Gemeinsam lösen wir die Herausforderungen von morgen.
MEHR ERFAHREN →Der Untertagebau umfasst sämtliche ingenieurtechnischen Verfahren zur Herstellung von Hohlräumen unter der Erdoberfläche, von klassischen Tunnelvortrieben über Kavernen bis hin zu komplexen Schachtanlagen. In Mannheim gewinnt diese Disziplin zunehmend an Bedeutung, da die Stadt als zentraler Verkehrsknotenpunkt in der Metropolregion Rhein-Neckar vor erheblichen infrastrukturellen Herausforderungen steht. Die Planung und Ausführung untertägiger Bauwerke erfordert hier eine besonders sorgfältige Abstimmung mit den lokalen geologischen Gegebenheiten, der dichten urbanen Bebauung und den hohen Anforderungen an die Bauwerkssicherheit in einer stark frequentierten Industrie- und Hafenstadt. Die Kategorie Untertagebau deckt dabei das gesamte Spektrum von der Baugrunderkundung über die statische Bemessung bis zur Ausführungsplanung und bauüberwachenden Qualitätssicherung ab.
Die geologischen Bedingungen in Mannheim sind maßgeblich durch die Lage in der Oberrheinischen Tiefebene geprägt, wo mächtige quartäre Lockergesteinsablagerungen den Untergrund dominieren. Diese Sedimente bestehen überwiegend aus sandigen Kiesen und Schluffen des Rheins, die von gering tragfähigen Auelehmen durchzogen werden. Für den Untertagebau stellt dies eine besondere Herausforderung dar, da der Tunnelvortrieb in Lockergesteinen mit hohem Grundwasserstand erfolgt. Das Grundwasser steht in weiten Teilen des Stadtgebiets bereits wenige Meter unter Geländeoberkante an, sodass nahezu jeder untertägige Eingriff mit aufwändigen Wasserhaltungsmaßnahmen oder einer Druckluftstützung verbunden ist. Diese hydrogeologischen Randbedingungen erfordern spezialisierte Verfahren, wie etwa die geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden, die eine präzise Prognose der Verformungen und der erforderlichen Stützmaßnahmen ermöglicht.
Die normativen Grundlagen für den Untertagebau in Deutschland sind umfassend geregelt und für Projekte in Mannheim verbindlich anzuwenden. Im Zentrum steht die DIN EN 1997 in Verbindung mit dem nationalen Anhang DIN EN 1997/NA für Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik. Ergänzend gelten die Empfehlungen des Arbeitskreises Tunnelbau des DGGT, insbesondere die EAB für Baugruben und die EAU für Wasserbauwerke. Die Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten, namentlich die ZTV-ING Teil 5 Tunnelbau, sind bei öffentlichen Infrastrukturprojekten verpflichtend. Für die Ausführung im Lockergestein unter Grundwasser sind zudem die Anforderungen der DIN 4124 an die Standsicherheit von Baugruben und Gräben sowie die Regelungen der DGUV Vorschrift 22 für Arbeiten unter Druckluft von entscheidender Bedeutung.
Die Anwendungsfelder des Untertagebaus in Mannheim sind vielfältig und reichen von der Erweiterung der kommunalen Ver- und Entsorgungsinfrastruktur bis zu innerstädtischen Verkehrsprojekten. Die Stadtwerke Mannheim betreiben ein umfangreiches Netz an Versorgungstunneln für Fernwärme, Strom und Trinkwasser, das regelmäßig erneuert und erweitert wird. Im Bereich des Stadtbahnbaus stehen mit der geplanten Verlängerung der Linien 4 und 5 anspruchsvolle Unterfahrungen von Bestandsbebauung und Verkehrswegen an. Darüber hinaus erfordert der Hochwasserschutz entlang des Rheins leistungsfähige Dükerbauwerke und Speicherkavernen, die nur im Untertagebau realisiert werden können. Jedes dieser Projekte verlangt nach einer projektspezifischen geotechnischen Erkundung und einer risikobasierten Planung, die den besonderen Baugrundverhältnissen der Rheinebene Rechnung trägt.
Das zentrale Risiko ist der hohe Grundwasserstand in den quartären Lockergesteinen, der zu hydraulischem Grundbruch und unkontrollierten Wasserzutritten führen kann. Hinzu kommen geringe Tragfähigkeiten der Auelehme und die Gefahr von Setzungen an der Tagesoberfläche, die benachbarte Bebauung schädigen können. Eine sorgfältige Baugrunderkundung und eine vorauseilende Wasserhaltung sind daher unverzichtbar.
Die Bemessung erfolgt nach DIN EN 1997-1 in Verbindung mit dem nationalen Anhang. Für die Ausführung gelten die ZTV-ING Teil 5 sowie die Empfehlungen des Arbeitskreises Tunnelbau. Bei Druckluftarbeiten ist die DGUV Vorschrift 22 zu beachten, und für Baugruben im Grundwasser sind die EAU und die DIN 4124 heranzuziehen.
In Lockergesteinen unter Grundwasser werden geschlossene Vortriebsverfahren wie der Schildvortrieb mit Erddruck- oder Flüssigkeitsstützung eingesetzt. Auch die Druckluftbauweise und das Gefrierverfahren sind etablierte Methoden. Die Wahl des Verfahrens hängt von der Korngrößenverteilung, der Wasserdurchlässigkeit und den zulässigen Oberflächensetzungen ab.
Die Erkundung umfasst Kernbohrungen entlang der Trasse, Drucksondierungen zur Ermittlung der Lagerungsdichte und Pumpversuche zur Bestimmung der Grundwasserleiterparameter. Im Labor werden Bodenproben klassifiziert und die Scherfestigkeit ermittelt. Die Ergebnisse fließen in ein Baugrundmodell ein, das als Basis für die statische Berechnung und die Wahl des Vortriebsverfahrens dient.