VIBROSEIS durch den Belchen -Tunnel

Die Autobahn von Basel nach Bern windet sich durch eine reizvolle Landschaft. Wenn man, von Basel kommend, zwei kleinere Tunnels durchfahren hat, trifft man kurz vor der Abzweigung nach Solothurn auf den Belchentunnel.

Mit einem Kostenaufwand von 17,5 Mio Sfr. wurden in den Jahren 1963 bis 1970 zwei Tunnelröhren von 3,2 km Länge und einem mittleren Abstand von 40 m durch den Berg getrieben -ein ideales Profilstück für unsere VibroseisMessungen im Jahre 1974 für die Shell-Switzerland.

Es ist verständlich, daß vor Beginn der Messungen durch den Tunnel eingehende Besprechungen mit den für eine Genehmigung zuständigen Behörden erforderlich waren. Die Genehmigung wurde erteilt, was wir infolge eines möglichen Risikos durchaus als nicht so selbstverständlich ansahen. Nun lag es an uns, die Messungen reibungslos auszuführen.

Zunächst wollten wir wissen, ob eine Funkverbindung im Tunnel möglich war, da ja das vom Meßwagen ausgestrahlte Steuersignal unsere Vibratorfahrzeuge einwandfrei erreichen mußte. Testversuche zeigten, daß die Funkverbindung anfangs wohl klappte, daß sie jedoch nach etwa 1 km plötzlich abriß. Dies war darauf zurückzuführen, daß die Tunnelröhren in der Mitte gegenüber dem Süd-und Nordportal 13 m bzw. 8 m höher liegen. über diesen Knickpunkt kamen unsere Funkwellen nicht mehr hinweg. Ein mehrfaches Umsetzen des Meßwagens war daher einzuplanen.

Die Überlegung, daß der von den Vibratoren im Tunnel erzeugte Lärm auf die Geophone so wirken müßte, daß nichts weiter als Schall registriert wird, veranlaßte uns, die Geophone in der einen Tunnelröhre auszulegen und Meßwagen sowie Vibratoren in der anderen Tunnelröhre aufzustellen. Die Verbindungskabel von der Geophonauslage zum Meßwagen konnten durch die Ouerstollen geführt werden. Geophone und Kabel wurden auf einen längs der Fahrbahn verlaufenden, überhöhten Randstreifen gelegt, so daß der Fahrzeugverkehr nicht behindert wurde. Wegen der in diesem Randstreifen eingebetteten Kabelschächte und Dränageleitungen mußten die 1920 Geophone mit Flachfüßen versehen und ganz dicht an die Tunnelwand gesetzt werden.

Bei einem Gruppenabstand von 40 m lagen 80 Meßpunkte innerhalb des Tunnels. 1280 Sweeps waren in einer Nacht zu registrieren! Ein genauer Zeitplan für den Arbeitsablauf wurde aufgestellt. Dies war erforderlich, weil sich auch die vorbereitenden Arbeiten, wie die Vermessung der Kabelund der Vibrationsstrecken sowie das Auslegen und Einholen der Kabel auf insgesamt drei Tage verteilten und aus Sicherheitsgründen die jeweils benötigte Fahrbahn für den fließenden Verkehr gesperrt werden mußte Dies erfolgte dann auch pünktlich und zuverlässig durch den Bautrupp vom Autobahnwerkhof in Sissach.

The Autobahn fram Basel to Bern runs through a picturesque area. Coming from Basel, one passes through two smaller tunnels and then, shortly before the turn-off to Solothurn, one reaches the BELCHEN-tunnel.

From 1963 to 1970 two tunnel tubes of 3.2 km in length and at an average distance of 40 m were driven through the mountain at a cost of 17.5 million Swiss Francs - an ideal line for our VIBROSEIS-surveys for Shell Switzerland in 1974.

It is understandable that, before the start of the surveys through the tunnel, detailed discussions with the authoriti es in charge of planning permission were necessary. The permission was given although we did not take this for granted because of possible risks. Now it was up to us to execute the surveys smoothly.

First of all we wanted to know whether a radio link in the tunnel was possible, because the sweep, emitted from the survey truck, had to reach our vibrator truck in perfect condition. Tests showed, that the radio link worked over the first few hundred metres but, however, broke down after about 1 km. This happened because the tunnel tubes are situated respectively 13 m or 8 m higher in the middle of the tunnel than at the south-and north entrances. Our radio waves could not overcome this obstacle. Therefore, a repeated moving of the survey truck had to be planned.

The consideration, that the noise of the vibrators in the tunnel would influence the geophones in such a way that only sound-waves were recorded caused us to layout the geophones in one tunnel tube and to put up the survey truck and the vibrators in the other tunnel tube. The connection cables fram the geophone-spread to the survey truck could be led through cross-galleries. Geophones and cables were laid out on the raised curb, running alongside the raad, so that the traffic was not disturbed. Because of the cable ducts and drainage conduits embedded in this curb the 1.920 geophones had to be provided with base plates and were set out very elose to the tunnel wall.

80 survey points with a group interval of 40 m were set up in the tunnel. 1.280 sweeps had to be recorded in one night. An exact time table for the sequence of operations was made. This was necessary because also the preliminary work -such as measuring the cable - and vibration lines as weil as the lay-out and hauling of the cables was done over aperiod of 3 days and, for safety reasons, the lane needed had to be elosed to traffic. This was done on time, and reliably, by the construction team of the Autobahn depot in Sissach.

Alles verlief nach Plan. Am Abend des 26. September 1974 stand unser Meßwagen am Südportal der Oströhre. Die in der Weströhre liegende Auslage war angeschlossen. Der gesamte Verkehr rollte durch die Weströhre. Wir hatten den Arbeitsbeginn auf 20 Uhr festgesetzt, um die Messungen bei abnehmender Verkehrsdichte beginnen zu können.

Die Vibratoren rollten in den Tunnel hinein und gingen auf Arbeitsposition. Dann ging es los: Ein ohrenbetäubendes Dröhnen erfüllte die Röhre. Die Abgasschwaden der drei Vibratorfahrzeuge wälzten sich zwar langsam zu den Abluftkaminen, wurden aber trotzdem immer dichter. Die normale Belüftung reichte nicht aus. Arbeitsabbruch! Ich fuhr zu dem am Nordportal gelegenen Kontrollraum. Die Kontrollgeräte zeigten im größten Teil der Röhre eine Sichttrübung von 100% an und man konnte anhand der Instrumente sehen, wie sich die Dunstwolke immer weiter ausbreitete. Ein Anruf im Werkhof brachte Hilfe. Durch Einschalten einer zusätzlichen Belüftungsanlage lichteten sich bald die Dieselschwaden und die Arbeiten konnten fortgesetzt werden. Noch mehrmals mußten in dieser Nacht kleine Pausen eingelegt werden, um unseren Männern bei auftretendem Abgasstau eine Verschnaufpause in frischer Luft zu ermöglichen.

Am nächsten Morgen um 8.00 Uhr war die Messung im Belchen-Tunnel beendet. Die Nachtschicht rollte müde und durch das ständige Dröhnen im Tunnel leicht benommen, in ihre Quartiere. Wir waren froh, daß wir es planmäßig geschafft hatten.

Der Längsschnitt durch den Belchen-Tunnel (s. Skizze) läßt die komplizierte Geologie des Berges erkennen, durch den die beiden Tunnelröhren getrieben werden mußten. Steil aufgerichtete wasserführende Schichten bereiteten den Tunnelbauern größte Schwierigkeiten. In der Mitte des Tunnels liegen über den Röhren etwa 300 m Gestein! Daß unter diesen Umständen trotzdem die Genehmigung zur Messung erteilt wurde, ist nicht zuletzt auf den Einfluß der Shell-Switzerland zurückzuführen. Auf ähnliche Arbeiten, die eine Entscheidung evtl. erleichtert hätten, konnte nicht verwiesen werden, denn eine Tunneldurchquerung mit VIBROSEIS hatte bisher noch nicht stattgefunden.

Everything was up to expectation. In the evening of September 26, 1974 our truck stood at the south-entrance of the eastern tunnel tube. The lay-out in the western tunnel tube was connected. The entire traffic rolled through the western tunnel. We had fixed the start of work at 8 o'clock p. m., in order to start the surveys at a time when traffic density was declining.

The Vibrators rolled into the tunnel and were brought into working position. Then work started : a deafening roar filled the tunnel. Although the clouds of exhaust-gases from the three vibrator trucks rolled slowly in the direction of the air vents they became more and more dense. The normal ventilation was not sufficient. Break-off of work! I drove to the control room at the northern entrance. The control devices showed a loss of visibility of 100% in almost the whole tunnel and one could see on the instruments, how far the fumes extended. A call to the depot brought help. By switching on additional ventilation the clouds soon cleared and work could be continued. Further short breaks had to be made during this night for the men to have a break in the fresh air, when the exhaust-gas became dense again.

Next morning at 8 o'clock the survey in the BELCHENtunnel was finished. The men of the night shift went to their quarters, tired and slightly dizzy because of the permanent roar in the tunnel. We were happy to have made it in time.

The geological section through the BELCHEN-tunnel (see sketch) shows the complicated geology of the mountain, through which the two tunnel tubes had to be driven. The tunnel constructors had great difficulties with the steep, waterbearing strata. In the middle approximately 300 m of rock lie above the tunnel. That under these circumstances the permission for the survey was nevertheless granted would not have been possible without the reputation of Shell Switzerland. It could not be referred to similar works -which would have probably made the decision easier because the crossing of a tunnel with VIBROSEIS had not yet been performed.

Der gute Abschluß der VIBROSEIS-Vermessung durch den Tunnel erfüllte uns mit Erleichterung und Genugtuung. Er wäre ohne die tätige Mithilfe aller Beteiligten - insbesondere der Herren des Werkhofes Sissach - nicht möglich gewesen. Und dafür möchten wir uns ganz herzlich bedanken.

The good end to the VIBROSEIS-survey through the BELCHEN-tunnel filled us with relief and satisfaction. It would not have been possible without the intensive help -of all those concerned - especially the men of the Sissach Autobahn depot. We would like to thank them all very much.