Instandsetzung der Tunnel Furen und Wyler an der ... - B+S AG

Fachzeitschrift für Ingenieurgeologie,
Geomechanik und Tunnelbau
Instandsetzung der Tunnel Furen
und Wyler an der Sustenstraße
Von Walter Steiner
Sonderdruck
aus »Felsbau«
SONDERDRUCK AUS FELSBAU 25 (2007) NR. 1, SEITE 54 BIS 62

STEINER: INSTANDSETZUNG DER TUNNEL FUREN UND WYLER AN DER SUSTENSTRASSE
Instandsetzung der Tunnel Furen
und Wyler an der Sustenstraße
Von Walter Steiner
Die Sustenstraße wurde 1937 bis 1946 gebaut
und verbindet Innertkirchen im Berner
Oberland mit Wassen südlich von Erstfeld im
Kanton Uri an der Gotthardachse (Bild 1). Die
Passstraße folgt einer Talfurche etwa parallel
dem nördlichen Rand des kristallinen Teils der
Alpen, was hier geologisch summarisch als Aar-
Rehabilitation of the Tunnels Furen and Wyler
on the Sustenstraße
The two short tunnels Furen (120 m long) and Wyler
(105 m long) on the attractive Susten pass road in the Bernese
Oberland, Switzerland hat to be widened and needed
repairs. Freeze-thaw effects with water infl ow led to the
deterioration of the liner.
Hidden shear zones led to diffi cult ground conditions
and required adequate support measures that were different
for each tunnel. The tunnels were lined with a waterproofed,
circular shape concrete cast-in-place lining.
Portals were designed to fi t into the landscape.
massiv bezeichnet wird. Die Straße ist von Innertkirchen
(625 m ü.M.) bis Gadmen (1 205 m
ü.M.) ganzjährig befahrbar. Die beiden Tunnel
Wyler und Furen dienen der Versorgung der Bevölkerung
und im Sommer dem Tourismus. Der
obere Teil der Sustenstraße bis zur Passhöhe
(2224 m ü.M) dient dem Tourismus und führt
Bild 1 Geologie im
Aarmassiv (nach (3))
mit Lage der Tunnel
Furen und Wyler
und der assoziierten
Scherzonen.
Fig. 1 Geologic
condition of the
Aarmassif in the
central Alps (after (3))
with location of tunnels
Furen and Wyler and
the orientation of
associated shear
zones.
Die beiden Tunnel Furen (120 m lang) und Wyler (105 m
lang) auf der Westseite des touristisch attraktiven Sustenpasses
im Berner Oberland mussten ausgeweitet und saniert
werden, da die Fahrbahnquerschnitte zu eng waren
und Frost-Tau-Einwirkungen die Auskleidungen beschädigt
hatten.
Versteckte Scherzonen brachten schwierige Felsverhältnisse
zu Tage und verlangten entsprechend unterschiedliche
Sicherungsmaßnahmen. Die Tunnel wurden
vollfl ächig abgedichtet und sind mit einem kreisförmigen
Innengewölbe aus Ortbeton verkleidet. Die Portale wurden
architektonisch gestaltet und der Umgebung angepasst.
FELSBAU 25 (2007) NR. 1

STEINER: INSTANDSETZUNG DER TUNNEL FUREN UND WYLER AN DER SUSTENSTRASSE
Bild 2 Westportal
des Furen Tunnel vor
Aufweitung und
Sanierung im
August 2001.
Fig. 2 West Portal of
Furen Tunnel in 2001
prior to widening and
repair work.
Bild 3 Zustand im
Jahr 2001 der
Spritzbetonauskleidung
aus
dem Jahr 1979.
Fig. 3 Side walls of
Furen Tunnel in the
year 2001 with
deteriorated shotcrete
placed in 1979.
FELSBAU 25 (2007) NR. 1
durch eine Landschaft mit einzigartigem Charakter
und besonderer Schönheit, wie dies von
Zsckokke (1) beschrieben wird.
Der Tunnel Wyler, 3 km von Innertkirchen
entfernt auf 780 m ü.M. gelegen, wurde 1937/38
gebaut und vorerst nur zu einem Drittel mit Beton
ausgekleidet. Der Rest des 105 m langen Wylertunnels
wurde erst 1941 ausgekleidet.
Der 120 m lange Tunnel Furen, 11 km von Innertkirchen
entfernt auf einer Meereshöhe von
1 120 m gelegen, wurde mit vorrückendem Straßenbau
1939/1940 ausgebrochen. Das Aufl ageprojekt
aus dem Jahr 1937 sah noch einen offenen
Einschnitt vor. Weder aus Aufzeichnungen
noch aus dem sichtbaren, anstehenden Fels war
klar ersichtlich, wieso statt eines Hanganschnitts
ein Tunnel gebaut wurde.
Der Tunnel Furen liegt in einem Rechtsbogen
mit 100 m Radius. Unmittelbar vor dem Westportal
weist die Straße eine Linkskurve mit 40 m
Radius auf. Die unübersichtlichen Kurven mit
ungenügendem Lichtraumprofi l führten schon
1979 dazu, den Tunnel aufzuweiten, in dem das
ursprüngliche Betongewölbe entfernt und durch
ein Spritzbetongewölbe ersetzt wurde. Der Tunnel
Furen wies im Jahr 2000 die schlechteste
Bausubstanz auf und musste deshalb als Erster
saniert werden.
Für den Tunnel Wyler mit besserer Bausubstanz
sah das Sanierungsprojekt 2001 eine Aufweitung
und einen Ersatz der noch weitgehend
intakten Portale vor. Aus denkmalpfl egerischen
Gründen wurden Alternativen zur Ausweitung
gesucht (4), wie reine Betoninstandsetzung mit
gesteuertem Einbahnverkehr oder Trassenabsenkung.
Diese Ansätze mussten vorab aus Sicherheitsgründen,
die Anhaltezonen wären in
gefährdete Zonen (Steinschlag) zu liegen gekommen,
verworfen werden, weshalb der Wylertunnel
2005 und 2006 ausgeweitet wurde.
Verhältnisse für beide Tunnel
und Vergleiche
Geologie
Die Talfurche des Sustenpasses folgt dem Nordrand
des Aarmassivs (vgl. Bild 1). Neuere geologische
Aufnahmen (2, 3) zeigen, dass eine
verfeinerte Unterteilung nötig ist. Nach den
Untersuchungen von Abrecht (3) liegen die beiden
Tunnel in der Innertkirchen-Lauterbrunnen
Kristallinzone, die den Nordrand des Aarmassivs
bildet. Aus der Zeit des Baus lagen keine
Aufzeichnungen der Untergrundverhältnisse
vor.
Die Sanierungsarbeiten ergaben Erkenntnisse
über Scherzonen in diesen Gebirgsformationen,
wie sie bisher nicht vorlagen. Bei beiden Tunneln
traten Scherzonen auf, die von außen nicht
erkennbar waren. Beim Tunnel Furen verläuft
diese entlang dem Tunnel parallel zum Tal. Beim
Wylertunnel hatten Scherzonen Einfl uss in beiden
Portalbereichen.
Bei beiden Tunneln schienen die Felsverhältnisse
bekannt zu sein, man hatte – durch die
bestehenden Bauwerke – jeweils einen „Erkundungsstollen“
im gleichen Maßstab.
Beide Tunnel brachten beim Bau veränderte
geologische Bedingungen zum Vorschein. Dies
hängt mit den metamorphen Gesteinen, wie sie
am Rand des Aarmassivs vorkommen, zusammen.
Die Erfahrungen mit Bankungsscherzonen
(Foliation Shears) nach Deere (6) in metamorphen
Gesteinen waren bekannt. Die beiden
Tunnel liegen in der heute als Innertkirchen-
Lauterbrunnen Kristallinzone (3) (übersetzt aus
englischer Bezeichnung: Innertkirchen Lauterbrunnen
Crystalline Zone: ILC), die mehrphasige
tektonische Beanspruchungen erlitten (2). Diese
geologischen Arbeiten (2, 3) beschäftigten sich
jedoch mehr mit der großräumigen Tektonik und
weniger mit baugeologischen Auswirkungen.
Zustand des Tunnels Furen
Das 1941 erstellte, gemauerte Westportal des
Tunnels Furen war 1979 teilweise abgebrochen
(Bild 2) und das Ortbetongewölbe durch Spritzbeton
ersetzt worden, um das Lichtraumprofi l
etwas zu erweitern und die Kreuzungsverhält-

nisse für Busse und Lastwagen zu verbessern.
Die Sichtweite war nicht ausreichend und es war
im Tunnel nicht feststellbar, ob von der anderen
Seite ein zu großes Fahrzeug in den Tunnel fuhr.
Links vom Portal war eine Ableitung für das zufl
ießende Hangwasser erstellt worden, trotzdem
vereiste das Portal im Winter oft. Der Spritzbeton
der 1979 neu erstellten Auskleidung (Bild 3)
wies zwiebelhautartige Abschälungen und spinnennetzartige
Risse auf. Bei der Applikation
des Spritzbetons wurde ein Mittel verwendet,
bei dem eine dichtende Wirkung versprochen
wurde. Das auf den letzten beiden Spritzbetonschichten
eingesetzte Mittel jedoch führte
zusammen mit Frost-/Tau-Einwirkungen zum
Auseinanderfallen der Spritzbetonauskleidung.
Zwischen den einzelnen Schichten konnten wenige
Millimeter große kristallähnliche Strukturen
festgestellt werden, die Zerstörungseffekte
schienen sowohl chemischer wie physikalischer
Natur (Frostsprengung) zu sein.
Der Einfl uss des Wassers und des Eises waren
im Tunnel Furen besonders stark und veränderten
sich je nach Jahreszeit und Klima. Bei
warmem Wetter waren relativ geringe Wassereintritte
sichtbar, das Gebirge dränierte sich
in die danebenliegende Schlucht. Wenn sich
die Außentemperatur unter den Gefrierpunkt
senkte, trat mehr Wasser in den Tunnel ein.
Dies hängt damit zusammen, dass die Klüfte an
der Geländeoberfl äche zufroren und sich das
Gebirgswasser aufstaute. Bei tieferen Temperaturen
gefror das Wasser auch im Tunnel. Es
bildeten sich Eiszapfen am Gewölbe, Wasser
lief auch auf die Fahrbahn, was zur Eisbildung
auf der Fahrbahn führte. Der Tunnel wies zwar
Dränagegräben längs dem Tunnel und Querableitungen
auf, aber das Wasser trat an den Wänden
in den Tunnel ein.
Zustand des Tunnels Wyler
Im Tunnel Wyler mit S-förmiger Straßenführung
war noch das ursprüngliche Ortbetongewölbe
vorhanden, das 2003 (Bild 4) Wassereintrittsstellen
und von Frost-Taueinwirkungen beschädigte
Stellen zeigt. Die größten Wassereintrittsstellen
traten in der Nähe der Portale auf. Mit lokalen
Maßnahmen wurde versucht, den Wassereintritten
und der Eisbildung Herr zu werden, was nur
teilweise gelang. Der Tunnel Wyler war zwar mit
einem Ortbetoninnengewölbe ausgekleidet, wies
aber keine Folienabdichtung auf. Das Gewölbe
wies gerade Seitenwände auf, die aufgrund der
Arbeitsfugen zuerst betoniert wurden. Das Kalottengewölbe
folgte in einer zweiten Etappe.
Auf etwa einem Drittel der Tunnellänge war die
Betonauskleidung schon 1938 erstellt worden,
der Rest des Tunnels wurde 1941 als „Abdichtungsmaßnahme“
mit Beton ausgekleidet. Dies
deutet darauf, dass der Fels stark Wasser führte.
Bei der Sanierung stellte sich heraus, dass
der Tunnel keine Dränagegräben und Leitungen
aufwies.
STEINER: INSTANDSETZUNG DER TUNNEL FUREN UND WYLER AN DER SUSTENSTRASSE
Wasser und Eis als
Hauptbeanspruchung
Die Beobachtungen in den beiden Tunneln führten
zum Schluss, dass Wasser und Eis die Hauptbeanspruchungen
auf Gebirge und Auskleidung
waren. Hauptsächlich beansprucht werden die
Tunnelauskleidung und das Gebirge vom Eisdruck
aus dem Wechsel von Frost- und Tauwetter
sowie eintretendem Wasser. Auftretendes Eis
wurde schon bei früheren Tunnelsanierungen
(5) als Hauptursache für die Betonzerstörung
und Ablösungen von Fels festgestellt.
Der Tunnel musste also abgedichtet und das
Innengewölbe auf einen gewissen Eisdruck bemessen
werden. Der Eisdruck kann zwar grundsätzlich
über den ganzen Tunnelanfang wirken.
Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass Eisdruck
zuerst in den Ulmen auftritt, deshalb wurde
ein kreisförmiges Tunnelprofi l (Bild 5) gewählt.
Radialspannungen aus Eisdruck erzeugen im
Betongewölbe in erster Linie Druckkräfte und
kaum Biegemomente. Mit der Kesselformel lässt
sich der mögliche Ausbauwiderstand einschätzen.
Ein Tunnelgewölbe mit einer nominellen Dicke
von 300 mm und einem mittleren Radius von
4,8 m aus Beton B 30/40 kann einem radialen
Bild 4 Innenansicht
des ursprünglichen
Wyler Tunnel im Jahr
2003 mit Schadenstellen
im Gewölbe
infolge Eisdrucks.
Fig. 4 Interior view
of Wyler tunnel in
2003 with deteriorated
zones along the side
walls due freezing.
Bild 5 Typischer
Querschnitt des Tunnel
Furen mit altem und
neuem Freiraum.
Fig. 5 Cross Section
of Furen Tunnel
with old and new free
space
FELSBAU 25 (2007) NR. 1

STEINER: INSTANDSETZUNG DER TUNNEL FUREN UND WYLER AN DER SUSTENSTRASSE
Bild 6 Lage erweiterter
Tunnel Furen
mit Scherzone.
Fig. 6 Plan of
widened tunnel with
trace of shear zone.
FELSBAU 25 (2007) NR. 1
Druck von 1 MN/m 2 widerstehen, dies entspricht
einem Eisdruck wie er in der Literatur erwähnt
wird (7). Zum Vergleich kann eine stark armierte
Platte gleicher Dicke höchstens ein Zehntel als
Ausbauwiderstand aufbringen.
Der Eisdruck wird sich in der Dränageschicht
außerhalb der Abdichtung aufbauen. Wenn dieser
Hohlraum (Spalt) gefroren ist, so wird kein
Wasser nachfl ießen können, und das System
Auskleidung-Wasser/Eis-Fels wird sich stabili-
Bild 7 Aufweitung des Tunnel Furen: Geologische Verhältnisse im Inneren mit stark
zerklüftetem Fels entlang der Scherzone mit braun verfärbten Oberfl ächen.
Fig. 7 Widening in the interior of the Furen tunnel showing the discontinuous rock
with stained surfaces along the shear zone.
sieren. Weiter entscheidend ist die Dränage des
Tunnelgewölbes; deshalb wurden für das Gewölbe
tiefl iegende Fundamente und Dränagen
erstellt.
Baustellenbetrieb, Straßenverkehr
und Bauzeit
Wie früher erwähnt, ist die Sustenstraße eine
wichtige Touristenstraße. Während der Öffnungszeit
des Passes, meist von Juni bis Ende
Oktober, sollte die Straße möglichst ungehindert
passiert werden können. Zu Beginn und Ende
der Touristensaison waren einspurige Linienführungen
möglich. Für die Ausweitungsarbeiten
musste die Straße gesperrt und der übrige
Verkehr umgeleitet werden. Die Bauarbeiten
mussten deshalb in den bautechnisch ungünstigen
Jahreszeiten durchgeführt werden. Der lokale
Verkehr wurde durch Umleitung über den
früheren Saumweg für leichte Motorfahrzeuge
mit weniger als 3,5 t Gewicht und zeitweiser
Öffnung der Straße für schwerere und größere
Fahrzeuge gewährleistet. Der öffentliche Verkehr
wurde mit Kleinbussen aufrechterhalten.
Beim Furentunnel wurden die Erweiterungsarbeiten
im März/April 2002 durchgeführt. Während
dieser Zeit war die Straße gesperrt, und der
Verkehr wurde umgeleitet. Während dem Betonieren
des Gewölbes konnte der Verkehr, auch
normale Lastwagen, lichtsignalgesteuert durch
den Tunnel geleitet werden. Die Erstellung des
Tagbauabschnitts verlangte viel Aufwand, sodass
die Hauptarbeiten erst im Juni 2002 abgeschlossen
werden konnten.
Beim Tunnel Wyler wurden die Ausbrucharbeiten
im Herbst 2005 begonnen und über den

Winter durchgeführt. Sie dauerten bis März
2006. Das Aufbringen der Abdichtung und der
Bau der Auskleidung dauerten bis Mai 2006. Die
umfangreichen Sicherungsarbeiten der Portalzonen
nahm zusätzliche Zeit in Anspruch. Die
einspurige Verkehrsführung musste deshalb bis
September 2006 aufrecht gehalten werden.
Die beiden Tunnel stellten sowohl bezüglich
Verkehrsumleitung als auch Baustellenlogistik
besonders hohe Anforderungen. Die beiden Tunnel
sind so kurz, dass Bauvorgänge und Etappen
nicht so weit getrennt werden können, wie
dies bei einer größeren Baustelle möglich ist. Die
Bauvorgänge mussten in engen Verhältnissen
aufeinander abgestimmt werden.
Erfahrungen bei der Aufweitung
der Tunnel
Die beiden Tunnel schienen zuerst ähnliche Probleme
zu stellen. Während der Ausführung zeigte
es sich aber, dass trotz gleicher geologischer
Zone und ähnlicher Topographie unterschiedliche
Aufgaben zu lösen waren. Deshalb werden
die Erfahrungen für die Tunnel Furen und Wyler
getrennt beschrieben und zum Schluss allgemeine
Folgerungen gezogen.
Erfahrungen beim Tunnel Furen
Beim Tunnel Furen liegt bei Bergfahrt vor dem
Portal eine Linkskurve mit 40 m Radius, worauf
eine Rechtskurve mit 100 m Radius folgt
(vgl. Bild 2). Ursprünglich bestand zwischen den
beiden Kurven kein Übergangsbogen und keine
ausreichende Kurvenverbreiterung. Die neue Linienführung
weist eine Wendeklothoide auf. Die
Straße hat 7,5 % Steigung. Das ursprüngliche
Portal aus Natursteinen war 1979 teilweise entfernt
und durch Spritzbeton ersetzt worden (vgl.
Bild 3). Beidseitig der Portale zeigte sich massiver
Gneis, was gute Verhältnisse im Tunnel
vermuten ließ.
Das ursprüngliche Lichtraumprofi l wies eine
Fahrbahnbreite von 6,2 m und eine lichte Höhe
von 4 m auf. Die durchgeführten Untersuchungen
der Fahrdynamik führten zu einer notwendigen
Fahrbahnbreite von 6,8 m, zusammen mit dem
Bewegungsraum von je 0,3 m ergibt sich eine
Breite des Lichtraumprofi ls von 7,4 m, während
eine Höhe von 4,5 m gefordert ist. Das verfügbare
Profi l (vgl. Bild 5) war nicht ausreichend.
Das Lichtraumprofi l bedingt einen Tunnel mit
4,65 m Gewölbeinnenradius, der neue Tunnel
hat also einen etwa 2 m größeren Durchmesser
als der ursprüngliche Tunnel. Am östlichen Ende
bestand noch ein 15 m langer Tagbautunnel, der
ein mit Bitumen-Jute-Matte abgedichtetes Gewölbe
aufwies, das sich inwendig in einem erstaunlich
guten Zustand befand. Weil auch hier
das Lichtraumprofi l zu gering war, musste auch
dieser Abschnitt abgebrochen werden.
Beim Beginn des Vortriebs zeigte sich beim
Portal West hinter dem alten Portalbeton eine
STEINER: INSTANDSETZUNG DER TUNNEL FUREN UND WYLER AN DER SUSTENSTRASSE
keilförmige Öffnung, die mitten durch den Tunnelquerschnitt
verläuft. Die mitten durch den
Tunnel laufende, stark geklüftete Zone (Bild 6)
mit unregelmäßigen Trennfl ächen, die braun
verschmiert waren, war wohl auch der Grund,
dass statt eines Einschnitts ein Tunnel gebaut
wurde. Man befürchtete wohl, einen Einschnitt
nicht sichern zu können. Der durchgehend
stark geklüftete Fels musste statt mit angepassten
punktuellen Verankerungen mit einer Systemankerung
gesichert werden, was eher einer
Felsvernagelung entsprach. Über fast die ganze
Tunnelbreite war der Fels wesentlich stärker
und engständiger geklüftet, als aufgrund der
Aufschlüsse beim Portal angenommen werden
musste. Es wurden wesentlich mehr Reibrohranker
mit 2 bis 4 m Länge (etwa 1 Anker pro
2 m 2 ) verwendet als vorgesehen. Die Aufweitung
erfolgte abschnittsweise mit Abschlagslängen
von etwa 2 m (Bild 7).
Die Sicherung erfolgte über 80 m mit obigem
System. Bei der Distanz 80 m ab Westportal verlief
die Haupttrennfl äche und damit verbundenen
Klüfte durch die nördliche Seitenwand, wo ein
größerer Keil nach dem Sprengen herausglitt. Da
vermutet werden musste (vgl. Bild 6), dass diese
Störung weiter in der Seitenwand verlief, wurde
die Sicherung für die letzten 25 m des Tunnels auf
Stahlbogen, Netze und Spritzbeton umgestellt.
Der Tunnel wurde abgedichtet und erhielt
ein Betoninnengewölbe. Da beim Westportal die
Fahrbahn das Quergefälle ändert und in einer
Steigung von 7,5 % liegt, drehte sich die Schalung
und das Gewölbe stark von Abschnitt zu
Abschnitt der 6 m langen Betonierabschnitte.
Die beiden vorhandenen Tunnelfenster wurden
offen gelassen, was die Betonierarbeiten
erschwerte. Die bisher in einem Tunnelfenster
untergebrachte Elektrozentrale für die Beleuchtung
wurde entfernt und ins Gebäude vor dem
Tunnel verschoben.
Bild 8 Westportal Tunnel Furen mit Baute für elektrische Ausrüstung, März 2003.
Fig. 8 Completed Western portal of Furen tunnel with building for electrical equipment
March 2003.
FELSBAU 25 (2007) NR. 1

STEINER: INSTANDSETZUNG DER TUNNEL FUREN UND WYLER AN DER SUSTENSTRASSE
Bild 9 Lageplan
Wylertunnel mit alter
und neuer Linienführung
und Auskleidung
nach Bau und späterer
vollständiger Auskleidung
sowie geologischenHauptstrukturen
(Scherzonen),
die erst während der
Sanierungsarbeiten in
Erscheinung traten.
Fig. 9 Location
Map of Wyler Tunnel
showing old and new
alignment and lining
phases of old tunnel
major geologic structures
found during
widening works.
FELSBAU 25 (2007) NR. 1
Beim Tagbautunnel wurde die südliche Seitenwand
mit dem dritten Tunnelfenster stehen
gelassen und das Innengewölbe durchgezogen.
Im Fahrraum zeigt sich ein durchgehender Tunnel.
Das Portal und die vor dem Tunnel stehende
Zentrale der Elektroausrüstung wurden der
heutigen Auffassung entsprechend architektonisch
und funktional gestaltet (4). Zwischen Portal
(Bild 8) und rückversetzter Hangsicherungswand
wird das Hangwasser abgeleitet.
Der Fels innerhalb des Tunnels Furen wurde
offenbar durch die Einwirkung von Frost-Tauwechseln
stark geschädigt, was die beschriebenen,
umfangreichen Sicherungsarbeiten erforderte.
Die Arbeiten der ersten Ausweitung
1979 benötigten nämlich bloß vier Spreizhülsenanker
und Spritzbeton gegenüber mehreren
hundert Reibrohrankern, Spritzbeton, Netzen
und abschnittsweise Stahlbögen bei der Aufweitung
im Jahr 2002. Das Spritzbetongewölbe mit
einspringenden Ecken und die Entwässerung
mit Halbschalen führte zum Gefrieren von Wasser
und dem Aufbau von Eisdruck
Das Ortbeton-Innengewölbe mit Kreisprofi l
und Abdichtung soll verhindern, dass der Fels
durch Eisdruck weiter zerstört wird. Während
der bisherigen Betriebsdauer zeigt sich ein Tunnel
ohne Wasserzufl üsse.
Erfahrungen beim Tunnel Wyler
Der Tunnel Wyler weist eine schlangenförmige
Linienführung mit engen Radien (Westportal =
50 m, Ostportal = 80 m) bei den Portalen (Bild 9)
auf. Die Aufweitung des Tunnels Wyler erfolgte
vom November 2005 bis März 2006, die Auskleidung
des Tunnels erfolgte bis Mai 2006, die
Fertigstellung der beiden Portale und die Sicherungsarbeiten
dauerten bis September 2006.
Seitlich zur Schlucht weist der Tunnel nur eine
geringe Felsüberdeckung auf (Bild 10). Der Tunnel
wurde deshalb bergseitig erweitert, um den
dünnen Felspfeiler nicht weiter zu schwächen.
Einerseits wurde der Tunnel als solcher ausgeweitet,
andererseits musste bei beiden Portalen
die Voreinschnitte bergseitig etwa 2 m verbreitert
werden. Die beiden Portale waren noch
in gutem Zustand, aber zu eng und mussten
deshalb ersetzt werden (Bild 11). Der rote Strich
über dem Scheitel des Portals zeigt etwa die
Höhe des neuen Portals an, das 2 m nach Norden
reicht, hinter den Kompressor. Die beim Westportal
gut erkennbaren hangparallelen Trennfl
ächen (vgl. Bild 11) wurden mit Mörtelankern
gesichert. Die Verbreiterungs- und Aufweitungsarbeiten
beim Westportal verliefen ohne größere
Überraschungen. Die Felsabschnitte über dem
erweiterten Portal wurden mit verankerten Netzen
gegen Steinschlag gesichert.
Der Tunnel wurde von innen her zuerst zum
Westportal, dann zum Ostportal ausgeweitet,
damit konnten die Portale sicherer abgebrochen
werden. Der im Tunnel angetroffene Fels war
sehr stabil und bedingte bloß einen Kopfschutz
aus Armierungsnetz mit Reibrohrankern. Vor

allem bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts
wurde vorerst auf Spritzbeton verzichtet.
Dieser war nötig als Auftragsfl äche für die Abdichtung
und wurde bei höheren Temperaturen
aufgebracht. Die Aufweitung ergab trotz der geringen
seitlichen Felsüberdeckung, im Vergleich
zum Tunnel Furen, keine Probleme.
Der Voreinschnitt Ost und die Verhältnisse
beim Ostportal erwiesen sich als heimtückisch.
Der Bereich des Ostportals zeigte einen in alle
Richtungen zerklüfteten Fels, ohne dass bevorzugte
Trennfl ächen erkennbar waren, es waren
keine wesentlichen Stabilitätsprobleme vom
Straßenunterhalt bekannt. Im Herbst 2005 wurde
die Böschung gerodet und der Humus entfernt,
aber kein Felsabtrag vorgenommen. An
der Oberfl äche der Böschung waren immer noch
keine durchgehenden Trennfl ächen in einer
bevorzugten Richtung feststellbar. Die Überraschung
trat in der Nacht vom 15. auf 16. Dezember
2005 ein, als Felsmassen auf die gesperrte
Straße rutschten (Bild 12). Nach dem Frosteinbruch
von Anfang Dezember hatte es am 15. Dezember
2005 nochmals geregnet. Der auslösende
Faktor war offenbar Kluftwasser, das am Fuß
wegen Eisbildung nicht mehr abfl ießen konnte.
Es zeigte sich eine schalenförmige Trennfl äche,
die zum ursprünglichen Portal verlief.
Während der folgenden Aushubarbeiten wurde
eine lehmgefüllte Kluft entdeckt, die durch den
bergseitigen Fuß, etwa parallel der Straße entlang
verläuft. Zur Sicherung wurden im Tunnel auf der
Nordseite aufgrund felsmechanischer Berechnungen
6 bis 9 m lange Mörtelanker versetzt.
Das Gebirge hielt weitere Überraschungen
bereit. Mitte März 2006, bei Eintreten des Tauwetters,
kippte der Fels über dem Ostportal
gegen Osten ab. Am Nachmittag des 15. März
2006 um 15.00 Uhr hatte die Mannschaft die
vorhandenen Betonsiegel kontrolliert und keine
Risse festgestellt. Um 16.15 Uhr kippten mehrere
hundert Kubikmeter Fels ostwärts und fi elen
auf die gesperrte Straße. Die Abräumarbeiten
zeigten dann eine zweite Schar Schieferungsfl ächen,
senkrecht zum Tunnel, die an der Oberfl
äche nicht erkennbar waren. Die Zone im Bereich
des Ostportal war stark in alle Richtungen
verschiefert, um nicht zu sagen zerquetscht.
Nach dem Rutsch blieb ein zerschieferter Felsteil
noch in der Böschung hängen (Bild 13) und
musste durch Sprengen abgebaut werden. Auf
dem Bild werden die Sprenglöcher gebohrt und
die in verschiedenen Richtungen verlaufenden
Schieferungsfl ächen sind sichtbar.
Aufgrund der Temperaturaufzeichnungen
zweier Kraftwerkzentralen konnte festgestellt
werden, dass die Lufttemperatur stark anstieg.
Dies zeigte sich auf der Baustelle im Tunnel, wo
vor dem Felssturz noch Eiszapfen und Eis vorhanden
waren. In der Woche danach war das
Eis geschmolzen.
Das Kippen konnte mit einem aufgebauten
Wasserdruck in den Scherfl ächen erklärt wer-
STEINER: INSTANDSETZUNG DER TUNNEL FUREN UND WYLER AN DER SUSTENSTRASSE
Bild 10 Querschnitt in Mitte des Wyler Tunnel.
Fig. 10 Cross Section through central part of Wyler tunnel showing small overburden.
Bild 11 Sicherungsmaßnahmen beim Westportal Tunnel Wyler.
Fig. 11 Measure to prevent sliding of rock slabs at western portal of Wyler tunnel.
Bild 12 Instabilitäten beim Ostportal des Tunnel Wyler beim Einwintern, Dezember 2005.
Fig. 12 Rock slide at eastern portal due to thaw period after fi rst snow fall in December
2005.
FELSBAU 25 (2007) NR. 1

STEINER: INSTANDSETZUNG DER TUNNEL FUREN UND WYLER AN DER SUSTENSTRASSE
Bild 13 Zwischen
zwei kreuzenden
Scherzonen
eingeklemmter zerscherter
Fels mit
gekrümmter
Schieferung.
Fig. 13 Removal
of schistose rock
clamped between
crossing shear zones,
showing bent foliation.
Bild 14 Ostportal
Wylertunnel mit
Steinschlagschutz und
Vernagelung des
Böschungsfußes
gegen Abgleiten von
Schieferpaketen.
Fig. 14 East portal of
Wyler tunnel with rock
fall net and rock
dowels to stabilize
layers on bedding.
FELSBAU 25 (2007) NR. 1
den. Im Bereich des Ostportals befand sich eine
Schieferzone, die mit 8 m langen Felsnägeln (D
= 32 mm) im Raster 2 m x 2 m gegen weiteres
Abkippen von Schichtpaketen gesichert wurden.
Die Verbreiterung der Straße verlangte weitere
Sicherungsarbeiten. Es wurden Schieferungsfl ächen
parallel der neuen Böschung festgestellt.
Die mehr als 60 Jahre stehende Böschung stand
offenbar auf einer kleinen Aufstandfl äche. Die
nach dem Abbau sichtbare Schieferungsfl äche
verlief parallel der Straße in der Kurve und war
vorher nicht sichtbar. Es traten laufend Schieferungen
in andern Richtungen zu Tage. Um
die vollständige Verbreiterung aufzunehmen,
musste die geschieferte Böschung unterfangen
und mit Felsnägel gesichert werden (Bild 14).
Die Schieferungsfl ächen sind keine parallelen
Trennfl ächen, sondern trennen und vereinigen
sich wellenförmig.
Aufgrund der angetroffenen Verhältnisse müssen
sich vor dem Ostportal des Wylertunnels zwei
tektonische verschieferte Scherzonen kreuzen
(vgl. Bilder 1 und 11). Eine Scherzone streicht
nahezu Ost-West und fällt mit 60° gegen Süden
ein (175/60°). Die Zweite verläuft nahezu vertikal
von Norden nach Süden (095/85°) und dürfte mit
dem in Innertkirchen nach Süden verlaufenden
Tal des Oberhasli im Zusammenhang stehen.
Die Bankung beim Westportal ist parallel der
Scherzone beim Ostportal, aber um etwa 35 m
versetzt. Obwohl diese Trennfl ächen parallel
sind, weisen sie unterschiedliche Eigenschaften
aus. Beim Westportal sind sie rau, beim Ostportal
stark geschiefert. Im Tunnel konnten keine Spuren
der Trennfl ächen festgestellt werden.
Unabhängig von der Sicherung des Ostportals
wurde die Schalung vom Montageplatz auf der
Straße im Weiler Wyler zum Tunnel geschleppt.
Die Erstellung des Innengewölbes im 6 m langen
Abschnitt begann mit dem zweiten Ring beim
Westportal und wurde ostwärts weitergeführt.
Dränagegraben, Fundamentbeton, Abdichtung und
Innengewölbe folgten im knappen Abstand. Nach
Erstellen des Ostportals (vgl. Bild 14) wurde die
Schalung zum Westportal zurückgezogen. Beim
Ostportal wurde seitlich ein Auffangnetz versetzt,
die Stirnseite wurde mit 8 m langen Felsnägeln
gesichert und mit aufl iegenden Steinschlagnetzen
gesichert. Vor dem Portal sind die Köpfe der
Vernagelung der Schieferplatten sichtbar.
Gesamtheitliche Erfahrungen
Die Tunnel Furen und Wyler liegen in der gleichen
geologischen Formation, es stellten sich
aber ganz unterschiedliche geotechnische Probleme
bei den Aufweitungs- und Sanierungsarbeiten.
Diese stammen von Scherzonen, die teilweise
parallel dem Tal verlaufen und welche von
außen kaum zu erkennen waren. Beim Ostportal
des Wylertunnels wurden zwei sich kreuzende
Scherzonen angetroffen, was besonders schwierige
bautechnische Verhältnisse ergab.
Diese Scherzonen haben eine lokale Ausdehnung
von wenigen Dutzend Metern. Sie treten im
Zusammenhang mit großräumigen geologischen
Strukturen auf, ihre Lage ist aber nicht bekannt
(6). Im Tunnel Furen verlief die Scherzone mitten
durch den Tunnel. Beim Tunnel Wyler waren
beim Westportal mit den hangparallelen
Trennfl ächen Anzeichen sichtbar und die Stabilitätsprobleme
voraussehbar. Beim Ostportal
hingegen waren keine Spuren sich kreuzender
Trennfl ächen erkennbar, vielmehr zeigte sich
bloß in alle Richtungen zerklüfteter Fels. Längs
der Sustenstraße sind stellenweise noch ähnlich
zerklüftete Stellen vorhanden. Bei diesen müssten
ähnliche versteckte Verhältnisse erwartet
werden wie beim Ostportal des Wylertunnels.
Die Beobachtungen im Tunnel Furen zeigen,
dass zerklüfteter Fels rasch durch die Einwirkung
von Gefriervorgängen und Eisdruck weiter
zerstört werden kann. Die Tunnelauskleidungen
müssen abgedichtet und geometrisch so ausgebildet
werden, dass sie Wasser und sich aufbauenden
Eisdruck durch Bildung von Druckkräften
im Gewölbe widerstehen.

Die Tunnel wurden nach heutigen architektonischen
Erkenntnissen gestaltet, der Landschaft
und der historischen Straße angepasst.
Die kurzen Tunnel bedingen den Einsatz vieler
Fachgebiete des Bauwesens und stellten besonders
interessante Herausforderungen an Planer
und Ausführende.
Schlusswort
Die Sanierung der beiden Tunnel Wyler und
Furen hat die Verkehrssicherheit auf der Sustenstraße
wesentlich erhöht. Der Erfolg dieser
Sanierungen hängt von der Erfahrung der ausführenden
Unternehmungen und der Zusammenarbeit
zwischen Bauherr, Ausführenden und
Projektierenden ab.
Quellennachweis
1. Zschokke, W.: Die Straße in der vergessenen Landschaft:
Der Sustenpass. Zürich : gta Verlag, 1997.
2. Labhart, T.P.: Mehrphasige alpine Tektonik am Nordrand
des Aarmassivs. Beobachtungen im Druckstollen Trift-
Speicherberg (Gadmental) der Kraftwerke Oberhasli AG.
Beiträge zur Geologie der Schweiz, Kleinere Mitteilungen,
Nr. 41 und Eclogae geologicae Helvetiae, Vol. 59 (1996),
Nr. 2, S. 804-830.
3. Abrecht, J.: Geologic units of the Aar massif and their prealpine
rock associations: a critical review. Schweiz. Mineral.
Petrogr. Mitteilungen 74 (1994), S. 5-27.
STEINER: INSTANDSETZUNG DER TUNNEL FUREN UND WYLER AN DER SUSTENSTRASSE
4. Huber, U.: Die Sanierung des Wylertunnels am Sustenpass
– eine Entgegnung, Wege und Geschichte. Zeitschrift von
ViaStoria, Bern, 2006/1, S. 44-46.
5. Steiner, W. ; Bargähr, H.: Long term behaviour of short
tunnels in hard rock in the Alps. International Symposium on
Rock Support, Lillehammer, Norway, 1997.
6. Deere, Don U.: The foliation shear zone – An adverse Engineering
Geologic feature of Metamorphic Rocks. Journal of
the Boston Society of Civil Engineers, Vol. 60 (1973), Nr. 4,
S. 163-176.
7. Dysli, M.: Le gel et son action sur les sols et fondations.
Presses polytéchniques romandes, Lausanne, 1993.
Danksagung
Der Verfasser dankt den Unternehmungen der ARGE Furen,
bestehend aus Ghelma AG, Meiringen, Maurer und
Raz AG, Innertkirchen, und der ARGE Wyler, bestehend aus
den vorgenannten Firmen und der Gasser Felstechnik AG,
Meiringen für die ausgezeichnete Zusammenarbeit bei der
Ausführung der anspruchsvollen Arbeiten.
Dem Bauherrn, Oberingenieurkreis I, Tiefbauamt des
Kantons Bern, in Thun, Projektleiter Peter Liechti und Mitarbeitern
wird für die Unterstützung und die Zustimmung zur
Veröffentlichung gedankt. Speziell dankt der Verfasser dem
Mitarbeiter und Kollegen Thomas Marti für die gute Zusammenarbeit,
ebenso Dr. H. R. Keusen und D. Bieri, Geotest
AG für die Mitbeurteilung der Sicherungsarbeiten bei den
Portalen des Tunnels Wyler und Uli Huber für die architektonische
Gestaltung.
Autor
Dr. Walter Steiner, Dipl. Bauing. ETH, B+S Ingenieur AG, Muristraße
60, CH-3000 Bern 31, Schweiz, E-Mail w.steiner@
bs-ing.ch
FELSBAU 25 (2007) NR. 1

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