11.03.2024
Dipl.-Ing. (FH) Ingo Korthals

Projektbericht

Sicherung von Bestandsfundamenten

Ein neuer Personenaufzug in einem Mehrfamilienhaus verschafft allen Mietern einen verbesserten Wohnkomfort und Barrierefreiheit.

Ist der Personenaufzug als Anbau unmittelbar am Bestand vorgesehen, können jedoch Zusatzmaßnahmen zur Sicherung des Bestands erforderlich werden. Schließlich sollen Bauschäden schon im Vorfeld vermieden werden

Im Zuge des Umbaus und der Modernisierung der unterkellerten, 6-geschossigen Bestandsgebäude sind Personenaufzüge mit Treppenhäusern zu errichten. Insgesamt sollen so 6 Anbauten entstehen. Im Zuge der Planung wurden Baugrunduntersuchungen von einem örtlichen Erdbaulabor durchgeführt. Ausgewählte Ergebnisse der Untersuchungen sind in den Abb. 1 und 2 dargestellt.

Demnach steht im Bereich der Baugrubensohle ein Gründungspolster an, welches sich aus einem Kies-Sand-Gemisch zusammensetzt. Unterlagert wird das Gründungspolster von fluviatilen Sedimenten (Flusssande / Flusskiese). Die Unterkante der Bestandsgründung liegt bei ca. 1,55 m unter der Geländeoberkante (GOK). Die Gründungssohle der neuen Anbauten liegt jedoch etwas unterhalb der vorhandenen Gründungssohle des Bestandsgebäudes.

Aufgrund dessen, dass die Gründungssohle der neu zu errichtenden Anbauten tiefer liegen als die Bestandgründung, wurde von der Unterfangung sämtlicher Bestandsfundamente nach DIN 4123 ausgegangen (in Abb. 3 und 4 dargestellt). Eine klassische Unterfangung in den vorgesehenen Bereichen zu realisieren war jedoch aufgrund des hohen technischen und zeitlichen Aufwandes nicht möglich und wurde verworfen.

Als pragmatische Lösung im Sinne der Sicherung des Bauzustandes wurde die Injektion von expandierenden Polyurethanharzen vorgeschlagen, mit dem Ziel, die Grundbruch- und die Böschungsbruchsicherheit bei der Freilegung der vorhandenen Gründung zu gewährleisten. Die notwendigen Nachweise erfolgten mit der Software GGU-Stability für die von URETEK vorgegebenen maximalen Ausschachtungsgrenzen gemäß Abb. 4 (gestrichelte Linien).

Wirtschaftliche und schnelle Lösungen
Aus dem bestehenden Keller heraus wurden unter den betroffenen Längswänden und den jeweiligen angrenzenden Querwänden (Abb 3) im Abstand von ca. 0,80 m Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 16 mm gesetzt In diese Bohrlöcher wurden Injektionslanzen in zwei Ebenen bis in Tiefen von ca. 1,00 m und 2,00 m unter Bohransatzpunkt eingebaut. Durch die Lanzen wurde ein Zweikomponenten-Expansionsharz flüssig und unter kontrolliertem Druck in den Baugrund gepresst (Abb 5 bis 7). Durch die Volumenvergrößerung der Harze und die dabei entstehende Expansionskraft wird der Untergrund örtlich aufgesprengt. Das Injektionsmaterial füllt Hohlräume bzw. Porenvolumina des Baugrundes aus und erzeugt eine Verklebung der Körner. Weiterhin entstehen Harzlamellen, welche den Boden geogitterähnlich bewehren und das Aktivieren von Rutschungen der Erdmassen vermeiden. Die Harze sind unter der Fundamentsohle je nach Porenvolumengehalt des Kieses bzw. des Kiessandes stochastisch verteilt. Die Baugrundverbesserung zur Sicherung der Bestandsfundamente resultiert in erheblichen Maße aus der Verspannung des Bodens zwischen der Fundamentsohle und dem tieferen Baugrund.

 Die Ausdehnung des Harzes bewirkt eine Zunahme der horizontalen Spannungen, bis diese den Betrag der Auflast erreichen (hydrostatische Druckverhältnisse). Sobald keine weitere horizontale Verspannung des Bodens möglich ist, bleibt eine Hebung des Bauwerks/Fundaments als die einzige Bewegungsmöglichkeit zum Abbau der hohen Expansionsdrücke. Für die millimetergenaue Überwachung der Injektionen und Kontrolle der Bauwerksreaktion werden Rotationslaser aufgestellt und Laserempfänger (Abb. 7) am Bauteil befestigt, die permanent in Verbindung stehen und somit jede Bewegung der Baukonstruktion registrieren. Es wurde an sämtlichen Stellen eine Anhebungsreaktion von 0,5 mm erzielt, die als Nachweis dafür dient, dass der Baugrund regelrecht verspannt und verdichtet wurde und das Optimum der Bodenverbesserung erreicht wurde.

Standsicherheit Nachgewiesen
Nach den Arbeiten der Baugrundverstärkung für die Sicherung des Bauzustandes wurden jeweils an den Hauseingängen 6 Schürfgruben angelegt, um Proben aus dem verstärkten Bodenkörper zu entnehmen. Die Entnahme erfolgte durch das am Projekt beteiligte Erdbaulabor. An den Proben wurde die Scherfestigkeit mittels Rahmenscherversuchen gemäß DIN 18137 untersucht, um die Scherparameter des mit URETEK Expansionsharz verstärkten Baugrunds labortechnisch zu bestimmen. Die ermittelten Scherparameter lagen dabei im Bereich

Reibungswinkel:  φ’ 36 38 7

Kohäsion:  c’ 27 9 31 2 kN/m²

Die angegebenen Werte für die Planung und für die geotechnischen Nachweise der Grundbruch- und Böschungsbuchsicherheit wurden somit labortechnisch bestätigt.

Technische Details
OBJEKT: Mehrfamilienhaus, Heidenau
MASSNAHME: Kohäsive Baugrundverkittung und –verstärkung
BAUGRUND: Kies-Sand-Gemisch
URSACHE: Angrenzende Anbauten
METHODE: URETEK DeepInjection®
UMFANG/DAUER: 72 lfm- 4 Tage
TECHNISCHER BERATER: Dipl.-Ing. (FH) Ingo Korthals

Das Event zum Thema
Der Autor
Dipl.-Ing. (FH) Ingo Korthals
Technischer Berater
URETEK Deutschland GmbH, Niederlassung Ost