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Geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden – Regensburg

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Beim Auffahren des Pfaffensteiner Tunnels zeigte sich eindrucksvoll, wie schnell unerwartete Hohlräume im ausgelaugten Gipskeuper den Zeitplan sprengen können. Das Regensburger Becken ist geotechnisch ein Flickenteppich: quartäre Donauschotter überlagern hier mächtige, oft verwitterte Ton- und Schluffsteine des Keupers, durchsetzt mit Sulfatgesteinen. Wer in der Donaustadt einen Tunnel in weichem Boden plant, muss diese Wechsellagerung präzise verstehen. Eine standardisierte Baugrunderkundung reicht nicht aus, wenn die Ortsbrust auf halber Strecke plötzlich in breiigen Residualton übergeht. Unsere Arbeit beginnt deshalb mit einer gezielten Analyse der Verformbarkeit und des Quellpotenzials – Parameter, die bei konventionellen Erkundungen in Regensburg häufig unterbewertet werden. Gerade in den südlichen Stadtteilen nahe der Donauauen erfordern gering tragfähige Auelehme eine Kombination aus verfeinerten Laborversuchen und numerischer Simulation, um Setzungen während des Vortriebs realistisch abzubilden. Ergänzend zur Tunnelanalyse liefert eine detaillierte Korngrößenanalyse die notwendige Basis zur Klassifizierung dieser heterogenen Sedimente nach DIN 18196.

Der entfestigte Keuper in Regensburg reagiert auf Wasserzutritt mit einem Abfall der Kohäsion um bis zu 70 % – ein kritischer Faktor für die Ortsbruststabilität.

Unsere Leistungsbereiche

Methodik und Umfang

Ein klassischer Fehler bei Tunnelprojekten in Regensburg ist die Annahme isotroper Bodenverhältnisse, nur weil die ersten drei Kernbohrungen ein homogenes Bild zeigen. Die geologische Realität des Oberpfälzer Juravorlandes ist jedoch durch steil gestellte Schichtpakete und lokale Verkarstungszonen geprägt. Eine seriöse geotechnische Analyse für weiche Böden muss daher den Spannungszustand in situ berücksichtigen und die effektive Kohäsion c‘ sowie den Reibungswinkel φ‘ des entfestigten Gesteins über den gesamten Querschnitt differenzieren. Wir setzen dabei auf fortgeschrittene Laborversuche wie den K0-konsolidierten, dränierten Triaxialversuch, der das Spannungs-Dehnungs-Verhalten des ungestörten Materials wesentlich genauer abbildet als einfache Rahmenscherversuche. Die Interpretation der Bruchkriterien erfolgt in enger Abstimmung mit den Vortriebsklassen nach DIN 18312. Für die Prognose der Oberflächensenkungen – ein sensibles Thema in der dicht bebauten Regensburger Altstadt – ist zudem die Steifigkeitsabnahme bei kleinen Dehnungen entscheidend, ein Wert, den wir mittels lokaler Dehnungsmessung im Triaxialversuch ermitteln.

Geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden – Regensburg
Technische Referenz — Regensburg

Lokale Besonderheiten

Die spezielle Hydrogeologie Regensburgs, geprägt durch die Donau und ihre Zuflüsse, schafft ein zweischneidiges Risiko für Tunnel in weichem Boden. Die Grundwasserleiter in den quartären Kiesen reagieren unmittelbar auf Pegelschwankungen und stehen oft in direkter Verbindung zu den Klüften des zerlegten Keupers. Ein plötzlicher Wasserzutritt im Vortrieb kann nicht nur die Ortsbrust destabilisieren, sondern löst in sulfathaltigen Schichten Quellprozesse aus, die die Tübbingauskleidung binnen Wochen überlasten. Hinzu kommt die Gefahr von Auslaugungen im Gipskeuper: über Jahrhunderte entstandene Karsthohlräume sind in Bohrprofilen kaum nachweisbar, kollabieren jedoch unter der Auflast moderner Verkehrstunnel. In Regensburgs nördlichen Hanglagen, wo die Keuperbasis oberflächennah ansteht, beobachten wir zudem Kriechbewegungen in den Verwitterungstonen, die eine dauerhafte Verformung der Tunnelröhre verursachen können. Das Monitoring dieser Phänomene erfordert eine Analyse weit über den reinen Laborversuch hinaus.

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Geltende Normen

DIN EN ISO 17892 (Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Laborversuche an Bodenproben), DIN 18312:2019 (VOB Vergabe- und Vertragsordnung – Untertagebau), DIN EN 1997-1:2014 (Eurocode 7 – Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik), Empfehlungen des Arbeitskreises 'Tunnelbau' (EAB/AFTES/DGGT), ÖNORM B 2203 (Untertagebauarbeiten – Werkvertragsnorm für Tunnel)

Technische Parameter

ParameterTypischer Wert
Undränierte Scherfestigkeit cu (weicher Ton/Schluff)15 – 60 kPa
Effektive Kohäsion c‘ (entfestigter Keuper)5 – 25 kPa
Effektiver Reibungswinkel φ‘20° – 28°
Steifemodul Es (entfestigt, 0.05-0.1 % Dehnung)8 – 25 MPa
Quelldruck (Sulfatgesteine)0.2 – 0.8 MPa
Durchlässigkeitsbeiwert kf (Auelehm)1×10⁻⁸ – 1×10⁻¹⁰ m/s
Gebirgsklassifikation (nach ÖNORM B 2203)Stützkernklasse B2/C2

Häufige Fragen

Welche Normen sind für geotechnische Analysen im Regensburger Tunnelbau verbindlich?

Die Laboruntersuchungen erfolgen nach DIN EN ISO 17892. Für die Klassifizierung des Gebirges und die Ausschreibung der Vortriebsarbeiten sind DIN 18312 (Untertagebau) und ergänzend die ÖNORM B 2203 maßgebend. Die Standsicherheitsberechnung stützt sich auf den Eurocode 7 (DIN EN 1997-1) in Verbindung mit den Empfehlungen des Arbeitskreises Tunnelbau der DGGT.

Mit welchen Kosten muss man für eine umfassende Laboranalyse der Tunnellinie in Regensburg rechnen?

Je nach Probenanzahl und Versuchsumfang – ob nur Indexversuche oder komplette Spannungs-Dehnungs-Pfade mit Quelldrucktests – bewegen sich die Kosten für eine kampagnenbegleitende Analyse im Raum Regensburg üblicherweise zwischen €3.870 und €14.140. Der genaue Preis hängt von der Homogenität der angetroffenen Keuperschichten und der erforderlichen Anzahl an Triaxialversuchen ab.

Warum ist der Quelldruck im Regensburger Keuper so entscheidend für die Tunnelstatik?

Der Gipskeuper in Regensburg enthält Anhydrit und Tonminerale wie Corrensit, die bei Wasserzutritt quellen und Drücke von über 0,8 MPa aufbauen können. Wird dieser Quelldruck in der Bemessung unterschätzt, kommt es zu Schäden an der Innenschale und zu Hebungen der Sohle, die aufwendige Sanierungen mit Schlitzwänden oder Entkopplungsschichten erzwingen.

Wie bilden Sie die Heterogenität des Donautals in einem geotechnischen Modell ab?

Wir kombinieren eine detaillierte lithologische Ansprache mit einer statistischen Auswertung der Laborversuche. Statt eines Mittelwerts arbeiten wir mit unteren und oberen charakteristischen Werten für die Steifigkeit und Scherfestigkeit. So entsteht ein Streuband, das den Wechsel von quartären Kiesen zu residualen Tonen entlang der Tunnellinie wirklichkeitsnah abbildet.

Standort und Servicegebiet

Wir betreuen Projekte in Regensburg und seinem Großraum.

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