Gotthardský úpatní tunel (GÚT) () je železniční úpatní tunel, který prochází alpským Gotthardským masivem. Se svými 57 kilometry jde o nejdelší železniční tunel světa.Švýcaři dokončili nejdelší tunel světa. Měří jako cesta z Prahy do Příbrami - iDnes Úpatní v názvu tunelu znamená, že portály tunelu jsou umístěny na úpatí masivu, tedy trať nestoupá po úbočí k tunelu, jako je to v případě staršího Gotthardského tunelu.
Význam stavby spočíval ve zrychlení železničního spojení přes Alpy mezi Curychem a Milánem. Nejkratší doba jízdy vlakem mezi těmito městy před dokončením tunelu činila 4.03 hod. Po zprovoznění tunelu pro pravidelnou dopravu od prosince 2016 byla jízdní doba zkrácena na 3.26 hod. Po dokončení a zprovoznění i Cenerského a Zimmerberského úpatního tunelu by jízdní doba měla klesnout až na 2.40 hod. Plánovaná rychlost železničních souprav je 200–250 km/h. Celkové zkrácení jízdní doby vytvoří silnou konkurenci nejen silniční dopravě, ale i dopravě letecké, a to i z ekologického hlediska.
Slavnostní otevření tunelu proběhlo dne 1. června 2016, tunel byl zprovozněn pro pravidelnou dopravu 11. prosince 2016.Schweizer Bundesbahnen (Hrsg.): Fahrplanmässiger Betrieb ab 11. Dezember 2016: SBB auf Kurs für Inbetriebnahme des neuen Gotthardtunnels. . Medienmitteilung vom 11. Dezember 2014, abgerufen am 26. Februar 2015
Koncepce náhled|vlevo|Koncept švýcarské rychlé železniční sítě náhled|vlevo|Úpatní tunely Gotthard, Lötschberg, Ceneri a Zimmerberg náhled|vlevo|Terénní profil pohoří a ražba tunelů.
Koncepce projektu pochází z roku 1992, kdy se začalo jednat o novém železničním spojení přes Alpy (NRLA) a byla předpokladem pro další plánování výstavby. V roce 1998 byla ve Švýcarsku stanovena daň pro těžká nákladní vozidla a zároveň přijat návrh modernizace železničního spojení přes Alpy.
Koncepce stavby úpatního tunelu pod Gotthardským masivem není úplně nová. Již v roce 1962 byl Švýcarským ministerstvem vnitra vytvořen prvotní projekt úpatního tunelu. Již tehdy tento plán obsahoval návrh ražby přímého dvoukolejného tunelu délky 45 km mezi Amstegem a Giornicem. Tunel měl být rozdělen do dvou částí s možností přechodu na druhou tunelovou kolej ve středu (křížení). Plánovaná rychlost byla však výrazně nižší než současných 200 km/h.
Původní návrh tunelu doznal radikálních změn pod vlivem požadavků na rychlost a bezpečnost. Ve zprávě z roku 1971 dospěl výbor pro železniční tunel přes Alpy Švýcarského spolkového ministerstva životního prostředí, dopravy, energetiky a spojů k závěru, že projekt bude zaměřen na ražbu dvou souběžných jednokolejných tubusů. Konečná volba realizace, a to dvojkolejného tunelu nebo dvou jednokolejných tubusů s nebo bez servisního tubusu padla až v roce 1995.
Konečné řešení je kompromisem nebo kombinací funkčnosti jednotlivých tunelových tubusů. Byly raženy dva jednokolejné tunelové tubusy bez dalšího servisního tunelu. Tyto tubusy jsou mezi sebou propojeny příčnými galeriemi v rozestupech 180 m a každý tubus slouží jako provozní, tak i jako únikový pro tubus sousední. Vzhledem k celkové délce 57 km byly do tunelu integrovány dvě mezilehlé stanice, Sedrun (severní) a Faido (jižní). V těchto stanicích je umožněn přechod souprav z/do sousedního tubusu a mají funkci i jako pohotovostní stanice pro nouzové opuštění vlakové soupravy.
Stavební úseky náhled|vpravo|Řez tubusem GÚT1 tubusová stěna2 hydroizolace3 vnitřní tubus4 průsaková voda5 drenážní zásyp6 odvod průsakové vody7 základová deska podloží8 sběr spodní vody9 sběr tubusové vody10, 11 kabelové kolektory12 koleje náhled|vlevo|Mapa tunelu GÚT náhled|vpravo|Bezpečnostní stanice1 tubus2 prostor stanice3 výstupní plocha4 spojovací chodba5 hlavní úniková chodba6 odsávání z prostoru stanice7 hlavní odsávání8 proudění čerstvého vzduchu9 proudění spalin náhled|vlevo|Stavební délky jednotlivých úseků a směry ražby.
Švýcarská federální vláda v dubnu 1995 stanovila trasu nového tunelu mezi Erstfeld a Giustizia / Osogna. Pro optimalizaci stavebních nákladů i doby potřebné pro realizaci byla výstavba tunelu rozdělena do pěti stavebních úseků různé délky se souběžným prováděním prací. Podle charakteru horniny, v níž probíhala ražba, byly kombinovány ražební metody pomocí důlního kombajnu, vrtání a odstřel.
Severní portál Severní portál Erstfeld je v sousedství hlavní tratě Švýcarských spolkových drah poblíž Rynächt-Altdorfu.
Úsek Erstfeld Úsek Erstfeld je nejsevernějším úsekem celého tunelu. Úsek zahrnuje dvě části, z nichž vstupní část tunelu byla hloubena, kopána z povrchu pro vytvoření zárubu. Další část pak byla ražena důlním kombajnem. V úseku je také prozatím slepá větev (odbočka), která v budoucnu umožní napojení tunelu na další stavbu bez přerušení dopravní cesty.
Délka východní sekce 7,178 km, západní sekce 7,146 km.
Úsek Amsteg Úsek Amsteg je druhým úsekem od severního portálu. Před zahájením vlastní ražby tubusů byla vrtáním a trháním vyrubána 1,8 km dlouhá přístupová štola zakončená jeskyní, odkud dva důlní kombajny zahájily ražbu tubusů jižním směrem k úseku Sedrun v roce 2003.
Délka východní sekce 11,350 km, západní sekce 11,350 km. Délka přístupové štoly 2,222 km.
Úsek Sedrun Úsek Sedrun byl budován z povrchu 1 km dlouhým přístupovým tunelem a dvěma svislými paralelními šachtami s převýšením 800 m na úroveň multifunkční stanice Sedrun. Ražba tubusů severním i jižním směrem byla zahájena v roce 2004 metodou vrtání a odstřelu. Důlní kombajny nebylo možno použít z důvodu nevhodných geologických podmínek.
Délka východní sekce 9,145 km, západní sekce 9,145 km. Hloubka svislé šachty I 850 m, šachty II 820 m. Přístupová štola 909 m.
Úsek Faido Úsek Faido byl zahájen ražbou z povrchu pomocnou štolou délky 2,7 km se sklonem 13 %. Z logistických důvodů spadá tento úsek k sekci Bodio. V tomto úseku se nachází i druhá multifunkční stanice Faido. Oproti původnímu plánu je stanice umístěna více na jih z důvodu geologických podmínek. V tomto úseku se počítalo i s opravou důlních kombajnů postupujících z úseku Bodio tak, aby po opravě mohly pokračovat severním směrem k úseku Sedrun.
Délka východní sekce 12,860 km, západní sekce 13,115 km. Délka přístupové štoly 2,646 km.
Úsek Bodio Úsek Bodio je nejdelším úsekem stavby Gotthardského úpatního tunelu. První část úseku byla postavena z povrchu v kamenitém podloží (nejedná se o pevnou skálu) až do míst, kde začíná dostatečně pevná skála. V pevné skále pak byla použita ražba pomocí důlních kombajnů. Pro urychlení ražby byla nejprve vyhloubena jeskyně v pevném podloží, kde byly zkompletovány důlní kombajny, které následně zahájily ražbu severním směrem k Faido v roce 2003.
Délka východní sekce 15,548 km, západní sekce 15,282 km. Délka překlenutí úseku Bodio 1,336 km, délka dopravního tunelu Bodio – Buzza di Biasca 3,162 km.
Jižní portál Z jižního portálu u obce Bodio, jsou traťové koleje napojeny na stávající hlavní trať Švýcarských spolkových drah Giustizia / Osogna.
Propojení tubusů sever-jih K propojení tubusů a tím i k proražení celého tunelu došlo u mezilehlé stanice Sedrun, 15. října 2010 po 14. hodině, kdy důlní kombajn ze směru od Faido prorazil poslední metry masivu v hloubce 800 m pod povrchem.
Bezpečnostní stanice náhled|Stanice Sedrun Bezpečnostní stanice nouzového zastavení jsou určeny pro případ, kdy v některém z tubusu dojde k havarijní nebo nouzové situaci. Ve stanicích může vlak zastavit a cestující mohou opustit tunel nouzovými východy. Pro každý tubus je stanice řešena odděleně a systém chodeb je řešen tak, aby se cestující vyhnuli pohybu v kolejišti, ve stanici Sedrun jsou k dopravě osob na povrch určeny výtahy, ve stanici Faido mírně svažitý únikový tunel.
Prostory stanic jsou vybaveny ventilací, která zabezpečuje vhánění čistého vzduchu do prostoru stanice přes boční tunely a spojovací galerii, tedy do prostor, ve kterých se pohybují osoby. Kontaminovaný vzduch (například spalinami) je z tubusu stanice odsáván samostatným potrubím a odváděn z masivu ven. Mírný přetlak způsobený vháněním čerstvého vzduchu do prostor pro cestující je dostačující k tomu, aby bylo zabráněno vniknutí spalin do tohoto prostoru.
Pokud vlaková souprava z nějakého důvodu zastaví mimo bezpečnostní stanici, mohou cestující přejít příčnými galeriemi do druhého souběžného tubusu a použít jej jako únikovou cestu.
Geologie a stavba Pozemní stavba Na povrchu musela projekce stavby respektovat místní osídlení, které se nachází v údolní oblasti kolem severního a jižního portálu. Projekcí na povrchu byla pověřena společnost Beratungsgruppe für Gestaltung tvořená týmem architektů, projektantů krajiny a specialistů na životní prostředí. Byla odpovědná za optimální trasování povrchové stavby, její přizpůsobení krajině i za estetické začlenění tunelových portálů. Dále při projekci musely být vzaty v úvahu geografické aspekty zahrnující umístění měst a obcí, nádrže vody pro hydroelektrárny a dopravní cesty ke staveništi.
Podzemní stavba Projekce podzemní stavby vyžadovala stejně důkladnou přípravu a geologický průzkum. Alpy byly utvářeny před miliony let v místě, kde byl původně prehistorický oceán. Pozůstatkem tohoto oceánu je množství sedimentů a krystalický substrát. Při vrásnění zemského povrchu se v oblasti dnešních Alp setkala evropská a africká kontinentální deska. Tlakem těchto desek došlo k vyzvednutí alpských masivů z původního moře. Krystalická jádra masivů Aare a Gotthard byla vytvořena téměř současně, jižní masivy později. Toto tváření povrchu Země vytvořilo dnešní charakter Alp.
Masivy Aare a Gotthard jsou páteří švýcarských Alp a oba jsou tvořeny především z ruly a žuly. Mezi ně jsou vklíněny mladší sedimenty hornin, které vytvářejí zlomy v masivu. Toto zvrásnění znamená, že tunel prochází různorodými vrstvami hornin a sedimentů. Tvrdost a soudržnost se pohybuje v rozmezí tvrdé Gotthardské žuly, přes vysoce tvrdou rulu Pennine Leventina a měkčí horniny Tavetsch ve středu masivu.
Velmi komplikovaný je průchod tunelu přes vrstvu Syncline Piora, který byl klíčový z hlediska geologie a tím i volby technologie stavby tunelu, protože struktura a velikost této vrstvy byla zpočátku neznámá. Z tohoto důvodu byla u Faido nad vlastním tunelem vyražena průzkumná štola, ze které byly vedeny průzkumné vrty ke zjištění mocnosti a struktury nezmapované vrstvy. Výsledek geologického průzkumu ukázal, že i tato vrstva je dostatečně pevná a nevyskytuje se v ní podzemní voda, která by proudila nebo byla stlačována vrstvou horniny. Rozbory vzorků, měření teploty i seismické zkoušky potvrdily vhodné podmínky pro ražbu tunelu.
Stavební práce byly započaty průzkumem Syncline Piory v roce 1993 a byly vyhodnocovány až do roku 1998. V roce 1996 byly již vyrubány všechny potřebné štoly a šachty pro zahájení vlastní ražby tubusů tunelu.
Plnoprofilové razicí stroje náhled|Model TBM S-210 náhled|Schema kombajnu TBM S-2xx Pro ražbu tubusů GÚT byly použity plnoprofilové razicí stroje TBM, což je technologické zařízení sdružující několik funkcí potřebných pro ražbu tunelů: směrování ražby, narušení a odlamování stěny, rubání ve směru postupu ražby, nakládku a transport rubaniny, případně i vyztužení vyrubaného profilu.
Počet kombajnů: 4 (2+2) Kombajny severní strany: Gabi I (západní tubus TBM S-229), Gabi II (východní tubus TBM S-230) Kombajny jižní strany: Heidi (východní tubus TBM S-211), Sissi (západní tubus TBM S-210) Ražená délka pomocí kombajnů: 85,529 km (56,3 %) Průměry ražby tubusů: Erstfeld 9,58 m • Amsteg 9,58 m • Faido 9,4–9,5 m • Bodio 8,83–9,13 m Průměrná rychlost ražby za den: Erstfeld 14,77 m • Amsteg 11,05 m • Faido 9,82 m • Bodio 11,7 m Maximální rychlost ražby za den: Erstfeld 56 m • Amsteg 40,1 m • Faido 36 m • Bodio 38,4 m Délka včetně transportní části: Erstfeld 441 m • Amsteg 441 m • Faido 450 m • Bodio 377 m Hmotnost celkem: Erstfeld 3000 t • Amsteg 3000 t • Faido 2400 t • Bodio 2500 t Počet motorů: 10 Výkon motorů: 3 500 kW Celkový příkon: 7 800 kVA