20.05.2017
Heiner Fromm

Geotechnische Herausforderungen der innerstädtischen Nachverdichtung

Wirtschaftlichkeit von Anfang an

Immer mehr Menschen zieht es in die Stadt, 2015 bereits drei von vier Deutschen. Da innerstädtische Flächen knapper werden, bauen Architekten und Städteplaner in die Höhe. Die Gründung dieser Sonderbauten verlangt eine besondere geotechnische Expertise.

828 Me­ter ragt der Burj Kha­li­fa in den Him­mel über Du­bai. Mit über 160 Stock­wer­ken ist er der der­zeit höchs­te Wol­ken­krat­zer der Welt. Doch schon bald soll der Gi­gant durch noch hö­he­re Pres­ti­ge­ob­jek­te in den Schat­ten ge­stellt wer­den. Der Jed­dah Tower im be­nach­bar­ten Sau­di-Ara­bi­en soll bis 2019 fer­tig­ge­stellt sein und die 1.000-Me­ter-Mar­ke bre­chen. Chi­na und die Ver­ei­nig­ten Ara­bi­schen Emi­ra­te pla­nen ähn­lich ho­he Bauwerke.

Hier­zu­lan­de ist man von Ge­bäu­den die­ser Hö­he noch weit ent­fernt. Das höchs­te deut­sche Hoch­haus, der Com­merz­bank Tower in Frank­furt, misst ge­ra­de ein­mal 260 Me­ter – im in­ter­na­tio­na­len Ver­gleich ein Zwerg un­ter den Wol­ken­krat­zern. Den­noch de­fi­niert die Lan­des­bau­ord­nung Hes­sen be­reits Hoch­häu­ser mit mehr als 22 m Hö­he als Sonderbauten.

Die­se Son­der­bau­ten stel­len Bau­her­ren, Pro­jekt­ent­wick­ler und In­ves­to­ren vor vie­le recht­li­che, fi­nan­zi­el­le, um­welt­be­zo­ge­ne und fach­li­che Fra­gen. Die im Un­ter­grund ver­bor­ge­nen geo­tech­ni­schen As­pek­te bei der Her­stel­lung ei­nes Bau­werks wer­den da­bei oft un­ter­schätzt. Doch erst ein sorg­fäl­tig er­kun­de­ter Bau­grund und ei­ne durch­dacht ge­plan­te und be­mes­se­ne Bau­gru­be ma­chen Hoch­h­aus­grün­dun­gen und die not­wen­di­gen Tief­bau­ar­bei­ten wirtschaftlich.

Der in­ner­städ­ti­sche Raum stellt höchs­te An­for­de­run­gen an das Grün­dungs­kon­zept. Be­eng­te Platz­ver­hält­nis­se, oft mit di­rekt an­gren­zen­der Ver­sor­gungs- und Ver­kehrs­in­fra­struk­tur so­wie Be­bau­ung, er­schwe­ren die Pla­nung und Aus­füh­rung der Tief­bau­ar­bei­ten. Spe­zi­ell in Frank­furt kom­men schwie­ri­ge Bau­grund­ver­hält­nis­se hin­zu, denn die Wech­sel­la­gen aus Ton, Sand und Fels ma­chen den Ab­trag ho­her Las­ten oder die Her­stel­lung ei­ner was­ser­dich­ten Bau­gru­be noch komplizierter.

Die kom­ple­xen An­for­de­run­gen spie­geln sich auch in ein­schlä­gi­gen Nor­men zu geo­lo­gi­schen Un­ter­su­chun­gen im Bau­we­sen wie­der. Dem­nach wer­den Stan­dard­bau­ten wie Ein- und Mehr­fa­mi­li­en­häu­ser in die geo­tech­ni­schen Ka­te­go­ri­en 1-2 ein­ge­ord­net. Hoch­häu­ser da­ge­gen zäh­len zur geo­tech­ni­schen Ka­te­go­rie 3 und ver­lan­gen er­wei­ter­te geo­tech­ni­sche Kennt­nis­se und Erkundungen.

Mit vier bis fünf Un­ter­ge­schos­sen er­reicht die Bau­gru­be schnell ei­ne Tie­fe von 20 Me­tern oder mehr und muss da­mit sta­tisch wirk­sam um­schlos­sen wer­den. Au­ßer­dem muss sie ge­gen Grund­was­ser ge­schützt oder das Grund­was­ser ab­ge­senkt wer­den. In bei­den Fäl­len sind im­mer auch was­ser­schutz­recht­li­che As­pek­te zu be­rück­sich­ti­gen – ins­be­son­de­re dann, wenn bei der Ent­nah­me von Grund­was­ser schad­stoff­be­las­te­te Wäs­ser ge­för­dert wer­den, die vor Wie­der­ein­lei­tung auf­zu­be­rei­ten sind. Zu­dem wer­den beim Aus­hub der Bau­gru­be gro­ße Erd­mas­sen und ggf. auch Alt­bau­sub­stanz be­wegt, die fach­ge­recht un­ter­sucht und ent­sorgt wer­den müssen.

Um die gro­ßen Hoch­haus­las­ten si­cher ab­zu­tra­gen und Set­zun­gen bei be­nach­bar­ten Be­stands­ge­bäu­den zu ver­mei­den, hat sich die Kom­bi­nier­te Pfahl-Plat­ten­grün­dung (KPP) als wirt­schaft­li­che Grün­dungs­art be­währt. Da­bei wer­den die Las­ten – wie der Na­me be­reits an­deu­tet – nicht aus­schlie­ß­lich über die Fun­da­ment­plat­te, son­dern zu­sätz­lich über Grün­dungs­pfäh­le in den Un­ter­grund ab­ge­tra­gen. Da sich die Ele­men­te Pfahl, Bau­grund und Bo­den­plat­te ge­gen­sei­tig be­ein­flus­sen, sind die­se Wech­sel­wir­kun­gen mit Hil­fe mehr­di­men­sio­na­ler nu­me­ri­scher Mo­del­le und in en­ger Ab­stim­mung mit dem Trag­werks­sta­ti­ker Hoch­bau ex­akt zu be­mes­sen – ei­ne in der Bran­che nicht all­täg­li­che Auf­ga­be, die lang­jäh­ri­ge theo­re­ti­sche und prak­ti­sche Er­fah­rung voraussetzt.

Die tech­nisch und wirt­schaft­lich op­ti­mals­te Grün­dungs­va­ri­an­te zu fin­den, er­for­dert im­mer das gleich­zei­ti­ge Ein­den­ken in meh­re­re As­pek­te: Das Bau­werk mit sei­nen Las­ten, die bau­li­che Si­tua­ti­on im Um­feld, die Be­schaf­fen­heit von Bau­grund, Grund­was­ser und Aus­hub­ma­te­ri­al so­wie die Bau­lo­gis­tik im Zu­ge der Grün­dung. Gleich­wohl las­sen sich die Bau­kos­ten mit ei­ner fun­dier­ten geo­tech­ni­schen Pla­nung und Be­ra­tung aus ei­ner Hand er­heb­lich re­du­zie­ren. Auf die­se Wei­se ha­ben In­ves­to­ren, Bau­her­ren und Pro­jekt­ent­wick­ler die Ge­wiss­heit, dass ihr Bau­werk von An­fang an auf ei­nem si­che­ren und öko­no­misch trag­fä­hi­gen Fun­da­ment ruht.

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Der Autor
Quelle: CDM Smith Consult GmbH
Heiner Fromm
Bereichsleiter Geotechnik Rhein-Main-Region,
CDM Smith Consult GmbH