Post on 01-Dec-2020
Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr,Energie und Kommunikation UVEK
Bundesamt für Strassen ASTRAAbteilung Strasseninfrastruktur Ost
Der Bau der zweiten
Gotthard-Strassenröhre: Politische und technische
Herausforderungen
31.01.2020, Fachtagung asphaltsuisse 2020
Guido Biaggio, Vizedirektor und Chef der
Abteilungen Strasseninfrastruktur, Bundesamt für
Strassen ASTRA
Bundesamt für Strassen ASTRA
1. Ausganglage und politischer Prozess
2. Chancen und politische Herausforderungen im Projekt
3. Technische Herausforderungen
3.1 Störzonenmanagement
3.2 Digitalisierung im Projekt und BIM Anwendung
3.3 Belagswahl
2Fachtagung asphaltsuisse 2020
Agenda
Bundesamt für Strassen ASTRA
3Fachtagung asphaltsuisse 2020
1. Ausganglage
• Bestehende 1. Röhre im Jahr
1980 eröffnet
• Laufende Unterhaltsarbeiten
während Nachtsperrungen in
verkehrsarmen Zeiten
• Grössere Baumassnahmen in
Nachtsperrung unmöglich
Tunnel ca.17 km
Pass ca. 30 km
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Ersatz Zwischendecke verlangt Vollsperrung des
Gotthard-Strassentunnels während knapp 3 Jahren
4Fachtagung asphaltsuisse 2020
Massnahmen aus GEK für bestehenden Tunnel
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Juni 2012: Entscheid des Bundesrats: Sanierung des
Tunnels nach Bau einer zweiten Tunnelröhre
• Gründe: Erhöhte Sicherheit, dauerhafter Nutzen, Wahrung
des Alpenschutzes, Auswirkungen einer langfristigen
Sperrung
• Auftrag an ASTRA: Ausarbeitung eines generellen Projekts
für die zweite Röhre, ohne Kapazitätserhöhung
5Fachtagung asphaltsuisse 2020
Politischer Prozess (1/2)
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Volksabstimmung zur Sanierung des Gotthard-
Strassentunnels am 28.02.2016: Annahme der
Gesetzesänderung bezüglich des alpenquerenden
Transitverkehrs
• Genehmigung Generelles Projekt (GP) durch den
Bundesrat am 25.10.2017
• Öffentliche Auflage des Ausführungsprojektes (AP) am
04.05.18 erfolgt
• Plangenehmigungsverfügung AP wurde am 10. Dezember
2019 erteilt
6Fachtagung asphaltsuisse 2020
Politischer Prozess (2/2)
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Länge: Total 16’866 m
• Lage: 40 m östlich des bestehenden SISto
• Verbunden über:
7Fachtagung asphaltsuisse 2020
Projektbeschrieb 2. Röhre Gotthard-Strassentunnel: Projektübersicht (1/3)
Göschenen
Airolo
62 begehbare und
6 befahrbare Querverbindungen
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Nutzung bestehende
Portale
• Je eine neue
Portalzentrale in
Göschenen und Airolo
8Fachtagung asphaltsuisse 2020
Projektübersicht (2/3)
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Nutzung der bestehenden Lüftungsschächte und
Abluftbauwerke
• 3 neue bergmännische Lüftungszentralen
9Fachtagung asphaltsuisse 2020
Projektübersicht (3/3)
LZ Hospental LZ Guspisbach LZ Motto di DentroBäzberg
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Ausbruchdurchmesser: 11.8 m
• Verkehrstechnischer Nutzraum
im Fahrraum: 4.8 m (analog
Endzustand der sanierten 1.
Röhre)
• 1 Fahr-/1 Pannenstreifen à je
3.80 m
• Sep. Werkleitungskanal für
Bündelung Infrastrukturen
(Hochspannungsleitung)
10Fachtagung asphaltsuisse 2020
Tunnel-Normalprofil
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Abhängig vom Genehmigungsprozess des Projektes
11Fachtagung asphaltsuisse 2020
Termine
9
Bundesamt für Strassen ASTRA
✓Berücksichtigung der regionalen Bedürfnisse
✓Bündelung der Infrastrukturen
✓Beschaffungs- und Ausschreibungskonzept
12Fachtagung asphaltsuisse 2020
2. Chancen und politische Herausforderungen im Projekt
Bundesamt für Strassen ASTRA
13Fachtagung asphaltsuisse 2020
Kanton Tessin: Überdeckung Airolo(1/3)
Umgestaltung Anschluss und Geländemodellierung Airolo
Bundesamt für Strassen ASTRA
14Fachtagung asphaltsuisse 2020
Kanton Tessin: Überdeckung Airolo(2/3)
Bundesamt für Strassen ASTRA
• 2.1 Mio. Tonnen Ausbruchsmaterial
• Überdeckung der Autobahn auf einer Länge von rund 1000
Meter und Aufwertung des Talbodens durch die Erzeugung
eines Grüngürtels
• Insgesamt können 160'000 m2 zusätzliche Flächen
ausgeschieden werden, allein auf der Überdeckung sind es
90‘000 m2
• Die Kosten belaufen sich auf CHF 100 Mio: 50% der Kosten
trägt das ASTRA
15Fachtagung asphaltsuisse 2020
Kanton Tessin: Überdeckung Airolo(3/3)
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Die neue Fernwärmeleitung wird vom Fernheizwerk der
Heizwerk Gotthard AG unter der SBB-Gleisanlage hindurch
bis zur Göscheneralpstrasse verlegt
• Für die Fernwärmeleitung wird mit Kosten von
CHF 1,9 Millionen gerechnet. Das ASTRA beteiligt sich mit
CHF 760’000.- an den Kosten
16Fachtagung asphaltsuisse 2020
Kanton Uri: Fernwärmeanlage
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Ein Teil des WELK wird so
ausgestaltet, dass er für die
Durchleitung einer 380 kV-
Leitung der Swissgrid AG
verwendet werden kann
• Damit wird die Voraussetzung
geschaffen, dass die
Hochspannungsleitung, die jetzt
noch über den Gotthardpass
führt, langfristig abgebrochen
und unterirdisch geführt werden
kann
17Fachtagung asphaltsuisse 2020
WELK für Swissgrid AG
Bundesamt für Strassen ASTRA
18Fachtagung asphaltsuisse 2020
Loskonzept (1/2)
Gattung Anz Losgrösse Bezeichnung Bauvolumen Bemerkungen
Hauptlose 3 > 100 Mio. Tunnel Nord
Tunnel Süd
Materialbewirtschaftung
und Logistik Nord / Süd
ca. 500 Mio.
ca. 500 Mio.
ca. 200 Mio. Davon: Bahntransporte (ca.35 Mio. CHF)
Förderbandanlagen (ca.100 Mio. CHF)
MBW Stalvedro (ca.20 Mio. CHF)
Div. Triagen/Lager (ca.45 Mio. CHF)
Grosse
Lose
4 20 bis 100
Mio.
Vorlos Zugangsstollen Nord
Vorlos Installationsplatz
Airolo
Vorlos Zugangsstollen Süd
Los Galleria di Airolo
ca. 70 Mio.
ca. 40 Mio.
ca. 85 Mio.
ca. 100 Mio.
Mittlere
Lose
15 5 bis 20
Mio.
10 Vorlose
5 Lose
Gleisanlagen, Baustromversorgung,
Wasserver/-entsorgung,
Voreinschnitt, Brücken, etc.
Vorlos Installationsplatz Göschenen
Brücken, Trasse,
Geländemodellierungen
Kleinlose 15 - 20 1 bis 5 Mio. 10 - 15 Vorlose, 5 Lose Vorarbeiten, Abbrüche,
Rekultivierungen
Kleinstlose 10 - 15 < 1 Mio. 2 - 7 Vorlose, 8 Lose Vorarbeiten, Rückbauten,
Abhumusieren
Loskonzept (Stand Januar 2020, alle Beträge in Mio. CHF, ohne BSA):
Bundesamt für Strassen ASTRA
19Fachtagung asphaltsuisse 2020
Loskonzept (2/2)
• Total: ca. 50 Lose
• Besonderheit:
Dossier mit Dienstleistungsangeboten aus der Region
(z.B. Reinigungsdienste, Wäschereiangebote,
Verpflegungsprodukte, Unterkunftsmöglichkeiten, etc.)
• Submissionssprache nach
Territorialprinzip oder zweisprachig
Bundesamt für Strassen ASTRA
3.1 Störzonenmanagement
3.2 Digitalisierung im Bauprojekt mit BIM
3.3 Belagswahl im Projekt
20Fachtagung asphaltsuisse 2020
3. Technische Herausforderungen
Bundesamt für Strassen ASTRA
Aus Bau der 1. Röhre gut bekannt, zwei Störzonen:
• Mesozoikum: ca. 270 m, Ton- und Serizitschiefer, druckhaft
• Guspis-Zone: ca. 300 m, kakirisierte Biotit-Gneise und Schiefer,
druckhaft
21
3.1 Störzonenmanagement
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
Hauptvortrieb
• Gleichzeitig je ein TBM-Vortrieb vom Nord- und vom
Südportal her
• TBM-Vortrieb mit Tübbing vom Bauherr für die Hauptlose
vorgegeben
• Beide Vortriebe steigend bis zur Tunnelzentrale Guspisbach:
Summe TBM Vortrieb Nord = 7’309 m
Summe TBM-Vortrieb Süd = 7’252 m
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Vortriebskonzept (1/2)
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
23Fachtagung asphaltsuisse 2020
Vortriebskonzept (1/2)
Bundesamt für Strassen ASTRA
Portalbereiche
Lockergesteinsstrecken mit konventionellem Ausbruch (MUL)
und Rohrschirm
Anschliessend
• im Norden ca. 400 m Sprengvortrieb
• im Süden ca. 750 m Sprengvortrieb
Grund: sehr beschränkte Platzverhältnisse für Montage und
Anfahren der TBM, sowie Überlegungen Bauprogramm und
Risiken
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Vortriebskonzept (2/2)
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
25Fachtagung asphaltsuisse 2020
Vortriebskonzept (2/2)
Bundesamt für Strassen ASTRA
Vortriebs- und Sicherungskonzept
• Keine Durchfahrung mit TBM möglich → konventionelle
Durchörterung
• Aus terminlichen Gründen vorgängige Durchörterung von
je einem Zugangsstollen ab beiden Portalen (ca. 5 km)
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Durchörterung der Störzonen (2/2)
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
Erfahrungen aus der 1. Röhre
• Mesozoikum (Nord): druckhaftes Gebirgsverhalten
mit Konvergenzen von ca. 0.4 m, Niederbrüche
mit
Kaminbildung, Wassereintritte mit Aufweichungs-
erscheinungen, Injektionen ohne Verbesserung
• Guspis-Zone (Süd): Vorgängiger Sondierstollen,
druckhaftes Gebirgsverhalten mit Konvergenzen
von bis zu 1.5 m (vgl. Bild)
• In «Deutscher Bauweise» (Kernbauweise) erstellt
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Durchörterung der Störzonen (1/2)
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
28
3.2 Digitalisierung im Bauprojekt mit BIM: Pilotabschnitt
• Rund 120 Meter langer Abschnitt
im Bereich Hospental inkl.
Querverbindung, SOS-Nische
und bestehendem SISto
• Kollaboration zwischen Bau- und
BSA-Planer auf Stufe
Detailprojekt (LoD 300+)
• Projektstruktur und
Modellbezeichnungen werden
aufwärtskompatibel eingeführt
• Weitere Pilotabschnitte werden
integriert (z.B. Lüftungszentrale)
3-2H-TR305
3-2H-SOS709
3-2H-QV30N
3-SH-SS3
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
29
Stand Pilotprojekt (1/5)
Links der Bestand (1TG-Röhre
und SISto), zentral die
Querverbindung mit
Unterstation sowie rechts der
Haupttunnel 2TG
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
30
Stand Pilotprojekt (2/5)
Charakterisierung
des Innengewölbes
im Haupttunnel
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
31
Stand Pilotprojekt (3/5)
Koordination Bau-BSA
in der Unterstation
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
32
Stand Pilotprojekt (4/5)
SOS-Nische im
Haupttunnel
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
33
Stand Pilotprojekt (5/5)
Qualitätssicherung
durch Kollisionsprüfung
mit Lichtraumprofil
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
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Webplattform Bimsync (Video)
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
35
Ausblick Lüftungszentrale Stollen Süd (LSS)
Zugangsstollen Süd2TG
LZ LSS
SISto (Bestand)
Weitere Abschnitte in
Planung → Abschluss
DP 2020
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
36
Lessons learned: Pilotprojekt
• Zentraler Klärungsbedarf bei Projektstart
• Erarbeitung Vorschlag technischer Projektstruktur
• Definition Informationsgehalt und Modellierungsrichtlinien auf Basis
Fachhandbuch
• Regelung Qualitätsmanagement und Qualitätssicherung
• Im Infrastrukturbau werden nicht Einzelobjekte sondern Systeme
modelliert, die eine starke Interaktion mit weiteren Systemen
aufweisen: «System of Systems»
• Kombiniert mit komplexen Geometrien, Achsen und hohen
Datenmengen sowie der Bestandsmodellierung entstehen im
Infrastrukturbau höhere Anforderungen an Software-Komponenten
aber auch an das Daten- und Informationsmanagement
• Die (noch) fehlende Standardisierung im Infrastrukturbau (z.B. ifc-
tunnel) stellt eine zentrale Herausforderung dar und erhöht den
Initialiserungsaufwand
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
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Nächste Schritte im Pilotprojekt
• Modellvorstellung / Erste Kollaboration mit ASTRA FU
• Einbezug von Betrieb, Erhaltungsplanung und Unterhalt (Bau
und BSA):
• Besprechung und Prüfung der vorgeschlagenen
technischen Projektstruktur (inkl. Bezeichnungen der
Bauteile / Farbcodierung / AKS-Code etc.)
• Abstimmung Informationsbedarf und -gehalt der Modelle
• Erste Prüfung von Übergabeprozessen an
Bauwerksdokumentation (MISTRA, Digiplan etc.) resp.
Abgleich mit anderen Datenbanken (z.B. über Verlinkung)
Die BIM-Methode bietet dann grosses Potential, wenn das
Modell während des gesamten Life-Cycle genutzt werden
kann und ein konsistenter, verlustfreier digitaler
Datenfluss über die gesamte Nutzungsdauer erzielt wird
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Bundesamt für Strassen ASTRA
Forschungsprojekt Tunnel Lungern
• Normalerweise wird dunkler Strassenbelag eingebaut
• Tunnelbeleuchtung: Adaptationsbeleuchtung nur Tag,
Durchfahrtsbeleuchtung Tag und Nacht
• Forschungsprojekt «Minimierung der aktiven Beleuchtung in
Tunneln», Monitoring von 2012 – 2016
• Untersuchung Auswirkungen von verschiedenen Parametern
auf die aktive Beleuchtung und den damit verbundenen
Energieverbrauch
• Tunnel Lungern wurde dazu in 4 Abschnitte unterteilt
38Fachtagung asphaltsuisse 2020
3.3 Belagswahl im Tunnel
Bundesamt für Strassen ASTRA
• Monitoring ermöglichte es, die Energie- und
Kosteneinsparungen durch den Einsatz eines hellen
Fahrbahnbelags zu belegen und zu quantifizieren
• Materialkombination mit hellen Belägen und weiss
gestrichenen Wänden ergibt die grössten Einsparungen
• Auf einen Deckenanstrich kann verzichtet werden
39Fachtagung asphaltsuisse 2020
Ergebnisse Tunnel Lungern
Bundesamt für Strassen ASTRA
Die Verwendung eines hellen Fahrbahnbelags im
Gegenverkehrstunnel kann zusammenfassend wie folgt
charakterisiert werden:
• gute Wirtschaftlichkeit
• kein negativer Einfluss auf die Verkehrssicherheit
• Sichtbarkeit der Markierung mit Massnahmen gegeben
Reflexionseigenschaft des hellen Belags über vier Jahre
stabil
Als Schlussfolgerung dieses Monitorings werden helle
Beläge in neuen Tunnelprojekten oder bei
Tunnelsanierungen empfohlen
40Fachtagung asphaltsuisse 2020
Fazit Tunnel Lungern
Bundesamt für Strassen ASTRA
Variantenstudium Belag 2. Röhre GST
• Tunnelbeleuchtung «normaler» / «heller» Belag
• Auslegungsdaten Gotthardstrassentunnel 2TG Länge= 16.7 km
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Durchfahrtsbeleuchtung
Einfahrtsbeleuchtung
Umgebung Leuchten-
abstand
Leuchten-
leistung
Anzahl
Leuchten
Variante 1: Punktbeleuchtung
Gegenstrahlbeleuchtung
«normal» 11 m 64 W 1520
Variante 2: Punktbeleuchtung
symmetrische Beleuchtung
«hell» 14 m 56 W 1410
Variante 3: Leuchtenband
Gegenstrahlbeleuchtung
«normal» 3.0 m 16 W 5530
Variante 4: Leuchtenband
symmetrische Beleuchtung
«hell» 3.3 m 16 W 4900
Auslegungsgrundlagen[1] SIA 197-2 Projektierung Tunnel Strassentunnel Auflage 1, 2004
[2] ASTRA Richtlinie 13015 Beleuchtungsanlagen V1.11, 2017
[3] SN 640551 Öffentl. Beleuchtung Strassentunnel Aug. 2017
[4] ASTRA FHB TMB 23 001-11200 Beleuchtung V2.00, 01.01.2019
Die Variantengruppen 1/2 bzw. 3/4 unterscheiden sich nur in der Art der Leuchtenanordnung, indem
Einzelleuchten mit grösseren Abständen oder ein Leuchtenband eingesetzt wird. Diese Systemauslegung
beeinflusst direkt die Güte der Gleichmässigkeit der Ausleuchtung für den Verkehrsteilnehmer.
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Bundesamt für Strassen ASTRA
Variantenstudium Belag 2. Röhre GST
• Tunnelbeleuchtung «normaler» / «heller» Belag
Fachtagung asphaltsuisse 2020
• gleichmässige Fahrbahnausleuchtung
• Übergangszone zwischen den Leuchten
• Gütefaktor > 73%
• durchgehend gleichmässige Fahrbahnausleuchtung
• keine Übergangszone zwischen den Leuchten
• Gütefaktor > 95%
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Bundesamt für Strassen ASTRA
Variantenstudium Belag 2. Röhre GST
• Tunnelbeleuchtung «normaler» / «heller» Belag
Bewertung
• Weiteres Vorgehen: im Rahmen der DP-Phase wird ein
Entscheid getroffen
Fachtagung asphaltsuisse 2020
Umgebung
Beleuchtungsart
Kosten Energie-
verbrauch
Einsparung
helle Umgebung
Bemerkung
Variante 1: «normal»
Punktbeleuchtung
3.1 Mio 705’000 kWh • tiefere Investition
• signifikante
Energieeinsparung
• Fahrbahnausleuchtun
g mit
Übergangszonen
Variante 2: «hell»
Punktbeleuchtung
2.6 Mio 565’000 kWh 34% zu Variante 1
Variante 3: «normal»
Leuchtenband
3.5 Mio 618’000 kWh • höhere Investition
• qualitativ bessere
Fahrbahnbeleuchtung
bei gleichbleibendem
Energieverbrauch
• Erhöhte Sicherheit
durch durchgehend
gleichmässige
Ausleuchtung
Variante 4: «hell»
Leuchtenband
3.2 Mio 568’000 kWh 8% zu Variante 3
Der Einsatz einer hellen Umgebung im Tunnel beeinflusst den Energieverbrauch markant für die beiden
Variantengruppen 1/2 bzw. 3/4, egal welches Beleuchtungssystem gewählt wird.
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Eidgenössisches Departement für Umwelt, Verkehr,Energie und Kommunikation UVEK
Bundesamt für Strassen ASTRAAbteilung Strasseninfrastruktur Ost
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Besten Dank für Ihre
Aufmerksamkeit !