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Geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden – Jena

Gemeinsam lösen wir die Herausforderungen von morgen.

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Die geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden folgt in Thüringen den Vorgaben der DIN EN 1997-1:2009 in Verbindung mit DIN 1054:2010. In Jena stellt die heterogene Geologie des Mittleren Saaletals eine besondere planerische Herausforderung dar. Die Stadt erstreckt sich über 114 Quadratkilometer beiderseits der Saale, wobei die Talsohle von mächtigen holozänen Auelehmen und locker gelagerten Talsedimenten geprägt wird – Materialien mit geringer Scherfestigkeit und hoher Sensitivität gegenüber Wasserzutritt. Unser Labor führt die erforderlichen Kennwertbestimmungen durch, damit die numerische Modellierung der Ortsbruststabilität auf belastbaren Bodenparametern aufsetzt und die Vortriebskonzepte den spezifischen Jenaer Untergrundverhältnissen Rechnung tragen.

Die größte Unsicherheit im Tunnelbau liegt in der Grenzzone zwischen Lockergestein und verwittertem Festgestein – genau dort, wo in Jena die Mehrzahl der Vortriebe stattfindet.

Methodik und Umfang

In Jena sehen wir bei Tunnelprojekten immer wieder, dass die Verwitterungszone des Unteren Buntsandsteins direkt unter den quartären Lockersedimenten ansteht und einen abrupten Festigkeitswechsel erzeugt. Diese Grenzschicht erfordert eine engmaschige Probenahme, weil bereits ein halber Meter Höhendifferenz entscheidende Unterschiede in der Kohäsion und im Steifemodul bringen kann. Wir kombinieren dafür die direkte Aufschlusserkundung mittels Schürfgruben mit tiefenorientierten Bohrungen, aus denen gestörte und ungestörte Proben für den Triaxialversuch gewonnen werden. Die Ermittlung der effektiven Scherparameter unter drainierten und undränierten Bedingungen erlaubt eine realitätsnahe Spannungsanalyse des Ausbruchquerschnitts. Ergänzend laufen im Labor Korngrößenanalyse und Atterberg-Grenzen zur Klassifikation der bindigen und gemischtkörnigen Horizonte nach DIN 18196, was die Zuordnung zu den Homogenbereichen nach VOB/C erst möglich macht.
Geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden – Jena
Technisches Referenzbild — Jena

Standortspezifische Faktoren

Die geotechnischen Risiken eines Tunnelvortriebs in Jena unterscheiden sich markant zwischen der rechtsseitigen Kernstadt mit ihren flachgründigen Aueböden und dem linksseitigen, ansteigenden Gelände um Jena-West, wo der angewitterte Buntsandstein oberflächennah ansteht. In der Saaleaue besteht die Hauptgefahr in hydraulischen Grundbrüchen und unkontrollierten Wassereinbrüchen, sobald der Vortrieb den gespannten Grundwasserleiter im Saalekies anschneidet. Im Bereich des Prallhangs nahe dem Paradiesbahnhof addiert sich zusätzlich eine Hanginstabilität, die bei Niederschlag zu progressiven Bruchvorgängen führen kann. Ohne eine detaillierte geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden wären diese Risiken nicht quantifizierbar, was die Ausschreibung und die Dimensionierung der temporären Stützung gefährden würde. Die Störungszonen innerhalb der Bleicherode-Formation erzeugen zudem lokale Auflockerungen mit erhöhter Gebirgsdurchlässigkeit, die nur durch eine kombinierte Bohr- und Drucksondierung erfasst werden.

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Typische Werte

ParameterTypischer Wert
Undränierte Scherfestigkeit cu (Auelehm)15–45 kPa
Effektiver Reibungswinkel (verwitterter Sandstein)28°–34°
Steifemodul Es (quartäre Talsedimente)8–25 MN/m²
Durchlässigkeitsbeiwert kf (Saalekies)1×10⁻³ bis 5×10⁻⁴ m/s
Konsistenzzahl Ic (Auelehm)0.75–1.10
Gebirgsdurchlässigkeit (Klüftung Sandstein)5×10⁻⁶ bis 1×10⁻⁷ m/s

Weitere Fachleistungen

01

Laborversuche an bindigen Lockergesteinen

Bestimmung von Konsistenzgrenzen, undränierter Scherfestigkeit und Eindimensionaler Kompression nach DIN EN ISO 17892. Besonders relevant für die Auelehme und residualen Tonlagen im Stadtgebiet Jena.

02

Triaxiale Scherversuche und Rahmenscherversuche

Ermittlung der effektiven Scherparameter (φ', c') in konsolidiert-drainierter und konsolidiert-undrainierter Versuchsführung für die Modellierung der Ortsbruststabilität im verwitterten Buntsandstein.

03

Durchlässigkeits- und Wasserdruckanalyse

Labor- und Feldversuche zur Bestimmung des kf-Wertes sowie Messung von Porenwasserdrücken in den quartären Kiesen der Saaleterrassen, entscheidend für die Wasserhaltungsplanung.

Normativer Rahmen

DIN EN 1997-1:2009 (Eurocode 7 – Entwurf, Berechnung und Bemessung), DIN 1054:2010 (Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau), DIN 18196 (Erd- und Grundbau – Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke), DIN EN ISO 17892 (Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Laborversuche an Bodenproben), VOB Teil C – DIN 18312 (Untertagebauarbeiten)

Häufige Fragen

Mit welchen Kosten muss ich für eine geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden in Jena rechnen?

Die Kosten für eine geotechnische Tunnelanalyse in Jena bewegen sich abhängig vom Untersuchungsumfang zwischen €4.280 und €15.230. Ausschlaggebend sind die Anzahl der Aufschlüsse, der erforderliche Umfang an Triaxialversuchen und die Komplexität der Porenwasserdruckmessungen. Ein verlässliches Angebot erhalten Sie nach Sichtung der Vorplanung.

Welche Bodenformationen sind in Jena besonders problematisch für den Tunnelbau?

Die holozänen Auelehme und die locker gelagerten Talsedimente im Saaletal sind die kritischsten Formationen. Sie besitzen eine geringe Konsistenz, neigen zu plastischer Verformung und reagieren empfindlich auf Wasserzutritt. Darunter liegt häufig der verwitterte Untere Buntsandstein, dessen Grenzzone abrupte Festigkeitswechsel zeigt.

Wie lange dauert eine vollständige geotechnische Tunnelanalyse im Labor?

Die reine Laborarbeit für eine Tunnelanalyse nimmt nach Probeneingang etwa vier bis sechs Wochen in Anspruch. Triaxialversuche mit Konsolidationsphase beanspruchen den größten Zeitanteil. Dringende Teilbefunde für die Vortriebsplanung können wir nach Absprache priorisieren.

Welche Normen sind für die Tunnelstatik in Jena maßgebend?

Die Bemessung richtet sich nach Eurocode 7 (DIN EN 1997-1:2009) und DIN 1054:2010. Die Klassifikation der Böden erfolgt nach DIN 18196, die Laborversuche nach DIN EN ISO 17892. Für die Ausschreibung gelten zusätzlich die Vorgaben der VOB Teil C, insbesondere DIN 18312 für Untertagebauarbeiten.

Standort und Servicegebiet

Wir betreuen Projekte in Jena und Umgebung. Mehr Info.

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