Der Untertagebau umfasst sämtliche Ingenieurleistungen, die sich mit der Planung, Bemessung und Ausführung von Bauwerken unter der Geländeoberkante befassen. In Wuppertal ist diese Disziplin aufgrund der topografisch extrem bewegten Tallage und der dichten urbanen Bebauung entlang der Wupper von strategischer Bedeutung. Ob für die Herstellung von Verkehrstunneln, Kanälen, tiefen Baugruben für innerstädtische Neubauten oder die Sicherung bestehender unterirdischer Infrastruktur – die geotechnischen Herausforderungen sind hier besonders anspruchsvoll. Die Kategorie vereint spezialisierte Leistungen wie die geotechnische Analyse für Tunnel in weichem Boden, die geotechnische Bemessung tiefer Baugruben und die kontinuierliche messtechnische Überwachung durch ein geotechnisches Baugrubenmonitoring.
Der geologische Untergrund Wuppertals ist geprägt von den Schichten des Devons, die während der variszischen Gebirgsbildung stark gefaltet und geschiefert wurden. Im Talraum der Wupper werden diese Festgesteine von quartären Lockergesteinsfüllungen überlagert, die aus Auelehm, Schotter und anthropogenen Auffüllungen bestehen. Diese Wechselfolge aus verwittertem Fels und weichen Böden stellt eine klassische geotechnische Problemzone dar. Hinzu kommen häufig Hangschuttdecken an den Talflanken, die bei Wasserzutritt zu Rutschungen neigen. Für den Untertagebau bedeutet dies, dass die Ortsbrust oft innerhalb weniger Meter zwischen standfestem Fels und fließgefährdetem Lockermaterial wechselt, was besondere Anforderungen an die Vortriebstechnik und die vorauseilende Erkundung stellt.
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Für sämtliche Maßnahmen des Untertagebaus in Deutschland ist die Einhaltung der DIN EN 1997 (Eurocode 7) in Verbindung mit dem nationalen Anhang DIN EN 1997/NA sowie der ergänzenden DIN 1054 für Baugrundsicherheit verpflichtend. Diese Normen legen das Sicherheitskonzept auf Basis von Teilsicherheitsbeiwerten fest und definieren die erforderlichen Nachweise für die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit. Speziell im Tunnelbau sind die ZTV-ING (Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten) sowie die Empfehlungen des Deutschen Ausschusses für unterirdisches Bauen (DAUB) maßgebend. In Wuppertal sind zudem die lokalen Richtlinien zur Bauausführung in Wasserschutzgebieten und zum Umgang mit potenziell kontaminierten Auffüllungen aus der industriellen Vergangenheit der Stadt zu beachten.
Das Spektrum der Projekte, die unter die Kategorie Untertagebau fallen, ist breit und reicht von der klassischen Tunnelauffahrung in offener oder geschlossener Bauweise über die Erstellung tiefer Baugruben mit rückverankerter Bohrpfahlwand bis hin zur Herstellung von Schachtbauwerken für Kanal- und Versorgungsleitungen. Besonders häufig sind in Wuppertal innerstädtische Baugruben für Tiefgaragen und Untergeschosse, die oft im Schutz einer wasserdichten und ausgesteiften Verbauwand hergestellt werden müssen. Ein weiterer Schwerpunkt ist die bergmännische Sanierung und Erweiterung bestehender Stollen und Kanäle unter laufendem Betrieb. Gerade bei solchen sensiblen Bestandsbauwerken ist die fachgerechte geotechnische Baugrubenüberwachung unverzichtbar.
Häufig gestellte Fragen
Was versteht man genau unter Untertagebau und wodurch unterscheidet er sich vom allgemeinen Tiefbau?
Untertagebau bezeichnet alle Bauverfahren zur Herstellung von Hohlräumen unter der Erdoberfläche, die nicht in offener Baugrube ausgeführt werden, sondern bei denen der Boden oberhalb des Bauwerks verbleibt. Im Gegensatz zum klassischen Tiefbau, der offene Baugruben und Gräben umfasst, stehen hier der bergmännische Vortrieb und die Sicherung des umgebenden Gebirges im Fokus.
Welche geotechnischen Risiken sind typisch für Untertagebauprojekte in Talauen wie der Wuppertaler Senke?
In Talauen dominieren heterogene Lockergesteinsfüllungen über Festgestein, was abrupte Wechsel der Baugrundeigenschaften verursacht. Hohe Grundwasserstände und gespanntes Kluftwasser im Fels erhöhen die Gefahr von hydraulischen Grundbrüchen und Ortsbrustinstabilitäten. Zudem können gering überdeckelte Tunnel unter Bestandsbebauung Setzungen hervorrufen, die ein umfassendes Monitoring erfordern.
Welche Normen und Regelwerke sind in Deutschland für den Untertagebau verbindlich?
Verbindlich sind vor allem DIN EN 1997 (Eurocode 7) mit nationalem Anhang und DIN 1054 für Baugrundsicherheit. Für Tunnelbauwerke gelten ergänzend die ZTV-ING, die DAUB-Empfehlungen und die DIN 18312 für Schacht- und Tunnelarbeiten. Je nach Bauweise sind zusätzlich die EAB (Empfehlungen des Arbeitskreises Baugruben) und die EAU für Wasserbauwerke heranzuziehen.
Welche Methoden der Baugrundverbesserung kommen im innerstädtischen Untertagebau zum Einsatz?
Häufig werden Injektionsverfahren wie Hochdruckinjektion (HDI) zur Verfestigung von Lockergestein oder zum Abdichten gegen Grundwasser eingesetzt. Auch Vereisungsverfahren können temporär einen standfesten Eiskörper erzeugen. Zur Sicherung von Ortsbrüsten in nicht standfestem Boden dienen Spieß- und Rohrschirmdecken, die eine kontrollierte Vorpfändung des Ausbruchsquerschnitts ermöglichen.