Nach den letzten vorbereitenden Arbeiten begannen 1865 auf dem  ersten Abschnitt die Arbeiten. Die 33 km lange Strecke wurde im Jahre 1866 ohne Probleme für den Verkehr freigegeben.

Auf der entgegengesetzten Seite arbeiteten sich die Bautrupps zur gleichen Zeit gen Offenburg vor. Bereits 1865 wurde der Abschnitt von Singen bis Engen problemlos fertiggestellt. Größere Probleme bereitete da der weitere Teil bis Donaueschingen, der nach einem Gerwig'schen Gutachten den Umweg über Immendingen nehmen soll. Hier galt es, die Wasserscheide Donau / Rhein zu überwinden; dies geschah durch den rd. 900 m langen Hattinger Tunnel, dessen Bau durch das bröckelige Juragestein erschwert wurde. Nach 3 Jahren wurde auch das restliche Teilstück bis Donaueschingen fertiggestellt. Der Weiterbau bis Villingen brachte keine Probleme mit sich, somit konnte auch der dritte Abschnitt der Schwarzwaldbahn am 15.06.1868 dem Verkehr übergeben werden.

Das eigentliche Problem stellte der Abschnitt vom Kinzigtal über Triberg bis nach Villingen dar. Hier muß die Bahn den kluftenreichen Schwarzwald mit seiner schwierigen Topographie überqueren. Da die Planungsarbeiten sehr lange andauerten, konnten erst Mitte 1865 die Vorarbeiten begonnen werden. Die Bauarbeiten wurden durch die zwei Kriege maßgeblich behindert, konnten aber im Jahre 1873 fertiggestellt werden.

Kosten der Schwarzwald-Überquerung

Der Bau der gesamten Bahnstrecke von Offenburg bis zum Bodensee kostete 50 Millionen Mark; alleine der rund 29 km lange Abschnitt Hornberg-Sommerau verschlang die beachtliche Summe von über 19 Mio. Mark. Beachtenswert hierbei ist, daß rund 65% der Kosten auf den Bau der 36 Tunnels entfielen; alleine der längste Tunnel („Sommerautunnel“) verschlang fast 3 Mio. Mark.

Die ganzen Tunnels mußten die Tunnels weitgehend abgedichtet werden, damit sich keine Seen auf dem Gleisbett bilden konnte. Außerdem mußten die Tunnels entgegen den ursprünglichen Planungen mit einer festen Gewölbeausmauerung versehen werden, was noch einmal zusätzliche Kosten mit sich brachte

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Der Aushub, den man durch die Tunnels erhalten hat, reichte aus, den Bahndamm so üppig zu demissionieren, daß auf dem Gleisbett locker 2 Gleise hätte gebaut werden können. Hierzu fehlte jedoch anfangs die nötige Frequentierung. Doch nach wenigen Jahren wurde auch das zweite Gleis verwirklicht.

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