Biotechnik_Geotechnischer_Bericht_mAnl.pdf

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21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Geotechnischer Bericht

Auftraggeber Vermögen und Bau Baden-Württemberg Univ.bauamt Stuttgart und Hohenheim Pfaffenwaldring 32 70569 Stuttgart Tel: 0711/901 28-0 Frau Dipl.-Ing. Gudrun Ahrens (D:-184) E-Mail: Gudrun.Ahrens@vbv.bwl.de

Architekten

Tragwerksplaner

Ort und Datum Stuttgart, 24.07.2024 Verteiler Digital und 1fach in Papierform an die Beteiligten Textseiten; Anlagen 50; 1.1 bis 6 (73 Blatt) Bericht-Nr.; Zeichen 978261-02a;

Projektleiter und Bearbeiter Bautechnik Bearbeiter Baugrund und Bearbeiter Umwelttechnik

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Inhalt Seite

1 Bezug und Unterlagen 3

2 Lage und Bauwerksbeschreibung 4

3 Untersuchungsumfang 6

4 Baugrund 8

5 Grundwasser 11

6 Orientierende abfallrechtliche Untersuchungen 13

7 Eigenschaften von Böden und Fels 15 7.1 Ergebnisse der boden- und felsmechanischen Labor- und Feldversuche 16 7.2 Bodenmechanische Kennwerte 20 7.3 Homogenbereiche 22

8 Bautechnische Folgerungen 24 8.1 Gründung 25 8.1.1 Flachgründung 25 8.1.2 Pfeilergründung 27 8.1.3 Pfahlgründung 28 8.2 Herstellen der Baugrube 29 8.2.1 Aushub und Wiederverwendbarkeit 29 8.2.2 Baugrubenböschungen 31 8.2.3 Verbaumaßnahmen und Unterfangungen 33 8.2.4 Bauzeitliche Wasserhaltung 39 8.3 Bauwerk und Grundwasser 40 8.4 Hinterfüllung und Erddruck 42 8.5 Aufbau von Verkehrsflächen 46

9 Mitwirkung bei der Bauplanung und Ausführung 48

Anlagen siehe Anlagenverzeichnis 49

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1 Bezug und Unterlagen

Auftrag: Auf der Grundlage unseres Leistungs- und Honorar-Vorschlags vom 27.11.20 wur- den wir mit Vertrag Nr. 20-25719 vom 11.02.21 vom Universitätsbauamt Stuttgart und Ho- henheim im Amt für Vermögen und Bau Baden-Württemberg, vertreten durch Herrn Edwin Renz beauftragt, für den Ersatzneubau Biotechnik am Unicampus Stuttgart-Vaihingen eine Baugrunderkundung zu planen und zu betreuen sowie den vorliegenden Geotechnischen Be- richt zu erstellen.

Der Auftrag umfasste des Weiteren die orientierende Untersuchung der Schadstoffsituation anhand von Proben aus der Baugrunderkundung, auf die wir in Abschnitt 6 des vorliegenden Geotechnischen Berichts eingehen.

An Unterlagen für den Neubau erhielten wir vom Auftraggeber über das Vergabeportal Vergabe24.de am 22.09.20 im Zusammenhang mit der Anfrage: ▪ 1 Auszug aus dem Bestandsplan (ohne Maßstab) der Universität Stuttgart, Bereich Vai- hingen, mit eingetragener Lage des Baugrundstücks, ohne Datum, ▪ 1 Lageplan (M 1:1 000): Neubau Biotechnik Variante 2, ohne Datum, ▪ 1 Schnitt (M 1:500): Neubau Biotechnik Variante 2, ohne Datum.

Ergänzend dazu erhielten wir an maßgeblichen Unterlagen vom Auftraggeber, Frau Dipl.- Ing. Gudrun Ahrens, per E-Mail am 09.06.23: ▪ 1 Feuerwehr- und Hydrantenplan (M 1:2 500), Stand 01/23 ▪ 1 Höhenplan (M 1:500), Stand 18.11.20, und ▪ 1 Leitungsplan (M 1:500), Stand 27.01.20, und am 12.06.23: ▪ Stellungnahme des Kampfmittelbeseitigungsdienstes Baden-Württemberg im Regie- rungspräsidium Stuttgart zu Kampfmittelbeseitigungsmaßnahmen /Luftbildauswertung vom 22.12.20.

Von den Tragwerksplanern erhielten wir per E-Mail am 13.03.24 einen Erläuterungsbericht Tragwerk – LPH 3 mit Stand vom 20.02.24.

Über den Planserver PlanTeam-SPACE wurden uns weitere zahlreiche Planstände zur Ver- fügung gestellt, von denen nur die für die Ausarbeitung des vorliegenden Geotechnischen Berichts maßgeblichen Unterlagen aufgeführt werden: ▪ 1 Kanalplan (M 1:500): Versorgungskanal, Stand 15.02.23 ▪ 1 Lageplan (M 1:500): Gesamt LPH 3 Bauunterlage, Stand 24.01.24, und ▪ 1 Satz Planunterlagen (M 1:100), Stand 30.04.24, mit,

• 8 Grundrissen: UG, EG, 1. OG, 2. OG, 3. OG, 4. OG, 5. UG und DG, sowie

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• 3 Schnitten: 1-1, A-A und B-B.

Nach Auftragserteilung haben wir außerdem beim Archiv des Landesamtes für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (LGRB) weitere Bohrprofile früherer Erkundungen beschafft und ausgewertet.

Außerdem standen uns zur Verfügung: ▪ Blatt 7220 Stuttgart-SW der Geologischen Karte (M 1:25 000) von Baden-Württemberg mit Erläuterungen, Stuttgart 1994, ▪ Blatt 53-2 der Baugrundkarte von Stuttgart (M 1:25 000), Stuttgart 2017, ▪ Blatt 3 der Hydrogeologischen Karte (M 1:10 000) von Stuttgart, Stuttgart 1966, ▪ Blatt NO 22/03 der Höhenflurkarte (M 1:25 000) von Württemberg, Stand 1902 und 1921, ▪ frühere Gutachten in der näheren Umgebung, sowie ▪ verschieden Fremdgutachten in der näheren Umgebung, insbesondere zum nordöstlich gelegenen Zentrum für Angewandte Quantentechnologie (ZA Quant) und des südlich an den Biotechnologie-Bestandsbau angrenzenden PEGASUS-Gebäudeflügels.

2 Lage und Bauwerksbeschreibung

Lage: Das geplante Baufeld für die zu untersuchenden 1. und 2. Bauabschnitte befindet sich im Südwesten des Universitätscampus in Stuttgart-Vaihingen auf einer Teilfläche des Flur- stücks 4400 (Anlage 1.1). Es liegt zwischen den Bestandsgebäuden des Instituts für Biover- fahrenstechnik mit der Postanschrift Allmandring 31 im Süden und dem Forschungsinstitut VISUS (Allmandring 19) sowie der CampusBar Unithekle (Allmandring 17) im Norden (Anlage 1.2).

Von Südwesten nach Nordosten wird das Gelände von einem früheren Werksteinbruch ge- quert. Heute ist er verfüllt. Zur Größe des Steinbruchs liegen unterschiedliche Informationen vor. In Anlage 1.3 sind die zum Anfang des 20. Jahrhunderts und in Anlage 1.2 die aus der aktuellen Baugrundkarte von Stuttgart hervorgehenden Ausmaße des Steinbruchs einge- zeichnet. Zu vermuten ist, dass diese jedoch nicht vollumfänglich der tatsächlichen früheren Abbaufläche entsprechen und keine genaueren Tiefenangaben enthalten.

Im Norden wird es zudem von einem West-Ost verlaufenden zweiteiligen Versorgungskanal mit Innenabmessungen von 4,5 m Breite mal 2,2 m Höhe gequert (Anlage 1.2). An der Ost- seite des 2.BA verläuft der Kanal nach Norden. Die Sohle des Kanals fällt von Nordosten nach Westen von rund 454 mNN auf ca. 451 mNN dem Geländegefälle entsprechend um 3 m

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ab. Die Überdeckung des Kanals beträgt etwa 2 m. Zwei vormalige im Baufeld befindliche Gebäude wurden bereits rückgebaut.

Derzeit ist das geplante Baufeld weitestgehend Grünfläche. Es entspricht außerhalb von Be- bauungen nahezu dem Urgelände und liegt zwischen etwa 457 mNHN im Süden und 455 mNHN im Norden. Nach Nordwesten, zum Allmandring, fällt es auf rund 453 mNHN ab.

Bauwerksbeschreibung: Geplant ist im hier gegenständlichen 1. Bauabschnitt der Ersatz- neubau der Biotechnik, einem unterkellerten Bauwerk mit im Westen (Achsen 1-6/A-G) fünf aufgehenden Geschossen und im Osten zwischen den Achsen 6 bis 12 dem eingeschossigen, ins Gelände einbindenden sog. Podium als Verbindungsbau zum späteren östlich anschlie- ßenden 2. Bauabschnitt. Der Neubau schließt an den Achsen 3-4 und 8-12 an das südlich angrenzende Gebäude des Instituts für Bioverfahrenstechnik (Allmandring 31) an. Die Grundrissabmessungen betragen in den aufgehenden Geschossen maximal rund 82 m (Ach- sen 1–12) mal 47 m (Achsen A–G). Im Untergeschoss sind Technikräume, im Hochbau Labor-, Lehr- und Büroräume und im Podium Tierhaltungen vorgesehen. Dessen Grundrissabmessungen im Untergeschoss etwa 83 m mal 26 m (Achsen 1-7…8/B-F) bzw. 38 m (Achsen 7…8-12/B-G). Dabei reicht die Bebau- ung zwischen den Achsen A und B über den bestehenden Versorgungskanal. Hier ist eine freitragende Überbauung mittels eines Fangedamms aus Bohrpfahlwand und Gründungs- pfählen zwischen den Achsen 1-6 erforderlich, der im Norden die Bauwerkslasten aufnimmt und im Süden die Baugrubensicherung des Untergeschosses bildet. Zwischen den Achsen 6-12 ist nur die Baugrubensicherung erforderlich. Südlich der Achse G sind zwischen den Achsen 2-5 ebenfalls Baugrubensicherungs- bzw. Unterfangungsmaßnahmen im Bereich des künftigen Fluchttreppenhauses, Achse G/4-50, zum dort auf dem Niveau mit EG bei 454,55 mNN befindlichen Versorgungsgebäude hin erforderlich. Im Bereich der Achse G/8 wird ebenfalls eine Unterfangung erforderlich, ansonsten bleibt zwischen den Achsen G/8- 12 das neue Untergeschoss – abgesehen von einem Treppenzugang – rund 4,5 m vom gleich tief unterkellerten FSB Gebäude entfernt. Für die Einbringe

Die Erdgeschoss-Fertigfußbodenhöhe OKFF beträgt ±0,00 = 454,80 mNN1, die des Unterge- schosses 450,60 mNN. Das künftige Gelände soll im Norden angefüllt und an den Bestand angepasst werden, es fällt von 459,25 im Osten auf 454,80 m im Westen ab.

Der unterirdische Sockelbau sowie das EG zwischen den Achsen A-G/1-12 ist in massiver Stahlbetonbauweise, die oberirdische Stockwerke im Bereich A-G/1-6 in Holzhybridbau- weise konzipiert.

1 Entspricht 452,92 mNHN

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Vom Tragwerksplaner wurden im Erläuterungsbericht vom 20.02.24 zur LP3, Abbildung 6, für die Dimensionierung der Gründung folgende exemplarische Designwerte der vertikalen Einwirkungen V aufgrund der ständigen (V ) und veränderlichen (V ) Lasten auf OK Grün- d G,d Q,d dung gemacht: ▪ Streifenlasten: <100  N  1.000 kN/m, d ▪ Einzellasten: <1.000  N  9.000 kN. k

Das Bauwerk ist gemäß DIN 1054 in die Geotechnische Kategorie 2 (GK 2) einzuordnen.

3 Untersuchungsumfang

Bereits für die Bearbeitung unseres Leistungs- und Honorarvorschlags haben wir die in Ab- schnitt 1 aufgeführten Unterlagen aus unserem Archiv über das Baugelände ausgewertet.

Nach Auftragserteilung haben wir außerdem die Ergebnisse vorheriger Erkundungen in der näheren Umgebung des Baugeländes beschafft und bewertet.

Für die Baugrunderkundung wurde am 12.04.24 beim Amt für Umweltschutz (AfU) der Stadt Stuttgart gemäß § 43 des Wassergesetzes von Baden-Württemberg einen Antrag auf was- serrechtliche Erlaubnis für Bohrarbeiten eingereicht. Die Erlaubnis wurde vom Amt am 16.04.24 erteilt.

Zur Baugrunderkundung wurden entsprechend dem von uns ausgearbeiteten Erkundungs- konzept, von der Bohrfirma BauGrund Süd Gesellschaft für Geothermie mbH, Bad Wurzach, vom 14. bis 22.05.24 unter unserer fachtechnischen Aufsicht 6 Kernbohrungen nach DIN EN ISO 22 475, Tabelle 2, Zeile 7, im Fels Zeile 2, mit insgesamt 94,1 Bohrmetern niedergebracht.

Die Bohrung BK 1 wurde in der Angulatensandstein-Formation als Grundwasser-Messstelle DN 125 ausgebaut. Der Messstellen-Ausbau ist in Anlage 2.1.1 dargestellt.

Die Bohrlöcher der anderen Bohrungen wurden nach Abschluss der Arbeiten vollständig mit Zement-Bentonit-Suspension verfüllt; nähere Angaben dazu siehe Anlage 2.

Sämtliche Erkundungspunkte wurden von der BauGrund Süd Gesellschaft für Geothermie mbH mit einem GNSS-Roverstab nach Lage (UTM32) und Höhe (DHHN2016) eingemessen. Sie wurden entsprechend den am 24.05.24 per E-Mail übermittelten Koordinaten zusammen

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mit den in der näheren Umgebung niedergebrachten "Fremd"-Bohrungen in Anlage 1.2 ein- gezeichnet. Auf die Umrechnung der Höhenansatzpunkte der Bestandsbohrungen von mNN auf mNHN wurde aufgrund des geringen Unterschieds von etwa 1 cm verzichtet.

Die Böden und Festgesteine wurden durch uns visuell und durch manuelle Feldversuche nach DIN EN ISO 14 688-1 und DIN EN ISO 14 689 angesprochen und ingenieurgeologisch aufgenommen.

Die Schichtenfolgen der Bohrungen sind in Anlehnung an DIN 4023 in Anlage 2 dargestellt und beschrieben sowie in zwei geologische Geländeschnitte eingearbeitet (Anlagen 3.1).

Die Signaturen, Zeichen und Bezeichnungen in den Anlagen 2 und 3 sind in Anlage 2.0 erläu- tert.

Die Schichtenverzeichnisse der Kernbohrungen, die Verfüll-Protokolle sowie die Lagever- maßung, die von der Bohrfirma erstellt wurden, befinden sich in unseren Unterlagen. Farb- fotos der Bohrkerne, die die Bohrfirma zur Dokumentation aufgenommen hat, sind in Anlage 2.2 zusammengestellt.

Den Bohrungen wurden insgesamt 135 Bodenproben der Güteklasse 3 nach DIN EN 1997-2, Tab. 3.1 und DIN EN ISO 22 475 entnommen.

Alle Proben werden nach Abgabe des Geotechnischen Berichts drei Monate lang aufbewahrt und danach, sofern sie der Auftraggeber nicht anfordert oder eine längere Einlagerung wünscht, ohne Ankündigung entsorgt.

An ausgewählten Proben wurden in unserem geotechnischen Labor boden- und felsmecha- nische Versuche durchgeführt: 18 Bestimmungen des natürlichen Wassergehalts nach DIN EN ISO 17 892-1 (An- lage 2, rechts neben den Profilsäulen), und an Gesteinen nach den DGGT-Empfehlungen für die Versuchstechnik im Fels 11 Punktlastversuche nach Empfehlung Nr. 5.

Im felsmechanischen Labor der Ruhr-Universität Bochum (RUB) wurden zusätzlich in unse- rem Auftrag und gemäß unseren Vorgaben 2 einaxiale Druckversuche nach Empfehlung Nr. 1, 2 Punktlastversuche nach Empfehlung Nr. 5, und 2 Abrasivitätsuntersuchungen nach Cerchar nach Empfehlung Nr. 23 durchgeführt (Anlage 5).

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Die Ergebnisse aller Versuche werden in Abschnitt 7 erläutert und bewertet.

An vier schichtbezogenen Mischproben aus dem Baugrund wurden außerdem orientierende Schadstoffuntersuchungen vorgenommen. Die Proben wurden im chemischen Labor AT Analytik-Team GmbH, Fellbach, akkreditiert mit DAkkS D-PL-14414-01-00, auf den Umfang der VwV Bodenverwertung2 untersucht.

Die für die chemische Untersuchung ausgewählten Proben werden für die Dauer von sechs Monaten ab Eingangsdatum im Labor als Rückstellproben aufbewahrt und danach ohne wei- tere Benachrichtigung entsorgt.

Die Ergebnisse der abfallrechtlichen Einstufungen sind in Abschnitt 6 zusammengestellt und bewertet.

4 Baugrund

Durch Interpolation zwischen den zwangsläufig punktuellen Aufschlüssen haben wir, unter Berücksichtigung geologischer Zusammenhänge, ein räumliches Modell des Untergrundes erarbeitet, das nachfolgend beschrieben und in zwei geologischen Geländeschnitten (Anla- gen 3.1) und zwei Schichtlagerungskarten (Anlagen 3.2) dargestellt ist. Es zeigt stark vereinfacht einen bis zu vierschichtigen Aufbau: ▪ Der Baugrund besteht zuoberst aus künstlichen Auffüllungen, die im Zusammenhang mit der Verfüllung eines früheren Steinbruchs sowie der bestehenden Bebauung und einer damit verbundenen Geländemodellierung stehen. Unterhalb eines dünnen Oberbodens bzw. in befestigten Abschnitten unter einem Pflas- terbelag und dem dazugehörigen Unterbau aus Kalksteinsplitt besteht die Auffüllung au- ßerhalb des vormaligen Steinbruchs aus tonigen, sandigen und kiesigen Schluffen mit eingemengten Bruchstücken aus Kalk- und Sandstein in Kies- und Steingröße. Lagen- weise können die Kiese und Steine überwiegen. Die Grundmatrix der Steinbruchverfüllung ist ebenfalls bindig, jedoch sind insbesondere in den tieferen Abschnitten unterhalb der im Zuge der Bebauung erfolgten Geländemo- dellierung häufig Fremdbestandteile wie Ziegelbruch und Glasscherben sowie Schlacke, Holz-, Plastik- und Gipsreste eingemengt. Uns sind aus Bauvorhaben im Umfeld auch Steinbruchauffüllungen aus reinem Stein- bruchabraum, also locker gelagerten Tonsteinbruchstücken aus den Zwischenlagen der ausgebeuteten Kalksandstein-Bänken bekannt.

2 Verwaltungsvorschrift des Umweltministeriums Baden-Württemberg für die Verwertung von als Abfall einge- stuftem Bodenmaterial ("VwV Bodenverwertung") vom 14. März 2007

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Die Mächtigkeit der Auffüllungen schwankt zwischen wenigen Dezimetern und bis zu etwa 8,5 m. In den Lageplänen (Anlagen 1) und geologischen Geländeschnitten (Anlagen 3.1) haben wir die Ränder des früheren Steinbruchs entsprechend den Angaben der Höhenflurkarte von 1921 sowie der Baugrundkarte von Stuttgart eingezeichnet. Da aus den Karten keine Tiefenlage des hervorgeht, haben wir die Basis des sog. Vaihinger Pflastersteins als Steinbruchsohle angenommen. Nicht auszuschließen ist, dass die Ausdehnung und die Tiefenlage davon abweichen. ▪ In den umliegenden Fremdbohrungen sind unter der Auffüllung bzw. außerhalb von auf- gefüllten Bereichen unter einem geringmächtigen Oberboden quartäre Deckschichten aus Lösslehm und Hanglehm beschrieben. Dort wo sie noch nicht ausgeräumt und durch künstliche Auffüllung ersetzt wurden, beträgt die Mächtigkeit demnach etwa 1 m bis 1,5 m. Mit n der aktuellen Bohrkampagne wurden keine quartären Deckschichten erbohrt. ▪ Den tieferen Untergrund bilden die Schichten des Unterjura (Schwarzjura alpha bzw. Lias alpha), die sich in die Angulatensandstein-Formation und die Psilonotenton-Formation untergliedern.

• Im Untersuchungsgebiet setzen sie von oben mit den etwa 10 m mächtigen Schichten der Angulatensandstein-Formation (Schwarzjura alpha 2) ein, einer Wechselfolge dunkler, feinsandiger Tonsteine, Mergellagen sowie Kalkstein- und kalkiger Sand- steinbänke. Letztere, insbesondere die sog. Vaihinger Pflasterstein- und Oolithenbank an der Basis der Angulatensandstein-Formation, wurden in den vergangenen über hundert Jahren – erstere auch hier im Bereich des Baufeldes – als Werksteine abge- baut. Oberflächennah und außerhalb des ehemaligen Steinbruchs, bis in eine Tiefe von rund 4 m unter heutiger Geländeoberfläche, können die Tonsteine vollständig zu Schluff verwittert (Verwitterungsstufe VS 4) und darunter, bis in eine Tiefe von rund 6 m stark verwittert (Verwitterungsstufe VS 3) sein. Auch in tieferen Lagen, insbesondere an der Basis der Kalk- und Sandsteinbänke kann der Tonstein infolge von (zeitweiser) Was- serführung ebenfalls vollständig bis stark verwittert sein. Der Schluff weist eine feste Konsistenz auf, der stark verwitterte Tonstein eine außerordentlich geringe bis sehr geringe Druckfestigkeit auf. Die Tonsteine sind – abgesehen von einzelnen Zwischenlagen – zur Tiefe hin überwie- gend der Verwitterungsstufe VS 2 (mäßig verwittert) zuzuordnen. Deren einaxiale Druckfestigkeit ist überwiegend außerordentlich gering und sehr gering, lagenweise auch gering bis sehr hoch. Die Kalk- und Sandsteine sind zumeist schwach verwittert (Verwitterungsstufe VS 1) und weisen überwiegend eine hohe und sehr hohe einaxiale Druckfestigkeit auf.

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Oberflächennah können sie auch zu Steinen und Kiesen zerlegt und der Verwitterungs- stufe VS 3 (stark verwittert) zugeordnet werden.

• Den tieferen Untergrund bilden ab rund 8 m bis 13 m u. Gel., die Schichten der Psilo- notenton-Formation (Schwarzjura alpha 1), die aber von der Baugrube aber nicht mehr angeschnitten werden. Sie bestehen im Wesentlichen aus einer Abfolge dunkelgrauer, teils mergeliger Tonsteine mit vereinzelt dazwischengeschalteten Kalksteinbänken. In Anlehnung an DIN EN ISO 14 589 sind die Ton- und Kalksteine schwach bis mäßig verwittert (Verwitterungsstufen VS 1 und VS 2). Die einaxiale Druckfestigkeit der Ton- steine ist gering bis mäßig hoch, die der Kalksteine sehr hoch. Die Oberfläche der Psilonotenton-Formation fällt leicht von rund 447 mNHN im Wes- ten auf rund 446 mNHN nach Osten entsprechend dem allgemeinen natürlichen Schichtfallen ab. Die Basis der Psilonotenton-Formation wurde mit den hergestellten Kernbohrungen nicht erbohrt. Die Schichten der Psilonotenton-Formation setzen sich in gleichbleibender Qualität noch wenige Meter zur Tiefe hin fort und lagern bei etwa 435 mNHN bis 437 mNHN den Schichten des Keupers auf.

Hebungsrisiko: Das von Ihnen befürchtete und im Geotechnischen Bericht zum nordöstlich gelegenen ZA Quant-Neubau angesprochene Risiko durch Austrocknung in der Gründungs- sohle und den damit verbundenen Hebungen (Quellen durch Pyrit-Oxidation) sehen wir als vertretbar gering an. Dies begründen wir damit, dass die Gründungssohlen des Bauvorha- bens im mittleren bis unteren Bereich der Angulatensandstein-Formation (Lias α2) bzw. am Übergang zur darunter anstehenden Psilonotenton-Formation (Lias α1) liegen. Außerdem wurden unseres Wissens in naheliegenden Neubauten der Universität und des Fraunhofer- Instituts, insbesondere des ZVE IAO, keine Hebungs-induzierten Schäden gemeldet. Gemäß der einschlägigen Literatur ist lediglich in den stratigraphisch deutlich höher liegen- den Ölschiefer-Lagen im obersten Abschnitt der Arietenkalk-Formation (Lias α3) mit Hebun- gen zu rechnen. Wird diesen Schichten durch eine Baumaßnahme die Möglichkeit gegeben, Feuchtigkeit zu verdunsten, so blättert der Schiefer in dünne Schichten auf. In den horizontal aufspaltenden Schichtflächen bilden sich bei der Verdunstung der Bodenfeuchtigkeit Kris- talle, und zwar insbesondere Gipskristalle. Kann der Schiefer aus den tieferen Schichten kapillar Bodenfeuchtigkeit nachziehen, so wachsen die Gipskristalle entsprechend der fort- dauernden Verdunstung und pressen dabei die einzelnen harten Schieferschichten mit ho- hem Druck auseinander. Dies führt dazu, dass Bauteile, wie z.B. Bodenplatten, die mit Sohl- pressungen von deutlich unter 300 kN/m² beansprucht sind, sich potentiell heben könnten. Nach bisheriger Erfahrung sind aufgetretene Schäden in den Tongesteinen der

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Angulatensandstein-Formation äußerst selten, jedoch nicht vollständig auszuschließen3. Bei Bedarf können wir diese Thematik in einer gesonderten Stellungnahme erläutern und auf entsprechende Vorkehrungen, z.B. keine oder nur geringe Entwässerung des Baugrundes, Verdunstungssperrschicht oder gute Wärmeisolierung bis hin zur Bewässerung der Grün- dungssohle, eingehen. Da in den Bestandsgebäuden keine Schäden bekannt sind, ist gut möglich, dass entweder die Grundvoraussetzungen nicht zutreffen (kein Gipshebungsrisiko) oder von "Haus aus" die entsprechenden Vorkehrungen schon getroffen wurden.

5 Grundwasser

Alle Bohrungen der aktuellen Erkundungskampagne wurden bis zum Erreichen des Festge- steins in Tiefen von 4,7 m bis 7 m unter Gelände trocken gerammt. Bis zu den jeweiligen Tiefen wurden keine Wasserzutritte festgestellt. Mit Erreichen des Festgesteins (Verwitte- rungsstufen VS2 und VS1) wurde auf das Rotationskernverfahren mit Wasserspülung umge- stellt, so dass verfahrensbedingt keine Wasserzutritte mehr beobachtet werden konnten. Nach Bohrende wurde das Spülwasser aus den Bohrlöchern ausgeblasen. Bei den in den Bohrungen gemessenen Wasserständen handelt es sich um aus dem klüfti- gen Gebirge rücklaufendes Spülwasser bzw. um Reste des Spülwassers, die beim Ausblasen der Bohrlöcher mit der eingesetzten Pumpe nicht erfasst werden konnten.

In einer ersten Stichtagsmessung am 10.06.24 wurde in der Grundwassermessstelle BK 1 GwM ein Wasserstand von 6,88 m unter Gelände (448,13 mNHN) gemessen. Trotz der starken Niederschläge in den vergangenen Wochen wurde am 03.07.24 ein vergleichbarer Wasserstand ermittelt bei rund 448,33 mNHN, wobei hier – auf Grund der Witterung und der im Umfeld der Messstelle vorhandenen Pfütze – beim Öffnen der Messstelle Oberflächen- wasser ins Bohrloch zugelaufen ist. Der Messstellenkopf bzw. der Schachtdeckel muss hö- henmäßig angepasst werden, da dieser in einer bislang nicht erkannten Mulde in der an- sonsten ebenen Parkplatzfläche liegt und nicht ausgeschlossen werden kann, dass beim künftigen Öffnen des Schachtdeckels wieder Oberflächenwasser in die Messstelle gelangt. In dieser Situation kann auch nicht ein Datenlogger für kontinuierliche Grundwasserstands- messungen eingebaut werden.

3 Baugrundhebungen in der Posidonienschiefer- und Jurensismergel-Formation (Oberer Unterjura) und der Arietenkalk-Formation (Unterer Unterjura), Technische Mitteilung 02 / 008 BW VPI Landesvereinigung Baden- Württemberg der Prüfingenieure für Bautechnik e.V., April 2022

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Die Grundwassermessstelle 7221-5767 (B5/16 zum BV ZA Quant) wurde gemäß Erhebung beim Amt für Umweltschutz bereits verschlossen und kann zur weitere Bewertung der Grundwassersituation nicht einbezogen werden. In dem dazugehörigen, uns vorliegenden Bohr- und Ausbauprofil ist ein Ruhewasserstand von 11,2 m u. Gel. (448,64 mNHN; 30.06.16) eingetragen. Während der Bohrarbeiten wurde das Grundwasser demnach bei 13,3 m u. Gel. (446,54 mNHN; 21.03.16) angetroffen. Nach Beendigung der Bohr- und Ausbauarbeiten bei 11,3 m u. Gel. (448,54 mNHN; 29.03.16). Hierzu empfehlen wir, die Bauakten des damaligen ZA-Quant Neubaus auf etwaige Wasser- standsmessungen zu überprüfen, insbesondere weil dieser ins Grundwasser einbindet und im Zuge des derzeitigen Wasserrechtsverfahrens und der Überwachung während der Bau- zeit Daten zu Wasserständen und Fördermengen etwaiger Wasserhaltungsmaßnahmen vor- liegen müssen.

Die höchsten in den Fremdprofilen angegebenen Wasserstände liegen bei 450,44 mNN und 450,46 mNN in den nordöstlich des Baufeldes gelegenen Bohrungen 7220-2615 und 7220- 5765.

Nach der Hydrogeologischen Karte von Stuttgart liegt der mittlere Grundwasserspiegel bei etwa 451 mNHN, also etwa 4 m bis 6 m u. Gel..

Grundwasserleiter sind die Schichten des Unterjura. Die Grundwasserführung beschränkt sich dabei erfahrungsgemäß im Wesentlichen auf die geklüfteten Kalk(sand)steinbänke. Der Untere Schwarzjura bildet also keinen zusammenhängenden Grundwasserkörper, sondern wird vielmehr durch mehrere aufeinanderfolgende schwebende Grundwasserstockwerke in den Kalk(sand)steinbänken charakterisiert, welche durch die gering durchlässigen Ton- steinfolgen voneinander getrennt sind. Das Grundwasser ist unter den Tonsteinfolgen meist gespannt. Saisonal können die Grundwasserstände stark schwanken. So können einzelne Bänke, be- sonders nahe der Geländeoberfläche, auch zeitweise Schichtwasser führen oder auch völlig trockenfallen.

Unter Berücksichtigung der Festlegungen in der näheren Umgebung (z.B. ZA Quant hang- seits = 451 mNN) und des etwaigen Grundwasserniveaus gemäß Hydrogeologischer Karte empfehlen wir für den Ersatzneubau Biotechnik den Bemessungs-Grundwasserstand (BGw) ebenfalls auf ein Niveau von BGw = 451,00 mNN, also rund 2,7 m höher als den höchs- ten in BK 1 GwM gemessenen Wasserstand, zu wählen. Die endgültige Festlegung des Be- messungswasserstandes muss im Rahmen eines wasserrechtlichen Verfahrens vorgenom- men werden.

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Grundwasserbeschaffenheit: Aufgrund der geringen Wassermenge im Pegel konnte der Grundwassermessstelle BK 1 GwM keine Wasserprobe entnommen werden. Erfahrungsgemäß schwanken die Sulfatgehalte im Grundwasser des Lias zwischen 200 mg/l und 300 mg/l. Im Baugrund- und Gründungsgutachten für den damaligen Pegasus-Neubau wurde erwähnt, dass wesentlich höhere Sulfatgehalte aus einer tiefen Baugrube auf dem Hochschulgelände bekannt seien. Dort wurden angeblich Werte von1 000 mg/l festgestellt.

Im Hinblick auf den Betonangriffsgrad sollte daher die Expositionsklasse XA1 (schwach an- greifend) oder – auch im Hinblick auf die heterogenen Auffüllungen – der Sicherheit halber XA2 (mäßig angreifend) festgelegt werden.

Versickerungsfähigkeit: Auf Grund der anstehenden, gering durchlässigen Verwitterungs- lehm- und Tonstein-Schichten mit Durchlässigkeiten k < 10-6 m/s kann eine Versickerung f nach DWA Regelwerk DWA-A 138 nicht durchgeführt werden. Zudem ist im Hinblick auf eine mögliche Schadstoffmobilisierung eine Versickerung in den künstlichen Auffüllungen des ehemaligen Steinbruchs sowie eine Einleitung in wasserführende Kalksteinbänke, hier auf Grund ihrer Nähe zum Grundwasser, nicht genehmigungsfähig.

6 Orientierende abfallrechtliche Untersuchungen

Im Rahmen der Baugrunderkundung wurden chemische Untersuchungen von den in Ab- schnitt 3 genannten Bodenproben im Hinblick auf eine orientierende abfallrechtliche Ein- stufung durchgeführt.

Die vier schichtbezogenen Mischproben wurden aus den jeweiligen Schichten (Auffüllung und Angulatensandstein-Formation) gebildet. Da durch die Baumaßnahme voraussichtlich nicht in die Schichten der Psilonotenton-Formation eingegriffen wird, wurde auf eine che- mische Untersuchung dieser Schichten verzichtet.

Die hergestellten Mischproben wurden im Labor der AT Analytik-Team GmbH, Fellbach, auf den Untersuchungsumfang der VwV Bodenverwertung untersucht. Einzelheiten der Probe- nahmen der Einzelproben bzw. die Probenahmepunkte sind im Lageplan (Anlage 1.2) und in den Schichtenverzeichnissen (Anlagen 2.1) dokumentiert sowie zusammen mit den Einstu- fungen in nachfolgender Tabelle 1 zusammengestellt.

Für die Verwertung von Erdaushub galt in Baden-Württemberg bis zum 01.08.23 die sog. VwV Bodenverwertung (Verwaltungsvorschrift des Umweltministeriums Baden-Württem- berg für die Verwertung von als Abfall eingestuftem Bodenmaterial, vom 14. März 2007).

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Nach ihr werden die Böden in Abhängigkeit von ihren Stoffgehalten in verschiedenen Quali- tätsstufen (Z-Klassen) eingeteilt. Die VwV Bodenverwertung wurde durch die seit 01.08.23 gültige Ersatzbaustoffverordnung (EBV) ersetzt. Die durchgeführten chemischen Untersu- chungen wurden auf ausdrückliche Anordnung des AG noch auf den Umfang der VwV durch- geführt. Untersuchungen auf den Umfang der EBV wurden auch auf telefonische Nachfrage nicht beauftragt.

In den Auswertetabellen (Anlagen 4.1) wurden die Analysenergebnisse den Zuordnungswer- ten der VwV Bodenverwertung gegenübergestellt und - ggf. unter Berücksichtigung von in der VwV genannten Fußnotenregelungen - die VwV-Qualität der jeweiligen Probe eingestuft. Daraus ergeben sich die in Tabelle 1 zusammengestellten Einstufungen.

Probe Einstufung nach Zuordnungsbestimmende Parameter Tiefenbereich VwV Boden

MP Auffüllung 1 > Z 2 170 mg/kg PAK BK 2: 0,1 – 6,8 m (Bodenart Lehm/Schluff) 13 mg/kg Benzo(a)pyren BK 3: 0,5 – 5,7 m 4 700 mg/kg Kupfer BK 5: 0,1 – 5,5 m 1 800 mg/kg Zink 370 mg/l Sulfat

MP Auffüllung 2 > Z 2 130 mg/kg PAK BK 2: 0,1 – 6,8 m (Bodenart Lehm/Schluff) 8,9 mg/kg Benzo(a)pyren BK 3: 0,5 – 5,7 m 3 200 mg/kg Kupfer BK 5: 0,1 – 5,5 m 440 mg/l Sulfat.)

MP Auffüllung 3 Z 1.2 8,8 mg/kg PAK BK 4: 0,3 – 2,2 m (Bodenart Lehm/Schluff) BK 6: 0,2 – 2,65 m

MP Angulaten Z 1.2 73 mg/l Sulfat BK 1: 5,5 – 7,4 m (Bodenart Lehm/Schluff) BK 2: 7,7 – 11,3 m BK 3: 6,5 – 10,3 m BK 4: 3,0 – 9,7 m BK 5: 6,0 – 11,2 m BK 6: 3,2 – 9,6 m

Tabelle 1: Ergebnisse der untersuchten Mischproben nach VwV Bodenverwertung

Die Einzelergebnisse der chemischen Untersuchungen sind in den beigefügten Auswerteta- bellen (Anlagen 4.1) sowie in den Prüfberichten des chemischen Labors (Anlagen 4.2) doku- mentiert.

Zusammenfassung und Hinweise für die Bauausführung: Die vorliegenden Untersuchungen und daraus resultierenden Einstufungen haben orientierenden Charakter.

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Die Auffüllungen aus der Steinbruchverfüllung (Proben MP Auffüllung 1 und MP Auffüllung 2) sind aus abfallrechtlicher Sichtwegen der hohen Gehalte an PAK, Kupfer, Zink, Sulfat und Cyanide nicht verwertbar und müssen bei Aushub baubegleitend separiert, gemäß LAGA PN 98 als Haufwerk beprobt und nach Deponieverordnung (DepV) untersucht werden. Die empfohlene Chargengröße beträgt 250 m³. Haufwerksbildungen, Zwischenlage- rungen sowie der Zeitaufwand für die baubegleitenden Beprobungen und Deklarationsun- tersuchungen sollten bei der Planung des Bauablaufs und der Bauzeiten berücksichtigt wer- den.

Die Auffüllungen aus der Geländemodellierung im Zuge früherer Baumaßnahme außerhalb des Steinbruchs, ist in die Qualität Z 1.2 (Bodenart Lehm/Schluff) einzustufen und kann ein- geschränkt wiederverwertet werden.

Das natürlich anstehende Material der Angulatensandstein-Formation ist in die Qualität Z 1.2 (Bodenart Lehm/Schluff) einzustufen und kann eingeschränkt wiederverwertet wer- den.

Die Untersuchungen erfolgten an Proben, die aus zwangsläufig punktuellen Aufschlüssen entnommen wurden. Naturgemäß können insbesondere in den künstlichen Auffüllungen Abweichungen in der Zusammensetzung oder auch Beimengungen von höheren Anteilen an mineralischen und nicht mineralischen Fremdbestandteilen, und damit ggf. auch veränderte abfalltechnische Einstufungen nicht ausgeschlossen werden.

Während des Aushubs hat die Erdbaufirma zwingend auf Übereinstimmung des Aushubs mit den Beschreibungen in dem vorliegenden Gutachten zu achten. Bei Abweichungen wie z.B. ungewöhnlichen, nicht beschriebenen Verfärbungen, sensorischen (geruchlichen) Auffällig- keiten oder abweichender Zusammensetzung sollte umgehend die Bauleitung benachrich- tigt werden, um das weitere Vorgehen abzustimmen und ggf. den Gutachter zur Beurteilung hinzuzuziehen.

7 Eigenschaften von Böden und Fels

Boden- und felsmechanische Versuche sind erforderlich, um die angetroffenen Böden und Gesteine mit Hilfe objektiver Vergleichswerte boden- und felsmechanisch zu klassifizieren und charakteristische Werte für erdstatische Berechnungen festlegen zu können. Im vorlie- genden Fall wurde von der M&P GmbH an ausgewählten Boden- und Festgesteinsproben Bestimmungen ▪ des natürlichen Wassergehalts,

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▪ der einaxialen Druckfestigkeit in der Presse und mittels Punktlastversuch sowie ▪ des Cerchar-Abrasivitäts-Index (CAI) durchgeführt.

Die Versuche erlauben, qualitative und quantitative Unterschiede der Baugrundeigenschaf- ten zu erfassen. Zur Darstellung der Tiefenabhängigkeit sind sie teilweise in die Schichten- profile (Anlage 2.1) eingearbeitet.

Die Klassifikationen und charakteristischen Kennwerte sind in Abschnitt 7.1 zusammenge- stellt. Die Einteilung in Homogenbereiche des Baugrunds nach den Allgemeinen Techni- schen Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) der VOB – Teil C, Ausgabe 2019, wird in Abschnitt 7.3 vorgenommen.

7.1 Ergebnisse der boden- und felsmechanischen Labor- und Feldversuche

In den Festgesteinsschichten des Unterjura (Angulatensandstein- und Psilonotenton-For- mation4) wurden orientierend die natürlichen Wassergehalte, die Gesteinsfestigkeit anhand von einaxialen Druckversuchen und Punktlastversuchen untersucht sowie die Abrasivität er- mittelt.

An 6 Proben aus den oberflächennah vollständig bis stark verwitterten (VS4/VS3) Tonsteinen des Unterjura in BK 4 wurde der natürliche Wassergehalt w bei rund 11 % bis 17 %, im Mittel n bei 13 %, bestimmt. Bei diesen Wassergehalten und der im Gelände festgestellten mindes- tens festen Konsistenz, ist der vollständig verwitterte Unterjura Tonstein gemäß Korrelatio- nen als mittel bis ausgeprägt plastischer Ton (TM/TA) nach DIN 18 196 einzustufen. Bei wei- teren 5 Proben aus dem mäßig verwitterten Tonstein (VS2) lagen die die natürlichen Was- sergehalte zwischen rund 8 % und 10 %, im Mittel bei 8,6 %. An den übrigen 6 Proben aus dem Kalkstein lagen die Werte zwischen 0,2 % und 4,4 % (vermutlich auf Grund einer Ton- stein-Zwischenlage), im Mittel bei rund 1 %.

Für die Beschreibung von Fels in der Geotechnik gilt die DIN EN ISO 14 6895. In Tabelle 2 sind die Bezeichnungen der DIN EN ISO 14689 mit den zugehörigen Festigkeitsbereichen aufge- führt. Vergleichend dazu sind die Festigkeitseinteilungen nach der IAEG-Empfehlung6 und –

4 Nachfolgend wird auf Grund der vergleichbaren Genese, Petrographie und Eigenschaften aus geo- technischer Sicht zwischen den stratigraphischen Einheiten nicht mehr unterschieden. 5 DIN EN ISO 14689 Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Benennung, Beschreibung und Klassifizie- rung von Fels 6 Matula, M, Rock and Soil Description for Engineering Geological Mapping; reported by IAEG Commission an Engineering Geologocal Mapping. Bull. IAEG 24 (1981), pp. 235-274

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zur Gegenüberstellung bzw. Anwendung von Normwerten der Tragfähigkeit - der DIN 1054:2021-047 dargestellt.

DIN EN ISO 14 689 DIN 1054:2010-121)

Bezeichnung Druckfestig- Bezeichnung Druckfestigkeit keit (MPa) (MPa)

außerordentlich gering 0,6 - 1 sehr mürb < 1,25

sehr gering 1 – 5 mürb 1,25 - 5

gering 5 – 12,5 mäßig mürb 5 – 12,5

mäßig schwach 12,5 - 25 mäßig hart 12,5 – 50

mäßig hoch 25 – 50

hoch 50 – 100 hart 50 - 100

sehr hoch 100 – 250 sehr hart2) > 100

außerordentlich hoch mehr als 250

1. Für die Ermittlung von Bemessungssohldrücken für Flächenfundamente auf Fels
2. Gesteinsfestigkeiten > Betondruckfestigkeiten sind für Flächengründungen nicht relevant

Tabelle 2: Klassifikation und Bezeichnung der Gesteine nach der einaxialen Druckfestigkeit

An zwei Kernstücken aus dem Festgestein des Oberen Muschelkalks (BK 3 und BK 5) wurde die Festigkeit im einaxiale Druckversuch nach Empfehlung des Arbeitskreises "Versuchs- technik Fels": Nr.1, im Labor der Ruhr Universität Bochum ermittelt. Die ermittelten Druck- festigkeiten der aufbereiteten Zylinder sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

Die Ergebnisse der einaxialen Druckversuchsergebnisse werden auch zur Beurteilung des nachfolgend beschriebenen gesteinsspezifischen Faktors c, über den sich dann auch die Punktlastindizes in einaxiale Druckfestigkeiten umrechnen lassen, herangezogen. Die voll- ständige Dokumentation der Versuchsergebnisse ist in der Anlage 5 beigefügt.

Bohrung Tiefe Gestein Trockendichte einaxiale Verformungsmo- z ρ Druckfestigkeit σ dul V d u

m g/cm³ MPa GPa

BK2 11,5 – 12,00 Kst, Oolithenbank 2,74 222,6 63,8

BK6 7,25 – 7,80 Kst, Vaihinger Pflasterstein 2,60 81,8 15,3

Tabelle 3: Einaxiale Druckversuche an Gesteinsproben im Kalkstein des Unterjura

7 DIN 1054:2021-04 Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau – Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1, Abschnitt A 6.10.4

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Die Ergebnisse der einaxialen Druckversuche im Kalkstein zeigen nach DIN EN ISO 14689: ▪ im Vaihinger Pflasterstein eine hohe Druckfestigkeit und ▪ in der Oolithenbank eine sehr hohe Druckfestigkeit.

Die Punktlastversuche an wurden an insgesamt 9 Kernstücken aus dem Kalkstein und 4 aus dem Tonstein sowohl in axialer (senkrecht zur Schichtung) als auch in diametraler Richtung (parallel zur Schichtung) ausgeführt. Für die Bestimmung des gesteinsspezifischen Faktors c wurde die einaxiale Druckfestigkeit mit dem jeweiligen Mittelwert des Punktlastindex aus den Punktlastversuchen an derselben Probe bewertet (siehe Anlage 5) und mit der Literatur sowie unseren Erfahrungen verglichen. Daraus leiten wir nachfolgend angegebene gesteinsspezifische Umrechnungsfaktoren ab: ▪ für den Tonstein (Tst) einen Faktor von c = 20 und ▪ für den Kalkstein (Kst) einen Faktor von c = 26.

In Abbildung 1 sind die rechnerisch ermittelten Druckfestigkeiten (σ = c ⋅ i ) in Belastung u s(50) senkrecht und parallel zur Schichtung (axial und diametral) aus den Punktlastindexversu- chen aufgetragen.

Abbildung 1: Punktlastversuche stehend und liegend an Tonstein- und Kalkstein-Proben des Unterjura

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Aufgrund der intrinsischen Schichtung der Sedimentgesteine ist die Festigkeit anisotrop, d.h. in der Regel ist die Festigkeit senkrecht zur Schichtung höher als parallel dazu. Aus der Zusammensetzung und Genese sind die . Bei den neun Proben aus dem Kalkstein lag die Anisotropie bei rund 1,5. Er ist also nahezu isotrop, im Tonstein zwischen 2 und 7, in einem Versuch zerbrach die Probe bei geringer Belastung.

Der Mittelwert der empirisch ermittelten einaxialen Durchfestigkeiten aus den Punktlastver- suchen liegt jeweils bei den: ▪ Kalksteinen bei

• senkrecht zur Schichtung: q = 126 N/mm² mit Bandbreite 3 N/mm² bis 232 N/mm², u
• parallel zur Schichtung: q = 124 N/mm² mit Bandbreite 11 N/mm² bis 188 N/mm² u ▪ Tonsteinen bei
• senkrecht zur Schichtung: q = 40 N/mm² mit Bandbreite 3 N/mm² 123 N/mm²(!), u
• parallel zur Schichtung: q = 26 N/mm² mit Bandbreite 4 N/mm² bis 68 N/mm² u

Daraus ergibt sich, dass die meisten Gesteinsproben der Kalksteine in senkrechter und pa- ralleler Belastungsrichtung zur Schichtung (stehend und liegend) in die Festigkeitsklasse hoch bis sehr hoch einzuordnen sind. Hingegen fallen die rechnerisch ermittelten einaxialen Druckfestigkeit aus den Punktlast- versuchen für Tonsteine in senkrechter Belastungsrichtung zu den Schichtung (stehend) in alle Festigkeitsklassen von sehr gering bis hin zu sehr hoch. Parallel zur Schichtung (lie- gend) ist die Druckfestigkeit in der Regel eine Klasse geringer.

Die Beurteilung der Abrasivität erfolgt anhand des Versuches, Cerchar Abrasivitäts-Index (CAI) nach Nr. 23 des Arbeitskreises 3.3 "Versuchstechnik Fels" der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V. Mit dem Cerchar-Verfahren wird das Verschleißverhalten von Gestein direkt getestet, was eine unmittelbare Beurteilung der entsprechenden Gesteinsabrasivität zulässt. Der CAI-Wert der Probe ist der Mittelwert aus fünf Einzelwerten. Die Gesteinsabra- sivität wir dann nach Tabelle 4 klassifiziert.

CAI Klassifikation

0,1 - <0,5 extrem niedrig

0,5 - <1,0 sehr niedrig

1,0 - <2,0 niedrig

2,0 - <3,0 mittel

3,0 - <4,0 hoch

4,0 - <5,0 sehr hoch

≥ 5,0 extrem hoch

Tabelle 4: Klassifizierung der Abrasivität nach dem Cerchar-Index-Versuch

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Der Cerchar-Abrasivitäts-Index wurde an 2 Gesteinsproben am Schwarzjura durchgeführt. Die Ergebnisse der jeweiligen Gesteinsproben ist in Tabelle 5 aufgetragen. Danach ist die Gesteinsabrasivität des Kalksteins als sehr niedrig einzustufen.

Bohrung Tiefe Gestein CAI Standardabweichung Klassifikation

BK1 7,50 – 7,95 Kst, Vaihinger Pflasterstein 0,6 0,13 sehr niedrig

BK6 7,25 – 7,80 Kst, Vaihinger Pflasterstein 0,6 0,17 sehr niedrig

Tabelle 5: CAI Versuchsergebnisse an Gesteinsproben im Kalkstein des Unterjura

7.2 Bodenmechanische Kennwerte

Anhand der vorliegenden Unterlagen aus Gutachten in der näheren Umgebung, der disku- tierten Ergebnisse der Laborversuche sowie unseren Erfahrungen mit bodenmechanisch bzw. felsmechanisch gleichartigen Böden und Fels kann der angetroffene Baugrund in An- lehnung an bautechnische Regelwerke klassifiziert und durch charakteristische Kennwerte für statische Untersuchungen beschrieben werden (siehe Tabelle 6).

Die Gesteinsfestigkeit allein ist dabei kein Kriterium für die Zuordnung zur Klasse 6 oder Klasse 7. Wir empfehlen in Anlehnung an DIN 18 300 eine Unterscheidung nach der Kluft- körpergröße, die sich als zweckdienlich erwiesen hat. Danach sind Kluftkörper von mehr als 0,1 m3 Rauminhalt, dies entspricht z. B. bei einer 40 cm dicken Felsbank Kluftkörpern mit einer Kantenlänge von rund 0,5 m mal 0,5 m, der Felsklasse 7 zuzuordnen. Werden solche Felsarten während des Lösens durch Reißgeräte gebrochen, ändert sich ihre Einstufung nicht.

Die in Tabelle 6 angegebene Kohäsion für das Festgestein des Unterjua (Lias alpha) ist eine sogenannte technische Kohäsion, deren Größe Einflüsse wie Durchtrennungsgrad des Ge- birges, Beschaffenheit, Gefüge und Füllung von Trennflächen berücksichtigt. Die gesamte Scherfestigkeit, die sich aus den Angaben von Reibungswinkel und technischer Kohäsion ergibt, basiert auf der Modellvorstellung eines stark durchtrennten Gebirgskörpers, in dem sich zusammenhängende Scherfugen ausbilden können, auf denen ein Scherwiderstand wirksam ist.

Die in der Tabelle 6 für Fels angegebenen Kohäsionswerte können für Grundbruchberech- nungen zugrunde gelegt werden. Für die Erddruckermittlung verweisen wir auf Ab- schnitt 8.2.3.

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geol. Bezeichnung Auffüllungen Unterjura Unterjura (überwiegend bindig / Verwitterungslehm0) (Schwarzjura/Lias alpha) nicht bindig) Wechsellagerung Tonstein/Kalkstein/ Kalksandstein

Konsistenz steif fest - (vorherrschend)

Lagerungsdichte locker-mitteldicht - -

Gesteinsfestigkeit (DIN 1054) - - mürb, mäßig mürb, mäßig hart, hart

Verwitterungsstufe - VS4 VS3 bis VS1 (DIN EN ISO 14 689-1)

Klassifikationen

Bodengruppe (DIN 18 196) A [TL,TM/ TL,TM,TA Tst, Kst, KSst ST, ST*, GT,GT*,GW,X,Y1)] ST*, GT*,X

Bodenklasse (DIN 18 300) 3,4,71) 4,5 6,72)

Frostempfindlichkeit sehr/mittel sehr keine

Klasse nach ZTV E-StB 17 F3/F2 F3 -

Sackungsgefahr groß/mittel mittel -

charakteristische Kennwerte

Wichte  [kN/m³] 20/18 21 24

unter Auftrieb ' [kN/m³] 10/10 11 14

Reibungswinkel ' [°] 25/30,0 25 25-303)

Kohäsion c' [kN/m²] 5/0 20 ≥ 803)

Steifemodul E [MN/m²] - 20 100-200 S für Setzungsberechnungen 4)

0. gilt – dort wo natürlich anstehend – bei Unterjura Festgesteinen bis in eine Tiefe von rund 4 m ab heutiger Geländeoberfläche
1. gilt für Steine und Blöcke, Bauwerksreste und dergleichen, die in den Auffüllungen vorhanden sein können.
2. Als Zuordnungskriterium zu den Felsklassen 6 und 7, siehe Text.
3. Rechenwerte für Gebirgsfestigkeit, siehe Text.
4. Für eine Wiederbelastung können die Werte verdoppelt werden.

Tabelle 6: Klassifikationen und charakteristische Kennwerte

Das Baugrundstück liegt nach DIN 4149:2005-04 und der entsprechenden regionalen Karte der Erdbebenzonen, hier für Baden-Württemberg, in Erdbebenzone 1. Die hier maßgebende Untergrundklasse ist R, die maßgebende Baugrundklasse A.

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7.3 Homogenbereiche

Nach den Allgemeinen Technischen Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) der VOB/C, Ausgabe 2019, ist der Baugrund in Homogenbereiche einzuteilen. Bei der Definition der Homogenbereiche sind die verfahrens- und gerätespezifischen Besonderheiten für jedes Gewerk zu berücksichtigen.

Nach derzeitigem Kenntnisstand wird für das vorliegende Bauvorhaben mit den in Tabelle 8 und Tabelle 9 genannten Homogenbereichen folgender Gewerke des Tiefbaus entsprechend den ATVs gerechnet: ▪ DIN 18 300, Erdarbeiten, gilt für das Lösen, Laden, Fördern, Einbauen und Verdichten von Boden, Fels und sonstigen Stoffen und ▪ DIN 18 301, Bohrarbeiten für Bohrungen jeder Art.

Die Homogenbereiche sind in den nachfolgenden Tabellen anhand der Bandbreite ihrer Kennwerte definiert. Zur Vereinfachung von Ausschreibung, Aufmaß und Abrechnung wer- den die Homogenbereiche für Erd- und Bohrarbeiten einheitlich für beide Bauverfahren fest- gelegt.

DIN 18 300/DIN 18 301

geol. Bezeichnung Erdarbeiten/ Bohrarbeiten

Auffüllung A1 Verwitterungslehm des Unterjura0) B1 Festgestein des Unterjura B2/X1

0. gilt – dort wo natürlich anstehend – bei Unterjura Festgesteinen bis in eine Tiefe von rund 4 m ab heutiger Geländeoberfläche

Tabelle 7: Zuordnung Homogenbereiche

Die Einteilung der Homogenbereiche ist im Zuge der weiteren Planung in Abhängigkeit von den vorgesehenen Bauverfahren zu überprüfen und ggf. fortzuschreiben.

Die Homogenbereiche für Erdarbeiten gelten für das Lösen, Laden, Fördern, Einbauen und Verdichten von Boden, Fels und sonstigen Stoffen. Desweiteren empfehlen wir, entspre- chend der ZTV E-StB 17 als Kriterium für die Zuordnung der Klasse 6 und Klasse 7 eine Un- terscheidung nach Kluftkörpergröße, die sich als zweckdienlich erwiesen hat (siehe Ab- schnitt 7.1). Die Homogenbereiche für Bohrarbeiten gelten für Bohrungen jeder Art.

Die in den nachstehenden Tabellen (Tabelle 8, Tabelle 9) genannten Homogenbereiche sind im Zusammenhang mit den DIN 18 300 und DIN 18 301 zu verwenden.

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Etwaig vorhandener Oberboden ist nach ATV DIN 18 320, Landschaftsbauarbeiten, unabhän- gig von seinem Zustand vor dem Lösen ein eigener Homogenbereich "O".

Homogenbereich A1 B1 B2

geol. Bezeichnung Auffüllung Verwitterungs- Schwarzjura (überwiegend bin- lehm0) (Lias alpha) dig / nicht bindig)

Boden

Bodengruppe (DIN 18 196) A [TL,TM/ TL,TM,TA,OU - GU,GU*,GW,X,Y1)] ST,ST*,GT,GT*,X

Korngrößenverteilung (DIN 18 123) T: 0 – 30 T: 0 – 80 - U: 10 – 50 U: 10 – 80 S: 10 – 75 S: 0 – 50 G: 0 – 80 G: 0 – 70

Stein-/ Blockanteile (DIN EN ISO 14 688-1)2) Steine < 40 % Steine < 40 % - Blöcke < 15 % Blöcke < 15 % große Blöcke < 5 % große Blöcke < 5 %

Lagerungsdichte (DIN 18 126) locker bis dicht - -

Plastizitätszahl I p (DIN 18 122-1) 10 bis 40 /- 10 bis 80 -

Konsistenzzahl I c (DIN 18 122-1) 0,25 bis > 1,25 0,25 bis > 1,25 -

Wassergehalte [%] < 40 5 bis 100 -

undrainierte Scherfestigkeit c [kN/m²] 20 bis 400 /- 15 bis 300 - u

Dichte  [t/m3] 1,8 bis 2,2 1,8 bis 2,1 -

organische Anteile, Glühverlust [%] < 6 < 6 - (DIN 18 128)

LCPC Abrasivitäts-Koeffizient 0-500 0-250 - LAK [g/t]

0. gilt – dort wo natürlich anstehend – bei Unterjura Festgesteinen bis in eine Tiefe von rund 4 m ab heutiger Geländeoberfläche
1. gilt für Steine und Blöcke, Bauwerksreste und dergleichen, die in den Auffüllungen vorhanden sein können
2. Steine bis  200 bis 630 mm, Blöcke bis  200 bis 630 mm, große Blöcke  > 630 mm nach DIN 18196

Tabelle 8: Homogenbereiche "Boden" nach DIN 18 300 / DIN 18 301, Erd- und Bohrarbeiten

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Homogenbereich A1 B1 X1

geol. Bezeichnung Auffüllung Verwitterungs- Schwarzjura (überwiegend bin- lehm0) (Lias alpha) dig / nicht bindig)

Fels

Beschreibung (DIN EN ISO 14 689-1) siehe auch Abschnitt 7.1

Benennung - - Wechsellagerung Tst / Kst,FSst,KSst

Verwitterung - - Tst: VS3,VS2,VS1 Kst,KSst,FSst: VS2,VS1

Veränderung - - Tst: zerfallen bis verfärbt Kst,KSst,FSst: verfärbt bis frisch

Veränderlichkeit - - Tst: stark veränderlich bis veränderlich Kst,KSst,FSst: nicht veränderlich

Trennflächenrichtung - - 0-360° / 0-90°

Schichtflächenabstände - - Tst: fein laminiert bis dünn Kst,KSst,FSst: dünn bis dick

Kluftabstände - - Tst: außerordentl. eng- ständig bis engständig Kst,KSst,FSst: mittelstän- dig bis sehr weitständig

Gesteinskörperform - - Tst: vielflächig Kst,KSst,FSst: tafelförmig

-Einaxiale Druckfestigkeit [N/mm2] (DGGT- - - Tst: 1 bis 50 Empfehlung Nr. 1) Kst,KSst,FSst: 2,5 bis 500

CERCHAR-Abrasivitäts-Index - - 0,3-3,5 CAI [-] (DGGT Nr. 23)

0. gilt – dort wo natürlich anstehend – bei Unterjura Festgesteinen bis in eine Tiefe von rund 4 m ab heutiger Geländeoberfläche
1. gilt für Steine und Blöcke, Bauwerksreste und dergleichen, die in den Auffüllungen vorhanden sein können

Tabelle 9: Homogenbereiche "Fels" nach DIN 18 300 / DIN 18 301, Erd- und Bohrarbeiten

8 Bautechnische Folgerungen

Aufgrund des angetroffenen und beschriebenen Baugrunds können für die weitere Planung und die Herstellung des Gebäudes weitergehende Empfehlungen und Hinweise

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▪ zur Gründung (Abschnitt 8.1), ▪ zum Herstellen der Baugrube (Abschnitt 8.2), ▪ zu den gegenseitigen Einflüssen von Bauwerk und Grundwasser (Abschnitt 8.3), ▪ zur Hinterfüllung und zum Erddruck (Abschnitt 8.4) und ▪ zu den Verkehrsflächen (Abschnitt 8.5) gemacht werden.

8.1 Gründung

Die Fußbodenhöhe liegt im Untergeschoss zwischen den Achsen B-F…G/1-12 bei 450,60 mNN, im Bereich von Aufzugsunterfahrten nochmals rund 1 m bis 1,5 m tiefer. Ge- mäß aktueller Planung werden damit die Auffüllungen durchteuft, es kommen hier alle Fun- damente auf den sehr gut tragfähigen Ton- und Kalksteinen des Unterjura zu liegen. Hier kann problemlos eine Flachgründung (Abschnitt 8.1.1) auf Einzel- und Streifenfundamenten oder – im Bereich von Aufzugsunterfahrten und Schächten - über statisch wirksame Boden- platten erfolgen. In Bereichen der über das Untergeschoss hinausragenden Obergeschosse werden einer- seits Fundamentvertiefungen mittels unbewehrter Gründungpfeiler (Abschnitt 8.1.2) bis auf den tragfähigen Unterjura bzw. die Basis des ehemaligen Steinbruchs erforderlich. Wie in Abschnitt 2 erläutert, wird im Bereich der Achsen A-B/1-6 der Versorgungskanal über- brückt. Hier ist eine Abtragung der Bauwerkslasten über gesonderte Pfähle in Achse A und Pfähle der Baugrubensicherung in Achse B vorgesehen (Abschnitt 8.1.3).

Da das Baugelände nach den Richtlinien für den Straßenbau, RStO 12, in Frosteinwirkungs- zone II liegt, empfehlen wir für höher liegende Fundamente eine Mindesteinbindetiefe von 1,0 m unter Gelände, wobei höherliegende Fundamente dann über Betonplomben oder Be- tonstreifen bis auf die tragfähigen Festgesteine des Unterjura zu führen sind. Im restlichen Untergeschoss können auch geringere Einbindetiefen gewählt werden, die einen flächigen Felsaushub ohne lokale Vertiefungen zulassen und somit die ansonsten bei der Herstellung von Fundamentgräben im Fels einhergehenden flächige und seitliche Auflockerungen und den geologisch bedingten Mehrausbruch vermeiden.

8.1.1 Flachgründung

Der Bemessungswert des Sohlwiderstands für quadratische Einzelfundamente auf Fels kann in Abhängigkeit vom Trennflächengefüge und von der einaxialen Druckfestigkeit nach Bild A.6.3 der DIN 1054 festgelegt werden. Unter der Voraussetzung, dass die Fundament- sohlen in den mindestens mäßig mürben Ton- und Kalksteinen (einaxiale Druckfestigkeit

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 ≥ 12,5 MN/m2) und einem dünnbankigen (< 20 cm) Trennflächengefüge zu liegen kommen, u empfehlen wir in Anlehnung an Bild A.6.3 der DIN 1054, für quadratische Einzelfundamente und Rechteckfundamente mit Abmessungen von a'/b'< 2 einen Bemessungswert des Sohl- widerstandes von σ = 1 400 kN/m2 R,d anzusetzen. Für Streifenfundamente gelten 80 % des angegebenen Werts.

Die Felsqualität sollte von uns vor Ort überprüft werden. Da die Schichtflächen nur flach geneigt sind, ist der Tonstein in der Fläche etwas leichter zu lösen. Das Herstellen einzelner Fundamentgruben ist demgegenüber mit erheblich mehr Aufwand und geologisch beding- tem Mehrausbruch verbunden. Wir empfehlen daher, die Baugrube auf ein einheitliches Ni- veau auszuheben und die Fundamente mit Hilfe einer Schalung zu betonieren. Geologisch bedingter Mehrausbruch kann unter den Fundamenten mit unbewehrtem Beton und unter der Bodenplatte durch den Unterbau ausgeglichen werden (Abschnitt 8.2.1).

Bei mittiger Belastung ist A' = A, bei ausmittiger Lage der Sohldruckresultierenden ist die rechnerische Fundamentfläche mit der ermittelten Ausmitte e wie folgt zu reduzieren: A' = (a – 2 e ) . (b – 2 e ). a b

Die genannten Bemessungswerte des Sohlwiderstandes sind nur unter der Voraussetzung zulässig, dass die Neigung der charakteristischen bzw. repräsentativen Sohldruckresultie- renden die Bedingung tan δ = H/V ≤ 0,2 einhält.

Bei stark exzentrischen Einwirkungen muss zusätzlich zum Nachweis der begrenzten klaf- fenden Fuge der Nachweis gegen Gleichgewichtsverlust durch Kippen (Grenzzustand EQU) näherungsweise durch einen Vergleich destabilisierender und stabilisierender Bemes- sungsgrößen der Einwirkungen, bezogen auf eine fiktive Kippkante am Fundamentrand, ge- führt werden.

Setzungen können in Anlehnung an die DIN 1054 bei Nutzung des oben genannten Bemes- sungswertes des Sohlwiderstandes in einer Größenordnung von etwa 0,3 % bis 0,5 % der kleineren Fundamentbreite angenommen werden.

Sofern alternativ zu Einzel- und Streifenfundamenten eine Gründung über elastisch gebet- tete Bodenplatten ausgeführt werden soll, werden nachfolgend hierzu Angaben gemacht.

Die Berechnungen zur Bemessung der Plattengründung können mit dem Bettungs- oder mit dem Steifemodulverfahren erfolgen. Während für das Steifemodulverfahren direkt die in Tabelle 6 angegebenen Steifemoduln verwendet werden können, sind die Bettungsmoduln kein Bodenkennwert, sondern eine von den Baugrundsteifigkeiten, den Beanspruchungen, der Steifigkeit des Bauwerkes und den Fundamentabmessungen abhängige Größe, die über

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Setzungsberechnungen für das jeweilige Bauwerk und seine Belastung individuell zu ermit- teln sind.

Entsprechende Berechnungen nach dem Steifemodulverfahren zur Ermittlung der Bet- tungsmoduln haben wir als ersten Iterationsschritt unter Ansatz einer Geschosslast von ca. 15 kN/m² und einer vereinfachten Geometrie der Plattengründungen durchgeführt. Für die Bemessung der Bodenplatte mit dem Bettungsmodulverfahren kann unter Annahme einer einheitlichen Flächenlast von ca. 130 kN/m² und rechnerischen Setzungen von rund 0,5 cm ein charakteristischer Wert des Bettungsmoduls von k = 25 MN/m3 in Ansatz gebracht s,k werden. Dieser Wert kann im Bereich von Plattenverstärkungen sowie in den Randbereichen der Platte auf einer Breite, die dem Doppelten der Bodenplattenstärke plus Wandstärke ent- spricht auf k = 40 MN/m3 erhöht werden. s,k

Diese ersten Ansätze sind nach Vorlage des Bauwerksentwurfs und der Einwirkungen zu überprüfen. Gegebenenfalls sind weitere Iterationsschritte nach den Angaben des Trag- werksplaners zur Größe und Verteilung der Sohlspannung sowie der Plattengeometrie er- forderlich.

8.1.2 Pfeilergründung

Dort, wo in der Baugrubensohle noch Restmächtigkeiten an Steinbruchabraum anstehen, müssen die Fundamente mittels Gründungspfeilern aus unbewehrtem Beton tiefer geführt werden. Streifenlasten sollten nicht auf ganzer Länge tiefgeführt werden. Wirtschaftlicher ist, sie punktuell tiefzuführen und die Wände als lastübertragende Scheiben auszubilden. Dabei ist der Aufwand für die Fundamentherstellung und für die Bewehrung in den wandar- tigen Trägern zu optimieren. Unter Streifenlasten sind rechteckförmige Gründungspfeiler, die mit ihrer langen Seite in Richtung der Streifen orientiert sind, gegenüber runden von Vorteil. Wir empfehlen, nur den obersten Fundamentbereich mit einer planmäßig vorgegebenen Di- cke bewehrt herzustellen und die Tieferführung mit unbewehrtem Beton auszuführen.

Die Werte für den Bemessungswert des Sohlwiderstandes der Gründungspfeiler sind von der Einbindetiefe unter der OK der Bodenplatte abhängig. Bei einer Mindesttiefe von 2 m bis zum Erreichen gering bis mäßig verwitterten Unterjura beträgt danach der Bemessungswert des Sohlwiderstandes  = 1 800 kN/m2. Bei Einbindetiefen von mehr als 4 m sind Werte für R,d den Bemessungswert des Sohlwiderstandes von  = 2 400 kN/m2 möglich. Beim Nachweis R,d muss das Fundamenteigengewicht nicht angesetzt werden, da es bei der Festlegung des Bemessungswertes des Sohlwiderstands bereits berücksichtigt ist und dieser bei zuneh- mender Einbindetiefe stärker ansteigt als die Zusatzspannung, die sich aus dem Gewicht des Fundamentes ergibt.

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Entsprechend unseren Erfahrungen bei der Herstellung von Pfeilergründungen in vergleich- baren Baugrund- und Grundwasserverhältnissen können derartige Gründungspfeiler unver- baut hergestellt werden, wenn der Beton unmittelbar nach dem zügigen Aushub der Pfeiler- grube eingebracht wird. Wegen der lockeren Auffüllungen sowie der zu erwartenden Was- serzutritte empfehlen wir jedoch, sicherheitshalber eine Schutzverrohrung bereitzuhalten für den Fall, dass sich die Pfeilerwände nicht als standsicher erweisen sollten. Bei geringem Nachbruch ist ein Mehrverbrauch an Füllbeton eventuell günstiger als der Einsatz einer Ver- rohrung.

8.1.3 Pfahlgründung

Für die Überbauung des Versorgungskanals müssen die Bauwerskslasten auf Bohrpfählen abgetragen werden. Entsprechend Erfahrungswerten aus der Umgebung bzw. der EA- Pfähle, Tabelle 5.18 und 5.19 empfehlen wir, folgende charakteristische Widerstands-Werte für den Bruchwert der Pfahlmantelreibung q und Pfahlspitzenwiderstand q anzuset- s,k b,k zen: q = 200 kN/m² in oberflächennah Verwitterungsschichten (bis ca. 4 muGOK) s,k q = 300 kN/m² im gering bis mäßig verwitterten Unterjura s,k bzw. ab ehemaliger Steinbruchsohle q = 3 000 kN/m² im gering bis mäßig verwitterten Unterjura bzw. b,k q = 4 500 kN/m² bei Erreichen der Oolithenbank. b,k Bei flächig anstehenden Felsbänken, zum Beispiel der an der Basis der Angulatensandstein- Formation anstehenden Oolithenbank, können gemäß der in Abschnitt 7.1 dokumentierten Druckfestigkeiten die oben aufgeführten deutlich höhere Widerstands-Werte angesetzt wer- den. Damit wird auch verhindert, dass die Pfähle durch diese Schichten hindurch mit großem Aufwand durchteuft werden müssen. Da für die Felsbohrungen sowieso größere Bohrgeräte erforderlich werden, empfehlen wir auch, zur Begrenzung der Pfahltiefen größere Bohr- durchmesser zu wählen. In den darüber liegenden Schichten bzw. im Steinbruchabraum darf eine Mantelreibung nicht zum Ansatz gebracht werden.

Gemäß Abs. 5.4.6.5 Bohrpfahlwände und Schlitzwände der EA-Pfähle 2012 dürfen die Erfah- rungswerte nach Tabelle 5.12 bis Tabelle 5.19 auch für tangierende oder überschnittene Bohrpfahlwände und Schlitzwände verwendet werden, sofern nur die im Kontaktbereich zum Boden wirkenden Nettoflächen für Pfahlspitzendruck und Pfahlmantelreibung angesetzt werden. Als Nettofläche wird dabei eine im Grundriss flächengleiche rechteckförmige Er- satzwand zugrunde gelegt. Sofern die Wände freigelegt werden und damit Erddruckkräfte wirksam sind, die einen Dif- ferenzdruck, z. B. aus einer aktiven Erddruckbelastung hinter der Wand und einer passiven Erddruckbelastung vor der Wand hervorrufen, siehe auch Abschnitt 8.2.3, darf nur an den

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Wandflächen Pfahlmantelreibung angesetzt werden, bei denen ein Erddruckneigungswinkel δ < 0 vorhanden ist.

Bei einer Pfahlgründung im hier anstehenden Fels ist für das Gebäude mit Setzungen von rund 1 cm zu rechnen. Dabei ist vorausgesetzt, dass die Bohrlochsohlen, z. B. mit einem Bohreimer, sauber beräumt werden, um den vollständigen Kraftschluss verformungsarm sicherzustellen.

8.2 Herstellen der Baugrube

Die großflächige Baugrubensohle wird unter Berücksichtigung von Bodenplattendicke, Dämmung und Bodenplattenunterbau von 60 cm im UG etwa bei 450,0 mNN und im auskra- genden EG etwa bei 454,2 mNN liegen. Im Bereich der Aufzugsunterfahrten werden sie etwa nochmal 1,0 m bis 1,5 m tiefer liegen. Ausgehend von einer Geländehöhe von ca. 459 mNN bis 454 mNN bindet die Baugrube damit von rund 4 m bis etwa 9 m in das Gelände ein und damit bis in die Schichten der Angulatensandstein-Formation des Unterjura.

Für die Baugrubensicherung sind freie Böschungen bereichsweise möglich und zu untersu- chen. Dort, wo der Platz nicht zur Verfügung steht, werden Baugrubensicherungsmaßnah- men erforderlich, die unterschiedlich gestaltet werden können: ▪ Bohrträgerverbauten mit Holz- oder Spritzbetonausfachung, erstere dort, wo die Träger wieder gezogen werden können, ▪ diese auch in den Deckschichten als schwebende Kopfverbauten über einer Felsvernage- lung im gering bis mäßig verwitterten Fels und letztlich noch ▪ Bohrpfahlverbauten, je nach anstehenden Böden (Auffüllungen / Fels) und Erfordernis der gleichzeitigen Lastabtragung durch die Überbauung, tangierend oder aufgelöst mit Spritzbetonausfachung.

Der Aushub und die Wiederverwendbarkeit des Baugrubenaushubs wird in Abschnitt 8.2.1 behandelt. Zur Ausbildung der Baugruben nehmen wir in den Abschnitten 8.2.2 (Baugruben- böschungen), 8.2.3 (Verbau) und 8.2.4 (Bauzeitliche Wasserhaltung) Stellung.

8.2.1 Aushub und Wiederverwendbarkeit

Entsprechend dem in der Anlage 3 dargestellten Geländeschnitte und Schichtlagerungskar- ten (bzw. Darstellung der Ausbreitung des ehemaligen Steinbruchs) fallen beim Aushub Auf- füllungen, Verwitterungslehm sowie Tonsteine, Kalksteine und ggf. Kalksandsteine des Un- terjura an.

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Im Zuge der Baumaßnahme fällt jedoch deutlich mehr Aushub an, als für die Arbeitsräume geotechnisch und abfallrechtlich wiederverwendbar oder erforderlich, so dass überschüs- siges Aushubmaterial entsorgt oder anderweitig verwertet werden muss.

Gemäß Baugesetzbuch (BauGB; § 202) ist Oberboden (Mutterboden) besonders zu schützen und einer Wiederverwendung zuzuführen. Vor einer Überschüttung ist eventuell noch ver- bleibender Oberboden abzutragen.

Die Bodenklassen und Zuordnung zu Homogenbereichen der zu lösenden Böden und Fest- gesteine sind für die Gewerke Erdarbeiten (DIN 18 300) und Bohrarbeiten (DIN 18 301) sind in den Abschnitten 7.1 und 7.3 beschrieben.

Die beim Aushub anfallenden Auffüllungen sind aufgrund ihrer inhomogenen Zusammen- setzung für erdbautechnische Zwecke mit definierten Anforderungen in der Regel nicht ge- eignet und sollten daher – sofern wieder verwendbar (insbesondere die Auffüllungen in der Qualität Z 1.2 aus der Geländemodellierung im Zuge früherer Baumaßnahme außerhalb des Steinbruchs, siehe Abschnitt 6) - nur für untergeordnete Erdbaumaßnahmen wie beispiels- weise Lärm- oder Sichtschutzwälle sowie Geländemodellierungen wiederverwendet wer- den. Die Auffüllungen des Das gegebenenfalls im Bereich ehemaliger Verkehrsflächen anfallende Tragschichtmaterial ist zur Wiederverwendung, z. B. als Verfüllmaterial, für die Befestigung von Bauflächen oder als Bodenaustauschmaterial unter Verkehrsflächen geeignet und sollten deshalb vom übri- gen Aushub separiert belassen werden. Die Auffüllungen aus der Steinbruchverfüllung sind gemäß den Angaben in Abschnitt 6 zwi- schenzulagern, zu beproben und zu entsorgen.

Die Verwitterungslehme sind auf Grund der im Bereich der Ausrollgrenze liegenden natür- lichen Wassergehalte grundsätzlich für den Wiedereinbau für erdbautechnische Zwecke mit definierten Anforderungen geeignet, wobei bei Antreffen weicher Konsistenz dann Boden- verbesserungsmaßnahmen mit Bindemitteln, z. B. durch Einmischen von Feinkalk oder Mischbindemitteln, vorgenommen werden müssen.

Die Ton- und Kalksteinformationen des Schwarzjura mit einer mindestens geringen einaxi- alen Druckfestigkeit bzw. einer mäßig mürben Gesteinsfestigkeit eignen sich ohne Aufbe- reitung nicht zu einem hohlraumarmen und damit sackungsarmen Wiedereinbau. Werden sie jedoch in einer Brecher- und evtl. zusätzlich einer Siebanlage aufbereitet, können sie zur Verfüllung von Arbeitsräumen, auch mit höheren Anforderungen, verwendet werden.

Die letzten 0,5 m des Aushubs über den jeweiligen Gründungssohlen - sowohl in Ton- als auch Kalksteinen - sind schonend und möglichst schichtparallel auszuführen, um Auflo-

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ckerungen unterhalb der Gründung auszuschließen. Durch vorgeprägte Schichtflächen und die Stellung der Trennflächen wird geologisch bedingter Mehraushub nicht vermeidbar sein. Er kann durch unbewehrten Beton unter Fundamenten oder verdichtetes Tragschicht- material unter Bodenplatten ausgeglichen werden. Dabei kann auch die in Abschnitt 8.3 ge- forderte Dränschicht in die Überlegungen mit einbezogen werden. Die Aushubsohle ist von losem Material zu beräumen, was aufgrund der unregelmäßigen Kluftstruktur einen beson- deren Aufwand, z. B. manuelles Arbeiten, erforderlich machen kann. Alternativ zum Lösen mittels Bagger und Felswerkzeug könnte die Feinprofilierung von Felsböschungen und der Baugrubensohle mittels (Anbau)Felsfräsen erfolgen. Diese haben den Vorteil, dass das Fräsgut ein wiedereinbaufähiges, abgestuftes Korngemisch liefert und ohne weitere Aufbe- reitung eingebaut werden kann. Des Weiteren wird mit dem schonenden Felsabtrag die Ge- birgs-Strukturfestigkeit gewahrt und schädliche Auflockerungen vermieden.

Wir weisen auf die Frostgefährdung und die Witterungsempfindlichkeit der insbesondere in Zwischenaushubzuständen in der Baugrubensohle anstehenden bindigen Böden (Verwitte- rungslehm) hin, die bei Bauarbeiten im Winter Schutzmaßnahmen erforderlich machen kön- nen.

8.2.2 Baugrubenböschungen

Unter Berücksichtigung der geologischen Randbedingungen kann die Baugrube bei ausrei- chenden Platzverhältnissen bereichsweise geböscht hergestellt werden. Ansonsten muss die Baugrube mit einem Baugrubenverbau (Abschnitt 8.2.3) gesichert werden. Im Bereich des bestehenden Versorgungsgebäudes und Hauptgebäudes werden zur Herstellung des Untergeschosses bzw. deren Unterfahrten Unterfangungen oder geeignete Verbauten erfor- derlich (siehe hierzu ebenfalls Abschnitt 8.2.3).

Im vorliegenden Fall treffen die Voraussetzungen für die Ausführung von Regelböschungen nach DIN 4124 nicht zu. Unter Berücksichtigung von uns exemplarisch durchgeführten Standsicherheitsuntersuchungen nach DIN 4084 und in Anlehnung an DIN 4124 empfehlen wir, für Böschungshöhen bis insgesamt 9 m in den Auffüllungen und Verwitterungslehm (also den bis in 4 m ab GOK (noch) anstehenden Schichten des Unterjura) Böschungsneigun- gen von maximal 45 ° auszubilden. In den Festgesteinen des Schwarzjura kann, wie im Re- gelfall, maximal mit 80 geböscht werden. Im Bereich zwischen Auffüllungen bzw. Verwitte- rungslehm und dem felsartigen Schwarzjura sollte eine Berme von 1,5 m Breite vorgesehen werden.

Bei allen Böschungen muss stets ein lastfreier Streifen von mindestens 1 m an der Bö- schungsschulter freigehalten werden. Falls Aushubmaterial entlang der Baugrube zwi- schengelagert wird, ist ein Mindestabstand von 2 m zwischen Böschungsschulter und

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Zwischendeponie einzuhalten. Ferner ist sicherzustellen, dass kein Oberflächenwasser über die Randböschungen fließt. Hierzu ist es zweckmäßig, sofern ein Gefälle zur Baugrube be- steht, kleine Erdwälle auf den Böschungskronen anzulegen und für eine gezielte Ableitung von oberflächig zusammenfließendem Wasser zu sorgen. Im Einflussbereich von Bestands- gebäuden sind gesonderte Standsicherheitsuntersuchungen zur Ausbildung der Siche- rungsmaßnahmen erforderlich.

Sollten Sickerwasseraustritte oberhalb der im Übergangsbereich Boden/Festgestein emp- fohlenen Bermen auftreten, so können diese durch Auflastfilter oder Sickerschlitze stabili- siert und auf den Bermen gefasst und über Mulden auf den Bermen abgeführt werden. Zur Einhaltung der Filterstabilität zwischen Filtermaterial und anstehendem Baugrund empfeh- len wir den Einbau eines Geotextils. Darüber hinaus ist durch entsprechende Ausbildung der Berme dafür zu sorgen, dass anfallendes Wasser auf den Bermen sicher abgeführt werden kann.

Zur Vermeidung von Erosion, Aufweichen und übermäßiger Austrocknung sollten die Bö- schungen in Auffüllungen und Verwitterungslehm mit einer Folie abgedeckt werden.

Auch wenn eine generelle Sicherung der Böschungen im Festgestein nicht erforderlich wird, sind bedarfsweise Sicherungsmaßnahmen einzuplanen. Entsprechend zu sichernde Berei- che sind zum einen Schwachstellen im Gebirge, die vorab nicht definiert werden können und erst vor Ort durch den Gutachter festzulegen sind. Daneben betrifft dies Bereiche mit Was- serzutritten. So müssen bei den Felsböschungen brüchige Felspartien zur Vermeidung von Steinschlag beseitigt werden. Aus Arbeitsschutzgründen empfehlen wir, für die Felsböschungen eine Steinschlagsicherung herzustellen, siehe unten.

Wegen der Witterungsanfälligkeit der Tonsteine ist bei eventuellem Sicker- oder Grundwas- serzustrom aus dem Gestein ohne Schutzmaßnahmen mit einem Aufweichen und lokalen Standsicherheitsproblemen zu rechnen, so dass entweder die Arbeitsräume aus Sicher- heitsgründen zu vergrößern und die Böschungen dauernd nachzuarbeiten oder durch die oben genannten technischen Maßnahmen zu sichern sind. Als Sicherung empfehlen wir eine mit kurzen Nägeln konstruktiv vernagelte, dünne Spritz- betonschale in Kombination mit Dränmatten, die auf den Fels angebracht werden. In der Spritzbetonschale sind entsprechende Dränöffnungen vorzusehen.

Außerdem empfehlen wir, die Böschungen während der Aushubarbeiten ingenieurgeolo- gisch aufnehmen zu lassen, um weiche Bereiche in den Verwitterungslehm sowie mögliche Störungen und ein ungünstiges Kluftgefüge im Gebirge frühzeitig erkennen zu können.

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8.2.3 Verbaumaßnahmen und Unterfangungen

Dort, wo der Platz nicht zur Verfügung steht, werden Baugrubensicherungsmaßnahmen er- forderlich, die unterschiedlich gestaltet werden können: ▪ Bohrträgerverbauten mit Holz- oder Spritzbetonausfachung, erstere dort, wo die Träger wieder gezogen werden können, ▪ diese auch in den Deckschichten als schwebende Kopfverbauten über einer Felsvernage- lung im gering bis mäßig verwitterten Fels, ▪ Unterfangungen im Bereich des bestehenden Versorgungsgebäudes und Hauptgebäudes oder ▪ Bohrpfahlverbauten, je nach anstehenden Böden (Auffüllungen / Fels) und Erfordernis der gleichzeitigen Lastabtragung durch die Überbauung, tangierend oder aufgelöst mit Spritzbetonausfachung.

Für den Verbau werden eine Planung sowie eine statische Berechnung erforderlich. Dabei ist die Erddruckermittlung mit den charakteristischen Kennwerten aus Abschnitt 7.1 und dem in Abschnitt 4 dargestellten Schichtenverlauf vorzunehmen. Entwurf und Berechnung sollten gemäß der EAB (Empfehlung des Arbeitskreises Baugruben der Deutschen Gesell- schaft für Geotechnik) erfolgen. Dabei sind außer der Standsicherheit stets auch die erwar- teten Verformungen des Verbaus nachzuweisen. Für die Felssicherung sind entsprechende Programme zur Untersuchung von Fels einzusetzen.

Die Gründungssohlen des Neubaus liegen bereichsweise rund 5 m unter der Gründungssoh- len des Versorgungsgebäudes, so dass zwingend eine Unterfangung des Bestandsgebäudes erforderlich wird. Hierauf gehen wir am Ende dieses Abschnitts ein.

Verbau: Wir schlagen vor, zur Sicherung des Geländesprungs bis zur Festgesteinsoberflä- che einen rückverankerten Trägerverbau zu realisieren, wobei der Trägerfuß mit einem Na- gel zu sichern ist (siehe Anlage 6). Die restliche Tiefe bis zur Baugrubensohle kann im fels- artigen Schwarzjura durch eine Felsvernagelung mit Spritzbetonschale gesichert werden. Bei der Rückverankerung und Vernagelung sind Mitnutzungen der Nachbargrundstücke un- vermeidbar. Hier sollte rechtzeitig die Zustimmung der Grundstückseigentümer eingeholt werden.

Für den Trägerverbau geben wir im Folgenden Hinweise und Empfehlungen. Wir weisen da- rauf hin, dass hinsichtlich der Anker bzw. der Vernagelung der Baugrund außerhalb des ei- gentlichen Baugrundstücks nicht erkundet wurde (bzw. nicht erkundet werden konnte). Für die Aussagen zu den Ankern bzw. Vernagelung wurde der Baugrundaufbau aufgrund der Er- kundungspunkte nach außen extrapoliert, womit ein Risiko für die Beurteilung besteht, auf das wir ausdrücklich hinweisen.

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Im Einflussbereich von Bauwerken und setzungsempfindlichen Leitungen empfehlen wir, einen erhöhten aktiven Erddruck gemäß der EAB anzusetzen. Zur Reduzierung der herstellungsbedingten Verformung und auch in Bereichen, in denen das Bauwerk ohne Arbeitsraum hergestellt werden soll, sollte eine Ausfachung mit Spritz- beton gewählt werden, da sie mit kleineren Verformungen als eine Holzausfachung wirksam wird. Die Verbauträger können dann i. d. R. nicht mehr gezogen werden. Dort, wo kleine Verformungen unkritisch sind, kann der temporäre Verbau für den aktiven Erddruck bemessen werden, sofern nicht auch hier aufgrund empfindlicher Leitungen ein verformungsarmer Verbau erforderlich wird. Risse an angrenzenden befestigten Oberflä- chen können dabei jedoch nicht sicher ausgeschlossen werden.

Werden Untergeschosswände ohne Arbeitsraum direkt gegen den Verbau betoniert, ist eine Betonausfachung und ein Versenken der Ankerköpfe in den Verbauträgern erforderlich.

Als charakteristischer Erddruckneigungswinkel kann bei Spritzbeton der Wert δ = φ', bei k Holzausfachung der Wert δ = 2/3 φ' angesetzt werden. k Der Erddruck kann gemäß den Vorgaben der EAB umgelagert werden.

Als Ruhedruckbeiwerte zur Bestimmung des Erdruhedrucks können die in Abschnitt 8.4, Ta- belle 11, 1. Zeile angegebenen K -Werte angesetzt werden, im Fels unter Ansatz eines 0gh Ersatzreibungswinkels von 𝜑 = 45° nach EAB. ers

Wie nach dem geologischen Geländeschnitt zu erwarten ist, müssen die Trägerbohrungen in den Festgesteinsschichten des Unteren Schwarzjura (Lias alpha) abgeteuft werden. Da konventionelle Programme zur Berechnung von Baugrubensicherungen felsmechanische Randbedingungen nicht ohne Weiteres abbilden können, wird zur Ermittlung des Erdwider- stands die Eingabe von bodenmechanischen Kennwerten häufig vorgegeben, was erfah- rungsgemäß zu auf der sicheren Seite liegenden Ergebnissen führt.

Zur Berücksichtigung von Festgesteinseigenschaften in der statischen Berechnung haben wir äquivalente Festgesteinsparameter zur Ermittlung des passiven Erdwiderstands abge- leitet, die in den üblichen Verbau-Programmen entsprechend eingegeben werden können. Aus einer konstruktiven und felsmechanischen Betrachtung heraus empfehlen wir für die statische Berechnung zur Ermittlung des Erdwiderstands folgende Kennwerte für die Fest- gesteine des Unterjura: Reibungswinkel ' = 25 ° Kohäsion c' = 40 kN/m2 Wichte / Wichte unter Auftrieb  /  ' = 24 / 14 kN/m3

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Für den aktiven Erddruck können die Kennwerte mit programminternen bzw. nach EAB ge- forderten Anpassungen im Hinblick auf den Mindesterddruck angesetzt werden.

Auch wenn rechnerisch geringere Einbindelängen der Verbauträger möglich wären, ist auf- grund des Zerlegungsgrades der Festgesteine und vorhandener Klüfte eine Mindesteinbin- dung von 1,5 m unter Baugrubensohle sicherzustellen.

Sofern die Bohrlochsohle sauber beräumt wird - beispielsweise mit einem Bohreimer - und die Verbauträger kraft- und formschlüssig auf dem Festgestein aufsitzen, kann auf eine Be- tonplombe unter dem Trägerfuß verzichtet werden. Hinsichtlich des vertikalen Lastabtrags ist im Unteren Schwarzjura ein Grundbruchnachweis zu führen, um sicherzustellen, dass die am Trägerfuß einwirkenden Vertikalkräfte aufgenommen werden können.

Im Grundwasserbereich müssen in die Spritzbetonschale Dränöffnungen, z. B. ø 80 mm alle 2 m2, vorgesehen werden. Das genaue Rastermaß ist auf der Baustelle an die örtlichen Ge- gebenheiten, d. h. an angetroffene, wasserführende Klüfte, anzupassen. Zusätzlich empfeh- len wir, im Grundwasserbereich hinter der Spritzbetonschale flächige Dränelemente, z. B. Dränmattenstreifen, einzubauen. Da über Dränmatten keine Reibung (δ = 0) übertragen k werden kann, ist der Erddruckneigungswinkel um den Flächeninhalt der Dränmatten an der Spritzbetonfläche zu reduzieren. Eine Bemessung der Spritzbetonschale auf Wasserdruck ist damit nicht erforderlich. Bei zugehörigen Geländebruchnachweisen (Nachweis der Ge- samtstandsicherheit) ist jedoch eine Sickerlinie zu beachten. Auch oberhalb des Grundwas- serbereichs sind zur Vermeidung eines Sickerwasseraufstaus hinter einer Spritzbetonaus- fachung Dränöffnungen, z. B. ø 80 mm alle 4 m2 bis 5 m2 vorgesehen werden.

Verpressanker sind gemäß DIN EN 1997-1 und DIN 1054 zu dimensionieren und nach DIN EN 1537 bzw. DIN SPEC 18537 herzustellen und zu prüfen. Für die Anker sind Eignungs- prüfungen an mindestens 3 Ankern durchzuführen. Die Prüflast beträgt P = 1,1 E . Auf diese P d kann verzichtet werden, wenn entsprechende Prüfergebnisse für unter gleichartigen Aus- führungsbedingungen hergestellte Anker in gleichartigen Böden vorgelegt werden. Ebenso müssen für alle Anker Abnahmeprüfungen mit P = 1,1 E durchgeführt werden. Bei P d der Bemessung der Anker sind u. a. die für die Prüfungen festgelegten Grenzen zu den Stahlspannungen gemäß DIN EN 1997-1 zu beachten. Über Ankerkräfte (Ankerwiderstände) machen wir keine vertragsrelevanten Angaben, da sie im Wesentlichen von Bohrverfahren, Bohrdurchmesser, Länge des Verpresskörpers, Ver- pressdruck und der Anzahl der Nachverpressungen abhängen. Wir gehen davon aus, dass mit Verpresskörperlängen von 5 m in den verschiedenen Schichten nachfolgende charakte- ristische Herausziehwiderstände erreichbar sind, wobei wir mindestens eine Nachverpres- sung voraussetzen.

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Verwitterungslehm R bis 375 kN a,k Schwarzjura R 600 bis über 900 kN (je nach Festgesteinsqualität) a,k

Hier wäre die "zulässige Ankerkraft" nach alter Normenterminologie R /(1,35 · 1.1). Der zu a,k erwartende Entwurfswiderstand ergibt sich aus R = R /1,1. a,d a,k

Im klüftigen Festgestein und im Bereich der Kalksteinbänke kann ein hoher Verbrauch an Zementsuspension auftreten. Wir empfehlen daher, in Abhängigkeit von der Anker- bzw. Na- gellänge und dem Bohrdurchmesser, eine planmäßige Füll- und Verpressmenge (in kg Ze- ment je Bohrung als Mittelwert über alle Bohrungen) in der Ausschreibung festzulegen und darüberhinausgehende Mehrmengen gesondert und zur Abrechnung auf Nachweis auszu- schreiben. Nachverpressdrücke sollten auf 50 bar bis 60 bar begrenzt werden. Eventuell werden bei erhöhtem Mehrverbrauch sogar Sonderverfahren der Herstellung, z. B. Bohr- lochvergütungen, erforderlich. Um den Verpressmörtelverbrauch gering zu halten, ist die Verwendung von Sand-Zementmörtel-Mischungen zu empfehlen.

Beim Füllen und Verpressen ist die Klüftigkeit des Gebirges durch stufenweises Vorgehen auch verfahrenstechnisch zu berücksichtigen. Je Einzelvorgang ist das Einbringen von Sus- pension - z. B. auf 150 kg - zu begrenzen und erst nach einer Erstarrung in einem weiteren Arbeitsgang fortzusetzen. Dies setzt z. B. mehrere oder spülbare Verpressrohre voraus.

Im Rahmen der Qualitätssicherung der Ankerherstellung muss außerdem sichergestellt und dokumentiert werden, dass zwischen der Krafteintragungsstrecke und der anschließen- den Bohrlochverfüllung die geforderte Trennung vorhanden ist.

Wir weisen darauf hin, dass nach EB 86 der EAB durch konstruktive Maßnahmen in der Regel sicherzustellen ist, dass der Ausfall eines Ankers nicht zum Versagen des damit gesicherten Bauteils führt bzw. bestimmte Maßnahmen bei der Ankerherstellung einzuhalten sind.

Bei der darunter folgenden Vernagelung sind nahezu senkrechte Böschungen möglich. Ihre Dimensionierung hinsichtlich Schalenstärke, Abstand und Länge der Nägel muss im Zuge einer statischen Berechnung vorgenommen werden. Im Bereich des Unteren Schwarzjura (Arientenkalk-Formation, Angulatensandstein-Formation) kann sich bei auf die Ausbildung einer konstruktiven Spritzbetonschale (d≥10 cm) beschränkt werden. Ein Durchstanznach- weis für die Felsnägel ist nicht erforderlich. Zur Festlegung der Nagellängen sollte von of- fenen Klüften mit einer Neigung von 60 °≤ θ ≤ 75 ° ausgegangen werden (siehe Anlage 6). Bei den Nachweisen brauchen nur gerade Kluftfugen, also Bruchkörper die die Böschungsflä- che schneiden, untersucht werden. Mehrfach gekrümmte Fugen müssen nicht untersucht werden. Die Mindestnagellänge beträgt 3 m, der maximale Nagelabstand nach ersten über- schläglichen Berechnungen 2 m x 2 m. Für die Gleitkeiluntersuchungen mit Kluft- oder

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Trennflächenscherwerten von φ' = 25° und c' = 10 kN/m2 sowie einen zusätzlichen Aufgleit- winkel von 10° (Dilatanz) zu rechnen. In Summe ergibt sich somit für die Berechnung ein Parametersatz von φ' = 35° und c' = 10 kN/m2, wobei die Gleitkörpergeometrie durch das Kluftgebilde begrenzt wird. Die Gleitflächenneigungen können in erster Näherung zu 60 °≤ θ ≤ 75 ° gewählt werden.

In Anlehnung an die Zulassungen verschiedener Hersteller von Bodenvernagelungen sind für die als Schwergewichtsmauern wirkenden Erdkörper u. a. folgende Nachweise zu füh- ren: ▪ Gesamtstandsicherheit nach DIN EN 1997-1, ▪ Grundbruchsicherheit nach DIN EN 1997-1 und DIN 4017, ▪ Gleitsicherheit nach DIN EN 1997-1. Im Weiteren gelten die Vorschriften des zum Vernagelungssystem gehörigen Zulassungsbe- scheids. Allerdings ist für die Ermittlung des Erddrucks auf die Spritzbetonschale im Fels nicht der in typischen Zulassungen vorgegebene volle Erddruck, sondern die aus dem räum- lichen Keil zwischen den Nägeln erforderliche Haltekraft für den potentiellen Gleitkeil zwi- schen den Nägeln (siehe Anlage 6).

Für die Dimensionierung der Nägel können nach unseren Erfahrungen unterhalb der in der Anlage 3.2.1 dargestellten Festgesteinsoberfläche bei einer Nachverpressung eine charak- teristische Verbundspannung von q = 400 kN/m2 angenommen werden. Sollte alternativ s,k durchweg eine vernagelte Spritzbetonsicherung – u. U. unter einer Kopfböschung - zur Aus- führung gelangen, ist in den quartären Verwitterungslehm für die Verbundspannung der Wert q = 100 kN/m2 der Bemessung zu Grunde zu legen. Die Werte gelten für eine einfache s,k Nachverpressung der Nägel. Ohne Nachverpressung gilt nur die Hälfte der angegebenen Werte.

Das Erfordernis der Durchführung von Probebelastungen und die Anzahl der erforderlichen Probenägel richten sich nach den in den allgemein bauaufsichtlichen Zulassungen des ver- wendeten Nageltyps enthaltenen Forderungen. Üblicherweise sind an mindestens 3 % der Nägel bzw. an drei Nägeln je Bodenart Probebelastungen durchzuführen. Die Prüflast P ist p bei der Wahl des Stahlquerschnitts zu berücksichtigen. Die Prüfnägel sind so vorzubereiten, dass sie am Nagelkopf auf einer Länge von  0,5 m keine Verbindung zur Spritzbetonschale haben, um einen Kraftkurzschluss zwischen dem verpressten Nagel und der Spritzbetonschale sicher auszuschließen.

Für die Einleitung der Nagelkräfte in die Spritzbetonschale ist (oberhalb des Schwarzjura) ein Nachweis gegen Durchstanzen zu führen. Die Spritzbetonschale ist zu bewehren und auf Erddruck zu bemessen. Als Wandreibungswinkel muss δ = 0 angesetzt werden, da in Zwi- a schenbauzuständen keine Vertikalkräfte abgetragen werden können. Der aus

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Spritzbetonschale und Bodennägeln gebildete Körper ist außerdem als Gesamtsystem erd- statisch nachzuweisen.

Bei der Planung einer Vernagelung muss die Lage von Versorgungsleitungen und -kanälen berücksichtigt werden.

Wir weisen darauf hin, dass der Verbrauch an Spritzbeton durch geologisch bedingten Mehr- ausbruch ansteigen kann.

Unterfangung: Wie bereits am Anfang des Abschnittes erläutert, muss die Nachbarbebau- ung unterfangen werden. Die Unterfangung kann als eine konventionelle Unterfangung nach Vorgaben der DIN 4123 ausgeführt werden, bei der die Fundamente abschnittsweise mit Be- ton unterfangen werden. Die Abmessungen der Unterfangungen müssen gemäß DIN EN 1997-1 und DIN 1054 nachgewiesen werden. Da das angrenzende Gebäude genutzt wird, gilt die ständige Bemessungssituation (BS-P).

Zur Aufnahme von horizontalen Einwirkungen aus größeren Geländesprunghöhen und Bau- werkslasten kann es erforderlich werden, die Unterfangung mittels Ankern oder Nägeln zu sichern.

Bei allen Ausschachtungsarbeiten in unmittelbarer Nähe des Bestands ist darauf zu achten, dass die Regeln der DIN 4123 eingehalten werden. Dafür sollte durch vorauseilende Schürfe beim Baugrubenaushub die Gründungssituation des Bestands genau in Erfahrung gebracht werden. Alternativ zur konventionellen Unterfangung kann diese mit ▪ einer vernagelten Spritzbeton-Sicherung aber auch mit ▪ Vor-der-Wand-Pfählen, wobei dann eine direkte Bebauung an die Bestandsgebäude nicht möglich ist und die aufgehenden Bauteile von den Pfählen aus auskragen.

Der Einsatz des Düsenstrahlverfahrens ist in den anstehenden Schwarzjuraschichten nicht möglich.

Wir weisen darauf hin, dass Gebäudeunterfangungen stets mit Verformungen verbunden sind, da alle unterfangenen Gebäudelasten umgelagert und in neuer Tiefe neu in den Bau- grund eingeleitet werden müssen. Nur mit sehr hohem Aufwand - z. B. kontrolliertem Ver- formungsausgleich durch hydraulische Pressen -können Verformungen auf ein schadens- freies Maß begrenzt werden. Alternativ halten wir es für vertretbar, das Risiko einzugehen, dass begrenzte Schäden, z. B. kleine Risse in den betroffenen Wänden des Bestands auftre- ten. Dabei ist pro Unterfangungsabschnitt in der Tiefe, auch bei sorgfältigem Vorgehen mit Setzungen in der Größenordnung von etwa 0,5 cm zu rechnen.

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Der Aufwand für die eventuell erforderliche Reparatur derartiger Schäden ist erfahrungs- gemäß deutlich kleiner und kostengünstiger zu regeln als der Aufwand für ein praktisch verformungsfreies Unterfangungsverfahren. Entsprechende Reparaturkosten sind dann als Baukosten anzusehen.

Wie bei Unterfangungen empfehlen wir, dass auch bei der Vernagelung in Längsrichtung abschnittsweise vorgegangen wird. Wie beim Tunnelbau sollten in Abhängigkeit von der Standzeit die freigelegten Böschungen so schnell wie möglich wieder zugespritzt werden, stets noch am gleichen Tag: je kleiner die Standzeit und die Abschnitte gewählt werden, umso geringer sind die Entspannungen und Störungen im Gebirge und damit auch die Ver- formungen.

Wir empfehlen die zu unterfangenden Gebäude messtechnisch während der Baumaßnahme zu begleiten. Hierzu ist ein Messkonzept auszuarbeiten.

8.2.4 Bauzeitliche Wasserhaltung

Anhand der bei der Erkundung festgestellten Grundwasserstände und der in Abschnitt 5 be- schriebenen Grundwassersituation wird die Baugrubensohle im Bereich der Unterfahrten wenige Dezimeter über, ansonsten flächig etwa 1,2 m über dem Grundwasserdruckspiegel liegen.

Während der Bauzeit ist somit – zusammen mit der Tagwasserhaltung - lediglich zeit- und bereichsweise zutretendes Grund- und Schichtwasser temporär mit einer dem Aushub vo- rauseilend betriebenen offenen Wasserhaltung abzusenken. Die Grundwasserzutritte wer- den über Klüfte insbesondere in den Kalksteinen und mäßig verwitterten Tonsteinen erfol- gen und können anfänglich stark sein. Nach einer Entleerung des Aquifers sind die nach- strömenden Wassermengen entsprechend der Erfahrungen von Baustellen mit vergleich- baren hydrogeologischen Verhältnissen jedoch vergleichsweise gering. Wir gehen davon aus, dass auf der sicheren Seite liegenden mit einer bauzeitlich zu fördernden Grundwas- sermenge zwischen ca. 0,2 l/s und 0,5 l/s zu rechnen ist.

Aus den Baugrubenböschungen zutretendes Wasser sollte direkt über einen umlaufenden Drängraben, der mit einem Filtervlies ausgelegt und in den ein Dränrohr ø 150 mm in einer Kiespackung eingelegt wird, gefasst und ebenfalls filterstabil ausgebildeten Pumpensümp- fen zugeführt werden. Wasserzutritte aus der Aushubsohle werden über einen Sohlfilter diesen Drängräben zuge- führt. Hierfür ist die endgültige Aushubsohle abschnittsweise freizulegen und nachfolgend mit einem Schottermaterial 5/45 mm zu überdecken. Werden unter das großflächige Aus- hubniveau reichende Fundamentgräben ausgeführt, kann, um diese trocken zu halten, auch

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hier Schottermaterial zum Fassen aus der Sohle zutretenden Wassers erforderlich werden. Dieses kann dann über einen Pumpensumpf je Grube oder einen entlang der Fundament- gruben angeordneten Drängraben gesammelt zu Pumpensümpfen, z. B. in den Ecken der Baugrube, abgeleitet werden. Eine Trennung des Schottermaterials mittels Filtervlies vom anstehenden Baugrund sehen wir als nicht notwendig an.

Das aus den Baugruben geförderte Wasser muss einem Vorfluter zugeführt werden, wobei Einleitgrenzwerte einzuhalten sind. Da aus der offenen Wasserhaltung bei den anstehenden Tonsteinen und bindigen Deckschichten ein hoher Gehalt an absetzbaren und abfiltrierbaren Stoffen zu erwarten ist, kann ein Sand- bzw. Kiesfilter, eventuell sogar die Zugabe von Flo- ckungsmitteln, erforderlich werden, um die Einleitgrenzwerte einzuhalten. An Betonierta- gen (Sauberkeitsschicht, Bodenplatte) sowie im Zusammenhang mit Bodenverbesserungs- maßnahmen (z. B. Kalken) kann zusätzlich eine pH-Neutralisation erforderlich werden.

Für die Wasserhaltung wird ein wasserrechtliches Verfahren zur Erteilung einer Erlaubnis erforderlich. Hierbei werden erfahrungsgemäß vom Amt für Umweltschutz zur Überprüfung des geförderten Grundwassers zu Beginn und baubegleitend chemische Analysen gefordert werden. Werden dabei Schadstoffgehalte oberhalb der Einleitgrenzwerte festgestellt, wer- den weitergehende Reinigungsmaßnahmen erforderlich.

8.3 Bauwerk und Grundwasser

Wie in Abschnitt 5 beschrieben, empfehlen wir unter Berücksichtigung der Festlegungen in der näheren Umgebung (z.B. ZA Quant hangseits = 451 mNN) und des etwaigen Grundwas- serniveaus gemäß Hydrogeologischer Karte für den Ersatzneubau Biotechnik den Bemes- sungs-Grundwasserstand (BGw) ebenfalls auf ein Niveau von BGw = 451,00 mNN, also rund 2,7 m höher als den höchsten in BK 1 GwM gemessenen Wasserstand, zu wählen. Die endgültige Festlegung des Bemessungswasserstandes muss im Rahmen eines wasser- rechtlichen Verfahrens vorgenommen werden. Eine erste Abstimmung dazu ist mit dem Amt für Umweltschutz Stuttgart bereits erfolgt.

Unterhalb dieses Bemessungs-Grundwasserstandes sind alle Bauteile wasserundurchläs- sig und sicher gegen Aufschwimmen herzustellen und für einen Wasserstand von 451,0 mNN zu bemessen. Des Weiteren ist durch die Einbindung des Gebäudes in den Be- messungswasserstand von eniger 3 m eine Abdichtung für die hier maßgebende Wasserein- wirkungsklasse W2.1-E vorzusehen. Wasserstände oberhalb der Kote 451,0 mNN sind durch das unten näher erläuterte Sicherheitsdränsystem, dessen Wirkung dauerhaft sicherge- stellt werden muss, auszuschließen.

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Mit Hilfe eines Umläufigkeitssystems ist dafür Sorge zu tragen, dass im Oberstrom kein Grundwasser angestaut wird und im Unterstrom keine Absenkung stattfindet. Dazu sind un- terhalb des Bemessungswasserspiegels ein insgesamt wasserdurchlässig verfüllter Ar- beitsraum, z. B. aus Kies, oder Dränplatten bzw. Dränmatten an den Bauwerkswänden ge- eignet. Unter allen Bodenplatten sollte eine gut durchlässige Filterschicht aus Schotterma- terial der Körnung 5/45 mm angeordnet werden. Die Schotterschicht sollte mindestens 0,2 m dick sein und im Hinblick auf die Tragfähigkeit in mehreren Übergängen verdichtet werden. Zur ordnungsgemäßen Verlegung der Bewehrung für die Bodenplatten empfehlen wir das Aufbringen einer Sauberkeitsschicht. Zum Schutz der Filterschicht sollte zwischen Schottermaterial und Sauberkeitsschicht eine Trennschicht, im vorliegenden Fall eine Bau- folie mit d  0,4 mm, verlegt werden. Die Schotterschicht unter den Sohlen muss wasserwegig mit den Drän- und Ausgleichs- schichten an den Außenwänden verbunden werden. Dazu sind bei Streifenfundamenten etwa im Abstand von 4 m Aussparungen ø 10 cm erforderlich.

Bei Anordnung eines Verbaus mit Spritzbetonausfachung, der im Boden verbleibt, sollten erdseitig Dränelemente für das Umläufigkeitssystem angeordnet werden. Bewährt haben sich dazu vertikale Dränmattenstreifen in den einzelnen Verbaufeldern. Außerdem ist der Verbau dann in einem Raster von etwa 1,5 m mit Bohrungen oder eingelegten, verlorenen Schalrohren z. B. mit ø 80 mm zu perforieren.

Zusätzlich zum Umläufigkeitssystem muss ein Sicherheitsdränsystem ausgebildet werden, um unzulässig hohe Wasserstände zu vermeiden. Treten in der weiteren Bauwerksumge- bung Grundwasserstände auf, die oberhalb des Bemessungswasserstandes liegen, wird über das Sicherheitsdränsystem eine entsprechende Grundwasserabsenkung vorgenom- men, was mit der zuständigen Wasserbehörde abgestimmt werden muss.

Für die Ausführung der Sicherheitsdränage sehen wir zwei Möglichkeiten: ▪ Auf Höhe des Bemessungswasserstandes wird im Arbeitsraum ein Dränrohr als Ringlei- tung verlegt. Auf ein Gefälle kann verzichtet werden, sofern ein geringfügiges Überstauen bis zur Ausbildung eines ausreichenden Fließgefälles im System unschädlich ist. Es ist mit Hilfe einer Kiespackung wasserwegig an die vertikalen Elemente des Umläufigkeits- systems anzuschließen und mit Hilfe eines Vlieses um Kies und Rohr herum vor Ver- schlämmen zu schützen. Bei beengten Platzverhältnissen, beispielsweise wo gegen den Verbau betoniert werden soll, können alternativ auch sogenannte Schal-Drän-Systeme verwendet werden. ▪ Es wird eine Ringdränleitung in der Schotterschicht unter der Bodenplatte verlegt. Der Wasserdruck darin wird mit Hilfe vertikaler Druckrohre oder Schächte kontrolliert und begrenzt. Diese können innerhalb oder außerhalb des Gebäudes liegen und werden auf

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Höhe des Bemessungswasserstandes an die Vorflut angeschlossen. Diese Möglichkeit der Sicherheitsdränung ist besonders dann vorteilhaft, wenn zwischen Gebäude und Ver- bau kein Arbeitsraum verbleibt. In beiden Fällen sind die Ringdränleitung bzw. die Druckrohre/Schächte rückstausicher an einen Vorfluter anzuschließen. Da es sich ausschließlich um eine Sicherheitsdränung han- delt, die in aller Regel kein Wasser führt, sehen wir einen Anschluss an den städtischen Kanal als genehmigungsfähig an. Für die Dränleitungen sind Kontroll- und Spülmöglichkei- ten vorzusehen.

Oberhalb des Bemessungs-Grundwasserstandes, der gleichzeitig die Dränebene darstellt, muss drückendes Grundwasser auf das Bauwerk mit Hilfe einer Dränanlage verhindert und das Bauwerk in Zusammenhang mit einer Abdichtung gemäß DIN 18 533, Ausgabe Juli 2017, gegen die in diesem Bereich maßgebende Wassereinwirkungsklasse W1.2-E geschützt wer- den. Die Dränelemente, die unterhalb des Bemessungswasserstandes der Bauwerksumläu- figkeit dienen, werden dazu nach oben weitergeführt.

Durch "Abdichten" an der Geländeoberfläche und ein – nach Möglichkeit auf den ersten 2 m - vom Gebäude weggerichtetes Gefälle ist das Eindringen von Oberflächenwasser in die verfüllten Arbeitsräume und damit in das Drän- und Umläufigkeitssystem mit direktem An- schluss an den Grundwasserkörper zu vermeiden. Dazu sollte mindestens auf dem obersten Meter auf Dränelemente verzichtet werden. Zur Arbeitsraumverfüllung sind in diesem Bereich bei angrenzenden ▪ unbefestigten Freiflächen feinkörniger Boden (Lehmschlag) und ▪ befestigten, versiegelten Oberflächen, unterhalb des Oberbaus, ein weitgestuftes, gering wasserdurchlässiges Mineralgemisch mit einem Feinkornanteil (Korngröße < 0,06 mm) von 10 % bis 20 %, gemäß den Angaben in Abschnitt 8.4 im Hinblick auf die Sackungsarmut zu verdichten und sackungsarm einzubauen.

Das System für die Grundwasserumläufigkeit und die Sicherheitsdränung ist in Ausfüh- rungsplänen detailliert darzustellen. Wir weisen darauf hin, dass die unvermeidbare Umlei- tung des Grundwassers um das Bauwerk und das Sicherheitsdränsystem im Rahmen eines Wasserrechtsverfahrens mit den zuständigen Behörden abgestimmt werden muss.

8.4 Hinterfüllung und Erddruck

Für Hinterfüllungen von Bauwerken (Verfüllung von Baugruben bzw. den Arbeitsräumen) werden hinsichtlich Materialwahl und Verdichtungsanforderungen in Deutschland bei Hoch-

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und Industriebauten die Regeln des Erdbaus im Straßenbau beachtet. Grundregelwerk ist dabei die ZTV E-StB 178. Unsere nachfolgenden Empfehlungen beruhen ebenfalls darauf.

Als Verfüllmaterial für Arbeitsräume kommen in Frage: ▪ Fein- und gemischtkörniger Aushubboden von der Baustelle bzw. als Fremdmaterial, ggf. im Nahbereich der Baustelle zwischenzulagern. Der Boden kann bei u.U. witterungs- bedingter weicher Konsistenz durch die Zugabe von geringen Mengen von Bindemitteln, wie Baukalke oder Zement-Kalkgemische verbessert werden (Abschnitt 8.2.1). ▪ Grobkörniges Fremdmaterial

• RC-Material 0/45 mm, Feinanteil ≤ 15 %, gipsfrei
• Siebschutt 0/45 mm, Feinanteil ≤ 15 %,
• Korn-/Brechkorngemische der Lieferkörnung 0/45 mm bzw. 0/56 mm.

Soll Aushubmaterial von anderen Baustellen, das vorwiegend fein- und gemischtkörnig und inhomogen ist, verwendet werden, so ist deren Umweltverträglichkeit gemäß VwV-Boden9 bzw. EBV10 zu überprüfen.

Für den Fall, dass aus wirtschaftlichen Gründen das Aushubmaterial von der Baustelle ver- wendet werden soll, so ist der überwiegend steife und steife bis halbfeste Boden sorgfältig zu deponieren und damit seine zur Verdichtung relativ gute Konsistenz zu erhalten. Der fels- artige Aushub ist so zu bearbeiten, dass er für die Hinterfüllung geeignet ist.

Recycling-Baustoffe müssen witterungs- und raumbeständig sowie umweltverträglich sein. Dazu sind in Baden-Württemberg u.a. die "Vorläufigen Hinweise zum Einsatz von Baustoff- recyclingmaterial" vom 13. April 2004 und ergänzender Erlass vom 10. August 2004 ", Minis- terium für Umwelt und Verkehr Baden- Württemberg ("Recycling-Erlass") zu beachten. Re- cycling-Baustoffe dürfen nicht ins Grundwasser eingebaut werden, abhängig von den in der Ersatzbaustoffverordnung beschriebenen Einbauweisen soll der Abstand zwischen Schütt- basis und dem höchsten zu erwartenden Grundwasserstand mindestens > 1,5 m betragen.

Gerne können wir hierzu eine detaillierte Beratung mit Beachtung der örtlichen Randbedin- gungen anbieten.

Das maßgebliche Qualitätskriterium einer Verfüllung ist weniger die Tragfähigkeit, als viel- mehr die erreichbare Sackungsarmut. Somit müssen z. B. für Auffüllungen unter

8 Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau, Ausgabe 2017; Hrsg. Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FSGV), Köln 9 Verwaltungsvorschrift des Umweltministeriums B.-W. für die Verwertung von als Abfall eingestuftem Boden- material (VwV) vom März 2007 10 Verordnung über Anforderungen an den Einbau von mineralischen Ersatzbaustoffen in technische Bauwerke (Ersatzbaustoffverordnung – ErsatzbaustoffV) vom 9. Juli 2021 (BGBl. I Nr. 43, S. 2598).

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Verkehrsflächen hohe Anforderungen an die Verdichtung gestellt werden. Bei gemischtkör- nigen bzw. feinkörnigen Böden ist vor allem die Einhaltung eines niedrigen Luftporenanteils wichtig.

Die Verdichtungsanforderungen an Arbeitsraumverfüllungen unterhalb von Verkehrsflä- chen sind nach ZTV E-StB 17 entsprechend der Zuordnung des Auffüllmaterials zu den je- weiligen Bodengruppen gemäß DIN 18 196 definiert, siehe Tabelle 10.

Für das lagenweise einzubauende Erdbaumaterial gilt in Abhängigkeit von der Einbaulage für den Verdichtungsgrad D das 10 % - Mindestquantil, für den Luftporengehalt n das Pr a 10 % -Höchstquantil:

Bodengruppen D in % n in Vol.-% Pr a

GW,GI,GE,SW,SI, 1001) - SE,GU,GT,SU,ST

GU*,GT*,SU*,ST*,U,T 97 122)

1. Abweichend von ZTV E-StB 17, Tab. 2 über die gesamte Verfülltiefe.
2. Ohne Verfestigung oder qualifizierte Verbesserung sollte ein Luftporenanteil ≤ 8 % (bei veränderlich festen Gesteinen ≤ 6 %) eingehalten werden.

Tabelle 10: Anforderungen an den Verdichtungsgrad D (für Dammauffüllungen) nach ZTV E-StB 17 Pr

Bei großen Auffüllungshöhen und sehr hohen Anforderungen an die Sackungsarmut kann es lokal zweckmäßig sein, auch einen Verdichtungsgrad von D ≥ 103 % der einfachen Pr Proctordichte zu fordern.

Außerhalb von Verkehrsflächen ist für verdichtungsfähiges fein- bzw. gemischtkörniges Ma- terial eine lagenweise Verdichtung auf einen Verdichtungsgrad von D ≥ 95 % der einfachen Pr Proctordichte ausreichend. In diesen Bereichen muss aber langfristig mit Sackungen von mehreren Zentimetern gerechnet werden.

Ergänzend bzw. ersatzweise können für den Nachweis des Verdichtungsgrades D für grob- Pr körnige Materialien auch indirekte Versuche mit statischen bzw. dynamischen Plattendruck- versuchen durchgeführt werden. Dabei ist statt eines Verdichtungsgrades D ≥ 100 % aus Pr dem statischen Plattendruckversuch ein Verformungsmodul E ≥ 100 MN/m² bei einem Ver- v2 hältniswert E /E ≤ 2,3 bzw. ein dynamischer Verformungsmodul von etwa E ≥ 50 MN/m² v2 v1 vd nachzuweisen, der jedoch ggf. noch am statischen Plattendruckversuch zu kalibrieren ist. Ein Verdichtungsgrad von D ≥ 103 % der einfachen Proctordichte wäre dagegen durch ei- Pr nen Verformungsmodul von E ≥ 120 MN/m2 bei einem Verhältniswert E /E ≤ 2,2 bzw. ei- v2 v2 v1 nen dynamischen Verformungsmodul von etwa E ≥ 65 MN/m² nachzuweisen. vd

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Annähernd unnachgiebige Bauwerke, wie z. B. Kellerwände, sollten auf einen erhöhten ak- tiven Erddruck bzw. in Ausnahmefällen auf den Erdruhedruck bemessen werden. Dabei ist zu unterscheiden zwischen: Erddruck auf Bauteile, die ohne Arbeitsraum hergestellt werden und Erddruck im Bereich nachträglicher Verfüllungen.

Auf Bauteile, die ohne Arbeitsraum gegen die Verbauflächen betoniert und nur durch Drän- schichten von diesen getrennt werden, wirkt im Endzustand der Erddruck, der bislang von der Baugrubensicherung aufgenommen wurde zuzüglich der Berücksichtigung einer lang- fristigen Erddruckumlagerung im Baugrund. Um dies zu berücksichtigen, empfehlen wir, beim Erddruck auf die Bauwerkswände von einem erhöhten aktiven Erddruck auszugehen, der sich aus e = 0,5 (e + e ) für Wandreibung  = 0 ergibt. Der Erddruck sollte mit einer m a o rechteckigen Belastungsfigur angesetzt werden.

Als Erdruhedruck- und aktive Erddruckbeiwerte können für das ebene Gelände folgende Werte in Tabelle 11 angesetzt werden. Bei ansteigendem Gelände mit Böschungsneigung ß sind für den Ruhedruck die Formel nach Franke11 zu verwenden bzw. bei aktivem Erddruck die Formeln oder Tabellenwerte der DIN 4085 unter Ansatz von Kohäsion oder eines Ersatz- reibungswinkel ϕ12. c

Baugrund Auffüllung Verwitterungslehm Schwarzjura (Festgestein) Erdruhedruckbeiwert K 0,55 0,40 0,30 0gh Aktiver Erddruckbeiwert K 0,40 0,25 0,17 agh

Tabelle 11: Erdruhedruckbeiwerte K und aktive Erddruckbeiwerte K für den anstehenden Baugrund (δ = 0) 0gh agh

Dieser Ansatz gilt auch für bis 1,5 m breite, verfüllte Arbeitsräume, mit der Einschränkung, dass ein Verdichtungserddruck nach DIN 4085 anzusetzen ist, falls der umgelagerte, er- höhte aktive Erddruck geringer ist.

Auf Bauteile, die bei größerer Arbeitsraumbreite oder geböschter Baugrube nachträglich angeschüttet werden, ist mit dem Erddruck des geschütteten und verdichteten Auffüllmate- rials zu rechnen. Aufgrund von Messungen an hinterfüllten Bauwerken aus Stahlbeton, über die in der Literatur berichtet wird, und in Übereinstimmung mit DIN 4085, ist der Erdruhe- druck maßgebend. Der Erdruhedruck ist nicht umzulagern. Zur Berücksichtigung der

11 K' = 1 – sinϕ' + (cosϕ' + sinϕ' -1)ß/ϕ' = K [Tabelle 11] +(cosϕ' + sinϕ' -1)ß/ϕ' 0gh 0gh 12 tanϕ = tanϕ' + c'/σ , mit σ = maßgebende Vertikalspannung im Schwerpunkt der Erddruckfigur c zm zm

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horizontalen Verspannung infolge der Bodenverdichtung muss als Mindesterddruck ein Ver- dichtungserddruck nach DIN 4085 angesetzt werden.

Der Ruhedruck- und aktive Erddruckbeiwert wird in Abhängigkeit vom Reibungswinkel ' bzw. von der Querdehnzahl des Verfüllmaterials wie folgt geschätzt, auch hier für ebene Auffüllungen. Bei geneigtem Gelände sind, wie oben aufgeführt, entsprechende Anpassun- gen vorzunehmen.:

grob- und gemischt- gemischt- und körniges Material feinkörnige Böden

Erdruhedruckbeiwert K 0,35 0,50 0gh Aktiver Erddruckbeiwert K 0,21 0,33 agh

Tabelle 12: Erdruhedruckbeiwerte K und aktive Erddruckbeiwerte K bei Verfüllungen 0gh agh

8.5 Aufbau von Verkehrsflächen

Der Aufbau von Verkehrsflächen bzw. unter Bodenplatten orientiert sich an den "Richtlinien für die Standardisierung des Oberbaus von Verkehrsflächen", Ausgabe 2012 (RStO 12). Kri- terien sind dabei u. a.: ▪ die Nutzungsart ▪ die Verkehrsbeanspruchung, ▪ die Frostsicherheit und ▪ der erreichbare Verformungsmodul E auf dem Untergrund. v2

Das Baufeld liegt nach den RStO 12 in Frosteinwirkungszone II. Da das Planum für die Ver- kehrsflächen größtenteils in den z. T. bindigen Auffüllungen zu liegen kommt, sollte für die Festlegung der Mindestdicke des frostsicheren Oberbaus die Frostempfindlichkeitsklasse F3 (vgl. Tabelle 6, Abschnitt 7.1) zugrunde gelegt werden.

Um einen tragfähigen und außerhalb von Gebäuden auch frostsicheren Unterbau der befes- tigten Flächen und Bodenplatten zu erhalten, muss auf den anstehenden Böden eine Trag- bzw. Frostschutzschicht eingebaut werden. Die Tragschicht sollte aus einem Brechkorngemisch der Lieferkörnungen 0/45 mm oder 0/56 mm bestehen, die den in der ZTV SoB-StB 20 gestellten Anforderungen für Frost- schutz- und Tragschichten entsprechen.

Das Tragschichtmaterial ist lagenweise mit einem Verdichtungsgrad von D  103 % einzu- Pr bauen. Der Verdichtungsgrad kann über Plattendruckversuche nach DIN 18 134 nachgewie- sen werden. Entsprechend der Belastungsklassen und der gewählten Bauweise im Bereich

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der Verkehrsflächen (Asphalt, Beton oder Pflaster) ist auf der Oberfläche einer Frostschutz- schicht bzw. Schottertragschicht (STS) ein Verformungsmodul E = 100 MN/m2 bis V2 150 MN/m2 gefordert. Zusätzlich ist die Verdichtung der STS über einen Verhältniswert E /E ≤ 2,2 im Platten- V2 V1 druckversuch nachzuweisen. Für Pflasterflächen gelten ggf. höhere Anforderungen an die Tragfähigkeit mit bis zu E ≥ 180 MN/m2 bei Straßen der Belastungsklasse Bkl 3.2. V2

Auf Pflasterbeläge im Bereich von Zufahrtswegen, Fahrgassen und Rampen sollte zur Ver- meidung von Spurrillen verzichtet werden.

Um die Anforderungen an die Tragfähigkeit des Unterbaus (E auf OK Tragschicht) zu errei- V2 chen, sind bei einer Herstellung des Planums entsprechend den oben genannten Vorgaben folgende Dicken für Schottertragschichten erforderlich:

Erreichbarer Verformungs- erforderliche Dicke d (cm) der Schottertragschicht modul auf dem Untergrund für E = V2,TS

E (MN/m2) 80 MN/m² 100 MN/m² 120 MN/m² 150 MN/m² V2,U

15 40 50 60 65

25 35 40 45 50

35 25 30 40 45

45 20 25 30 40

Tabelle 13: Tragschichtdicke Verkehrsflächen

Im Bereich der Verkehrsflächen bzw. Zufahrten kommt das Planum aller Voraussicht nach in den Auffüllungen bzw. im bindigen Verwitterungslehm zu liegen. Erfahrungsgemäß dürf- ten die erreichbaren Verformungsmoduln auf dem Planum in einer Größenordnung zwi- schen E  15 MN/m2 und E  25 MN/m2 zu erwarten sein. Dies würde bedeuten, dass die v2 v2 Tragschicht zum Erreichen eines Verformungsmoduls von E ≥ 120 MN/m2 unter Berück- V2 sichtigung der Mindestdicke des frostsicheren Oberbaus eine 60 cm dicke Tragschicht aus Brechkorngemisch eingebaut werden müsste. Kommt das Planum der Verkehrsflächen in nach den Angaben aus Abschnitt 8.4 hinterfüllten Bereichen zu liegen, kann von einem er- reichbaren Verformungsmodul auf dem Planum von E  45 MN/m2 (grobkörnige Hinterfül- v2 lung) bzw. E  30 MN/m2 (fein- und gemischtkörnige Hinterfüllung) ausgegangen werden. v2

Die Verdichtungsanforderungen sollten versuchsmäßig zu Beginn der Erdarbeiten überprüft werden.

[Seite 48]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Seite 48 G eotechnischer Bericht 978261-02a / 24.07.2024

9 Mitwirkung bei der Bauplanung und Ausführung

Das geologische Modell des Baugrunds, das Grundlage unserer bautechnischen Empfeh- lungen ist, resultiert aus punktuellen Aufschlüssen. Es kann den Baugrund daher nicht exakt beschreiben, und Abweichungen - vor allem der Schichtgrenzen - zwischen den Erkun- dungspunkten sind möglich. Eine Baugrundüberprüfung während der Erd- und Bohrarbei- ten ist daher zwingend erforderlich: Abweichungen von der beschriebenen Schichtung und Beschaffenheit des Untergrunds und von den angegebenen Grundwasserverhältnissen sind uns sofort mitzuteilen. Die ersten Baugrubenböschungen und Fundamentsohlen sind von uns abnehmen zu lassen. Wir bitten, uns rechtzeitig zu benachrichtigen.

Die Angaben zur Gründung beruhen außer dem Baugrundmodell auch auf den uns vorlie- genden Bauwerksunterlagen und Lastangaben. Planerische oder konstruktive Änderungen gegenüber den in Abschnitt 2 beschriebenen Abmessungen, Lasten und Einflüssen, die auf das Gründungskonzept Einfluss haben könnten, sind uns daher mitzuteilen.

Da das Bauwerk ins Grundwasser einbinden wird, muss dafür vorzeitig ein Antrag auf was- serrechtliche Erlaubnis beim Amt für Umweltschutz, Stuttgart, eingereicht werden.

[Seite 49]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Seite 49 G eotechnischer Bericht 978261-02a / 24.07.2024

Anlagen Anlage

Lagepläne ▪ Übersichtslageplan (M 1:25 000) 1.1 ▪ Lageplan (M 1:1 000) der Erkundungspunkte und Verlauf der geologischen Schnitte (Anlagen 3) 1.2 ▪ Auszug aus der Höhenflurkarte (M 1:2 500) NO 22/03 von 1921 1.3

Gelände-Erkundung (M 1:100) ▪ Kurzzeichen und Abkürzungen 2.0 ▪ Schichtenfolgen der Kernbohrungen

• BK 1 GwM 2.1.1
• BK 2 2.1.2
• BK 3 2.1.3
• BK 4 2.1.4
• BK 5 2.1.5
• BK 6 2.1.6 ▪ Fotodokumentation der Bohrkerne der BauGrund Süd GmbH, jeweils 2 Blatt
• BK 1 GwM 2.2.1
• BK 2 2.2.2
• BK 3 2.2.3
• BK 4 2.2.4
• BK 5 2.2.5
• BK 6 2.2.6 ▪ Schichtenfolgen der Fremdbohrungen (LGRB-Bezeichnung)
• 7220-1344 (53-2/20) 2.3.1
• 7220-1346 (53-2/22) 2.3.2
• 7220-1401 (53-2/77) 2.3.3
• 7220-2567 2.3.4
• 7220-2568 2.3.5
• 7220-2615 2.3.6
• 7220-3128 2.3.7
• 7220-3129 2.3.8
• 7220-3130 2.3.9
• 7220-3131 2.3.10
• 7220-4241 2.3.11
• 7220-4245 (Bohrung 12) 2.3.12
• 7220-5765 (B3/16) 2.3.13
• 7220-5766 (B4 /16) 2.3.14
• 7220-5767 (B5/16) 2.3.15
• 7220-6410 2.3.16

Baugrundmodell ▪ Geologische Geländeschnitte (M 1:250/100)

• W-O-Schnitt A in Längsachse des Ersatzneubaus 3.1.1
• N-S-Schnitt B senkrecht zur Längsachse des Ersatzneubaus 3.1.2 ▪ Schichtlagerungskarte (M 1:1 000) mit Höhenlage (mNHN und m u. Gel.) der
• Basis der Vaihinger Pflastersteine (auch Basis ehem. Steinbruch) 3.2.1
• Oberfläche der Oolithenbank 3.2.2

[Seite 50]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Seite 50 G eotechnischer Bericht 978261-02a / 24.07.2024

Chemische Untersuchungen ▪ Auswertetabellen nach VwV (4 Blatt) 4.1 ▪ Prüfberichte des chemischen Labors (4 Blatt) 4.2

Felsmechanische Untersuchungen der Ruhr-Universität Bochum, 26.06.24 (12 Blatt) 5

Rechenmodell Baugrubensicherung / Vernagelung 6

[Seite 51]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 1.1 Geotechnischer Bericht 21005bz11 / 05.06.2024

[Seite 52]

5763 453,60

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 1.2 5764 Geotechnischer Bericht 455,05 21005bz12 / 18.06.2024

2615 456,80 3128 5765 454,55 457,03

g 6410 o e 3131 452,40 S . l 455,51 5766 c 458,43 h n ti BK 5 t B 458,29 BK 1 GwM 3130 455,01 2. BA 455,15 3129 BK 3 455,86 458,24 Pergola Auffüllungen gemäß Ersatzneubau Baugrundkarte Blatt 53-2 (2017) Biotechnik 5767 V 459,84 Innenhof 1 VI

1. BA Auffüllungen gemäß HFK geol. Schnitt A NO 22/3 aus dem Jahr 1921 I

Innenhof 2 BK 6 BK 4 BK 2 459,47 459,18 458,55 1346 Versorgungsgebäude B F i S o B verfahrenstechnik 458,50

I

31

Bestand 1344 458,00

Umriss EG

Umriss UG

2567 Umriss Neubau 457,65 4242 Erkundung S&P 2024 4241 458,00 455,90 Kernbohrung

mit Ausbau zur Grundwasser- 2568 messstelle 457,30 1401 Fremdbohrungen 457,00 4245 457,51 0 10 20 30 40m 1912 Lageplan mit Lage gez. ta Maßstab 455,64 1913 1920 der Erkundungspunkte und Verlauf der geologischen Schnitte gepr. Sc 1:1000 456,81 456,60

51914

[Seite 53]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 1.3 Geotechnischer Bericht 21005bz13 / 18.06.2024

K 5 8,29

BK 6 459,47

[Seite 54]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 2.0 Geotechnischer Bericht 21005bz20 / 18.06.2024

Untersuchungsstellen Rammsondierung (Dynamic Probing) Bodenproben SCH Schurf DPL leichte Sonde (light) Güteklasse 1 BK Kernbohrung DPM mittelschwere Sonde (medium) Güteklasse 3 BS Kleinbohrung DPH schwere Sonde (heavy) Kernstück

Bodenarten-Beschreibung Korngrößen Konsistenz f fein A Auffüllung breiig m mittel Y Blöcke y mit Blöcken weich g grob X Steine x steinig steif G Kies g kiesig grobkörnige Nebenanteile halbfest S Sand s sandig (Massenanteile Körnungslinie) fest ‚ U Schluff u schluffig _ schwach (< 15%) T Ton t tonig stark (> 30%) Kalkgehalt H Humus, Torf h humos, torfig feinkörnige Nebenanteile (Aufbraus-Test: 10% HCl) F Faulschlamm o org. Anteile (Einfluss auf Verhalten des Ca:0 kalkfrei Mg Mergel mg mergelig Bodens) ‚ Ca:+ kalkhaltig dol. dolomitisch _ schwach Ca:++ stark kalkhaltig stark

Felsarten-Beschreibung Abschätzung der einaxialen Druck- Zerlegung festigkeit (Df) im Feld klüftig Z Fels allgemein Bezeichnung Feldversuch Zv Fels verwittert außerordent- mit Fingernagel leicht ritzbar Schichtflächenabstand Ko, Br Konglomerat, Brekzie lich gering Bezeichnung Abstand [mm] Sst Sandstein sehr gering mit Messer ritzbar, durch feste sehr dick größer als 2000 UTst Schlufftonstein Aufschläge mit Hammerspitze dick 2000 bis 600 Ust, Tst Schluffstein, Tonstein zu zerbröckeln mittel 600 bis 200 Mst, Kst Mergelstein, Kalkstein gering mit Messer schwer ritzbar, dünn 200 bis 60 Dst Dolomitstein durch feste Aufschläge mit sehr dünn 60 bis 20 Gyst Gipsstein Hammerspitze schwach grob laminiert 20 bis 6 Mem Massige Metamorphite einkerbbar fein laminiert kleiner als 6 (z.B. Gneis) mäßig hoch mit Messer nicht mehr ritzbar, Pl Plutonite (z.B. Granit) durch einen festen Hammer- Kluftflächenabstand Vu Vulkanite (z.B. Basalt) schlag zu zerbrechen Bezeichnung Abstand [mm] hoch nur durch mehrere Hammer- sehr weitständig größer als 2000 schläge zu zerbrechen weitständig 2000 bis 600 sehr hoch nur durch sehr viele Hammer- mittelständig 600 bis 200 schläge zu zerbrechen engständig 200 bis 60 außerordent- durch Schläge mit dem sehr engständig 60 bis 20 lich hoch Hammer lösen sich nur Splitter außerordentlich kleiner als 20 engständig Kalkgehalt (s. Boden)

Grundwasser (Gw) Gw-Spiegel / Gw-Stand

100,00 mNN undefiniert oder nach Bohrende Aufsatzrohr Wasserspiegel, steigend Ringraum- 100,00 mNN angebohrt zementation Wasserspiegel, fallend Filterrohr 100,00 mNN in Ruhe im ausgebauten Bohrloch Sumpfrohr Normen: 20.12.1998 Datum Quellton DIN EN ISO 14688, DIN EN ISO 14689 DIN 4022, DIN 4023 Vernässung oberhalb des Gw Bohrendtiefe

Beschreibung der Schichtenfolgen: Kurzzeichen und Abkürzungen

[Seite 55]

Geotechnischer Bericht

ID: 4109 / Datum: 19.7.2024 21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA

Anlage 2.1.1

[Seite 56]

Geotechnischer Bericht

ID: 4110 / Datum: 19.7.2024 21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA

Anlage 2.1.2

[Seite 57]

Geotechnischer Bericht

ID: 4114 / Datum: 19.7.2024 21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA

Anlage 2.1.3

[Seite 58]

Geotechnischer Bericht

ID: 4115 / Datum: 19.7.2024 21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA

Anlage 2.1.4

[Seite 59]

Geotechnischer Bericht

ID: 4112 / Datum: 19.7.2024 21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA

Anlage 2.1.5

[Seite 60]

Geotechnischer Bericht

ID: 4113 / Datum: 19.7.2024 21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA

Anlage 2.1.6

[Seite 61]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 2.2.1.1 Geotechnischer Bericht 21005bz22 / 18.06.2024

[Seite 62]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 2.2.1.2 Geotechnischer Bericht 21005bz22 / 18.06.2024

[Seite 63]

[Seite 63: Text nur als Bild — nicht lesbar]

[Seite 64]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 2.2.2.2 Geotechnischer Bericht 21005bz22 / 18.06.2024

[Seite 65]

[Seite 65: Text nur als Bild — nicht lesbar]

[Seite 66]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 2.2.3.2 Geotechnischer Bericht 21005bz22 / 18.06.2024

[Seite 67]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 2.2.4.1 Geotechnischer Bericht 21005bz22 / 18.06.2024

[Seite 68]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 2.2.4.2 Geotechnischer Bericht 21005bz22 / 18.06.2024

[Seite 69]

[Seite 69: Text nur als Bild — nicht lesbar]

[Seite 70]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 2.2.5.2 Geotechnischer Bericht 21005bz22 / 18.06.2024

[Seite 71]

[Seite 71: Text nur als Bild — nicht lesbar]

[Seite 72]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 2.2.6.2 Geotechnischer Bericht 21005bz22 / 18.06.2024

[Seite 73]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 2.3 Geotechnischer Bericht 21005bz23 / 19.06.2024

[Seite 74]

[Seite 75]

[Seite 76]

[Seite 77]

[Seite 78]

[Seite 79]

[Seite 80]

[Seite 81]

[Seite 82]

[Seite 83]

[Seite 84]

[Seite 85]

[Seite 86]

[Seite 87]

[Seite 88]

[Seite 92]

7220/6410 Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg LGRB - Archiv

[Seite 93]

7220/6410 Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg LGRB - Archiv

[Seite 94]

7220/6410 Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg LGRB - Archiv

[Seite 95]

7220/6410 Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg LGRB - Archiv

[Seite 96]

7220/6410 Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg LGRB - Archiv

[Seite 97]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 3.1.1 Geotechnischer Bericht 21005bz311 / 16.07.2024

[Seite 98]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 3.1.2 Geotechnischer Bericht 21005bz312 / 16.07.2024

[Seite 99]

5763

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 3.2.1 5764 Geotechnischer Bericht 21005bz321 / 26.06.2024

2615

5765

3128

g e o l h c S . 4 5 2, 5 3131 4 5 2 5766 6410 n ti BK 1 GwM B t 3130 452,91 BK 5 2,10 muG BK 3 2. BA 451,54 452,14 3129 6,10 muG 6,75 muG Pergola Auffüllungen gemäß Ersatzneubau Baugrundkarte Blatt 53-2 (2017) Biotechnik

V 451,5 5767

Innenhof 1 VI

1. BA Auffüllungen gemäß HFK geol. Schnitt A NO 22/3 aus dem Jahr 1921 I 452,5

Innenhof 2 BK 4 BK 6 BK 2 451,28 451,42 451,65 7,90 muG 8,05 muG 1346 Versorgungsgebäude 6,90 muG FSB Bioverfahrenstechnik

2 5 4 I

31 5 1, 5 4 Bestand 1344

Umriss EG

Umriss UG

Umriss Neubau 2567 Erkundung S&P 2024 4241 4242 Kernbohrung

mit Ausbau zur Grundwasser- messstelle 2568 Fremdbohrungen

1401 4245 0 10 20 30 40m

Schichtlagerungskarte mit Höhenlage (mNHN und m u. Gel.) gez. ta Maßstab 1912 1920 1913 der Basis des Vaihinger Pflastersteins (verm. Basis ehem. Steinbruch) gepr. Sc 1:1000

1914

[Seite 100]

5763 447,10 6,50 muG

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 3.2.2 5764 Geotechnischer Bericht 446,00 21005bz322 / 26.06.2024 9,05 muG

5 5 5 8 ,7 7 ,6 2615 ,8 4 4 4 4 4 4 4 4 4 5765 - 4 446,53 10,50 muG

3128

g o e 3131 l

h c S . - 5766 5,644 6410 n 3130 -

3, 4 9 4 0 8 m ,5 u 0 G BK 1 GwM B t ti

448,01 BK 5 7,00 muG 3129 4 B 4 K 7, 7 3 4 2. BA 446,14

• 10,50 muG 5 ,6 4 12,15 muG 4 Pergola 7 Auffüllungen gemäß 4 Ersatzneubau 4 Baugrundkarte Blatt 53-2 (2017) Biotechnik 5 5767 V ,7 4 446,84 Innenhof 1 4 13,00 muG 8 VI

1. BA 4 4 Auffüllungen gemäß HFK geol. Schnitt A 5 ,8 NO 22/3 aus dem Jahr 1921 I 4 4 4 4 8 ,5 5 8, 4 4 4 8 4 Innenhof 2 8 BK 4 BK 6 4 4 BK 2 448,63 447,37 447,55 10,55 muG 12,10 muG 1346 Versorgungsgebäude 11,00 muG B F i S o B verfahrenstechnik -

5 7, I 4 7 4 4 4

31

Bestand 447,5 1344

Umriss EG

Umriss UG 447 2567 Umriss Neubau 4242

446,65 Erkundung S&P 2024 4241 11,35 muG 447,80 Kernbohrung 8,10 muG mit Ausbau zur Grundwasser- 2568 messstelle

7 4 4 1401 Fremdbohrungen 5 8 7, 4245 - 4 4 4 4 446,81 10,70 muG 0 10 20 30 40m Schichtlagerungskarte mit Höhenlage (mNHN und m u. Gel.) gez. ta Maßstab 1912 1920 1913 der Oberfläche der Oolithenbank gepr. Sc 1:1000 4447,64 - - 8,00 muG

1914

[Seite 101]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Anlage 4.1.1 Geotechnischer Bericht 1049967-0 / 03.07.2024

Auswertung nach VwV Bodenverwertung

Probe Nr. / Bezeichnung: MP Auffüllung 1

chemische Analyse: Prüfbericht 2406138-1, Analytik-Team, Fellbach, vom 20.06.24

Bodenart: Lehm/Schluff

1. FS = Feststoff; E = Eluat Gesamteinstufung: größer Z2
2. "0" in Spalte Gehalte bedeutet: < BG (Bestimmungsgrenze) bzw. n.n. (nicht nachweisbar)

Erläuterungen / Kommentar zur Einstufung: PAK mit 170 mg/kg Benzo(a)Pyren mit 13 mg/kg Kupfer mit 4.700 mg/kg Zink mit 1.800 mg/kg Sulfat mit 370 mg/l

[Seite 102]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Anlage 4.1.2 Geotechnischer Bericht 1049967-0 / 03.07.2024

Auswertung nach VwV Bodenverwertung

Probe Nr. / Bezeichnung: MP Auffüllung 2

chemische Analyse: Prüfbericht 2406138-2, Analytik-Team, Fellbach, vom 20.06.24

Bodenart: Lehm/Schluff

1. FS = Feststoff; E = Eluat Gesamteinstufung: größer Z2
2. "0" in Spalte Gehalte bedeutet: < BG (Bestimmungsgrenze) bzw. n.n. (nicht nachweisbar)

Erläuterungen / Kommentar zur Einstufung: PAK mit 130 mg/kg Benzo(a)Pyren mit 8,9 mg/kg Kupfer mit 3.200 mg/kg Sulfat mit 440 mg/l

[Seite 103]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Anlage 4.1.3 Geotechnischer Bericht 1049967-0 / 03.07.2024

Auswertung nach VwV Bodenverwertung

Probe Nr. / Bezeichnung: MP Auffüllung 3

chemische Analyse: Prüfbericht 2406138-3, Analytik-Team, Fellbach, vom 20.06.24

Bodenart: Lehm/Schluff

1. FS = Feststoff; E = Eluat Gesamteinstufung: Z1.2
2. "0" in Spalte Gehalte bedeutet: < BG (Bestimmungsgrenze) bzw. n.n. (nicht nachweisbar)

Erläuterungen / Kommentar zur Einstufung: PAK mit 8,8 mg/kg

[Seite 104]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Anlage 4.1.4 Geotechnischer Bericht 1049967-0 / 03.07.2024

Auswertung nach VwV Bodenverwertung

Probe Nr. / Bezeichnung: MP Angulaten

chemische Analyse: Prüfbericht 2406138-4, Analytik-Team, Fellbach, vom 20.06.24

Bodenart: Lehm/Schluff

1. FS = Feststoff; E = Eluat Gesamteinstufung: Z1.2
2. "0" in Spalte Gehalte bedeutet: < BG (Bestimmungsgrenze) bzw. n.n. (nicht nachweisbar)

Erläuterungen / Kommentar zur Einstufung: Sulfat mit 73 mg/l

[Seite 105]

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 4.2 Geotechnischer Bericht 21005bz42 / 04.07.2024

[Seite 106]

Prüfbericht: 2406138-1 Analytik gemäß der Verwaltungsvorschrift Tab. 6-1 im Feststoff und Eluat

Auftraggeber: Projekt: 21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Projektbearbeiter: Herr Probenahme: durch Auftraggeber Probeneingang: 14.06.2024 Bearbeitungszeitraum: 14.06. – 20.06.2024

Untersuchungsbefund für die Probe: MP Auffüllung 1

Hg DIN EN ISO 12846 :2012-08 pH-Wert DIN EN ISO 10523 : 2012-04 PAK DIN ISO 18287 : 2006-05 EOX DIN 38414-17 : 2017-01 Leitf. DIN EN 27888 : 1993-11 PCB DIN EN 15308 : 2008-05 MKW DIN EN 14039 : 2005-01 Chlorid DIN EN ISO 10304-1 : 2009-07 LHKW DIN EN ISO 22155 : 2016-07 Cyan. Fest. DIN ISO 11262 : 2012-04 Sulfat DIN EN ISO 10304-1 : 2009-07 Aufschluß DIN EN 13657 : 2003-01 AKW DIN EN ISO 22155 : 2016-07 Cyan. Eluat DIN 38405-13 : 2011-04 SM o. Hg DIN EN ISO 11885 :2009-09 Eluat DIN EN 12457-4 : 2003-01 Phenolind. DIN 38409-16 : 1984-07

• Die Komponenten unterhalb der Bestimmungsgrenze wurden bei der Summenbildung nicht berücksichtigt.

Probeninformationen:

5,2 kg

Anmerkung: Die im Prüfbericht aufgeführten Untersuchungsergebnisse beziehen sich ausschließlich auf die Prüfgegenstände. Die auszugsweise Vervielfältigung, ohne unsere schriftliche Genehmigung, ist nicht zulässig. Prüfberichte berücksichtigen die aktuellen Normforderungen der DIN EN ISO 17025:2018. Fellbach, den 20. Juni 2024 Analytik-Team GmbH

Dieses Dokument wurde elektronisch erstellt und ist auch ohne Unterschrift gültig.

Dr.rer.nat. H. Wildemann (Geschäftsführer)

Prüfbericht: 2406138-1, Seite 1 von 1

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Prüfbericht: 2406138-2 Analytik gemäß der Verwaltungsvorschrift Tab. 6-1 im Feststoff und Eluat

Auftraggeber: Projekt: 21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Projektbearbeiter: Herr Probenahme: durch Auftraggeber Probeneingang: 14.06.2024 Bearbeitungszeitraum: 14.06. – 20.06.2024

Untersuchungsbefund für die Probe: MP Auffüllung 2

Hg DIN EN ISO 12846 :2012-08 pH-Wert DIN EN ISO 10523 : 2012-04 PAK DIN ISO 18287 : 2006-05 EOX DIN 38414-17 : 2017-01 Leitf. DIN EN 27888 : 1993-11 PCB DIN EN 15308 : 2008-05 MKW DIN EN 14039 : 2005-01 Chlorid DIN EN ISO 10304-1 : 2009-07 LHKW DIN EN ISO 22155 : 2016-07 Cyan. Fest. DIN ISO 11262 : 2012-04 Sulfat DIN EN ISO 10304-1 : 2009-07 Aufschluß DIN EN 13657 : 2003-01 AKW DIN EN ISO 22155 : 2016-07 Cyan. Eluat DIN 38405-13 : 2011-04 SM o. Hg DIN EN ISO 11885 :2009-09 Eluat DIN EN 12457-4 : 2003-01 Phenolind. DIN 38409-16 : 1984-07

• Die Komponenten unterhalb der Bestimmungsgrenze wurden bei der Summenbildung nicht berücksichtigt.

Probeninformationen:

5,2 kg

Anmerkung: Die im Prüfbericht aufgeführten Untersuchungsergebnisse beziehen sich ausschließlich auf die Prüfgegenstände. Die auszugsweise Vervielfältigung, ohne unsere schriftliche Genehmigung, ist nicht zulässig. Prüfberichte berücksichtigen die aktuellen Normforderungen der DIN EN ISO 17025:2018. Fellbach, den 20. Juni 2024 Analytik-Team GmbH

Dieses Dokument wurde elektronisch erstellt und ist auch ohne Unterschrift gültig.

Dr.rer.nat. H. Wildemann (Geschäftsführer)

Prüfbericht: 2406138-2, Seite 1 von 1

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Prüfbericht: 2406138-3 Analytik gemäß der Verwaltungsvorschrift Tab. 6-1 im Feststoff und Eluat

Auftraggeber: Projekt: 21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Projektbearbeiter: Herr Schleifenheimer Probenahme: durch Auftraggeber Probeneingang: 14.06.2024 Bearbeitungszeitraum: 14.06. – 20.06.2024

Untersuchungsbefund für die Probe: MP Auffüllung 3

Hg DIN EN ISO 12846 :2012-08 pH-Wert DIN EN ISO 10523 : 2012-04 PAK DIN ISO 18287 : 2006-05 EOX DIN 38414-17 : 2017-01 Leitf. DIN EN 27888 : 1993-11 PCB DIN EN 15308 : 2008-05 MKW DIN EN 14039 : 2005-01 Chlorid DIN EN ISO 10304-1 : 2009-07 LHKW DIN EN ISO 22155 : 2016-07 Cyan. Fest. DIN ISO 11262 : 2012-04 Sulfat DIN EN ISO 10304-1 : 2009-07 Aufschluß DIN EN 13657 : 2003-01 AKW DIN EN ISO 22155 : 2016-07 Cyan. Eluat DIN 38405-13 : 2011-04 SM o. Hg DIN EN ISO 11885 :2009-09 Eluat DIN EN 12457-4 : 2003-01 Phenolind. DIN 38409-16 : 1984-07

• Die Komponenten unterhalb der Bestimmungsgrenze wurden bei der Summenbildung nicht berücksichtigt.

Probeninformationen:

5,2 kg

Anmerkung: Die im Prüfbericht aufgeführten Untersuchungsergebnisse beziehen sich ausschließlich auf die Prüfgegenstände. Die auszugsweise Vervielfältigung, ohne unsere schriftliche Genehmigung, ist nicht zulässig. Prüfberichte berücksichtigen die aktuellen Normforderungen der DIN EN ISO 17025:2018. Fellbach, den 20. Juni 2024 Analytik-Team GmbH

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Dr.rer.nat. H. Wildemann (Geschäftsführer)

Prüfbericht: 2406138-3, Seite 1 von 1

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Prüfbericht: 2406138-4 Analytik gemäß der Verwaltungsvorschrift Tab. 6-1 im Feststoff und Eluat

Auftraggeber: Projekt: 21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik Projektbearbeiter: Herr Schleifenheimer Probenahme: durch Auftraggeber Probeneingang: 14.06.2024 Bearbeitungszeitraum: 14.06. – 20.06.2024

Untersuchungsbefund für die Probe: MP Auffüllung 4

Hg DIN EN ISO 12846 :2012-08 pH-Wert DIN EN ISO 10523 : 2012-04 PAK DIN ISO 18287 : 2006-05 EOX DIN 38414-17 : 2017-01 Leitf. DIN EN 27888 : 1993-11 PCB DIN EN 15308 : 2008-05 MKW DIN EN 14039 : 2005-01 Chlorid DIN EN ISO 10304-1 : 2009-07 LHKW DIN EN ISO 22155 : 2016-07 Cyan. Fest. DIN ISO 11262 : 2012-04 Sulfat DIN EN ISO 10304-1 : 2009-07 Aufschluß DIN EN 13657 : 2003-01 AKW DIN EN ISO 22155 : 2016-07 Cyan. Eluat DIN 38405-13 : 2011-04 SM o. Hg DIN EN ISO 11885 :2009-09 Eluat DIN EN 12457-4 : 2003-01 Phenolind. DIN 38409-16 : 1984-07

• Die Komponenten unterhalb der Bestimmungsgrenze wurden bei der Summenbildung nicht berücksichtigt.

Probeninformationen:

5,2 kg

Anmerkung: Die im Prüfbericht aufgeführten Untersuchungsergebnisse beziehen sich ausschließlich auf die Prüfgegenstände. Die auszugsweise Vervielfältigung, ohne unsere schriftliche Genehmigung, ist nicht zulässig. Prüfberichte berücksichtigen die aktuellen Normforderungen der DIN EN ISO 17025:2018. Fellbach, den 20. Juni 2024 Analytik-Team GmbH

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Dr.rer.nat. H. Wildemann (Geschäftsführer)

Prüfbericht: 2406138-4, Seite 1 von 1

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21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 5 Geotechnischer Bericht 21005bz50 / 04.07.2024

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RUHR-UNIVERSITÄT BOCHUM | 44780 Bochum | Germany FAKULTÄT FÜR GEOWISSENSCHAFTEN

Ingenieurgeologie und Felsmechanik

Gebäude IA 3/127 Ruhr-Universität Bochum

• Universitätsstraße 150, 44801 Bochum

PROF. DR. TOBIAS BACKERS Fon +49 (0)234 32-23881 Fax +49 (0)234 32-14433 tobias.backers@rub.de www.rub.de/inggeo

Dr. Mandy Duda Fon +49 (0)234 32-19587 mandy.duda@rub.de

Simon Thomas simon.thomas@rub.de

26.06.2024

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik

1. Veranlassung

Die AG Ingenieurgeologie und Felsmechanik an der Ruhr-Universität Bochum wurde am 13.06.2024 beauftragt, gesteinsmechanische Untersuchungen durchzuführen. Grundlage dazu waren Gesteinsproben, die am 14.06.2024 in das felsmechanische Labor der Ruhr-Universität Bo- chum geliefert wurden. Aufgaben waren die Erstellung entsprechender Probenköper und folgende Untersuchungen:

• Bestimmung der einaxialen Druckfestigkeit

• Bestimmung der Abrasivität mit dem Cerchar-Versuch

• Durchführung des Punktlastversuchs

2. Probenvorbereitung

2.1. Einaxialer Druckversuch

Aus den angelieferten Probenstücken wurden durch Überbohren mit Wasserspülung Probenzylinder für einaxiale Druckversuche hergestellt. Gemäß der Empfehlung Nr. 1 des AK 3.3 der DGGT für die Gewinnung von Proben für einaxiale Druckversuche [1] soll für den Zylinder ein Längen-Durchmesser Verhältnis 𝐿/𝐷 = 2:1 erreicht werden. Nach dem Sägen wurden die Endflächen gemäß Empfehlung geschliffen, so dass die Unebenheit < 0,02 mm betrug. Die Probekörper wurden nach der Präparation feuchteerhaltend aufbewahrt.

ADRESSE Universitätsstraße 150 | 44801 Bochum, Germany ANFAHRT U-Bahn: U35 | Auto: A43, Abfahrt (19) Bochum Witten

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2.2. Wassergehalt

Wassergehalte wurden an unbearbeiteten Proben sowie nach dem einaxialen Druckversuch an Teil- proben der getesteten Probekörper bestimmt.

2.3. Cerchar-Versuch

Die Durchführung der CAI-Versuche erfolgte gemäß der Empfehlung Nr. 23 des AK 3.3 der DGGT [2] an einer bruchrauen Oberfläche.

2.4. Punktlastversuch

Die Probenstücke für Punktlastversuche wurden aus den Reststücken der Bohrkerne gemäß der Emp- fehlung Nr. 5 des AK 3.3 der DGGT [3] mithilfe eines Hammers präpariert, sodass die Handstücke eine Höhe zwischen 25 mm und 100 mm besitzen, die Breite größer als 25 mm und die Tiefe die größte Abmessung ist.

3. Versuchsdurchführungen und Auswertungen

3.1. Einaxialer Druckversuch

Für den einaxialen Druckversuch nach [1] und [4] wurde der Probekörper in einen steifen 4000 kN Lastrahmen eingebaut und zwischen Belastungsstempeln zentriert. Der einaxiale Druckversuch wurde servo-kontrolliert nach Versuchsempfehlungen der ISRM/DGGT mit Prüfgeräten der Güteklasse 1 durchgeführt, indem in axialer Dehnungskontrolle mit einer Dehnungsrate von 10-5 mm/mm/s belas- tet und bis zum Versagen getestet wurde. Der Versuch wurde mit dem Steuergerät TestStar IIm der Fa. MTS durchgeführt. Während des Versuchs wurde mit einer Frequenz von 10 Hz Kraft (mittels kalibrierter Kraftmessdose) und Längsverformung (mittels kalibrierter LVDTs mit einer Auflösung von 10-7 m) gemessen.

Während der Versuchsdurchführung wurden in einer Frequenz von 10 Hz die einaxiale Druckspan- nung und die axiale Dehnung in Echtzeit am Bildschirm beobachtet und gesteuert. Dabei wurden fol- gende Berechnungsformeln verwendet: axiale Spannung 𝜎 = 𝐹/(0,25∙𝜋𝐷2) [MPa] a axiale Dehnung 𝜀 = ∆𝑙/𝐿 [mm/mm] a Die einaxiale Druckfestigkeit 𝜎 wurde als Maximalwert in den Spannungs-Dehnungskurven abgele- c sen, die aus den Daten der einaxialen Druckversuche erstellt wurden. Der Verformungsmodul 𝑉 wurde im Bereich von 40% bis 60% der einaxialen Druckfestigkeit an kalibrierten Dehnungsdaten bestimmt.

3.2. Wassergehalt

Die Wassergehalte wurden durch Trocknung von Teilproben bis zur Massenkonstanz bei 60°C über das Verhältnis aus Masseverlust zu Trockenmasse ermittelt. Der zusätzlich ermittelte Masseanteil be- zieht den Masseverlust auf die Feuchtmasse.

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3.3. Cerchar-Versuch

Die Beurteilung der Abrasivität erfolgte mittels Cerchar-Versuch (CAI) nach [2] mit dem Prüfgerät nach West. Mit dem Cerchar-Verfahren wird das Verschleißverhalten von Gesteinen direkt getestet, was eine unmittelbare Beurteilung der entsprechenden Gesteinsabrasivität zulässt.

Die Versuchsanordnung besteht aus einer beweglichen Einspannvorrichtung (Schlitten) zur Auf- nahme der Probe sowie aus einem fixierten Prüfstift definierter Geometrie und Härte (Stahlstift mit Rockwell-Härte HRC 54-56), der an einem 7 kg Gewicht befestigt ist. Der Prüfstift wird behutsam auf die Probenoberfläche gelegt. Die Prüfkörperoberfläche wird mit Hilfe des Schlittens gleichmäßig 10 mm unter der Prüfspitze bewegt. Der CAI berechnet sich aus der Abnutzung des Stahlstiftes.

Dieser Versuch wurde fünfmal (mit jeweils neuer Prüfspitze) für jede Probe durchgeführt. Die Abnut- zung 𝐷 [mm] der Prüfspitze wurde unter einem Auflichtmikroskop mit einer Genauigkeit von 𝑗 ≤ 0,01 mm an vier im 90° Winkel zueinanderstehenden Seitenansichten (𝑑 ) bestimmt und gemittelt. 𝑖 Die Werte der fünf Einzelmessungen werden ebenfalls gemittelt (𝐷 ). Der einzelne Cerchar Abrasivi- m täts-Index (CAI) berechnet sich daraus mit CAI = 𝐷 ∙10 mm-1. m Der CAI-Wert der Probe ist der Mittelwert aus fünf Einzelwerten. Zu den CAI werden die Standardab- weichungen SD und Standardfehler SEM angegeben. Die Gesteinsabrasivität wird nach [2] klassifiziert.

Tabelle 1: Klassifizierung der Abrasivität beim Cerchar-Versuch nach [2].

𝐂𝐀𝐈 Klassifizierung

0,1 − <0,5 Extrem niedrig 0,5 − <1,0 Sehr niedrig 1,0 − <2,0 Niedrig 2,0 − <3,0 Mittel 3,0 − <4,0 Hoch 4,0 − <5,0 Sehr hoch ≥5,0 Extrem hoch

3.4. Punktlastversuch

Der Punktlastversuch nach [3] liefert einen Indexwert für die Festigkeit eines Gesteins. Zur Versuchsdurchführung wird ein Punktlastgerät benötigt, welches aus einem steifen Rahmen mit Belastungseinrichtung besteht, wobei die Belastungskapazität mindestens 50 kN beträgt. Außerdem sind eine Anordnung zum Messen der Bruchkraft 𝐹 sowie eine Einrichtung zum Messen des B Lastpunktabstandes vorhanden. Die Abmessungen der Proben müssen dabei einige Anforderungen erfüllen, die sich je nach Geometrie der Probe unterscheiden (Zylinder, Quader oder Handstück). Die Proben wurden mittig zwischen die Lasteinleitungspunkte eingespannt, wobei der Abstand zwischen den Kegelspitzen den Lastpunktabstand darstellt. Mittels Hydraulikpumpe wurde die Probe bis zum Versagen belastet und die Bruchkraft abgelesen.

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Der Punktlastindex berechnet sich nach der Formel 𝑖 = 𝐹 ⁄𝐴, wobei 𝐴 die Bruchfläche in mm² S B darstellt. Weicht der Lastpunktabstand um mehr als 5 mm vom Bezugsabstand 50 mm ab, wird folgende Korrekturformel verwendet: 𝑖 = (𝐴/2500)0,225∙𝑖 . S(50) S

4. Ergebnisse

4.1. Wassergehalt

Tabelle 2: Wassergehalt 𝑤 und Masseanteil 𝑤 bei Anlieferung. 0 0,m

w0 w0,m Probenbezeichnung (%) (%) BK1 7,50 - 7,95 m 0,24 0,24 BK2 11,50 - 12,00 m 0,57 0,57 BK6 7,25 - 7,80 m 0,63 0,63

4.2. Einaxialer Druckversuch

Tabelle 3: Ergebnisse der einaxialen Druckversuche - Probenlänge 𝐿, Durchmesser 𝐷, Einbaudichte 𝜌, einaxiale Druckfestig- keit 𝜎 (bei Anwendung der Größenkorrektur nach [1] Angabe der unkorrigierten einaxialen Druckfestigkeit in Klammern), u sowie Verformungsmodul 𝑉 (die Ablesebereiche können dem Anhang entnommen werden), Wassergehalt 𝑤 und Massean- teil 𝑤 nach dem Versuch. m

L D L / D ρ σu V w wm Probenbezeichnung (mm) (mm) (-) (g/cm3) (MPa) (GPa) (%) (%) BK2 11,50 - 12,00 m 80,95 40,01 2,02 2,743 222,6 63,79 0,35 0,35 BK6 7,25 - 7,80 m 81,11 40,01 2,03 2,603 81,8 15,34 0,96 0,95

4.3. Cerchar-Versuch

Tabelle 4: Ergebnisse CAI aus fünf Einzelversuchen. SD: Standardabweichung, SEM: Standardfehler. Die Einzelergebnisse werden im Anhang aufgeführt.

Fläche CAI SD SEM Klassifizierung Probenbezeichnung (-) (-) (-) (-) (-) BK1 7,50 - 7,95 m bruchrau 0,6 0,13 0,06 sehr niedrig BK6 7,25 - 7,80 m bruchrau 0,6 0,17 0,07 sehr niedrig

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4.4. Punktlastversuch

Tabelle 5: Ergebnisse der Punktlastversuche – Bruchfläche 𝐴 , Bruchkraft 𝐹 , Punktlastindex 𝑖 , größenkorrigierter Punkt- B B S lastindex 𝑖 . In der Spalte „Orientierung“ ist aufgeführt, ob der Probekörper axial oder diametral belastet wurde. S(50)

AB FB is is(50) Probenbezeichnung Orientierung (mm2) (N) (MPa) (MPa) BK2 11,50 - 12,00 m axial 4050 22680 5,6 6,2 diametral 3185 13585 4,3 4,5 axial 1364 15759 11,6 10,1 diametral 3168 13385 4,2 4,5 axial 1196 7693 6,4 5,4 BK6 7,25 - 7,80 m axial 3960 16216 4,1 4,5 diametral 3256 10096 3,1 3,3 diametral 3536 6893 1,9 2,1 axial 1548 9695 6,3 5,6 axial 1421 7293 5,1 4,5

SEITE 5 | 6

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5. Literaturverzeichnis

[1] T. Mutschler, „Neufassung der Empfehlung Nr. 1 des Arbeitskreises - Versuchstechnik Fels - der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V.: Einaxiale Druckversuche an zylindrischen Gesteinsprüfkörpern,“ Bautechnik, Bd. 81, Nr. 10, pp. 825-834, 2004.

[2] H. Käsling und R. Plinninger, „Empfehlung Nr. 23 des Arbeitskreises 3.3 - Versuchstechnik Fels - der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e.V.: Bestimmung der Abrasivität von Gesteinen mit dem CERCHAR‐Versuch,“ Bautechnik, Bd. 93, Nr. 6, pp. 409-415, 2016.

[3] K. Thuro, „Empfehlung Nr. 5 des Arbeitskreises 3.3 - Versuchstechnik Fels - der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik e. V.: Punktlastversuche an Gesteinsproben (Bautechnik 6/2010),“ Bautechnik, Bd. 87, Nr. 6, pp. 322-330, 2010.

[4] Deutsches Institut für Normung e.V.;, „DIN 18141-1:2014-05 Baugrund - Untersuchung von Gesteinsproben - Teil 1: Bestimmung der einaxialen Druckfestigkeit,“ 2014.

Für Fragen stehe ich Ihnen jederzeit gerne zur Verfügung und verbleibe

mit freundlichem Glückauf

Prof. Dr. Tobias Backers Dr. Mandy Duda

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26.06.2024

21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik - Anhang

(A) Proben bei Anlieferung (B) Einaxialer Druckversuch (C) Cerchar-Abrasivitätsversuch

ADRESSE Universitätsstraße 150 | 44801 Bochum, Germany ANFAHRT U-Bahn: U35 | Auto: A43, Abfahrt (19) Bochum Witten

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(A) Proben bei Anlieferung

Abbildung 1: Proben bei Anlieferung, BK1, BK2 & BK6.

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(B) Einaxialer Druckversuch

250

200

150

100

50

0 0,000 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,008

Abbildung 2: Einaxialer Druckversuch Probe BK2 11,50 – 12,00 m: Spannungs-Dehnungs-Kurve mit Ablesebereich der elastischen Kennwerte (oben); Probe vor dem Versuch (links unten) und nach dem Versuch (rechts unten).

SEITE 3 | 6 )aPM(

σ gnunnapslaixA u

BK2 11,50 - 12,00 m

Axiale Verformung ε(mm/mm)

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100

80

60

40

20

0 0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010

Abbildung 3: Einaxialer Druckversuch Probe BK6 7,25 – 7,80 m: Spannungs-Dehnungs-Kurve mit Ablesebereich der elasti- schen Kennwerte (oben); Probe vor dem Versuch (links unten) und nach dem Versuch (rechts unten).

SEITE 4 | 6 )aPM(

σ gnunnapslaixA u

BK6 7,25 - 7,80 m

Axiale Verformung ε(-)

[Seite 121]

(C) Cerchar-Abrasivitätsversuch

Probenbezeichnung BK1 7,50 - 7,95

Zustand der Prüfoberfläche bruchrau bruchrau / sägerau

Testrichtung Parallel / Senkrecht zu Schich- Keine Schichtung tung/Schieferung

Wassergehalt bergfeucht Bergfeucht / Trocken Lagerung der Prüfkörper Felsmechanisches (nach Anlieferung) Labor RUB

Gerätespezifikation Prüfgerät Typ 2 nach West

Mittlere Prüfstiftabnutzung D (mm) 0,06 m*

Korrigierte Prüfstiftabnutzung D (mm) - m

Cerchar-Abrasivitäts-Index (CAI) (-) 0,6 Standardabweichung SD 0,13 Standardfehler SEM 0,06 Klassifizierung sehr niedrig

SEITE 5 | 6

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Probenbezeichnung BK6 7,25 - 7,80 Zustand der Prüfoberfläche bruchrau bruchrau / sägerau

Testrichtung Parallel / Senkrecht Keine Schichtung zu Schichtung/Schieferung

Wassergehalt bergfeucht Bergfeucht / Trocken Lagerung der Prüfkörper Felsmechanisches (nach Anlieferung) Labor RUB Prüfgerät Typ 2 Gerätespezifikation nach West

Mittlere Prüfstiftabnutzung D (mm) 0,06 m*

Korrigierte Prüfstiftabnutzung D (mm) - m

Cerchar-Abrasivitäts-Index (CAI) (-) 0,6 Standardabweichung SD 0,17 Standardfehler SEM 0,07 Klassifizierung sehr niedrig

SEITE 6 | 6

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21-005 Stuttgart, Allmandring 29: Ersatzneubau Biotechnik 1. BA Anlage 6 Geotechnischer Bericht 21005bz60 / 22.07.2024