Die Tunnelprojekte in Ulm, insbesondere im Ausbau der Neubaustrecke Wendlingen-Ulm, haben gezeigt, wie anspruchsvoll die quartären Talfüllungen der Donau und der umliegenden Hänge sein können. Mit Mächtigkeiten von über 15 Metern an Auelehmen und Terrassenschottern, die auf den tertiären Oberen Süßwassermolassen aufliegen, ist eine detaillierte geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden unerlässlich. Der anstehende Boden wechselt hier auf kurzer Distanz zwischen steifen Tonmergeln und rolligen, wasserführenden Kieslagen, sodass der Vortrieb ohne vorausschauende Erkundung schnell kritisch wird. Ergänzend zur Erkundung des Lockergesteins setzen wir auf Verfahren wie die Korngrößenanalyse, um die Feinanteile und die daraus resultierende Kohäsion präzise zu bestimmen und das Vortriebsverhalten besser prognostizieren zu können. Für die tieferen Schichten der Molasse, die oft als Festgestein angesprochen werden, aber verwitterungsbedingt weiche Eigenschaften aufweisen, liefert der Triaxialversuch die notwendigen Scherparameter, um die Ortsbruststabilität rechnerisch nachzuweisen.
Die Kenntnis der exakten Grenzfläche zwischen quartären Auesedimenten und tertiärer Molasse ist in Ulm der Schlüssel für die Wahl des richtigen Tunnelvortriebsverfahrens.
Standortspezifische Faktoren
Die Baugrundverhältnisse unterscheiden sich in Ulm fundamental zwischen dem nördlichen Stadtteil Lehr, der auf einer Hochterrasse mit mächtigen, tragfähigen Schottern liegt, und dem tiefer gelegenen Stadtzentrum entlang der Blau und Donau, wo geringmächtige, weiche Deckschichten über dem Grundwasserstockwerk dominieren. In der westlichen Altstadt beträgt die Mächtigkeit der weichen Auelehme oft mehr als 12 Meter, was bei unzureichender geotechnischer Analyse für Tunnel in weichem Boden zu unerwarteten Setzungen und Gebäudeschäden an der historischen Bausubstanz führen kann. Besonders kritisch ist der Porenwasserüberdruck in den gering durchlässigen Schlufflinsen, der während des Vortriebs zu einem hydraulischen Grundbruch an der Ortsbrust führen kann. Eine vorausschauende Planung erfordert daher die Kombination von Laboranalysen mit Feldversuchen, um den Teilsicherheitsbeiwert für die ständige Einwirkung aus dem Grundwasser korrekt anzusetzen. Die Überwachung des Vortriebs mittels Extensometern und Inklinometern ist in diesen Zonen obligatorisch, um die prognostizierten Verformungen mit den tatsächlichen Werten abzugleichen und bei Bedarf die Stützung anzupassen.
Maßgebliche Normen
DIN EN 1997-1:2014-03 (Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik), DIN 4020:2010-12 (Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke), DIN 4094-1:2002-06 (Felduntersuchungen – Drucksondierungen), DIN 18312:2019-09 (VOB Vergabe- und Vertragsordnung – Untertagebauarbeiten), ZTV-ING Teil 5 (Tunnelbau) – Ausgabe 2018/12
Gängige Fragen
Warum ist in Ulm eine spezielle geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden nötig?
In Ulm treffen die quartären Lockersedimente des Donautals, bestehend aus gering tragfähigen Auelehmen und wasserführenden Schottern, auf die tertiäre Molasse. Diese Kombination erzeugt einen sehr heterogenen Baugrund mit raschen Wechseln in der Steifigkeit. Eine Standarduntersuchung wird diesen komplexen Verhältnissen nicht gerecht, sodass spezielle Analysekonzepte für die weichen Böden erforderlich sind, um die Ortsbruststabilität und die Oberflächensetzungen verlässlich zu prognostizieren.
Welche Erkundungsmethoden setzen Sie im innerstädtischen Bereich von Ulm ein?
Im innerstädtischen Bereich Ulms, besonders nahe dem Münster oder unter der historischen Altstadt, sind Erschütterungen und große Bohrgeräte problematisch. Wir setzen daher auf eine Kombination aus leichtem CPT-Raupengerät, das auch durch enge Toreinfahrten passt, und geophysikalischen Methoden wie der seismischen Refraktionstomographie. Diese Verfahren liefern ein hochauflösendes Bild des Untergrunds, ohne die Bausubstanz zu gefährden, und werden durch gezielte Kernbohrungen in den Molassefels kalibriert.
Welche Normen sind für die Analyse von Tunneln im Lockergestein in Deutschland bindend?
Die Analyse richtet sich primär nach dem Eurocode 7 (DIN EN 1997-1) in Verbindung mit der nationalen Anwendungsnorm DIN 4020. Für die Felduntersuchungen ist die DIN 4094 (Drucksondierungen) relevant, während die Ausschreibung und Ausführung von Untertagebauarbeiten in der VOB/C DIN 18312 geregelt ist. Zusätzlich müssen die ZTV-ING Teil 5 für den Tunnelbau sowie die Empfehlungen des Arbeitskreises 'Tunnelbau' der DGGT beachtet werden.
Mit welchen Kosten muss man für eine solche Analyse rechnen?
Die Kosten für eine geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden in Ulm hängen stark vom Erkundungsumfang und der Zugänglichkeit des Geländes ab. Für ein aussagekräftiges Baugrundmodell mit mehreren Sondierungen, Laborversuchen und einem standsicherheitlichen Bericht nach EC 7 bewegen sich die Honorare typischerweise in einem Rahmen zwischen 3.410 € und 17.330 €. Die genaue Summe wird auf Basis der konkreten Tunnellänge und der geologischen Komplexität ermittelt.
Wie wird die Grundwassersituation in den Donauauen bei der Tunnelplanung berücksichtigt?
Die Donauauen in Ulm sind durch einen oberflächennahen Grundwasserspiegel gekennzeichnet, der direkt mit dem Pegel der Donau und der Blau korreliert. Wir installieren frühzeitig Grundwassermessstellen mit Datenloggern, um die jahreszeitlichen Schwankungen zu erfassen. Die gewonnenen Daten fließen in ein instationäres Grundwassermodell ein, mit dem wir die erforderliche Abdichtung des Tunnels dimensionieren und den Auftriebssicherheitsnachweis für die Bauphase führen. Besonders kritisch sind Hochwasserereignisse, die binnen Stunden zu einem Anstieg des Porenwasserdrucks im Baugrund führen können.
