Kreiselazimute in Tunnelnetzen unter Einfluss des Erdschwerefeldes

Die Absteckung von Tunneln stellt eine der klassischen Aufgaben der Ingenieurvermessung dar. Die dabei angewandten Messverfahren sowie die erforderlichen Messgenauigkeiten richten sich nach der Bauweise und der Tunnellänge. Aufgrund der heutigen, immer grossräumiger werdenden Verkehrsverbindungen (z. B. Eurotunnel zwischen England und Frankreich, Neue Eisenbahn-Alpentransversale NEAT) kommt dem Bau langer Tunnel eine stets grössere Bedeutung zu. Neben dem Einsatz von technisch hochwertigen Vortriebsmaschinen ist eine genaue Vermessung eine unumgängliche Voraussetzung für das Gelingen des Bauvorhabens. Trotz teilweise stark erschwerten Umgebungsbedingungen, wie Platz- und Lichtverhältnissen, Beeinträchtigungen durch Bautätigkeiten usw., wird an die Genauigkeit der Vortriebsrichtung eine grosse Anforderung gestellt. Untertägige Tunnelnetze werden meistens in Form eines Polygonzuges bzw. -netzes angelegt und entstehen im Zuge des Vortriebes. Das Tunnelnetz liegt erst dann vollständig vor, wenn der Durchschlag erfolgt ist. Die geometrische Konfiguration ist daher während des Vortriebes unstabil. Sie wird erst dann stabil, wenn der Durchschlag erreicht ist und die offenen Polygonzüge zusammen oder angeschlossen werden. Infolge dieser Netzform, nimmt der für den Durchschlag entscheidende Querfehler mit anwachsender Tunnellänge zu. Eine erhebliche Steigerung der Genauigkeit und der Zuverlässigkeit der Vortriebsrichtung ist mit Präzisionskreiselmessungen möglich, da kreiselgestützte Polygonnetze eine deutlich günstigere Fehlerfortpflanzung aufweisen. Von zentraler Bedeutung bei der Verwendung von Vermessungskreiseln sind die äusseren Einflussgrössen, deren ModelIierung sowie die korrekte Anwendung des entsprechenden mathematischen Modells. Vor allem der Einfluss des Erdschwerefeldes zeigt sich dabei als ein wesentlicher Einflussfaktor auf die gemessenen Kreiselazimute (siehe Kapitel 4). Im geschilderten Problemkreis werden am Institut für Geodäsie und Photogrammetrie der ETH Zürich unter der Leitung von Prof. Dr. A. Carosio systematische Untersuchungen durchgeführt. Seit Anfang 1992 steht ein Präzissionsvermessungskreisel GYROMAT-2000 der Firma DMT (Deutsche Montan Technologie, Bochum) zur Verfügung. Im vorliegenden Bericht werden die durchgeführten Untersuchungen geschildert und die wichtigsten Ergebnisse zusammengefasst.