Altlastenmanagement
Wasserbauliche Projekte
Hydrogeologische Forschung

Teilergebnis „Relevanz der Hydrogeologie hinsichtlich der Tunnelröhren der geplanten U5“

Da Grundwasser beim (Tunnel-)Bau stets eine Herausforderung darstellt und ein Kostenfaktor ist, lag der Fokus der Bearbeitung 2016 unter anderem auf der Relevanz der Hydrogeologie hinsichtlich der Tunnelröhren der geplanten U5. Obwohl die genaue Tieflage und Streckenführung derzeit noch nicht endgültig bekannt sind, sind die hydrogeologischen Verhältnisse hinsichtlich des Tiefenbauwerks durch das Modell der WGM gut einschätzbar.

Untergrundverhältnisse rund um die geplante U5

Bei einer hydrogeologischen Bearbeitung stellt sich zuerst die Frage nach den verbreiteten Schichten sowie ihrer Funktion als Grundwasserleiter bzw. Grundwasserstauer.
Vom Liegenden zum Hangenden kann im Gebiet rund um die geplante U5 grobschematisch diese Einteilung vorgenommen werden (Abb. 1 und 2):

  • Miozäne, grundwasserstauende Schluffe und Tone sowie untergeordnet darin eingelagerte grundwasserführende Sande und Kiese
  • Quartäre Flussschotter der Donau (Rundschotter) und ihrer tributären Gerinne aus dem Wienerwald (Plattelschotter) sind potentielle Grundwasserleiter
  • Quartäre Deckschichten - vor allem in Bereichen starker Reliefeinebnung (kolluviale Keile) - können je nach Korngröße grundwasserleitend oder –stauend sein.

Abbildung 1: Die beim Bau der U5 vorkommenden Grundwasserarten in einer vereinfachten, überhöhten Schichtabfolge beim Allgemeinen Krankenhaus (AKH) mit einer schematischen U5-Tieflage.

Abbildung 1 und 2 veranschaulichen den Schichtaufbau: über der miozänen Basis liegen quartäre Donauschotterterrassen in verschiedenen Niveaus. Sie sind lokal von Wienerwaldschottern überlagert. Der ursprünglich steile Terrassenabhang zwischen Stadt- und Theresianum-Terrasse ist durch pleistozäne (Interkolluvium) und holozäne (Kolluvium) Umlagerungssedimente abgeflacht. Die kolluvialen, d.h. abgeschwemmten und gravitativ verfrachteten Sedimente bestehen aus Material aus höheren Lagen wie Löss, Terrassenschotter und miozänem Material des Abhangs.

Abbildung 2: Die beim Bau der U5 vorkommenden Grundwasserarten in einer vereinfachten, überhöhten Schichtabfolge im Bereich der Stationen Rathaus und Frankhplatz mit einer schematischen U5-Tieflage.

Die Tieflage eines U-Bahn-Tunnels in Wien ist prinzipiell so konzipiert, dass das Bauwerk einerseits möglichst in bautechnisch günstigen, miozänen Schluffen / Tonen verläuft, anderseits sollen Stationen nicht zu tief liegen. Daher kann es vorkommen, dass Teilabschnitte durch ungünstigen, quartären Untergrund geführt werden müssen.

Grundwasserverhältnisse rund um die geplante U5

Folgende Grundwasserarten (Abb. 1 und 2) kommen im Untersuchungsgebiet vor und fordern – sofern über Tunnelfirste oder -sohlen mit Wasserzutritten zu rechnen ist - grundwasserspezifische Maßnahmen:

1.    Hauptgrundwasser im Donauterrassenschotter: Die ca. 10 m mächtigen Kiese der Stadt- und Prater-Terrasse (ST und PT in Abb. 3) enthalten relativ ergiebiges Grundwasser, das über weite Strecken mit dem Donaubegleitstrom in Zusammenhang steht. Die höheren Terrassenschotter (Theresianum- und Arsenal-Terrasse; TT und AT in Abb. 3) enthalten wenig bis kein Grundwasser, da es wegen des generellen Gefälles des Grundwasserstauers von West nach Ost größtenteils in die tiefer liegenden Schotterkörper abrinnt. Die Verbreitung des Hauptgrundwassers rund um die geplante U5 ist aufgrund der Schraffur in Abbildung 3 ersichtlich: über weite Strecken liegt die Tunnelröhre in den Ablagerungen der Stadt-Terrasse und ihre Sohle zumeist im zusammenhängenden, ergiebigen Grundwasser. Die höheren Terrassenschotter enthalten weniger mächtiges Grundwasser. Abbildung 3 zeigt auch die gemittelten Grundwasserspiegellagen in den einzelnen Terrassenkörpern.
2.    Schichtwasser im Plattelschotter: In Gebieten unter Einfluss der Wienerwaldbäche kommt es über den Donauterrassenschottern zur Ablagerung von wenige Meter mächtigen, plattigen, verlehmten Kiesen, die grundwasserfüllt sind, sofern sie durch feinkörniges Interkolluvium vom Donauterrassenschotter getrennt sind (Abb. 2). Das Interkolluvium ist ein pleistozänes, heterogenes, Relief-einebnendes Material in bis zu mehreren Metern Mächtigkeit. Es fungiert lokal als Zwischenstauer zwischen plattigen Sandsteinkiesen der Wienerwaldbäche im Hangenden und den runden Quarzschottern der Donauterrassen im Liegenden. Besonders im Bereich Rathaus – Frankplatz – Arne Carlsson-Park ist das Interkolluvium feinkörnig, mächtig und zusammenhängend ausgebildet. In diesem Bereich ist beim Tunnel- und Stationsbau mit stets vorhandenem Schichtwasser im Plattelschotter zu rechnen. Es wird von Westen dotiert.
3.    Gespannte Tiefengrundwässer in miozänen Schichten: Die miozänen Schluffe / Tone sind grundwasserstauend. Lokal sind in ihnen aber Sande und Kiese eingelagert, die prinzipiell grundwassererfüllt sind. Die Dotierung erfolgt durch Niederschlagswässer im höher gelegenen Westen und daher ist das Wasser gespannt. Mit gespannten Tiefengrundwässern ist beim U5-Bau vor allem westlich des AKH zu rechnen (Abb. 1).
4.    Hangwässer in kolluvialen Keilen an Abhängen: Die kolluvialen Keile sind sehr heterogen aufgebaut und können mehrere, nicht oder nur lokal zusammenhängende Hangwasserhorizonte beinhalten. Diese Grundwasserart gilt es besonders im Bereich des Terrassenabhangs von der Theresianum- zur Stadt-Terrasse beim AKH zu berücksichtigen (Abb. 1).

Abbildung 3: Gemittelte Grundwasserspiegellagen in Meter über Adria in den für den Bau der U5 relevanten Donauschotterterrassen (Schraffur: grundwasserführende Kiese; AT: Arsenal-Terrasse; TT: Theresianum-Terrasse; ST: Stadt-Terrasse; PT: Prater-Terrasse).

Abbildung 4 zeigt die Lage des Tiefbauwerks U2/U5 (schematisch) in Bezug zur 10fach überhöhten Oberfläche des Grundwasserstauers aus miozänen Schluffen /Tonen: Der U5-Tunnel verläuft im Bereich Museumsquartier (MQ), Rathaus und Allgemeinen Krankenhaus (AKH) in quartären Grundwasserleitern, während er ab der Station AKH westwärts unter höheren Donauschotterterrassen (TT und AT in Abb. 3) und somit in miozänen Schluffen /Tonen zu liegen kommen wird. Die neue U2-Station Rathaus entsteht unter der U5-Station Rathaus (sie entspricht dem U2-Bestand), aber immer noch in quartären Schottern.

Abbildung 4: Lage des Tiefbauwerks U2/U5 (schematisch) in Bezug zur 10fach überhöhten Oberfläche des Grundwasserstauers aus miozänen Schluffen /Tonen und der Verlauf der Tiefenrinne von ehemaligem Ottakringer-, Alser- und Währinger Bach.

Die Präsentation dieser und anderer Ergebnisse erfolgte im November 2016 im Rahmen der WGM-Vortragsreihe „Wissen für Wien“.