M. Zimmerer/P. Wenger/C. Lienhart/S. Heer · Design and construction of the new railway bridge over the River Neckar – Challenges of the foundations
Geomechanics and Tunnelling 10 (2017), No. 2 187
chamber) and the risks of working under compressed air
conditions.
A bored pile foundation was rejected at the time of
the planning application since attack of the piles by very
aggressive CO2 from the mineral water as regulated in
DIN 4030 could not be ruled out and the durability of the
piles could not be guaranteed.
After the implementation and assessment of a supplementary
site investigation programme in 2012, more detailed
knowledge was gained about the load-bearing capacity
of the ground, and the hydrochemical properties of
the groundwater became apparent. With new findings
about the degree of weathering (Figure 11), natural water
contents and uniaxial compressive strengths, pile resistance
values could be derived for a deep foundation on
bored piles from figures from experience with comparable
soils, showing that adequate resistances could be mobilised
with relatively short embedment lengths into the
lower Keuper [8].
The assessment of the hydrochemical investigations
showed the groundwater to be less aggressive than had
previously been assumed by the responsible parties at the
time. The forecast sulphate and CO2 attack could be taken
into account with the appropriate exposure classes for
concrete (max. XA2 according to DIN 4030).
5.3 Special features of the bored pile foundation
Working from the pile resistance values derived from experience
in [8] for weathered Tonstein, the three main
piers of the new Neckar Bridge (axis 400 at the west bank
of the Neckar, axis 500 in the middle of the river, axis 600
at the east bank of the Neckar) need up to 80 piles for
each foundation in order to safely transfer the load of the
structure and the imposed load into the ground. The pile
lengths from the underside of the pile cap are up to about
8 m in the axes 400, 500 and 600 and are each embedded
up to about 3 m into the lower Keuper (Figure 12). In the
calculation, no pile skin friction is assumed above the
Letten Keuper due to the presence of Quaternary beds
that are susceptible to settlement (flowing ground). The
sondere hinsichtlich eines möglichen Mineralwasseraufbruchs
innerhalb der Druckluftkammer), die Ausbläsergefahr
(Gefahr des Druckabfalls innerhalb der Druckluftkammer)
und die Risiken bei Arbeiten unter Druckluft-
bedingungen identifiziert.
Eine Bohrpfahlgründung wurde zum Zeitpunkt der
Planfeststellung verworfen, da ein Angriff von sehr stark
angreifendem CO2 gemäß DIN 4030 aus dem Mineralwasser
auf die Pfähle und damit die Sicherstellung einer
dauerhaften Tragfähigkeit der Pfähle nicht ausgeschlossen
werden konnte.
Nach Durchführung und Auswertung eines ergänzenden
Erkundungsprogramms im Jahr 2012 konnten die Erkenntnisse
über die Tragfähigkeit des Baugrunds vertieft
und Klarheit hinsichtlich der hydrochemischen Eigenschaften
des Grundwassers geschaffen werden. Mit den neuen
Erkenntnissen über die Verwitterungsgrade (Bild 11), natürlichen
Wassergehalten und einaxialen Druckfestigkeiten
konnten Pfahlwiderstandswerte für eine Tiefgründung auf
Bohrpfählen aus Erfahrungswerten für vergleichbare Böden
so abgeleitet werden, dass sich auch mit relativ kurzen
Einbindetiefen in den Unterkeuper ausreichende Widerstände
mobilisieren lassen [8].
Die Auswertung der hydrochemischen Untersuchungen
haben ein weniger aggressives Grundwasser ausgewiesen,
als bislang von den damals Beteiligten angenommen.
Mit entsprechenden betontechnologischen Expositionsklassen
(max. XA2 nach DIN 4030) können die prognostizierten
Sulfat- und CO2-Angriffe berücksichtigt werden.
5.3 Besonderheiten der Bohrpfahlgründung
Mit den aus Erfahrungswerten in [8] für verwitterten Tonstein
abgeleiteten Pfahlwiderstandswerten werden für die
drei Hauptpfeiler der neuen Neckarbrücke (Achse 400 am
Westufer des Neckars, Achse 500 in Flussmitte, Achse
600 am Ostufer des Neckars) bis zu 80 Gründungspfähle
je Pfeilerfundament benötigt, um die Bauwerks- und Verkehrslasten
sicher in den Untergrund einleiten zu können.
Die Pfahllängen ab Unterkante Pfahlkopfplatte betragen
in den Achsen 400, 500 und 600 bis zu ca. 8 m und binden
Fig. 11. Grade of weathering Unterkeuper
Bild 11. Verwitterungsgrade des Unterkeupers (CDM Smith)