Bahnausbau in der Region Zürich: Die SBB baut drei neue Tunnel

1 Ausbauschritt 2035

Um die wachsende Nachfrage im Schienenverkehr zu bewältigen, beabsichtigt der Bund mit dem Ausbauschritt 2035 einen weiteren Ausbau des Schweizer Bahnnetzes. Der prognostizierten Nachfrage wurde ein entsprechendes Angebot hinterlegt. Zur Umsetzung dieses Angebots sind Ausbauten der Bahninfrastruktur erforderlich, welche in den kommenden 15 Jahren realisiert werden sollen. Mit der Botschaft zum Ausbauschritt 2035 hat das Parlament ein Paket mit Maßnahmen für insgesamt 12,89 Milliarden Schweizer Franken genehmigt.

1 | Drei Großprojekte im Raum Zürich bringen mehr Kapazität und Stabilität im Bahnverkehr
Credit/Quelle: SBB

2 | Tunnelbauten ermöglichen den Ausbau des Bahnnetzes
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2 | Tunnelbauten ermöglichen den Ausbau des Bahnnetzes

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Für den Bahnverkehr im Großraum Zürich gehen die Prognosen bis 2050 von einem Wachstum der Nachfrage von 30 % aus. Zur Bewältigung dieser Verkehrszunahme werden im Ausbauschritt 2035 im Raum Zürich unter anderem drei Großprojekte realisiert (Bild 1 und Bild 2). Diese beseitigen kritische Engpässe im Bahnnetz, welche aktuell sowohl die Kapazität limitieren als auch die Fahrplanstabilität beeinträchtigen. Mit dem Zimmerberg-Basistunnel 2 werden die beiden Einspurabschnitte zwischen Horgen Oberdorf und Litti auf der Achse Zürich–Zug durch eine neue Doppelspur ergänzt. Diese wird in zwei 10,8 Kilometer langen Einspurröhren geführt. Der Zimmerberg-Basistunnel 2 – zusammen mit einem ebenfalls zu realisierenden dritten Gleis zwischen Baar und Zug sowie Ausbauten in Cham und Rotkreuz – ermöglicht neben dem Fahrzeitgewinn einen Angebotsausbau im Fernverkehr zwischen Zürich und der Zentralschweiz (Viertelstunden-Takt) sowie dem Tessin (Halbstunden-Takt). Im Bahnhof Zürich Stadelhofen wird ein viertes Perrongleis erstellt und ein zweiter Tunnel nach Tiefenbrunnen ausgebrochen. Damit wird mit 32 Trassen je Stunde und Richtung eine durchgängige Leistungsfähigkeit der Hauptachse der S-Bahn Zürich zwischen Zürich Hardbrücke und Zürich Stadelhofen geschaffen. Im Projekt MehrSpur Zürich–Winterthur realisiert die SBB zwischen Wallisellen/Dietlikon sowie Bassersdorf und Winterthur eine zusätzliche Doppelspur, die durch den neuen Brüttenertunnel führt. Die Kapazität der Strecke zwischen Zürich und Winterthur steigt damit von 670 auf 900 Züge pro Tag. Die beiden Projekte Ausbau Bahnhof Zürich Stadelhofen und MehrSpur Zürich–Winterthur ermöglichen auf der Achse Zürich – Winterthur und darüber hinaus in die Nordostschweiz einen wesentlichen Angebotsausbau, sowohl des nationalen Fernverkehrs als auch der Zürcher S-Bahn. Der Güterverkehr profitiert von einem höheren Trassenangebot: zweimal stündlich Richtung Gossau und zweimal Richtung Romanshorn ab und nach Rangierbahnhof Limmattal.

2 Projektorganisation

Das BAV hat die SBB mit der Realisierung der drei Großprojekte beauftragt. Die Kosten für alle drei Projekte werden auf rund 5 Milliarden Schweizer Franken veranschlagt, Preisbasis 2018. Der Realisierungszeitraum beträgt rund 10 Jahre. Aktuell befinden sich die Vorhaben in den Phasen Vorprojekt (Zimmerberg), Auflageprojekt (Stadelhofen) und öffentliche Auflage (MehrSpur) (Bild 3).

3 | Risikobasierte, rollende Planung der Großprojekte
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Die SBB hat eine eigenständige Projektorganisation gebildet, welche die drei Großprojekte gemäß den Vorgaben des BAV kosten- und termingerecht projektieren und realisieren soll. Die Projektorganisation stellt zudem sicher, dass die umfangreichen Bauarbeiten optimal aufeinander abgestimmt werden. Damit soll jederzeit ausreichend Kapazität im Bahnnetz vorhanden sein, um den laufenden Bahnbetrieb stabil und zuverlässig abzuwickeln. Schließlich sorgt die Projektorganisation dafür, dass die neu erstellten Anlagen in das Bahnsystem integriert werden und dass die Organisation der SBB bis zur Inbetriebnahme der Anlagen bereit ist, das erweiterte Angebot zuverlässig zu produzieren. Die Betriebsorganisationen von Personen- und Güterverkehr, Angebotsplanung, Betriebsführung, Intervention und Unterhalt der SBB sind deshalb in die Projektorganisation eingebunden.

3 Organisatorische, betriebliche und technische Herausforderungen
3.1 Zimmerberg-Basistunnel 2

4 | Ausbauten Kanton Zug und Zimmerberg-Basistunnel 2 verbessern das Angebot Zürich–Luzern
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Der bestehende Doppelspurtunnel Zürich–Thalwil wird um zwei je 10,8 km lange Einspurröhren bis ins Zugerland verlängert (Bild 4). Für den Anschluss an den bestehenden Tunnel kann das seinerzeit erstellte Anschlussbauwerk genutzt werden. Das Südportal des neuen Tunnels kommt vor Baar in der Litti zu liegen. Die Fernverkehrszüge zwischen Zürich und Luzern sowie ins Tessin werden künftig Thalwil im Tunnel umfahren und dadurch mehrere Minuten Fahrzeit gewinnen. Die bestehende Strecke von Horgen Oberdorf nach Baar mit den beiden Einspurtunnels Zimmerberg und Albis wird für den Regionalverkehr und bei Unterhaltsarbeiten im Basistunnel weiter genutzt.

5 | Einspurtunnel, im TBM-Vortrieb erstellt und zweischalig ausgebaut
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Die beiden Röhren des Zimmerberg-Basistunnels 2 (Bild 5) werden maschinell von Süden aufgefahren. Sie liegen zum größten Teil in der aus anderen Vorhaben gut bekannten oberen Süßwassermolasse, sodass beim Vortrieb keine größeren Schwierigkeiten erwartet werden. Am Südportal fallen rund 2 Millionen Kubikmeter Ausbruchmaterial an. Diese sollen vor Ort abgelagert werden, um Transportwege in Deponien zu vermeiden und Kosten zu sparen. Vorgesehen ist eine Geländemodellierung, verbunden mit einer abschnittsweisen Überdeckung der Autobahn. Die raumplanerischen Festlegungen dazu erfolgen mit dem Bund und den Kantonen bereits vor dem Start des Plangenehmigungsverfahrens. Gemäß der aktuellen Einschätzung ist der Bau des Zimmerberg-Basistunnels 2 ein überschaubares, klar definiertes und eher risikoarmes Vorhaben. Die SBB wird deshalb für die Realisierung des Tunnels auch alternative Vergabemodelle (GU+ oder TU) prüfen und gegebenenfalls bereits basierend auf dem Vorprojekt die Gesamtleistung ausschreiben.

Mit der Inbetriebnahme des Zimmerberg-Basistunnels 2 wird der in den 1990er-Jahren erstellte Doppelspurtunnel Teil eines neuen Tunnelsystems von knapp 20 km Länge und mit einem Anschluss in Thalwil. Entsprechend sind auch die Betriebs-, Unterhalts- und Interventionskonzepte neu und gemäß den künftig geltenden Vorgaben zu überarbeiten. Während der bestehende Doppelspurtunnel über drei Rettungsschächte in Abständen zwischen 2 und 3 km verfügt, wird der neue Tunnel in zwei Einspurröhren realisiert mit Querschlägen alle 500 m für Intervention und Rettung. Da die Länge zwischen den Portalen Zürich und Litti unter 20 km bleibt, kann nach heutigem Wissensstand auf eine Nothaltestelle im Tunnel verzichtet werden. An den Portalen sind jedoch Einrichtungen für die Intervention und Evakuation erforderlich.

3.2 Ausbau Zürich Stadelhofen

6 | Steigerung der Kapazität durch den Ausbau Zürich Stadelhofen und einer Doppelspur
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Der Bahnhof Zürich Stadelhofen ist Teil der zweigleisigen Stammlinie der S-Bahn Zürich (Bild 6). Während die Bahnhöfe Zürich Hardbrücke und Zürich Museumstrasse viergleisig ausgebaut sind, weist der Bahnhof Zürich Stadelhofen heute nur drei Perrongleise auf. Zudem ist die anschließende Strecke in Richtung Tiefenbrunnen–Meilen mit dem Riesbachtunnel nur eingleisig ausgebaut. Damit stellt der Bahnhof Zürich Stadelhofen einen maßgebenden Engpass im Zürcher S-Bahn-Netz dar und muss für einen weiteren Ausbau des Angebots erweitert werden.

7 | Bahnhof Zürich Stadelhofen, neue Perronhalle Gleis 4
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Das vierte Gleis wird in einer 320 m langen und 14 m breiten Perronhalle 40 m abgesetzt im Berg realisiert und über mehrere Durchgänge aus der bestehenden Unterführung erschlossen. Das Projekt ist als Sieger aus einem Wettbewerb hervorgegangen (Bild 7). Diese Lösung bedingt nur geringe Eingriffe in die bestehende Bausubstanz des Bahnhofs Zürich Stadelhofen und ermöglicht den Bau weitgehend außerhalb des Publikumsbereichs. Das neue Perrongleis wird beidseitig in den bestehenden Doppelspurtunnel eingebunden; Seite Zürich in den Hirschengrabentunnel und Seite Stettbach in den Zürichbergtunnel. Der zweite Riesbachtunnel, welcher ebenfalls Teil des Projektes ist, führt vom Verzweigungsbauwerk östlich der Perronhalle nach Tiefenbrunnen. Für das vierte Gleis wird eine Tunnellänge von insgesamt 3,1 km ausgebrochen. Dadurch wird ein neues, zusammenhängendes Tunnelsystem von 11,6 km Gesamtlänge geschaffen, welches vom Bahnhof Museumstrasse nach Stettbach und Tiefenbrunnen reicht.

In bautechnischer Hinsicht ist das Projekt Ausbau Bahnhof Zürich Stadelhofen sehr anspruchsvoll. Das Normalprofil des rund 330 m langen Tunnels zur Aufnahme des neuen 4. Gleises inklusive des Perrons hat eine Ausbruchsfläche von ca. 170 m². Die Baulogistik erfolgt über zwei südlich und nördlich des Bahnhofs liegende Bauschächte. Zur Erstellung der neuen unterirdischen Anlagen inklusive der Zugänge zum 4. Gleis müssen vorgängig rund 250 Anker der Rückwand hinter dem heutigen Gleis 3 neu gesetzt werden. Um im glazial vorbelasteten Lockergestein Setzungen zu vermeiden, sind umfassende Bauhilfsmaßnahmen zu treffen. Aus bahnbetrieblicher Sicht sind die beiden Anschlussbauwerke an die bestehenden Doppelspurröhren und der Doppelspurausbau im Einschnitt Tiefenbrunnen die Schlüsselobjekte. Betriebseinschränkungen auf der Stammlinie der S-Bahn Zürich zwischen den Bahnhöfen Museumstrasse und Stettbach sind nur nachts oder an wenigen Wochenenden möglich. Im Bereich der Verzweigungsbauwerke wird deshalb zuerst im Doppelspurtunnel ein Schutztunnel eingebaut. Der Ausbruch der Verzweigungskaverne erfolgt aus rückwertigen Erschließungsstollen um den bestehenden Tunnel herum. Erst wenn die Kaverne vollständig gesichert und ausgebaut ist, wird das alte Tunnelgewölbe abgebrochen, der Schutztunnel ausgebaut und die Anschlussweiche eingebaut.

Neben den bautechnischen Herausforderungen prägen auch die innerstädtischen Randbedingungen das Projekt. Die Zugänge zu den Untertagbaustellen erfolgen vorwiegend über zwei grosse Bauschächte sowie über den vom Portal startenden Vortrieb des Riesbachtunnels in Tiefenbrunnen. Die Entsorgung des Ausbruchmaterials erfolgt über den Bahnhof Tiefenbrunnen. Dieses wird entweder mit der Bahn Richtung Rapperswil weggeführt oder kann allenfalls zur Schaffung neuer Flachwasserzonen im Uferbereich des Zürichsees verwendet werden. Da die Untertagbauwerke wenig Überdeckung aufweisen, sind auch die darüber liegenden Liegenschaften in vielfältiger Weise betroffen: Abtreten von Rechten, Konflikte mit Erdsonden, Erschütterungen oder Setzungen. Zusammen mit den betroffenen Eigentümerinnen und Eigentümern sowie den Anwohnenden versucht die SBB, Lösungen zu finden, welche minimale Emissionen aufweisen und eine maximale Akzeptanz finden.

3.3 MehrSpur Zürich–Winterthur

Mit dem Projekt MehrSpur Zürich–Winterthur, Bahnausbau via Brüttenertunnel, planen der Bund und die SBB eine neue Doppelspurlinie durch den Brüttenertunnel und den Ausbau der Bahnhöfe Dietlikon, Bassersdorf, Wallisellen und Winterthur Töss. Damit kann der heutige Engpass im Bahnnetz zwischen Zürich und Winterthur behoben und der notwendige Angebotsausbau realisiert werden.

8 | Zwanzig Querverbindungen für die technischen Räume sowie als Fluchtweg
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Der Brüttenertunnel ist als Y konzipiert mit einem Portal auf der Seite Winterthur, dem unterirdischen Verzweigungsbauwerk „Mülberg“ und zwei Portalen auf der Seite Zürich. Die Tunnellänge beträgt 8,3 km zwischen den Portalen Dietlikon und Winterthur, der Ast Richtung Bassersdorf misst zusätzliche 0,9 km. Als Querschnitt hat das Projektteam zwei Einspurröhren gewählt, sodass sich eine Gesamttunnellänge von 18.4 km ergibt. Der Ausbruch des Tunnels vom Portal Dietlikon aus erfolgt voraussichtlich mittels einer Tunnelbohrmaschine mit einem Durchmesser von rund 10 m. Anschließend erfolgt der Einbau von Beton-Tübbingen, einer vollflächigen Abdichtung und der Beton-Innenschale. Die beiden Tunnelröhren weisen einen Abstand von rund 20 m auf und sind alle 500 m über Querschläge miteinander verbunden. An die Querschläge schließen Technikräume an, in welchen die Stromversorgung und die Kommunikationseinrichtungen untergebracht sind. Im Ereignisfall dienen die Querschläge als Fluchtweg (Bild 8). Zur Versorgung des Tunnels (Lüftung, Strom, Telekom und Entwässerung) sowie als Zugang für das Erhaltungspersonal werden in Portalnähe drei unterirdische, mehrstöckige Bahntechnikgebäude angeordnet.

9 | Notwendige Entlastung mit neuer Doppelspurlinie durch den Brüttenertunnel und Ausbau von vier Bahnhöfen
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Der Perimeter des Projektes MehrSpur Zürich – Winterthur erstreckt sich weit über die Tunnelportale hinaus: von Oerlikon über Wallisellen und Dietlikon sowie von Kloten und Bassersdorf im Westen bis an den Perronanfang im Bahnhof Winterthur (Bild 9). Der Brüttenertunnel mit rund 9 km Länge macht damit nur rund ein Drittel der Gesamtlänge des Projektes von 30 km aus. Kostenmäßig werden für das Tunnelbauwerk rund 40 % der Gesamtkosten des Projektes aufgewendet. Der große Projektperimeter ist erforderlich, um die Leistungsfähigkeit im Bahnnetz zwischen Zürich und Winterthur zu erhöhen und die Kapazität des neuen Doppelspurtunnels optimal zu nutzen. Insgesamt acht neue, niveaufreie Entflechtungsbauwerke wie Brücken oder Tunnel von 300 bis 700 m Länge sowie Überwerfungen an den Tunnelportalen ermöglichen die konfliktfreie Führung der diversen Fernverkehrs- und S-Bahn-Züge sowie des Güterverkehrs zwischen Zürich und Winterthur. Nebst der zusätzlichen Kapazität leisten die Entflechtungsbauwerke auch einen wesentlichen Beitrag zur Stabilität des Bahnbetriebs, indem sie potenzielle Abkreuzungskonflikte auflösen. Die Realisierung der Entflechtungsbauwerke bedingt wesentliche Änderungen der Gleistopologie im gesamten Projektperimeter, sodass die Bahnanlagen in Wallisellen, Dietlikon, Bassersdorf und Winterthur auf der Seite Zürich vollständig neu gebaut werden müssen. Dazu werden vier Stellwerke realisiert und 150 Weichen neu verlegt. Der Bau der neuen Anlagen unter Aufrechterhaltung des Bahnbetriebs stellt eine große Herausforderung dar und erfordert eine sorgfältige Planung und umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen. Die aktuelle Bauphasenplanung sieht rund 150 Bauphasen vor. Die Bahnangebote müssen während der Bauphasen aufrechterhalten werden, wobei ausgedünnte Fahrpläne in den Randstunden unumgänglich sein werden. Für grössere Umbauten sind auch Wochenendsperrungen oder längere Unterbrüche in den Sommerferien vorgesehen, wobei den Kundinnen und Kunden dann jeweils Ersatzangebote zur Verfügung stehen werden.

4 Fazit

10 | Viele Projektbeteiligte erfordern hohen Abstimmungsbedarf
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Die Herausforderungen bei der Realisierung von Bahnausbauten sind groß und heterogen. Sie reichen von der technischen Lösungsfindung über die Beherrschung der Logistik und die Sicherstellung des laufenden Bahnbetriebs bis hin zur Erreichung der Akzeptanz des Projektes bei den Stakeholdern (Bild 10). Nur ein diverses und heterogenes Team von Planern, Unternehmern, Lieferanten, Partnern und Bauherrschaft, welches alle geforderten Kompetenzen abdeckt, auf das gemeinsame Ziel fokussiert ist und gegenseitige Interessen respektiert, kann es schaffen, komplexe Projekte erfolgreich zu realisieren.