Simplontunnel

Simplontunnel (Schweiz). Mit der Durchstechung der penninischen Alpen unter dem Massiv des Monte Leone hatten sich seit längerer Zeit die hervorragendsten Techniker beschäftigt.

Man kann die aufgestellten Entwürfe je nach deren Höhenlage und Haupttunnellänge in 3 Gruppen teilen: Basistunnel-, Zwischentunnel- und Scheiteltunnelentwürfe.

Die ersten Entwürfe waren meistens solche mit Scheitel- oder Zwischentunnel, weil man in Ermanglung von Erfahrungen der Durchbohrung von Alpentunneln die Haupttunnellänge möglichst zu beschränken suchte.

Die ersten Entwürfe mit Basistunnel, wobei die unschachtbare Länge bis 16 km angenommen wurde, sind von Vauthier 1860, Lommel 1864, Stockalper 1869, Favre-Clo 1875, Simplonbahn 1878, 1882, 1886, 1891; die mit Zwischentunnel von Clo-Venetz 1857, de Bange 1886, Masson 1892 und die mit Scheiteltunnel von Flachat 1860, Jaquemin 1860–1862, Thouvenot 1863, Lehaître 1863.

Alle Entwürfe mit Zwischen- oder Scheitelhaupttunnel setzten starke Zufahrtsrampen von 50–60‰ voraus und gingen im weiteren von dem Gesichtspunkt aus, die Baukosten möglichst zu verringern, wobei die Betriebskosten weniger im Auge behalten wurden. Mit Rücksicht auf die schon bestehenden Alpenbahnen wurde von allen diesen Entwürfen mit starken Zufahrtsrampen abgegangen und bei Basistunnelentwürfen verblieben, als der wirtschaftlichsten Lösung, um in Wettbewerb mit den benachbarten Alpenbahnen treten und eine Verzinsung des erforderlichen Anlagekapitals ermöglichen zu können.

Je mehr sich indessen die technische Frage klärte, um so schwieriger schien sich somit die finanzielle Seite des Unternehmens zu gestalten und die Schweiz gewissermaßen auf sich angewiesen zu sein.

Der erste Schritt zur Kräftigung der zur Ausführung berufenen Bahngesellschaft geschah durch die Vereinigung der Suisse-Occidentale-Simplon-Bahn mit der Jura-Bern-Luzern-Bahn. Die Jura-Simplon-Bahn (s.d.) arbeitete auch ungesäumt einen neuen Entwurf (1891) aus, der einen Basistunnel von rd. 20 km vorsah, auf der Nordseite mit einer Zufahrtsrampe von 2·5 km und auf der Südseite von 19·5 km mit größten Neigungen von 20‰.

Am 20. September 1893 wurde mit der Firma Brandt, Brandau & Cie. in Hamburg ein Präliminarforfaitvertrag vereinbart, auf Grund dessen der Staatsvertrag mit Italien vom 25. November 1895 zu stände kam. Dieser Vertrag regelt die technischen und die finanziellen Verhältnisse für die Eisenbahn von Brig bis Domodossola. Diese wurde zunächst einspurig, jedoch gleichzeitig der Übergang zur Doppelspur vorgesehen. Der Entwurf der neuen Gesellschaft, der auch die Gebrüder Sulzer und Locher & Co. angehörten, sah ein neues Bauverfahren vor, das der schweizerische Bundesrat durch die Herren Colombo (Mailand), Fox (London) und Wagner (Wien) begutachten ließ. Die Experten stimmten diesem zu und befürworteten gleichzeitig die spätere Einführung des elektrischen Betriebs. Am 15. April 1898 wurde der endgültige Bauvertrag abgeschlossen, im Oktober mit den Bauarbeiten, am 22. November mit der mechanischen Bohrung auf der Nordseite, am 21. Dezember auf der Südseite begonnen. Infolge der tiefen Lage des Tunnels und der hohen Gebirgsüberlagerung wurden Tunneltemperaturen bis zu 42° C vorausgesetzt. Dies veranlaßte die Tunnelbauunternehmung, neben dem einspurigen Haupttunnel I in einem Abstand von 17 m von Achse zu Achse einen Parallelsohlstollen zu bauen, der nach dem Grundsatz viel Luft mit mäßiger Pressung als mächtiges Luftzuführungsrohr für den Haupttunnel, mit dem er in Abständen von 200 m durch Querstollen verbunden wurde, zu dienen hatte. Indem die den Portalen nächstliegenden Querschläge geschlossen gehalten wurden, gelangte die Preßluft vor Ort in den Haupttunnel, um durch diesen wieder zurückzuströmen. In der Mitte des Haupttunnels wurde für die Dauer des einspurigen Betriebs unter Benutzung des Parallelstollens eine 500 m lange Ausweichstelle erbaut, für so lange, als der Parallelstollen nicht zum einspurigen Haupttunnel II ausgebildet werden würde. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens neben denjenigen, die für die Wasserabfuhr und Materialförderung während des Baues sich ergaben, wurde darin gefunden, daß vorerst nur die Ausgabe für einen eingleisigen Tunnel zu machen war. Dieser konnte am 1. Juni 1906 dem Betrieb übergeben werden, der elektrisch geführt wurde (vgl. Schweizerische Eisenbahnen, im besonderen Bundesbahnen).

Die Länge des einspurigen Tunnels ist endgültig auf 19.803·1 m festgestellt, nachdem er durch einen Nachtragsvertrag eine südliche Verlängerung erhalten hatte.

Die Schwellenhöhe am Nordmund beträgt 685·77 m ü.M., am Südmund 633·48 m ü.M., am höchsten Punkt der Ausweichstelle und des Tunnels 704·98 m ü.M. Von hier aus ergibt sich nach Norden ein Gefälle von 2‰, nach Süden ein solches von 7‰. Die Tunnelhälfte nördlich der Ausweichstelle liegt auf Schweizer Gebiet, die südliche in Italien. Der Tunnel verbindet die Station Brig im Rhonetal mit der Station Iselle im Diveriatal. Die größte Höhe des Gebirges über dem Tunnel befindet sich bei 9100 m von der Nordmündung und beträgt 2135 m gegen 1706 m beim Gotthard. Auf einer Länge von 19.318·63 m befindet sich der Tunnel in einer Geraden und nur an beiden Enden läuft er in kurze Bögen aus, die den Übergang zu der Stations- und Talrichtung vermitteln. Der einspurige Tunnelquerschnitt hat im Lichten eine größte Höhe von 5·5 m, eine Breite in Schwellenhöhe von 4·5 m und 2 m über Schwellenhöhe von 5 m und 23·2 m² Lichtfäche. Der Kanal von 40–50 cm lichter Weite wurde nachträglich erweitert, nachdem die am Nord- und Südmund ausfließende Wassermenge 800–1000 Sek/l erreichte. Alle 50 m sind einseitige kleine Nischen (im Tunnel II auf beiden Seiten), alle 1000 m kleine Kammern und im ganzen 4 große Kammern angebracht. Der Richt- und Sohlstollen hatte einen Querschnitt von 5–7 m², der Parallelstollen 3·2 m Breite und 2·4 m Höhe. Das durchfahrene Gebirge bestand in der Hauptsache aus Gneis, dann Jura und Trias. Die Luftzufuhr steigerte sich von 17·4 m³ auf der Südseite im II. Quartal 1902 bis zu 57 m³ auf der Nordseite im IV. Quartal 1905 in der Sekunde. Unter Benutzung der Wasserkräfte der Rhone und der Diveria, die je 1500 bis 2200 PS. lieferten, wurden neben der nördlichen und südlichen Tunnelmündung die hauptsächlich von Gebrüder Sulzer gelieferten Turbinen, Kompressionspumpen, Reservedampfanlagen, Luftkompressoren und Zentrifugalpumpen untergebracht, die zur Lieferung des Betriebswassers für die Brandtschen Bohrmaschinen, des Kühlwassers, der Luftzufuhr erforderlich waren. In besonderen Gebäuden waren Badeeinrichtungen für die Arbeiter vorhanden.

Preßpumpen lieferten das Druckwasser für die Bohrmaschinen mit 80–100 Atm.

Sulzers- Hochdruckkreiselpumpen lieferten Kühlwasser mit 22 Atm., das an den Anschlußstellen im Tunnel 10–15 Atm. Druck hatte.

Zweistufige Luftpressen erzeugten Preßluft bis 100 Atm. für die im Tunnel tätigen Luftlokomotiven.

Die Luft für die Lüftung ging in der Regel durch den mit Türen geschlossenen Stollen II. Nur bei Absteckungen der Tunnelachse wurde die Luft aus dem Tunnel II ausgesaugt, so daß frische Luft durch den Tunnel I eintrat. Die Lüftungsanlagen waren sowohl für den Bau wie für den Betrieb bestimmt. Im Innern des Tunnels kamen nach Bedarf noch besondere Stollenventilatoren zur Verwendung. Die im Simplontunnel für den Vortrieb der Stollen I und II angewendeten Bohrmaschinen waren die von Gebrüder Sulzer verbesserten Gesteins-Drehbohrmaschinen System Brandt. Für die Förderung des Ausbruchmaterials aus dem Tunnel, des Baumaterials in den Tunnel, der Mannschaft u.s.w. waren auf jeder Tunnelseite in den äußeren Tunnelabschnitten Dampflokomotiven der Schweizer Lokomotivfabrik im Betrieb, in den inneren Tunnelabschnitten dagegen Luftlokomotiven, beide für 80 cm -Spur.

Die zu überwindenden Bauschwierigkeiten waren groß. Die höchste gemessene Gesteinstemperatur betrug 50° C (vgl. Abb. 102). Die Kühlung durch die zugeführte äußere Luft, durch das Betriebswasser der Brandtschen Bohrmaschine genügten nicht. Eine besondere Kühlwasseranlage war Ende Mai 1902 auf der Nordhälfte in Betrieb gekommen; ihr Erfolg war vollständig. Zur Übertragung der im Kühlwasser enthaltenen Kälte an die Luft wurden Streudüsen verwendet. Vorsorglich beschaffte Eiswagen zur weiteren Abkühlung der Luft vor Ort erwiesen sich als entbehrlich. Auf der Südhälfte des Tunnels wurde eine bei km 4·4 vom Südmund angeschlagene große Quelle von 12° C Temperatur gefaßt und zuerst unter ihrem natürlichen Druck von 6 Atm., später unter erhöhtem, künstlich erzeugtem Druck zur Abkühlung der Luft bis vor Ort verwendet.

Bedeutende Erschwernisse der Arbeiten verursachte das Auftreten heißer Quellen. Auf der Nordhälfte mußte der Stollenvortrieb deshalb vom 18. Mai 1904 an, als bei 10.382 m von der Nordmündung abermals eine große heiße Quelle angeschlagen wurde, eingestellt und der Südseite die noch bis zum Durchschlag aufzufahrende Strecke von rund 1 km überlassen werden. Aber auch auf der Südseite waren bei Annäherung an die Durchschlagsstelle, 9385 m von der Südmündung, neue heiße Quellen aufgetreten, so daß die Überwindung der letzten 245 m Stollenvortrieb fast 6 Monate gekostet hatten.

Das durchfahrene Gebirge war im ganzen auf der Nordseite dem Stollenvortrieb günstig wegen des auf lange Strecken starken Einfallens der Schichten. Doch fehlt es nicht an Strecken, in denen der Fels gebrech- und druckhaft war und deshalb zu Handbetrieb und zeitraubendem Einbau zwang, letzteres von 8189–8199 m, bei 8774 m, von 8934–9000 m von der Nordmündung, wo vollständige Geviere mit Sohlschwellen eingebaut werden mußten. Auf der Südseite dagegen waren die Vortriebsarbeiten neben den Einbrüchen kalten und heißen Wassers im allgemeinen durch die wagrechte Lagerung des Gesteins und durch Strecken mit außergewöhnlich hohem Druck behindert. Namentlich von 4450–4492 m vom Südmund, somit auf 42 m Länge, war man in weichen Glimmerkalk geraten. Unter Zuhilfenahme eiserner Geviere wurde auf dieser Strecke der Sohlstollen im Haupttunnel so widerstandsfähig und mit solchem lichten Querschnitt hergestellt, daß auch während der nachfolgenden Arbeiten des Ausbruchs und der Mauerung die Förderungen nach dem weiteren Vortrieb des Sohlstollens sowie nach den übrigen Vollausbruch- und Mauerungsarbeitstellen ungehindert stattfinden konnten. Nach dem allgemeinen Bauverfahren hatte dem Sohlstollen der Firststollen oder der Firstschlitz, dann die Ausweitung und die Mauerung zu folgen. Am 20. Mai 1902, fast 7 Monate nach Anfahren der Druckstrecke, wurde die Maschinenbohrung wieder aufgenommen und führte im Anhydrit zur höchsten Tagesleistung von 11·2 m. Die Mauerung des Gewölbes der Druckstrecke erforderte Lehrbögen von ungewöhnlicher Widerstandsfähigkeit. Sie wurden in Mauerwerk erstellt. Statt eines Sohlengewölbes wurde ein Block aus wagrecht geschichtetem Mauerwerk, die Widerlager in Schichtenmauerwerk, das Gewölbe in der Gesamtstärke von 1·67 m aus Hausteinen erstellt (Abb. 103). Die Herstellung des Gewölbes hatte mehr als 1¹/₂ Jahre gedauert. Das Mauerwerk gab zu keinerlei Rekonstruktionen Anlaß.

Der Durchschlag des Richtstollens erfolgte am 24. Februar 1905 bei 9385 m vom Südmund. Die Abweichung in der Richtung betrug 202 mm, in der Höhe 87 mm, in der Länge 790 mm. Der durchschnittliche Tagesfortschritt seit Beginn der mechanischen Bohrung im Stollen ergab 8·84 m. Die Bestimmung der Tunnelachse, ihrer Länge und der Höhenverhältnisse war auf trigonometrischem Wege ohne besondere Basismessung und im Anschluß an das schweizerische Präzisionsnivellement erfolgt. Die Übertragung der Achse in den Tunnel erfolgte zuerst durch Observatorien außerhalb des Tunnels und nachher im Innern selbst.

Der Pauschalpreis für den Tunnel I nebst Parallelstollen und Installationen betrug 54·5 Mill. Fr., für den Ausbau des Tunnels II, wenn er innerhalb 2 Jahre von der Betriebseröffnung des Tunnels I begehrt wurde und dann innerhalb 4 Jahren zu erstellen war, 15 Mill. Fr. Infolge der eingetretenen Bauschwierigkeiten war die vertragliche Baufrist von 5¹/₂ Jahren um 2 Jahre überschritten worden. Überdies wurde der Unternehmung eine Erhöhung des Erstellungspreises des Tunnels I von zirka 2·5 Mill. Fr. einschließlich gewisser Mehrleistungen von etwa 3·9 Mill. Fr. sowie des Tunnels II von 4·5 Mill. Fr. bewilligt. Dazu kamen Leistungen der Bahnverwaltung im Betrag von 5·54 Mill. Fr.

Infolge Einwirkung des Baues des Tunnels I auf den Parallelstollen erwies sich die Ausführung des Tunnels II als dringlich, bevor die entsprechende Verkehrssteigerung eingetreten war. Nach einer bezüglichen Verständigung mit der Bauunternehmung beschloß der Verwaltungsrat der Bundesbahnen am 12. Juli 1912, die Arbeiten in Regie auszuführen. Als Bauleiter wurde Ingenieur Rothpletz ernannt, die Kosten wurden auf 34·6 Mill. Fr., für die eigentlichen Tunnelarbeiten auf 27·5 Mill. Fr. veranschlagt. Der Tunnel II hat eine nördliche Mehrlänge von 22 m gegenüber Tunnel I, ist also 19.825 m lang. Die Bauten sind Ende des Jahres 1912 begonnen worden und stehen Mitte 1919 noch in Arbeit. Beim Ausbau des Tunnels II werden nur mehr pneumatische Bohrhämmer verwendet.

Literatur: Flachat, De la traversée des Alpes par un chemin de fer. Etude du Passage par le Simplon. Neuilly 1860. – Compagnie des chemins de fer de la ligne d'Italie par la vallée du Rhône et le Simplon. Etudes de la traversée du Simplon entre Gliss, Brig et Domo d'Ossola. Paris 1863. Imprimerie administr. et des chemins de fer de Paul Dupont. – Lommel, Simplon, St. Gottard et Lukmanier. Etude comparative de la valeur technique et commerciale des voies ferrées projetées par ces passages Alpins Italo-Suisse. Lausanne 1865. – Stockalper, Les avantages du Simplon sous le rapport de la construction et de l'exploitation d'un chemin de fer. Lausanne 1869. – Vauthier, Le percement du Simplon et l'intérêt commercial de la France. Determination des données techniques du problème et limite de la zone commerciale desservie dans le cas d'un tracé bas avec long tunnel. Paris 1874. – Meyer, Le Gottard et le Simplon. Lausanne 1876. – Lommel, Chemin de fer alpin par le Simplon. Note explicative sur les détails techniques du projet de le ligne Brigue-Domo d'Ossola. Lausanne 1878. – Dreyfus, Le tunnel du Simplon et les intérêts français. Paris 1879. – Lommel, Etudes de la question de chaleur souterraine et de son influence sur les projets et systèmes d'exécution du grand tunnel alpin du Simplon. Lausanne 1880. – Comité du Simplon, Percement du Simplon. Mémoire technique à l'appui de plans et devis dressés en 1881–1882. Lausanne 1882. – Vauthier, Le percement du Simplon devant les chambres et les intérêts de la France. Paris 1881. – Neufville, Notes sur le tunnel du Simplon, présentées à la société de la géographie commerciale des Paris. Paris 1881. – Lommel, Quelques apperçus sur un programme pratique propre á assurer la plus prompte realisation du percement du Simplon. Lausanne 1884. – Meyer, Traversée du Simplon par un chemin de fer, conférence faite à la société des ingénieurs civils. Paris 1883. – Bureau du Simplon, Bulletin du tunnel du Simplon. Paris 1882–1884. – Direction des chemins de fer du Jura-Simplon, Traversée du Simplon, rapport sur les études 1890–1891 avec devis. Berne 1891. – Molo, La ferrovia del Sempione e gli interessi italiani. Roma 1891. – Dolezalek, Der Simplontunnel. Dt. Bauztg. 1899. – Monats- und Vierteljahrsberichte der Jura-Simplon-Bahn und der Schweizerischen Bundesbahnen. Schwz. Bauztg. Bd. XXXIII u. ff. – Jura-Simplon-Bahn, Recueil des pièces officielles relatives au Percement du Simplon. Lausanne 1902. – Rosenmund, Bestimmung der Richtung, der Länge und der Höhen verhältnisse des Simplontunnels. Bern 1901. – Schardt, Rapport sur les venues d'eau dans le tunnel du Simplon du côté d'Iselle. Lausanne 1902; Note sur le profil géologique et la tectonique au massif du Simplon, Rapport supplementaire sur les venues d'eau dans le tunnel du Simplon du côté d'Iselle. Lausanne 1903. – Möller, Der Bau des Simplontunnels. Ztschr. dt. Ing. 1904. – Pestalozzi, Die Bauarbeiten am Simplontunnel. Sonderabzug der Schwz. Bauztg. Bd. XXXVIII, 1901 u. XXXIX, 1902. – Pressel, Bauarbeiten am Simplontunnel. Sonderabzug der Schwz. Bauztg. Bd. XLVII, 1906, welcher Arbeit auch die Abbildungen entnommen sind. – Pometta, Sanitäre Einrichtungen und ärztliche Erfahrungen beim Bau des Simplontunnels. Winterthur 1906. – Francis Fox, The Simplon Tunnel. London 1907. – Karl Brandau, Das Problem des Baues langer, tiefliegender Alpentunnel und die Erfahrungen beim Bau des Simplontunnels. Schwz. Bauztg. Bd. LIII u. LIV, 1909. – Rothpletz, Bergschläge im Simplontunnel. Der Ausbau der Druckpartie im Simplontunnel II, km 4·452–4·5 ab Südportal. Schwz. Bauztg. Bd. LXIV, 1914 und LXV, 1915.

Dietler.

Abb. 102.

Abb. 103.