Projekthintergrund und Zielsetzung

Auf einer etwa 200 m langen Strecke der DB zwischen zwei Tunneln wurden über Jahrzehnte erhebliche, zeitabhängige Setzungen des Gleisbetts beobachtet. Das Gleisbett liegt hier auf einem künstlich aufgeschütteten Hang mit einer Höhe von rund 50 m und einer Neigung von etwa 35 – 40 Grad. Das Aufschüttmaterial stammt aus dem Tunnelbau.

Bisherige Instandhaltungsmaßnahmen – insbesondere das Nachstopfen des Schotters – erwiesen sich nur als kurzfristig wirksam. Im Rahmen von Untersuchungen zu verschiedenen Sanierungsvarianten wurde eine ausgeprägte Scherfuge als Hauptursache der Verformungen identifiziert. Aus den Analysen ging eine dauerhafte Hangsicherung mittels Ankern als bevorzugte Lösung hervor. Für die Ausführungsplanung wurden numerische Berechnungen zur Verformungsprognose des Hangs unter Berücksichtigung dieser Sicherungsmaßnahme durchgeführt.

Methodik und Durchführung

Auf Grundlage von Bohrungen, Inklinometer- und Extensometermessungen, geodätischen Beobachtungen sowie über mehrere Jahre aufgezeichneten Verformungsdaten wurden zwei maßgebende Berechnungsschnitte festgelegt und anschließend mit dem FE-Programm Plaxis 2D numerisch analysiert.

Ein Stoffmodell, das die zeitabhängigen Verformungen der Gesteinsschüttung abbilden kann, wurde anhand der Messdaten kalibriert. Die Geometrie der Scherfuge wurde iterativ angepasst, bis eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und prognostizierten Setzungen erreicht war. Anschließend wurden Anker und Ankerplatten in das Modell integriert. Anschließend wurden Anker und Ankerplatten in das Modell integriert; die Ankerwirkung ist durch linear-elastische Federn dargestellt, die Vorspannung der Anker wurde berücksichtigt. Abschließend wurde die zeitliche Entwicklung der Hangverformungen simuliert. Die Ergebnisse zeigen einen deutlichen Rückgang der prognostizierten Verformungen im Vergleich zu einem ungesicherten Hang. Abbildung 1 zeigt das FE-Modell des Hangs. Zudem werden die aus den Inklinometern I3 und I4 extrapolierten gemessenen Horizontalverformungen des ungesicherten Hangs (gestrichelte Kurven) den berechneten Horizontalverschiebungen des mittels Anker gesicherten Hangs (durchgezogene Kurven) gegenübergestellt – ausgewertet an den Positionen der Inklinometer 3 (rote Kurven) und 4 (blaue Kurven), jeweils in der Tiefe 0 m (Hangoberkante) und 4 m.

Ergebnis und Ausblick

Die Berechnungsergebnisse zeigten, dass die Anker die zeitabhängigen prognostizierten Verformungen des Hangs im Vergleich zu einem ungesicherten Hang deutlich reduzieren. Die Resultate flossen in die Ausführungsplanung ein.