Hauptbahnhof Stuttagrt 21 - eine ingenieurstechnische Meisterleistung wie auch eine architektonische Meisterleistung! S21, ein Projekt der Herausforderungen. Für die Flächenabdichtung der Tiefbahnhofkonstruktion kam die CEMtobent CS zum Einsatz. CEMtobent CS wurde bereits bei der Abdichtung des Nesenbachdüker erfolgreich eingesetzt. Außerhalb des S21 Projektes ist CEMtobent ebenfalls für die Dichtheit des Tiefbahnhofs Löwenstrasse in Zürich verantwortlich. Eine Abdichtung, die sich in den letzten 20 Jahren vielfach bewährt hat.

1. Stuttgart S 21
Gutachten CEMtobent
BPA GmbH
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Tel: +49 – (0) 7032 / 89399 – 0
Fax: +49 – (0) 7032 / 89399 – 29
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2. IWTI GmbH Tel.: 0711 / 912910 - 0
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70563 Stuttgart E-Mail: info@iwti.de Stand: 14.11.2017
CEMtobent
Baubegleitendes Gutachten über Eigenschaften, Verwendung und Einbau
Projekt Tiefbahnhof Stuttgart 21

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Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis .............................................................................................................................3
Abkürzungsverzeichnis ............................................................................................................................4
CEMtobent...............................................................................................................................................5
Einleitung ....................................................................................................................................5
Das Projekt: Tiefbahnhof S21 ......................................................................................................5
Informationen zur Gründung ........................................................................................................6
Gründung DB-Tunnel Nordkopf .............................................................................................7
Gründung Bahnhofshalle.......................................................................................................7
Gründung DB-Tunnel Südkopf...............................................................................................7
Geologische und hydrologische Gegebenheiten ..........................................................................7
Geologische Gegebenheiten .................................................................................................8
Randbedingungen für das Projekt Tiefbahnhof S21...................................................... 8
Ausgewählte Schichtenbeschreibung ........................................................................... 9
Anhydritvorkommen ....................................................................................................11
Hydrologische und Hydrogeologische Gegebenheiten .........................................................11
Oberflächengewässer .................................................................................................11
Grundwasserhaushalt .................................................................................................12
Grundwasservorkommen ............................................................................................13
Hydrochemie.......................................................................................................................15
Wechselwirkung Bauwerk und Grundwasser / Geologie.............................................................17
Besondere Herausforderungen des Projekts..............................................................................18
Ursprüngliches Abdichtungskonzept ..........................................................................................18
Düker Nesenbach................................................................................................................19
Trogbauwerk Bahnhofshalle ................................................................................................19
Fugenabdichtung ........................................................................................................19
Deckenabdichtung ......................................................................................................20
Das Umläufigkeitssystem / Die Sicherheitsdränage .............................................................20
Geändertes Abdichtungskonzept – CEMtobent..........................................................................22
Die verwendeten Baustoffe..................................................................................................23
CEMtobent CombiSeal-Plus........................................................................................23
QUELLMAX Plus.........................................................................................................26
CEMtopaste ................................................................................................................26
Konformität mit anerkannten Normen und Regelungen................................................26
Düker Nesenbach................................................................................................................28
Trogbauwerk Bahnhofshalle ................................................................................................29
Beurteilung des gewählten Systems ..........................................................................................29
Vergleich Braune Wanne – Weiße Wanne...........................................................................29
Umsetzung des gewählten Systems ....................................................................................31
Verweise................................................................................................................................................32
Anlagen .................................................................................................................................................33

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Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Übersicht über das Projekt Tiefbahnhof S 21 .......................................................................6
Abbildung 2: Hydrochemische Charakterisierung der Grundwässer mittels PIPER-Diagramm ................16
Abbildung 3: Aufbau des Umläufigkeitssystem, dargestellt am Querschnitt einer regulären Wand ..........21
Abbildung 4: Querschnitt einer Wand im Bereich einer Notflutöffnung.....................................................22
Abbildung 5: Aufbau CEMtobent CS Plus...............................................................................................24
Abbildung 6: Schematischer Aufbau einer Abdichtung mit CEMtobent....................................................24
Abbildung 7: Boden-Wandfuge mit einhäuptiger Schalung......................................................................25
Abbildung 8: Schematische Darstellung einer weißen Wanne.................................................................30
Abbildung 9: Schematische Darstellung einer braunen Wanne...............................................................30
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Geologischer Überblick über die im Untersuchungsraum anstehenden Gesteine......................8
Tabelle 2: Vergleich Anforderungen drückendes Wasser mit Abdichtungskonzept braune Wanne ..........28

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Abkürzungsverzeichnis
Abb. Abbildung
Abs. Absatz / Abschnitt
BA Bauabschnitt
BGW Bemessungsgrundwasserstand
bspw. beispielsweise
bzgl. bezüglich
bzw. beziehungsweise
ca. circa
DIN Deutsches Institut für Normung
EC Eurocode
EKP Erkundungsprogramm
EP Ergebnisprotokoll
etc. et cetera
evtl. eventuell
FE Finite Elemente
FEM Finite-Element-Methode
ggf. gegebenenfalls
GK geotechnische Kategorie
GOK Geländeoberkante
i. d. R. in der Regel
inkl. inklusive
Kap. Kapitel
KPP Kombinierte Pfahl-Plattengründung
Nr. Nummer
o.g. oben genannt
PFA Planfeststellungsabschnitt
Pos. Position
S21 Stuttgart 21
sog. sogenannt
u. a. unter anderem
u. U. unter Umständen
VE Vergabeeinheit
v. a. vor allem
vgl. vergleiche
WU wasserundurchlässig
z. B. zum Beispiel
zw. zwischen
zzgl. zuzüglich

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CEMtobent
Einleitung
Das vorliegende Gutachten wurde baubegleitend für das Projekt Tiefbahnhof S21 erstellt. Schwerpunkt
des Gutachtens stellt das hier zur Anwendung kommende Abdichtungskonzept dar. Im Verlauf des Projekts
änderte sich das Abdichtungskonzept für die den eigentlichen Tiefbahnhof sowie den Düker Nesenbach.
Für den Düker Nesenbach wurde, statt einer weißen Wanne aus wasserundurchlässigem Beton, mit dem
Baustoff CEMtobent eine braune Wanne umgesetzt. CEMtobent ist eine Bentonitdichtmatte, bestehend
aus mehreren Schichten PE-Folien und Geotextilien sowie dem darin eingelagerten Bentonit. Ähnlich
hierzu wurde für den Bahnhofstrog des neuen unterirdischen Hauptbahnhofs im Bereich der Wände, der
Bodenplatte und teilweise für die Decken, die Verwendung von CEMtobent in Kombination mit wasserun-
durchlässigem Beton beschlossen.
Nach einem allgemeinen Überblick über das gegenständliche Bauprojekt werden in den Kapiteln 1 bis 5
die geologischen und hydrologischen Randbedingungen des Bauprojekts dargestellt. Die für das Bauwerk
relevanten Gesteinsschichten und deren Eigenschaften werden betrachtet. Des Weiteren wird auf die
Grundwassersituation sowie die Gründung des Bauwerks eingegangen. Darauf aufbauend werden die
diesbezüglichen Besonderheiten des Projekts herausgestellt. Anschließend werden in den folgenden Ka-
piteln das ursprünglich geplante sowie das umgesetzte Abdichtungskonzept im Detail vorgestellt, und die
verwendeten Baustoffe behandelt. Aufgrund der fehlenden normativen Regelung für Bentonit als Werkstoff
zur Bauwerksabdichtung, wird in Kapitel 8 unter anderem geprüft, inwiefern das verwendete Bauprodukt
CEMtobent den Anforderungen der DIN 18195 entspricht. Abweichungen werden geprüft und nach Mög-
lichkeit begründet. Abschließend werden in einem Vergleich der beiden Abdichtungskonzepte die Vorteile
des nun im Projekt umgesetzten Konzepts herausgestellt.
Das Projekt: Tiefbahnhof S21
Das Bahnprojekt Stuttgart-Ulm umfasst als groß angelegte Baumaßnahme:
 die Städtebauprojekte „Stuttgart 21“ und „Neu-Ulm 21“,
 die Bahnprojekte „Bahnprojekt Stuttgart 21“ und „Bahnprojekt Neu-Ulm 21“,
 die Neubaustrecke Wendlingen-Ulm.
Der „Tiefbahnhof S21“ (PFA 1.1, VE 1) ist hierbei Teil des Bahnprojekts Stuttgart 21, welches die Neuord-
nung des Stuttgarter Bahnknotens vorsieht. Hierbei wird der bestehende 16-gleisige Kopfbahnhof in einen
8-gleisigen tiefergelegten Durchgangsbahnhof umgewandelt, welcher über mehrere sogenannte Lichtau-
gen mit Tageslicht versorgt wird. Neben der Bahnhofshalle mit den angrenzenden Fernbahntunneln, auch
„Talquerung“ genannt, sind auch die Errichtung verschiedener Dükerbauwerke, Fernheiz- und Medienka-
näle, der Umbau der S-Bahn und diverse Abbrucharbeiten Bestandteil des Großprojektes. Der Bonatz-
Bau, welcher den heutigen Kopfbahnhof beinhaltet, wird auch nach Fertigstellung des neuen Tiefbahnhofs

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erhalten bleiben und eine umfangreiche Modernisierung und Umnutzung erfahren. Lediglich der Nord- und
Südflügel werden zurückgebaut. Mit dem neuen Stuttgarter Durchgangsbahnhof sollen das wachsende
Fahrgastaufkommen bewältigt sowie effizientere Verbindungen im Bahnverkehr gewährleistet werden.
Abbildung 1: Übersicht über das Projekt Tiefbahnhof S 211
Hinweis: Dieser Ausarbeitung liegen das „Baugrund- und Gründungsgutachten für den PFA 1.1“2
sowie die
„Geologische, hydrogeologische, geotechnische und wasserwirtschaftliche Stellungnahme zum 5. EKP“3
zugrunde.
Informationen zur Gründung
Ursprünglich war in weiten Teilen des Bauvorhabens eine kombinierte Pfahl-Platten-Gründung (KPP) vor-
gesehen. Im weiteren Projektverlauf wurde diese Gründungsvariante in Frage gestellt und als Folge dessen
ein überarbeitetes Gründungskonzept erstellt, welches eine Flachgründung mit Bodenverbesserungen
über Ramm- bzw. Bohrpfähle vorsah. Mit ergänzenden geotechnischen Stellungnahmen wurden anschlie-
ßend weitere Anpassungen bzw. Detaillierungen vorgenommen. Nachfolgend wird die Gründungsthematik
in den Bereichen DB-Tunnel Nordkopf, Bahnhofshalle und DB-Tunnel Südkopf weiter erläutert.
1
(Deutsche Bahn AG, 2017)
2
(Smoltcyzk & Partner, 2003)
3
(ARGE Wasser, 2003)

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Gründung DB-Tunnel Nordkopf
Der DB-Tunnel-Nordkopf wird im Gipskeuper flach gegründet. Der Nachweis erfolgt nach
DIN EN 1997-1:2009-09, DIN EN 1997-1/NA:2010-12 und DIN 1054:2010-12 als flachgegründetes Bau-
werk. Die Troglasten im Bereich der zwei, den Nordkopf unterquerenden, Stadtbahntunnel werden über
seitliche und zwischen den Tunnelröhren angeordnete Bohrpfähle abgetragen. Hierbei ist bei der Bemes-
sung zu beachten, dass die vollständige Last in diesem Bereich über die Pfähle abgetragen werden muss.
Es wird nach DIN EN 1997-1:2009-9, DIN EN 1997-1/NA:2010-12 und DIN 1054:2010-12 als klassische
Pfahlgründung bemessen. Für die temporäre Stützung im Rahmen der Deckelbauweise in der Heilbronner
Straße und für die Unterfangung des Gebäudes der DB-Direktion werden ebenfalls Bohrpfähle (zzgl. Ab-
fangeplatte) verwendet. Aufgrund der Beschaffenheit des Baugrundes sowie der empfindlichen Nachbar-
bebauung, war der Einsatz von Ortbetonrammpfählen in diesem Bereich nicht sinnvoll.
Gründung Bahnhofshalle
Im Bereich der Trogkonstruktion ist eine Pfahlgründung mit mitwirkender Bodenplatte vorgesehen. Unter
den Kelchstützen und den Trogwänden werden Ortbetonrammpfähle als Pfahlgruppen bzw. reihenweise
angeordnet, welche die eingeleiteten Lasten unmittelbar in den Baugrund abtragen. Die Lasten des Innen-
ausbaus und des Verkehrs werden vorwiegend von der Bodenplatte abgetragen. Die Pfähle werden gemäß
Kap. 6 der DIN EN 1997-1:2009-09, DIN EN 1997-1/NA:2010-12 und DIN 1054:2010-12 mit der vollen Si-
cherheit einer klassischen Pfahlgründung bemessen. Die Bodenplatte wird gemäß DIN EN 1997-1:2009-
09, DIN EN 1997-1/NA:2010-12 und DIN 1054:2010-12 im gesamten Bereich der Bahnhofshalle als Flach-
gründung bemessen.
Gründung DB-Tunnel Südkopf
Der DB-Tunnel Südkopf wird flach gegründet und es werden in einem Teilbereich Pfähle zur Setzungsmin-
derung verwendet. Im Übergangsbereich in die Bahnhofshalle werden, analog zur Bahnhofshalle, die
Pfähle gemäß DIN EN 1997-1:2009-09 als klassische Pfahlgründung mit der vollen Sicherheit bemessen.
Im östlichen Bauwerksbereich bis etwa zum Düker Hauptsammler Nesenbach sind Ortbetonrammpfähle
vorgesehen. Aus denselben Gründen wie bereits für den Nordkopf genannt, kommen für die Überquerung
des Dükers Nesenbach, sowie westlich davon, Bohrpfähle statt Ortbetonrammpfähle zum Einsatz. Im Be-
reich der angetroffenen Dolinen werden Ortbetonrammpfähle zur Baugrundverbesserung eingesetzt.
Geologische und hydrologische Gegebenheiten
Der Standort des neuen Tiefbahnhofs liegt in der Stuttgarter Bucht. Diese baut sich im Wesentlichen aus
den Gesteinsabfolgen des Unteren und Mittleren Keupers auf. In einigen Teilen werden diese von quartä-
ren Ablagerungen überdeckt. Sie ist in vier naturräumliche Untereinheiten untergliedert:
 Nesenbachbucht
 Neckartrichter

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 Feuerbachbucht
 Stuttgart-Ostheimer Randhöhen
Für das Projekt „Tiefbahnhof S 21“ stellt die Nesenbachbucht den relevanten Untersuchungsraum dar. Die
geologischen und hydrologischen Gegebenheiten dieser Region beinhalten hohe Anforderungen an die
planerischen Leistungen. Der Baugrund im Stuttgarter Kessel gilt als anspruchsvoll. Mit der Tieferlegung
des Bahnhofs wird in grundwasserführende Schichten gebaut. Dabei liegt dieser ungünstig zu der eigent-
lichen Fließrichtung des Grundwassers.
Geologische Gegebenheiten
Im Folgenden werden die stratigraphischen Schichten vom Hangenden zum Liegenden beschrieben. Hier-
für wird in Tabelle 2-1 ein Überblick über die im Untersuchungsraum anstehenden Gesteine aufgeführt.
System
Serie
(Abteilung)
Stufe/Unterstufe sowie
Gesteinsbeschreibung
Mächtigkeit im
Untersuchungsraum [m]
Quartär Holozän/
Pleistozän
Künstliche Auffüllungen (A) bis ca. 9
Umlagerungssedimente
Hanglehm/Hangschutt (ql/qu) < 5
Fließerde (qfl) < 3
Wanderschutt (qsl) < 10
Abschwemmmassen (qfu) <1
Dolinenfüllungen (qDf) bis ca. 30
Talablagerungen
Auenlehm/Bachablagerungen (qhl) < 15
Auenkies (qhg) <3
Auensande (qhs) <2
Terassenschotter (qgt) < 10
Sumpfton/Schlick/Torf (qhm) < 7
Sauerwasserablagerungen, Travertin (qhk,qks) <5
Seeablagerungen
Seesedimente (qSe) <1
Trias
Keuper
Mittlerer Keuper (km)
Schilfsandstein-Formation (km2) 10 – 30
Gipskeuper (ungegliedert) (km1) bis ca. 110
Estherienschichten (km1ES) 15 – 35
Mittlerer Gipshorizont (km1MGH) 35 – 40
Bleiglanzbankschichten (km1BB) 1 – 3
Dunkelroter Mergel (km1DRM) 15 – 21
Bochinger Horizont (km1BH) 4 – 10
Grundgipsschichten (km1GG) 5 – 16
Unterer Keuper (Lettenkeuper) (ku)
Oberer Lettenkeuper (ungegliedert) (ku2) bis ca. 11
Unterer Lettenkeuper (ungegliedert) (ku1) bis ca. 9
Muschelkalk Oberer Muschelkalk (ungegliedert) (mo) 70 - 80
Tabelle 1: Geologischer Überblick über die im Untersuchungsraum anstehenden Gesteine4
Randbedingungen für das Projekt Tiefbahnhof S21
Der Baugrund besteht im Bereich des PFA 1.1 vereinfacht aus bis zu fünf Schichten (in vorstehender Ta-
belle Fett markiert): künstlichen Auffüllungen (vgl. Anlagen A01, A04), Talablagerungen (vgl. Anlagen A01;
A03), Sauerwasserablagerungen, eiszeitlichem Wanderschutt und Gipskeuper (vgl. Anlage A02). Die zuvor
genannten Schichten gehören den Schichten der Trias und Quartärs an. Nachfolgend wird beschrieben, in
4
aus (ARGE Wasser, 2003, S. 2/3)

10. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
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welchen Schichten die Bauwerke DB-Tunnel Nordkopf, Bahnhofshalle und DB-Tunnel Südkopf zu liegen
kommen. In Kap. 4.1.2 werden (ausgewählte) Schichten im Einzelnen beschrieben.
Der DB-Tunnel Nordkopf liegt mit seiner Bodenplatte ganzflächig im Gipskeuper (Dunkelrote Mergel).
Die Bodenplatte im Bereich der Bahnhofshalle reicht in verschiedene Schichten. Die Beschreibung der
Schichten erfolgt ausgehend vom am Nordkopf angrenzenden Bauabschnitt, entlang des Bahnhofs bis zum
Bereich, welcher an den Bereich des Südkopfs angrenzt. Die Bodenplatte der Trogkonstruktion liegt von:
 km -0,215 – km -0,100: ganzflächig im Gipskeuper (Dunkelrote Mergel).
 km -0,100 – km -0,040: in den Schichten der Sauerwasserablagerungen und
Wanderschutt.
 km -0,040 – km 0,0: in den Schichten der Dunkelroten Mergel, im nordöstlichen
Bereich bildet teilweise die Bleiglanzbank die Gründungsebene.
 km 0,0 – km +0,025: im Wanderschutt.
 km +0,025 – km +0,190: in den Talablagerungen.
 km +0,190 – km +0,232: im Wanderschutt.
Die Bodenplatte des DB-Tunnel Südkopf reicht von km +0,232 – km +0,275 in die Talablagerungen und
in den Wanderschutt. Ab km +0,275 – km +0,432 liegt die Gründung im Gipskeuper (Dunkelrote Mergel).
Ausgewählte Schichtenbeschreibung
Den Anlagen können zur besseren Übersicht über die Schichtenverläufe ausgewählte Schnitte (vgl. Anla-
gen A12 – A20) durch die unterschiedlichen Gesteinsschichten entnommen werden. Eine Übersicht über
die jeweilige Schnittführung ist in der Anlage A02 aufgeführt.
Die oberste Schicht bilden die künstlichen Auffüllungen (vgl. Anlagen A01, A04). Diese wurden im Zu-
sammenhang mit früherer bzw. noch heute bestehender Bebauung, dem Bau der S-Bahn und dem Stra-
ßenbau aufgeschüttet. Im Bereich der Straßen/Plätze bestehen sie überwiegend aus nicht-bindigen Sand-
Kies-Gemischen mit wechselnden Schluffanteilen. Im Bereich von Bauwerken sowie den früheren Arbeits-
räumen der Baugruben sind es inhomogene, häufig wechselnde Gemische von Sand, Kies und Schluff
sowie die Bauwerke selbst. Es wird vermutet, dass u. a. zahlreiche Mauerreste einer ehemaligen Orangerie
(vgl. Anlage A01) sowie einer rund 5 m hohen Stützmauer in der Auffüllung vorhanden sind.
Die Mächtigkeit beträgt im Bereich der bestehenden Bahnhofshalle ca. 5 m. Südöstlich der Halle, im
Schlossgarten, besitzen die Auffüllungen eine Mächtigkeit von ca. 1 – 2 m. Der natürliche Wassergehalt
wurde an 56 Proben bestimmt. Er schwankte zwischen wn = 3 % und wn = 30%. Daraus ergibt sich ein
mittlerer Wassergehalt von wn = 17,6 %.

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Die Talablagerungen des Nesenbachs (vgl. Anlagen A01, A03) bilden die oberste natürliche Schicht. Ihre
Gesamtmächtigkeit beträgt im Bereich des Schlossgartens ca. 15 m. Sie nimmt nach Südosten, zum Süd-
kopf hin, sowie nach Nordwesten, zum bestehenden Bahnhof hin, auf rund 8 – 10 m ab.
Ihr überwiegender Bestandteil ist Auenlehm, mit häufig eingelagerten, dünnen Lagen von Mergelgrus sowie
Sandstein- und Dolomitsteinbröckchen. Die Konsistenz wechselt stark: sie ist häufig weich und steif, kann
allerdings auch breiig oder halbfest sein. Vom ehemaligen Zentralen Omnibusbahnhof an der Cannstatter
Straße im Nordwesten durch den Schlossgarten bis knapp östlich des Landespavillons erstreckt sich ein
Bereich mit besonders hohen organischen Anteilen, Schlick- und Sumpftonlagen, mit einer Mächtigkeit von
bis zu 5 m. Bis hierher erstreckt sich auch 6 – 8 m unter Gelände, also knapp über der geplanten Baugru-
bensohle, ein bis zu 2 m mächtiges Torflager. Unter den Torfen folgen noch 1 – 2 m mächtige, meist stark
sandige, hell- und beigegraue Talablagerungen. Der natürliche Wassergehalt wurde an 186 Proben be-
stimmt. Er schwankte zwischen wn = 15 % und wn = 25 %. In Extremfällen wurden minimale Werte von wn
= 7 % und maximale Werte von wn = 138 % ermittelt. Daraus ergab sich ein Mittel von wn = 30,3 %.
Die Sauerwasserablagerungen sind unter dem größten Teil der bestehenden Bahnhofshalle verbreitet.
Sie verzahnen sich im Bereich des Südflügels der bestehenden Bahnhofshalle mit den Talablagerungen.
Sie liegen als Sauerwassermergel, Sauerwassersand oder als Travertin vor. Sie erstrecken sich auf nord-
östlicher Seite über die gesamte Breite der bestehenden Bahnhofshalle. Auf südwestlicher Baugrubenseite
stehen sie nur in der Ecke der südwestlichen Halle und bis rund 30 m davon an. Ihre größte Mächtigkeit
erreichen sie mit ca. 7 m etwas nord-östlich der Trogkonstruktion. Der natürliche Wassergehalt wurde an-
hand von 14 Proben bestimmt. Er schwankte zwischen wn = 13,8 % und wn = 28,1 %. Daraus ergab sich
ein Mittel von wn = 19,1 %.
Die unterste Schicht des Quartärs bildet der eiszeitliche Wanderschutt. Er enthält häufig gut gerundete
Kalksteinbrocken des Schwarzjura. Die einzelnen Komponenten haben meist Grobkies- oder Steingröße.
Die Konsistenz der bindigen Anteile ist überwiegend halbfest. Die Mächtigkeit des Wanderschutts beträgt
im Tal- bzw. Rinnentiefsten bis zu 5 m. An den Rändern kommt er nicht vor. Der natürliche Wassergehalt
wurde anhand von 53 Proben bestimmt. Er schwankte zwischen wn = 7 % und wn = 23 %. Daraus ergab
sich ein Mittel von wn = 13,4 %.
Die Halle des neuen Tiefbahnhofs wird zwischen dem Nordkopf des DB-Tunnels und der Südostseite der
bestehenden Halle in die Schichten des Gipskeupers (vgl. Anlage A02) reichen. Im Rahmen der Baumaß-
nahmen werden mit der Baugrube vor allem die Schichten der Dunkelroten Mergel aufgeschlossen. Sie
sind überwiegend zu einem halbfesten, teilweise auch weichen Schluff verwittert. Teilweise liegen sie als
mürber Fels vor. Im Norden liegen über den Schichten der Dunkelroten Mergel Bleiglanzbank-Schichten
und die Schichten des Mittleren Gipshorizontes. Im Bereich des Schlossgartens sind die Schichten des
Gipskeupers überwiegend dem Bochinger Horizont und den Grundgipsschichten zuzuordnen. Der natürli-
che Wassergehalt wurde anhand von 527 Proben bestimmt und ist nachfolgend für die einzelnen Schichten
des Gipskeupers vom Hangenden zum Liegenden dargestellt:

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 Im Mittleren Gipshorizont schwankte der Wassergehalt zwischen wn = 16,1 % und wn = 36,1 %.
Der Mittelwert betrug wn = 23,3 %.
 In den Bleiglanzbankschichten schwankte der Wassergehalt zwischen wn = 9,1 % und wn = 32,0 %.
Der Mittelwert betrug wn = 20,5 %.
 In den Schichten der Dunkelroten Mergel schwankte der Wassergehalt zwischen wn = 6,7 % und
wn = 34,9 %. Der Mittelwert betrug wn = 19,4 %
 In den Schichten des Bochinger Horizonts schwankte der Wassergehalt zwischen wn = 8,4 % und
wn = 34,5 %. Im Mittel betrug er wn = 17,3 %.
 In den Grundgipsschichten schwankte der Wassergehalt zwischen wn = 0,8 % und wn = 33,2 %.
Der Mittelwert betrug wn = 17,9 %.
Die Oberfläche der Grundgipsschichten variiert im Bereich der neuen Bahnhofshalle um mehrere Meter.
An der nordwestlichen Stirnseite des Troges fällt sie von der nördlichen Ecke zur Mitte der Stirnseite hin
von 222,6 mNN auf ca. 219 mNN. In Richtung der südlichen Ecke steigt ihre Oberfläche wieder auf
223,7 mNN. Ähnlich starke Schwankungen treten auch im restlichen Verlauf des Trogbauwerks auf.
Anhydritvorkommen
Die Schichten der Dunkelroten Mergel und des Gipskeupers enthalten Sulfatgestein. Dieses liegt aufgrund
der geologischen Vorgeschichte zunächst wasserfrei als Anhydrit vor. Bei Wasserzutritt geht dieser in Lö-
sung und kristallisiert nach einiger Zeit als Gips wieder aus. Bei diesem Vorgang kann sein Volumen um
bis zu 60 % zunehmen. Infolgedessen kommt es zu sehr starken Quelldrücken bzw. Quellhebungen.v
Hinweis: Die bisherigen Probebohrungen und Untersuchungen geben keine Hinweise darauf, dass im Be-
reich des PFA 1.1 mit dem Auftreten von anhydritführendem Gebirge im Gipskeuper zu rechnen ist. Ledig-
lich im Bereich des DB-Tunnels Nordkopf sowie im Bereich der Verlegung Heilbronner Straße ist im Bereich
der Grundgipsschichten mit dem Auftreten von Gips zu rechnen.
Hydrologische und Hydrogeologische Gegebenheiten
Die Höhe der Grundoberwasserfläche fällt entlang des Talverlaufs von 237,0 mNN im Nordwesten auf ca.
235,2 mNN im Südosten ab. Im Bereich des Bonatz-Baus liegt sie ca. 10 – 11 m unter der Geländeober-
fläche, im Bereich des Schlossgartens erreicht sie eine Höhe von ca. 4 – 5 m unter der Geländeoberfläche.
Folglich wird die Baugrube für das Trogbauwerk über die Baufläche verteilt 1 – 8 m in das Grundwasser
einschneiden.
Oberflächengewässer
Die wesentlichen Oberflächengewässer in der Stuttgarter Bucht stellen das Flusssystem des Neckars so-
wie der Nesenbach dar. Beide Gewässer weisen im Raum des Baugebiets einen naturfernen Zustand auf.

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Der Neckar verläuft aus südöstlicher Richtung kommend zwischen Obertürkheim und Bad Canstatt und
schwenkt auf Höhe des Rosensteinparks in einem weitläufigen Bogen in nordöstliche Richtung. Im Bereich
ab Plochingen bis zur Mündung in den Rhein stellt er als Bundeswasserstraße einen raumbedeutsamen
Binnenschifffahrtsweg dar. Er bildet die Hauptvorflut für Oberflächengewässer im Stadtgebiet Stuttgart
Der Nesenbach entspringt im südwestlichen Stadtbereich von Stuttgart und durchläuft das Stadtgebiet von
Südwesten in Richtung Nordosten. Unterhalb der Staustufe Bad Canstatt mündet er in den Neckar. Im
Innenstadtbereich ist er weitgehend kanalisiert bzw. verdolt. Im Zuge der Baumaßnahmen für den DB-
Tunnel und die Stadtbahn muss der Nesenbachkanal verlegt und im Querungsbereich gedükert werden.
Im Bereich des Hauptbahnhofs münden mehrere verdolte und kanalisierte Bäche auf Höhe des unteren
Schlossgartens in den Nesenbach.
Grundwasserhaushalt
Die Grundwasserneubildung wird im Wesentlichen von der Evapotranspiration und der Beschaffenheit des
Untergrunds bestimmt. Die Evapotranspiration ergibt sich aus der Summe von Transpiration (Verdunstung
bei Pflanzen und Tieren) und Evaporation (Verdunstung über Boden- und Wasserflächen). Die Gelände-
morphologie hat ebenfalls einen großen Einfluss auf die Grundwasserbildungsrate, da diese bspw. durch
ein großes Gefälle, und eine dementsprechend niedrige Versickerungsrate, gemindert wird. Die (großflä-
chige) Flächenversiegelung, vor allem in städtischen Ballungsräumen, sowie die künstliche Grundwasser-
absenkung haben Auswirkung auf die Infiltration bzw. die Grundwasserneubildung.
Die Grundwasserneubildungsrate im Stuttgarter Kessel kann als gering angenommen werden. Der primäre
Eintrag von Niederschlag in den Untergrund geschieht über die Hangbereiche, da die Flächen im Zentrum
des Talkessels großräumig durch Überbauung und die daraus resultierende Kanalisation versiegelt sind.
Neugebildete Grundwässer, welche in den Hangbereichen entstehen, werden überwiegend tieferen Grund-
wasserstöcken im Gipskeuper zugeführt.
Für den Bereich der Talkesselfläche kann eine Grundwasserneubildung von 54,8 l/s angesetzt werden.
Diese ergibt sich durch das Aufsummieren der vom Versiegelungsgrad abhängigen Grundwasserneubil-
dungsraten. Nach UFRECHT & RENNER werden folgende Grundwasserneubildungsraten in Abhängigkeit
vom Versiegelungsgrad der Flächen angenommen (Ufrecht & Hagelauer, 1996):
 unversiegelte - gering versiegelte Flächen 4 l/s * km²
 mäßig - mittelstark versiegelte Flächen 2,5 l/s * km²
 stark - sehr stark versiegelte Flächen 1,0 l/s * km²
Zu der Grundwasserneubildung im Talkessel addiert sich ein weiterer Anteil in Höhe von 48 l/s, welcher
aus dem Sandsteinkeuper in das Nesenbachtal übertritt. Somit ergibt sich eine gesamter Grundwasserum-
satz im Keuper des Stuttgarter Talkessels in Höhe von 102,8 l/s.

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Grundwasservorkommen
Im Untersuchungsgebiet können mehrere Grundwasservorkommen unterschieden werden. Diese weisen
aufgrund der dort vorhandenen geologischen Verhältnisse lokal differenzierte Grundwasserstockwerksglie-
derung auf. Das Gesamtsystem muss durch die Wechselfolge von Ton- und Tonmergelgesteinen mit Gips-
lagen sowie Dolomit-, Kalk- und Sandsteinbänken, in einzelne Teilgrundwasserstockwerke gegliedert wer-
den. Eine hydraulische Verbindung zw. den Grundwasserhorizonten kann nicht ausgeschlossen werden.
Im Folgenden ist eine Auflistung der Grundwasservorkommen im Nesenbachtal dargestellt, welche auf-
grund ihrer hydrogeologischen und wasserwirtschaftlichen Verhältnisse für das Projekt relevant sind. Die
Reihenfolge erfolgt, je nach Verbreitung der entsprechenden Schicht, vom Hangenden zum Liegenden:
 Grundwasservorkommen im Quartär (Oberflächennahes Grundwasser) (A10)
 Grundwasservorkommen im Gipskeuper (Schicht- und Kluftgrundwasser) (A05; A06; A07)
 Grundwasservorkommen im Grenzdolomit (Schicht- und Kluftgrundwasser)
 Grundwasservorkommen im Lettenkeuper (Schicht- und Kluftgrundwasser)
 Grundwasservorkommen im Oberen Muschelkalk (Kluft- und Karstgrundwasser) (A08)
Das Grundwasservorkommen im Quartär (vgl. Anlage A10) tritt in einer Tiefe von ca. 10 bis 15 m in den
quartären Gesteinsschichten des Nesenbachtals und seiner Nebentäler auf. Es beschränkt sich im We-
sentlichen auf sandigere Zwischenlagen in den überwiegend tonig-schluffigen Bachablagerungen sowie,
auf basalen, steinig-kiesigen, verlehmten Wanderschutt sowie auf stellenweise eingelagerte Sauerwasser-
kalke (Porengrundwasserleiter). Das Vorkommen ist größtenteils gering ergiebig. Die Sohlschicht des
Grundwasserleiters bilden vorwiegend die Ton- und Tonmergelgesteine des unteren bis mittleren Keupers,
lokal auch des Lettenkeupers.
Der quartäre Porengrundwasserleiter ist von i. d. R. geringdurchlässigen Fließerden und stellenweise an-
moorigen Auenlehmschichten und Torflagen überlagert, weshalb das dort liegende Grundwasservorkom-
men bereichsweise gespannt ist. Teilweise können auch ungespannte bzw. teilgespannte Verhältnisse
auftreten, wie bspw. im Querungsbereich. Das Grundwasservorkommen regeneriert sich vorwiegend durch
Zuflüsse vom Hang her und durch Grundwasseraufbrüche aus dem Gipskeuper. Die Grundwasserneubil-
dung durch Niederschlag ist aufgrund des Schichtenaufbaus / des hohen Versiegelungsgrades sehr gering.
Das Grundwasservorkommen steht im Bereich des zentralen Nesenbachtals an verschiedenen Stellen in
direktem hydraulischem Kontakt zum Grundwasservorkommen im Gipskeuper, insbesondere zum Bochin-
ger Horizont. In den Querungsbereich des Mittleren Schlossgarten kann von einem vertikal geschichteten
Grundwasservorkommen gesprochen werden, da hier der Bochinger Horizont und quartärer Talgrundwas-
serleiter unmittelbar aneinander grenzen bzw. nur noch durch geringmächtige Ton- und Mergelsteinlagen
des Gipskeupers getrennt sind.

15. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 14 von 33
Die Grundwasservorkommen im Gipskeuper (vgl. Anlagen A05 bis A07) treten überwiegend in Verwit-
terungszonen und Zonen aktiver Gipsauslaugung auf. Ihre Grundwasserführung beschränkt sich i. d. R.
auf die Zonen aktiver Gipsauslaugung im Mittleren Gipshorizont, den Dunkelroten Mergeln und den Grund-
gipsschichten sowie auf geklüftete Steinmergel-, Dolomitstein- und Karbonatbänke in den Bleiglanzschich-
ten und dem Bochinger Horizont. Er ist als ein schichtig gegliederter Kluftgrundwasserleiter einzustufen. In
Bereichen verstärkt auftretender Gipsauslaugung besitzt er annähernd die Eigenschaften eines Poren-
grundwasserleiters. Der Grad der Gipsauslaugung ist maßgeblich für die Wasserdurchlässigkeit der Gips-
keuperabfolge. Die grundwasserführenden, ausgelaugten Gebirgsabschnitte innerhalb des Gipskeupers
sind meist durchlässig bis schwach durchlässig. Unausgelaugte Bereiche der Schichtabfolge müssen da-
gegen als Grundwassernichtleiter eingestuft werden.
Das Grundwasser liegt im Gipskeuper i. d. R. gespannt vor, da grundwasserführende Horizonte von ge-
ringdurchlässigen, unausgelaugten Ton- und Mergelsteinlagen des Mittleren Gipshorizontes, der Dunkel-
roten Mergel sowie Grundgipsschichten über- bzw. unterlagert werden. In höheren Abschnitten des Gips-
keupers können auch ungespannte Abschnitte auftreten. Das Grundwasservorkommen regeneriert sich
hauptsächlich aus dem Randzufluss von den Anhöhen. Im Talkessel selbst ist die Grundwasserneubildung
aufgrund der überwiegend starken Versiegelung und der Überdeckung mit mächtigen Quartärablagerun-
gen reduziert.
Im Zentrum des Querungsbereichs liegt der Gipskeuper vollständig, d. h. bis an die Basis, in ausgelaugtem
Zustand vor. Vom Zentrum nach außen verlaufend erfolgt ein Übergang in einem Zustand ohne Auslau-
gungsmerkmale. Der Gipsspiegel in den Hangbereichen steigt stufenartig bis steil an, und schafft so eine
geringer wasserdurchlässige Randbegrenzung. Die Grundwasserführung ist in Abhängigkeit von den örtli-
chen Gegebenheiten und dem Grad der Gipsauslaugung großen Schwankungen unterworfen, wobei in
günstigen Fällen, v. a. in Bereichen mit mächtig entwickelter Bochinger Bank (Mittlerer Schlossgarten mit
über 1 m) Ergiebigkeiten von 0,5 bis 1,0 I/s erreicht werden. Im Allgemeinen werden jedoch nur Werte um
< 0,1 l/s erreicht. Größte Ergiebigkeiten von bis zu 5 l/s kommen in den aktiven Auslaugungszonen der
Grundgipsschichten der Talrandzone (z. B. Bereich Sänger-, Panorama-, Heilbronner Straße) vor, da hier
aufgrund des hohen Anteils an Sulfatgesteinen die günstigsten Voraussetzungen für Verkarstungserschei-
nungen vorhanden sind.
Der Lettenkeuper stellt einen schichtig gegliederten Kluftgrundwasserleiter dar. Im oberen und mittleren
Abschnitt wechseln gering durchlässiger Tonsteine und gut geklüftete, durchlässige Dolomitsteine. Im un-
teren Drittel liegen vorwiegend gering durchlässige Tonsteine vor. Folglich konzentriert sich die Grundwas-
serführung v. a. auf die im oberen Teil eingeschalteten karbonatischen Bänke (Dolomitsteine). Der untere
Lettenkeuper bildet mit seinen tonigen Estherienschichten die Sohle dieses Grundwasserstockwerks.
Im oberen Lettenkeuper herrschen durchweg gespannte Verhältnisse des Grundwassers infolge der zwi-
schengeschalteten, geringer durchlässigen Tonsteine. Im Oberen Lettenkeuper des Nesenbachtals (Be-

16. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 15 von 33
reich der Lingula- und Anoplophora-Dolomite, Anthrakonitbank) können je nach örtlicher Situation und Ver-
witterungsgrad Ergiebigkeiten zwischen ca. 0,1 bis 5,0 l/s auftreten, die im Mittel deutlich über denen im
hangenden Gipskeuper liegen.
Der obere Muschelkalk (vgl. Anlagen A09, A10) ist ein verkarsteter klüftiger Festgesteinsgrundwasserlei-
ter. Diese Gesteinstschicht wird zum Hangenden durch die Schichten des Unteren Keupers hydraulisch
begrenzt. Deren Trennfunktion ist jedoch lokal u.a. durch Bruchtektonik, Subrosion beeinträchtigt.
Hydrochemie
In den oberflächennahen Teilstockwerken des Gipskeupers treten generell „normal erdalkalische Wässer
mit überwiegend hydrogencarbonatischem (a) oder hydrogencarbonatisch-sulfatischem (b) Charak-
ter“ auf. Die Grundwasser im Mittleren Gipshorizont, in den Bleiglanzbankschichten sowie in den Dunkel-
roten Mergeln sind annähernd gleichmäßig auf die Bereiche (a) und (b) verteilt. Demgegenüber steht in
den Schichten des Bochinger Horizonts ein deutliches Maximum im Bereich (b). Das Grundwasser in den
ausgelaugten Grundgipsschichten zeigt „hydrocarbonatisch-sulfatische“ Eigenschaften. Unterliegt der
Grundgips noch Subrosion, kann ein Übergang zu „normal-erdalkalischen Wässern mit überwiegend sul-
fatischem Charakter“ (c) festgestellt werden5
.
5
(Ufrecht & Hagelauer, 1996)

17. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 16 von 33
Abbildung 2: Hydrochemische Charakterisierung der Grundwässer mittels PIPER-Diagramm6
6
aus (H. Furtak, 1967, S. 86-96)

18. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 17 von 33
Wechselwirkung Bauwerk und Grundwasser / Geologie
Als Grundlage für dieses Kapitel dient das Baugrund- und Gründungsgutachten vom 16.10.2003.7
Wie in
Kap. 4 angesprochen, liegen Teile des Bahnhofs ungünstig in grundwasserführenden Schichten. Das neue
Bauwerk stellt eine künstliche Barriere in der Fließrichtung des Grundwassers dar. Dies kann zu einem
Grundwasserstau führen. Des Weiteren besteht die Gefahr, dass das Grundwasser längs des Bahnhofs
abfließt. Um die daraus entstehende Grundwasserlängsläufigkeit zu verhindern und die Grundwasser-
umläufigkeit, d. h. die Umleitung des Grundwassers um oder unter dem Bauwerk, sicherzustellen, wurden
weitere Maßnahmen erforderlich. Im Rahmen der Planungen für den Nord- und Südkopf sowie die Bahn-
hofshalle wurde ein Umläufigkeitssystem entwickelt. Näheres hierzu in Kapitel 7.3.
Da sämtliche Ingenieurbauwerke der Bahn im Grundwasser zum Liegen kommen, sind alle Bauteile unter-
halb des Bemessungsgrundwasserstandes (BGW) der Jährlichkeit HW200 wasserdicht und auftriebssicher
herzustellen. Dies stellt besondere Anforderungen an das Grundwassermanagement während der Bauzeit
sowie an die Abdichtung des Bauwerks. Da die Berechnungen für die Auftriebssicherheit abhängig von
dem zugrundeliegenden BGW sind, muss ein Ansteigen darüber hinaus mit Sicherheit ausgeschlossen
werden können. Bei einem außergewöhnlichen Niederschlagsereignis können allerdings zwei unterschied-
liche Wasserspiegel auftreten: Das geplante Trogbauwerk und insbesondere der Übergang von der Bahn-
hofshalle zum Südkopf stellen in einem solchen Fall u. U. eine künstliche Barriere für den Oberflächenab-
fluss des Düker Hauptsammler Nesenbach dar. Der Düker kann in einem solchen Katastrophenfall das
Wasser nicht mehr abführen, sodass es auf der Geländeoberfläche zu einem Oberflächenabfluss in Rich-
tung Neckar kommt. Die Höhendifferenz zwischen dem BGW und dem Wasserstand des Oberflächenwas-
sers beträgt in diesem Fall in etwa 5 m. Ein Zustrom des Oberflächenwassers in das Umläufigkeitssystem
würde zu einem sofortigen Aufschwimmen des Bauwerks führen. Aus diesem Grund müssen Arbeitsräume
oberhalb des BGW horizontal mit einem Lehmschlag gegen Eindringen von Oberflächenwasser abgedich-
tet werden und Bohrlöcher nach Ziehen der Verbauträger verdämmt werden. Ebenso ergeben sich hieraus
erhöhte Anforderungen an die Abdichtung der Decke der Bahnhofshalle. Zusätzlich wurde unterhalb des
Lehmschlags auf Höhe des BGW eine Sicherheitsdränage vorgesehen, um Wasser welches bis zum Ar-
beitsraum unterhalb des Lehmschlags sickert, abführen zu können, bevor es einen Anstieg des BGW be-
wirkt. Die Sicherheitsdränage wird ebenfalls in Kapitel 7 genauer betrachtet.
Der Verlauf der Trasse im Grundriss und deren Gradiente wird hauptsächlich von den umliegenden Bau-
werken bestimmt (u. a. SüdwestLB, Bonatzgebäude sowie die Bauwerke der U-/S-Bahn). Die neue Bahn-
hofstrasse muss zudem aufgrund des Grundwasserschutzes möglichst hochliegen, was eine Verlegung in
Lage und Höhe der Stadtbahnhaltestelle Staatsgalerie erforderlich macht. Die Trassierung des Nord- und
Südkopfes wird durch die Beschaffenheit des Baugrunds beeinflusst. Der unausgelaugte, anhydritfreie Bo-
den in den Hängen des Stuttgarter Kessels begünstigt das Auffahren der benötigten großen Querschnitte
7
(Smoltcyzk & Partner, 2003)

19. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 18 von 33
für die beiden zweigleisigen Tunnel, welche die Zufahrten zum Bahnhof bilden. Diese Tunnel gehen jeweils
in zwei eingleisige Tunnel über, welche letztlich in die Bahnhofshalle münden.
Im allgemeinen Fall können die Pfähle der Bauwerksgründung auch für die Auftriebssicherung herangezo-
gen werden. Die Größe ihrer Abstände untereinander erfordern für den Fall der Überflutung des Nesen-
bachtals allerdings zusätzliche Maßnahmen, um ein Anhängen des dazwischen liegenden Bodenkörpers
an die Bauwerksohle gewährleisten zu können. Aus diesem Grund werden in Teilbereichen des Trogbau-
werks neben den Gründungspfählen zusätzliche Verpresspfähle angeordnet.
Besondere Herausforderungen des Projekts
Ein unterirdisches Bauwerk dieser Größenordnung ist das bislang erste seiner Art in der Region der Stutt-
garter Bucht. Mit seinem Tragwerk und den schwierigen Randbedingungen des Baugrunds muss die Trag-
konstruktion der Bahnhofshalle in die höchste geotechnische Kategorie GK 3 eingeordnet werden. Diese
Einstufung bewirkt besonders hohe Anforderungen bereits für die Grundlagenermittlung und Vorplanung.
U. a. sind umfangreiche Baugrundbeprobungen durch Sachverständige für Geotechnik durchzuführen.
Das Bauen in Anhydrit führende Schichten im Bereich des DB-Tunnel Südkopf und Nordkopf sorgte schon
bei früheren Bauprojekten in diesen Schichten für bautechnische Probleme, da Anhydrit unter anstehender
Feuchtigkeit durch Aufquellen stark an Volumen zunimmt. Dies kann sowohl zu Schäden an angrenzender
Bebauung sowie zu Aufschwimmen von überlagernden Bauwerken führen.
Des Weiteren muss die dauerhafte Abdichtung des gesamten Bauwerks gegen anstehendes Grundwasser
gewährleistet sein, um eine ausreichende Nachhaltigkeit gewährleisten zu können und nachfolgende hohe
Sanierungskosten zu vermeiden.
Ursprüngliches Abdichtungskonzept
Die gängigen Abdichtungskonzepte für Bauwerke stellen die „weiße Wanne“, die „schwarze Wanne“ sowie
inzwischen immer häufiger die letztlich zur Ausführung gekommene „braune Wanne“ dar. Nachfolgend
werden diese kurz erläutert:
Weiße Wanne: Die Außenwände und die Bodenplatte werden aus wasserundurchlässigem Beton (WU-
Beton) hergestellt. Der Beton hat hier sowohl die tragende als auch die abdichtende Wirkung, weshalb
keine zusätzlichen abdichtenden Maßnahmen benötigt werden. Die Tragkonstruktion ist allerdings chemi-
schen Angriffen ausgesetzt, ebenso sind die erlaubten Rissbreiten in Abhängigkeit vom anliegenden Was-
serdruck beschränkt.
Schwarze Wanne: Bei diesem Abdichtungssystem werden außenliegende Bitumenschweißbahnen oder
Kunststofffolien verwendet, um das Eindringen von Wasser zu verhindern. Die Betonbauteile werden le-
diglich aus Normalbeton ausgeführt. Da sie keinerlei abdichtende Wirkung haben, gibt es hier keine Riss-
breitenbeschränkung und es ist keine gesonderte Fugenabdichtung erforderlich.

20. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 19 von 33
Braune Wanne: Die Betonbauteile werden aus wasserundurchlässigem Beton hergestellt. Die abdichtende
Aufgabe übernehmen primär allerdings Betonitdichtmatten. Diese werden auf der Außenseite der Bauteile
angebracht, welche mit anstehendem Wasser in Berührung kommen. Ihre abdichtende Wirkung beruht auf
der starken Quellfähigkeit bei Kontakt des Bentonits mit Wasser. Da ein Aufquellen durch den umgebenden
Baugrund sowie das Bauwerk selbst verhindert wird, verdichtet sich das Bentonit und erhält seine abdich-
tende Wirkung. Durch die außenliegende Schicht aus dem Bentonitverbundstoff sind die tragenden Beton-
bauteile vor chemischen Angriffen geschützt. Die zulässige Rissbreite im Beton ist geringfügig größer als
bei der weißen Wanne.
Ursprünglich war vorgesehen, das Trogbauwerk und den Nesenbach-Düker als weiße Wanne herzustellen.
Die Wände, die Bodenplatte und die Decke sollten, soweit nicht anders beschrieben, aus wasserundurch-
lässigem Beton C 30/37 hergestellt werden. Die zulässige Rissbreite im Beton beträgt in diesem Fall wcal =
0,2 mm. Weitere Abdichtungsmaßnahmen für die Wände, die Sohle und die Decke waren nicht vorgese-
hen. Für die Bauwerks-/Blockfugen waren innenliegende Elastomerfugenbänder mit beidseitig einvulkani-
siertem Blechstreifen und Verpresschläuchen vorgesehen. Als Fugeneinlage waren ausreichend steife und
nicht brennbare Mineralfaserplatten vorgesehen.
Düker Nesenbach
In der ursprünglichen Planung war für den Düker Nesenbach als Abdichtungskonzept eine weiße Wanne
vorgesehen. Die Bauwerksblöcke sollten aus einer Außen- und Innenschale bestehen, welche durch einen
Trennvlies (≥350 g/m²) voneinander getrennt waren. Die Innenschale sollte aus wasserundurchlässigem
Beton mit einer geplanten Dicke von d = 0,60 m ausgeführt werden. Die Dicke der Außenschale sollte je
nach Erfordernis zwischen d = 0,20 – 0,40 m variieren. Die Abdichtung der Blockfugen und Rohre sollte
mit Hilfe von innenliegenden Fugenbändern bzw. Rohrmuffe erfolgen. Diese waren mindestens für einen
Betriebsdruck von 2,5 bar zu bemessen.
Trogbauwerk Bahnhofshalle
Die Bahnhofshalle sowie die Übergänge zu den Tunneln am Nord- und Südkopf sollten ursprünglich eben-
falls als weiße Wanne hergestellt werden. Es war eine fugenlose Trogkonstruktion vorgesehen, welche
durch die Außenwände und die Bahnsteige in Längsrichtung ausgesteift war. Die Stärke der Trogaußen-
wände sollte d = 1,00 m betragen. Die Trogsohle war mit einer Stärke von d = 1,50 m geplant. Sämtliche
Bauteile, welche nicht aus WU-Beton hergestellt waren, sollten nach DIN 18195 abgedichtet werden.
Fugenabdichtung
Für die Abdichtung von Fugen waren Fugenbänder aus thermoplastischen Kunststoffen nach DIN 18541-
1 und DIN 18541-2 vorgesehen. Als Alternative hierzu standen Elastomer-Fugenbänder nach DIN 7865-1
und DIN 7865-2 zur Wahl.

21. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 20 von 33
Deckenabdichtung
Die Decken sollten als wasserundurchlässige Betonkonstruktion ausgeführt werden. Arbeitsfugen sollten
mit Fugenbändern, Fugenblechen und Verpresssystemen abgedichtet werden. Für Durchbrüche für Lei-
tungen etc. waren druckwasserdichte Rohrdurchführungen vorgesehen. Die Dachabdichtungsarbeiten wa-
ren gemäß DIN 18336 zu erbringen.
Das Umläufigkeitssystem / Die Sicherheitsdränage
Wie in Kap. 5 erläutert, erfordert die Lage des neuen Tiefbahnhofs weitere Maßnahmen, um die Grund-
wasserumläufigkeit zu gewährleisten und die Grundwasserlängsläufigkeit zu verhindern. Hierfür wird ein
sog. Umläufigkeitssystem geschaffen. Es besteht aus einer Kiesfilterschicht (d = 30 cm, Kies 2/32 mm) un-
terhalb der Bodenplatte sowie seitlich an den Wänden angebrachte Dränagematten. Durch das Zusam-
menwirken beider Komponenten entsteht die Wirkung eines Dükers. Die Matten nehmen anströmendes
Grundwasser auf, leiten es durch die Kiesschicht auf die andere Seite des Bauwerks und geben das auf
der entgegengesetzten Seite ansteigende Grundwasser über die Dränmatten an das Erdreich ab. Die Drän-
matten reichen bei einem Verbau ohne Arbeitsraum vom BGW bis zur Unterkante der Kiesfilterschicht. Bei
einem Verbau mit Arbeitsraum endet sie bereits oberhalb der Sauberkeitsschicht. Die Betonausfachung ist
in regelmäßigen Abständen von ca. 1,50 m durchbrochen, um die Wasserdurchlässigkeit zu gewährleisten.
In Abbildung 3 ist der Schnitt durch eine Tunnelwand mit Arbeitsraum dargestellt. Die Grundwasserlängs-
läufigkeit wird durch regelmäßige Grundwassersperren entlang der Tunnelachse verhindert. Durch die
Dränmatten wird nicht nur die Umläufigkeit des Grundwassers sichergestellt, sondern auch eine Reduzie-
rung der Wasserbeanspruchung auf die Bauwerkswände erwirkt.
Die Sicherheitsdränage besteht aus einem Vollsickerrohr DN 200, welches beidseitig des Tunnelbauwerks,
im Arbeitsraum auf Höhe BGW zwischen Bauwerk und Verbau eingebaut wird. Die Wasserableitung erfolgt
ohne mechanische Hilfe, wie bspw. Pumpen. Die Dränage fällt von den Talflanken her ab. Ihr Tiefpunkt ist
das sog. Taltiefste. An dieser Stelle befinden sich auf der südlichen Tunnelseite zwei Kontrollschächte, von
denen aus das Wasser von der Südseite über zwei, in der Kiesfilterschicht, verlegten Leitungen (DN 200)
auf die Nordseite des Tunnel gedükert wird. Von dort aus erfolgt der gesamte Abfluss des anfallenden
Wassers über einen Kanal (DN 500) in oben Teil des unteren Schlossgartens.
Kommt es zu einem außergewöhnlich schweren Regenereignis, sind in den Wänden auf Höhe des Bemes-
sungswasserstandes Notflutöffnungen vorhanden (Abbildung 4), durch welche ein Anstieg des Grundwas-
sers über das Niveau der Sicherheitsdränage sicher ausgeschlossen werden kann. Dies dient der Gewähr-
leistung der Auftriebssicherheit des Bauwerks in jedem möglichen Szenario.

22. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 21 von 33
Abbildung 3: Aufbau des Umläufigkeitssystem, dargestellt am Querschnitt einer regulären Wand8
8
aus (BGS Ingenieursozietät, 2005)

23. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 22 von 33
Abbildung 4: Querschnitt einer Wand im Bereich einer Notflutöffnung9
Bei dem zuvor erwähnten außergewöhnlich starken Regenereignis besteht die Gefahr einer hydraulischen
Verbindung zwischen dem Umläufigkeitssystem und anstehendem Oberflächenwasser. Um dies zu ver-
hindern, werden die Arbeitsräume oberhalb des BGW mit Lehmschlag abgedichtet. Zusätzlich wird im Be-
reich der Bahnhofshalle und des Südkopfes die Deckenabdichtung als Kunststoffabdichtungsbahn seitlich
ca. 5,0 m über das Bauwerk hinaus geführt und gesichert. Der direkte Zustrom von Oberflächenwasser in
das Umläufigkeitssystem würde zu einem sofortigen Aufschwimmen des Baukörpers führen.
Geändertes Abdichtungskonzept – CEMtobent
Im Rahmen der fortgeführten Planungen wurde beschlossen, das Trogbauwerk des Hauptbahnhofs als
braune Wanne auszuführen. Grund hierfür waren u. a. die Erfahrungen aus dem Bau und Betrieb vergleich-
barer Großbauprojekte. Beim Einsatz einer weißen Wanne als alleinige Abdichtung, können nach der In-
betriebnahme der Bauwerke aufwendige Sanierungsmaßnahmen und Rissverpressungen notwendig wer-
den, um die Wasserundurchlässigkeit erdberührter Bauteile gewährleisten zu können. Um diese Probleme
beim Tiefbahnhof in Stuttgart auszuschließen, wurden zusätzliche Abdichtungsmaßnahmen beschlossen.
9
aus (BGS Ingenieursozietät, 2005)

24. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 23 von 33
Im Rahmen der Ausschreibung erhielt die Firma BPA GmbH, mit Sitz in der Nähe von Stuttgart, den Zu-
schlag für die Herstellung des Baustoffes für die Abdichtung. Als Abdichtungsmittel zur Flächenabdichtung
wurde der Bentonit-Dichtstoff CEMtobent CombiSeal-Plus gewählt. Die Abdichtung der Bauwerksfugen
erfolgt mit dem Baustoff QUELLMAX Plus. Die DIN 18195 findet keine Anwendung für die braune Wanne,
weshalb Bentonit in der DIN 18195-2: Stoffe nicht als Abdichtungsstoff erwähnt wird. Daraus folgend darf
es in bauaufsichtlich relevanten Bereichen nicht als alleiniger Dichtstoff verwendet werden, sondern fun-
giert lediglich ergänzend zu der ursprünglich geplanten WU-Beton-Konstruktion.
Der Betonbaukörper wird weiterhin aus WU-Beton (wasserundurchlässigem Beton) hergestellt. An die ab-
zudichtenden Bauteile wird wasserseitig die Bentonitdichtschicht angeordnet. Auf die technische Ausfüh-
rung einer daraus resultierenden sog. braunen Wanne wird im Rahmen der Vorstellung der verwendeten
Baustoffe in den nachfolgenden Kapiteln näher eingegangen.
Die verwendeten Baustoffe
CEMtobent CombiSeal-Plus
CEMtobent CombiSeal-Plus erlangt seine abdichtende Wirkung durch das Zusammenwirken von drei sich
ergänzenden Komponenten:
 Primäre Schicht: PE-3-D-Composit / 3-D-Folie
 Sekundäre Schicht: Bentonitdichtmatte (GCL) bestehend aus Geotextil mit eingelagertem Bentonit
 Weiterer Schutz: PE-beschichtetes Gewebe
Die primäre Abdichtungsaufgabe übernimmt das PE-3-D-Composit / 3-D Folie, welche wasserseitig ange-
ordnete ist. Sie wird von außen von dem PE-beschichteten Gewebe überdeckt. Zwischen dem PE-3-D-
Composit und dem Bauwerkskörper liegt das Geotextil, mit dem darin in Form von Granulat eingelagerten
Bentonit sowie baukörperseitig ein Deckgewebe. Das Gewebe ist bauwerksseitig offen, sodass aufgrund
des Erddrucks, die gesamte Abdichtung gegen die Betonkonstruktion gepresst wird. Kommt es im Falle
einer Beschädigung der äußeren PE-3-D-Composit-Folie zur Berührung von Wasser mit dem dahinter lie-
genden Geotextil, quillt das in dem Geo-textil eingelagerte Bentonit auf. Dies führt, bei gleichzeitig ausrei-
chend hohem Anpressdruck, bspw. durch anstehendes Erdreich, zu einem starken Verdichten des Ben-
tonits. Durch den hierbei entstehenden hohen Quelldruck quillt das Bentonit auf der offenen Seite in Rich-
tung des abzudichtenden Baukörpers heraus und wird mit hohem Druck an den Baukörper gepresst. Hier-
durch wird nicht nur eine Hinterläufigkeit zwischen der Bentonitabdichtung und der abzudichtenden Beton-
konstruktion zuverlässig verhindert, sondern auch die Problematik der Rissbreitenbeschränkung vermin-
dert. Da für den erforderlichen Anpressdruck eine ausreichend hohe Auflast nötig ist, kann die braune
Wanne nicht bis zur Geländeoberkante hochgeführt werden. In diesen Bereichen muss weiterhin eine al-
ternative Abdichtung ausgeführt werden. Da bei dem betreffenden Projekt ursprünglich die Wände als WU-

25. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 24 von 33
Beton mit alleiniger abdichtender Wirkung geplant waren und die Bentonitabdichtung lediglich eine zusätz-
liche Maßnahme darstellt, kann die Abdichtung im Bereich der GOK als ausreichend betrachtet werden,
sodass keine weiteren baulichen Schritte erforderlich sind.
Abbildung 5: Aufbau CEMtobent CS Plus
Abbildung 6: Schematischer Aufbau einer Abdichtung mit CEMtobent10
10
(BPA GmbH, S. 5)

26. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 25 von 33
Abbildung 7: Boden-Wandfuge mit einhäuptiger Schalung11
Konstruktionen im Druckwasser werden in Abhängigkeit ihrer Wandstärke durch CEMtobent dauerhaft vor
Wassereintritt geschützt. Für Betonkonstruktionen mit einer Dicke ≥ 50 cm und einer Rissbreite ≤ 0,30 mm
ist der Schutz bis zu einem Wasserdruck von 0,5 bar gewährleistet. Bis zu einer Dicke ≥ 100 cm ist der
Schutz bei selber maximaler Rissbreite bis zu 1 bar gewährleistet. Dies wurde in einem unabhängigen Test
durch die Brendebach Ingenieure GmbH bestätigt (Anlage A21).
Das PE-beschichtete Gewebe schützt neben seiner abdichtenden Funktion das Bentonit vor Durchwurze-
lung und ist radondicht. Die Undurchlässigkeit gegenüber Radon wurde an der Slovak Medical University
durch das „Departement of Radiation hygiene“ bestätigt (Anlage A22).
Die CE-Kennzeichnung, gemäß der Richtlinie 89/106/EWG, des Baustoffs CEMtobent wurde durch die
unabhängige Firma SKZ – Tecona GmbH durchgeführt. Die Bescheinigung zur CE-Kennzeichnung ist in
den Anlagen aufgeführt (Anlage A23).
Arbeitsfugen bei Konstruktionen als „braune Wanne“ können analog zu den Fugenausführungen bei der
„weißen Wanne“ hergestellt werden, die Fehlerempfindlichkeit ist jedoch wegen der davor liegende Ben-
tonitabdichtung stark reduziert. Zusätzlich werden von vielen Herstellern eigene Systeme aus Bentonit-
quellfugenbändern angeboten.12
11
(BPA GmbH, S. 2)
12
(Pech & Kolbitsch, 2006)

27. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 26 von 33
QUELLMAX Plus
QUELLMAX Plus ist ein Bentonit-Quellband zur Abdichtung von Arbeitsfugen. Die bautechnisch notwendi-
gen Arbeitsfugen können bis 7 bar = 70 mWS druckwasserdicht ausgebildet werden. Durch eine spezielle
Beschichtung kann das Band, ebenso wie die CEMtobent-Matten, witterungsunabhängig verbaut werden.
Der Baustoff kann, durch Prüfungen bestätigt, in Wasserwechselzonen verbaut werden.
CEMtopaste
Die Bentonitspachtelmasse wird zur Abdichtung von Betonfehlstellen sowie zur Abdichtung von Überlap-
pungsstößen von vertikal angeordneten Bentonitmatten verwendet. Sie wird ergänzend mit CEMtobent-
Dichtmatten eingesetzt. Ein weiteres Einsatzfeld ist die Verfüllung von Hohlkehlen, welche durch bestimmte
Geometrien entstehen können.
Konformität mit anerkannten Normen und Regelungen
Während Abdichtungskonzepte mit WU-Beton und Bitumen-, Kunststoff-, und Elastomerbahnen in DIN-
Normen und anderen Vorschriften geregelt sind, unterliegt die braune Wanne bis heute noch keiner eige-
nen Regelung. Ihre Anwendung erfordert deshalb die explizite Zustimmung bzw. Anordnung durch den
Bauherrn. Die folgenden Normen und Regelwerke können im Zusammenhang mit der braunen Wanne
dennoch von Interesse sein. Es folgt eine kurze Erläuterung der Normen. Des Weiteren wird die Was-
sereinwirkung auf Gebäude den Normen entsprechend klassifiziert.
DAfStb-Richtlinie Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton
Die braune Wanne besteht aus einem Verbund aus WU-Beton und Bentonitmatten. Aus diesem Grund gilt
für sie im deutschen Raum als zusätzliche Abdichtungsmaßnahme einer WU-Konstruktion auch die
DAfStb-Richtlinie für wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton (WU-Richtlinie). Sie regelt die Anforde-
rungen an die Gebrauchstauglichkeit von wasserundurchlässigen Bauwerken aus Beton, für die es bisher
keine Festlegungen gab.
Die Vorgaben aus Kap. 4 der Norm können an dieser Stelle vernachlässigt werden, da die Anforderungen
hinsichtlich Rissbreitenbeschränkung, Betongüte etc. durch den Einsatz von Bentonit als zusätzliche Ab-
dichtungsmaßnahme gesunken sind. Gemäß Kap. 5 der Norm können die Beanspruchungsklasse 1 und
Nutzungsklasse A für die betrachteten Bauwerke angesetzt werden. Dies entspricht drückendem Wasser
mit der Anforderung, dass ein Feuchtetransport in flüssiger Form nicht zulässig ist. Damit sollen feuchte
Stellen auf den Bauteiloberflächen verhindert werden. Die in Kap. 8 Tabelle 2 vorgegebene Beschränkung
der, durch innere Zwänge verursachten Risse, wird durch den Einsatz von Bentonit abgeschwächt. Es
gelten hierfür die herstellerspezifischen Vorgaben. Gemäß Kap. 10 dürfen nach der WU-Richtlinie nur sol-
che Fugenbänder verwendet werden, für welche nachgewiesen ist, dass die für den Verwendungszweck
maßgebenden Anforderungen erfüllt sind. Hierbei wird auf die Bauregelliste A Teil 1 und 2 verwiesen. Für

28. G u t a c h t e n C E M t o b e n t
Seite 27 von 33
die Abdichtung der Bauwerksfugen wird das auf Bentonit basierende Fugenabdichtungssystem QUELL-
MAX verwendet. Der Einsatz von Quellmax wird durch einen Verwendbarkeitsnachweis bzw. durch ein
allgemein bauaufsichtliches Prüfzeugnis geregelt. 13
Bauregelliste - Liste C
In den Bauregellisten des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) sind Bentonitmatten in der Liste C für
„nicht geregelte Bauprodukte“ aufgeführt. Unter dem Punkt 1.16 sind sie dort als „als zusätzliche Dich-
tungsmaßnahme bei Bauteilen aus Beton mit hohem Eindringwiderstand“ zu finden. Für Baustoffe, welche
in dieser Liste aufgeführt sind, existieren noch keine anerkannten Regeln der Technik und sie spielen in
der Erfüllung baurechtlicher Anforderungen eine untergeordnete Rolle.
DIN 18195 - Bauwerksabdichtung
Hinsichtlich der Beurteilung der Wasserwirkung auf ein Bauwerk können auch die Normen der Reihe
DIN 18195 von Interesse sein (Teil 1 und 9). Die Norm regelt die gängigen Abdichtungskonzepte und Bau-
stoffe. Bentonithaltige Baustoffe bzw. die braune Wanne zählen zwar bislang nicht dazu, dennoch wird an
dieser Stelle auf die Norm eingegangen, da diese hinsichtlich der Beurteilung der Wassereinwirkung auf
ein Bauwerk von Interesse sein kann.
 DIN 18195-1: Im Teil 1 der Norm sind u. a. „Grundsätze, Definitionen und die Zuordnung der Ab-
dichtungsarten“ geregelt. Insbesondere wird hier die Wahl der Abdichtungsart in Abhängigkeit von
der Bauteilart, der Wasserart, der Einbausituation, Geländeform, des Bemessungswasserstandes
und der Bodenart geregelt. Da die Bodenplatten des Bahnhofs und des Nesenbach Dükers unter
halb des Grundwasserbemessungswasserstandes liegen, ist, unabhängig von der Beschaffenheit
des anstehenden Erdreichs, drückendes Wasser von außen anzusetzen. Für diesen Fall ist die
Abdichtungsart durch DIN 18195-6:2011-12 geregelt.
 DIN 18195-6: Nach Abschnitt 7 – Arten der Beanspruchung wird zwischen zwei Abdichtungsarten
unterschieden. Für das vorliegende Bauprojekt ist eine Abdichtungen gegen von außen drücken-
des Wasser erforderlich. In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die in Teil 6 aufgeführten Anforde-
rungen dargestellt. Des Weiteren wird geprüft, inwiefern das Abdichtungskonzept der braunen
Wanne diese Anforderungen erfüllt.
Anforderungen Braune Wanne (CEMtobent)
5.1 Schutz gegen von außen hydrostatisch drückendes Was-
ser, Resistenz gegen natürliche oder durch Lösungen aus Be-
ton oder Mörtel entstandene Wässer.
Bedingt unproblematisch. Hohe Salzkonzentrationen können
den Quellvorgang des Bentonits negativ beeinflussen.
5.2 Die Abdichtung muss auf der dem Wasser zugekehrten
Bauwerksseite angeordnet werden;
Bei einer braunen Wanne wird das Bentonit wasserseitig ange-
ordnet.
13
(DAfStb, 2003)

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Sie muss eine geschlossene Wanne bilden oder das Bauwerk
allseitig umschließen.
Die wasserdruckhaltende Abdichtung ist bei stark durchlässi-
gem Boden (k < 10–4 m/s nach DIN 18130-1) mindestens 300
mm über den Bemessungswasserstand zu führen; darüber ist
das Bauwerk durch eine Abdichtung gegen Sickerwasser im
Wandbereich und Bodenfeuchte nach DIN 18195-4 oder bei an-
schließenden Decken nach DIN 18195-5 zu schützen (siehe
DIN 18195 Beiblatt 1:2011-03, Bild 12).
Bei wenig durchlässigem Boden (k < 10–4 m/s) ist die Abdich-
tung wegen der Gefahr einer Stauwasserbildung mindestens
300 mm über die geplante Geländeoberkante (GOK) zu führen.
Soll die Abdichtung gegen Hinterlaufen durch Niederschlags-
wasser auf Höhe GOK gesichert werden, sind für die Außen-
wände bis etwa 300 mm über GOK ausreichend Wasser abwei-
sende Bauteile zu verwenden.
Konstruktionsbedingt ist dies in jedem Fall gesichert.
Im Projekt S21 variiert der Bemessungsgrundwasserstand
(BGW200) zwischen N 235,0 und N 237,0 m.
5.3 Die Abdichtung darf bei den zu erwartenden Bewegungen
der Bauteile durch Schwinden, Temperaturänderungen und
Setzungen ihre Schutzwirkung nicht verlieren. Die hierfür erfor-
derlichen Angaben müssen bei der Planung einer Bauwerksab-
dichtung vorliegen.
Durch die Wirkungsweise des Bentonits können Bewegungen
bis zu einem gewissen Toleranzbereich aufgenommen werden,
sodass eine Hinterläufigkeit weiterhin ausgeschlossen wird.
5.4 Abdichtungen nach Abschnitt 8 [Abdichtung gegen drücken-
des Wasser] müssen Risse, die z. B. durch Schwinden entste-
hen, überbrücken können. Durch konstruktive Maßnahmen ist
jedoch sicherzustellen, dass solche Risse zum Entstehungs-
zeitpunkt nicht breiter als 0,5 mm sind.
Bei Bentonitabdichtungen sind Risse mit einer Breite
wcal ≤ 0,30 mm abgedichtet werden. Da ursprüngliche eine
Weiße Wanne vorgesehen war, bei welcher die zulässigen
Rissbreiten auf wcal,max = 0,20 mm beschränkt waren, sollte die
Bewehrung des WU-Betons ausreichen, um höhere Rissbreiten
ausschließen zu können.
5.5 Abdichtungen nach Abschnitt 9 müssen Risse, die z. B.
durch Schwinden entstehen, überbrücken können. Durch kon-
struktive Maßnahmen ist jedoch sicherzustellen, dass solche
Risse zum Entstehungszeitpunkt nicht breiter als 0,5 mm sind.
Bei Bentonitabdichtungen sind Risse mit einer Breite
wcal ≤ 0,30 mm abgedichtet werden. Da ursprüngliche eine
weiße Wanne vorgesehen war, bei welcher die zulässigen Riss-
breiten auf wcal,max = 0,20 mm beschränkt waren, sollte die Be-
wehrung des WU-Betons ausreichen, um höhere Rissbreiten
ausschließen zu können.
Tabelle 2: Vergleich Anforderungen drückendes Wasser mit Abdichtungskonzept braune Wanne14
Düker Nesenbach
Die Abdichtung des Düker Nesenbach wird nach der neuen Planung komplett als braune Wanne abgedich-
tet, dies bedeutet, die Bentonitmatten werden im Bereich der Sohle, Wände sowie Decke verbaut. Da die
14
(Deutsches Institut für Normung e. V., 2011)

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Dichtmatten lediglich ergänzend zu der WU-Betonkonstruktion verbaut werden, fanden an der Konstruktion
der Betonschalen des Dükers keine Änderungen statt.
Trogbauwerk Bahnhofshalle
Die Bahnhofshalle wird im Bereich der Bodenplatte und der Wände komplett ergänzend mit Bentonitmatten
abgedichtet. Im Bereich der Decken werden diese bereichsweise ebenfalls eingesetzt. Analog zum Düker
Nesenbach wurden keine Änderungen an der Konstruktion der weißen Wanne vorgenommen.
Beurteilung des gewählten Systems
Vergleich Braune Wanne – Weiße Wanne
Die braune Wanne löst als eine Ergänzung bzw. Erweiterung der weißen Wanne mehrere bekannte Prob-
leme bei Bauwerken, welche lediglich aus wasserundurchlässigem Beton ausgeführt wurden. Im nachfol-
genden Vergleich werden lediglich die ursprünglich geplante weiße Wanne und das zur Anwendung ge-
kommene Konzept der braunen Wanne berücksichtigt. Die schwarze Wanne teilt zwar einige Vorteile mit
der braunen Wanne und ist die einzige Möglichkeit, eine absolute Wasserdichtigkeit zu gewährleisten, ihre
Kosten sind im Vergleich zur braunen Wanne deutlich höher. Durch das Konstruktionsprinzip bedingt, ist
bei der weißen Wanne das Tragwerk, in diesem Fall der Beton, chemischen Angriffen durch das Grund-
wasser schutzlos ausgesetzt. Bei der braunen Wanne übernimmt die Bentonitabdichtung die schützende
Wirkung, sodass chemische Angriffe im Falle einer intakten Bentonitabdichtung keine Auswirkungen auf
das Betontragwerk haben. Dennoch muss beachtet werden, dass bspw. die Salzkonzentration negativen
Einfluss auf das Quell- und Abdichtungsverhalten von Bentonit haben kann. In diesem Fall müssen prä-
ventive Maßnahmen ergriffen werden.
Treten nach Fertigstellung Schäden in Form von Rissen in der Wand auf, können diese bei der weißen
Wanne zwar relativ einfach durch Injektionen behoben werden, jedoch ist dies ein kostenintensiver Pro-
zess. Im Falle einer braunen Wanne treten diese Schäden zwar in einer vergleichbaren Häufigkeit auf,
allerdings findet einer Regulierung häufig durch den Selbstheilungsfeffekt statt. Die Sicherheit ist bei beiden
Verfahren relativ hoch. Betrachtet man lediglich die Kosten für den Materialaufwand bei beiden Systemen,
sind auf Seiten der weißen Wanne der erhöhte Aufwand bei Bewehrung und Schalung und spezielle Be-
tonrezepturen zu verzeichnen, während bei der braunen Wanne erhöhte Kosten für das zusätzliche Ab-
dichtungsmaterial anfallen. Abdichtungsmaßnahmen sind allerdings meist mit Grundwasserabsenkungen
verbunden, welche einen weiteren relevanten Kostenfaktor bei Bauprojekten darstellen. Aus diesem Grund
muss auch die Bauzeit für die jeweiligen Varianten berücksichtigt werden. Hierbei ergeben sich je nach
Hersteller keine allzu großen Differenzen, da die Bentonitmatten oft witterungsunabhängig verbaut werden
können. Betrachtet man lediglich die Herstellkosten, stellt sich die weiße Wanne in jedem Fall als günstigste
Alternative heraus, wobei sich die Mehrkosten für eine braune Wanne meist in einem vertretbaren Rahmen
befinden. Bezieht man den Aufwand und die Kosten für nachträgliche Sanierungen und den Unterhalt in

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die Kalkulation ein, stellt sich je nach Anforderung und Randbedingung die braune Wanne als die langfristig
gesehen günstigere Variante heraus.
Abbildung 8: Schematische Darstellung einer weißen Wanne15
Hinweis: Undichtigkeiten erfordern kostenintensive Sanierungen.
Abbildung 9: Schematische Darstellung einer braunen Wanne16
15
(BPA GmbH, S. 13)
16
(BPA GmbH, S. 13)

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Hinweis: Eventuell auftretende Risse im Beton und daraus resultierende Undichtigkeiten werden durch das
Bentonit abgedichtet bzw. verhindert.
Umsetzung des gewählten Systems
Die Umsetzbarkeit einer braunen Wanne als Abdichtung für ein Bauprojekt dieser Größenordnung wurde
schon bei mehreren Großbauprojekten in der Vergangenheit gezeigt, bspw. beim Bau des Bahnhofs Lö-
wenstraße oder des Neufeldtunnels.
Die Vorgabe für die Abdichtung bei dem Projekt S21, PFA 1.1, VE 1 war, neben der Wasserundurchlässig-
keit, vor allem die Einhaltung des Gesamt-Bauzeitenplanes. Da die zusätzlichen Abdichtungsmaßnahmen
deutlich nach Abschluss der Planungen und Baubeginn des Projekts beschlossen wurden, war eine einfa-
che Lösung hierfür erforderlich. Die Gestaltung als braune Wanne sollte einen möglichst geringen Einfluss
auf den Terminplan haben. Die Möglichkeit CEMtobent ganzjährig und witterungsunabhängig einzubauen
erfüllt diese Vorgabe, sodass lediglich der zusätzliche Zeitaufwand für den Einbau relevant wurde.
Zusammenfassend kann der begutachtete Baustoff als eine gute und zuverlässige Lösung zur Gewährleis-
tung der Wasserundurchlässigkeit bei den Bauwerken im Rahmen von S21 empfohlen werden.
Michael Mozer Nikolas Lastimosa
IWTI GmbH IWTI GmbH

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Verweise
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wasserwirtschaftliche Stellungnahme. Stuttgart.
BGS Ingenieursozietät, B. u. (01 2005). Planfeststellungsabschnitt 1.1 Talquerung mit Hauptbahnhof.
Grundwasserumläufigkeit und Sicherheitsdränage - Anlage 11_02_01. Stuttgart. Von http://plaene-
bahnprojekt-stuttgart-ulm.de/index.php?dir=S21-Neuordnung-Bahnknoten-Stuttgart%2FPFA-1-1-
Talquerung-mit-Hauptbahnhof%2F00_PA%2FBand15_bis_10_2_7_11_bis_13%2F11%2F abgerufen
BPA GmbH. (kein Datum). "Braune Wanne" eine konsequente Weiterentwicklung der weißen Wanne.
BPA GmbH. (kein Datum). "Braune Wanne" Planungs Details.
DAfStb, D. A. (Hrsg.). (2003). DAfStb-Richtlinie - Wasserundurchlässige Bauwerke aus Beton. Berlin.
Deutsche Bahn AG. (12. Juli 2017). Homepage des Bahnprojekts Stuttgart-Ulm. Von
http://www.bahnprojekt-stuttgart-ulm.de/ abgerufen
Deutsches Institut für Normung e. V. (2011). DIN 18195-6: Abdichtung gegen von außen drückendes
Wasser und aufstauendes Sickerwasser, Bemessung und Ausführung.
H. Furtak, H. R. (1967). Zur hydrochemischen Kennzeichnung von Grundwässern und. Mem. IAH-
Congress. Hannover. Abgerufen am 12. Juli 2017 von https://publikationen.sachsen.de/bdb/artikel/26827/
Pech, A., & Kolbitsch, A. (2006). Keller. Österreich: Springer-Verlag/Wien.
Smoltcyzk & Partner. (2003). Baugrund- und Gründungsgutachten PFA 1.1. Stuttgart.
Ufrecht, D.-G. D., & Hagelauer, D.-G. W.-D. (1996). Hydrologie und Baugrund, Schutz der Mineral- und
Heilquellen. Stuttgart: Landeshauptstadt Stuttgart Umweltschutz- und Ordnungsreferat.

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Anlagen
A00. Übersichtskarte mit Topographie, Teilgebieten und Geländebereichen
A01. Verbreitung der quartären Deckschichten und künstlichen Auffüllungen
A02. Verbreitung Schichten Gips- / Unterkeuper unter quartärer Bedeckung und Verlauf von Störungen
A03. Mächtigkeit der Quartärablagerungen
A04. Mächtigkeit der Auffüllungen
A05. Grundwassergleichen Bochinger Horizont
A06. Grundwassergleichen Mittlerer Gipshorizont und Bleiglanzbankschichten
A07. Grundwassergleichen Dunkelrote Mergel
A08. Grundwassergleichen Oberer Muschelkalk sowie Lage der Mineral- und Heilquellen
A09. Druckdifferenzkarte zw. oberstem Grundwasser und Druckfläche Oberer Muschelkalk
A10. Flurabstandskarte der Druckfläche Oberer Muschelkalk
A11. Flurabstände und Höhengleichen des obersten Grundwassers
A12. Geologischer Längsschnitt L1
A13. Geologischer Längsschnitt L2
A14. Geologischer Querschnitt Q1 und Q2
A15. Geologischer Querschnitt Q3
A16. Geologischer Querschnitt Q4
A17. Geologischer Querschnitt Q5
A18. Geologischer Querschnitt Q6
A19. Geologischer Querschnitt Q7
A20. Geologischer Schnitt entlang der U15 zwischen Heilbronner Straße und Wolframstraße
A21. CEMtobent Brendebach
A22. CEMtobent CS Radon
A23. CE Zeichen CEMtobent Bentomax

35. Stand
11/17
Irrtum
und
technische
Änderungen
vorbehalten.
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wir
keine
HaŌ
ung.
BPA GmbH
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D-71083 Herrenberg-Gültstein
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