlführungen überkreuzen. (3D-Modell)
Zum Vergleich die gesamte Anlage (Illustration: ion42 für FAIR)

Südlich des Ringbeschleunigers entsteht als eines der ersten Bauwerke das komplexeste Gebäude der Anlage, das unterirdische Transfergebäude. Es ist eine Art Stellwerk für die Ionenstrahlen: Hier sind die "Weichen", die den Ionenstrahl in den Ringbeschleuniger hinein und wieder herausführen. Außerdem gibt es Strahlführungen, die direkt von den GSI-Vorbeschleunigern zu den Experimentierstationen führen. Das Transfergebäude wird bis 17 Meter unter das Straßenniveau reichen.

Über dem Transfergebäude wird sich das Hauptversorgungsgebäude Nord 20 Meter über Straßenniveau erheben, es wird rund 172 Meter lang werden. Hier werden zum Beispiel die Stromversorgung für die Beschleuniger-Magnete und Wasserversorgung für bestimmte Kühlsysteme untergebracht. Auf einem Teil des Daches werden die zugehörigen Wärmetauscher stehen.

Beide Gebäude zusammen werden rund 6.000 Quadratmeter Nutzfläche haben.

 
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