Kolloquium Bauen in Boden und Fels
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Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung
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Max Kumm
Lars Titze
Ingo Kessel
Seit mehreren Jahrzenten sind Gleissenkungen auf einem ca. 140 m langen Abschnitt der Schwarzwaldbahn beobachtet worden. Geodätische Messungen bestätigten kriechende, talwärts gerichtete Verschiebungen der bis zu 40 m hohen Anschüttung von bis zu 2 cm pro Jahr. Im Rahmen umfangreicher Baugrunduntersuchungen wurde ein geotechnisches Messprogramm durchgeführt, welches im Zuge mehrerer Erkundungskampagnen fortlaufend erweitert wurde. Neben der Erkundung des Baugrundaufbaus konnten dadurch Erkenntnisse zur räumlichen und zeitlichen Verformungscharakteristik der Massenbewegung gewonnen werden. Die Erkenntnisse bildeten die Planungsgrundlage für die zwischen April 2023 bis Juni 2024, unter laufendem Bahnbetrieb hergestellte Böschungssicherung. Die messtechnische Überwachung wurde während der Bauzeit zur Anwendung der Beobachtungsmethode intensiviert. Die Stagnation der talwärts gerichteten Verschiebungen bestätigt den Erfolg der Sicherungsmaßnahme. Es wird erwartet, dass das in der Betriebsphase fortgesetzte Geomonitoring planmäßig in den kommenden Jahren beendet werden kann.
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15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 353 Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung Dipl.-Ing. Max Kumm gbm Gesellschaft für Baugeologie und -meßtechnik mbH - Baugrundinstitut, Ettlingen Lars Titze DB InfraGO AG, Karlsruhe Dipl.-Ing. Ingo Kessel gbm Gesellschaft für Baugeologie und -meßtechnik mbH - Baugrundinstitut, Ettlingen Zusammenfassung Seit mehreren Jahrzenten sind Gleissenkungen auf einem ca. 140 m langen Abschnitt der Schwarzwaldbahn beobachtet worden. Geodätische Messungen bestätigten kriechende, talwärts gerichtete Verschiebungen der bis zu 40 m hohen Anschüttung von bis zu 2 cm pro Jahr. Im Rahmen umfangreicher Baugrunduntersuchungen wurde ein geotechnisches Messprogramm durchgeführt, welches im Zuge mehrerer Erkundungskampagnen fortlaufend erweitert wurde. Neben der Erkundung des Baugrundauf baus konnten dadurch Erkenntnisse zur räumlichen und zeitlichen Verformungscharakteristik der Massenbewegung gewonnen werden. Die Erkenntnisse bildeten die Planungsgrundlage für die zwischen April 2023 bis Juni 2024, unter laufendem Bahnbetrieb hergestellte Böschungssicherung. Die messtechnische Überwachung wurde während der Bauzeit zur Anwendung der Beobachtungsmethode intensiviert. Die Stagnation der talwärts gerichteten Verschiebungen bestätigt den Erfolg der Sicherungsmaßnahme. Es wird erwartet, dass das in der Betriebsphase fortgesetzte Geomonitoring planmäßig in den kommenden Jahren beendet werden kann. 1. Einführung Die zweigleisige „Schwarzwaldbahn“ (DB Strecke 4250) verbindet das Oberzentrum Offenburg mit der Bodenseemetropole Konstanz. Die von Robert Gerwig (*1820 - †1885) erdachte, durch mehrere Kehrtunnel und -schleifen verlängerte Trassenführung machte mit einer maximalen Steigung von 20-‰ den Mittelgebirgsrücken des Schwarzwaldes auch für die damals verfügbaren Lokomotiven und ohne Zahnradtechnik passierbar. In der 8-jährigen Bauzeit (1865 - 1873) wurden hierfür insgesamt 37 Tunnel und eine Vielzahl von Brücken und Dämmen hergestellt. Im betreffenden Streckenabschnitt im „Seelenwald“ überbrückt die Trasse eine Talklinge auf einer bis zu 40-m hohen Anschüttung. Unmittelbar davor und dahinter schließen sich die Voreinschnitte der angrenzenden Tunnel an (siehe Abb. 1). Das ca. 140-m lange Erdbauwerk gründet auf einer natürlichen Hangschutthalde, deren abrutschendes Granitgeröll bereits in historischen Dokumenten aus Zeiten des Bahnbaus dokumentiert wurde [1]. Seit 1988 werden Verschiebungen im Erdbauwerk registriert, welche sich in Schiefstellungen und Setzungen der talseitigen Oberleitungsmasten sowie in Gleislagefehlern äußerten. Abb. 1: Vogelperspektive der Anschüttung Die Untersuchungen des Erdbauwerks erfolgten in mehreren Etappen. Einer ersten gutachterlichen Einschätzung zur Standsicherheit folgten zwei Erkundungskampagnen, in denen umfangreiche geotechnische Messtechnik installiert wurde. Die Untersuchungsergebnisse bildeten die Planungsgrundlage für die bauliche Sicherung des Erdbauwerks. Dabei kam der messtechnischen Erfassung der Kriechverformungen des Schüttmaterials für die Einschätzung der Standsicherheitsreserven eine besondere Bedeutung zu. Aufgrund der komplexen geotechnischen Gegebenheiten wurde die Böschungssicherung unter Anwendung der Beobachtungsmethode hergestellt und die messtechnische Überwachung der Anschüttung über die Bauzeit hinaus in der Betriebsphase fortgesetzt. 354 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung Im Folgenden werden die einzelnen Etappen der Baugrunderkundung sowie die messtechnische Überwachung geschildert und die daraus abgeleiteten baulichen und betrieblichen Maßnahmen erläutert. 2. Ausgangslage 2.1 Beschreibung des Bauwerkes Die ca. 45° geneigte Anschüttung übersteilt das mit ca. 35° nord-nordwestlich einfallende Ursprungsgelände. Sie bildet den Unterbau des in einem Rechtsbogen mit einem Radius von 296 m verlaufenden Streckenabschnittes (siehe Abb. 1). Die Außenhaut der Anschüttung ist mittels einem Böschungspflaster aus unvermörtelt gesetzten Bruchsteinen des lokal anstehenden Triberggranits gegen Erosion geschützt. Eine im Schwarzwald typische Bauweise für Erdbauwerke der Gebirgsstrecken dieser Epoche. Gemäß der Bauwerksunterlagen [2] seien erste Bauwerksverschiebungen nach einem Sturm im Jahre 1988 bemerkt worden. In der Folgezeit wurden Setzungen und Schiefstellungen der talseitigen Oberleitungsmasten sowie Senkungen, vornehmlich des talseitigen Gleises der 2-gleisigen Strecke, festgestellt. Zusätzlich zu den turnusmäßigen Messungen der Gleislage veranlasste der Betreiber jährliche geodätische Folgemessungen an Oberleitungsmasten und an Messmarken auf der Oberfläche der Anschüttung. Dabei wurden talwärts gerichtete Verschiebungen von bis zu 2-cm pro Jahr festgestellt (siehe Abb.-2). Ein erhöhter Instandhaltungsaufwand des Streckenabschnitts mit regelmäßigen Stopfarbeiten zur Wiederherstellung der Gleis-Soll-Lage waren die Folge. Abb. 2: Darstellung der Setzungen und Querverschiebungen eines talseitigen Oberleitungsmastfundaments in Anschüttungsmitte in den Jahren 2005 - 2019 2.2 Gutachterliche Ersteinschätzung Der Betreiber beauftragte daher die geotechnische Begutachtung des Erdbauwerks. Im Vorfeld der Detailerkundung war zunächst jedoch eine Ersteinschätzung der o. g. Deformationen des Anschüttkörpers hinsichtlich bahnbetrieblicher Belange zu erstellen. Neben einer ersten Aufnahme der ingenieurgeologischen Situation sowie des Studiums vorhandener Bauwerksunterlagen wurden hierfür die bisherigen geodätischen Messreihen seit 2005 ausgewertet. Diese zeigten neben zeitweise beschleunigten talwärts gerichteten Verschiebungen auch Zeiträume mit annähernd konstanten oder kurzfristig abnehmenden Verschiebungsraten (siehe exemplarisch Abb. 2). Die Bauwerksgeschichte, die eine lockere Schüttung aus dem Ausbruchmaterial der benachbarten Tunnel vermuten ließ und die Geländemorphologie plausibilisieren die beobachtete kriechende Verformungscharakteristik. Gravitativ induzierte und durch Verwitterungsprozesse hervorgerufene Massenbewegungen, bzw. Setzungen sind ein bekanntes Phänomen bei Steinschüttungen [5][6][7]. Die Messergebnisse deuteten auf ein duktiles Materialverhalten hin. Dies gab Anlass zur Einschätzung, dass der Bahnbetrieb unter den vorherrschenden Randbedingungen und Deformationsraten kurzfristig sicher fortgeführt werden konnte, dass jedoch die weitere verfeinerte messtechnische Beobachtung sowie vertiefte Baugrunduntersuchungen unerlässlich sind, um Prognosen zum weiteren Verformungsgeschehen sowie zur Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit abgeben zu können. Neben der Bildung des Baugrundmodells mit Bestimmung der Bodenkennwerte galt es insbesondere mögli- 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 355 Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung che Abhängigkeiten der Verschiebungsraten von äußeren Einflüssen zu identifizieren. Die messtechnische Überwachung der Anschüttung hinsichtlich ihrer zeitlichen und räumlichen Auflösung sowie der Messgenauigkeit war zu verfeinern, um Veränderungen des Verformungsgeschehens frühzeitig erkennen zu können. 3. Erstes Erkundungsprogramm 3.1 Bohrarbeiten und Logistik Das erste Erkundungsprogramm umfasste unter anderem 11 durchgängig gekernte Erkundungsbohrungen mit 6 bis 16-m Bohrtiefe (siehe Lageplanskizze in Abb. 3). Abb. 3: Lageplan mit Bohrstellen des ersten Erkundungsprogramms Die Erkundungsarbeiten gestalteten sich in vielerlei Hinsicht äußerst anspruchsvoll. Insbesondere die Logistik erforderte besondere Vorbereitungen. Da das Erdbauwerk über keinen Fahrweg erschlossen ist, schied eine straßengebundene Andienung aus. Die nahe des Gleises gelegenen Bohrstellen wurden daher mittels einer auf einem Flachwagen montierten Bohrlafette hergestellt (Abb. 4). Die Materialien und Bohrkerne wurden gleisgebunden per Arbeitszug befördert. Abb. 4: Bohrlafette auf Flachwagen Für die tiefer in der Böschung gelegenen Bohrstellen wurden Bühnen angefertigt, die als sichere Arbeitsflächen für das Bohrpersonal sowie für die Aufstellung der Bohrgeräte dienten. Die Andienung der Bohrstellen in der steilen Böschung erfolgte per Hubschrauber (Abb. 5). Aufgrund deren beschränkter Traglast mussten die Bohrgeräte teilweise in Einzelteilen eingeflogen und auf den Arbeitsbühnen zusammengebaut werden (Abb. 6). Abb. 5: Andienung der Bohrstellen per Hubschrauber 356 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung Bei den Bohrungen bestätigte sich der vermutete Aufbau der Anschüttung. Der steinige Blockschutt aus lokal anstehendem Triberggranit mit hohlraumreicher gemischtkörniger Zwischenfüllung zeugt von der lockeren Schüttung des in den benachbarten Tunneln gewonnen Ausbruchmaterials. Nur unscharf lässt sich der darunter anstehende natürliche Hangschutt abgrenzen, der aus dem gleichen Festgestein besteht und dessen Oberkante ca. die ehemalige natürliche Geländeoberfläche abbildet. An der höchsten Stelle der Anschüttung überlagern diese Lockergesteine den anstehenden Grundfels mit über 10-m Mächtigkeit. Mit 7 vertikalen und 4 mit 15° zur Horizontalen geneigten Kernbohrungen wurde dieses heterogene Material durchteuft, um den Grundfels darunter bis zu 4 weiteren Metern aufzuschließen. Die Herstellung der geneigten Erkundungsbohrungen mit teilweise über 12-m verrohrter Lockergesteinsstrecke vor Erreichen der Grundfelsoberkante erforderte dabei besondere Sorgfalt. Abb. 6: Bohrgerät auf Plattform in übersteilter Böschung der Anschüttung Die hohen einaxialen Druckfestigkeiten des Festgesteins von bis zu 200-Mpa und der stete Wechsel von Blöcken und gemischtkörniger Matrix stellten die Bohrarbeiten vor große Herausforderungen. Hohlräume, die sich über mehrere Dezimeter Bohrlänge erstreckten und durchfallendes Bohrgestänge waren keine Seltenheit. Die damit einhergehende hohe Durchlässigkeit der Schüttung bedingte hohe Verluste an Spülwasser, welches zur Kühlung der hoch beanspruchten Kernbohrkronen dringend erforderlich war. 3.2 Messtechnik Die bis dato in mehrmonatigen Abständen durchgeführten, geodätischen Folgemessungen an oberirdischen Messmarken und der Gleislage lieferten einen groben Überblick über oberflächliche Verformungsgeschwindigkeiten. Um zusätzlich Erkenntnisse über das Verformungsgeschehen innerhalb des Erdkörpers mit hoher Messgenauigkeit zu erhalten, wurden 8 der 11 Erkundungsbohrungen zu geotechnischen Messstellen ausgebaut (siehe Tab. 1). Tab. 1: Auflistung der geotechnischen Messstellen des ersten Erkundungsprogramms 2015 Aufschluss Erkundungstiefe Neigung Bohrloch Messstellenausbau [m u. GOK] [°] BK E1 16,0 15 Extensometer BK E2 11,5 15 Extensometer BK E3 14,0 15 Extensometer BK E4 8,0 15 Extensometer BK I1 14,0 90 Inklinometer BK I2 10,0 90 Inklinometer BK I3 12,0 90 Inklinometer BK I4 8,9 90 Inklinometer Die Auslesung der Messtellen erfolgte alle zwei Monate mittels Messuhren (Extensometer), bzw. mit händisch geführter Inklinometersonde. Diese dauerhafte Überwachung der Hangdeformationen mittels periodischer Messungen bildete die erste Stufe des Geomonitorings, das in der Folgezeit bedarfsabhängig erweitert wurde. 3.3 Ergebnisse des ersten Erkundungsprogramms und der messtechnischen Überwachung • Der Auf bau der Anschüttung und des darunter anstehenden Gebirges wurde in zwei Querprofilen in einem ersten Schichtmodell identifiziert (siehe Abb. 8). • Auf Basis der ersten Messergebnisse der Inklino- und Extensometermessstellen kann eine Beschleunigung der Verschiebungsgeschwindigkeiten nicht ausgeschlossen werden. • Ein Ingenieurbauwerk zur Absicherung der Anschüttung wird erforderlich [2]. • Die messtechnische Überwachung ist räumlich und zeitlich zu verdichten, um mögliche Korrelationen der Böschungsbewegung mit äußeren Einflüssen, wie z. B. Niederschlag oder Eisenbahnverkehr, überprüfen zu können. 4. Zweites Erkundungsprogramm 4.1 Durchgeführte Erkundungsmaßnahmen Mit dem Beschluss zur Sicherung der Anschüttung wurden im Rahmen einer Machbarkeitsstudie Varianten möglicher Sicherungsbauwerke überprüft. Mit dem 2. Erkundungsprogramm sollten demnach die Grundlagen für die weiteren Planungsschritte geschaffen werden. Dazu wurden im Sommer 2018 16 weitere Erkundungsbohrungen abgeteuft und die messtechnische Überwachung intensiviert. 4 der nunmehr 10 Inklinometermessstellen wurden mit automatischen Messketten instrumentiert, die engmaschige Verschiebungsmessungen erlauben. Die mit Solarpane- 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 357 Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung len ausgestatteten Übertragungsstationen ermöglichen die Echtzeitübertragung der durch die Neigungssensoren ermittelten Messdaten. Die Messergebnisse werden seither permanent aufgezeichnet und auf einer für alle Projektbeteiligten zugänglichen Onlineplattform dargestellt. Die Baugrunduntersuchungen wurden mit geophysikalischen Messungen ergänzt. Mittels Hammerschlag- Refraktionsseismik wurde die Mächtigkeit der Lockergesteinsauflage aus Anschüttung und unterlagerndem Hangschutt bzw. das Tiefenrelief des Grundfels erkundet. Durch Georadarbefahrungen wurde die Dicke des Gleisschotterpakets im Bereich der Anschüttung erkundet, welches durch die zahlreichen Stopfgänge im ständig absinkenden Anschüttungsbereich über Jahre hinweg angewachsen war. Optische Bohrlochscans mit automatisierter Kluftgefügekartierung ermöglichten die felsmechanische Charakterisierung des Grundgebirges, dessen detaillierte Beschreibung insbesondere bezüglich der Einbindung, bzw. Verankerung von Traggliedern wesentlich ist. 4.2 Ergebnisse des 2. Erkundungsprogramms Die Verdichtung der geotechnischen Messungen in räumlicher und zeitlicher Auflösung erlaubte die genauere Bewertung möglicher Ursachen für die anhaltenden Kriechbewegungen. Ein Vergleich der aus den automatischen Neigungsmessungen abgeleiteten Verschiebungsraten der Anschüttmasse mit den Betriebsdaten der Strecke (Lasttonnen) zeigte keinen eindeutigen Zusammenhang. Die Verschiebungen setzten sich selbst in mehrwöchigen Sperrpausen fort. Auch die Korrelation der Verschiebungsraten mit meteorologischen Einflüssen ließ keine Abhängigkeiten erkennen. Demzufolge muss von einer vorwiegend gravitativ induzierten Kriechbewegung des Anschüttkörpers ausgegangen werden. Die Vertikalanteile der Verschiebungsvektoren der Messstellen lassen zudem Setzungen erkennen, die auf eine andauernde Kompaktion der hohlraumreichen Schüttung hindeuten. Alle Inklinometermessungen zeigen in ähnlicher Ausprägung, dass sich die Verschiebungen innerhalb einer ausgeprägten Scherzone ereignen (siehe Abb. 7 und Abb. 8). Diese verläuft oberhalb der ursprünglichen Geländelinie und damit innerhalb der Anschüttung und ist etwa gleich bzw. geringfügig flacher als die Böschungsoberfläche geneigt. Eine ca. 4 bis 6 m mächtige Scholle kriecht somit auf einer wenige Meter mächtigen plastifizierten Scherzone zu Tale. Abb. 7: Biegelinien des Inklinometers BK-I3 der Messepochen im Zeitraum 2017- 2022 358 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung Abb. 8: Querprofil mit Schichteneinteilung und Darstellung der geotechnischen Messstellen. Ergebnisse aus dem ersten und zweiten Erkundungsprogramm Mit diesen Erkenntnissen wurde ein Baugrundmodell entwickelt. Mit den verwendeten, üblichen Bohrdurchmessern von 146-mm ließen sich aus dem blockigen Lockergestein der Anschüttung und des darunterliegenden Hangschutts aufgrund der großen Korngrößen keine repräsentativen Proben in ausreichender Menge und Qualität zur labormäßigen Ermittlung der Scherparameter gewinnen. Die Scherparameter des Lockergesteins mussten daher mittels Rückrechnungen der Böschungsstandsicherheit und unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Bohrerkundung abgeleitet werden. Zur Abschätzung der Standsicherheit und zur Rückrechnung der Scherparameter von kriechenden, kohäsionslosen Böschungen bestehen verschiedene Lösungsansätze, die zu weit unterschiedlichen Ergebnissen führen können [9][10]. Kriecherscheinungen in Böschungen können bereits bei nicht voll ausgereizter rechnerischer Sicherheit gegen Geländebruch gemäß DIN 4084 [8] (d.-h. µ < 1) auftreten. Der Ausnutzungsgrad in situ kann lediglich abgeschätzt werden. Für die vorliegende seit Jahren kriechende Böschung ist der Grenzgleichgewichtszustand (Ausnutzungsgrad µ = 1) als konservative Abschätzung anzusehen. Mit dieser Annahme wurden in einem ersten Schritt analytische Geländebruchberechnungen in ebenen Schnitten durchgeführt. In mehreren Rechenläufen wurden dabei Gleitlinienkonfigurationen variiert, die in der in situ nachgewiesenen Scherzone zu liegen kommen. Damit erfolgte eine Rückrechnung des charakteristischen Wertes des Winkels der Gesamtscherfestigkeit. Um die insbesondere bei Steinschüttungen beobachtete Verzahnungsfestigkeit [11] zu berücksichtigen, wurden im nächsten Schritt weitere Rechenläufe unter Ansatz geringer Kohäsionswerte durchgeführt und die entsprechenden Ausnutzungsgrade für den Mehrkörpermechanismus mit der geringsten Standsicherheit ermittelt. Aus der so ermittelten Spanne von möglichen Scherparameterkombinationen und entsprechender Ausnutzungsgrade wurden die charakteristischen Scherparameter der Lockergesteine unter Beachtung der ingenieurgeologischen Erkenntnisse aus den Erkundungskampagnen gemäß folgender Tabelle 2 festgelegt. Die Fortschreibung dieser Werte auf Grundlage von Rückrechnungen mittels numerischer Rechenmethoden und unter Anwendung höherwertiger Stoffgesetze wurde dabei ausdrücklich offengelassen. 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 359 Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung Tab. 2 charakteristische Kennwerte für Lockergesteine Schicht Bezeichnung Wichte [kN/ m³] φ‘ [°] c‘ [kPa] [2.1] künstl. Anschüttung aus scharfkantigem Granitmaterial, Blöcke und Steine mit wechselndem Kies-, Sand- und Feinkorngehalt 20,0 42,5° 0… 2 [2.2] Hangschutt, aus kantengerundetem Granitmaterial, sandig - kiesig, steinig, blockhaltig, lokal mit geringem Feinkorngehalt und organischem Material 22,0 37,5° 0… 2 5. Planung Seitens des Betreibers wurden u. A. folgende Anforderungen an die Planung des Ingenieurbauwerks zur Sicherung der kriechenden Anschüttung gestellt: • Die Strecke muss während der Bauzeit mindestens eingleisig betrieben werden können. • Die Gebrauchstauglichkeit der Strecke ist durch das Sicherungsbauwerk derart herzustellen, dass Setzungen des Gleises nach dessen Herstellung in den regulären Instandhaltungsintervallen ausgeglichen werden können. Die genannten Randbedingungen machten die Anwendung numerischer Berechnungsverfahren erforderlich, um das Sicherungsbauwerk im Hinblick auf die Gebrauchstauglichkeitsanforderungen wirtschaftlich dimensionieren zu können. Insbesondere die Prognose der zeitabhängigen Verschiebungen bedingt Materialmodelle mit zforderlichen Materialparameter wurden anhand der seit mehreren Jahren in situ gewonnenen Messwerte kalibriert [12] und die Scherparameter von Tab. 2 fortgeschrieben. Unter den vorgenannten Randbedingungen wurde als Ergebnis der Vorplanung eine Böschungssicherung mittels Verpressankern als Vorzugsvariante identifiziert (siehe Abb. 9). Abb. 9: Querprofil der Ausführungsplanung (Variante 2.1c) 360 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung Die Wirksamkeit der geplanten Verankerung im Hinblick auf den Nachweis der Gebrauchstauglichkeit wurde unter Variation verschiedener Ankerkonfigurationen mittels numerischer 2D-FEM Analysen prognostiziert [13]. In Abb. 10 sind die Setzungen bzw. vertikalen Verschiebungen für die Ausführungsvariante 2.1c mit 7 Lagen von 15° zur Horizontalen geneigten, mit 750 kN vorgespannten Ankern 100 Jahre nach dem Anspannen dargestellt. Bei allen Varianten sind andauernde Verschiebungen zu erwarten, deren Raten jedoch mit der Zeit abklingen (vgl. Abb. 14). Mit dem gewählten Ankerraster von 5,5 x 5,5 m wurde eine Verzögerung der Kriechdeformationen prognostiziert, welche nach 25 Jahren zu ca. 3,5 cm Horizontalverschiebungen und 8,5 cm Setzungen des talseitigen Gleises führen würden. Am Ende der Lebenszeit des Bauwerks von 100 Jahren würden sich ca. 5 cm Horizontalverschiebung und 13 cm Setzungen einstellen. Diese, für den Bahnbetrieb und reguläre Instandhaltungszyklen verträglichen, Verschiebungswerte wurden mit dem Auftraggeber abgestimmt. Abb. 10: Darstellung der Setzungen 100 Jahre nach Anspannen der Anker [13]. Die Tragfähigkeit der Verpressanker war über die gesamte Lebensdauer nachzuweisen. Hierfür wurde neben der Prognose der Ankerkräfte auch die Verträglichkeit möglicher andauernder Scherverformungen mit dem Zugglied in dessen Freispiellänge untersucht. Dem erwarteten Umstand der schwierig vorhersagbaren Ankerkraftentwicklungen wurde planerisch durch deren nachspann- und nachlassbare Ausführung Rechnung getragen. Die Böschungssicherung wurde in der Bauzeit von April 2023 bis Juli 2024 realisiert (Abb. 12). Hierfür wurden 136 Verpressanker mit jeweils 6 Litzen und Längen von 14 - 22 m im Grundfels verankert und mittels Ankerkopfkonstruktionen aus Betonfertigteilen auf der Böschungsoberfläche mit 750 kN vorgespannt. Abb. 12: Herstellung der Bohrungen für die Verpressanker mittels Schreitbagger Abb. 11: Lageplan der Verpressanker mit Kennzeichnung der Messstellen 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 361 Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung 6. Beobachtungsmethode Die komplexen Kriechvorgänge können durch die numerischen Berechnungsverfahren nur näherungsweise abgeschätzt werden. Die Prognose der Wirksamkeit der Sicherungsmittel zum Nachweis des Gebrauchszustands setzt eine Korrelation bzw. Verifizierung der Berechnungsergebnisse mit in situ gewonnenen Messdaten hinsichtlich Verformungen und Ankerkräften voraus. Damit lagen die in der Ril 836.3001 Abs. 1 (7) aufgeführten komplexen Randbedingungen vor, welche die Anwendung der Beobachtungsmethode nach DIN EN-1997-1 in Verbindung mit DIN 1054: 2010-12 Kap. 2.7 für die Absicherung des Gebrauchszustands unter Betrieb zulassen. Hierfür wurden die erforderliche Unternehmensinterne Genehmigung (UiG) der DB und die Zustimmung im Einzelfall (ZiE) des Eisenbahnbundesamtes (EBA) erwirkt. Im Rahmen der Ausführungsplanung wurde ein Geotechnisches Messprogramm gemäß den Empfehlungen des Arbeitskreises Geomesstechnik [14] erstellt. Im Zuge der Herstellung der Böschungssicherung wurden die bereits bestehenden geotechnischen Messsysteme ergänzt. Im Lageplan in Abb. 11 sind alle 197 geodätischen Messpunkte sowie die 42 geotechnische Messstellen verzeichnet und in Tabelle 3 zusammengestellt. Tab. 3: Zusammenstellung geodätischer Messpunkte und geotechnischer Messstellen Messeinrichtung / Feldmessgerät (Anzahl) Zweck Durchführung der Messung Vertikalinklinometer (14) Monitoring der Horizontalverschiebung. 7 Stk., mit autom. Messketten, permanente Datenübertragung. 7 Stk. Messung mit Handsonde. Horizontalinklinometer (15° fallend; entsprechend Neigung Verpressanker) (6) Monitoring der Verschiebungen quer zu Zuggliedachsen. Überwachung minimaler Biegeradien, bzw. zulässiger Querverformungen. Mit autom. Messketten permanente Datenübertragung. Extensometer (15° fallend; entsprechend Neigung Verpressanker) (4) Monitoring der Verschiebungen in Richtung der Zuggliedachsen. 4-fach Stangenextensometer, händische Auslesung. Ankerkraftmessung mit elektrischem Kraftaufnehmer (KMD mit DMS) (18) Monitoring der Ankerkräfte. Überwachung der minimal und maximal zulässigen Ankerkräfte. Fest installierte Messeinrichtung. Automatische Datenerfassung, permanente Übertragung. Messbolzen (136 Ankerköpfe) (20 Inklinometerköpfe) (21 in Gassen) (17 Randbalken) (3 Stützmauer) Flächige Überwachung der Verschiebungen. Nachweis oberflächennaher Standsicherheit in Gassen zwischen Ankern. Händische Messung: Geodätische Erfassung der Lage und Höhe. 7. Aktuelle Entwicklungen Die Böschungssicherung wurde im Juli 2024 fertiggestellt (siehe Abb. 13) und die Strecke wieder 2-gleisig in Betrieb genommen. Abb. 13: Fertiggestellte Böschungssicherung (BauIN Consult GmbH) Die ersten Messergebnisse der nunmehr über eineinhalbjährigen Betriebsphase lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die gemessenen Verschiebungen lassen, vorbehaltlich der vergleichsweise kurzen Beobachtungsdauer, eine erste gute Übereinstimmung mit der numerischen Prognose erkennen, bzw. liegen leicht unter den erwarteten Werten (Abb. 14). 362 15. Kolloquium Bauen in Boden und Fels - Februar 2026 Herausfordernde Erkundung und geotechnische Überwachung einer kriechenden Anschüttung Abb. 14: Vergleich der nach 500 Tagen Betriebszustand gemessenen In-Situ-Verformungen der talseitigen Böschungsschulter mit den Prognosen der Verschiebungen aus den numerischen Berechnungen verschiedener Ankerkonfigurationen (links: Horizontalverschiebungen talseits; rechts: Setzungen). Unmittelbar nach dem Festlegen der Anker auf die planmäßige Vorspannkraft von 750 kN wurden Ankerkraftverluste von 4 bis 35 % festgestellt. Die Kraftverlustraten klingen seitdem tendenziell ab und nehmen Werte des prognostizierten Verhaltens an. 8. Fazit Die bisher im Betriebszustand gewonnenen Messdaten bestätigen den Erfolg der Maßnahme. Die im Rahmen des Geomonitoring erhobenen Messdaten zeigen, dass die talwärts gerichteten Kriechbewegungen zum Erliegen gekommen sind und der Gleiskörper in Soll-Lage verbleibt. Es wird daher davon ausgegangen, dass die intensive messtechnische Überwachung der Böschungssicherung planmäßig spätestens nach 5-jähriger Betriebszeit abgeschlossen werden kann. Literatur [1] Schwarzwaldbahn Erlebnispfad, Stadtverwaltung Triberg, 2024 [2] Betriebliche Aufgabenstellung, Ingenieurbauwerk im Bereich des Hangabschnittes Seeelenwald, DB Netz AG, 2017 [3] Ril 836, Erdbauwerke und sonstige geotechnische Bauwerke planen, bauen und instandhalten, DB InfraGo AG, 2025 [4] Normenhandbuch Eurocode 7, Band 1: „Allgemeine Regeln“, DIN EN 1997-1: 2009 einschließlich DIN EN 1997-1/ NA_2012-12 (Nationaler Anhang) und DIN 1054: 2010-12 (Baugrund - Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau - ergänzende Regeln zu Din EN 19997-1) [5] Sowers, G.F.; Williams, R.C.; Wallace, T.S.: Compressibility of broken rock and settlement of rockfills. In: Proc. 6th ICSMFE, Montreal (1965), Heft 2, S. 561-565. [6] Dascal, O.: Postconstruction Deformations of Rockfill Dams. In: Journal of Geotechnical Engineering 113 (1987), Heft 1, S. 46-59. https: / / doi. org/ 10.1061/ (ASCE)0733-9410(1987)113: 1(46). [7] Alonso, E.E.; Oldecop, L.; Pinyol, N.M.: Long term behaviour and size effects of coarse granular media, S. 255-281. https: / / doi.org/ 10.1007/ 978-3- 642-03578-4_12. [8] DIN 4084: 2021-11, Baugrund -Geländebruchberechnungen [9] Fellin, W. (2011): Abschätzung der Standsicherheit von annähernd unendlich langen Kriechhängen. In: geotechnik, H. 1, S. 22-31 [10] Marte, R., Hofmann, R. (2020): Kriechförmig verlaufende Großmassenbewegungen - Charakterisierung und Bewertung des Sicherheitszustands. Geomechanik und Tunnelbau 13, H. 1, S. 32-51 [11] v. Wolffersdorff, P.-A. (2010), Ausgewählte Probleme zu statischen und dynamischen Standsicherheitsberechnungen von Staudämmen, Beiträge zum 25. Christian Veder Kolloquium, Technische Universität Graz, S. 163-182, Graz. [12] Kanz, E., Auswertung geotechnischer Messdaten und numerische Analyse eines Steilhangs, Master Thesis, Technische Universität Darmstadt, Juni 2021 [13] Brosz, F., Machaček, J., Zachert, H., Numerische Untersuchung zur Sicherung des Hangs „Seelenwald“, Technische Universität Darmstadt, Juni 2021, interner Bericht [14] Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e.V. (Hrsg.), Empfehlungen des Arbeitskreises Geomesstechnik, September 2021
