Gotthard-Basistunnel: Stand der Arbeiten

Ende März 2010 waren vom insgesamt 151,8 km langen Tunnelsystem des Gotthard-Basistunnels 144,8 km oder 95,4 % ausgebrochen. Bis zum Hauptdurchschlag zwischen Sedrun und Faido, der am 15. Oktober 2010 stattfindet, fehlen nur noch etwa 2,5 km. Der folgende Beitrag gibt einen Überblick über den Stand der Arbeiten.


Parallel zum Vortrieb kamen auf allen Baustellen die Rohbau-Ausrüstung und die Betonarbeiten für den Innenausbau voran. Ende 2009 waren 85 von 176 Querschlägen ausgerüstet und etwa 9427 m Innengewölbe betoniert. Aus heutiger Sicht steht der planmäßigen Eröffnung des Gotthard-Basistunnels im Jahr 2017 nichts im Weg (Bild 1).


Offene Strecke Gotthard Nord

Die offene Zufahrtsstrecke zum Gotthard-Basistunnel umfasst neben dem Bahntrassee zahlreiche Kunstbauten. Nicht weniger als 6 Unterführungen mit bis zu 75 m Länge, 5 Brückenbauwerke mit bis zu 21 m Spannweite und eine Vielzahl von Durchlässen und Stütz-
mauern sind zu erstellen. Es wird permanent gleichzeitig an verschiedenen Projektteilen gearbeitet.


Teilabschnitt Erstfeld

Der Gotthard-Basistunnel verläuft im Abschnitt Erstfeld in einer rd. 7,2 km langen Felsstrecke in 2 Einspurröhren, die mit je einer Tunnelbohr-
maschine mit einem Ausbruch-
durchmesser von 9,58 m aufgefahren wurden. Mit dem Durchschlag in der Oströhre am 16. Juni 2009 und exakt
3 Monate später in der Weströhre war der Vortrieb in den beiden Röhren zwischen dem Portal Erstfeld und der Losgrenze Amsteg deutlich früher als geplant abgeschlossen. Nach Vortriebsende folgten jeweils die unterirdische Demon-
tage und der Abtransport der Tunnelbohrmaschinen durch die ausgebrochenen Tunnel-
röhren.


Vortrieb bergmännischer Tunnel

Die beiden Tunnelbohr-
maschinen erreichten bis zu den Durchschlägen hervorragende Vortriebsleistungen. In der Oströhre erreichte die Arbeitsgemeinschaft Gotthard-Basistunnel Nord Los 151 Erstfeld (AGN Los 151) eine durchschnittliche Leistung pro Arbeitstag von 18,27 m. Mit einem vermessungstechnischen Durchschlagfehler von 14 mm quer zur Tunnelachse und 5 mm in der Höhe wurde auch das Ziel eines minimalen Durchschlag-
fehlers erreicht.

In der Weströhre resultierte eine durchschnittliche Vortriebs-
leistung von 16,27 m/AT. Mit 56 m gefräster und gesicherter Tunnelröhre in 24 Stunden war die Tunnelbohrmaschine „Gabi II“ am 19. Juli 2009 auf (Welt)-Rekordfahrt. Auch der zweite Durchschlag erfolgte mit höchs-
ter Präzision. Die Abweichung quer zur Tunnelachse betrug nur gerade 9 mm, in der Höhe 7 mm.

Rohbau Tunnel Erstfeld

Dem Vortrieb folgte der Einbau der Sohle und der darin einbetonierten Schmutzwas-
serleitung. Parallel dazu erfolgte der Ausbruch der 23 Querschläge. Mittlerweile ist der Innenausbau bei 21 davon abgeschlossen. Die 2 verbleibenden Querschläge werden für logistische Zwecke im Zu-
sammenhang mit dem Ausbruch und dem Ausbau der Ver-
zweigungsbauwerke benötigt.

In beiden Röhren sind die Arbeiten am Fundament für die Gewölbeschalung, dem Kicker, im Gang. In der Oströhre waren Ende Februar 2010 3826 m und damit mehr als 50 % betoniert. In der Weströhre sind 5370 m (rd. 75 %) erstellt und bereit für die folgenden Gewölbearbeiten.

Nach dem Transport der Schalungseinheiten (bestehend aus Abdichtungswagen, Beweh-
rungswagen, Gewölbeschalung und Nachbehandlungswagen) von Amsteg nach Erstfeld im Januar 2010 konnten in der Oströhre im Februar 2010
die Gewölbearbeiten beginnen (Bild 2).

Die innovative Lösung mit Banketten aus vorfabrizierten Elementen hat sich in Amsteg bestens bewährt und kommt nun auch in Erstfeld anstelle der Ortbetonbauweise zum Einsatz. Mit den im Betonwerk vorfabrizierten Elementen kann eine höhere Verlegegenauigkeit der im Bankett eingelegten Kabel-
schutzrohre erreicht werden.


Wasseranfall

Wie sich bereits im vergangenen Jahr gezeigt hat, ist der Bergwasseranfall im Teilab-schnitt Erstfeld wesentlich höher als prognostiziert. Die anfallenden Bergwassermengen nahmen seit dem Erreichen des Spitzenwertes von rd. 465 l/s im Juli 2009 wieder deutlich ab. Im Winterhalbjahr flossen rd. 220 l/s aus dem Tunnel. Im Frühjahr/Sommer 2010 ist mit einem erneuten Anstieg zu rechnen.

Um die erwarteten großen Wassermengen im Sommer 2010 bewältigen zu können, wurde die Wasserbehandlungs-anlage um weitere Behandlungs-straßen erweitert. Es steht eine Kapazität von 400 l/s zur Verfügung, zusätzlich können 100 l/s über eine Notbehandlung geführt werden. Im Sachplan AlpTransit des Bundes ist die unterirdische Fortsetzung des Tunnels in Richtung Axen, Uri Berg Lang Axen (UBLA) genannt, festgeschrieben.

Verzweigungs-
bauwerke

Als Vorinvestition und um ungünstige bau- und bahnbetriebliche Randbedingungen für eine spätere Realisierung („Uri Berg lang Axen) zu vermeiden, werden die unterirdischen Verzweigungsbauwerke bereits jetzt ausgebrochen.

Die rd. 400 m langen Kavernen sind trompetenförmig und werden im Spreng-
vortrieb aufgefahren. Anfangs entspricht die Ausbruchfläche jener der Einspurtunnel, danach nimmt sie auf einer Länge von 400 m kontinuierlich zu und beträgt bei einem Achsabstand der Gleise von 12 m im Maximum rd. 200 m2. Die Dicke des Felspfeilers zwischen dem Einspurtunnel und der abzweigenden Röhre beträgt an dieser Stelle 3 m, die Spannweite des Ausbruchs rd. 22 m. Im Frühling 2009 begann der Ausbruch des Verzweigungsbauwerks Ost, im Juli 2009 startete auch der Vortrieb der Verzweigung in der Weströhre. Die Ausbruch-
arbeiten werden in mehreren Etappen ausgeführt (Bild 3).

Zuerst muss der definitive Felspfeiler (0) gesichert werden. Der Zugangsstollen zur abzweigenden Röhre (1) wird gesprengt und im Folgenden der für die Ausbrucharbeiten der abzweigenden Röhre benötigte Dienststollen (2) aufgefahren. Nun kann der Sprengvortrieb der abzweigenden Röhre (3) beginnen. Der Vortrieb der
140 m (bzw. in der Verzweigung West 180 m) langen Röhre unterteilt sich in Ausbruch von Kalotte und von Strosse/Sohle. Im Anschluss folgt die Auf-
weitung der Verzweigung vom Einspurtunnel aus (5). Die Ausweitung von First und Parament geschieht ebenfalls in Etappen. Schliesslich erfolgt der weitere Ausbruch der restlichen Bereiche (6). Der hier nicht aufgezeigte Arbeitsschritt (4) betrifft den Ausbruch von Nischen im Weichenbereich.

Per Ende Februar 2010 waren 336 m von 382 m der Aufweitung Ost ausgebrochen und gesichert. Bis Ende April 2010 waren die Aufweitungs-
arbeiten abgeschlossen. Im Ver-
zweigungsbauwerk West sind bis dato 90 m von 404 m ausgebrochen und gesichert. Die Arbeiten werden bis Juni 2010 abgeschlossen sein (Bild 4).

Die beiden Verzweigungs-
kavernen werden zweischalig mit einer Ausbruchsicherung bestehend aus Systemankerung (Reibrohranker bzw. Mörtel-
anker) und einer bewehrten Spritzbetonschale, einer Abdich-
tung und der Innenschale aus Ortbeton ausgeführt. Die Dicke der bewehrten Ortbetonschale nimmt mit zunehmender Spannweite von 30 cm auf
maximal 45 cm zu. Im Verzwei-
gungsbauwerk Ost beginnen die Gewölbearbeiten im Juli 2010, im Westen im November 2010. Der Innenausbau der abzweigenden Röhren beschränkt sich auf eine einschalige Spritzbetonschale, einzig die ersten 10 m entsprechen dem Profil der Einspurtunnel und sind mit einem Ortbeton-Innengewölbe versehen.


Tagbautunnel

Die ersten 600 m des Gotthard-Basistunnels entstehen im Tagbau. Die Arbeiten wurden im April 2008 aufgenommen. In der Endgestaltung werden die beiden Tagbau-
tunnelröhren bis zu 14 m hoch mit Ausbruchmaterial aus dem Tunnel überschüttet. Ende Februar 2010 waren 420 m der Oströhre und 250 m der Weströhre fertig betoniert. Für die Erstellung der beiden Tagbautunnelröhren sind 5 verschiedene Profiltypen notwendig.

Beginnend mit dem im Endzustand sichtbaren polygonalen Profil im Portalbereich Erstfeld werden die beiden Tunnelröhren direkt nebeneinander geführt. Im Anschluss werden die beiden Röhren getrennt geführt und der Achs-
abstand der beiden Tunnelröhren nimmt Richtung Süden von rd. 8 m auf 13 m zu. Im Innern der Tunnelröhre geht das Profil vom polygonalen in ein hufeisenförmiges Profil über. Im Übergangsbereich vom Tag-bautunnel zum bergmännischen Tunnel werden mit der Erstellung der Kragplatte Ost im Sommer 2010 die Vor-
aussetzungen für den Zusam-
menschluss der beiden Tunnel-
profile geschaffen. Im Winter 2011 werden die Vorbereitun-gen für die Verbindung der Röhre West getroffen (Bild 5).


Teilabschnitt Amsteg

Im Verlauf des Jahres 2009 wurde das Innengewölbe der beiden Röhren fertig gestellt. Zuletzt war in der Oströhre der Einbau des Gewölbes im Bereich Startröhre, Montagekaverne und Speisepunkt erfolgt, während in der Weströhre der Banketteinbau lief. Im 2. Halb-
jahr 2009 wurden die Beton-
arbeiten der Querschlag-
abschlusswände abgeschlossen und die Querschläge, als Ab-
schluss zu den beiden Tunnel-
röhren, mit Querschlagtüren ausgerüstet. Die Querschläge wurden mit Lüftungssystemen und Doppelböden versehen. Die Konstruktion der Doppelböden besteht aus einer Unter-
konstruktion aus Edelstahl, einem Gitterrost aus glasfaserverstärktem Kunststoff, sowie faserbewehrten, unbefestigten Bodenplatten.


Abnahme

Der Rohbau der rd. 11 km langen Tunnelröhren zwischen Amsteg und Sedrun war termingemäß fertig und ist bereit für den Einbau der Bahntechnik. Am 9. Dezember 2009 fand die Abnahme der beiden Tunnel-
röhren südlich der Montage-
kavernen bis zur Losgrenze des Teilabschnitts Sedrun, sowie des Kabelstollens bis zum Kraftwerk Amsteg statt. Mit der Abnahme wurde das Werk – und damit auch Nutzen und Gefahr – in die Verantwortung des Bauherrn übergeben. Seit dem 15. Januar 2010 sind die Einspurröhren Ost und West, sowie die Querschläge in der Obhut des Bahntechnik-
unternehmers.

Im Zugangsstollen und im Fußpunkt Amsteg werden noch Arbeiten ausgeführt. Insbeson-
dere im Kreuzungsbereich des Baustollens mit den beiden Einspurtunneln und im Speise-
punkt sind aufwändige Beton-
arbeiten nötig. Diese werden bis Ende 2011 abgeschlossen sein.


Teilabschnitt Sedrun

Nach den ausgedehnten Störzonen erreichten die Südvortriebe im Frühsommer 2009 die geologisch günstige Formation der Paradiesgneise. Es resultierten durchschnittliche Auffahrleistungen von
4 m/Tag, bei maximalen Leis-
tungen von bis zu 7 m/Tag. Am 20. Oktober erreichte der Vortrieb in der Weströhre Süd Tunnelkilometer 226.308 und damit die ursprünglich vertraglich vereinbarte Losgrenze (inkl. der Option von 1 km). Zur Terminsicherung hatte sich die ATG im Jahr 2008 entschieden, die Losgrenze in Richtung Faido zu verschieben.

Neue Deponie Claus Surrein

Die Verschiebung der Losgrenze von Sedrun in Richtung Faido hat den Anfall von bis zu weiteren 750.000 t Ausbruchmaterial zur Folge und erforderte eine Anpassung des Bewirtschaftungskonzepts, da die bisherigen Deponien (Val Bugnei, Val Bugnei Ost) erschöpft waren. In der ersten Jahreshälfte 2009 wurden die Installationen für die Ablagerung Claus Surrein erstellt. Diese beinhalten die Förderbandanlage (Förderband über die Cavor-
giabrücke, Verteilbänder im Deponiebereich, Verteilstatio-
nen und Übergabetürme). Termingerecht konnte mit der Deponierung von Ausbruch-
material am 1. Oktober 2009 begonnen werden. Bis Ende März 2010 wurden 143.000 t Ausbruchmaterial und Schlamm abgelagert (Bild 6).


Tunnelvortrieb Süd

Im Oktober 2009 ereignete sich in der Oströhre bei km 126.252,5 ein Niederbruch. Im Laufe der Schutter-/Sicherungs-
maßnahmen fand eine zunehmende Vernässung des östlichen First und Parament-
bereichs statt. Die Vernässung des kakiritisierten Gesteins führte zu einer beginnenden Kaminbildung, welche auch durch Spritzbetonauftrag nicht mehr gestoppt werden konnte. Der Nachbruch erfolgte sowohl aufwärts wie auch rückwärts. Das Bergwasser muss durch die Auflockerung den Weg vom Umgebungsgestein in den ansonsten relativ undurchlässigen kakiritisierten Bereich gefunden haben (Bild 7).


Innenausbau

Große Fortschritte machte im Teilabschnitt Sedrun auch der Innenausbau. Nach der erfolgreichen technischen Prüfung von km 120.200/220.200 bis Losgrenze Nord gingen im Oktober die beiden Tunnelröhren nördlich der Multifunktionsstelle termingerecht und unter Ein-
haltung des vorgesehenen Kos­tenrahmens in die Obhut der ATG über. Am 15. Januar 2010 konnte dieser Abschnitt dem Nachfolgeunternehmer Transtec für den Einbau der Bahntechnik übergeben werden.


Teilabschnitt Faido

Beide Tunnelbohrmaschinen haben die Piora-Mulde problemlos durchfahren (tunnel 4/2009, Erfolgreiche Durch-
örterung der Piora-Mulde im Teilabschnitt Faido). Der Vor-
trieb in den folgenden Medelser-Graniten stellte die Maschinen bezüglich Verschleiß von Bohr-
werkzeugen und Bohrkopf vor hohe Herausforderungen. Rund alle 1000 m war eine Bohrkopf-
revision nötig. Bautechnisch zeigten sich keine allzu großen Überraschungen. Vereinzelt wurden leichte Bergschläge registriert. Der Initialwasseranfall lag abschnittweise bei 20 l/sec, insgesamt bei rd. 45 l/sec. Es resultierten durchschnittliche Vortriebsleistungen von 280 bis 540 m/Monat. Der Intrusions-
körper des Medelser-Granits war aber mit 4,5 km deutlich länger als die prognostizierten 2 km.

Am 2. März 2010 erreichte die TBM Ost die Tenelin-Zone und danach die Streifengneise des Gotthardmassivs. Zurzeit befindet sich der Vortrieb in der Borel-Zone, welche bisher problemlos durchfahren werden konnte. Der Hauptdurchschlag zum Abschnitt Sedrun erfolgt am 15. 10. 2010. Die Vortriebe beider Tunnelröhren liegen im Einflussbereich der Stauhaltung Santa Maria. Diese Staumauer wird seit langem messtechnisch überwacht. Alle bisher gemessenen Deformationen liegen weit unter dem Schwellenwert, so dass im Tunnel bisher keine der vorsorglich geplanten Maßnah-men ergriffen werden mussten.


Niederbruch in der Weströhre

In der Nacht vom 3. auf den 4. März 2010 ereignete sich in der nacheilenden Weströhre vor dem Bohrkopf ein Niederbruch, dessen Bewältigung einige Wochen in Anspruch nehmen wird. Interessanterweise durchfuhr die TBM Ost diese geringmächtigen, 20 bis 30 cm dicken Kakirite ohne größere Proble-
me. Lediglich ein Überprofil von 2 bis 3 m über dem Bohrkopf behinderte zeitweise den Vor-
trieb der Ostmaschine. Ent-
sprechend war man in der West-
röhre gewarnt und hat vor-
sorglich rechtzeitig auf Bogen-
ausbau umgestellt. Trotz dieser Maßnahme entstand der Nie-
derbruch, der zurzeit auf über 1000 m3 geschätzt werden muss.


Innenausbau

Parallel zu den Vortriebs-
arbeiten lief der Innenausbau in der Multifunktionsstelle Faido. Im Abluftsystem West waren die Arbeiten in allen Abluft-
schächten Anfang November 2009 abgeschlossen, danach begann der Ausbau des Abluft-
systems Ost. Zurzeit wird meist an mehreren Arbeitsstellen gleichzeitig betoniert.


Teilabschnitt Bodio

Die Rohbau-Ausrüstung ist abgeschlossen, alle Querschläge sind ausgerüstet. Nach dem Rückbau der Schienen der Stollenbahn, der Tunnelreini-
gung und der erfolgreichen technischen Prüfung am 17. Dezember 2009 konnte die Arbeitsgemeinschaft den Roh-
bau der Weströhre der ATG übergeben. Die bahntechnische Ausrüstung der Weströhre Bodio für die spätere Teststrecke kann also planmäßig beginnen. Auch wenn die einzelnen Tätigkeiten im Vergleich zu Vortriebsarbeiten eher unbedeutend erscheinen, dokumentieren die nachfolgenden Zahlen den großen Aufwand, der im über 15 km langen Tunnelab-
schnitt vor der technischen Prüfung zu leisten war. So mussten beispielsweise für das Entwässerungssystem insgesamt 63 km Rohrleitungen gespült, gereinigt und mit einem Kameraroboter befahren werden. Für die Reinigung des Innengewölbes und der Ober-
flächen von Bankett und Sohle fiel eine Fläche von 415.000 m2 an. Die technische Prüfung zeigte, dass auch in Bodio eine hohe Ausführungsqualität erreicht worden ist: Sanierungs-
arbeiten am Entwässerungs-
system infolge von Beschädi-
gungen oder Ausführungsmän-
geln waren auf Abschnitte von insgesamt wenigen hundert Metern beschränkt. Dies sind weniger als 1 % aller Leitungs-
stränge. Von 1300 Blockfugen des Innengewölbes wurden im Zug der Garantiearbeiten an
13 Fugen eine Endsanierung erforderlich, dies entspricht einem Anteil von ca. 1 ‰ (Bild 8).

Die Oströhre wird derzeit noch für die gleisgebundene Versorgung der Vortriebe im Abschnitt Faido und zum Abtransport des Ausbruch-
materials genutzt. Somit konnte dort noch kein Banketteinbau erfolgen, er ist für das 2. Halbjahr 2012 vorgesehen. Danach werden auch dort die Vorbereitungen für die technische Prüfung beginnen.


Teilabschnitt Gotthard Süd (Biasca)

Im Mai 2009 begannen die ersten Arbeiten für die bahntechnische Ausrüstung des Gotthard-Basistunnels. Am 28. November 2009 fand der Spatenstich für die Betriebs-
leitzentrale der SBB statt. Wegen ihrer architektonisch
futuristischen Form erhielt das Projekt den Namen «Peris-
copio». Die neue Betriebs-
leitzentrale oder «Centrale d’esercizio di Pollegio» (CEP) steht in unmittelbarer Nähe des Infocentro Gottardo Sud. Von der Zentrale aus wird der Bahnverkehr auf der Gotthard-Achse zwischen Chiasso und Arth-Goldau sowie zwischen Bellinzona–Luino und Bellin-
zona–Locarno gesteuert.


Dr. Renzo Simoni, Dr. sc. techn., Bauing. ETH, Vorsitzender der Geschäftsleitung, AlpTransit Gotthard AG, Luzern/CH

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