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 12 Seiten und 5 Anlagengruppen. A3 _RHB370-1R_Geotechnischer Bericht.doc
Seite 2 von 12 Inhaltsverzeichnis 1 Veranlassung... 3 2 Unterlagen... 3 3 Baugrunderkundung... 4 4 Laborversuche... 5 4.1 Geotechnische Laborversuche... 5 4.2 Umweltrelevante Laborversuche... 5 4.3 Grundwasseranalysen... 5 4.4 Grundwassermessstelle... 5 5 Geologie... 6 6 Baugrund und Grundwasserverhältnisse... 6 6.1 Baugrund... 6 6.2 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
Seite 3 von 12 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 Bemerkung GWM 9094 31.03.2016 ASB 285,09 12,0 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.
Seite 5 von 12 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.
Seite 6 von 12 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.
Seite 7 von 12 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] B1 [m NN] OK Homogenbereiche X1 [m NN] Grundw. [m NN] RHB B 9093 287,27 287,3 284,9 282,5 ASB GWM 9094 285,09 285,1 283,3 283,1
Seite 8 von 12 7.3 Charakteristische Bodenkennwerte Für erdstatische Berechnungen können folgende charakteristische Bodenkennwerte der Schichten des anstehenden Baugrunds angesetzt werden: Tabelle 3: Charakteristische Bodenkennwerte Baugrund γ/γ' [kn/m 3 ] ϕ' [Grad] c' [kn/m 2 ] E s [MN/m 2 ] k f [m/s] Bodenklasse DIN18300 1) 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 σ R,d = 490 kn/m² nach DIN 1054:2010-12 angesetzt werden. Anmerkung: Der Bemessungswert σ R,d enthält bereits Teilsicherheiten γ 1,4 und entspricht dem aufnehmbaren Sohldruck gemäß DIN 1054:2005-01 von σ zul = 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.
Seite 9 von 12 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 n a 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.
Seite 10 von 12 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 τ M = 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 q s1,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.
Seite 11 von 12 8 Schlussbemerkung Die bei den Baumaßnahmen aufgeschlossenen Böden sind mit den im Gutachten beschriebenen Schichten zu vergleichen. Bei Abweichungen ist der Baugrundgutachter zu verständigen.
Seite 12 von 12 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: poststelle@abdnb.bayern.de Geotechnik bearbeitet Gz: gezeichnet Gz: Gz: ASB/RHB 370-1R Gz: Schnitt 1 : 200 Aufgestellt: Autobahndirektion Nordbayern Projekt: Datei:
NHN+m 288,00 287,00 B9093 NHN+287,27m 0,30 Mutterboden, BK1 286,00 1,50 Schluff, schwach feinsandig, schwach kiesig, verbacken, halbfest, BK4 285,00 2,40 Fein- bis Mittelsand, bindig, verbacken, BK4 284,00 283,00 282,00 4,80 GW 01.10.2015 5,40 Fein- bis Mittelsandstein, mürb bis fest, dünnplattig bis dünnbankig, schwach klüftig, z.t. zerbohrt, Tonlinsen, BK6 281,00 6,10 Feinsandstein, fest und hart, dünnplattig bis dickplattig, klüftig, Quacken, BK6/7 280,00 7,80 Fein- bis Mittelsandstein, mürb bis hart, dünnplattig bis dickplattig, klüftig, Quacken, BK6 279,00 Fein- bis Mittelsandstein, bindig, mürb, dünnplattig, klüftig, z.t. zerbohrt, BK6 278,00 9,25 277,00 276,00 Fein- bis Mittelsandstein, fest bis hart, dünnplattig bis dünnbankig, schwach klüftig, Tonlinsen, BK6/7 11,70 275,00 12,00 Schluffstein, feinsandig, fest, dickbankig, schwach klüftig, BK6 Feinsandstein, fest und hart, dünnplattig bis dünnbankig, klüftig, ImWechsel mit 274,00 13,50 Steinmergel-Quacken, Tonlinsen, BK6/7 273,00 14,00 273,27 Tonstein, fest, blättrig, klüftig, harte Qucken, BK6 Autobahndirektion Nordbayern Flaschenhofstr. 55 90402 Nürnberg Klebheim bis nördl. TR Aurach RHB 370-1R Anlage: 3 Projekt-Nr: BBV 1513004 Datum: Maßstab: 1 : 100 Bearbeiter: Copyright 1994-2015 IDAT GmbH
NHN+m B9094 285,00 284,00 NHN+285,09m 0,20 Mutterboden, BK1 0,50 Fein- bis Mittelsand, organisch, schwach bindig, BK3 283,00 1,97 GW 31.03.2016 1,80 Fein- bis Mittelsand, schwach kiesig, BK3 282,00 281,00 Fein- bis Mittelsandstein, mürb bis fest, dickplattig bis dünnbankig, stark klüftig 280,00 bis klüftig, z.t. zerbohrt, BK6 279,00 278,00 7,20 277,00 8,30 Steinmergel, hart, dünnbankig, klüftig, BK6/7 276,00 8,75 Wechsellagerung, Tonstein, fest, blättrig, sehr stark klüftig, und Steinmergel, hart, dickplattig, stark klüftig, BK6 275,00 9,75 Fein- bis Grobsandstein, mürb und hart, dünnbankig bis dickbankig, klüftig bis schwach klüftig, einzelne Steinmergellagen bis 15 cm Dicke, BK6 274,00 10,90 Tonstein, feinsandig, fest, blättrig, sehr stark klüftig, dünne Steinmergellagen, BK6 273,00 12,00 273,09 Fein- bis Mittelsandstein, mürb bis fest, dünnbankig, klüftig, BK6 Autobahndirektion Nordbayern Flaschenhofstr. 55 90402 Nürnberg Klebheim bis nördl. TR Aurach RHB 370-1R Anlage: 3 Projekt-Nr: BBV 1513004 Datum: Maßstab: 1 : 100 Bearbeiter: Copyright 1994-2015 IDAT GmbH
BetrNr 27028172 Projektname Best. Nr. 735901 Projekt BAB A3, HA 2, 94625072 Auftragsnummer 1732761 Analysennummer 691708 Probe B9111; 86229 Probenahmedatum ohne Angabe Bestimmungsgrenze Methode Methode Parameter Einheit Färbung (Labor) DIN EN ISO 7887 (C 1) farblos Trübung (Labor) visuell schwach getrübt Geruch (Labor) DEV B1/2 ohne ph-wert (Labor) 0 DIN EN ISO 10523 (C 5) 8,05 Leitfähigkeit bei 20 C (Labor) µs/cm 10 DIN EN 27888 (C 8) 589 Leitfähigkeit bei 25 C (Labor) µs/cm 10 DIN EN 27888 (C 8) 657 Ammonium (NH4) mg/l,03 E DIN ISO 15923-1 (D 42) 0,25 Calcium (Ca) mg/l 1 DIN EN ISO 17294-2 (E 29) 62 Magnesium (Mg) mg/l 1 DIN EN ISO 17294-2 (E 29) 31 Chlorid (Cl) mg/l 1 E DIN ISO 15923-1 (D 42) 30 Nitrat (NO3) mg/l 1 E DIN ISO 15923-1 (D 42) 20 Sulfat (SO4) mg/l 2 E DIN ISO 15923-1 (D 42) 55 Sulfid leicht freisetzbar mg/l,05 DIN 38405-27 (D 27) 0,07 Säurekapazität bis ph 4,3 mmol/l,1 DIN 38409-7-1 (H 7-1) 4,99 Säurekapazität bis ph 4,3 nach Marmorlöse-V. mmol/l,1 DIN 38409-7-1 (H 7-1) 4,72 Oxidierbarkeit (KMnO4-Verbrauch) mg/l,5 DIN EN ISO 8467 (H 5) 1,5 KMnO4-Index (als O2) mg/l,13 DIN EN ISO 8467 (H 5) 0,38 Carbonathärte dh,3 Berechnung 14,0 Carbonathärte mg/l CaO Berechnung 140 Nichtcarbonathärte dh 0 Berechnung 1,8 Nichtcarbonathärte mg/l CaO 0 Berechnung 18,2 Gesamthärte dh 1 Berechnung 15,8 Gesamthärte mg/l CaO Berechnung 158 Kalkl. Kohlensäure mg/l 1 DIN 4030 <1 Gesamthärte (Summe Erdalkalien) mmol/l,18 Berechnung 2,82 Betonaggressivität (Angriffsgrad DIN 4030) DIN 4030 nicht angreifend