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Geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden in Nürnberg

Solide Grundlagen. Solide Entscheidungen.

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Der Untergrund Nürnbergs hat die Stadtentwicklung über Jahrhunderte geprägt – von den tiefen Sandsteinkellern unter der Altstadt bis zu den modernen U-Bahn-Tunneln, die den Burgsandstein durchqueren. Die flach lagernden Keuperschichten mit ihrem Wechsel aus Sandstein und tonig-schluffigen Zwischenlagen stellen den Tunnelbau hier vor besondere Aufgaben. Wenn Lockergestein mit geringer Standfestigkeit ansteht, reichen Standardverfahren nicht mehr aus. Für solche Fälle führen wir die Geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden durch – ein mehrstufiges Untersuchungsprogramm, das Versagensmechanismen frühzeitig identifiziert. Die dabei gewonnenen Kennwerte fließen direkt in die statische Berechnung der Tunnelschale ein. Ergänzend setzen wir auf den CPT-Versuch, um die Schichtgrenzen im Nürnberger Becken lückenlos zu erfassen.

Ein verformungsarmer Tunnelvortrieb in den Nürnberger Keuperschichten erfordert ein Baugrundmodell, das geringmächtige Wasserhorizonte zuverlässig abbildet.

Unsere Leistungsbereiche

Methodik und Umfang

In Nürnberg arbeiten wir für die Vorerkundung mit einer hydraulischen Rammsonde, die auf einem geländegängigen Raupenfahrzeug montiert ist. Die Sonde treiben wir mit konstanter Schlagenergie in den anstehenden Boden – oft durch mehrere Meter verwitterten Sandsteinkeuper, bis wir auf die weniger tragfähigen Tonsteinlagen stoßen. Entscheidend ist die durchgehende Messung des Spitzendrucks und der Mantelreibung, denn nur so lassen sich dünne, wasserführende Sandlinsen zwischen den Tonsteinbänken sicher orten. Die Schürfgruben öffnen wir punktuell, um die Kluftabstände und den Verwitterungsgrad direkt am Gebirge aufzunehmen. Diese Kombination aus direkter Ansprache und indirekter Sondierung liefert das belastbare Baugrundmodell, das der Nürnberger U-Bahn-Bau seit den 1970er Jahren verlangt.
Geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden in Nürnberg
Technische Referenz — Nuremberg

Lokale Besonderheiten

Beim Bau des Frankenschnellweg-Tunnels in Nürnberg-Gostenhof zeigte sich, wie schnell eine Fehleinschätzung des Bergwassers zum Problem wird. Im Bereich einer verwitterten Sandsteinbank, die von einer dünnen Tonsteinlage unterlagert war, trat während des Vortriebs plötzlich Schichtenwasser ein – der Tonstein hatte sich wie eine Sperrschicht verhalten, bis der Aushub den hydraulischen Kurzschluss herstellte. Die Ortsbrust versagte auf rund zwei Metern Länge. Solche Szenarien lassen sich nur durch eine engmaschige Geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden vermeiden, die Porenwasserdrücke wirklichkeitsnah erfasst. In Nürnberg sind es vor allem die unregelmäßigen Kluftnetze im Burgsandstein, die das Grundwasser stockwerksartig leiten und bei Unterschreitung des Sicherheitsabstands kritisch werden können.

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Geltende Normen

DIN EN 1997-2:2010-10 (Eurocode 7, Erkundung und Untersuchung), DIN 18312:2019-09 (VOB, Untertagebauarbeiten), Empfehlungen des Arbeitskreises Tunnelbau (EAB, EAK)

Referenzparameter

ParameterTypischer Wert
Undränierte Scherfestigkeit cu (Tonstein)25–80 kPa
Steifemodul Es (Lockergestein)8–25 MN/m²
Durchlässigkeitsbeiwert kf (Sande)1×10⁻⁴ bis 1×10⁻⁶ m/s
Gebirgsdurchlässigkeit (Klüfte)1×10⁻⁶ bis 5×10⁻⁸ m/s
Reibungswinkel φ' (Sandsteinkeuper)28°–35°
Quellhebung (Tonstein, freies Schwellen)bis 4 %
Abrasivitätsindex CAI0.8–2.5

Fragen und Antworten

Wann ist für einen Tunnel in Nürnberg eine Analyse für weichen Boden erforderlich?

Sobald die Vorerkundung Tonsteinlagen oder verwitterte Sandsteine mit einer undränierten Scherfestigkeit unter 80 kPa zeigt, ist die Analyse zwingend. In Nürnberg tritt das besonders im Übergang vom Burgsandstein zum darunter liegenden Feuerletten auf.

Wie tief müssen die Erkundungsbohrungen für einen Tunnel in Nürnberg angesetzt werden?

Die Bohrtiefe richtet sich nach der Tunnellage. Für einen Tunnel mit 8 m Überdeckung in den Keuperschichten setzen wir die Bohrungen mindestens 2,5-fache Tunneldurchmesser unter die Sohle an, also rund 20–25 m unter Gelände, um auch tiefer liegende Wasserhorizonte zu erfassen.

Mit welchen Kosten muss man für eine Geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden in Nürnberg rechnen?

Die Kosten liegen je nach Umfang der Feld- und Laborversuche zwischen €3.850 und €13.570. Der Aufwand hängt von der Tunnellänge, der Anzahl der Bohrungen und dem erforderlichen Messprogramm ab.

Welche Setzungen sind bei einem Tunnelvortrieb in den Nürnberger Keuperschichten zu erwarten?

Bei einem geschlossenen, druckluftgestützten Vortrieb liegen die prognostizierten Setzungen an der Geländeoberkante meist unter 15 mm. Kritisch wird es erst, wenn die Ortsbrust ungestützt bleibt – dann können innerhalb weniger Stunden bis zu 40 mm auftreten.

Standort und Servicegebiet

Wir betreuen Projekte in Nuremberg und Umgebung.

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