Dwie części Gotthard Base Tunnel spotkały się z błędem liczonym w centymetrach
15 października 2010 r. podczas finalnego przebicia Gotthard Base Tunnel ekipy drążące z przeciwnych stron spotkały się po dziesiątkach kilometrów pracy z odchyleniem zaledwie 8 cm w poziomie i 1 cm w pionie. To szczególnie imponujące, bo pod górą nie działa GPS, a każdy drobny błąd kierunku mógłby narastać wraz z kilometrami. Sukces wymagał bardzo dokładnej sieci geodezyjnej na powierzchni, przenoszenia kierunku do wnętrza tunelu przez szyby i galerie oraz ciągłych pomiarów pozycji maszyn. W tunelowaniu precyzja geodezyjna jest częścią konstrukcji: dwa fronty robót mogą przez lata wyglądać jak niezależne projekty, ale w końcu muszą trafić w ten sam punkt skały.
GPS kończy się na portalu
Na powierzchni położenie można dziś wyznaczać satelitarnie z bardzo dużą dokładnością. W głębokim tunelu sygnał satelitarny nie dociera, więc kierunek drążenia trzeba budować inaczej. Najpierw tworzy się precyzyjną sieć punktów odniesienia na powierzchni, powiązaną z krajowym układem współrzędnych. Następnie kierunek i wysokość przenosi się do wnętrza przez portale, szyby i galerie dostępowe. W Gotthard Base Tunnel było to szczególnie trudne, ponieważ tunel drążono z kilku lokalizacji jednocześnie. Każdy front robót posiadał własną lokalną sieć pomiarową, ale wszystkie musiały pozostać częścią jednego układu.
Błąd kąta rośnie wraz z odległością
Jeżeli na początku tunelu kierunek zostanie wyznaczony z minimalnym błędem kątowym, po kilku kilometrach może on dać znaczną różnicę położenia bocznego. Dlatego geodeci wielokrotnie powtarzają obserwacje, wykorzystują niezależne metody pomiaru i zamykają ciągi pomiarowe tak, aby wykrywać odchyłki. W tunelu ważne są nie tylko współrzędne poziome. Trzeba również kontrolować wysokość, ponieważ dwie rury muszą spotkać się na właściwym poziomie i zachować zaprojektowane spadki. Każdy pomiar ma własną niepewność, więc projektanci analizują całe budżety błędów jeszcze przed rozpoczęciem drążenia.
57 kilometrów tunelu, 8 centymetrów różnicy
Podczas finalnego przebicia we wschodniej rurze 15 października 2010 r. maszyna drążąca od strony Faido dotarła do odcinka prowadzonego z Sedrun. Szwajcarskie władze federalne podały, że różnica wyniosła 8 cm w poziomie i 1 cm w pionie. Przy średnicy tunelu liczonej w metrach jest to wartość niemal niezauważalna gołym okiem. Sam wynik nie był jednak szczęśliwym trafem. Był efektem lat kontroli geometrii, korekt kierunku oraz współpracy geodetów z operatorami maszyn. W drążeniu z dwóch stron ostatni metr skały jest więc w pewnym sensie końcowym egzaminem całego systemu pomiarowego.
Geodezja decyduje również o użyteczności tunelu
Gdyby dwa fronty minęły się o kilka metrów, problem nie ograniczałby się do wykonania krótkiego łącznika. Zmieniłyby się promienie łuków, położenie torów, przestrzeń na instalacje, odwodnienie i geometria przejść poprzecznych. W tunelu kolejowym niewielkie odchylenie osi może wpływać na możliwość osiągania zakładanych prędkości i na skrajnię pojazdów. Dlatego precyzja nie jest dodatkiem do robót górniczych. Jest jednym z warunków, by gotowa podziemna przestrzeń rzeczywiście odpowiadała projektowi i mogła zostać wyposażona jako infrastruktura transportowa.
Pomiar trwa aż do końca
Po przebiciu nadal wykonuje się pomiary kontrolne. Wyznacza się ostateczną geometrię obudowy, pozycję torów, urządzeń technicznych i punktów referencyjnych potrzebnych podczas eksploatacji. Gotthard pokazuje więc, że nowoczesny tunel jest jednocześnie przedsięwzięciem geologicznym, mechanicznym i pomiarowym. Maszyna może kruszyć skałę z ogromną mocą, ale bez informacji o swoim położeniu byłaby jak statek bez nawigacji. Im dłuższy tunel i im więcej frontów robót, tym większa rola niewidocznej infrastruktury geodezyjnej.