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Gotthard-Durchstich : Der längste Eisenbahntunnel der Welt

Bald ist natürliches Licht am Ende des Tunnels Bild:

An diesem Freitag wurde die 57 Kilometer lange Oströhre des Gotthard-Basistunnels „final“ durchschlagen. Im längsten Eisenbahntunnel der Welt werden künftig die Züge mit Tempo 250 unter dem Gotthard hindurchfliegen.

          Es ist nicht der wirklich letzte Durchschlag im Zuge der Bauarbeiten am Gotthard-Basistunnel. Denn mit dem von viel Prominenz gefeierten Durchbruch wird erst eine von zwei parallel laufenden, 57 Kilometer langen Röhren komplett durchlässig. Erstmals kann dann zwar der Wind weit unter dem Gotthardpass, auf dem Niveau der Stadt Bern, durch den Berg pfeifen. Das ist gewiss Grund genug, tief im Berg eine vom Schweizer Fernsehen live übertragene Festivität zu veranstalten. Doch bis die Mineure sich mit ihren Tunnelbohrmaschinen endgültig aus dem Berg verabschieden können, werden noch einige Wochen vergehen. Überraschungen auf den letzten Metern sind dann immer noch möglich. Denn selbst in Zeiten modernster geophysikalischer Vorauserkundungssysteme hat der Spruch der Bergleute „hinter der Ortsbrust ist es dunkel“ nicht an Bedeutung verloren.

          Georg Küffner

          Redakteur im Ressort „Technik und Motor“.

          Wie eine solche Überraschung aussehen kann, haben die Tunnelbauer Anfang März erfahren. In der Weströhre fuhr die sich hier nach Norden vorarbeitende Tunnelbohrmaschine (TBM) „Heidi“ in eine mit Feinmaterial und Wasser gefüllte, rund 3000 Kubikmeter große „Halle“ - und blieb stecken. Denn bei den am Gotthard eingesetzten TBM handelt es sich um sogenannte Gripper-Maschinen, die sich während des Bohrens mit hydraulisch zur Seite ausfahrbaren Krallen (Grippern) am Fels festhalten. Nur so schaffen sie es, mit ihren 3500 kW starken Motoren die vorn auf dem Schneidrad sitzenden Rollenmeißel mit einem so hohen Anpressdruck gegen das Gestein zu stemmen, dass idealerweise untertassengroße Brocken aus dem Fels brechen. Nach jedem Bohrvorschub von zwei Meter werden die Gripper entlastet, und die rund 400 Meter lange TBM (man nennt sie gern Riesenmaulwurf) schiebt sich nach vorn, um sich dann, wieder seitlich verspannt, aufs Neue gegen den Berg zu stemmen.

          Störzonen im Berg haben den Vortrieb immer wieder gestoppt

          Dieses Festkrallen kann in weichem Gestein nicht funktionieren. Um „Heidi“ flott zu bekommen, musste daher eine groß angelegte Rettungsaktion gestartet werden: Dazu hat man aus der zu diesem Zeitpunkt von der Zwillingsmaschine „Sissi“ bereits ausgebrochenen Oströhre einen Stollen bis auf wenige Meter an die havarierte TBM vorgetrieben, aus dem heraus dann vor und über dem Schneidrad mittels Zementinjektionen der Boden verfestigt wurde. Zusätzlich wurde, ebenfalls aus der Oströhre, ein weiterer Stollen nach Westen, etliche Meter vor die festsitzenden Maschine gegraben, damit man sich dann von vorn in die Störzone vorarbeiten und den Bohrkopf freilegen konnte. Das alles dauerte gut vier Monate, lief aber schneller ab als ein ähnlicher Störfall im Jahr 2005. Auch damals war die Weströhre betroffen, viele Kilometer weiter nördlich, dort, wo sich damals zwei andere TBM (Gabi I und Gabi II) nach Süden durch den Berg kämpften.

          Wann und mit welcher Technik seit Baubeginn im November 1999 die beiden Hauptröhren samt der rund 180 beide Röhren verbindenden Querstollen aufgefahren wurden, erschließt sich nur Fachleuten. Denn um das Bauwerk innerhalb der projektierten 18 Jahre vollenden zu können, hat man es in fünf Abschnitte unterteilt, so dass an mehreren Stellen gleichzeitig gearbeitet werden konnte. Dazu mussten, lange bevor man ans Herstellen der beiden Hauptröhren denken konnte, mehrere Zugangs- und Versorgungstunnel gebaut und riesige Hallen ausgehöhlt werden, von denen aus man dann bohren oder sich im klassischen Sprengvortrieb vorarbeiten konnte.

          Deutlich aufwendiger war die Arbeit am Zwischenangriff Sedrun

          Am Gotthard gibt es mehrere solcher Zugangsstollen und Versorgungskavernen: im Norden in Erstfeld, beim Zwischenangriff Sedrun in der Mitte sowie in Faido im Süden. Hier und im Norden konnte die Tunnellinie vergleichsweise einfach von den Passstraßen aus erreicht werden, bei Amsteg über eine nur zwei Kilometer kurze Röhre. In Faido ist der entsprechende Stollen 2,7 Kilometer lang und hat ein Gefälle von fast 13 Prozent. Deutlich aufwendiger war die Arbeit am Zwischenangriff Sedrun, wo man weit oberhalb des Tunnelniveaus erst einen rund 1000 Meter langen, waagerechten Zugangsstollen in den Berg trieb, von dessen Ende aus zwei vertikale Schächte rund 800 Meter tief abgeteuft wurden. Über diese Schächte musste das gesamte Baumaterial in den Berg und das ausgebrochene Gestein an die Erdoberfläche gebracht werden. Ein separater, 450 Meter langer Entlüftungsstollen komplettiert das aufwendige Infrastrukturbauwerk in diesem Bereich.

          Für den Bau des Gotthard-Basistunnels werden 153 Kilometer Tunnel, Schächte und Stollen aufgefahren. Das Bohren der beiden 57 Kilometer langen Hauptröhren ist die Domäne der Riesenmaulwürfe. Rund 85 Prozent der Hauptstrecke wurden und werden mit Herrenknecht-Maschinen aus Schwanau hergestellt. Erstaunlich daran: Bis wenige Jahre vor der Auftragsvergabe für das Gotthard-Tunnelprojekt hatte Herrenknecht bei Hartgesteinsmaschinen wenig zu bieten. Zwar hatte das Unternehmen für das Graben der vierten Elbröhre in Hamburg einen gigantischen Bohrer von 14,20 Meter Durchmesser geliefert. Doch der musste sich im hanseatischen Untergrund nur durch ein lockeres Gemisch aus Sand, Kies, Geröll und Schlick fressen.

          Mit den in den Schweizer Bergen vorherrschenden harten Gneisen und Graniten hatte Herrenknecht noch keine Erfahrung. Da traf es sich gut, dass das Schweizer Unternehmen Vigier Cement für das Erschließen eines neuen Rohstofflagers im Gebiet Tscharner südwestlich von Basel einen Erschließungsstollen mit einem Durchmesser von knapp zehn Meter brauchte. Herrenknecht erkannte die Chance, baute einen Prototypen und brachte ihn in diesem harten Praxistest zum Einsatz. Das Leistungsvermögen dieser „Beta-Version“ einer Hartgestein-TBM war derart beeindruckend, dass die ersten „richtigen“ Aufträge für das Auffahren des Lötschbergtunnels nicht lange auf sich warten ließen. Herrenknecht hatte einen weiteren Schritt auf dem Weg zum angepeilten Meisterprojekt, dem Gotthard-Basistunnel, gemacht. Letztlich kamen dann alle vier am Gotthard eingesetzten TBM aus Schwanau.

          Um die Kräfte zu beherrschen lässt man das Gebirge sich austoben"

          Doch auch die konventionell durch Sprengungen realisierten Vortriebe im Bereich der Zwischenangriffe Faido und Sedrun waren technisch anspruchsvoll. An diesen Stellen wurden nicht nur die beiden parallel laufenden Tunnelröhren aus dem Fels geschlagen, sondern auch riesige unterirdische Bahnhöfe angelegt, um bei einem Notfall die Züge in speziellen Haltebuchten stoppen zu können. Die Passagiere gelangen von hier, ohne die Gleise passieren zu müssen, zur anderen Röhre, wo ein Rettungszug auf sie wartet. Ein ausgeklügeltes System aus Seiten- und Verbindungsstollen sorgt dafür, dass Rauch ab- und Frischluft zugeführt wird.

          Schon diese beiden“"Multifunktionsstelle“", so nennt man die unterirdischen Haltepunkte, sind für sich genommen gewaltige Baustellen. Hier machte der“"schwierig“" Fels den Mineuren besonders zu schaffen. In manchen Abschnitten war der Gebirgsdruck so groß, dass man mit der normalerweise in solchen Fällen verwendeten Methode nicht weiterkam: Der Querschnitt des Ausbruchs wird um einiges größer gewählt, als er letztlich sein muss. Damit schafft man Platz für den nachschiebenden Berg. Das Gebirge kann sich“"austobe“". Je größer die Verformung ausfällt, desto mehr nimmt der Gebirgsdruck ab.

          Man musste dem Berg eine Kraft entgegensetzen

          Doch in den kritischen Bereichen beim Gotthard-Tunnel konnte allein durch das Zulassen einer Verformung kein stabiler Zustand erreicht werden. Man musste dem Berg eine Kraft entgegensetzen - sonst hätte er den Hohlraum wieder komplett verschlossen. Also bedienten sich die Schweizer Tunnelbauer sogenannter Verschiebebögen. Diese Technik der Felsabstützung stammt aus dem deutschen Steinkohlebergbau, wo sie sich seit Jahrzehnten (wenn auch bei deutlich kleineren Stollenquerschnitten) bewährt hat. Im Tunnelbau waren Verschiebebögen bis dato nur einmal, beim Bau der Schnellbahnstrecke von Bologna nach Florenz, eingesetzt worden. Technisch ist diese Methode simpel: In den um rund 70 Zentimeter größer ausgebauten Tunnelquerschnitt werden die in sich verschiebbaren stählernen Doppelbögen zu Ringen zusammengefügt. Dabei halten vorgespannte Laschen die einzelnen Segmente der Bögen zusammen. Beginnt nun der Berg zu drücken, rutschen die Ringsegmente langsam zusammen, bis sie Stoß auf Stoß zusammenstehen und sich gegenseitig stabilisieren.

          Die im Gotthard eingebauten Stahlbögen entfalten ein Tragevermögen von 180 Tonnen je Quadratmeter. Das entspricht der Gewichtskraft von fünf Eisenbahnlokomotiven und ist eigentlich enorm viel. Aber am Gotthard ist eigentlich nichts je genug. Denn mitunter treten hier noch größere Kräfte auf. An einigen Stellen wurden die stählernen Ringe vom Bergdruck verbogen, als handele es sich um dünne Bleche. In diesen Bereichen musste das gesamte Bogenkorsett ausgebaut werden. Anschließend wurde das Gebirge“"überfirste“", um danach wieder mit den Doppelbögen gesichert zu werden.

          Das Herstellen der beiden Tunnelröhren war nicht nur ein Kraftakt, der in Vortriebsleistung in Meter je Schicht gemessen wurde, er setzte auch höchste Ansprüche an die Arbeit der Geodäten. Sie sind dafür verantwortlich, dass dieses Mammutprojekt, das sich aus vielen Einzelstrecken zusammensetzt, nahtlos zusammenpasst. Dass sie diese Aufgabe mit Bravour gemeistert haben, weiß man bereits seit dem Herbst 2006, als der erste wichtige Durchschlag anstand: Eine der beiden aus dem Süden kommenden TBM traf damals nach 17 Kilometer auf die im klassischen Sprengvortrieb vom Zwischenangriff Faido in entgegengesetzter Richtung herangekommenen Mineure.

          Abweichung nicht größer als ein Millimeter

          Um die im Vertrag festgeschriebenen Vorgaben zu erreichen, durften die sich aufeinander zu bewegenden Tunnelröhren am Treffpunkt horizontal maximal 25 Zentimeter gegeneinander verschoben sein. Das bedeutet: Die Abweichung der knapp zehn Meter weiten Tunnelröhren von der Ideallinie durfte auf 100 Meter nicht größer als ein Millimeter sein, was der Präzision eines Scharfschützen entspricht, der aus einer Entfernung von 2,3 Kilometern ein Ein-Euro-Stück treffen soll. Diese Vorgabe wurde locker erfüllt, wie die tatsächlich gemessene Abweichung von nur fünf Zentimetern ergab. Nach einer Bauzeit von knapp vier Jahren wurde damals zum ersten Mal eine durchgängige Verbindung im größten Teilabschnitt des Gotthardtunnels von Süden nach Norden hergestellt. Ohne Zuschauer wurde dieses Ereignis zelebriert: Zwei Bierdosen wurden (eine in jede Richtung) durch den Berg geschoben. Ein Ritual, das sich abseits offizieller Durchschlagsfeiern etabliert hat.

          Mit dem neuen Rekordtunnel wird das Gotthardmassiv noch durchlässiger: Es ziehen sich bereits zwei große Verkehrstunnel sowie Dutzende von Kraftwerks- und Militärstollen durch das Gebirge aus Granit, Gneis und kristallinen Schiefern im Grenzgebiet der Kantone Uri und Tessin. Zudem wurde hier Tunnelgeschichte geschrieben: Bereits vor knapp 300 Jahren hat man am Gotthard den ersten öffentlich zugänglichen Tunnel gegraben. Im Jahr 1707 hackte und sprengte der Tessiner Baumeister Pietro Morettini in nur zehn Monaten eine 64 Meter lange, 2,70 Meter hohe und 2,40 Meter breite Röhre durch den Chilchberg - das „Urnerloch“.

          Fast drei Kilometer länger als der Bahntunnel

          Die nächste tunnelbauliche Meisterleistung wurde 1882 vollendet: Mehr als zehn Jahre lang hatten Hunderte von Bergleuten unter Leitung des Schweizer Ingenieurs Louis Favre einen Weg durch den Gotthard gesprengt und den damals längsten Eisenbahntunnel der Welt geschaffen - schnurgerade 14 Kilometer mitten durch den Berg. Gut 1100 Meter über dem Meeresspiegel hatten die Mineure den Tunnel mit zwei getrennten Vortrieben aufgefahren, von Göschenen im Norden und von Airolo im Süden aus. Als sie sich im Februar 1880 nach jeweils sieben Kilometern in der Mitte trafen, wichen die beiden Tunnelachsen nur 33 Zentimeter voneinander ab.

          Der Bau des ersten Straßentunnels durch den Gotthard begann im Juli 1969. Am 5. September 1980 konnte er für den Verkehr geöffnet werden. Er verbindet zwar ebenfalls Göschenen mit Airolo, verläuft aber nicht parallel zum Eisenbahntunnel, sondern in einem weit nach Westen geschwungenen Bogen. Deshalb ist er fast drei Kilometer länger als der Bahntunnel. Die gebogene Streckenführung wurde gewählt, weil die vier zwischen der Bergoberfläche und dem Tunnel verlaufenden Belüftungsschächte auf diese Weise viel kürzer ausfallen konnten als entlang der vom Bergmassiv hoch überragten Eisenbahntrasse.

          Bei der erneuten Untertunnelung des Gotthardmassivs mit der Neuen Eisenbahn-Alpentransversale (Neat) stößt man in völlig neue Dimensionen vor. Denn so ebenmäßig ist kein anderer Verkehrsweg in den Alpen. Auf 550 Meter Meereshöhe werden künftig die Züge mit Tempo 250 unter dem Gotthard hindurchfliegen. Dank dem Gotthard-Basistunnel und seinen beiden ergänzenden Tunneln durch den Zimmerberg und den Ceneri rücken Mailand und Zürich so nahe zusammen, dass transalpine Abstecher zum Mittagessen möglich werden.

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