Rostock
Rostock, Germany

Seismische Tomographie (Refraktion/Reflexion) für Baugrund in Rostock

Die Wiedervereinigung brachte für Rostock einen tiefgreifenden städtebaulichen Wandel, der von der Umnutzung der Hafenareale bis zur Verdichtung der gründerzeitlichen Viertel reicht. Unter dem Pflaster der Hansestadt treffen sandige Ablagerungen der Warnow auf Geschiebemergel der letzten Eiszeit, und genau diese Wechsellagerung stellt Planer vor eine geotechnische Herausforderung, die mit herkömmlichen Aufschlüssen nur unzureichend zu fassen ist. Die seismische Tomographie liefert ein kontinuierliches Abbild des Untergrunds, indem sie Laufzeiten elastischer Wellen misst und in zweidimensionale Geschwindigkeitsmodelle umrechnet, die Tiefen bis 100 Meter erreichen und Diskontinuitäten auflösen, wo Bohrungen lediglich Punktinformationen bieten. In einem Stadtgebiet mit 210.000 Einwohnern, wo die Warnow weiche holozäne Sedimente abgelagert hat und die quartäre Basis stark reliefiert ist, wird diese Methode zum unverzichtbaren Werkzeug für die Bauvorerkundung.

Die seismische Tomographie wandelt Laufzeitdaten in ein kontinuierliches Modell der Steifigkeit um und offenbart laterale Wechsel im Baugrund, die Bohrungen und Sondierungen nur erahnen lassen.

Leistungsmerkmale in Rostock

Ein Ingenieurbüro plante kürzlich ein fünfgeschossiges Wohnhaus nahe der Kröpeliner Straße, wo der Untergrund aus einer Abfolge von aufgefülltem Sand, Torflinsen und darunter liegendem Mergel besteht. Die Bohrkerne zeigten in den oberen sechs Metern eine stark variable Lagerungsdichte, was die Frage nach einem einheitlichen Bettungsmodul für die Gründungsplatte aufwarf. Das Messteam spannte eine Geophonlinie über 115 Meter mit 24 Kanälen und löste die oberflächennahen Schichten mit einer Auflösung von unter 0,5 Metern auf. Die resultierenden P-Wellen-Geschwindigkeiten von 400 bis 1.800 m/s erlaubten es, die Torflinsen lückenlos zu kartieren und den Mergelhorizont als tragfähigen Horizont für eine Kombination aus Bodenplatten und lastverteilenden Polstern zu identifizieren. Neben der reinen Tiefenlage der Refraktoren lieferte die Tomographie auch Hinweise auf laterale Geschwindigkeitsgradienten, die auf ehemalige Erosionsrinnen der Warnow hindeuteten, ein Detail das mit Sondierungen allein nicht abbildbar gewesen wäre.
Seismische Tomographie (Refraktion/Reflexion) für Baugrund in Rostock
Seismische Tomographie (Refraktion/Reflexion) für Baugrund in Rostock
ParameterTypischer Wert
MessprinzipRefraktion (Ersteinsätze) + Reflexion (CDP-Stapelung)
Maximale ErkundungstiefeBis 100 m (abhängig von Spreng-/Schlagenergie)
Vertikale Auflösung0,3 bis 0,5 m in den oberen 15 m
WellentypenP-Wellen und SH-Wellen (Scherwellen-Tomographie)
Aufnehmer4,5 Hz bis 28 Hz Geophone, 24-48 Kanäle
Datenausgabe2D-Geschwindigkeits-Tiefen-Modell, interpretierte Sektion
Normative GrundlageDIN 4020, ASTM D5777, Eurocode 7 (EN 1997-1)

Demonstration video

Kritische Bodenfaktoren in Rostock

Im Rostocker Stadtgebiet beobachten wir immer wieder, dass die pleistozäne Geschiebemergeloberkante durch subglaziale Rinnen tief ausgewaschen wurde, sodass innerhalb weniger Meter lateraler Distanz ein Tragfähigkeitsverlust von über 60 Prozent auftreten kann. Wer sich hier ausschließlich auf Ramm- oder Drucksondierungen im Raster verlässt, riskiert, diese Rinnenstruktur zu übersehen und ein Bauwerk partiell auf setzungsempfindlichem Untergrund zu errichten. Die fehlende laterale Kontinuität der Information ist der zentrale Schwachpunkt punktförmiger Aufschlüsse, und genau diese Lücke schließt die Seismische Tomographie, indem sie ein geschlossenes Bild der Untergrundgeometrie liefert. Besonders kritisch wird dies bei der Erkundung von Gründungspolstern für Windenergieanlagen im Hinterland oder bei der Trassierung von Versorgungsleitungen in den aufgefüllten Hafenbecken, wo anthropogene Blöcke und alte Spundwände das Wellenfeld streuen und eine sorgfältige Datenbearbeitung erfordern.

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Anwendbare Normen: DIN 4020: Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke, ASTM D5777: Guide for Using the Seismic Refraction Method, Eurocode 7 (EN 1997-1:2004): Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik, DGGT-Empfehlung 1.1: Seismische Tomographie

Unsere Leistungen

Die seismische Erkundung passt sich flexibel an die Fragestellungen des Rostocker Baugrunds an, von der flach gegründeten Stadtvilla bis zum tiefen Kanalbau. Zwei Verfahren decken das Spektrum der Anforderungen ab.

Refraktionstomographie (GRM, Tomo-Refraktion)

Kartierung von Felsoberkanten, Mergelhorizonten und Grundwasserspiegeln bis 100 Meter Tiefe. Die Auswertung der Ersteinsätze mittels generalisierter reziproker Methode liefert zuverlässige Tiefenlagen der Refraktoren und erlaubt die Bestimmung der Abtrags- und Lösemengen für den Baugrubenaushub.

Reflexionstomographie (CDP-Überdeckung)

Hochauflösende Abbildung flacher Schichtgrenzen und Einlagerungen unterhalb von 5 Metern, wo die Refraktion an ihre Grenzen stößt. Die NMO-korrigierten Sektionen und die migrationsbearbeiteten Tiefenprofile identifizieren Torflinsen und anthropogene Auffüllungen mit einer vertikalen Diskriminierung von weniger als 20 Zentimetern.

Häufig gestellte Fragen

Welche Tiefen erreicht die seismische Tomographie in den sandigen Böden der Warnow-Niederung?

In den sandigen und mergeligen Ablagerungen Rostocks erreichen wir mit einem 8-kg-Vorschlaghammer und 24 Geophonen üblicherweise Erkundungstiefen zwischen 30 und 50 Metern. Für tiefere Fragestellungen, etwa zur Erkundung der quartären Basis bei über 80 Metern, setzen wir Fallgewichte oder Sprengstoff als Energiequelle ein, wobei wir die Erschütterungsimmissionen gemäß DIN 4150-2 überwachen.

Wie unterscheidet sich die Refraktionstomographie von einer klassischen Hammerschlagseismik?

Die klassische Refraktionsseismik interpretiert die Laufzeitkurven nach dem Schichtfallverfahren und liefert ein geschichtetes Modell mit wenigen planparallelen Refraktoren. Die Tomographie hingegen modelliert die Laufzeiten durch ein Gitter mit tausenden Zellen und invertiert iterativ die Geschwindigkeitsverteilung, sodass laterale Gradienten, Einschlüsse und unregelmäßige Schichtoberkanten abgebildet werden, die im glazial geprägten Untergrund Rostocks die Regel sind.

Was kostet eine seismische Tomographie für ein typisches Baugrundgutachten in Rostock?

Die Kosten liegen je nach Profillänge, Anzahl der Schüsse und gewünschter Auflösung zwischen 2.440 und 5.120 Euro für ein Standardprofil von 100 bis 250 Metern Länge. Dieser Richtpreis umfasst die Feldarbeit mit einem Messtrupp, die digitale Datenaufbereitung mit Tomographie-Software und den interpretierten Bericht mit Tiefenschnitten.

Kann die seismische Tomographie auch zur Erkundung von Altlasten im Hafengebiet eingesetzt werden?

Ja, die Methode eignet sich hervorragend zur Kartierung von Auffüllungsmächtigkeiten und zur Lokalisierung eingelagerter Fremdkörper wie alter Fundamentreste oder Spundwände. Die Reflexionstomographie mit hochfrequenten Geophonen löst Inhomogenitäten im Dezimeterbereich auf und hilft, die Aushubmassen nach LAGA zu klassifizieren, bevor der Bagger ansetzt. Mehr Info.

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