15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 239 Straßendamm auf gering tragfähigem Untergrund - Vorbelastung und Monitoring Dr.-Ing. Olaf Düser Dr. Ebel & Co. GmbH, Bad Wurzach - Arnach Dr. rer. nat. Michael Strohmenger Dr. Ebel & Co. GmbH, Betzigau Zusammenfassung Für die Anrampungsdämme eines Brückenbauwerks, das auf gering tragfähigem Untergrund (Beckenablagerungen) gegründet werden sollte, wurden Vorbelastungen mit Dammschüttungen vorgenommen. Vor, während und nach erfolgter Dammbauphase wurde die zeitliche Entwicklung der vertikalen und horizontalen Untergrundverformungen sowie der Porenwasserdrücke in den bindigen Weichschichten erfasst. Inzwischen sind die Dämme im Bereich der Brückenwiderlager teilweise zurückgebaut worden. Es wird auf die angewandten Messverfahren eingegangen, die Messergebnisse werden vorgestellt, und es werden vorbehaltlich der noch laufenden Detailauswertungen erste Feststellungen getätigt. 1. Einführung Nördlich von Kempten ist der Ersatzneubau einer Brücke über die Iller geplant. Im Untergrund des Bauvorhabens stehen unter einer geringmächtigen Überdeckung (Aueablagerungen, Talkies) kompressible Sedimente des ehemaligen Kemptener Sees (Beckenschluffe, Beckentone) in einer Gesamtmächtigkeit von mehr als 50-m an. Darunter folgen glaziäre Sedimente (i.W. Grundmoräne und Molasse). Es herrschen artesische Grundwasserverhältnisse vor. Die Festigkeitseigenschaften des Baugrunds wurden mit direkten und indirekten Aufschlüssen sowie umfangreichen bodenmechanischen Laboruntersuchungen ermittelt. Die Gründung des Brückenbauwerks erfolgt schwebend mit Verdrängungspfählen. Die Anrampungen der Widerlager werden mit 5÷8 m hohen Erdbauwerken ausgeführt. Auf geotechnische Voruntersuchungen und erdstatische Betrachtungen folgte die Empfehlung, die Erdbauwerke deutlich vor Beginn der Tiefgründungsmaßnahmen herzustellen. Es wurde eine Vorlaufzeit für eine zumindest teilweise Konsolidation des gering tragfähigen Untergrunds von etwa einem Jahr prognostiziert. Ein Teil der Dammbauwerke wird im Bereich der Widerlager planmäßig zurückgebaut. Die abschließende Hinterfüllung erfolgt mit Leichtbaustoffen. Vor dem Beginn des Dammbaus wurde ein umfangreiches geotechnisches Monitoringprogramm installiert, um die Untergrundverformungen sowie die Erddruck- und Porenwasserdruckentwicklungen während des Dammauf baus und danach erfassen zu können. Die Beobachtungen sind inzwischen abgeschlossen. In Abb. 1 sind für ein Brückenwiderlager der oberflächennahe Baugrundauf bau mit der Überschüttung sowie den Messeinrichtungen dargestellt. Um den Untergrundbereich möglichst großräumig vorbelasten zu können, wurde der Dammkörper bis nahe an die Uferböschung des Fließgewässers geführt. Zwischen Dammkrone und Gewässersohle entstand damit ein Höhensprung von etwa 13-m. Die Dammstandsicherheit war bei einer derartig hohen Überschüttung über diverse Zusatzmaßnahmen sicherzustellen. Dazu wurden die gering tragfähigen Deckschichten (Aueablagerungen) aus- und unter Zugabe von hydraulisch wirkendem Mischbindemittel wieder eingebaut. Anschließend wurde der Dammkörper - ebenfalls bindemittelstabilisiert - errichtet. In den unteren Dammkörperbereich wurden mehrere Lagen dehnsteife Geogitter integriert. 2. Geotechnische Messeinrichtungen In der Abb. 1 ist die prinzipielle Anordnung der Messeinrichtungen dargestellt. Das Vertikalinklinometer sowie die Porenwasserdruckaufnehmer wurden vor und die Setzungspegel sowie die Erddruckaufnehmer zu Beginn der Dammbaumaßnahme eingebaut. Die Messsysteme werden im Folgenden beschrieben. 240 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Straßendamm auf gering tragfähigem Untergrund - Vorbelastung und Monitoring Abb.1: Geotechnischer Schnitt mit prinzipieller Anordnung der Messeinrichtungen Inklinometer Zur Beobachtung vorwiegend horizontaler Baugrunddeformationen beispielsweise natürlicher Böschungen mit Feststellung des etwaigen Gleithorizonts im Untergrund werden unter anderem Vertikalinklinometer eingesetzt. Das System besteht aus einem mobilen Neigungsmessgerät (Neigungsmesssonde, Datenerfassung, Messkabel) und einem fest im Baugrund installierten Messkanal. In dem Messkanal kann eine Neigungssonde tiefen- und richtungsorientiert geführt werden. Über Neigungsänderungen im Zuge mehrmaliger Messungen in zeitlichem Abstand können Untergrundverformungen ermittelt werden. Die Messstelle wurde hier rd. zehn Monate vor Baubeginn eingerichtet. Der Messkanal wurde so installiert, dass die zu erwartende Hauptverformungsrichtung böschungsabwärts (Verschiebungsrichtung w) erfasst werden konnte. Die Nullmessung im Kanal wurde zweifach ca. zwei Monate nach Installation der Messeinrichtung vorgenommen. Porenwasserdruck Ungefähr 10-m unter der Dammaufstandsfläche wurde in den weichen und noch einmal 15-m tiefer in den eher steifen Beckenablagerungen je ein Porenwasserdruckaufnehmer eingebaut. Der Einbau wurde in den Löchern großkalibriger Bohrungen ca. zehn Monate vor Baubeginn vorgenommen. Die Datenerfassung erfolgte mit einer automatisch registrierenden Speichereinheit. Zeitgleich mit den Porenwasserdrücken wurde der Luftdruck erfasst. Stangenextensometer (Setzungspegel) Zur Erfassung der Vertikalverforrmungen im Bereich der Dammaufstandsfläche, also auf der Schicht der stabilisierten Aueablagerungen, wurden drei Stangenextensometer installiert und mit Schüttung des Erdkörpers verlängert (Grundplatte ca. 0,5 m x 0,5 m aus verzinktem Stahl, 1“-Verlängerungsstangen aus verzinktem Stahl, mobiler Anfahrschutz (z. B. Stahlbetonrohr) der mit der Schüttung jeweils hochgesetzt wird). Die Extensometer wurden im Zuge des Dammauf baus regelmäßig geodätisch überwacht, beispielsweise vor und nach Auf bau einer Schüttlage sowie in Schüttpausen. Erddruck Ebenfalls im Bereich der stabilisierten Dammaufstandsebene wurden im Nahbereich der Stangenextensometer Erddruckaufnehmer angeordnet. Mit den Aufnehmern wurde der lotrechte Erddruck auf den stabilisierten Untergrund infolge der sich entwickelnden Dammauflast erfasst. Auch hier erfolgte die Datenerfassung mit einer automatisch registrierenden Speichereinheit. Geodätische Messpunkte Auf der fertig hergestellten Dammoberfläche wurden diverse, frostsicher gegründete Messpunkte gesetzt. Damit wurde das Verformungsverhalten des gesamten Dammkörpers ermittelt. Diese Messpunkte sind in der Abb.-1 nicht mit dargestellt. 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 241 Straßendamm auf gering tragfähigem Untergrund - Vorbelastung und Monitoring 3. Messergebnisse Inklinometer Die Messergebnisse sind in den Abb. 2 zusammengestellt. Zur Auswertung wurde die Annahme getroffen, dass der Fußpunkt des Messkanals unverschieblich war. Vor Beginn der Dammbaumaßnahme (rd.sieben Monate nach der Nullmessung) wurde die erste Folgemessung ausgeführt. Deren Ergebnisse lagen im Bereich der Messunsicherheit für dieses System. Die weiteren Messungen Nr. 2 bis Nr. 6 wurden während des Dammauf baus vorgenommen. Die maximalen Kopfverformungen wurden mit bis zu etwa 13,5-cm registriert. Es ist deutlich zu erkennen, dass die hauptsächlichen Verschiebungen im Bereich der Talkiese im Überhang zu den darunter anstehenden Beckenablagerungen auftraten (vgl. Baugrundauf bau in Abb.-1). Zur Tiefe sind nur geringe Verformungen von unter 0,5-cm gegenüber der Nullmessung aufgetreten. Die großen Verformungen sind hauptsächlich auf die dynamischen Einwirkungen der Bautätigkeit (Verdichtungsarbeiten, Baustellenverkehr nahe der Böschung) zurückzuführen. Nach Fertigstellung des Dammkörpers wurden die weiteren Messungen Nr. 7 bis Nr. 10 ausgeführt. Um hier die Verformungen nach Dammfertigstellung besser herausstellen zu können, wurde als neue Nullmessung diejenige Messung herangezogen, die zeitnah nach Dammfertigstellung vorgenommen worden war (Messung Nr. 6). In diesem Zeitraum erfolgten weitere erschütterungsintensive Baumaßnahmen im Umfeld des Dammbauwerks (Schwerlastverkehr, Wegebau mit intensiven Verdichtungsarbeiten). Nach Abschluss dieser Arbeiten wurden keine weiteren Verformungen registriert. Im Zuge der beginnenden Baumaßnahmen für das Widerlager musste die Messstelle aufgegeben werden. Diese wurde dabei fachgerecht verschlossen. Abb. 2: Ergebnisse der Inklinometermessungen. Das linke Diagramm zeigt die Ergebnisse vor und während, das rechte Diagramm nach erfolgtem Dammbau. Die positive Verschiebungsrichtung zeigt böschungsabwärts. 242 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Straßendamm auf gering tragfähigem Untergrund - Vorbelastung und Monitoring Porenwasser- und Erddruck Der Messbeginn des Porenwasserdrucks erfolgte ca. sechs Monate nach Installation der Messwertaufnehmer. In der Abb. 3 sind die Ergebnisse sowie die Entwicklungen des Erddrucks im Zuge des Dammauf baus und der jeweils herrschende Luftdruck dargestellt. Abb. 3: Messergebnisse zum Porenwasser- (P1 und P2), Erd- (ED1 und ED2) und Luftdruck (LD). Im Zeitraum von Beginn der Aufzeichnungen des Porenwasserdrucks (06.07.2023) bis vor Beginn der Dammbaumaßnahme (09.11.2023) sind die Messwerte annähernd konstant. Geringe Schwankungen resultieren aus wechselnden Wasserständen der Iller. Die Schwankungsbereiche sowie die mittleren Porenwasserdrücke für diesen Zeitraum sind in Abb. 3 angegeben. Zu Beginn des Dammbaus wurden zunächst die Aueablagerungen ausgebaut. Als Folge der Gewichtsentlastungen wurden Porenwasserdruckreduzierungen registriert. Der anschließende Wiedereinbaus der verbesserten Aueablagerungen zog sich witterungs- und urlaubsbedingt über einen längeren Zeitraum hin. Mit Auf bau des Dammkörpers (Beginn der Erddruckaufnahmen) wurde unverzüglich der Anstieg der Porenwasserdrücke registriert. In Abb. 4 sind die zeitlichen Entwicklungen des Porenwasserdruckabbaus nach Dammfertigstellung dargestellt. Zum Ende der Messkampagne wurde der Dammkörpers bis hinter die Baugrube für das Brückenwiderlager zurückgebaut. Diese Entlastung machte sich unmittelbar in einer Reduzierung der Porenwasserdrücke bemerkbar. Unter Berücksichtigung der mittleren Porenwasserdruckspannungen in den Beckenablagerungen vor Beginn der Dammbaumaßnahme und den Messwerten nach Fertigstellung der Dammbaumaßnahme lassen sich die entstandenen Porenwasserüberdrücke ableiten. Der zeitliche Abbau dieser Überdrücke ab Fertigstellung des Dammbauwerks ist in Abb. 5 dargestellt. Im Bereich der weich konsistenten Beckenablagerungen baute sich der Porenwasserüberdruck bei P2 von zunächst rd. 94 kN/ m ² auf 35 kN/ m ² innerhalb von 350 Tagen ab. Der Abbau liegt in diesem Zeitraum bei rd. 63- %. Im Bereich des tiefer in den Beckenablagerungen verbauten Porenwasserdruckaufnehmers P1 reduzierte sich der Überdruck von 45 kN/ m ² auf 26 kN/ m ² um rd. 42 %. Für die aufgebrachte Dammlast ist der Untergrund im Beobachtungszeitraum mithin nur teilweise konsolidiert worden. 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 243 Straßendamm auf gering tragfähigem Untergrund - Vorbelastung und Monitoring Abb. 4: Allmählicher Abbau des Porenwasserdrucks nach der Dammfertigstellung bis zum Ende der Datenerfassung. Abb. 5: Abbau des Porenwasserüberdrucks im Beobachtungszeitraum seit Fertigstellung des Dammkörpers bis zum Rückbau. Wahl eines einfachen exponentiellen Regressionsansatzes. 244 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Straßendamm auf gering tragfähigem Untergrund - Vorbelastung und Monitoring Im Zuge der Aushubarbeiten für die Baugrube des Widerlagers wurden die Erddruckaufnehmer geborgen. Für die Kabelverbindungen zu den Porenwasserdruckaufnehmern gab es keine Rettung; die Verbindungen waren irreparabel gekappt. Vertikalverformungen in der Dammaufstandsfläche Die geodätischen Messungen wurden mit Installation der Stangenextensometer aufgenommen. Die Messergebnisse sind der Abb. 6 zusammengestellt. Die Vertikalverformungen sind an den drei Messstellen unterschiedlich hoch. Die größten Verformungen wurden im Bereich mit der größten Lasteinflussfläche und Auflast des Dammkörpers festgestellt. Zum Rand der Aufschüttung, mithin verringerter Dammauflast reduzieren sich die festgestellten Vertikalverformungen ebenfalls. Mit Abtrag des Dammkörpers wurden die Messstellen rückgebaut. Abb. 6: Vertikalverformungen des Dammuntergrunds im Bereich der Stangenextensometer. 4. Feststellungen Alle Messsysteme haben während der Beobachtungsphase ohne Einschränkungen trotz teilweisem Ausfall der Speichereinheiten funktioniert. Für die weiteren noch nicht abgeschlossenen Interpretationen lassen sich grundsätzlich folgende Feststellungen treffen: • Durch die Dammauflast wurden im Bereich der tieferen Beckenablagerungen nur sehr geringe Horizontalverformungen festgestellt. Nach Rückbau der Dammlast im Nahbereich des zukünftigen auf Rammpfählen gegründeten Widerlagers sind aus den verbleibenden Dammlasten keine Horizontalwirkungen zu erwarten, zudem der Widerlagerbereich und die anschließende Anrampung aus Leichtbaustoffen aufgebaut werden. • Durch die vorübergehende Dammlastwirkung wurde der Baugrund nur teilweise vorkonsolidiert. Da das Widerlager auf Rammpfählen abgesetzt wird, sind hier keine negativen Auswirkungen z. B. hinsichtlich zusätzlicher Vertikalverformungen zu erwarten. • Der Untergrund des verbleibenden Dammkörpers im Anrampungsbereich hinter dem zukünftigen Brückenwiderlager hingegen ist wegen der dort später geringeren Auflastwirkung (ein Teil der Überschüttung wurde zurückgebaut) als konsolidiert anzusehen. • Mit einem einfachen Regressionsmodell mit der Funktion f(x) = e a⋅x ⋅ b konnte für den Beobachtungszeitraum ein guter Zusammenhang hinsichtlich des zeitlichen Abbaus des Porenwasserüberdrucks entwickelt werden. Eine Extrapolation bis auf den Zeitraum, zu dem der Überdruck vollständig abgebaut wäre, dürfte mit diesem Ansatz allerdings nicht plausibel sein. Es steht zu vermuten, dass durch den Einfluss eines hydraulischen Stagnationsgradienten in den Beckensedimenten der vollständige Abbau der entstandenen Porenwasserüberdrücke verhindert wird. Dieses Thema soll in ergänzenden bodenmechanischen Laborversuchen an weitestgehend ungestörtem Probenmaterial zukünftig näher betrachtet werden.