Geotechnik

Wer in einer Megacity wie New York steht und den Blick nach oben richtet, ist überwältigt von den mächtigen Wolkenkratzern, die in den Himmel streben. Doch auch der Blick nach unten lohnt sich. Was sich Dutzende von Metern tief im Untergrund verbirgt, ist mindestens ebenso beachtlich wie die Hochhäuser, Brücken, Hallen und Türme einer Großstadt. Und es ist, ebenso wie die oberirdischen Gebäude, das Werk von Bauingenieuren. Während sich über der Erde die Kolleginnen und Kollegen anderer Vertiefungsrichtungen austoben, sind es unter der Erde die Bauingenieure der Geotechnik, bislang oft Grundbau und Bodenmechanik genannt. In oder unter der Erde werden immerhin rund 40 Prozent der Bauleistungen in Deutschland erbracht.

Mit dem Fundament steht und fällt das Bauwerk
Alles, was gebaut wird, steht felsenfest auf der Erde. Sollte es zumindest. Dafür muss ein Fundament her, das die Lasten des Bauwerks sicher in den Untergrund überträgt, ohne dass dieser nachgibt. Handelt es sich dabei um tragfähiges Material wie Fels, ist die Gründung eine leichtere Aufgabe. Schwierig wird es bei sandigen oder morastigen Böden. Das kann jeder bestätigen, der schon mal auf einer Sanddüne oder im Sumpf rumgelaufen ist. Sicheren Halt findet man da kaum. Der Geotechniker kennt die Lösung: Er versenkt Pfähle so tief im Boden, bis sie auf eine tragfähige Schicht unterhalb des Sand- oder Morastbodens stoßen. Diese Pfähle – es können viele Tausend sein – tragen dann wie ein Säulengerüst das Bauwerk und bewahren es vor dem Versinken im Untergrund. Das Spannende am Job: Jede Gründung ist anders und stellt den Ingenieur vor neue Herausforderungen, denn kein Untergrund gleicht dem anderen. Bauen im Fels, im Sand, auf Lehmboden, im oder unter dem Wasser, am Hang – die Varianten sind vielfältig. Eine aktuelle Herausforderung ist, großen Offshore-Windkraftanlagen im tiefen Meerwasser ein sicheres Fundament zu schaffen.

Unterirdisch gut bauen
Bei der Geotechnik geht es nicht nur um Fundamente und Gründungen. Unter der Erde werden Tunnel und Schächte gebaut, ganze Bahnhöfe oder Tiefgaragen errichtet, Rohre und Leitungen verlegt. In den seltensten Fällen geht das einfach nach dem Prinzip Loch graben, Tunnelelemente oder Rohre rein, Loch wieder zuschütten und fertig. Wenn es wie beim Kanaltunnel 50 Meter unter den Meeresboden oder in den Alpen durch Tausende Meter hohe Bergmassive hindurch geht, ist das auch schlecht möglich. Hier wird unter Tage im Vortriebsverfahren gebaut – ähnlich wie im Bergbau. Riesige Bohrmaschinen graben sich beständig Zentimeter für Zentimeter durch Erdreich oder Fels, Massen von Abraum müssen nach draußen geschafft werden. Befindet man sich im Grundwasser, kommt das Problem der Abdichtung hinzu. Während der Bauphase wird das Wasser beispielsweise durch Überdruck am Eindringen gehindert, später durch Injektion von Dichtungsstoffen oder mit speziellen Geotextilien.

Erde und Fels sind komplexe Baustoffe
Boden und Fels dienen nicht nur als Baugrund, sondern auch als Baustoff. So befasst sich der Bauingenieur der Richtung Geotechnik mit Bauwerken, die aus diesen Materialien hergestellt werden. Das können Dämme, Deiche und Talsperren sein oder Untergründe für Straßen und Eisenbahntrassen. Weitere Betätigungsfelder sind Kanäle, Uferbefestigungen, Stützwände, die Abdichtung von Mülldeponien, Sanierung von Altlasten oder Untersuchungen von Fließverhalten und Belastung des Grundwassers.
Doch unabhängig davon, welche konkrete Aufgabe der Geotechniker angeht, unverzichtbar sind genaue Kenntnisse des jeweiligen Bodenmaterials. Denn es verfügt – im Gegensatz zu Baustoffen wie Beton oder Stahl – über extrem unterschiedliche Eigenschaften. Tragfähigkeit, Dichte, Verarbeitbarkeit, Wasserdurchlässigkeit, Komprimierbarkeit variieren auch innerhalb der einzelnen Arten von Sand, Ton, Lehm, Kies oder Fels und können sich im Laufe der Zeit – beispielsweise durch Änderung des Grundwasserstandes oder durch Frost – sogar ändern. Der Geotechniker kennt die jeweiligen Tücken und kann den Zusammenhang zwischen Belastung, Verformung und Tragfähigkeit des Bodens mit entsprechenden Formeln abbilden. Unerlässlich sind deshalb gute Kenntnisse der EDV, denn numerische Simulationen der Vorgänge im Boden gehören in der Geotechnik zum Standard.

Weltweite Arbeitsmöglichkeiten
Im Grundstudium eignet sich der Geotechniker das technische und naturwissenschaftliche Basiswissen an, das alle Bauingenieure kennen müssen. Im Haupt- und Vertiefungsstudium erwarten ihn dann Fächer wie Erd- und Grundbau, Bodenmechanik, Fels- und Tunnelbau, Bodenchemie, Grundwasserhydraulik und numerische Simulation. Je nach Hochschule können weitere spezielle Themen wie Leitungsbau, erdbebensichere Gründungen, Meerestechnik oder Spezialtiefbau auf dem Stundenplan stehen. Praktische Aufgaben wie Labor- und Feldversuche oder auch Exkursionen ergänzen das Studium. Bis zum Abschluss mit dem Diplom oder Master entscheidet sich dann, ob die Tendenz eher zum Fels- und Tunnelbau, zur Bodenmechanik oder einem anderen Spezialgebiet geht.
Arbeitsmöglichkeiten findet der Geotechniker in Behörden, Bauunternehmen und Ingenieurbüros, aber auch im Bergbau, bei der Erschließung von Ölquellen oder anderen Lagerstätten. Experten für Geotechnik sind weltweit gefragt – wer also gerne ins Ausland will, hat hier gute Chancen. Und ein Vorteil des Berufs wird immer wieder genannt: Kein Projekt gleicht dem anderen, das Wissen wächst mit der Berufserfahrung.