Jede Strecke und jede Station stellt ihre eigenen Herausforderungen an Konstrukteure, Arbeiter, Ingenieure und Bauleiter. In Frankfurts Untergrund kamen folgende Bauweisen zum Einsatz.
Bei der bergmännischen Bauweise wird der Tunnel komplett unterirdisch gegraben. Im Gegensatz zur offenen Bauweise kann die Baugrube nicht ausgebaggert werden. Bevorzugt wird dies bei dichter oberirdischer Bebauung oder bei der Untertunnelung von Flüssen und Bergen angewendet. Hier werden Tunnelröhren ebenfalls in zwei unterschiedlichen Techniken gegraben. Oft werden die Abtragungen durch zusätzliche Sprengungen unterstützt.
Durch Bodenverbesserung über Injektionen, die die Funktion von Mörtelankern übernehmen, wird ein Tragring um den ausgehobenen Hohlraum hergestellt. Eine Spritzbetonschale und notwendige Tunnelbögen werden direkt im Anschluss auf die Innenseite des Hohlraums aufgebracht. Bei der Mainuntertunnelung wurde zur Festigung des Bodens ein Kältemittel über den Hohlraum gespritzt, das den stark wasserhaltigen Boden gefrieren ließ. Das verhinderte das Eindringen von Wasser in den ausgehobenen Raum.
Beim „Schildvortrieb“-Verfahren wird ein rundes Schneidwerkzeug, meist ein mit Hartmetall-Zähnen ausgerüsteter Schild, rotierend in den Tunnel vorgeschoben. Über Aussparungen im Schild fallen die abgetragene Erde und das Geröll hinter die Maschine. Von dort können sie mit einem Förderband abtransportiert werden. Ist der Untergrund hart – in Frankfurt verlaufen einige Strecken in sehr kalksteinhaltigem Boden –, muss zusätzlich gesprengt werden.
Bei der offenen Bauweise wird der Tunnel in einer offenen Baugrube erstellt, die nach Fertigstellung des Abschnitts wieder verfüllt wird. Der Vorteil besteht in den relativ geringen Kosten, da offen gegraben wird. Der Nachteil ist die aufwendige, da provisorische Verkehrsführung über Umwege, die sich normalerweise über den gesamten Zeitraum des Baus hinzieht. Unterschieden wird dabei je nach örtlicher Begebenheit in die „Hamburger“ und in die „Geböschte Bauweise“.
Der komplette Streckenabschnitt wird hier offen gebaut. Besonderheit: die abgestützten Grubenwände, die eine Abdeckung mit Platten möglich machen. Über eine solche abgedeckte Grube kann der Individualverkehr weiter fahren. Bemerkenswert an der „Hamburger
Bauweise“ ist der weitere Arbeitsraum neben der eigentlichen Tunnelröhre. Von dort wird die Abdichtung von außen auf die fertige, trockene Betonwand des Bauwerks gebracht. Verwendet wurde diese Bauweise vor allem auf der „A-Strecke“ entlang der Eschersheimer Landstraße.
Da die Station „Nordweststadt“ (heute „Nordwestzentrum“) unter dem geplanten, aber noch nicht gebauten Einkaufszentrum errichtet werden sollte, stand für Station und Tunnel eine große, unbebaute Fläche zur Verfügung. Auf einer solchen bietet sich die kostensparende „Geböschte Bauweise“ an, die auf eine Abstützung des Erdraums verzichtet und stattdessen die Grubenwände wie Böschungen anlegt.
Each line and each station presents unique challenges to designers, workers, engineers and construction managers. The following construction methods were used in Frankfurt's subway system.
In the mining construction method, the tunnel is built entirely underground. As opposed to open cut tunnelling, the tunnel cannot be excavated. This is the preferred method for densely built-up areas above ground or for tunnelling under rivers and mountains. Here too, the tunnel tubes are excavated using two different techniques. The excavation is often supported by additional blasting.
A support ring is created around the excavated cavity by improving the ground with injections that act as mortar anchors. A shotcrete shell and the necessary tunnel arches are then constructed directly inside the cavity. During the tunneling under the Main, a refrigerant was sprayed over the cavity to solidify the ground by freezing the very water-rich soil. This prevented water from entering the excavated space.
In shield tunnelling, a circular cutting tool, usually a carbide-toothed shield, is pushed into the tunnel while rotating. The excavated soil and debris fall through recesses in the shield behind the machine. From there, they can be removed on a conveyor belt. If the ground is hard - in Frankfurt, some sections run through very calcareous soil - additional blasting is required.
In the open construction method, the tunnel is built in an open excavation, which is then filled in after the section has been completed. The advantage is the relatively low cost because the excavation is open. The disadvantage is the time-consuming temporary diversion of traffic, which usually lasts for the entire construction period. Depending on the local conditions, a distinction is made between the "Hamburg" and "embanked" construction methods.
The entire track section is built open. Special feature: the pit walls are supported, allowing them to be covered with slabs. Traffic can continue to pass over such a covered pit. The remarkable thing about the “Hamburg construction method” is the additional working area next to the actual tunnel tube. From here, the waterproofing is applied to the finished, dry concrete wall of the structure from the outside. This construction method was mainly used for the "A Line" along the Eschersheimer Landstrasse.
As the "Nordweststadt" station (now "Nordwestzentrum") was to be built under the planned but not yet built shopping center, a large, undeveloped area was available for the station and tunnel. In such an area, the cost-saving embanked construction method, which eliminates the need for supporting the soil and instead builds the pit walls like dams, was an obvious choice.