Marl ist eine Stadt, die sich in den letzten 120 Jahren durch den Kohlebergbau völlig verändert hat. Die Zeche Auguste Victoria in Marl-Hüls prägte nicht nur die Wirtschaft, sondern auch den Untergrund: Weite Teile des Stadtgebiets sind von Bergsenkungen betroffen, die den weichen, mergeligen Boden zusätzlich verformt haben. Ein Tunnelprojekt in dieser Umgebung erfordert eine geotechnische Analyse, die über die Standarderkundung weit hinausgeht – denn hier überlagern sich quartäre Lockergesteine mit künstlichen Auffüllungen und Restspannungen aus dem Altbergbau. Das Team führt seit Jahren Untersuchungen in den spezifischen Marler Mergeln durch und kombiniert Laborversuche mit der Auswertung historischer Risswerkskarten. Für die Baugrunderkundung setzen wir bei oberflächennahen Aufschlüssen auf Schürfgruben, um die heterogene Auffüllung direkt zu beurteilen, und ergänzen die Tiefenerkundung mit der CPT-Versuch, die im weichen Tonmerged einen lückenlosen Schichtaufbau liefert.
Im Marler Emscher-Mergel entscheidet der Triaxialversuch über die Standsicherheit der Ortsbrust – hier reichen einfache Laborwerte nicht aus, um den Einfluss der Bergsenkungen zu quantifizieren.
Leistungsmerkmale in Marl
Typische technische Herausforderungen in Marl
Die geotechnischen Bedingungen in Marl-Drewer unterscheiden sich fundamental von denen in Marl-Sinsen. Drewer liegt auf mächtigen, wasserführenden Quartärsanden über dem Emscher-Mergel – hier drohen beim Tunnelvortrieb hydraulische Grundbrüche an der Ortsbrust, wenn der Grundwasserspiegel nicht weiträumig abgesenkt wird. In Sinsen hingegen steht der Mergel oft oberflächennah an, ist aber durch alte Grubenbaue und Strecken der Zeche AV kleintektonisch gestört. Ein Tunnel in Sinsen durchörtert einen Fels, der schon vor 80 Jahren durch Bergsenkungen aufgelockert wurde – die Gefahr von Firstniederbrüchen und unkontrollierten Setzungen an der Tagesoberfläche ist hier das beherrschende Risiko. Die Analyse muss daher in Drewer auf Porenwasserdruck und Verflüssigung der Sande eingehen, während in Sinsen die Trennflächengeometrie und die Restfestigkeit des geklüfteten Mergels nach DIN EN 1997-1 im Vordergrund stehen.
Unsere Leistungen
Die geotechnische Analyse für Tunnel in Marl umfasst eine Reihe von Feld- und Laboruntersuchungen, die auf die lokalen Mergel- und Quartärböden abgestimmt sind. Das Ziel ist immer eine belastbare Prognose der Verformungen an der Tagesoberfläche und der erforderlichen Stützdruckniveaus.
Tunnelvortriebsanalyse und Ortsbruststabilität
Berechnung der erforderlichen Stützdrücke für den Schildvortrieb oder die Spritzbetonbauweise im Marler Mergel. Berücksichtigung der bergbaubedingten Vorbelastung und der Restspannungen aus dem Altbergbau bei der Wahl der Vortriebsparameter.
Setzungsprognose und Tagesbruchbewertung
Numerische Simulation der zu erwartenden Setzungsmulde über dem Tunnelscheitel. Abgleich mit historischen Senkungsdaten der RAG und Bewertung des Tagesbruchrisikos in den bergbaubeeinflussten Stadtteilen wie Hüls und Lenkerbeck.
Gängige Fragen
Warum ist eine spezielle geotechnische Analyse für Tunnel in Marl nötig?
Marl liegt im Einflussbereich des ehemaligen Steinkohlebergbaus. Die Böden sind durch jahrzehntelange Bergsenkungen überkonsolidiert und von Restspannungen geprägt. Zudem ist der Emscher-Mergel ein verwitterungsanfälliges Tongestein, das bei Wasserzutritt schnell an Festigkeit verliert. Eine Standardanalyse nach DIN 4020 reicht hier nicht aus – es müssen die spezifischen Spannungspfade aus dem Altbergbau und die daraus resultierende Anisotropie des Gebirges berücksichtigt werden.
Welche Rolle spielt der Triaxialversuch bei der Tunnelplanung?
Der konsolidierte, undrainierte Triaxialversuch (CU) ist das zentrale Laborverfahren, um die Scherfestigkeit und das Verformungsverhalten des Mergels zu bestimmen. Er simuliert die Spannungszustände, die beim Tunnelausbruch auftreten, und liefert die Eingangsparameter für die Finite-Elemente-Berechnung. Ohne diese Werte ist eine realistische Prognose der Ortsbruststabilität und der Oberflächensenkungen nicht möglich.
Welchen Einfluss hat der Altbergbau auf ein Tunnelprojekt in Marl?
Die Zeche Auguste Victoria hat ein weitverzweigtes Streckennetz hinterlassen, das bis in Tiefen von über 1000 m reicht. Auch wenn der Tunnel nur oberflächennah verläuft, können die induzierten Spannungen und die Auflockerung des Gebirges zu asymmetrischen Lastbildern führen. Wir gleichen jedes Projekt mit den Risswerkskarten der Bezirksregierung Arnsberg ab und bewerten die Interaktion zwischen Altbergbau und neuem Hohlraum.
Was kostet eine geotechnische Analyse für einen Tunnel in weichem Boden in Marl?
Die Kosten hängen vom Umfang der Feld- und Laboruntersuchungen ab. Für ein typisches Erkundungsprogramm mit mehreren Kernbohrungen, CPT-Sondierungen und einem umfangreichen Triaxialprogramm liegen sie im Bereich von 4.070 € bis 12.920 €. Entscheidend ist der erforderliche Probenumfang und die Komplexität der numerischen Berechnung.