Bodengutachten, Teil 1

Smoltczyk & Partner 

Pro(, Pr.-lng. H.-H. Schmidt Prof. Dr.-Ing. N. Vogrt Dipl.-Geal, Dr. K, Brenner Dr.-Ing. W. Uchter Dr.-Ing. T. Ruinpell 

BüroSlullgart 

Büro Leipzig 

Untere Walclplälze 14 70569 Stullgait 

Telefon 0711/13164-0 Telefax 0/11/13! 64-64 

Q-rnaü post4tSmollczykPartner.de 

Wilcfenhaiii 15 

04565 Regls-Bteilngan Telefcn 034492/4 46 14 Telefax 0344 92/4 4615 

9762 Stuttgart 21, PFA 1.1; InfraBtrukburoebäude 

Baugrund- und Gründungagutachten 

Auftraggeber und Bauherr 

Deutsche Bahn AG, 

ver treten durch die 

DB ProjektBau GmbH 

NL Südwest, PZ Stuttgart 1 

Wolframstraße 20 

70191 Stuttgart 

Tel: 0711/227 85-0 

Fax: 0711/227 85-999 

Herr Dipl.-Ing. P. Marguart 

Herr Dipl.-Ing. W. Zabel 

Herr Dipl.-Ing. B. Häfele 

Herr Dipl.-Ing. G. Thome 

Architekt 

Ingenhoven Overdiek GmbH 

Kaistraße 16 A 

40221 Düsseldorf 

Tel: 0211/3 0101-02 

Fax: 0211/3 01 01-36 

Herr Dipl,-Ing. Frankenheim {D: 

Herr Dipl.-Ing. S. Höher

Infrastrukturgebäude Seite 2 

9762 Stuttgart 21, PFA 1.1: Talquerung mit Hbf 28.07.03 

Inhalt 

1 Bezug und Unterlagen 

2 Lage und Bauwerksbeschreibung 

3 Untersuchungsurnfang 

4 Baugrund 

5 Grundwasser — 

6 Geomechanische Bewertung und 

Klassifikation des Baugrunds 

7 Bautechnische Folgerungen 

7.1 Gründung 

7.2 Erdaushub und Herstellen der Baugrube 

7.3 Wasserhaltung während der Bauzeit 

7.4 Bauwerk und Grundwasser 

7.5 Hinterfüllung und Erddruck 

7.6 Wechselwirkung mit Nachbarbauten 

8 Baugrundüberprüfung 

Anlagen 

siehe Anlagenverzeichnis 

Sie können den Anlagenteil des Gutachtens entsprechend 

nebenstehender Skizze so herausklappen, 

dass die Anlagen neben dem Text liegen. 

Seite 

3 

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- —1-2 

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35

Infrastrukturgebäude Seite 3 Q o n 

9762 Stuttgart 21, PFA 1.1; Talguerung mit Hbf 28.07.03 

1 Bezug und Unterlagen 

Bezug: Die Deutsche Bahn AG, vertreten durch die DB Projekt- 

Bau GmbH (Niederlassung Südwest, Projektzentrum Stuttgart 1), 

plant im Rahmen der Aus- und Neubaustrecke Stuttgart - Augsburg 

die Umgestaltung des Bahnknotens Stuttgart einschließlich 

der Neubaustrecke Stuttgart - Wendungen. Dieses Ver- 

kehrsprojekt Stuttgart 21 umfasst 

- im Stadtbereich im Wesentlichen die Umwandlung des bestehenden 

Kopfbahnhofes in einen Durchgangsbahnhof, die Zuführung 

der Fernbahnen von Feuerbach, Bad Cannstatt, Ober- und 

Untertürkheim, den neuen Wartungsbahnhof Untertürkheim 

sowie die neue S-Bahn-Anbindung von Feuerbach und Bad Cannstatt; 

- im Filderbereich die Neubaustrecke vom neuen Hauptbahnhof 

bis Wendungen einschließlich der Anbindung des Flughafens 

Stuttgart durch den neuen Filderbahnhof. 

Auf der Grundlage unseres Leistungs- und Honorarangebotes vom 

0 6.08.97/15.08.97 wurden wir mit Vertrag vom 15.10.97 unter 

der Auftragsnuiwner 0322 0100 vom Bauherrn beauftragt, im Team 

Baugrund für die Tunnel in offener Bauweise sowie die Erdund 

Kunstbauwerke im Stadtbereich, in den PFA = Planfeststellungsabschnitten 

1.1, 1.5 und 1.6, Baugrund- und Gründungsgutachten 

zu erstellen. 

Im Zuge der Planungen zur Einleitung des Planfeststellungsverfahrens 

im PFA 1.1 haben wir in einer ersten Stufe, auf 

der Basis eines groben Erkundungsrasters, für die in diesem 

Abschnitt befindlichen Bauwerke am 10.0 8.98 ein geotechnisches 

Übersichtsgutachten vorgelegt. 

Das vorliegende Gutachten berücksichtigt alle inzwischen ausgeführten 

bauwerksbezogenen Erkundungsbohrungen und behandelt, 

gemäß der mit dem Generalplaner abgestimmten Bauwerkseinteilung, 

das im Anschluss an den Nordausgang des Bonatzgebäudes 

geplante Infrastrukturgebäude (Technikgebäude).



In diesem Bericht werden die bauwerksspezifisch zu beachten- 

den geotechnischen Besonderheiten und deren bautechnische 

Folgerungen ausgearbeitet und beschrieben. Die für alle Bau- 

werke im PFA 1.1 allgemein gültigen geotechnischen Aussagen 

und Empfehlungen sind im übergeordneten geotechnischen 

Bericht zum PFA 1.1 im Zusammenhang mit der Dokumentation der 

bodenmechanischen Versuche enthalten. 

Zum Zeitpunkt der Gutachten-Erstellung ist die Entwurfspla- 

nung in Bearbeitung. Das Gutachten wird hierzu mit verwendet 

und dient als Grundlage für die Ausschreibung. 

An Unterlagen für das geplante Infrastrukturgebäude erhielten 

wir vom Architekten, der Ingenhofen Overdiek GmbH, als pdf- 

und plt-files am 06.05.03 

- 2 Grundrisse (M 1:100): Ebene 0 und Ebene -1, Vorabzug 

Stand 04/99, 

- 2 Schnitte (M 1:200): Querschnitt Ql und Längsschnitt L2, 

Anlagen 7.1.5.13, Blatt 2 und 7.1.5.24 aus den Planfest- 

stellungsunterlagen (Stand 24.08.01), sowie am 12.05.03 

- 1 Grundriss (M 1:100) mit Lasten OK-Bodenplatte, Stand 

12.05.03, erstellt vom Tragwerksplaner. 

Von der Arbeitsgemeinschaft Wasser- Umwelt- Geotechnik (ARGE 

WUG), Westheim, wurden uns aus der im Team Baugrund erarbei- 

teten geologischen, hydrogeologischen, geotechnischen und 

wasserwirtschaftlichen Stellungnahme, die auf der Basis des 

Erkundungsstandes des vierten Erkundungsprogrammes {4. EKP) 

für die Planfeststellung gefertigt wurde, zur Verfügung 

gestellt: 

- Teil 1: Geologie und Hydrogeologie, Januar 2002 (10 Ordner, 

1.1 bis 1.10) und 

- Teil 3: Wasserwirtschaft (Hydrogeologie, Wasserwirtschaft 

und Altlasten), Dezember 2001 (4 Ordner, 3.1 bis 3.3). 

Ergänzend hierzu erhielten wir die Stellungnahme vom 23.12.02 

zu den im Rahmen des 5. EKP erkundeten Grundwasserständen im

Infrastrukturgebäude Seite 5 Oft D 

9762 Stuttgart 21, PFÄ 1.1: Talquerung mit Hbf 28.07.03 

Hinblick auf die für den DB-Tunnel angesetzten Bemessungswasserstände 

. 

Weiter standen uns zur Verfügung: 

- Blatt 7221 Stuttgart-Südost der Geologischen Karte (M 

1:25 000) von Baden-Württemberg mit Erläuterungen, Stuttgart 

I960, 

- Blatt 55-4 der Baugrundkarte—von—Stuttgart-— (M—;1:--:• 5 Q00)-, 

Stuttgart 1963, 

- Blatt 2 der Hydrogeologischen Karte von Stuttgart (M 

1:10 000), Stuttgart 1966, 

- Blatt NO 26/09 der Höhenflurkarte {M 1:2 500) von Württemberg 

aus den Jahren 1888 und 1920. 

Außerdem verwendeten wir unser geotechnisches Übersichtsgutachten 

zum PFA 1.1 vom 10.08.98 einschließlich der darin aufgeführten 

Unterlagen und den Ergänzungen Nr. 1 bis 3 vom 

29.01.99, 23.06.99 und 06.12.01. 

2 Lage und Bauwerksbeschreibung 

Lage: Das geplante Infrastrukturgebäude liegt im Stuttgarter 

Talkessel am nordwestlichen, linken Talrand des Nesenbachtals, 

im Bereich des Kurt-Georg-Kiesinger-Platzes am Nordausgang 

des bestehenden Hauptbahnhofs (Anlage 1.1). 

Das Gelände ist eben und fällt von knapp 247 mNN im Norden um 

rund 1 m nach Süden ab. Es ist - abgesehen von einigen Blumenrabatten 

- überwiegend mit Asphalt befestigt und wird als 

Parkplatz genutzt (Anlage 1.2). Teilweise ist das Gelände mit 

dem Nordflügel des Bahnhofsgebäudes überbaut, der im Zusammenhang 

mit der Herstellung der neuen Bahnhofshalle gemeinsam 

mit dem Betriebsfertigungsamt abgebrochen wird.

Infrastrukturgebäude Seite 6 O o 

9762 Stuttgart 21, PFA 1.1; Talquerung mit Hbf 28.07.03 V» *•* 

Die geodätischen Daten sind: TK 25 Blatt 7221 Stuttgart-Süd- 

ost; R^ 35 13 340 / HS 54 05 220; h = 246,5 mNN (Gelände). 

Bauwerksbeschreibung: Bei dem geplanten Infrastrukturgebäude 

handelt es sich um ein zweigeschossiges Bauwerk mit einer 

Grundfläche von rund 50 m mal 40 m. Das Gebäude wird voll- 

ständig unter der Geländeoberfläche liegen. Die untere Ebene 

-1 wird Räume der-Bahnbetriebstechnik—sowie Ersatzflächen für 

die Technik der S-Bahn aufnehmen. In der oberen Ebene 0 

befinden sich neben den ETA-Räumen die Trafoanlagen und Tech- 

nikräume des Bonatzgebäudes. Oberirdisch, zwischen Arnulf- 

Klett-Platz und Platzniveau Kurt-Georg-Kiesinger-Platz wird 

auf dem Gebäude ein Parkplatz für ca. 100 Kurzzeitparker 

unter einem Baumcarre angelegt. 

Das Gebäude grenzt im Südosten direkt an das Bonatzgebäude, 

wo es mit einer Dehnfuge angeschlossen wird. Unmittelbar im 

Nordosten wird die neue Bahnhofshalle errichtet, im Nordwe- 

sten wird der Hauptsammler West gedükert und der Kanal Lau- 

tenschlagerstraße verlegt. Im Südwesten befindet sich die 

Rampe zur Idunapassage. 

Nach derzeitiger Planung ist der Bau des Infrastrukturgebäu- 

des mit eine der ersten Maßnahmen im PFA 1.1, unmittelbar 

gefolgt vom Düker Hauptsammler West. Für die Herstellung der 

Baugrube wird daher ein Baugrubenverbau erforderlich. 

Die Fußbodenhöhe der Ebene 0 ist bei 242,09 mNN (FFB) bzw. 

241,79 mNN (RFB) geplant. In der untersten Ebene -1 liegen 

die entsprechenden Fußbodenhöhen bei 238,69 mNN (FFB) bzw. 

237,99 mNN (RFB). 

Bei dem Gebäude handelt es sich um ein Stahlbetonbauwerk, bei 

dem die Außenwände des Untergeschosses und die Bodenplatte in 

wasserundurchlässigem Beton ausgeführt werden sollen. Die 

Gebäudelasten werden streifenförmig über die Außenwände und 

Innenstützen mit einem Raster von in der Regel 5,0 m mal



6,5 in abgetragen. Die Decke über dem oberen Geschoss soll als 

Plattenbalken-Stahlbeton-Konstruktion ausgeführt v/erden, da 

bei der Nutzlastannahme berücksichtigt wird, dass der PKW- 

Parkplatz möglicherweise unbeabsichtigt mit Schwerlastwagen 

befahren wird. 

Nach Angaben des Tragwerkplaners, der Leonhardt, Andrä und 

Partner GnxbH, sind auf OK Bodenplatte Stützenlasten von min. 

8ÖÖ kN"ündrtia^. 5 0005cN, in der Reget ^zwischen 2 000 kW und 

3 000 kN abzutragen. Die Wandlasten betragen zwischen 180 

kN/m und 32 0 kN/ra. 

3 Untersuclxungsumfang 

Zur Erkundung insbesondere der bauwerksbezogenen geomechani- 

schen Baugrundsituation wurden im Zuge des vierten und fünf- 

ten Erkundungsprogramms (EKP) von der ARGE Terrasond/Waschek 

bzw. der ARGE Stuttgart 21 im Zeitraum zwischen dem 14.09.98 

und dem 27,09.02 insgesamt 

5 Kernbohrungen nach DIN 4021, Tabelle 1, Zeile 5, im 

Fels Tabelle 2, Zeile 5, mit 19,7 m bis 43 m, meist 

etwa 20 m Tiefe, 

niedergebracht. Die Bohrung BK 11/135 wurde als Grundwasser- 

messstelle ausgebaut, die übrigen Bohrungen wurden nach 

Abschluss der Untersuchungen mit Zement-Bentonit-Suspension 

verschlossen. 

Die Bohrpunkte wurden von der jeweiligen ARGE auf Gauss-Krü- 

ger-Koordinaten eingemessen und von uns im Lageplan auf 

Anlage 1.2 dargestellt. 

Zur Beurteilung der Baugrundverhältnisse wurden auch die Boh- 

rungen 1231 und 1421 herangezogen, die für andere Bauvorhaben 

im näheren Umfeld der geplanten Baugrube im Zuge früherer 

Erkundungen durchgeführt worden waren (sog. Fremdbohrungen).



Die Bohrung BK 11/135 GM wurde im Rahmen der hydrogeologi- 

schen Untersuchungen durch die ARGE WUG veranlasst und in der 

Lage festgelegt. Da diese Bohrung unmittelbar im Baufeld des 

geplanten Infrastrukturgebäudes niedergebracht wurde, haben 

wir die Bohrkerne bis zur bautechnisch relevanten Tiefe von 

rund 20 m unter Gelände ingenieurgeologisch aufgenommen. Auf 

eine ingenieurgeologische Aufnahme der Bohrung BK 11/13 6 GM, 

die voif der ARGE WÜG äls~~ w^rte^e^Gfuhliwä^ einge- 

richtet wurde, haben wir auf Grund der unmittelbaren Nähe zur 

BK 11/135 GM verzichtet. 

Alle von uns ingenieurgeologisch aufgenommenen Bohrungen sind 

in Anlehnung an DIN 4023 in Anlage 2 dargestellt und 

beschrieben sowie zusammen mit den Fremdbohrungen - soweit 

sie im engeren Bereich der Schnitte liegen - in zwei bau- 

grundtechnische Geländeschnitte eingearbeitet (Anlagen 3.1). 

Jeder Bohrung des 4. und 5. EKP wurden im Mittel je 2 bis 3 

Bodenproben der Güteklasse 1 (Sonderproben) und je Tiefenme- 

ter etwa 1 Bodenprobe der Güteklasse 3 nach DIN 4023 entnom- 

men. 

An ausgewählten Proben wurden in unserem geotechnischen Labor 

und - in unserem Auftrag und gemäß unseren Vorgaben - im 

Labor des Instituts für Geotechnik der Universität Stuttgart 

bodenmechanische Versuche durchgeführt. 

Die Ergebnisse aller Versuche werden für den Planfeststel- 

lungsabschnitt 1.1 in einem gesonderten Bericht erläutert und 

dokumentiert. In diesem Bericht werden die einzelnen Bodenar- 

ten bauwerksübergreifend und gesamtheitlich bewertet. Im vor- 

liegenden Bauwerksgutachten wird eine Eingrenzung der maßgeb- 

lichen Bodenkennwerte anhand der Wassergehaltsbestimmungen 

vorgenommen und erforderlichenfalls auf lokale Besonderheiten 

hingewiesen. 

Altlastenuntersuchungen und sensorische Prüfung des Bohrgutes 

nach Hinweisen auf schädliche Bodenveränderungen durch grund-

Infrastrukturgebäude Seite 9 O o n 


wassergefährdende Stoffe im Sinne des Bundesbodenschutzgesetzes 

werden von der ARGE WUG im Rahmen des Verkehrsprojektes 

Stuttgart 21 vorgenommen, dokumentiert und bewertet. 

Den Bohrungen wurden Wasserproben entnommen und chemisch 

untersucht. In den offenen Bohrlöchern wurden außerdem 

hydraulische Versuche durchgeführt. Über die Untersuchungsergebnisse 

_ undihr© Bewertung- wind—ebenfalls von den ÄRGE_MUG 

berichtet. 

4 Baugrund 

Durch Interpolation zwischen den zwangsläufig punktuellen 

Aufschlüssen und unter Berücksichtigung geologischer Zusammenhänge 

haben wir ein räumliches Modell des Untergrunds 

erarbeitet, das nachfolgend beschrieben und in zwei baugrundtechnischen 

Geländeschnitten (Anlagen 3.1) und einer Schichtlagerungskarte 

(Anlage 3.2) dargestellt ist. 

Danach besteht der Baugrund im Bereich des Infrastrukturgebäudes 

vereinfacht aus drei Schichten: aus Auffüllung, Fließerde 

und Gipskeuper. 

- Zuoberst liegen künstliche Auffüllungen, die im Zusammenhang 

mit der Altbebauung des früheren Güterbahnhof-Geländes, 

dem S-Bahn-Bau, dem Straßenbau und dem Bau der südöstlich 

anschließenden Klettpassage entstanden. 

Zuoberst sind es Kiese (Tragschicht unter der Asphaltdecke) 

. Darunter sind es inhomogene und häufig wechselnde 

Gemische von Schluff und untergeordnet von Sand, Kies und 

Bauschutt. Die Konsistenz der bindigen Anteile ist meist 

steif und halbfest. 

Die Mächtigkeit der Auffüllungen nimmt von weniger als 2 m 

im Osten auf über 4 m im äußersten Westen zu.


9762 Stuttgart 21, PFÄ 1.1: Talquerung mit Hbf 28.07.03 

Ferner sind die vorhandenen Bauwerke S-Bahn und Klettpas- 

sage zu beachten. 

- Oberste natürliche Schicht ist in geringem Umfang und nur 

bereichsweise vorhandene eiszeitliche Fließerde aus meist 

rotbraunen, kiesigen Schlufftonsteinbröckchen. 

Die Mächtigkeit beträgt - v/o sie nicht durch Bautätigkeit 

abgetragen oder durch Auffüllungen ersetzt ist - meist nur 

wenige Dezimeter". 

- Den tieferen Untergrund bilden die Schichten des Gipskeu- 

pers: ganz überwiegend rotbraune, untergeordnet auch oliv- 

graue Schlufftonsteine, die meist sehr mürbe und teilweise 

zu einem feinbröckeligen Schlufftonstein-Schluff-Gemisch 

entfestigt sind. Die Schlufftonsteine enthalten häufig meh- 

rere Zentimeter mächtige "mehlige", schluffig-feinsandige 

Gipsauslaugungsreste (GAR) und sind im Übergangsbereich 

Boden/angewitterte Festgesteine häufig auf kurze Entfernung 

in lateraler und auch vertikaler Richtung in sehr wechsel- 

hafter Qualität anzutreffen. Überwiegend sind sie nach 

WALLRAUCH (1969) den Verwitterungsklassen W5 {vollkommen 

plastifizierter Boden) und W4 (Boden-Festgestein-Übergang) 

zuzuordnen. Eine Beschreibung der Verwitterungsklassen kann 

Anlage 2.0 entnommen werden. Eine Zunahme der Qualität zur 

Tiefe ist im Allgemeinen nicht festzustellen. 

Die (natürliche) Oberfläche des Gipskeupers liegt im Norden 

und Osten meist 1 m bis 2 m unter Gelände und fällt im 

Bereich des geplanten Gebäudes von rund 245 mNN auf rund 

242 mNN nach Südwesten, zur Schillerstraße hin, ab. Die 

geplante Baugrube (OK Bodenplatte im UG: 237,99 mNN) wird 

also rund 5 m bis 8 m in den Gipskeuper einschneiden. 

Die von der geplanten Baugrube erschlossenen Schichten des 

Gipskeupers sind stratigraphisch den rund 17 m mächtigen 

sog. Dunkelroten Mergel (kmlDRM) zuzuordnen, worin auch das 

Bauwerk gegründet wird. Darunter folgt in einer mittleren 

Mächtigkeit von rund 5 m der sog. Bochinger Horizont 

(kmlBH), der noch im Setzungseinflussbereich der Gründung 

liegt. Die Basis des Gipskeupers wird von den Grundgips-



schichten (kmlGG) gebildet, die ebenso wie der darunter 

folgende Lettenkeuper sind für das geplante Gebäude bautechnisch 

nicht von Bedeutung sind. 

Obwohl (auslaugungsfähige) Sulfatgesteine in den Dunkelroten 

Mergeln nur in untergeordnetem Maße, in geringmächtigen Bänken, 

feinschichtigen Lagen und als Knollen auftreten, wurden 

beim Aushub- der nördlich- benachbarten J3a_ugrube_ der Südwest,-LB 

mehrfach Hohlräume von teilweise mehreren Metern Durchmesser 

angetroffen. Ein Beispiel für einen im Baufeld der Südwest-LB 

angetroffenen Hohlraum mit etwa 1,1 m Durchmesser ist in 

Anlage 4 dargestellt. Die Entstehung dieser Hohlräume muss 

durch Verkarstungsvorgänge in den tieferliegenden Grundgipsschichten 

erklärt werden. Auch wenn während der bauwerksbezogenen 

Erkundung mit den punktuellen BaugrundaufSchlüssen im 

Baufeld keine Hohlräume angetroffen wurden, ist während der 

Bauausführung grundsätzlich mit dem Vorhandensein vergleichbarer 

Hohlräume zu rechnen. 

Ebenfalls von Bedeutung ist das Auftreten von Dolinen. Sie 

entstanden vor mehreren zehntausend Jahren durch das Einstürzen 

von Hohlräumen, die sich durch Auslaugung der im tieferen 

Untergrund früher vorhandenen Gipslager gebildet hatten. 

Die 35 m tiefe Bohrung 1436, die rund 25 m südöstlich des 

geplanten Infrastrukturgebäudes liegt und 1973 für den Bau 

der S-Bahn abgeteuft wurde, erschließt bis in 34 m Tiefe 

(205,15 mNN) die Füllung einer Doline. Bis 16,2 m Tiefe ist 

es überwiegend dunkelgraubrauner, steifer Lehm, der lagenweise 

kleine Sandsteinbrocken enthält. Die Schichten wurden 

vermutlich vom Nesenbach ursprünglich auf einem höheren 

Niveau abgelagert und allmählich durch fortschreitende Auslaugung 

und Lösungskorrosion im tieferen Untergrund immer 

tiefer versenkt. Darunter sind es verstürzte Keupermergel, 

die in 34 m Tiefe Zellkalken und Mergeigrus auflagern, die 

den Grundgipsschichten zugeordnet werden.


9762 Stuttgart 21, PFA 1.1: Talquerung mit Hbf 28.07.03 ^ ** ' 

Der Anfangsdurchmesser der Dolinen im Gipskeuper liegt, Literaturangaben 

zufolge, meist deutlich unter 10 m. Allerdings 

sind durch das Nachbrechen der Ränder und durch Aneinanderreihung 

mehrerer nah beieinanderliegender Karstschlotten auch 

die Ausbildung längerer, linearer, schmaler Strukturen oder 

Subrosionssenken von mehreren Dekametern Durchmesser denkbar. 

5 Grundwasser 

Nach den Untersuchungen der ARGE WUG (Stichtagsmessung vom 

02.09.1999, ca. Mittelwasserverhältnisse) fällt der Grundwasserspiegel 

von rund 236,5 mNN in der Westecke der geplanten 

Baugrube auf etwas mehr als 236 mNN nach Osten, zum Schlossgarten 

hin, ab. Er liegt damit knapp unter der geplanten Baugrubensohle. 

Von der ARGE WUG wurden bislang die im Rahmen des 1. bis 

4. EKP durchgeführten hydrochemischen Untersuchungen dokumentiert 

(s. Teil 1 der geologischen, hydrogeologischen und wasserwirtschaftlichen 

Stellungnahme vom Januar 2002) . Danach 

ist der Chemismus der Gipskeuperwässer wesentlich vom Auslaugungsgrad 

des Gebirges, weniger von deren stratigraphischen 

Zuordnung abhängig. Nach den festgestellten Sulfatgehalten 

nvuss insbesondere in der nordwestlichen Talrandzone mit 

betonangreifenden Wässern und Böden nach DIN 4 030 gerechnet 

werden. 

Insgesamt wird die Grundwassersituation und die Grundwasserbeschaffenheit 

von der ARGE WUG nach Abschluss des 5. EKP in 

einem gesonderten Bericht ausführlich dargestellt und bewertet.

Infrastrukturgebäude Seite 13 C & D 

9762 Stuttgart 21, PFÄ 1.1: Talquerung mit Hbf 28,07.03 *-* "* * 

6 Geomechanische Bewertung und Klassifikation des Baugrunds 

Boden- und felsmechanische Versuche sind erforderlich, um die 

angetroffenen Böden und Gesteine mit Hilfe objektiver Vergleichswerte 

boden- und felsmechanisch klassifizieren und 

charakteristische Werte für erdstatische Berechnungen festlegen 

zu können. Im vorliegenden Fall können wir auf unsere 

Erfahrungen im Stadtgebiet Stuttgart und auf die Ergebnisse 

der im Rahmen des 4. und 5. EKP von uns durchgeführten Feldund 

Laborversuche zurückgreifen. Die Beschreibung und statistische 

Auswertung unter Berücksichtigung der von den igi 

Niedermeyer Instituten im Rahmen des 1. und 2. EKP dokumentierten 

bodenmechanischen Versuche wird in einem gesonderten 

Bericht für den PFA 1.1 einschließlich Versuchsdokumentation 

vorgelegt. 

Anhand der Erkundungsergebnisse im Bereich des hier behandelten 

Bauwerks und der an dort gewonnenen Proben durchgeführten 

Laborversuche ist eine Eingrenzung der für den gesamten Planfeststellungsbereich 

festgestellten Baugrundeigenschaften 

möglich. Anhand der Wassergehaltsbestimmunqen im unmittelbaren 

Bauwerksbereich wird nachfolgend eine Klassifizierung der 

Böden vorgenommen. 

Der natürliche Wassergehalt der bindigen Matrix der Auffüllung 

wurde an 8 Proben bestimmt, lag zwischen etwa wn = 12 % 

und wn = 24 % und bestätigt die Heterogenität mit wechselnden 

bindigen und nichtbindigen Schichtanteilen. Für die bindigen 

Schichtanteile kann die Klassifikation nach DIN 18196 aus 

einem Vergleich zwischen den natürlichen Wassergehalten und 

den jeweils entsprechenden Konsistenzangaben im Feld (vorwiegend 

steif und halbfest, bereichsweise auch fest) über Erfahrungswerte 

abgeschätzt werden. Danach sind die Proben überwiegend 

als leicht- und mittelplastisch (TL bzw. TM) einzustufen. 

Der Ansprache im Feld entsprechend stehen oberflächennah 

Kiese mit wechselndem Sandanteil (GW, SW, Tragschichtmateri-



al) an. In BK 11/29 wurden bei modrigem Geruch auch Pflanzen- 

reste angetroffen (OU) , in BK 11/114 in 1,3 m Tiefe eine 

0,5 m dicke Betonplatte. 

Entsprechend der geringen Schichtmächtigkeit und Bedeutung 

wurde an einer Probe aus der Fließerde nur ein natürlicher 

Wassergehalt von w = 24,8 % bestimmt. Nach vorliegenden Pla- 

stizität sgrenzen3ran__e.tMa_jHi, - 40 % und wP = 17 % hat diese 

Probe eine weiche Konsistenz. In der Regel kann jedoch ent- 

sprechend der Ansprache im Feld für diese Böden eine steife 

bis halbfeste Konsistenz erwartet werden. 

Im Gipskeuper wurden an 43 Proben aus den Dunkelroten Mer- 

geln, 17 Proben aus dem Bochinger Horizont und 5 Proben aus 

den Grundgipsschichten die natürlichen Wassergehalte 

bestimmt. Sie liegen zwischen wn = 10,4 % und wn = 33,6 %, im 

gesamten Mittel bei wn = 19 %. Die Standardabweichung von > 

5 % zeigt den stark wechselnden Verwitterungszustand. Die 

Wassergehalte im Einzelnen bestätigen in der Regel die manu- 

elle Ansprache, bei der die gesamte Bandbreite von weicher 

bis fester Konsistenz bzw. sehr mürber, nur untergeordnet 

mürber Schlufftonsteinqualität festgestellt worden war. Über- 

wiegend ist die Gesteinsqualität des Gipskeupers als sehr 

mürbe zu beschreiben; dort, wo der Gipskeuper zu Schluff ent- 

festigt ist, weist er eine überwiegend halbfeste Konsistenz 

auf. In BK 11/114 wurde in 10,6 m Tiefe eine 1,5 m mächtige 

weiche Lage erbohrt. 

Die Wassergehalte im Einzelnen sind in den Anlagen 2.1 rechts 

neben den Profilsäulen aufgetragen und lassen in der Regel 

erkennen, dass bis zur Endteufe der Bohrungen mit zunehmender 

Tiefe keine signifikante Abnahme des Wassergehaltes und damit 

eine Zunahme der Qualität bzw. Abnahme des Verwitterungsgra- 

des der Schlufftonsteine vorhanden ist. Die ausgeprägte 

Streuung des natürlichen Wassergehaltes zeigt vielmehr den 

stark streuenden Verwitterungszustand.

Infrastrukturgebäude Seite 15 Qo Q 


Die Qualität ist neben der Zusammensetzung des Gesteins 

(u.a. Anteile von Gips-, Dolomit- oder Mergelstein) auch 

durch die Lage im Übergang vom Hang in den Talkessel bzw. den 

oberflächennahen Verwitterungsprozessen und durch das Grundwasser 

mit den dort stattgefundenen Auslaugungsprozessen 

beeinflusst. Die statistische Auswertung der Wassergehalte 

der stratigraphischen Schichteinheiten zeigt, dass der 

Böchinger HöTizörit~ mit" wn~ =^ 16~%~einen niedrigeren mit 11 e r e n- 

Wassergehalt aufweist, als die darüberliegenden Dunkelroten 

Mergel (wn = 20 %) und die unterliegenden Grundgipsschichten 

(wn - 19,6 %} . 

In unserem geotechnischen Übersichtsgutachten zur Planfeststellung 

vom 10.08.98 hatten wir im Abschnitt 6.2 die 

schlechtere Qualität des Gipskeupers im Bereich des Nesenbachtales 

gegenüber dem nordwestlichen, hangseitigen Talrand 

aufgezeigt. Danach liegen die Wassergehalte im Bereich des 

geplanten Infrastrukturgebäudes in einem Übergangsbereich mit 

Tendenz zur Qualität wie im zentralen Nesenbachtal. 

Anhand der Bodenansprache im Gelände, der Ergebnisse der 

Feld- und Laborversuche sowie unserer Erfahrung mit bodenmechanisch 

gleichartigen Böden kann der anstehende Baugrund in 

Anlehnung an bautechnische Regelwerke klassifiziert und durch 

bodenmechanische Rechenwerte für erdstatische Untersuchungen 

beschrieben werden (Tabelle 1). 

Bei den angegebenen Kennwerten handelt es sich um charakteristische 

Werte, die für Nachweise globaler Sicherheiten gelten. 

Berechnungen nach dem neuen Sicherheitskonzept erfolgen 

mit den in den entsprechenden Normen angegebenen Teilsicherheit 

sbeiwerten.

Infrastrukturgebäude Seite 16 O o D 


geo~ . Bezeichnung AuffüIXung 

vorherrschende(r) 

- Kor.3iaten2, 

- Festigkeit 

Kl33sif ikaticnen: 

Bodengtappe (DIN 1B196) 

Bodenklasse (DIH 1B3DO) 

Bodenklasse (DI}.' 183Q1) 

Frc sterepfine1ichkeit 

KlasM nach KTVE-StB 94 

SchruropFgefahr 

Reehenwerte: 

Wichte v (kN/m ) 

uutei Auftrieb y' (kN/m ) 

Reibung3winkel *p' (') 

Kohäsion c' (kN/m ) 

Eteifemod-ji E |MS/fli 1 für 

hn n

Infrastrukturgebäude Seite 17 Q q f"? 

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Infrastrukturgebäude Seite 18 ^ Ä 

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einer "weißen Wanne" wasserundurchlässig ausgebildet werden 

soll, bietet es sich an, eine statisch wirksame Bodenplatte 

als Gründungselement zu verwenden. Das Bauwerk kann dabei 

entweder auf einer durchgehenden lastverteilenden Bodenplatte 

mit konstanter Dicke gegründet werden oder es können Einzel- 

fundamente ausgebildet werden, zwischen die eine Bodenplatte 

zur Aufnahme des Wasserdrucks "eingehängt" wird. Diese Lösung 

entspricht der Ausbildung einer Platte mit variabler Dicke, 

Die Wasserdruckbelastung der Platte ergibt sich aus dem 

Bemessungswasserstand. 

Die Berechnung einer derartigen Platte kann nach dem Bet- 

tungsmodulverfahren erfolgen. Aus einer Gesamtbetrachtung der 

Bodenplatte (Ersatzfläche 41 m mal 46 m, belastet mit einer 

mittleren Bauflächenpressung von 135 kN/m 2 einschließlich 

Bodenplatte, Fußbodenaufbau und einer Verkehrsbelastung von 

5 kN/m 2 , Annahme, dass 70 % der Lasten ständig wirksam sind, 

Setzungseinflusstiefe von 10 m, Wiederbelastung des Unter- 

grundes, Setzung 2 cm) ergibt sich ein Bettungsmodul (ks) von 

7 MN/m 3 . Zur Berücksichtigung der wechselhaften Qualität des 

Gipskeupers und der bis zum Bemessungswasserstand schwanken- 

den Grundwasserverhältnisse empfehlen wir den Bettungsmodul 

zwischen ks = 5 MN/m 3 und ks = 10 MN/m 3 zu variieren und die 

Schnittgrößen aus der ungünstigsten Kombination der Bemessung 

zugrunde zu legen. 

Die mittleren Sohlnormalspannungen von 135 kN/m 2 bewirken 

aufgrund der höheren Aushubentlastung im Bodenkontinuum eine 

Wiederbelastung. 

Auf Grund der geringen Zusatzbeanspruchung durch das Gebäude 

erscheinen Dolinen im Baufeld, wie sie in Abschnitt 4 

beschrieben sind, beherrschbar. Da das Vorhandensein jedoch 

nicht sicher ausgeschlossen werden kann, empfehlen wir die 

daraus resultierenden Zwängungsbeanspruchungen dadurch zu 

ermitteln und konstruktiv abzudecken, dass in der Umgebung 

einer Stütze (einer Fläche von etwa 5 m mal 5 m) der Bet-

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tungsmodul auf 20 % reduziert wird, während in den übrigen 

Feldern der konstante Wert angesetzt wird. 

Unter der Baugrubensohle möglicherweise vorhandene Hohlräume, 

die sich durch die geänderten Randbedingungen (fehlende 

Gewölbewirkung des überlagernden Bodens) langfristig bis zur 

Gründungsebene ausbreiten können, werden damit jedoch nicht 

erfasst. Wir empfehlen daher, im Rahmen der Ausführung das 

"VorhahäenseTn von gr^Eeäuntigen Jäohlxäum&n miC£els~B©Rr 5 üögen# 

die z.B. mit einem Ankerbohrgerät ausgeführt werden können 

und die nach dem Aushub von der Baugrubensohle unter jeder 

Stütze bzw. entlang der Außenwände entsprechend dem Raster 

der Achsen bis etwa 8,0 m Tiefe unter Fundamentebene ausge- 

führt werden, zu erkunden. Angetroffene Hohlräume können dann 

mit einer Zementsuspension gezielt verpresst werden. 

Besonders beim Anschluss der Untergeschosswände an die Sohl- 

platte ist mit erheblichen Zwängungsbeanspruchungen infolge 

der (behinderten) Durchbiegung und Verdrehung der Sohlplatte 

zu rechnen. Bodenplatte und Wände sind daher kraftschlüssig 

so miteinander zu verbinden, dass die Zwängungsbeanspruchun- 

gen nicht zu durchgehenden Rissen führen. 

Der Einfluss von Lastkonzentrationen in Rand- oder Stützenbe- 

reichen wirkt sich auf den Ansatz des Bettungsmoduls aus. Wir 

empfehlen, diesen positiven Einfluss im Zuge der Bauwerksop- 

timierung mit den konkreten Lastgrößen vorzunehmen. Erfah- 

rungsgemäß kann durch eine detaillierte Vorgabe der Bettungs- 

modulverteilung eine technisch und wirtschaftlich optimierte 

Fundainentierung erzielt werden. Entsprechende Berechnungen 

auf der Basis des Steifemodulverfahrens führen wir gerne für 

Sie aus.

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7.2 Erdaushub und Herstellen der Baugrube 

Die Baugrubensohle wird unter Berücksichtigung von Bodenplattenstärke 

und Unterbau bei etwa 236,7 mNN liegen. Die Baugrube 

bindet damit zwischen rund 9 m und 10 m ins Gelände 

ein, wobei im Südosten und Südwesten bestehende Gebäude bzw. 

Bauwerke tangiert werden. 

Beim Erdaushub werden Auffüllungen, in geringem Umfang Fließerde 

und überwiegend Gipskeuper anfallen. Die Bodenklassen 

der zu lösenden Böden sind in Tabelle 1 des Abschnitt 6 

genannt. 

Eine bodenmechanische Bewertung der Wiederverwendbarkeit der 

im PFA 1.1 anfallenden Aushubmaterialien wird im allgemeinen 

geotechnischen Bericht unter Berücksichtigung der Ergebnisse 

des 5. Erkundungsprogrammes vorgenommen. 

Die in den Baugrubensohlen zu erwartenden Böden weichen bei 

Wasserzutritt und dynamischer Beanspruchung rasch auf. Über 

den jeweils endgültigen Baugrubensohlen ist daher eine 

Schutzschicht von > 30 cm zu belassen, solange Baustellenbetrieb 

auf der Baugrubensohle stattfindet. Nach Abtrag dieser 

Schutzschicht bzw. Fertigstellung des Aushubs sollte die endgültige 

Aushubsohle umgehend durch Aufbringen des Bodenplattenunterbaus 

nach Abschnitt 7.4 (Vlies, Filterkies und Sauberkeitsschicht 

aus Beton) geschützt werden. 

Wir weisen auf die Frostgefährdung der in den Baugruben 

anstehenden Böden hin, die bei Bauarbeiten im Winter Schutzmaßnahmen 

für die Baugrubensohle und gegebenenfalls für 

Böschungen erforderlich machen können. 

Nach der bislang vorgesehenen Bautaktfolge ist die Herstellung 

des Infrastrukturgebäudes mit eine der ersten Baumaßnahmen 

im PFA 1.1, unmittelbar gefolgt von der Verlegung und 

Dükerung des Hauptsammlers West. Die Baugrube für die unmittelbar 

im Nordosten tangierende Bahnhofshalle wird zu einem


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späteren Zeitpunkt errichtet. Im Südosten und Südwesten 

grenzt das geplante Gebäude unmittelbar an den Bestand. 

Sowohl für die Baugrubenherstellung als auch im Endzustand 

sind die Wechselwirkungen im Zusammenhang mit der zeitlichen 

Abfolge der Herstellung der angrenzenden Baumaßnahmen von 

Bedeutung, wozu weitere Detailuntersuchungen erforderlich 

sind (s. Abschnitt 7.6). 

Für Verbau- und Sicherungsmaßnahmen sind mit den bodenmechanischen 

Rechenwerten aus Abschnitt 6 und dem in Abschnitt 4 

beschriebenen und in den Anlagen 3 dargestellten Schichten- 

verlauf statische Berechnungen anzustellen. 

Nach den derzeitigen uns vorliegenden Plänen sehen wir folgende 

typische Sicherungsmaßnahmen, die - mit zunehmender 

Steifigkeit und damit zunehmenden Anforderungen an die 

Begrenzung von Verformungen - in Betracht kommen: 

- Frei geböschte Baugrubenflanken können dort ausgeführt werden, 

wo der dafür notwendige Platz zum Zeitpunkt der Baugrubenherstellung 

zur Verfügung steht (evtl. im Bereich des 

Kurt-Georg-Kiesinger-Platzes oder entlang der späteren Baugrube 

Bahnhofshalle). 

Je nach Randbedingungen kann eine Kombination freier 

Böschungen mit einem Baugrubenverbau zweckmäßig sein. 

Im Bereich der Auffüllungen und bindigen Deckschichten 

(Fließerde) können die Böschungen nach DIN 4125 bei Höhen 

bis 5 m mit Böschungsneigungen bis 45' hergestellt werden. 

Im verwitterten, mindestens steifen bis halbfesten Gipskeuper 

kann die Böschungsneigung entsprechend bis 60° hergestellt 

werden. Für geböschte Baugruben mit mehr als 5 m 

Höhe bzw. für belastete Böschungen sind Standsicherheitsnachweise 

nach DIN 4084 zu führen. 

Bei einer Böschung muss stets ein lastfreier Streifen von 

mindestens 1 m an der Böschungsschulter freigehalten werden. 

Weiter ist sicherzustellen, dass kein Oberflächenwasser 

über die Randböschungen fließt. Hierzu ist es zweckmä-


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ßig, sofern ein Gefälle zur Baugrube besteht, kleine Erdwälle 

auf der Böschungskrone anzulegen und für eine 

gezielte Ableitung von oberflächig zufließendem Wasser zu 

sorgen. 

- Temporäre Baugrubenwände als Bohrträgerverbauten mit Holzoder 

Spritzbetonausfachung. Diese Verbauwände können dort 

zum Jiinsatz kommen, wo freie Flächen zur Verfügung stehen, 

vorhandene Bebauung nicht unmittelbar tangiert wird und 

keine besonders hohen Anforderungen an die Begrenzung horizontaler 

Verformungen und Oberflächensetzungen in der Nachbarschaft 

des Verbaus gestellt werden. Erfahrungsgemäß können 

mit einer Spritzbetonausfachung die herstellungsbedingten 

Verformungen gegenüber einer Holzausfachung begrenzt 

werden. 

- Bohrpfahlwände mit Betonausfachung. Nach den bislang vorliegenden 

Planunterlagen sehen wir momentan keine Bereiche, 

wo im Vergleich zu oben genanntem Trägerverbau erhöhte 

Anforderungen zur Begrenzung von Horizontalverformungen 

gestellt werden müssen, und was die Anordnung einer Bohrpfahlwand 

zur Folge hätte. Dies ist im Zuge der weiteren 

Planung zu bestätigen. 

- Unterfangung bzw. Unterfangungsverbaumaßnahmen mit Hilfe 

von verankerten oder vernagelten Spritzbeton- oder Ortbetonschalen. 

Derartige Maßnahmen können erforderlich werden, 

wenn die Gründungsebene der bestehenden Bebauung über der 

Baugrubensohle für das Infrastrukturgebäude liegt (s. a. 

Abschnitt 7.6). 

Für die Bemessung der Verbausysteme machen wir folgende Angaben 

: 

- In Abhängigkeit von der sich aus der angrenzenden Bebauung 

und dem Eingriff in die Bauwerksumgebung ergebenden Randbedingungen 

kann der Erddruckansatz zwischen aktivem Erddruck 

und einem erhöhten aktiven Erddruck variieren.

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Im Einflussbereich von Bauwerken und setzungsempfindlichen 

Leitungen (bei Abständen von weniger als dem l,5fachen der 

Baugrubentiefe) empfehlen wir, einen erhöhten aktiven Erd- 

druck (Mittelwert aus aktivem Erddruck und Erdruhedruck) 

anzusetzen. Mit abnehmendem Einfluss der Baugrube auf Nach- 

barbebauung (z.B. bei Abständen von mehr als der l,5fachen 

Baugrubentiefe) kann auch ein Erddruckansatz E^ = 

Ö, 75 . "gah T^Ö725' Eo "gewählt werden"" 

Die Erddruckverteilung ist gemäß den Vorgaben der EAB unter 

Berücksichtigung der Erddruckumlagerung zwischen den Stütz- 

stellen und den Fußauflager zu wählen. 

- In Bereichen, wo später angrenzende Baugruben hergestellt 

und der Verbau rückgebaut werden muss sowie dort, wo Ver- 

formungen unkritisch sind, kann eine Holzausfachung einge- 

baut werden. Im Einflussbereich von Bauwerken und verfor- 

mungsempfindlichen Leitungen sollte eine Spritzbetonausfa- 

chung gewählt werden, da sie mit kleineren Verformungen als 

eine Holzausfachung wirksam wird. Auch wenn der Grundwas- 

serspiegel während der Bauzeit im Bereich des Bemessungs- 

wasserstandes liegen sollte, kann in Verbindung mit der 

Bauwasserhaltung und einem dadurch erzielten geringen 

Grundwasserandrang eine Holzausfachung eingebaut werden. 

Bei Herstellung einer Spritzbetonausfachung müssen unter- 

halb des Bemessungswasserspiegels Dränöffnungen in der 

Spritzbetonschale vorgesehen werden. Die genaue Anordnung 

ist auf der Baustelle den örtlichen Gegebenheiten anzupas- 

sen. Zusätzlich sind in den grundwasserführenden Schichten 

Dränelemente hinter der Spritzbetonausfachung vorzusehen. 

Damit wird ein unmittelbarer Wasserdruck auf den Verbau 

bzw. die Spritzbetonschale verhindert und der Verbau auch 

für den Endzustand im Hinblick auf eine Bauwerksumläufig- 

keit durchlässig gestaltet (s. a. Abschnitt 7.4). Bei den 

zugehörigen Standsicherheitsnachweisen ist jedoch der 

Effekt des durch die offene Wasserhaltung erzeugten Absenk- 

trichters zu berücksichtigen (Auftrieb, Strömungskräfte) .

Infrastrukturgebäude Seite 24 Q O D 

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Als Wandreibungswinkel kann bei Spritzbeton der Wert 8a =

Bodengutachten, Teil 1

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