AlpTransit Gotthard-Basistunnel: Aktueller Projektstand, ingenieurgeodätische Aspekte

AlpTransit Gotthard-Basistunnel: Aktueller Projektstand, ingenieurgeodätische Aspekte Adrian Ryf, ETH Zürich Rene Haag, Ivo Schätti, Konsortium VI-GBT Zusammenfassung: Der vorliegende Beitrag entstand in Zusammenarbeit des Konsortiums Vermessung Gotthard-Basistunnel (VI-GBT, Beauftragte der AlpTransit Gotthard AG) mit der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH). Das Kapitel 1 informiert über den Stand des Bauprojektes und den Auftrag an die Vermessung. Die Kapitel 2 bis 5 gehen auf einige ingenieurgeodätische Aspekte der Tätigkeit des VI-GBT ein. In Kapitel 2 wird in zusammenfassender Form die geodätische Grundlagenvermessung für Lage und Höhe vorgestellt. Spezielle Aspekte der Höhenvermessung, insbesondere der Einfluss der Schwere auf die Höhenübertragung, werden in Kapitel 3 dokumentiert. 1999 konnten erstmals Messungen im Vertikalschacht Sedrun durchgeführt werden. Die daraus resultierenden Erfahrungen werden im Kapitel 4, Deformationsmessungen im Schacht Sedrun, und im Kapitel 5, Ablotung im Schacht Sedrun, vorgestellt. Im Rahmen des Diplomkurses der ETH Zürich im Sommer 1999 erhielt eine Gruppe von Studenten die Gelegenheit mit dem Gyromat 2000 im Zugangsstollen Sedrun Testmessungen durchzuführen. Die Ergebnisse werden im Kapitel 6 dieses Berichtes diskutiert. 1 Gotthard Basistunnel: Projekt, Auftrag an die Vermessung 1.1 Das Projekt Gotthard-Basistunnel Immer mehr Personen und Güter durchqueren in Europa die Alpen. Zur Bewältigung dieser Verkehrsströme mit der Eisenbahn wird in der Schweiz das Projekt AlpTransit realisiert. Kernstück ist der Gotthard-Basistunnel mit einer Länge von 57 km und damit der längste Eisenbahntunnel der Welt. Ein Tunnelsystem mit zwei einspurigen Röhren (Durchmesser je 9.4 m) im Abstand von 40 bis 60 m soll als Flachbahn durch die Alpen führen. Die beiden Röhren sind aus Sicherheitsgründen alle 325 m mit Querschlägen verbunden. In zwei grossen, unterirdischen Multifunktionsstellen, eine am Fuss des 800 m tiefen Schachtes bei Sedrun, die andere beim Zwischenangriff Faido, sind Spurwechsel für die Züge, Sicherheitsräume, Lüftungsanlagen und Einrichtungen für Unterhaltsarbeiten geplant. Um das Projekt in einem Zeitraum von 10 bis 12 Jahren zu realisieren, erfolgen die Vortriebsarbeiten an sieben Angriffsstellen über fünf Portale: von den beiden 1 von 12

Hauptportalen im Norden bei Erstfeld und im Süden bei Bodio sowie von drei Zwischenangriffen in Amsteg, Sedrun und Faido. Bei Sedrun wird der Tunnel nach Norden und Süden vom Fuss eines 800 m tiefen Schachtes aus vorangetrieben. Ein Zugangsstollen führt 1 km weit ins Bergesinnere, wo von einer riesigen Kaverne aus der Schacht abgeteuft wird. 1.2 Stand der Bauarbeiten im Dezember 1999 Der für das Projekt zeitkritische Zwischenangriff Sedrun ist seit Sommer 1996 im Bau. Die Abteufung des 800 m tiefen Schachtes dürfte zu Ende des Jahres 1999 erfolgt sein (Stand Ende November 1999: 680 m). Der Ausbruch von Kavernen und die Vorbereitung der Installationen am Schachtfuss wird etwa 2 Jahre in Anspruch nehmen, bevor dann mit dem Vortrieb des Tunnels nach Norden und Süden begonnen wird. Bei allen anderen Angriffsstellen, wie Amsteg, Faido und demnächst auch Bodio sind die Arbeiten für die Installation der Baustellen in vollem Gange. Die Zufahrten werden gebaut, existierende Strassen, bzw. Gleise müssen temporär umgelegt werden, Anlagen für die Verarbeitung und den Abtransport des Ausbruchsmateriales entstehen und die Voreinschnitte werden ausgehoben. Beim Zwischenangiff Amsteg erfolgte im November 1999 die erste Sprengung, in Faido im Dezember 1999. 1.3 Randbedingungen Die geologischen Verhältnisse entlang des ganzen Tunnels sind sehr vielseitig. Zwar verläuft ein grosser Teil im guten, stabilen Fels; an mehreren Stellen sind jedoch unstabile Zwischenschichten zu durchfahren. Die noch aktive Alpenhebung erreicht mit jährlichen Hebungsgeschwindigkeiten von etwa 1 mm Werte, die bezogen auf die lange Lebensdauer dieses Bauwerkes nicht vernachlässigt werden dürfen. Die Gebirgsüberdeckung beträgt bis zu 2'300 m und es werden Temperaturen bis 45 C erwartet. Örtlich zu erwartende hohe Temperaturgradienten können sich systematisch auf die eingesetzten Sensoren und Messmethoden auswirken und rufen deshalb nach erhöhter Aufmerksamkeit der Ver- 2 von 12

messung. Die Schwereverhältnisse im Zusammenhang mit der enormen Gebirgsüberdeckung erfordern eine sorgfältige Abklärung der geodätischen Massnahmen für eine fachmännische Höhenübertragung im Tunnel. 1.4 Auftrag an die Vermessung Der Bauherr hat das Vermessungskonsortium VI-GBT zu folgenden Durchschlagstoleranzen verpflichtet, die nicht überschritten werden dürfen: Lage 25 cm, Höhe 12.5 cm. Das Konsortium betrachtet diese Toleranzen als Zuverlässigkeiten im geodätischen Sinne und hat für sich die folgenden, zu erreichenden Genauigkeiten (1 σ) abgeleitet: Lage 10 cm, Höhe 5 cm. 1.5 Beauftragter für die Vermessung Mit der Gesamtverantwortung für die Planung und Durchführung der vermessungstechnischen Arbeiten für den Gotthard-Basistunnel wurde das Konsortium VI-GBT (Vermessungsingenieure Gotthard-Basistunnel) beauftragt. Die drei schweizerischen Vermessungsfirmen Swissphoto Vermessung AG, Meier/Gisi und Grünenfelder und Partner AG (Federführung) mit über 100 Angestellten, geographisch verteilt über das durch drei Sprachregionen verlaufende Projekt garantieren die zeit- und fachgerechte Ausführung aller Vermessungsarbeiten. Die nicht alltäglichen Vermessungsaufgaben, die sich beim Gotthard- Basistunnel stellen, sind Gegenstand einer intensiven Zusammenarbeit zwischen dem Vermessungskonsortium VI-GBT, den Vermessungsingenieuren von Alp- Transit und der ETH Zürich. 1.6 ETH-Diplomkurse in Sedrun Dank dieser bewährten Zusammenarbeit ergab sich für die ETH im Sommer 1999 bereits zum zweiten Mal die Möglichkeit, mit Studierenden des Diplomsemesters die praktischen Arbeiten auf der Grossbaustelle Sedrun kennenzulernen und die Installationen des Vermessungskonsortiums zu benützen. Einige Ergebnisse der Testmessungen der ETH haben Eingang gefunden in den vorliegenden Bericht. 2 Geodätische Grundlagenvermessung Die Grundlagenvermessung des Gotthard-Basistunnels für die Lage, damals noch ohne die Höhe, wurde bereits an der vorhergehenden Tagung 1996 in Graz vorgestellt. Die folgende Zusammenfassung gibt einen Gesamtüberblick, jetzt für die Lage und die Höhe. 2.1 Lagevermessung Das Lagenetz mit total 31 Hauptpunkten, verteilt auf 5 Portalbereiche, hat eine Ausdehnung von ca. 80 mal 15 km mit Höhendifferenzen bis zu 1500 m. Die Messung erfolgte in zwei Tagen mit 14 GPS-Empfängern Leica 200/300 im November 1995. Die relative Koordinatengenauigkeit zwischen zwei beliebigen 3 von 12

Punkten ist kleiner als 1 cm. Es handelt sich um ein Werknetz, das sich die hohe Genauigkeit des neuen Landesvermessungssystems LV95 (5 gemeinsame Punkte) zu Nutzen macht, sich aber dank entsprechender Lagerung an das alte System LV03 anpasst, um die Koordinatenklaffungen möglichst klein zu halten. 2.2 Höhenvermessung Der Höhenbezugsrahmen wurde ausgehend vom schweizerischen Landesnivellementnetz mit Ergänzungsmessungen in den Portalbereichen realisiert. Diese Ergänzungen wurden 1996 in Zusammenarbeit des Konsortiums VI-GBT mit dem schweizerischen Bundesamt für Landestopographie gemessen und ausgewertet und stellen in Form einer Netzverdichtung den Bezug zwischen Landesnetz und Werknetz dar. Das zur Zeit in der Schweiz gültige Höhensystem LN02 ist ein Gebrauchshöhensystem ohne Einbezug der Schwereeinflüsse im alpinen Projektgebiet und ohne Berücksichtigung der tektonischen Bewegungen (Alpenhebung bis 1 mm/ Jahr). Das neue, widerspruchsfreie und orthometrische Höhensystem LHN95 mit Einbezug von zahlreichen Schweremessungen steht kurz vor der Fertigstellung durch die Landestopographie. Die Differenzen zwischen LN02 und LHN95 betragen bis zu maximal 15 cm. Da sämtliche Projektierungsarbeiten sowie die bereits begonnenen Bauarbeiten in Sedrun und Amsteg auf LN02 basieren, kommt für den Bauherrn ein Wechsel zum System LHN95 nicht in Frage. VI-GBT übernimmt mit diesem Entscheid die Aufgabe, die Unzulänglichkeiten des Systems LN02 unter Tag vortriebsbegleitend zu korrigieren. 3 Spezielle Aspekte der Höhenvermessung 3.1 Orthometrisches Höhensystem, Schwere Ein orthometrisches Höhensystem berücksichtigt den Umstand, dass die Äquipotentialflächen des Geoides nicht parallel verlaufen und dass das Resultat eines Nivellements im Gebirge stark vom Nivellementweg abhängt. Mit der orthometrischen Korrektur werden diese Fehler korrigiert. Für das Projektgebiet Gotthard-Basistunnel werden Korrekturwerte von 10 cm und mehr erwartet. Bei Genauigkeitsanforderungen von 5 cm führt nur ein streng orthometrisches Höhensystem zum gewünschten Erfolg. Der definitive Entscheid des Auftraggebers über das definitive Höhensystem liegt allerdings zur Zeit noch nicht vor. Die Bestimmung der orthometrischen Korrekturwerte setzt die Kenntnis der Schwereverteilung an der Erdoberfläche und entlang der Lotlinie voraus. Die Schwere an der Erdoberfläche wird entweder direkt gemessen, zwischen zwei Messwerten interpoliert oder aus Schwerekarten entnommen. Für die Bestimmung der Schwere entlang der Lotlinie sind Modelle über die Dichteverteilung im Erdinnern notwendig. 4 von 12

Der zu erwartende Betrag der orthometrischen Korrektur von mehreren cm zeigt, dass die Genauigkeit dieser Korrektur die Gesamtgenauigkeit der Höhenbestimmung massiv beeinflusst. Eine a priori-betrachtung des Vermessungskonsortiums, welche die verschiedenen Fehleranteile analysiert, zeigt dies deutlich. Der Fehleranteil des Präzisionsnivellements ist im Gegensatz dazu relativ klein. Das Konsortium VI-GBT erarbeitete aus diesem Grund eine Studie zum Thema Einfluss der Schwere auf die Höhenbestimmung. Die Studie untersucht in Zusammenarbeit mit Spezialisten der ETH die notwendige räumliche und zeitliche Verteilung der Schweremessungen, welche zur Erreichung der geforderten Genauigkeit erforderlich sind. Erste Resultate der Studie liegen vor. Die Studie gibt einerseits minimale Abstände zwischen zwei Schweremessstandorten an, z.b. 500 600 m in den Zugangsstollen und Portalbereichen, zeigt jedoch andererseits die Notwendigkeit einer wirtschaftlichen und organisatorischen Optimierung. Aus wirtschaftlichen Gründen besteht ein Interesse, möglichst viele Schweremessungen mit wenigen Einsätzen zu erledigen. Es stellt sich daher die Frage, inwiefern die orthometrischen Korrekturen ohne Schweremessungen mittels Modellen a priori bestimmt werden können und wie weit diese modellierten Werte von den exakten, gemessenen Werten abweichen. 3.2 Geschwindigkeitskorrektur Die Ergebnisse des LHN95 bestätigen, dass die Alpenhebung nach wir vor im Gang ist. Die Hebungsgeschwindigkeit ist ortsabhängig und beträgt beim Portal in Erstfeld 0.7 mm/jahr und beim Portal in Bodio 1.3 mm/jahr. Bei einer Bauzeit von 10 Jahren ergeben sich infolge der unterschiedliche Hebungsraten zwischen Nord- und Südportal Differenzen von bis zu 6 mm. Diesem Umstand wird mit einer zeit- und ortsabhängigen Korrektur an den nivellierten Höhen unter Tag entsprechend Rechnung getragen. 3.3 Lagerungskorrektur Auf Wunsch des Bauherrn wird LN02 als Höhenbezugssystem beibehalten. Die provisorischen Resultate des neuen orthometrischen Höhensystems LHN95 weisen auf verschiedene Zwänge im LN02 hin. Diese Zwänge sind unter anderem auf die fehlende orthometrische und kinematische Korrektur im System LN02 zurückzuführen und erreichen zwischen Erstfeld und Sedrun Maximalwerte von bis zu 12 cm. Mit der sogenannten Lagerungskorrektur werden diese Beträge bei der Absteckung unter Tage proportional zur Vortriebslänge verteilt. 4 Deformationsmessungen im Schacht Sedrun Im August 1998 wurde mit dem Bau des 800 m tiefen Vertikalschachtes in Sedrun begonnen. Der Schacht wird mit einem Durchmesser von 8 m im Sprengvortrieb abgeteuft. Ein Abschlag beträgt je nach geologischen Verhältnissen zwischen 2.5 m und 4.5 m. Das Bauprogramm sieht pro 24 h einen Abschlag 5 von 12

vor. Nach der Sprengung und der Ausräumung des Schuttmaterials wird eine Sofortsicherung angebracht. Die definitive Verkleidung erfolgt nach der Abteufung von weiteren 20 m. Im Mai 1999 wurde das Konsortium VI-GBT mit Konvergenzmessungen im Schacht beauftragt. In einem Messzyklus, welcher über zwei bis drei Abschläge dauert, sollen Deformationen im Fels an mindestens vier bestimmten Punkten mit der Genauigkeit von 1 mm erfasst werden. 4.1 Konzept Das Konzept sieht eine optisch-elektronische 3D-Präzisionsmessung mittels Tachymeter vor. Pro Messquerschnitt werden zwei Messringe mit je 4 Punkten installiert. Die Punkte werden mit einem M8-Innengewindebolzen im Fels verankert und mit Prismen für die Messung signalisiert. Von einem beliebigen Standort aus, welcher je nach Platzverhältnissen im Schacht frei gewählt werden kann, werden die Punkte mehrfach bestimmt. Nach erfolgter Auswertung direkt auf der Baustelle oder im Büro resultieren lokale 3-D-Koordinatensätze. Der Vergleich zur Vormessung wird mittels einer Helmerttransformation ausgeführt. 4.2 Resultate Bis November 1999 wurden insgesamt drei Querschnitte zu je zwei Messringen à vier Messpunkte gemessen; bei Schachttiefe 224 m, 366 m und 550 m. Die Deformationen bewegen sich im Bereich von einigen mm bis maximal 1 cm. Die Deformationen korrelieren mit den geologischen Verhältnissen. Ein Zusammenhang zwischen zunehmender Schachttiefe und Ausmass der Verschiebungen konnte nicht erkannt werden. 4.3 Spezielle Aspekte Im 24-h Betrieb des Schachtbaus ist ein Unterbruch der Arbeiten wegen der Vermessung beinahe unmöglich. Entsprechend musste die Koordination zwischen Vermessung und Baubetrieb optimiert werden. Es galt, die Vermessungsarbeiten so in den Baubetrieb zu integrieren, dass der Ablauf möglichst nicht unterbrochen werden musste und dabei aber dennoch präzise und zuverlässige Messungen möglich waren. 6 von 12

Ein spezielles Augenmerk musste dem Schutz der Punkte geschenkt werden. Die Punkte wurden vor Aufbringen der Sofortsicherung in den Fels gesetzt. Nach der Nullmessung mussten sie einerseits vor der Überdeckung durch Spritzbeton und anderseits vor den Auswirkungen der nächsten Sprengung geschützt werden. Trotz erhöhter Sorgfalt konnten einzelne Punktverluste nicht vermieden werden. Dank der überbestimmten Messanordnung mit zwei Messringen pro Messquerschnitt konnten trotzdem zuverlässige Resultate ausgewiesen werden. 5 Ablotung im Schacht Sedrun Das Konzept des VI-GBT sieht für die Punktübertragung im Schacht Sedrun eine mechanische und eine optische Lotung vor. Die mechanische Lotung erfolgt mit bis zu sechs Lotdrähten. Die Visur für die optische Lotung soll nach Möglichkeit nahe der Schachtachse geführt werden. 5.1 Testlotung während der Abteufunsphase Im Sommer 1999 ruhten die Abteufungsarbeiten im Schacht Sedrun während zwei Wochen. Das Vermessungskonsortium nutzte diese Pause für zwei optische Testlotungen. Die gleichzeitig in Sedrun im Diplomvermessungskurs anwesenden Mitarbeiter der ETH halfen bei den Versuchen mit. Der Schacht war damals 366 m tief. 5.2 Infrastruktur vor Ort Eine Lotung in Schachtmitte war in diesem Falle aus betrieblichen Gründen nicht möglich. Als möglicher vertikaler Korridor bot sich einzig die Achse des Notliftes an. Im Normalzustand hängt die Kabine des Notliftes über dem Schacht in der Kaverne, eine Klappe verschliesst den Schacht. Die Ablotung erfolgte durch eine eigens dafür erstellte Öffnung von 30 cm Durchmesser in dieser Klappe. Im Schacht unten mussten in der hängenden, fünfstöckigen Arbeitsbühne alle Notlift-Klappen geöffnet werden. Aus Sicherheitsgründen bereits ein kleiner in den Schacht fallender Gegenstand kann gravierende Folgen haben wurde die Öffnung in der Notlift-Klappe am Schachtkopf mit einem Maschengitter abgedeckt und das Vermessungszubehör angebunden. 5.3 Optische Testlotung Die optische Lotung von oben nach unten erfolgte mit einem Leica-Nadirlot. Bereits die Grobeinweisung über Funk bedeutete im schlecht beleuchteten Schacht bei starkem Tropfwasser einigen Aufwand. Ein rotes Kunststoffkreuz, 7 von 12

mit einer Grubenlampe beleuchtet, diente als Hilfsmittel. Über dem so bestimmten Punkt wurde ein mit einem Kreuzschlitten ausgerüstetes Stativ zentriert, auf dem ein Reflektor mit Beleuchtung nach oben gerichtet aufgesetzt wurde. Die Feineinweisung erfolgte wiederum über Funk. Der rote Punkt der Beleuchtung des Reflektors konnte dabei je nach klimatischen Verhältnissen durch das Nadirlot gut erkannt werden. Aufstellung für Lotung von unten nach oben, Stativ mit Spezialadapter für Prismenhalterung Von unten nach oben sollte die Lotung mit dem Tachymeter TCA 2003 erfolgen. Geplant war eine Messung auf einen Reflektor, der mittels einer Spezialkonstruktion unter dem Stativ mit dem Nadirlot befestigt wurde. Die Sicht im Schacht nach oben war wegen des Tropfwassers allerdings so stark beeinträchigt, dass lediglich die Messung der Distanz möglich war. Die automatische Zielerkennung ATR des Tachymeters versagte für diesen Fall ihren Dienst. 5.4 Schachtklima Das Klima im Schacht stellt den limitierenden Faktor für die optische Lotung dar. Feuchtigkeit, Trübung und Luftturbulenz beeinflussen in hohem Mass deren Qualität. Bei einem zweiten, späteren Lotungsversuch herrschten zu Beginn der Messung bei minimaler Leistung der Lüftung ausgezeichnete Sichtverhältnisse. Bei verstärkter Lüftung die Frischluft wird über das Lüftungsfenster aus dem Val Nalps angesogen füllte sich der Schacht innert kürzester Zeit mit Nebel, der sich zwar wieder auflöste, ohne dass sich aber die Verhältnisse von vorher wieder einstellten. 5.5 Künftige optische Lotungen Die Testlotungen haben gezeigt, dass der kritische Weg für zukünftige, optische Lotungen über die Klimaverhältnisse und deren Beeinflussung führt. Nebst dem 8 von 12

darauf optimierten Messkonzept wird vor allem der optimalen Wahl eines günstigen Zeitfensters innerhalb der verschiedensten Installations- und Bauphasen grösste Bedeutung zukommen, um möglichst ideale Klimaverhältnisse im Schacht für die Lotung zu nutzen. Sollte dies über 800 m direkt trotz allem nicht möglich sein, bleibt die aufwendigere Option einer Unterteilung in mehrere Teilabschnitte für die optische Lotung. Bei der definitiven Lotung müssen natürlich systematische Einflüsse, wie zum Beispiel die in der folgenden Grafik dargestellten Lotabweichungen berücksichtigt werden: 1400 Lotabweichungen in cc 0 5 10 15 20 25 30 Höhe über Meer 1200 1000 800 600 400 eta (West-Ost) xi (Nord-Süd) 6 Kreiselmessungen Die Angabe der Vortriebsrichtung am Fuss des 800 m tiefen Schachtes in Sedrun wird mittels Kreiselazimuten (Gyromat 2000) erfolgen. Die Genauigkeitsanforderung liegt im Bereich von 1.5 mgon. Zur Steigerung der Zuverlässigkeit werden die Messungen mehrmals und mit verschiedenen Instrumenten des gleichen Typs wiederholt werden. Systematische Abweichungen, die nicht vom Instrument abhängen, können allerdings durch diese Wiederholungsmessungen nicht eliminiert werden. So ist insbesondere ein gutes Massenmodell notwendig, um die Schätzung möglichst realitätsnaher Werte für die Lotabweichungen auf allen Messstationen zu ermöglichen. 6.1 Testmessungen der ETH Zürich Im Sommer 1999 bot sich einer Gruppe von Diplomanden der ETH Zürich die Möglichkeit, mit dem Gyromat 2000 der ETH Messungen im Portal- und Vortriebsnetz des Zwischenangriffes Sedrun auf den Punkten des VI-GBT durchzuführen. Nach einer Phase des Kennenlernens des Instrumentes und nach einigen Versuchsmessungen führte das Team an zwei Tagen je eine Kreiselkampagne mit dem folgenden Ablauf durch: 1 Azimutbestimmung auf dem Portalpfeiler nach zwei Fernzielen in einer Distanz von 1.8, bzw. 6 km (drei Messungen) 2 Gegenseitige Azimutbestimmung zwischen zwei Polygonpunkten im Stollen im Abstand von 400 m (je drei Messungen) 3 Wiederholung von 1 auf dem Portalpfeiler 9 von 12

Kreiselmessung Sedrun (im Hintergrund das Stollenportal) Alle gemessenen Azimute wurden in drei Schritten wie folgt reduziert: 1 Reduktion des Lotabweichungseinflusses: bei einer Breite von 46 (Sedrun) entspricht die Reduktion ziemlich genau der Ost-West-Komponente der Lotabweichung. Der Unterschied dieser Komponente beträgt zwischen der Messstrecke im Tunnel und dem Portalpfeiler zwar nur 0.1 mgon, für den Schachtfuss werden es jedoch bereits 0.5 mgon sein. 2 Berücksichtigung der Meridiankonvergenz 3 Richtungsreduktion beim Übergang zum ebenen Azimut Vernachlässigbar klein ist die Reduktion aufgrund der Höhe des Zielpunktes. Die Reduktion infolge Polhöhenschwankung kann wegen der kurzen zeitlichen Dauer der Messkampagne vernachlässigt werden. 6.2 Resultate der Testmessungen Die folgende Grafik zeigt die Differenzen der gemessenen Kreiselazimute zu den Azimuten aus Koordinaten. Letztere entstammen der ersten Durchschlagsmessung des Projektes AlpTransit, die das Vermessungskonsortium VI-GBT im Sommer 1999 vom Portalpfeiler über den Zugangsstollen, die Schachtkaverne und das Lüftungsfenster ins Val Nalps durchführte. Die Punkte im Val Nalps sind mit dem Portalnetz durch GPS-Messungen verbunden. Die Durchschlagsmessung ergab Koordinatengenauigkeiten von < 1 cm, die denjenigen des Grundlagennetzes des Basistunnels entsprechen. 10 von 12

Differenzen Kreiselazimute zu Azimuten aus Koordinaten 22.0 Differenz in mgon 20.0 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 28.7.99 4:48 28.7.99 9:36 28.7.99 14:24 28.7.99 19:12 29.7.99 0:00 29.7.99 4:48 29.7.99 9:36 29.7.99 14:24 29.7.99 19:12 30.7.99 0:00 Zeit Die Grafik zeigt, dass die Differenzen zwischen den Kreiselazimuten und den Azimuten aus Koordinaten mit Ausnahme von zwei Ausreissern in einem Bereich von etwa 3.5 mgon variieren. Diese Schwankungen scheinen auf den ersten Blick gross. Eine konsequente Mittelung führt allerdings zu einem erstaunlich guten Resultat: Werden die Kreiselazimute im Tunnel um einen mittleren Tageseichwert auf dem Referenzpunkt (Portalpfeiler) korrigiert und die Hinund Rückmessung gemittelt, beträgt die Differenz zum Azimut aus Koordinaten am ersten Tag lediglich 0.4 mgon, am zweiten Tag 0.2 mgon. Aus diesen erstaunlich kleinen Werten dürfen allerdings keine voreiligen Schlüsse über die bei anderen Messungen zu erwartende Kreiselmessgenauigkeit gezogen werden. Es handelt sich um eine kleine Stichprobe von nur gerade zwei Messkampagnen, die zudem bei nahezu idealen Bedingungen durchgeführt werden konnten. Grosse Temperaturunterschiede, die bei anderen Objekten die Messungen erschwert und deren Genauigkeit vermindert haben, traten in Sedrun nicht auf. Alle Messungen erfolgten in einem Temperaturbereich von 12 bis 20 C. 7 Ausblick Nach Erstellung des Werknetzes für Lage und Höhe konzentrierten sich die Vermessungsarbeiten in den letzten Jahren nebst dem Zwischenangriff Sedrun auf verschiedenste, übergeordnete Deformations- und Überwachungsmessungen, sowie auf die Bereitstellung wichtiger Grundlagen. Inzwischen haben die Arbeiten der Zwischenangriffe Amsteg und Faido Ende 1999 begonnen. Bodio wird im Frühjahr 2000 folgen, Erstfeld kommt deutlich später. Stollenkontrollen und Konvergenzmessungen stellen dann den wichtigsten Teil der Arbeiten bei allen Angriffsstellen dar. 11 von 12

Die Abteufung des Vertikalschachtes in Sedrun wird voraussichtlich im Februar 2000 abgeschlossen. Für den Ausbruch der Kaverne auf Niveau des Basistunnels sind somit im Frühjahr 2000 erste Punkt-, Richtungs- und Höhenübertragungen notwendig. Der Ausbau der Kaverne wird gemäss Terminprogramm ca. drei Jahre in Anspruch nehmen, so dass die Aufnahme der Tunnelvortriebe von Sedrun in Richtung Nord und Süd für Ende 2002 vorgesehen ist. Bis spätestens zu diesem Zeitpunkt muss eine exakte und definitive Richtungsübertragung erfolgt sein. Die Platzverhältnisse und die abgeklungenen Deformationen werden dann die Anforderungen an eine entsprechende Punktversicherung erfüllen. Informationen auf dem Internet zum Projekt AlpTransit: http://www.alptransit.ch/ Literatur: HAAG, R.; STENGELE, R. ; SCHÄTTI I. [1999]: AlpTransit Gotthard AG, Grundlagenvermessung, Definitiver Höhen-Bezugsrahmen NetzGBT Höhen. Interner technischer Schlussbericht, Ausführungsprojekt, 14.7.1999,Domat/ Ems. HAAG, R.; STENGELE, R. [1999]: Vermessungstechnische Grundlagen und Herausforderungen beim Projekt "AlpTransit Gotthard-Basistunnel". VDI Berichte Nr. 1454, Duisburg, 3.-4. März 1999, pp. 225-240. HAAG, R.; BRÄKER, F.; STENGELE, R. [1998]: A 57 km long railway tunnel Through the Swiss Alps and ist planned survey. XXI. FIG-Kongress, 19.-25. Juli, 1998, Brighton (GB). INGENSAND, H.; CAROSIO, A.; EBNETER, F. [1998]: Geodetic Methods, Mathematical Models and Quality Management for Underground Surveying in the Swiss Project Alp- Transit. XXI. FIG-Kongress, 19.-25. Juli, 1998, Brighton (GB). INGENSAND, H.; RYF, A.; STENGELE, R. [1998]: The Gotthard Base Tunnel - a challenge for geodesy and geotechnics. Symposium on geodesy for Geotechnical and Structural Engineering, April 20-22, Eisenstadt. HAAG, R.; STENGELE, R. [1997]: The Gotthard-Base-Tunnel, surveying of a 57 km long underground project in the Swiss Alps. FIG-Symposium, 2.-6.6.1997, Kopenhagen, Denmark. BRÄKER, F.; EBNETER, F. [1997]: The AlpTransit Project and the organisation of the survey. FIG-Symposium, 2.-6.6.1997, Kopenhagen, Denmark. HAAG, R.; RYF, A.; STENGELE, R. [1996]: Grundlagennetze für extrem lange Tunnel am Beispiel des Gotthard-Basistunnels (Länge: 57km). XII. Internationaler Kurs für Ingenieurvermessung, Herausgeber: Brandstätter, Brunner, Schelling, Dümmler Verlag, Bonn. Anschriften: ETH Zürich: Konsortium Vermessung Gotthard-Basistunnel: Dipl. Ing. Adrian Ryf Dipl. Ing. Rene Haag / Dipl. Ing. Ivo Schätti Institut für Geodäsie und Photogrammetrie c/o Grünenfelder und Partner AG ETH Hönggerberg Denter Tumas 6 8093 Zürich 7013 Domat / Ems adrian.ryf@geod.baug.ethz.ch r.haag@gruenenfelder.ch i.schaetti@gruenenfelder.ch 12 von 12