Tunnel-Technik: Der Gotthard macht erfinderisch

In wenigen Wochen finden im Gotthard Basistunnel die ersten Testfahrten mit Hochgeschwindigkeitszügen statt. Ein Höhepunkt nach jahrelanger Vorbereitungszeit. In Sargans wird er mit mit Interesse verfolgt, denn viele Systeme im Gotthard wurden dort im Versuchsstollen Hagerbach entwickelt.

Bald beginnen im Gotthard Basistunnel die Testfahrten. Doch zuvor braucht es Belastungstests mit der Fahrstromversorgung. Die finden in diesen Tagen statt. Im Gotthard-Basistunnel braucht es enorme 2400 Ampere, damit die Züge fahren können – fast fünf Mal mehr Strom als im normalen Bahnnetz. Getestet wird nun, ob das Gesamtsystem Kurzschlüssen mit bis zu 40‘000 Ampere Strom standhält, wie schnell die Fahrdrähte heiss werden und ob die Installationen dabei nicht Schaden nehmen.

Die Fahrleitung kann erst im Tunnel 1:1 getestet werden. Anders ist das bei den übrigen Einbauten. Sie wurden Einbauschritt für Einbauschritt getestet, schon lange bevor sie in den Gotthard kamen – im Versuchsstollen Hagerbach bei Sargans.

Getestet im Versuchsstollen

Arbeiter montieren im Streckenabschnitt Erstfeld-Sedrund des Gotthards-Basistunnels Kupferdrähte für die Fahrleitung.

Bildlegende: Arbeiter montieren im Streckenabschnitt Erstfeld-Sedrund des Gotthards-Basistunnels Kupferdrähte für die Fahrleitung. Keystone

176 sogenannten Querschläge gibt es im Basistunnel. Diese Stollen verbinden alle 325 Meter die beiden eingleisigen Bahntunnels und beinhalten Kabel und andere technische Komponenten. Jedes falsche Teil, jeder Einbaufehler dort müsste hundert- oder gar tausendfach behoben werden. Darum wurde im Versuchsstollen ein Gotthard-Querschlag nachgebaut. Dort wurden Verkabelung, Schaltanlagen oder Türen vor dem Einbau erprobt und verbessert.

An einem Prüfstand wurden die Querschlagtüren 500‘000 Lastwechseln ausgesetzt, sie mussten dem schnellen Wechsel zwischen Überdruck und Unterdruck standhalten, den die 200 km/h schnellen Züge im Tunnel bei ihrer Durchfahrt erzeugen. Anfangs fingen die Türen durch die gewaltigen Druckstösse an zu wackeln, sie bewegten sich bis zu acht Zentimeter; daumenstarke Schrauben und Stahlbänder gingen in Fetzen.

Ein anderer Unsicherheitsfaktor war die bis 45 Grad heisse Felstemperatur des Gotthards. In einem beheizten Thermostollen wurde im Versuchsstollen die Felstemperatur nachgebildet und getestet, wie verschiedene Spritzbeton-Rezepturen der Temperatur standhalten.

Innovationstreiber Gotthardtunnel

Sprengversuche, Schieneneinbau, Brandversuche, Einbaulogistik: Viele Jahre Arbeit sind in die Hagerbach-Tests geflossen. Der Gotthard-Basistunnel wurde so zum Innovationstreiber. Dies gilt auch für die Vermessungsingenieure. Sie messen die Tunnelrichtung mit Präzision, und wenn der Berg die Tunnelröhre eindrückt, dann stellen sie es fest.

Zwei Messtechniker im Tunnel messen mit dem neuen Laser im Gotthard-Basistunnel.

Bildlegende: 180 mal schneller schneller: Die Messzeit der Tunnelwand konnte mit einem neuen Laser stark verringert werden. SRF

Die Abdichtung, welche den Tunnel vor Wassereinbrüchen schützt, muss 100 Jahre lang gewährleistet sein. Darum musste die Tunnelwand im Gotthard alle zwei Zentimeter vermessen werden. Das ergibt 8,2 Milliarden Messpunkte – mit herkömmlicher Messtechnik hätte es 275 Jahre gebraucht, um sie zu erfassen. So viele Tunnelvermesser und Messinstrumente gibt es aber nicht am Schweizer Markt.

Also entwickelte Amberg Technologies Soft- und Hardware in Kombination mit Laserscannern. Die Messzeit wurde von 275 auf eineinhalb Jahre reduziert, eine Revolution. Der Tunnelscanner vergleicht Soll und Ist, nach der Auswertung seiner Daten kann die Menge an Beton optimiert werden, der in die Wandschalung gegossen werden muss. Allein zwischen Bodio und Faido wurden so 30 Millionen Franken eingespart. Ausländische Konkurrenten haben längst versucht, Ambergs System zu kopieren.

Die nächste Revolution

Die nächste Revolution ist seit wenigen Monaten auf dem Markt. Mit einer Art Echolot kann das Gestein erkundet werden, das vor der Tunnelbohrmaschine liegt. Millionen Franken teure Stillstandzeiten beim Tunnelbau – weil die Bohrmaschine feststeckt und ausgegraben werden muss – können so vermieden werden. Die Echolot-Systeme gehören bereits zum Standard an weltweiten Tunnelbaustellen. Auch diese Geräte wurden im Hagerbach getestet.