Wieso ist eine Baugrundverbesserung erforderlich?
Die zunehmende Bebauungsdichte, gerade in urbanen Gebieten, stellt Bauunternehmen vor immer größere Herausforderungen. Oftmals ist für die Errichtung von Strukturen aller Art (Gebäude, Straßen, Infrastruktur) nicht der geeignete Baugrund vorhanden. Meist liegt dies daran, dass der Boden nicht tragfähig genug ist, in einigen Fällen sind jedoch auch der Grundwasserstand oder die Wasserdurchlässigkeit das Problem.
Die Errichtung von Bauwerken auf nicht ausreichend tragfähigen Böden ist mit vielen Risiken verbunden. So kann es zu starken Setzungen kommen, die die Struktur absinken lassen. Eine geringe lotrechte Senkung ist zwar unkritisch und in vielen Fällen unvermeidbar, aus einer zu starken Setzung können sich jedoch auch hier Komplikationen ergeben. Besonders problematisch sind jedoch unregelmäßige Verformungen, die ein Absinken der Strukturen entweder nur an bestimmten Orten oder aber zur Seite bedingen. Hierdurch können Risse oder gar Brüche in der Bodenplatte bzw. des Unterbaus auftreten. Wenn sich die Schäden sogar soweit fortsetzen, dass es zu Rissen in Wänden und Mauern kommt, kann im schlimmsten Fall sogar die gesamte Statik des Bauwerks beeinflusst werden. Ein weltweit bekanntes Beispiel für eine erforderliche, aber anfangs nicht durchgeführte Baugrundverbesserung ist der schiefe Turm von Pisa. Der Untergrund aus lehmigen Morast und Sand war nicht tragfähig genug für die geplante Konstruktion. Das Bauwerk neigte sich noch vor Vollendung gefährlich zur Seite. Um das Wahrzeichen der Stadt zu retten, waren umfangreiche Sanierungsarbeiten in der Neuzeit erforderlich. Sie festigten nachträglich den Untergrund.
Auch Grundwasser und allgemeine Feuchtigkeit stellen Probleme dar. Durch die Aufschwemmung von Böden können sich ebenfalls Setzungen oder aber Einbrüche ergeben. Zudem greift eine zu hohe Feuchtigkeit in oberen, strukturnahen Bodenschichten die Bausubstanz an. Ist der Baugrund nicht ausreichend wasserdurchlässig und können Niederschläge beispielsweise nicht gut versickern, kommt es zur Bildung von Schichtenwasser. Dieses erschwert ebenfalls das Bauvorhaben und setzt das spätere Bauwerk weiteren Risiken aus.
Aus diesem Grund muss vor jedem Bauprojekt eine umfangreiche Bodenuntersuchung erfolgen, die Auskunft über die genaue Beschaffenheit des Baugrunds gibt. Werden Mängel oder mögliche Komplikationen hinsichtlich der Tragfähigkeit und des Bodenwassers festgestellt, sind verschiedene technische Maßnahmen zur Baugrundverbesserung zu ergreifen. Nur so lässt sich eine ausreichende Standsicherheit gewährleisten und das Ausmaß von Setzungen verhindern. Die nötigen Eingriffe in den Baugrund sind hierbei immer von der jeweiligen Bodenbeschaffenheit, dem geplanten Bauvorhaben, den Platzverhältnissen und weiteren Faktoren abhängig. Auch die Wirtschaftlichkeit der Baugrundverbesserung spielt eine wichtige Rolle.
Welche Maßnahmen zur Baugrundverbesserung existieren?
Für die Baugrundverbesserung werden verschiedene Verfahren angewandt, die sich grob in fünf verschiedene Kategorien unterscheiden lassen. Wie schon erwähnt ist die Wahl der geeigneten technischen Maßnahmen immer vom jeweiligen Projekt, den Ausgangsbedingungen sowie einer Kosten-Nutzen-Rechnung abhängig. Je nach Bauvorhaben müssen gegebenenfalls auch mehrere Methoden angewandt werden.
- Bodenaustausch: Sollte nur eine geringe Mächtigkeit des Baugrunds das Bauvorhaben verkomplizieren, so kann es sinnvoll sein, diese Bodenschicht einfach auszutauschen und durch einen tragfähigeren Untergrund zu ersetzen. Voraussetzung hierfür ist neben dem Abwägen des Aufwands selbstverständlich auch, dass der neue Boden ausreichend und günstig verfügbar ist. Einem Bodenaustausch muss sich immer eine angemessene Verdichtung anschließen.
- Bodenmischverfahren: Eine weitere Möglichkeit, die oberflächliche Beschaffenheit des Baugrunds aufzubessern, ist die Beimischung von verschiedenen Suspensionen. Hierbei kommen in der Regel Bindemittel wie Beton, Zement oder Kalk gemischt mit Wasser zum Einsatz. Der Zusatz dieser Baustoffe erhöht nach der Aushärtung die Stabilität des Bodens. Bodenmischverfahren können punktuell oder flächendeckend erfolgen.
- Bodenverdichtung: Liegt bereits ein geeigneter Untergrund vor, kann eine einfache Maßnahme zur Baugrundverbesserung auch die zusätzliche Verdichtung von diesem sein. Hierfür können simple Rüttelplatten oder Walzen zum Einsatz kommen oder aber es werden schwere Fallplatten an Hebemaschinen für eine noch dichtere Lagerung genutzt. Sollten tiefere Verdichtungsarbeiten erforderlich sein, existieren Sonderverfahren im Spezialtiefbau, wie etwa die Rütteldruck- oder die Rüttelstopfverdichtung. Bei diesen wird der Boden durch mechanische Belastung seitlich verdrängt und so verdichtet, Hohlräume füllt verschiedenes Füllmaterial (wie z B. Schotter oder Kies) auf.
- Baugrundinjektionen: Bei diesen Verfahren zur Baugrundverbesserung werden die Hohl- oder Porenräume in Böden mit verschiedenen Suspensionen oder Emulsionen wie Bindemittel, Schäume, Gele oder Harze verfüllt. Die Substanzen lassen sich dabei durch Nieder- und Hochdruckinjektion, Fels- und Hebungsinjektion oder aber durch Bodenvermörtelung in den Boden einbringen. Injektionsverfahren sind jedoch sehr aufwendig und kostenintensiv und werden nur selten verwendet. Hauptnutzung ist meist die temporäre Sicherung und Abdichtung von Baugruben.
- Stützelemente/Tiefgründungen: Ist die Tragfähigkeit des Baugrunds nicht durch mehr oder weniger oberflächliche Verfahren zu gewährleisten, müssen gesonderte Stützen in den Boden eingebracht werden. Hierbei kann es sich um verschiedene Pfähle, verfüllte Brunnenringe oder aber Senkkästen handeln. Die zusätzlichen Stützen nehmen die Last vom Bauwerk auf und leiten sie in tiefere, tragfähigere Bodenschichten ab, so dass instabile, oberflächennahe Böden weniger belastet werden.
Abhängig von der Feuchtigkeit im Boden ist es zudem eventuell erforderlich, den Baugrund zu entwässern bzw. das Grundwasser abzusenken. Dies kann über Baugruben in offener oder geschlossener Wasserhaltung, mittels Brunnen und Pumpen oder aber durch verschiedene Drainagesysteme erfolgen.
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