Geotechnischer Bericht für das ASB/RHB 370-1R

Unterlage 18.7
Geotechnischer Bericht
Datum: 24.06.2016
BBV 1513031/RHB 370-1R
SAP 94626047
Auftraggeber:
Autobahndirektion Nordbayern
Flaschenhofstraße 55
90402 Nürnberg
Projekt:
BAB A3 Frankfurt – Nürnberg
6-streifiger Ausbau vom AK Biebelried bis AK
Fürth/Erlangen
Auftrag:
2 0115 15 G 431 vom 24.03.2015
Inhalt des Auftrages:
Erstellung des Geotechnischen Berichts für das
Absetz- und Regenrückhaltebecken
ASB/RHB 370-1R
Dieses Gutachten umfasst
A3 _RHB370-1R_Geotechnischer Bericht.doc
12 Seiten und 5 Anlagengruppen.
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Inhaltsverzeichnis
1
Veranlassung ............................................................................................................ 3
2
Unterlagen ................................................................................................................. 3
3
Baugrunderkundung .................................................................................................. 4
4
4.1
4.2
4.3
4.4
Laborversuche .......................................................................................................... 5
Geotechnische Laborversuche................................................................................ 5
Umweltrelevante Laborversuche ............................................................................. 5
Grundwasseranalysen ............................................................................................ 5
Grundwassermessstelle .......................................................................................... 5
5
Geologie .................................................................................................................... 6
6
6.1
6.2
Baugrund und Grundwasserverhältnisse .................................................................. 6
Baugrund ................................................................................................................ 6
Grundwasser ........................................................................................................... 6
7
Folgerungen .............................................................................................................. 7
7.1
Geotechnische Kategorie ........................................................................................ 7
7.2
Baugrundmodell ...................................................................................................... 7
7.3
Charakteristische Bodenkennwerte......................................................................... 8
7.4
Betonbecken ........................................................................................................... 8
7.5
Sohlwiderstand........................................................................................................ 8
7.6
Bemessungswasserstand ....................................................................................... 8
7.7
Verwertung des Aushubmaterials ........................................................................... 9
7.8
Böschungsneigungen.............................................................................................. 9
7.9
Bodenverbesserung ................................................................................................ 9
7.10 Baugruben............................................................................................................. 10
7.11 Verankerungen...................................................................................................... 10
7.12 Wasserhaltung ...................................................................................................... 10
8
Schlussbemerkung .................................................................................................. 11
Anlagenverzeichnis ............................................................................................................ 12
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1
Veranlassung
Die Autobahndirektion Nordbayern plant den 6-streifigen Ausbau der BAB A3 Frankfurt –
Nürnberg vom Autobahnkreuz Biebelried bis zum Autobahnkreuz Fürth/Erlangen.
Im Zuge der Maßnahme wird das Absetz- und Regenrückhaltebecken ASB / RHB 370-1R
erneuert.
Durch die Autobahndirektion Nordbayern wurde die Erstellung des Geotechnischen Berichts für das Absetz- und Regenrückhaltebecken veranlasst.
2 Unterlagen
Nachfolgende Unterlagen stehen zur Verfügung:
[1]
EW-Anlagen: Lageplan Betonbecken, M 1:200, Autobahndirektion Nordbayern
[2]
EW-Anlagen: Längsschnitt Betonbecken, M 1:200, Autobahndirektion Nordbayern
[3]
DIN EN 1997-1:2014-03 „Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der
Geotechnik - Teil 1: Allgemeine Regeln; Deutsche Fassung EN 1997-1:2004 +
AC:2009 + A1:2013“,
[4]
DIN EN 1997-1/NA:2010-12 „Nationaler Anhang – National festgelegte Parameter –
Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln“
[5]
DIN EN 1997-2:2010-10 „Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der
Geotechnik - Teil 2: Erkundung und Untersuchung des Baugrunds; Deutsche Fassung EN 1997-2:2007 + AC:2010“,
[6]
DIN EN 1997-2/NA:2010-12: „Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik - Teil 2: Erkundung und Untersuchung des Baugrunds“
[7]
DIN 4020:2010-12 „Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-2“
[8]
DIN 1054:2010-12: „Baugrund - Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau - Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1“
Seite 4 von 12
[9]
ZTV E-StB 09: Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für
Erdarbeiten im Straßenbau, Ausgabe 2009,
[10]
DIN 18300:2015-08: Erdarbeiten
[11]
DIN 18300:2012-09: Erdarbeiten
[12]
DIN 4124:2012-01: Baugruben und Gräben - Böschungen, Verbau, Arbeitsraumbreiten
[13]
EAB (2012): Empfehlungen des Arbeitskreises „Baugruben“, 4. Auflage, 2012, Verlag Ernst & Sohn
[14]
Geologische Karte von Bayern, Blatt 6331 Röttenbach, M 1:25.000, Bayerisches
Geologisches Landesamt
3 Baugrunderkundung
Zur Erkundung der Baugrundverhältnisse für den 6-streifigen Ausbau wurden Baugrundaufschlüsse durchgeführt. Folgende Aufschlüsse wurden für die Beurteilung herangezogen:
Tabelle 1: Rotationskernbohrungen
Bohrung
Datum
Lage
Höhe
[m NN]
Tiefe
[m]
B 9093
01.10.2015
RHB
287,27
14,0
GWM 9094 31.03.2016
ASB
285,09
12,0
Bemerkung
Die Lage der Baugrundaufschlüsse kann dem Lageplan in Anlage 1 entnommen werden.
Ausgewählte Baugrundaufschlüsse mit Schichtverläufen sind in dem Schnitt der Anlage 2
eingetragen. Die Baugrundaufschlüsse liegen als Anlagengruppe 3 dem Gutachten bei.
Die detaillierte Baugrundschichtung kann den Baugrundaufschlüssen entnommen werden.
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4 Laborversuche
4.1
Geotechnische Laborversuche
An den Lockerböden und Festgesteinen der im Untersuchungsabschnitt anstehenden Böden wurden boden- und felsmechanische Laborversuche durchgeführt.
Die Auswertung der Laborversuche sowie die Versuchsprotokolle der einzelnen Laboruntersuchung für die angetroffen Baugrundschichten können dem gesonderten Laborbericht
entnommen werden.
4.2
Umweltrelevante Laborversuche
Zur Einstufung der anstehenden Böden wurden aus den verschiedenen Schichten des
Unterbaus und Untergrunds Proben entnommen und gemäß LAGA M20, Tab. II. 1.2-2 /
1.2-3, Feststoff und Eluat untersucht.
Die Auswertung der chemischen Untersuchungen sowie die detaillierten Versuchsprotokolle können einem gesonderten Bericht zum Stoffstrommanagement entnommen werden.
4.3
Grundwasseranalysen
Für die Beurteilung der Betonaggressivität nach DIN 4030 kann die Wasserprobe aus den
Bohrungen B 9111 des Bauwerks BW 370c herangezogen werden.
Die untersuchte Wasserprobe wurde gemäß DIN 4030 als „nicht angreifend“ deklariert.
Die detaillierten Ergebnisse der Grundwasseruntersuchung können dem Prüfbericht in
Anlage 5 entnommen werden.
4.4
Grundwassermessstelle
Der Grundwasserstand wurde in der Messstelle GWM 9094 seit dem 31.03.2016 beobachtet. Die Grundwasserganglinie wird nachgereicht.
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5 Geologie
Das Regenrückhalte- und Absetzbecken gründet unter quartären Sanden in den Gesteinen des Unteren Burgsandsteins.
Die anstehenden Schichten des Sandsteinkeuper sind dem Unteren Burgsandstein (kbu)
zuzuordnen, bestehend aus mittel – bis grobkörnigen, mürben Sandsteinen mit schlechter
Bankung. Die Sandsteinbänke sind zu weiten Teilen von Letten durchsetzt.
6 Baugrund und Grundwasserverhältnisse
6.1
Baugrund
Der Oberboden ist 0,20 - 0,30 m dick.
Die quartären Überlagerungen setzen sich aus schwach bindigen bis bindigen, schwach
kiesigen Fein – bis Grobsanden und halbfesten, sandigen Tonen und Schluffen zusammen. Diese reichen bis ca. 1,8 – 2,5 m unter Gelände.
Im Liegenden folgen die anstehenden angewitterten bis unverwitterten Gesteine des
Burgsandsteins. Sie werden von mürb bis festen, festen und harten Sandsteinen gebildet.
Das Trennflächengefüge zeigt sich klüftig bis kompakt mit dickplattiger bis dickbankiger
Schichtung. Die Korngröße der Sandsteine variiert zwischen fein – und grobkörnig. Zwischengeschaltet treten feste und harte, blättrige bis plattige, klüftige Tonsteinlagen auf.
6.2
Grundwasser
Grundwasser steht in der Grundwassermessstelle GWM 9094 ab 1,97 m unter Gelände
auf 283,1 m NN an.
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7 Folgerungen
7.1
Geotechnische Kategorie
Das Regenrückhalte- und Absetzbecken ist gemäß DIN EN 1997-1 in die Geotechnische
Kategorie 2 einzustufen.
7.2
Baugrundmodell
Die erkundeten Untergrundverhältnisse lassen sich in 2 Baugrundschichten zusammenfassen.
Homogenbereich B1 – Quartäre Überlagerungen
In Homogenbereich B1 werden die quartären Sedimente zusammengefasst. Homogenbereich B1 beinhaltet schwach bindige bis stark bindige, schwach kiesige Sande und halbfeste, sandige Tone und Schluffe.
Homogenbereich X1 - Sandsteinkeuper
Homogenbereich X1 besteht aus mürben bis festen, festen und harten Sandsteinen. Das
Trennflächengefüge ist klüftig bis kompakt mit dickplattiger bis dickbankiger Schichtung.
Zwischengeschaltet treten feste und harte, blättrige bis plattige, klüftige Tonsteinlagen auf.
In nachfolgender Tabelle sind die Oberkanten der einzelnen Homogenbereiche bezogen
auf die Erkundungsbohrungen zusammengestellt.
Tabelle 2: Oberkanten der Homogenbereiche, bezogen auf die Erkundungsbohrungen
Achse
Bohrung
OK
Bohrung
[m NN]
OK Homogenbereiche
Grundw.
B1
X1
[m NN]
[m NN]
[m NN]
RHB
B 9093
287,27
287,3
284,9
282,5
ASB
GWM
9094
285,09
285,1
283,3
283,1
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7.3
Charakteristische Bodenkennwerte
Für erdstatische Berechnungen können folgende charakteristische Bodenkennwerte der
Schichten des anstehenden Baugrunds angesetzt werden:
Tabelle 3: Charakteristische Bodenkennwerte
γ/γ'
ϕ'
Baugrund
c'
Es
kf
Bodenklasse
DIN183001)
[kN/m3]
[Grad]
[kN/m2]
[MN/m2]
[m/s]
B1:
Überlagerung
21,5 /
11,5
32,5
0-5
30 - 60
5*10-5 1*10-6
3, 4
X1:
Sandsteinkeuper
23,0
37,5
> 20
100 200
5*10-5 1*10-6
6, 7
1)
nach DIN 18300:2012-09
7.4
Betonbecken
Aufgrund des hohen Grundwasserstands ist das Becken als Betonbecken auszubilden.
Das Betonbecken kann flach im Homogenbereich X1 gegründet werden.
Die niedrigen auftretenden Bodenpressungen des Beckens können ohne nennenswerte
Setzungen aufgenommen werden.
7.5
Sohlwiderstand
In der Gründungssohle der Becken kann ein Bemessungswert des Sohlwiderstands von
σR,d = 490 kN/m² nach DIN 1054:2010-12 angesetzt werden.
Anmerkung: Der Bemessungswert σR,d enthält bereits Teilsicherheiten γ ≈ 1,4 und entspricht dem aufnehmbaren Sohldruck gemäß DIN 1054:2005-01 von σzul = 350 kN/m².
7.6
Bemessungswasserstand
Unter Berücksichtigung einer möglichen Schwankungsbreite des Grundwassers von ca.
1 m und einem zum Hang hin ansteigendem Grundwasserverlauf kann ein Bemessungswert von 284,1 m NN für die Auftriebsbemessung des Beckens angenommen werden.
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Die Auftriebssicherung kann über eine Rückverankerung im Fels oder über die Beckenmasse erfolgen. Die Auftriebssicherheit ist nachzuweisen.
7.7
Verwertung des Aushubmaterials
Das anfallende Aushubmaterial kann als Erdbaumaterial im Straßenbau verwendet werden.
Bei den festen Tonsteinen handelt es sich um veränderlich festes Gestein. Bei Schüttungen aus veränderlich festen Gesteinen ist der Luftporengehalt na auf maximal 8 Vol-% zu
begrenzen.
Die anfallenden Sandsteine sind mit einer Stückigkeit zu lösen, die einen Einbau in
Dammschüttungen ermöglicht.
7.8
Böschungsneigungen
Die Einschnitts- und Dammböschungen der Umfahrt können mit einer Neigung von 1:1,5
hergestellt werden.
7.9
Bodenverbesserung
Die Beckenumfahrt kommt im Homogenbereich B1 zu liegen. Die in der Dammaufstandsfläche anstehenden Sande weisen während Feuchtperioden keine ausreichende Tragfähigkeit auf.
Die Dammaufstandsflächen sowie das Erdplanum der Umfahrt sind deshalb in einer Dicke
von 30 cm qualifiziert zu verbessern.
Bei der qualifizierten Bodenverbesserung ist der teilweise vorhandene Kies- und Steinanteil der anstehenden Böden zu berücksichtigen.
Für die qualifizierte Bodenverbesserung sind mindestens 3% Bindemittel in das Erdplanum einzufräsen. Hierzu kann bei trockener Witterung eine Wasserzugabe erforderlich
werden.
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Die genaue Bindemittelart und Bindemittelmenge sowie die erforderliche Wasserzugabe
ergeben sich aus der Eignungsprüfung.
In der Eignungsprüfung muss entsprechend ZTVE-StB 09, Kap. 12.4.3 für die qualifizierte
Bodenverbesserung eine Druckfestigkeit von 0,5 N/mm² nach 28 Tagen Lagerung sowie
ein Festigkeitsabfall nach 24h Wasserlagerung kleiner 50% nachgewiesen werden.
7.10 Baugruben
Die Baugruben sind aufgrund des hoch anstehenden Grundwassers mit einem wasserundurchlässigen Verbau (z.B. Spundwand) zu sichern.
Zum Einbringen der Spundwände im Fels ist vorbohren erforderlich.
7.11 Verankerungen
Für eine mögliche Rückverankerung der Verbauten mit Ankern können diese im Homogenbereich X1 verankert werden. Für die Bemessung kann bei trocken gebohrten Ankern
mit Nachverpressung ein Bruchwert der Mantelreibung von τM = 250 kN/m² im Homogenbereich X1 angesetzt werden.
Soll die Auftriebssicherheit über verpresste Mikropfähle (D < 0,30 m) erreicht werden, so
können für diese im Homogenbereich X1 ein Bruchwert qs1,k = 200 kN/m² angesetzt werden.
Die Anker sind entsprechen DIN EN 1537 herzustellen und zu prüfen.
7.12 Wasserhaltung
Innerhalb der Baugrube ist eine offene Wasserhaltung mit ringförmigen Sickerleitungen
und Pumpensümpfen erforderlich. Die Sickerleitungen müssen mindestens 0,5 m unter
Baugrubensohle verlegt werden. Die Wasserhaltung ist vorauseilend zum Aushub einzubringen.
Für die Wasserhaltung sind leistungsfähige Pumpen (mindestens 20 m³/h) vorzusehen.
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8 Schlussbemerkung
Die bei den Baumaßnahmen aufgeschlossenen Böden sind mit den im Gutachten beschriebenen Schichten zu vergleichen. Bei Abweichungen ist der Baugrundgutachter zu
verständigen.
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Anlagenverzeichnis
Anlage
1
Lageplan mit Baugrundaufschlüssen
Anlage
2
Schnitt mit Baugrundmodell
Anlage
3
Baugrundaufschlüsse
Anlage
4
entfällt
Anlage
5
Grundwasseranalyse
Autobahndirektion
Nordbayern
Lageplan
mit Aufschlüssen
Projekt: A3 RHB 370-1R
Az.: 1513004
Anlage: 1
A1_Lageplan.doc
Frankfurt
Nr.
X1
Sandsteinkeuper
X1
Sandsteinkeuper
Datum
Name
Unterlage
Anlage 2
X1
Sandsteinkeuper
Freistaat Bayern
Autobahndirektion Nordbayern
Blatt Nr.
Datum
TEL. 0911/4621-01, FAX 0911/4621-456, E-MAIL: [email protected]
Geotechnik
bearbeitet
Gz:
gezeichnet Gz:
Gz:
ASB/RHB
370-1R
Gz:
Schnitt
1 : 200
Aufgestellt:
Autobahndirektion Nordbayern
Projekt:
Datei:
NHN+m
B9093
288,00
NHN+287,27m
287,00
0,30
Mutterboden, BK1
Schluff, schwach feinsandig, schwach kiesig, verbacken, halbfest, BK4
286,00
1,50
Fein- bis Mittelsand, bindig, verbacken, BK4
285,00
2,40
284,00
Fein- bis Mittelsandstein, mürb bis fest, dünnplattig bis dünnbankig, schwach
283,00
282,00
klüftig, z.T. zerbohrt, Tonlinsen, BK6
4,80 GW
01.10.2015
281,00
5,40
Feinsandstein, fest und hart, dünnplattig bis dickplattig, klüftig, Quacken, BK6/7
6,10
Fein- bis Mittelsandstein, mürb bis hart, dünnplattig bis dickplattig, klüftig,
280,00
Quacken, BK6
7,80
279,00
Fein- bis Mittelsandstein, bindig, mürb, dünnplattig, klüftig, z.T. zerbohrt, BK6
278,00
9,25
277,00
Fein- bis Mittelsandstein, fest bis hart, dünnplattig bis dünnbankig, schwach
klüftig, Tonlinsen, BK6/7
276,00
11,70
275,00
12,00
Schluffstein, feinsandig, fest, dickbankig, schwach klüftig, BK6
Feinsandstein, fest und hart, dünnplattig bis dünnbankig, klüftig, ImWechsel mit
Steinmergel-Quacken, Tonlinsen, BK6/7
13,50
Tonstein, fest, blättrig, klüftig, harte Qucken, BK6
14,00
273,00
Autobahndirektion
Nordbayern
273,27
Klebheim bis nördl. TR Aurach
3
Projekt-Nr: BBV 1513004
RHB 370-1R
Flaschenhofstr. 55
90402 Nürnberg
Anlage:
Datum:
Maßstab:
Bearbeiter:
1 : 100
Copyright © 1994-2015 IDAT GmbH
274,00
B9094
NHN+m
NHN+285,09m
285,00
0,20
Mutterboden, BK1
0,50
Fein- bis Mittelsand, organisch, schwach bindig, BK3
284,00
283,00
1,97 GW
31.03.2016
Fein- bis Mittelsand, schwach kiesig, BK3
1,80
282,00
281,00
Fein- bis Mittelsandstein, mürb bis fest, dickplattig bis dünnbankig, stark klüftig
bis klüftig, z.T. zerbohrt, BK6
280,00
279,00
278,00
277,00
7,20
Steinmergel, hart, dünnbankig, klüftig, BK6/7
8,30
Wechsellagerung, Tonstein, fest, blättrig, sehr stark klüftig, und Steinmergel, hart,
8,75
276,00
dickplattig, stark klüftig, BK6
Fein- bis Grobsandstein, mürb und hart, dünnbankig bis dickbankig, klüftig bis
9,75
275,00
274,00
schwach klüftig, einzelne Steinmergellagen bis 15 cm Dicke, BK6
Tonstein, feinsandig, fest, blättrig, sehr stark klüftig, dünne Steinmergellagen,
10,90
BK6
Fein- bis Mittelsandstein, mürb bis fest, dünnbankig, klüftig, BK6
273,00
12,00
Autobahndirektion
Nordbayern
Klebheim bis nördl. TR Aurach
3
Projekt-Nr: BBV 1513004
RHB 370-1R
Flaschenhofstr. 55
90402 Nürnberg
Anlage:
Datum:
Maßstab:
Bearbeiter:
1 : 100
Copyright © 1994-2015 IDAT GmbH
273,09
BetrNr
Projektname
27028172
Best. Nr. 735901 Projekt BAB A3, HA 2, 94625072
Auftragsnummer
Analysennummer
Probe
Probenahmedatum
Parameter
Färbung (Labor)
Trübung (Labor)
Geruch (Labor)
pH-Wert (Labor)
Leitfähigkeit bei 20 °C (Labor)
Leitfähigkeit bei 25 °C (Labor)
Ammonium (NH4)
Calcium (Ca)
Magnesium (Mg)
Chlorid (Cl)
Nitrat (NO3)
Sulfat (SO4)
Sulfid leicht freisetzbar
Säurekapazität bis pH 4,3
Säurekapazität bis pH 4,3 nach
Marmorlöse-V.
Oxidierbarkeit (KMnO4-Verbrauch)
KMnO4-Index (als O2)
Carbonathärte
Carbonathärte
Nichtcarbonathärte
Nichtcarbonathärte
Gesamthärte
Gesamthärte
Kalkl. Kohlensäure
Gesamthärte (Summe Erdalkalien)
Betonaggressivität (Angriffsgrad DIN 4030)
Einheit
Bestimmungsgrenze
µS/cm
µS/cm
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mmol/l
0
10
10
,03
1
1
1
1
2
,05
,1
mmol/l
mg/l
mg/l
°dH
mg/l CaO
°dH
mg/l CaO
°dH
mg/l CaO
mg/l
mmol/l
,1
,5
,13
,3
0
0
1
1
,18
Methode
DIN EN ISO 7887 (C 1)
visuell
DEV B1/2
DIN EN ISO 10523 (C 5)
DIN EN 27888 (C 8)
DIN EN 27888 (C 8)
E DIN ISO 15923-1 (D 42)
DIN EN ISO 17294-2 (E 29)
DIN EN ISO 17294-2 (E 29)
E DIN ISO 15923-1 (D 42)
E DIN ISO 15923-1 (D 42)
E DIN ISO 15923-1 (D 42)
DIN 38405-27 (D 27)
DIN 38409-7-1 (H 7-1)
DIN 38409-7-1 (H 7-1)
DIN EN ISO 8467 (H 5)
DIN EN ISO 8467 (H 5)
Berechnung
Berechnung
Berechnung
Berechnung
Berechnung
Berechnung
DIN 4030
Berechnung
DIN 4030
1732761
691708
B9111; 86229
ohne Angabe
Methode
farblos
schwach getrübt
ohne
8,05
589
657
0,25
62
31
30
20
55
0,07
4,99
4,72
1,5
0,38
14,0
140
1,8
18,2
15,8
158
<1
2,82
nicht angreifend