Der Gotthardtunnel war lediglich ein Teil eines Projektes, das unter dem Titel die Gotthardbahn bekannt wurde. Es geht nicht, den Tunnel zu beschreiben, ohne das Projekt kurz zu betrachten. Begonnen hatte alles mit dem Erfolg der ersten Bahnen in Europa. Ein wichtiger Punkt war, als es am Semmering gelang auch stärkere Steigungen zu bewältigen. Damals gerieten die Alpen und den Vordergrund und erste Projekte entstanden.

Von den vielen Ideen dieser Alpenbahnen, gab es in der Schweiz drei verschiedene Lösungen. Diese querten die Alpen bei den Pässen am Lukmanier, Gotthard und Grimsel. Wobei letztlich nur noch die Strecken am Lukmanier und am Gotthard in die engere Auswahl gelangen sollten. Erst das Umschwenken von Alfred Escher führte dazu, dass das Projekt Gotthardbahn umgesetzt werden konnte. Damit war die Alpenbahn in der Schweiz festgelegt worden.

Weiter waren Projekte ausserhalb der Schweiz bereits sehr weit fortgeschritten. Dazu gehörte die Strecke über den Mont Cenis mit dem langen Scheiteltunnel. Selbst die Bahn über den Brenner war damals bereits im Bau. Die Schweiz lief daher Gefahr, den wichtigen Korridor durch die Alpen zu verlieren. Deshalb war es wichtig, die Diskussionen schnell zu beenden und sich auf ein Projekt für die neue Strecke festzulegen.

Unter der Leitung von Luzern wurde letztlich am 06. Dezember 1871 der Gotthardvertrag unterzeichnet und so der Grundstein für die Bahnlinie gelegt. Es wurde deshalb eine Gesellschaft gegründet, die unter dem Namen «Gotthardbahn» bekannt werden sollte. Diese Gesellschaft sollte die Bahnlinie durch den Gotthard bauen. Dazu oblag es der schweizerischen Eidgenossenschaft die Konzession für diese neue Bahnlinie zu erteilen.

Das Projekt sah eine doppelspurige Bahnlinie vor. Diese sollte als Adhäsionsbahn mit Radien von mindestens 300 Meter und maximalen Steigungen von 25 bis 26‰ gebaut werden. Dabei waren die steilen Abschnitte jedoch auf den Bereich der direkten Zufahrt zum Tunnel zu beschränken. Die Steigungen leitete man von den bestehenden Strecken im Ausland ab. Gerade in Österreich waren diese als Ideal angesehen worden.

Von der Schweiz wurden zudem bestimmte Normen für die Strecke festgelegt. Dazu gehörte, dass die neue Bahnlinie nach den Normalien der bestehenden Bahnen gebaut werden sollte. Damit waren der Gleisabstand und weitere Normen festgelegt worden. Zudem wurde geregelt, wie die Strassenkreuzungen zu erfolgen hatten. Angestrebt wurde dabei ein Winkel von 90°. Dieser konnte in Ausnahmen bis auf 60° verringert werden.

Startpunkt der neuen Strecke der Gotthardbahn war der Bahnhof von Luzern. Dieser wurde seit dem 01. Juni 1859 von der SCB von Norden angefahren und war als Kopfbahnhof ausgeführt worden.

Es gab ab dem Bahnhof zwei mögliche Varianten. Die südliche Strecke hätte vom Bahnhof Luzern aus in Richtung Stans und weiter in den Raum Becken-ried geführt. Schliesslich hätten die steilen Hänge am Urnersee zu langen Tunneln geführt.

Zürich hätte die neue Gotthardbahn über die am 01. Juni 1864 eröffnete Strecke der Zürich-Zug-Luzern-Bahn erreicht. Der Vorteil dieser Lösung war, dass die Strecke insgesamt wesentlich kürzer ausgefal-len wäre, als die Variante Nord.

Zudem hätte man weniger Strecken bauen müssen, da Zug – Goldau weggefallen wäre. Die Güterzüge hätten dabei in Luzern eine spezielle Ver-bindungslinie genutzt und so den Kopfbahnhof umfahren.

Der Nachteil war jedoch, dass damit auch die Stadt Zürich keinen direkten Zugang bekommen hätte. Schliesslich musste Bern schon über das Emmental und das Entlebuch angeschlossen werden. Die Idee mit der Variante Süd wurde bereits verworfen, bevor die Strecke von Zürich nach Luzern gebaut gewesen ist. Gerade der Bankenplatz Zürich nahm dabei einen grossen Einfluss auf die Gotthardbahn und konnte sich so durchsetzen.

In der mächtigen Stadt Zürich sah man eine nördliche Lösung und einen direkten Anschluss über Zug vor. Letztlich entstand so die Lösung mit mehreren Talbahnen, Zufahrten, die sich in flache und steile Abschnitte aufteilten und einem Haupttunnel. Dieser war schon sehr früh festgelegt worden und er sollte zwischen Göschenen und Airolo gebaut werden. Die nördliche Strecke wurde daher auf das Ziel Göschenen ausgerichtet.

Die in Luzern, genauer bei Gütsch, beginnende Strecke, sollte zuerst den Ufern des Vierwaldstättersees folgend zum Gebiet «Hohle Gasse» führen. Im Raum Immensee sollte schliesslich die Zuführung der Güterzüge von Rotkreuz erfolgen.

Dazu nutze die Gotthardbahn die im Hinblick auf die neue Strecke projektierte Aargauer Südbahn. Diese war jedoch nur bis Rotkreuz geplant, so dass noch eine Zufahrt benötigt wurde.

Weiter sollte die Bahnlinie den nördlichen Hängen der Rigi folgen und dabei an Höhe gewinnen. So sollte bei Goldau die durch den Bergsturz entstandene Anhöhe erreicht werden.

In Goldau sollte der erste grosse Bahnhof ein Anschluss der Strecke aus Zürich ermöglichen. Diese hätte in Zug begonnen und wäre auf der anderen Seite des Zugersees nach Goldau geführt worden. Damit hätte Zürich einen direkten Zugang erhalten.

Die Strecke sollte anschliessend den Hängen folgend den Talkessel von Schwyz erreichen. Hier waren Lösungen mit einem Bahnhof in der Gemeinde Schwyz dem Hauptort des gleich-namigen Kantons, beziehungsweise Seewen vorgesehen.

In jedem Fall hätte man bei Ingenbohl, genauer beim Ortsteil Brunnen ereneut die Ufer des Vierwaldstättersees erreicht. Ge-rade in diesem Bereich hätten die Steigungen geringgehalten werden können.

Der Kanton Uri sollte entlang den Ufern des Urnersee erreicht werden. Das Gelände war in diesem Bereich jedoch nur mit dem Bau von Tunnel zu bewältigen. Diese wurden so kurz wie möglich vorgesehen, da deren Bau teuer war und man so die Kosten etwas tiefer halten wollte. Grosse Vielfalt bei den möglichen Lösungen gab es in diesem Bereich jedoch nicht. Dazu waren die Hänge bis in den Raum Flüelen schlicht zu steil.

Im Urner Talboden führte die Linie in einem leichten Bogen nach dem Hauptort des Kantons Uri, Altdorf. Altdorf sollte einen standesgemässen Bahnhof bekommen und so von der neuen Bahnlinie profitieren. Geplant hatte man dabei einen Betriebspunkt mit Depot und Werkstätte.

Es war klar, dass hier die Züge für die Bergfahrt bespannt werden sollten und so ein Halt vorgesehen werden musste. Ziel war jedoch der Beginn der Steigung, der im Raum Silenen oder Amsteg vorgesehen war.

Wie sich die Linie im engen Talkessel der Urner Reuss entfalten sollte, war zu Beginn des Projektes noch nicht festgelegt worden. Lösungen mit Schrägaufzügen oder mit Spitzkehren wurden zusammen mit anderen noch abenteuerlicheren Lösungen diskutiert.

Auf jeden Fall sollte die Strecke so den Weiler Göschenen und damit den Scheiteltunnel erreichen. Damit hätte die nördliche Zufahrt von Luzern und Zürich ihr Ende gefunden. Doch es gab damit auch Probleme.

Nicht gelöst war dabei die Zufahrt der Linien im Raum Goldau. Je nach Variante hätten sich andere Radien und damit Geschwindigkeiten ergeben. Zusätzlich wollte man auch das Schuttgebiet nicht unbedingt durchqueren müssen.

Sie sehen, es waren durchaus viele offene Punkte zu klären, aber die Lösungen für die Probleme kamen oft erst während dem Bau der Strecke und das war beim Gotthard auch nicht anders gelöst worden.

Dazu gehörte nicht nur die Zufahrt zum Bahnhof von Oberarth, der später Arth-Goldau genannt wurde. Auch die Kehrtunnel, die letztlich die Zufahrten künstlich verlängerten und so die Steigungen einhalten sollten, gehörten dazu. Gerade diese speziellen Tunnel wurden erst während dem Bau entwickelt und ein Versuch in Süddeutschland bei der Wutachtalbahn (Sauschwänzlebahn) zeigte den Vorteil dieser Kehrtunnel auf.

Südlich vom Scheiteltunnel war die Leventina eine ebenso grosse, wenn nicht noch grössere Herausforderung. Zwar gab es hier flachere Abschnitte, aber zwischen Biasca und Airolo musste man die engen Schluchten bei Biascina, Dazio Grande und Stalvedro überwinden. Bereiche, die durchaus mit der Schöllenen, die dank dem tiefer gelegten Scheiteltunnel einfach umgangen werden konnte, verglichen werden konnten.

Biasca musste man anfahren, denn ab dort wollte die Gotthardbahn die Strecke der Tessiner Talbahnen nutzen. Diese Strecke wurde bereits vorgängig projektiert und befand sich zwischen Locarno und Biasca teilweise bereits im Bau, als der Gotthard festgelegt wurde. Dazu war durchaus vorgesehen, dass die Gesellschaft von der mächtigen Gotthardbahn übernommen werden sollte. Zumal deren Nutzen nur dank der Alpenbahn erwiesen war.

Es war ein Vorstoss des Kantons Tessin, denn die Talbahnen sollten vorerst nur bis Biasca geführt werden. Ab dort konnte man später Richtung Gotthard, als auch Richtung Lukmanier weiterbauen. Sie sehen, dass der Kanton Tessin auf beide Varianten setzte und so einen Beitrag an die neue Strecke leisten wollte. Diese Leistung obwohl damals die Variante Grimsel noch nicht vom Tisch war. Man ging daher ein grosses Risiko ein.

Südlich von Bellinzona, waren wieder neue Strecken zu bauen. Dabei gab es eine Linie nach Luino und eine über den Pass des Monte Ceneri nach Lugano, wo man wieder auf die Tessiner Talbahnen stossen wollte. Diese Strecke war im Projekt enthalten, sollte jedoch lediglich einen geringen Teil des Verkehrs übernehmen, da auf der Seite von Bellinzona steile Abschnitte zu Bewältigung der Höhendifferenz benötigt wurden. 

Die Hauptlast der Züge sollte nach Luino geführt werden. Dabei sollte die neue Strecke bei Cadenazzo von den Tessiner Talbahnen abzweigen und mit flachen Abschnitten dem Lago Maggiore folgen. Der grosse Vorteil waren die geringen Steigungen und damit der einfachere Betrieb. Jedoch führten die Reisewege mit den Postkutschen nach Lugano und Chiasso. Daher standen hier zwei Lösungen zur Verfügung.

Neben neuen Strecken in anderen Bereichen, die wegen dem Gotthard gebaut wurden, war das Kernstück des ganzen Projekts der Scheiteltunnel. Dieser sollte zwischen Göschenen und Airolo entstehen, einen geraden Verlauf haben und möglichst frei von Steigungen sein. Auf Grund der Distanz errechnete man eine Länge für den Tunnel zwischen 14 und 17 Kilometer. Auch hier hing es davon ab, wo die Portale gesetzt wurden.

Letztlich wurde diese Streckenführung im Staatsvertrag festgelegt, womit auch die letzten Diskussionen über die Variante Süd vom Tisch waren. Wobei leichte Abweichungen durchaus noch möglich waren. Bei der genaueren Planung wurden letztlich die Zufahrten etwas gestreckter ausgeführt. Die Einführung in den neuen Bahnhof Arth-Goldau sollte in einem Keilbahnhof erfolgen. Nur so konnte man die minimalen Radien von 300 Meter auch in diesem Bereich einhalten.

Die Konzession zum Bau wurde von der Eidgenossenschaft bereits am 1. Juli 1869 erteilt. Sie war auf 25 Jahre befristet. In dieser Zeit musste die Bahnlinie gebaut und dem Betrieb übergeben werden. Ansonsten wäre die Konzession erloschen. Die Auslegung der Konzession sah eine Anpassung derselben mit der Eröffnung der Bahnlinie vor. Dabei sollte eine Betriebskonzession entstehen, die jedoch an der Laufzeit nichts veränderte.

Baubeginn der Gotthardbahn sollte beim Scheiteltunnel sein. Dieser wurde in der Folge als eigener Teil ausgeschrieben. Unter den diversen Eingaben aus der Schweiz, Italien, England und Deutschland, die unterschiedliche Bauzeiten vorgesehen hatten, stach ein Vorschlag heraus.

Der Bauunternehmer Louis Favre aus Genève unterbot die Konkurrenten dabei sowohl bei der Bauzeit als auch beim Preis. Unterzeichnet wurde der Vertrag am 07. August 1872.

Neben dem angenommenen Angebot, stach zudem eines aus England heraus. Die «Machine tunneling Cie» offerierte bei einer Bausumme von lediglich 5.3 Millionen Schweizer Franken eine besondere Lösung.

In sechs Jahren sollte der Tunnel mit einer Maschine mit Diamantbohrkopf in seiner vollen Grösse ausgebrochen werden. Damit war bereits 1870 die Idee einer Tunnelbohrmaschine, wie sie beim Basistunnel verwendet wurden, vorgeschlagen worden.

Die Dauer der Bauzeit veranschlagte Favre auf acht Jahre. Dabei war der Bauunternehmer ausgesprochen optimistisch. Zudem wurden im Vertrag auch die Bonitäten geregelt, welche Strafen und Belohnungen bei kürzerer oder längerer Bauzeit vorsahen.

Spezielle Klauseln über unvorhergesehene Probleme gab es hingegen nicht. Damit trug letztlich Louis Favre das gesamte Risiko beim Bau des Gotthardtunnels.

Die Strecke der Gotthardbahn sollte gemäss diesem Projekt eine Länge von nahezu 300 Kilometer umfassen. Dabei mussten viele Tunnel und Brücken gebaut werden. Das Startkapital wurde daher auf 56 Millionen Schweizer Franken festgelegt und entsprechend Aktien und Obligationen herausgegeben. Diese wurden in der Schweiz, in Deutschland und Italien veräussert. Geregelt war die internationale Emission der Aktien im Staatsvertrag.

Nicht Bestandteil im Projekt Gotthardbahn waren diverse andere für die Anbindung benötigte Strecken. Diese waren in der Schweiz durch die Verbindungsbahn in Basel und durch die Aargauer Südbahn sicher zu stellen. In Italien galt es die Zufahrten an die Gotthardbahn zu bauen. So sollte eine erste internationale Bahnlinie in Europa entstehen. Doch bis diese wirtschaftlich genutzt werden konnte, musste sie zuerst gebaut werden.