Bodenverflüssigungsanalyse in Ludwigshafen: Sicherheit am Rheinbogen

Ein schweres CPT-Raupenfahrzeug setzt den Meskonus an. Hydraulik presst die Sondierstange Zug um Zug in den Untergrund. Spitzendruck und Mantelreibung werden digital erfasst. Porenwasserdruckgeber reagieren in Echtzeit. So arbeiten unsere Messteams auf den quartären Ablagerungen am Rheinbogen. In Ludwigshafen entscheidet dieser erste Meter über die Klassifizierung des Baugrunds. Die Bodenverflüssigungsanalyse prüft, ob locker gelagerte Sande unterhalb des Grundwasserspiegels bei Erdbebeneinwirkung ihre Tragfähigkeit verlieren. Gerade im Industriegebiet Süd, wo große Tanklager auf Schwemmböden stehen, ist das kein theoretisches Risiko. Der CPT-Versuch liefert die erforderliche Datenbasis, um Verflüssigungspotenziale präzise zu bewerten.

Locker gelagerte Rheinsande unterhalb des Grundwassers – ein unterschätztes Risiko, das erst bei Erdbebenlast sichtbar wird.

Vorgehen und Leistungsumfang

Die Bodenverflüssigungsanalyse folgt in Deutschland dem nationalen Anhang des Eurocode 8, konkret der DIN EN 1998-5:2010-12 und den ergänzenden Regelungen der DIN 19700 für Stauanlagen. In Ludwigshafen greift diese Norm besonders, weil die holozänen Rheinsande und Auesedimente Mächtigkeiten von über 15 Metern erreichen können. Unser Labor führt das Verfahren nach dem vereinfachten Verfahren von Seed & Idriss durch. Zyklische Scherspannungen aus dem Bemessungserdbeben werden dem zyklischen Bodenwiderstand gegenübergestellt. Der Sicherheitsfaktor gegen Verflüssigung ergibt sich aus diesem Verhältnis. Ein Wert unter 1,0 signalisiert Handlungsbedarf. Die Korngrößenanalyse ergänzt die Untersuchung, weil Feinanteile unter 15 Prozent die Verflüssigungsneigung drastisch erhöhen.

Örtliche Baugrundfaktoren

49 Grad 28 Minuten Nord: Ludwigshafen liegt in der Erdbebenzone 1 nach DIN EN 1998-1/NA. Die Intensität ist gering, doch das Gefährdungsbild trügt. Der Oberrheingraben ist ein aktives Dehnungsgebiet mit historischen Beben bis Magnitude 5,5. Das Beben von 1356 in Basel erreichte hier noch Intensität VI-VII. Entscheidend ist der Untergrund: In den Stadtteilen entlang des Rheins – von Mundenheim bis Oppau – dominieren junge, wassergesättigte Flusssedimente. Ein moderates Beben kann in diesen Schichten Porenwasserüberdrücke aufbauen. Der Boden verhält sich dann wie eine schwere Flüssigkeit. Fundamente verlieren ihre Bettung. Tanks können kippen. Die Bodenverflüssigungsanalyse ist hier kein akademisches Planspiel, sondern geotechnische Pflicht bei Bauvorhaben der Kategorie III und IV.

Technische Daten

Parameter	Typischer Wert
Bemessungserdbeben nach DIN EN 1998-1/NA	Referenzspitzenbeschleunigung agR = 0,6 m/s²
Untersuchungstiefe Standard	Bis 20 m unter GOK
Korrekturfaktor CPT (Cr)	Nach Boulanger & Idriss (2014)
Verflüssigungspotenzial-Index (LPI)	0 (kein) bis > 15 (sehr hoch)
Sicherheitsfaktor (FoS)	≥ 1,25 für Hochbau
Setzungsprognose	Berechnung aus volumetrischer Dehnung
Laborverfahren	Zyklischer Triaxialversuch möglich

Zugehörige Fachleistungen

CPT-Sondierung mit Porenwasserdruck

Einsatz von CPTu-Raupen auf schwer zugänglichen Industrieflächen. Messung von Spitzendruck, Mantelreibung und Porendruck. Klassifizierung des Bodens direkt aus den Sondierdaten.

Laboruntersuchungen an gestörten Proben

Bestimmung des Feinkornanteils und der Plastizität. Durchführung zyklischer Triaxialversuche zur Ermittlung des Porenwasserdruckverhaltens unter Erdbebenlast.

Numerische Verflüssigungsanalyse

Berechnung des Sicherheitsfaktors für jede Tiefenschicht. Setzungsprognose bei angenommener Verflüssigung. Kartierung des LPI für das gesamte Baufeld.

Geltende Normen

DIN EN 1998-5:2010-12 (Eurocode 8: Auslegung von Bauwerken gegen Erdbeben, Teil 5: Gründungen, Stützbauwerke und geotechnische Aspekte), DIN EN 1998-1/NA:2011-01 (Nationaler Anhang zu Eurocode 8), DIN 19700 (Stauanlagen – Teil 10: Gemeinsame Festlegungen, Abschnitt Erdbebennachweis), DIN EN ISO 22476-1 (Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Felduntersuchungen, CPT)

Häufige Fragen

Ist in Ludwigshafen überhaupt mit verflüssigungsgefährdeten Böden zu rechnen?

Ja, entlang des Rheinufers und in den Stadtteilen auf der Niederterrasse treten häufig locker gelagerte, grundwassererfüllte Sande auf. Die Kombination aus Seismizität des Oberrheingrabens und diesen Untergrundverhältnissen macht die Prüfung nach DIN EN 1998-5 erforderlich. Besonders kritisch sind Bereiche mit geringem Feinkornanteil unterhalb von 15 Prozent.

Welche Kosten entstehen für eine Bodenverflüssigungsanalyse?

Für eine standortbezogene Analyse mit CPT-Sondierungen und Laborversuchen liegt der Aufwand in Ludwigshafen zwischen €2.220 und €3.440. Der Preis hängt von der Anzahl der Sondierpunkte, der Tiefe und dem Umfang der zyklischen Laborversuche ab.

Reicht eine einfache Rammsondierung für die Verflüssigungsbewertung aus?

Nein, die schwere Rammsondierung (DPH) allein liefert keine Porenwasserdruckdaten und erlaubt keine direkte Korrelation zum Verflüssigungswiderstand. Der CPTu ist das in DIN EN ISO 22476-1 genormte Verfahren für diese Fragestellung. Nur er liefert die kontinuierliche Auflösung, die Seed & Idriss für ihr Verfahren voraussetzen.