Stalen constructie voor langste spoortunnel ter wereld

Met een lengte van maar liefst 57 kilometer is de Gotthard Base, die Zwitserland en Italië met elkaar verbindt, de langste en diepste spoortunnel ter wereld. Onder andere Mono Steel en Voestalpine namen deel aan de bouw van de tunnel.

De bouw voor de tunnel startte al in 1999, en duurde meer dan 21 jaar. Gedurende die jaren werd er zo’n driehonderd kilometer rails gelegd door meer dan 2500 medewerkers. Met de bouw ging bijna twintig miljard euro gemoeid.

Al tijdens het boren van de tunnel speelde staal een belangrijke rol, geïnspireerd door de mijnbouw werden stalen bogen met verschuifbare frictieverbindingen gebruikt als ondersteuning. Deze kunnen worden aangepast om exacte belastingsniveaus in te stellen en zijn zo ontworpen dat ze licht ‘meegeven’ naarmate de spanningen toenemen.

290 km rails

Volgend punt van staal was de levering van 290 kilometer met warmte behandelde rails van perlitisch staal en kruiswissels voor het gehele traject. De warmtebehandeling van de rails wijzigt de microstructuur van het staal en zorgt ervoor dat de rails bijzonder bestand zijn tegen slijtage, rolmoeheid en andere defecten, en is vooral belangrijk op baanvakken waar veel verkeer is en hoge snelheden worden gehaald. Het verhoogt de veiligheid en vermindert het onderhoud en verlengt de levensduur van de rail.

‘De topsnelheden die in de Gotthard-basistunnel door zowel passagiers- als goederentreinen worden bereikt, stellen bijzonder hoge eisen aan de kwaliteit van de spoor- en wisselsystemen’, zegt Franz Kainersdorfer, hoofd van de divisie Metal Engineering van Voestalpine. De standaard raillengte van 120 meter verbetert de veiligheid door het aantal potentieel zwakkere laspunten te verminderen. De rails worden geproduceerd in de Voestalpine fabriek in Leoben/Donawitz en ondergaan een warmtebehandeling via een zelfontwikkeld inline-proces.

Tunnelboor

Tunnelboormachines (TBM’s) kunnen tot vierhond meter land zijn en wel duizend ton wegen. Deze industriële reuzen maken gebruik van gehard stalen schijfsnijders en achter de kop van het toestel, het zogenaamde voorschild, bevindt zich een trein van hoogtechnologische controle- en back-upapparatuur en een transportband zodat de grond en het gesteente tijdens het graven voortdurend kunnen worden verwijderd. De hele constructie, vooral het voorste schild waar de tunnel wordt gegraven, bestaat uit staalplaat. De hele constructie is van staal, maar ook de onderdelen die de tunnelmachine aandrijven bestaan uit onderdelen van zware staalplaat.

‘Er is niet echt een ander materiaal waarvan je TBM’s kunt bouwen. Ik bedoel, je zou er een kunnen bouwen van aluminium of titanium of andere materialen, maar dat zou onrealistisch duur zijn,’ zegt Tyler Sandell, directeur bedrijfsontwikkeling voor Robbins, de oorspronkelijke fabrikant uit de jaren 1950 die tot op de dag van vandaag TBM’s produceert.

Voor de frezen die de grond en het gesteente uitgraven, wordt gereedschapsstaal gebruikt. ‘Aan de achterkant van de machine zijn alle schijven gemaakt van staal’, legt Sandell uit. ‘We hebben geen beter materiaal gevonden met dezelfde taaiheidseigenschappen en schadetolerantie in hard gesteente als schijvenfrezen en we bouwen ze uit gereedschapsstaal.’