DR. SPANG

INGENIEURGESELLSCHAFT FÜR BAUWESEN, GEOLOGIE UND UMWEL TIECHNIK MBH

OB Projektbau GmbH Regionalbereich Mitte Planung Verkehrsanlagen (I. BT-MI-8(21)) Dipl.-lng. Frank Neuhäusel Hahnstraße 49 60528 Frankfurt am Main

Datei Diktat Projekt-Nr. 33.3184 P31848130816_REV01 .docx Fe/Den

s .. Bahn Rhein/Main 56 2. Baustufe

Bad Viibel .. Friedberg

Büro Witten

(Strecke 3900, km 165,900 - km 183,095)

Datum 16.08.2013

- Geotechnische Empfehlungen zur Dammverbreiterung -

Rahmenvertrag Nr. 1 000/6YB/92153689

Auftrag vom 06.03.2012

Gesellschaft: HRB 8527 Amtsgericht Bochum, USt-ldNr. DE126873490, Geschäftsführer Dipl.-lng. Christian Spang

Zentrale Witten: Westfalenstraße 5-9, D-58455 Witten, Tel. (0 23 02) 9 14 02- 0, Fax 9 14 02-20, zentrale@dr-spang.de http://www.dr-spang.de

Niederlassungen: 09599 Freiberg/Sachsen, Halsbrücker Str. 34, Tel. (03731) 798789-0, Fax 798789-20, freiberg@dr-spang .de 73734 Esslingen/Neckar, Weilstr. 29, Tel. (0711) 351 30 49-0, Fax 351 30 49-19, esslingen@dr-spang.de 06618 Naumburg, H.-von-Stephan-Piatz 1, Tel. (03445) 7620, Fax (03445) 762162, naumburg@dr-spang.de 90491 Nürnberg , Erlenstegenstr. 72, Tel. (0911) 964 5665-0, Fax 964 5665-5, nuernberg@dr-spang.de

Banken: Stadtsparkasse Witten, BLZ 452 500 35, Kto. 4911, Deutsche Bank AG, Witten , BLZ 430 700 24, Kto . 8139511

gabrielegbmuellerSchreibmaschinentextneue Anlage 12.5.36aergänzt Anlage 12.5.0

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Projekt: 33.3184 Seite 2 16.08.2013

INHALT SEITE

1.

1.1

1.2

1.3

2.

2.1

2.2

3.

3.1

3.2

4.

5.

6.

ALLGEMEINES 3

Projekt 3

Auftrag 4

Unterlagen 4

GEOTECHNISCHE VERHÄLTNISSE 5

Baugrund 5

Dammabschnitte 5

MODELLENTWICKLUNG 7

Berechnungsansätze 7

Bodenkennwerte 7

BERECHNUNGSERGEBNISSE 8

ZUSAMMENFASSUNG 15

ANLAGEN

Anlage 1: Nachrechnung Bodenkennwerte (13)

Anlage 2: Böschungsbruchberechnung für System rein bindig I rein rollig (22)

Anlage 3: Böschungsbruchberechnungen für exemplarische Dammabschnitte mit einer

Abtreppung angeordnet zwischen Druck- und Stützbereich (26)

Anlage 4: Böschungsbruchberechnungen für Dammabschnitte mit einer Abtreppung auf

dem Stützbereich (129)

Anlage 5: Berechnungen Spundwände (97)

Anlage 6: Prinzipberechnungen Spundwände (56)

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1. ALLGEMEINES

1.1 Projekt

Im Zuge des Infrastrukturausbaus im Großraum Frankfurt a. M. ist eine Erweiterung des Strecken-

netzes der Deutschen Bahn geplant. Die bestehende 2-gleisige Bahnstrecke 3900 zwischen

Bad Vilbel und Friedberg soll nach bestehender Planung um zwei weitere Gleise erweitert werden.

Die Strecke verläuft ca. von Norden nach Süden in Richtung Frankfurt a. M. Der relevante Stre-

ckenabschnitt beginnt in Friedberg bei km 165,917 (Strecke 3900) und verläuft über

Bruchenbrücken, Nieder-Wöllstadt, Okarben, Kloppenheim, Karben und Dorteweil bis nach

Bad Vilbel bei km 182,620 (Strecke 3900). Neben den o.g. Ortschaften durchläuft die geplante

Strecke größtenteils Agrarland.

Aufgrund der Geländemorphologie verläuft die geplante Trasse stark wechselnd in Dammlage,

Einschnitten, Hanglage und Geländegleichlage.

Im Zuge des 4-gleisigen Streckenausbaus werden in einigen Trassenabschnitten Dammverbreite-

rungen mit Eingriffen in den Bestandsdamm erforderlich. Die Dammverbreiterungen sollen durch

Dammanschüttungen ausgeführt werden. Dazu muss der Bestandsdamm abgetreppt angeschnit-

ten werden. Die Abtreppung der vorhandenen Dämme soll außerhalb des Druckbereiches geplant

und unter Betrieb ausgeführt werden . Gemäß Ril 836 [U 5] ist "vom Druckbereich der Stützbereich

zu unterscheiden, innerhalb dessen statisch abgesicherte Maßnahmen zur Gründung und Stüt-

zung des Oberbaus vorzusehen bzw. Schwächungen zu vermeiden sind und für den besondere

Bemessungsregeln gelten können." Für diese Maßnahmen im Stützbereich sind Nachweise zur

Standsicherheit zu führen. Wird der Standsicherheitsnachweis für die maximale Dammhöhe nicht

erbracht, so ist zu untersuchen, ob durch eine Optimierung der Abtreppung (z.B. außerhalb bzw.

auf den Stützbereich) die erforderlichen Sicherungsmaßnahmen reduziert werden können . Auf

Grundlage der Ergebnisse sollen Grenzwerte der max. Dammhöhen bzw. Abtreppungen festgelegt

und ggf. erforderliche Verbaumaßnahmen vordimensioniert werden.

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1.2 Auftrag

Die OB ProjektBau GmbH hat am 06.03.2012 der Dr. Spang Ingenieurgesellschaft für Bauwesen,

Geologie und Umwelttechnik mbH, den Auftrag erteilt, für das o.g. Bauvorhaben bestehende Un-

terlagen bzw. bestehende geotechnische Gutachten zu sichten und entsprechende geotechnische

Empfehlungen zur Bemessung und Bauausführung der Strecke auszuarbeiten und vorzulegen. Die

Basis für die Berechnungen bildet das geotechnische und hydrogeologische Streckengutachten

der Prof. Dipl.-lng H. Quick Ingenieure und Geologen GmbH.

1.3 Unterlagen

Es wurden die nachfolgend aufgeführten Unterlagen verwendet:

[U 1] Geotechnisches und hydrogeologisches Gutachten, S-Bahn Rhein/Main, 4-gleisiger

Ausbau Bad Vilbel- Friedberg, km 182,792- km 165,917; Prof. Dipl.-lng H. Quick Inge-

nieure und Geologen GmbH, Darmstadt, 26.04.2010.

[U 2] Geotechnische Empfehlungen S-Bahn Rhein/Main, Bad Vilbel - Friedberg, Strecke

3900 km 165,900- km 183,095; Dr. Spang GmbH, Witten, 16.04.2012.

[U 3] Querprofile entlang der Strecke, M 1:1.000, 1 :100; diverse Arbeitsstände, OB Projektbau

GmbH, Frankfurt, perEmail am 25.01.2013, 03.05.2013, 13.06.2013 und 09.07.2013.

[U 4] Datenblätter zur Dammverbreiterung; diverse Arbeitsstände, OB Projektbau GmbH,

Frankfurt, perEmail am 25.01.2013, 06.05.2013, 28.06.2013 und 18.07.2013

[U 5] Ril 836, Erdbauwerke planen, bauen und instand halten; OB AG, 2013.

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2. GEOTECHNISCHE VERHÄLTNISSE

2.1 Baugrund

Die für die Berechnungen verwendeten Schichtbezeichnungen sind dem geotechnischen und hyd-

rogeologischen Gutachten der Prof. Dipl.-lng H. Quick Ingenieure und Geologen GmbH (siehe

[U 1]) entnommen und in Tab 2.1-1 aufgeführt.

Schicht Nr. Schicht Nr. Bezeichnung nach [U 1] nach [U 1], Anlage 3

1 I Künstliche Auffüllungen

2 a/b/c II Quartäre Tone und Schluffe

3 111 Quartäre Sande und Kiese

4 IV Jungtertiäre Tone und Schluffe

5 V Jungtertiäre Sande und Kiese

7 a/b VII Wechsellagerung Landschneckenmergel und Hydrobienschichten

Tabelle 2.1-1: Baugrundaufbau nach [U 1]

Für Angaben zu angetroffenen Bodenarten und ihren Besonderheiten sowie zu den hydrogeologi-

schen Verhältnissen verweisen wir auf [U 1] und [U 2]. Die für die Berechnungen verwendeten bo-

denmechanischen Kennwerte sind in Kapitel 3.3 aufgeführt. Der wesentliche Baugrundaufbau der

betrachteten Querprofile wurde den Längsschnitten und Bohrprofilen aus [U 1] entnommen.

2.2 Dammabschnitte

Insgesamt handelt es sich um 17 Dammabschnitte, in die im Zuge der Verbreiterung der Bahnstre-

cke 3900 eingegriffen wird. Diese 17 Abschnitte sind in Tabelle 2.1-2 zusammengefasst dargestellt

und enthalten Angaben darüber, aus welchem Material die Dämme im Wesentlichen aufgebaut

sind bzw. ob der Dammaufbau aus den derzeit vorliegenden Baugrundergebnissen bekannt ist.

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Damm- von km ... Querprofil max. Damm-/ wesentlicher Aufschluss für ab chnltt bis km ... Anschnittshöhe Dammaufbau Baugrund

1 168,765- km 168,855 I 12,3 m bindige Böden BS 45 I 168,945 km 168,845 (BK44 GWM)

2 181,680- km 181,875 8,1 m

bindige Böden I 181,935 (Annahme)

3 181,965- km 182,040 9,0 m

rollige Böden I 182,145 (Annahme)

4.1 182,235- km 182,300 I

8,3m rollige Böden BS 2941

182,460 km 182,370 BK293 GWM

5 168,735- km 168,855 I 12,0 m bindige Böden BS 45 I 168,930 km 168,845 (BK44 GWM)

6 169,215-

km 169,275 5,2m bindige Böden BS 49 I BK 51 169,500

7 170,415- km 170,505 5,8 m bindige Böden BS 72 170,505

8 170,535-

km 170,535 5,0 m bindige Böden

I 170,865 (Annahme)

9 172,725-

km 172,800 9,0 m bindige Böden BS 113 I

173,010 BS 115

10 173,580- ,

km 173,820 6,4 m bindige Böden BS 136 I

173,835 BS 131

11 173,850- km 173,855 I

6,1 m bindige Böden

I 174,045 km 173,860 (Annahme)

174,345- km 174,570 I BK 142 GWM I

12 km 174,6451 7,0m bindige Böden BS 144 I 175,020 km 174,675 BS 139

175,050-km 175,245 I bindige Böden

13 175,650 km 175,305 I 6,9 m (Annahme) I km 175,425

14 178,815- kein QP 3,4 m rollige Böden BK 233 I

178,965 BS 234

15 179,025- km 179,1601 4,4m rollige Böden BS 239 179,430 km179,100

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Damm- von km •.. Querprofil max. Damm-/ wesentlicher Aufschluss für

abschnitt bis km ... Anschnittshöhe Dammaufbau Baugrund

16 179,550- km 179,700 4,0m bindige Böden

I 179,760 (Annahme)

17 179,775- kein QP 4,4 m bindige Böden BS 257/ 179,910 (BS 258)

Tabelle 2.1-2: Zusammenstellung der Dammabschnitte

3. MODELLENTWICKLUNG

3.1 Berechnungsansätze

Die Berechnungen der Dammböschungen mit Abtreppung wurden mit dem Programm "GGU-

Stability" der Civilserve GmbH nach EC 7 durchgeführt.

Für die Abbildung der Dammböschungen mit Stützbereich und Abtreppung wurden die zur Verfü-

gung gestellten Querprofile [U 3] sowie die Datenblätter zur Dammverbreiterung [U 4] verwendet.

Die Stufenhöhe und -breite der Abtreppung beträgt i.d.R. 60 cm bei einer Neigung von 1 : 1.

Die Verkehrslast aus dem Bestandsgleis wurde gemäß Ril 836 in einer Tiefe von 0, 7 m unter SOK

mit einem Wert von 52 kN/m2 auf einer Breite von 3,0 m je Gleis für die Berechnung angesetzt.

Die Bemessung der Spundwandverbauten erfolgte mit dem Programm "GGU-Retain" der

Civilserve GmbH nach EC 7.

3.2 Bodenkennwerte

Für die Berechnungen wurden die in [U 1] angegebenen Kennwerten verwendet. Für den höchsten

Dammquerschnitts (km 168,845 mit hmax = 12,3 m) erfolgte eine Berechnung der derzeit

vorhandenen Dammkontur. Selbst beim Ansatz aller Teilsicherheiten mit 1 ,0 ergibt sich ein

Ausnutzungsgrad ll > 1,0 (siehe Anlage 1.1 ). Der Damm dürfte demnach, unter Ansatz der

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Kennwerte aus dem Bodengutachten des IB Quick [U 1], somit nicht mehr stehen und sollte

zusammengebrochen sein. Da dies nicht der Fall ist, ist davon auszugehen, dass die Kennwerte

des IB Quick für bindige Böden zu ungünstig ausfallen. Unter Berücksichtigung der bisherigen

angesetzten Kennwerte und den Erfahrungen mit den im Projektgebiet anstehenden Böden

wurden die Kennwerte für bindige Böden (Reibungswinkel und Kohäsion) soweit angepasst, bis

der Damm zumindest rechnerisch ohne Berücksichtigung von Sicherheiten stehen bleibt (ll < 1 ,0)

(siehe Anlage 1.3). Dieser Kennwertsatz wurde dann für die bindigen Böden in allen weiteren

Berechnungen verwendet.

Wichte Wichte Reibungs- Kohäsion Schicht Bezeichnung

feuchter unter winkel Nr. Boden Auftrieb

'Yk 'Y'k cp'k c'k [kN/m3] [kN/m3] n [kN/ro2]

Auffüllungen, Kies 18,0 8,0 35,0 1,0/2,0

1 Auffüllungen, Sand 19,5 9,5 32,0 1,0/2,0

Auffüllungen, Schluff 19,0 9,0 22,5 7,5

2 a/b/c Quartäre Tone und Schluffe 19,0 9,0 22,5 7,5

3 Quartäre Sande und Kiese 19,5 9,5 35,0 0,0

4 Jungtertiäre Tone und Schluffe 19,0 9,0 27,5 10,0

5 Jungtertiäre Sande und Kiese 20,0 10,0 35,0 0,0

Wechsellagerung 7 a/b Landschneckenmergel und 19,0 9,0 17,5 17,5

Hydrobienschichten

Tabelle 3.2-1: Charakteristische Bodenkennwerte

4. BERECHNUNGSERGEBNISSE

Im Projektgebiet sind unterschiedlich aufgebaute Dämme und Baugrundsituationen vorhanden (rol-

liger und bindiger Dammaufbau, geschichteter Baugrund). Für eine grundlegende Festlegung der

max. zulässigen Höhe einer Abtreppung auf dem Stützbereich wurden Prinziprechnungen für rein

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rolligen bzw. rein bindigen Dammaufbau durchgeführt. Es wurde hierfür von einer regelkonformen

Geometrie und einer Gleislage ohne Überhöhung ausgegangen. Die Standsicherheit für rein rolli-

gen Dammaufbau ist bis zu einer maximalen Abtreppungshöhe von 3, 7 m nachgewiesen (Anlage

2.1), bei rein bindigem Dammaufbau ist der Nachweis bis zu einer maximalen Höhe von 5,2 m

erbracht (Anlage 2.2).

ln den einzelnen berechneten Querprofilen gibt es Abweichungen zu diesen Regelhöhen, da so-

wohl die Abstände (z.B. aus anderen Überhöhungsbeträgen und damit geänderten Abständen der

Eisenbahnlast zur Böschung) als auch der Baugrund variieren (z.T. geschichtete Systeme). Ent-

sprechend wurden Berechnungen an Querprofilen mit den jeweils höchsten Damm- I

Anschnittshöhen durchgeführt, für die der Baugrund bekannt ist.

Zur Ermittlung der Böschungsbruchsicherheit bei einer Abtreppung angeordnet zwischen dem

Druck- und Stützbereich wurden exemplarisch an zwei Querprofilen (km 174,8 und km 179,1)

Standsicherheitsnachweise geführt. Es handelt sich hierbei um grundsätzlich unterschiedliche

Dammaufbauten für je einen überwiegend bindigen und einen rolligen Damm. Der Untergrund un-

ter der Dammaufstandsfläche ist für die Gesamtstandsicherheit zwar auch von Bedeutung, jedoch

hat sich bei den Berechnungen der Dammaufbau als deutlich kritischer herausgestellt, so dass die

beiden genannten Querprofile unabhängig vom weiteren Untergrund gewählt wurden . Die

Abtreppung wurde gemäß den Angaben in den Querprofilen abgebildet und lag zwischen dem

Druck- und Stützbereich. Bei beiden Querprofilen konnte die Standsicherheit bei der vorgesehenen

max. Damm- I Anschnittshöhe von h = 6,0 m (bindig) bzw. 4,0 m (rollig) nicht nachgewiesen wer-

den, da der Ausnutzungsgrad Jl > 1,0 betrug (siehe Anlage 3.1 und 3.3) . Bei einer reduzierten

Damm- I Anschnittshöhe auf eine Höhe von rd. 4,0 m (bindig) bzw. 2,6 m (rollig) konnte die Stand-

sicherheit der Dammböschungen nachgewiesen werden (siehe Anlage 3.2 und 3.4). Für Dämme

aus überwiegend rolligem Dammmaterial sind somit deutlich umfangreichere Sicherungsmaßnah-

men bei geringeren Dammhöhen erforderlich als bei Dämmen aus überwiegend bindigem Damm-

material.

Im Dammabschnitt 1 (km 168,845) ist der höchste Dammquerschnitt mit einer Gesamthöhe von

hmax = 12,3 m und einem überwiegend bindigem Dammaufbau vorhanden. Die Standsicherheit kann bei einer Abtreppung auf den Stützbereich nicht nachgewiesen werden (Jl = 1, 15). Flacher kann nicht geböscht werden, da die äußere Dammkontur derzeit etwa dem Stützbereich entspricht.

Eine ausreichende Sicherheit für den Bauzustand ist somit nicht gegeben (siehe Anlage 4.1 ). Erst

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bei einer Reduzierung der Anschnittshöhe auf 7, 1 m ist die bauzeitige Standsicherheit nachgewie-

sen (siehe Anlage 4.2). Anschnittshöhen > 7,1 m in diesem Dammabschnitt sind mit einem Verbau

zu sichern. Dammabschnitt 5 ist spiegelbildlich zu D1, bildet entsprechend die andere Böschungs-

seite ab und wurde aufgrund dessen nicht gesondert berechnet.

Für den Dammabschnitt 4.1 wurde das Querprofil bei km 182,3 untersucht. Die maximale

Dammhöhe beträgt 8,3 m. Der obere Bereich des geplanten Anschnitts liegt hier außerhalb des

Stützbereiches und nur der untere Bereich greift in den Stützbereich ein. Bei einer Abflachung der

Abtreppung auf den Stützbereich im unteren Bereich, sind die im oberen Dammbereich lagernden

Sande (rolliger Dammaufbau) aufgrund des steilen Anschnitts problematisch (siehe Anlage 4.3).

Die Standsicherheit ist nicht erfüllt. Zur Lösung des Problems könnte eine erhöhte Kapillarkohäsion

im Sand angesetzt werden, damit wäre die Standsicherheit nachgewiesen. Für eine dauerhafte

Standsicherheit unter Berücksichtigung einer begrünten Böschung wird dies vorgeschlagen. Bau-

zeitig ist das Ansetzen einer erhöhten Kapillarkohäsion im Sand nicht gesichert, da die Böschung

austrocknen könnte und die Kapillarkohäsion verliert. Wir empfehlen daher, den oberen Bereich

der Böschung ebenfalls auf die Neigung des Stützbereiches abzuflachen. Der Nachweis der

Standsicherheit ist bei dieser Variante erbracht (siehe Anlage 4.4).

Die zwei nächsten Dammabschnitte 6 und 7 sind überwiegend bindig aufgebaut und weisen ma-

ximale Höhen von 5,2 m bzw. 5,8 m auf. Bei einer Anordnung der Abtreppung auf den Stützbe-

reich ist die Standsicherheit gegeben (siehe Anlage 4.5 und 4.6). ln diesen beiden Abschnitten

sind somit keine weiteren Sicherungsmaßnahmen vorzusehen bzw. eine Abtreppung auf den

Stützbereich zur Dammverbreiterung ausreichend.

ln den Dammabschnitten 9 und 10 hingegen konnte die Standsicherheit bei einer Abtreppung auf

den Stützbereich nicht nachgewiesen werden. Die maximalen Dammhöhen betragen 9,0 m bzw.

6,4 m. Bei einer Reduzierung der Anschnittshöhen auf 7,3 m bzw. 6,3 m ist der Nachweis der

Standsicherheit erbracht. Für den Dammabschnitt 9 sind entsprechend dem Berechnungsergebnis

Abgrabungstiefen > 7,3 m mit einem Verbau zu sichern . Da im Dammabschnitt 10 die Differenz

zwischen der max. Dammhöhe und der kritischen Höhe (siehe Tabelle 4-1) nur 10 cm beträgt, wird

in diesem Bereich kein Verbau angeordnet. Die Böschung ist bauzeitig operativ abzuflachen bzw.

abschnittsweise zu bearbeiten, so dass keine Höhenüberschreitung auftritt. Die Ergebnisse der

Berechnungen sind in den Anlagen 4. 7 bis 4.10 dargestellt.

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Der Dammabschnitt 12 weist eine Gesamtlänge von rd. 675 m mit einer maximalen

Anschnittshöhe von 7,0 m auf, weshalb für diesen Dammabschnitt insgesamt an 3 Querprofilen

(km 174,570, km 174,675 und km 174,800) Böschungsbruchberechnungen geführt wurden. Die

Standsicherheit ist in allen Berechnungen bei einer Abtreppung auf dem Stützbereich nachgewie-

sen (!l s 1,0) (Anlagen 4.11 bis 4.13). Es sind keine weiteren Sicherungsmaßnahmen erforderlich,

da eine Abtreppung auf den Stützbereich für den Nachweis der Standsicherheit ausreichend ist.

Für den Dammabschnitt 15 wurden ebenfalls zwei Querprofile untersucht. Die maximale

Anschnittshöhe beträgt in diesem Dammabschnitt hmax = 4,4 m. Bei einer Anordnung der Abtreppung auf dem Stützbereich ist der Nachweis der Standsicherheit für hmax erbracht (siehe An-

lage 4.14 und 4.15). ln diesem Abschnitt sind ebenfalls keine weiteren Sicherungsmaßnahmen

vorzusehen bzw. die Abtreppung auf dem Stützbereich ausreichend.

ln Tabelle 4-1 sind die maßgeblichen Ergebnisse der berechneten Querprofile zusammen getra-

gen.

max. Damm-/ Böschungs- kritische Abtreppung auf Verbau Damm- von km ... Anschnitts- bruchsicherhalt Höhe Stützbereich erforder-abschnitt bis km ..• höhe nachgewiesen hkrlt = 2) ausreichend? lieh? für h = 1'

1 168,765- 12,3 m 4,0m 7,1 m nein ja 168,945

4.1 182,235- 8,3 m 2,6m 8,3 m ja nein 182,460

53) 168,735- 12,0 m 4,0m 7,1 m nein ja 168,930

6 169,215- 5,2 m 4,0m 5,2 m ja nein 169,500

7 170,415- 5,8 m 4,0m 5,8m ja nein 170,505

9 172,725-

9,0m 4,0m 7,3 m nein ja 173,010

10 173,580- 6,4 m 4,0m 6,3 m ja 4) nein 4> 173,835

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max. Damm-/ Böschungs- kritische Abtreppung auf Verbau Damm- von km ... bruchslcherhelt abschnitt bis km ... Anschnitts- nachgewiesen Höhe Stützbereich erforder-höhe h - 2) ausreichend? lieh? fOr h = 1, .kr1t-

12 174,345- 7,0 m 4,0m 7,0m ja nein 175,020

15 179,025- 4,4 m 2,6 m 4,4m ja nein 179,430 ..

1) Abtreppung angeordnet zw1schen Druck- und Stutzbereich 2) hknt = Nachweis der Standsicherheit bei einer Abtreppung auf Stützbereich erbracht 3) nicht gesondert gerechnet, da in Dammabschnitt 1 enthalten (andere Böschungsseite, spiegelbildlich) 4) hkrit liegt nur 10 cm unter max. Damm-/ Abtreppungshöhe, es wird kein Verbau angeordnet

Tabelle 4-1: Zusammenstellung der Berechnungsergebnisse

ln den Dammabschnitten 1 und 5 sowie 9 sind für die Abtreppungshöhen > 7,1 m bzw. 7,3 m

Verbaumaßnahmen erforderlich. Es wird ein Spundwandverbau mit entsprechender Einbindetiefe

empfohlen. ln das Berechnungsmodell wurde eine Spundwand ergänzt und deren Lage und

Einbindetiefe so optimiert, bis die Böschungsbruchsicherheit für die maximale Anschnittshöhe ge-

währleistet ist. Zusätzlich ist in den Berechnungen die Lage der neuen Bahngleise (SOK) eingetra-

gen (siehe Anlage 5.1 und 5.3) . Zusätzlich wurde eine Linie "3 m unter neuem Gleis" eingetragen,

die dabei den Bereich angibt, bis wo in jedem Fall eine Abgrabung und verdichtete Neuaufschüt-

tung unter den geplanten neuen Gleisen stattfinden muss, um für die neue Gleislage eine ausrei-

chende Auflagerqualität gemäß den aktuellen Anforderungen der Ril 836 zu erhalten.

Die Ergebnisse der Spundwandberechnungen sind in Tabelle 4-2 enthalten. Bei den Berechnun-

gen der Verbauwände mit GGU-Retain ergaben sich für einige Dammabschnitte mit der vorgese-

henen Abtreppung auf den Stützbereich aufgrund der Dammhöhe, dem Böschungswinkel von 35°

und dem dadurch resultierenden passiven Erddruckbeiwerten ein rechnerisches Problem (passive

Erddruckbeiwerte bei Böschungswinkel > Reibungswinkel sind nicht definiert). Zur Lösung dessen

wurden die Bermen auf der passiven Seite in diesen Fällen dafür so weit herausgezogen (abge-

flacht), bis die Berechnung durchgeführt werden konnte. Es ergibt sich nach der Berechnung eine

erforderliche Profillänge der Spundwand im Dammabschnitt 1 von rd. 17,1 m. Auf diese Länge ist

zur Vordimensionierung ein Sicherheitszuschlag von 2,5 m aufzuschlagen. Im Dammabschnitt 1

ergibt sich somit eine erforderliche Profillänge von rd. 19,6 m. Nach dem Ergebnis der Spund-

wandberechnung im Dammabschnitt 9 ist eine Profillänge von rd. 19,8 m erforderlich. Die Ergeb-

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Projekt: 33.3184 Seite 13 16.08.2013

nisse beider Verbauwandberechnungen sind in Anlage 5.2 und Anlage 5.4 dargestellt sowie in Ta-

belle 4-2 enthalten.

Spundwand Lage/

Damm- von km ... von km ... Profil/ Entfernung Linge der abschnitt bis km ... bis km ... I Trägheits- zum Spundwandbohle moment Bestands-Länge gleis 11

168,765- 168,780- Larssen 603 I Böschungsbruch: 1 0 m 1 168,945

168,870 I 18.600 cm41m

ca. 4,9 m Spundwand: 17,1 m 90 m (+2,5 m Sicherheitszuschlag)

168,735-168,795-

Larssen 603 I Böschungsbruch: 10m

52) 168,930 168,870 I 18.600 cm41m

ca. 4,9 m Spundwand: 17,1 m 75 m (+2,5 m Sicherheitszuschlag)

172,725-172,725-

Arcelor AZ 48 I Böschungsbruch: 9 m 9

173,010 172,8901

115.670 cm41m ca. 3,3 m

Spundwand: 19,8 m 165m

1) bezogen auf Gle1sachse 2) nicht gesondert gerechnet, da in Dammabschnitt 1 enthalten (andere Böschungsseite, spiegelbildlich)

Tabelle 4-2: Zusammenstellung der Verbaumaßnahmen

Zur Ermittlung der minimalen erforderlichen Längen der Spundwandbohlen wurden in den entspre-

chenden Verbauabschnitten Berechnungen mit den jeweils niedrigsten Anschnittshöhen durchge-

führt . Im Dammabschnitt 1 ergibt sich die minimale Länge zu 10,7 m (plus 2,5 m Sicherheitszu-

schlag). Für den Dammabschnitt 9 beträgt die minimale Länge 16,7 m (+2 ,5 m Sicherheitszu-

schlag). Die Ergebnisse sind in den Anlagen 5.5 bis 5.8 enthalten sowie in der nachfolgenden Ta-

belle 4-3 zusammengefasst.

Spundwand Lage/

Damm- von km ... von km ... Profil I Entfernung minimale Länge der abschnitt bis km ... bis km ... I Trägheits- zum Spundwandbohle moment Bestands-Länge gleis 11

168,765-168,780-

Larssen 603 I Böschungsbruch: 6,5 m

1 168,945

168,870 I 18.600 cm41m

ca . 3,0 m Spundwand: 10,7 m 90 m (+2,5 m Sicherheitszuschlag)

168,735-168,795-

Larssen 603 I Böschungsbruch: 6,5 m

52) 168,930

168,870 I 18.600 cm41m

ca. 3,0 m Spundwand: 10,7 m 75 m (+2,5 m Sicherheitszuschlag)

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DR. SPANG

Projekt: 33.3184 Seite 14 16.08.2013

Spundwand Lage/

Profil/ Entfernung Damm- von km ... von km ... Trägheits- zum minimale Linge der

abschnitt brs km ... bis km ... / moment Bestands- Spundwandbohle Länge glels i)

172,725- 172,725- Arcelor AZ. 48 I Böschungsbruch: 7 m 9 173,010

172,890 I 115.670 cm41m ca. 3,3 m Spundwand: 16,7 m 165m (+2,5 m Sicherheitszuschlag)

1) bezogen auf Giersachse 2) nicht gesondert gerechnet, da in Dammabschnitt 1 enthalten (andere Böschungsseite, spiegelbildlich)

Tabelle 4-3: Zusammenstellung der Verbaumaßnahmen

Die in Tabelle 4-2 und 4-3 zusammengestellten Ergebnisse der Verbaumaßnahmen gelten nur für

Dammabschnitte aus überwiegend bindigem DammmateriaL Für eine mögliche Vordimensionie-

rung von Verbaumaßnahmen in Dammabschnitten mit überwiegend bzw. aus rein rolligem

Dammmaterial wurden Prinziprechnungen am Dammabschnitt 3 mit der jeweils höchsten (hmax = 9,0 m) und niedrigsten (hmin = 5,7 m) Anschnittshöhe durchgeführt. Nach den Berechnungsergeb-

nissen ergibt sich für den höchsten Anschnitt eine erforderliche Spundwandbohlenlänge von rd.

8,2 m sowie für den niedrigsten Anschnitt eine erforderliche Länge von rd. 5,8 m. Die Ergebnisse

sind in Tabelle 4-4 zusammengefasst sowie in Anlage 6 enthalten.

Spundwand Lage/ Profil/ Entfernung Damm- von km ... von km ... Trägheits- zum maximale I minimale Länge abschnitt bis km ... bis km ... / moment Bestands- der Spundwandbohle Länge gleis 1,

ca. 8,1 m Böschungsbruch: 7,0 m

181,965-181 ,965- Larssen 600 I Spundwand: 8,2 m

3 182,145 182,145/ 3.840 cm41m

180m Böschungsbruch: 6,0 m ca. 5,3 m Spundwand: 5,8 m

1) bezogen auf Giersachse

Tabelle 4-4: Zusammenstellung der Verbaumaßnahmen

P3184B130816_REV01.docx

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Projekt: 33.3184 Seite 15 16.08.2013

5. ZUSAMMENFASSUNG

Nach den Ergebnissen der Standsicherheitsberechnungen ist eine Abtreppung, angeordnet zwi-

schen dem Druck- und Stützbereich, erst bei Anschnittshöhen < 4,0 m bei überwiegend bindigem

Dammaufbau bzw. < 2,6 m bei überwiegend rolligem Dammaufbau nachweisbar. Damm- I

Anschnittshöhen unter diesem Niveau gelten als sofort nachgewiesen. ln diesen Bereichen sind

keine weiteren Sicherungsmaßnahmen erforderlich.

Bei einer Abflachung der Abtreppung auf den Stützbereich ist für die meisten Dammabschnitte die

Standsicherheit bis zur maximalen Dammhöhe gegeben. Die kritische Höhe für die Abtreppung

ergibt sich aus den einzelnen Berechnungen und wurde in Tabelle 4-1 zusammengetragen. ln ei-

nigen Dammabschnitten (insbesondere D1 und D5) sind jedoch zusätzliche Sicherungsmaßnah-

men erforderlich. Hierfür empfehlen wir einen Spundwandverbau. Die erforderliche maximale Län-

ge der Spundwandbohlen ist nach den Ergebnissen der Berechnungen mit 19,6 m anzusetzen.

Für die Dämme, für die derzeit keine Aufschlüsse vorliegen, empfehlen wir die Annahme, entspre-

chend der anliegenden Dammabschnitte, wie sie in Tabelle 2.1-2 dargestellt sind. Im Zuge der

Nacherkundung ist diese Annahme zu überprüfen.

Es ist davon auszugehen, dass der vom IB Quick angegebene Kennwersatz für bindige Böden

grundsätzlich und in allen Bereichen zu ungünstig ausfällt. Wir empfehlen daher eine Nacherkun-

dung in den kritischen Dammbereichen (Schürfe im Damm mit ungestörter Probenahme (Aus-

stechzylinder) und Scherversuche zum Nachweis der tatsächlich anzusetzenden Scherparameter)

und daran anschließend eine Neuberechnung vorzunehmen.

Zur Beantwortung weiterer Fragen stehen wir Ihnen gerne jederzeit zur Verfügung.

i. V.

Dr.-lng . Gerd Fest

(Projektleiter)

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i.A. 5~

M. Sc. Sabrina Denne

(Projektingenieurin)

Projekt: 33.3184

Verteiler:

DR. SPANG

Seite 16 16.08.2013

DB Projektbau GmbH, Herr Neuhäusel, Frankfurt, 2 x, davon 1 x vorab per

Email

DB Projektbau GmbH, Frau Caspari, Frankfurt, 1 x per Email

Dr. Spang GmbH, Witten, 1 x

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