Grossflächenschalung für Tunnelverzweigung
Im Baulos Erstfeld des Gotthard-Basistunnels (GBT) werden für die aus politischen Überlegungen getroffene Option Axen «Uri Berg lang» bei der Rohbauausführung vorausschauende Massnahmen getroffen. Das geschieht in Form von anspruchsvollen unterirdischen Verzweigungsbauwerken in beiden Röhren. Nach dem Ausbruch der vier Kilometer vom Nordportal entfernten Tunnelkavernen erfolgt der Gewölbeeinbau mit einem komplexen Schalungssystem von Doka. Mit dieser Vorinvestition können ungünstige bau- und bahnbetriebliche Randbedingungen bei einer späteren Realisierung einer Verlängerung des GBT Richtung Norden vermieden werden. Bei diesen anspruchsvollen Untertagebauwerken handelt es sich gemäss einem Bericht von Renzo Simoni, Geschäftsleitungsvorsitzender der AlpTransit Gotthard AG (ATG), um zwei rund 400 Meter lange Kavernen, die trompetenförmig ausgebildet sind und die im Sprengverfahren ausgebrochen wurden. Zu Beginn hat die Ausbruchfläche jener der Einspurtunnel entsprochen, später hat sie auf ihrer ganzen Länge kontinuierlich zugenommen. Bei einem Achsabstand der Gleise von zwölf Metern erreicht die Querschnittfläche im Maximum rund 200 Quadratmeter.
Ausbruch im Sprengverfahren
Die Arbeiten für das Verzweigungsbauwerk Ost begannen im Frühjahr 2009, im Juli startete auch der Vortrieb in der Weströhre. Die Arbeiten an diesem komplexen Bauwerk werden in mehreren Etappen ausgeführt. Zunächst musste der definitive Felspfeiler gesichert werden. Dann wurde der Zugangsstollen zur abzweigenden Röhre gesprengt und der für die Ausbrucharbeiten benötigte Dienststollen vorgetrieben. Anschliessend konnte der Sprengvortrieb der abzweigenden Röhren aufgenommen werden. Der Ausbruch der 140 Meter langen Verzweigung Ost (beziehungsweise 180 Meter der Verzweigung West) unterteilte sich in Kalotte und Strosse/Sohle. Es folgte die Aufweitung der Verzweigung vom Einspurtunnel aus, ebenso etappenweise von First und Paramet. Schliesslich war der weitere Ausbruch der restlichen Bereiche auszuführen. Hinzu kam noch der Nischenausbruch im Weichenbereich. Die beiden Verzweigungsbauwerke werden nach dem Bericht von Simoni zweischalig mit einer Ausbruchsicherung bestehend aus Systemankerung (Reibohranker beziehungsweise Mörtelanker und einer bewehrten Spritzbetonschale, einer Abdichtung und der Innenschale aus Ortbeton erstellt. Die Dicke der Ortbetonschale nimmt mit zunehmendem Querschnitt von 30 bis maximal 45 Zentimeter zu. Der Innenausbau der abzweigenden Röhren beschränkt sich auf eine einschalige Spritzbetonschicht, einzig die ersten zehn Meter entsprechen dem Profil der Einspurtunnel und sind mit einem Ortbeton-Innengewölbe ausgebaut. Mit der Ausführung der beiden nördlichen Baulose Amsteg und Erstfeld des GBT mit einer Gesamtlänge von 19 Kilometern und damit auch der beiden Verzweigungsbauwerke wurde von der Bauherrin Alp Transit Gotthard AG die Arge AGN,bestehend aus der Strabag AG Tunnelbau Schweiz und der Strabag AG Spittal/Drau, beauftragt.
Vollhydraulisch geschalt
Für die Ausführung der Innenschale der beiden Verzweigungsbauwerke im Abschnitt Erstfeld steht ein vollhydraulischer und flexibel anpassbarer Tunnelschalwagen im Dauereinsatz. Mit dieser von Holzco-Doka Schalungstechnik konzipierten Einrichtung erzielt die Arge AGN trotz einer signifikanten Querschnittsverjüngung extrem kurze Taktzeiten. Die beiden Bauabschnitte befinden sich rund vier Kilometer nach dem Nordportal und sind ausschliesslich mit der Stollenbahn erreichbar. Aufgrund der begrenzten Platzverhältnisse mussten das Traggerüst und die Gewölbeschalung in ihren Einzelteilen zu den Baulosen transportiert und dort unter extrem beengten Platzverhältnissen aufgebaut und montiert werden. Diese Verzweigungen sind wichtige Vorinvestitionen, um eine künftige Verlängerung des GBT Richtung Norden unter baubetrieblich optimalen Voraussetzungen und vor allem ohne Betriebsunterbrechung realisieren zu können.
Flexible Anpassung mit System
Die beiden Verzweigungsbauwerke sind durch eine Querschnittsänderung von 5,72 Metern Breite und 7,92 Metern Höhe im ersten Betonierabschnitt auf 17,65 Meter Breite und 10,40 Meter Höhe der letzten Etappe gekennzeichnet. Da die Bauarbeiten in entgegengesetzter Richtung in Angriff genommen werden, muss der aus Systemteilen aufgebaute Doka-Tunnelschalwagen in jedem der insgesamt 37 Betonierabschnitte «verkleinert» und so dem neuem Querschnitt angepasst werden. Um dabei der Vorgabe nach kurzen Taktzeiten, einfachen Ein- und Ausschalvorgängen sowie einem wirtschaftlich optimierten Baufortschritt gerecht zu werden, haben die Doka-Tunnelspezialisten einen vollhydraulischen Tunnelschalwagen geplant. Dieser ist bis ins letzte Detail auf die projektspezifischen Erfordernisse abgestimmt und trotzdem zu über 75 Prozent aus gemieteten Systemkomponenten aufgebaut. Die Paramete (Ulmen) der beiden Verzweigungsbauwerke wurden zuvor mit Trägerschalungselementen «Top 50» auf speziell für dieses Projekt konstruierten Abstützböcken hergestellt. Diese von der schweizerischen Generalvertretung Holzco-Doka Schalungstechnik AG geplante Konstruktion zeichnet sich durch einen schlanken Aufbau aus und ermöglichte so den uneingeschränkten Verkehr der Stollenbahn. Das für hohe Lasten ausgelegte Doka-Traggerüst SL-1 dient als äusserst tragfähige und verwindungssteife Unterkonstruktion für die zweigeteilte Gewölbeschalung. Aufgrund der grossen Querschnittsbreite ist der Schalwagen in den ersten zwölf Betonierabschnitten mit sechs Stützenreihen aufgebaut und verfügt über Durchfahrtsöffnungen für die Stollenbahn und den restlichen Baustellenverkehr. Darüber hinaus ist der Schalwagen gemäss CE gekennzeichnet und für höchste Arbeitssicherheit mit rundum geschlossenen Bühnen auf allen Arbeitsebenen und Aufstiegen mit integriertem Rückenschutz ausgestattet. Die Gewölbeschalung besteht aus Trägerschalungselementen «Top 50» und wird von 144 Schwerlastspindeln getragen. Für die einfache und praxisgerechte Anpassung der Schalung an die veränderliche Querschnittsbreite werden die grossflächigen Schalungshälften mit leistungsstarken Hydraulikzylindern abschnittsweise nach innen zurückgefahren. Die überzähligen Schalungssegmente werden in der Folge zurückgebaut und die Gewölbeschalung exakt geschlossen. Mit dieser durchdachten Lösung sind in jedem Betonierabschnitt zügige und geregelte Arbeitsabläufe sichergestellt. Nach dem 12. Abschnitt in der Oströhre beziehungsweise nach dem 14. in der Weströhre ist es aufgrund der Querschnittsverjüngung erforderlich, das Traggerüst um zwei Stützenreihen zurückzubauen und die Gewölbeschalung auszutauschen. Der gesamte Ein- und Ausschalvorgang, das Absenken sowie das Verfahren des grossdimensionierten Schalwagens erfolgen mit 16 leistungsstarken Hydraulikzylindern vollautomatisch und auf Knopfdruck. Dabei werden mehr als 170 Tonnen Traggerüst und Schalung präzise und schnell in den nächsten Betonierabschnitt bewegt Aufgrund des hohen Eigengewichts kommen speziell für dieses Projekt entwickelte und besonders tragfähige Fahrwerke zum Einsatz, die von vier leistungsstarken Hydraulikmotoren angetrieben werden. Auch für das Heben und Senken stehen doppelt so viele Hydraulikzylinder im Einsatz wie bei herkömmlichen Schalwagen erforderlich. Zusätzlich müssen bei der Ausführung der Ulmen und der Kalotte drei geometrisch anspruchsvolle Nischen berücksichtigt werden. Die dafür eingesetzten Aufdopplungskästen wurden anhand eines 3D-Modells geplant und im Doka-Fertigservice hergestellt und vormontiert.
