Die Nachgründungsmaßnahmen am historischen Rathaus - Stump ...

Thomas Groß, Rainer Grede 3. Kolloquium Bauen in Boden und Fels, Ostfildern 2002
Die Nachgründungsmaßnahmen am historischen Rathaus
Zweibrücken unter besonderer Berücksichtigung der historischen
Bausubstanz
THOMAS GROß
Stump Spezialtiefbau GmbH, NL Langenfeld
RAINER GREDE
Stump Spezialtiefbau GmbH, NL Langenfeld
ZUSAMMENFASSUNG
Das Rathaus Zweibrücken ist ein ca. 230 Jahre altes historisches denkmalgeschütztes Gebäude. Da es wieder, in einem
der heutigen Zeit angepaßtem Zustand genutzt werden soll, mußte die ursprüngliche Eichenpfahlgründung saniert werden.
Diese aufgrund wechselnder Grundwasserstände verrottende Gründung sowie der ungünstige Baugrund verursachten
laufende Setzungen. Um diese Setzungen und somit Schäden am Gebäude abzustellen, wurde sie durch Düsenstrahlkörper
ersetzt. Dies geschah unter beengtesten Verhältnissen im Keller und außerhalb des Gebäudes an allen tragenden
Wänden. Vor der Ausführung der Düsenstrahlarbeiten war zunächst das tragende Mauerwerk, auf dem die Gewölbedecken
ruhen, so zu sanieren, daß es in der Lage ist die Lasten des Gebäudes im Bereich der frischen Düsenstrahlkörper,
in dem technisch bedingt der Baugrund temporär praktisch nicht tragfähig ist, durch Gewölbebildung zu
übernehmen. Dies geschah durch Injektion und Vernadelung des Mauerwerks, welche auf den historischen Bestand des
Bauwerks abzustimmen war.
1. EINLEITUNG
Im Zentrum von Zweibrücken nahe des die Stadt durchquerenden
Schwarzbachs befindet sich das historische
und denkmalgeschützte Rathaus. Es wurde in der Zeit
des Barocks von ca. 1760 – 1775 errichtet. Im Jahre
1858 wurde ein weiteres Geschoss aufgestockt.
Bild 1: Ansicht des Rathauses
Das Rathaus wies umfangreiche zum Teil erhebliche
Setzungsschäden auf, welche eine zeitgerechte Nutzung
des Gebäudes fast unmöglich machten. Teilweise gingen
die Schäden, die auch durch Bausünden aus der
Vergangenheit im Rahmen von Umbauten verursacht
waren, soweit, daß fast von Einsturzgefahr bestimmter
Teile des Gebäudes gesprochen werden musste.
Durch die Stadt Zweibrücken wurde daher ein Gesamtkonzept
für die Nutzung des Gebäudes und auch der
angrenzenden Gebäude entwickelt. Angrenzende Gebäude
wurden schon in einer vorhergehenden Bauphase
saniert.
Voraussetzung für eine Sanierung des Gebäudes in
seiner Gesamtheit und damit der Ermöglichung einer
zeitgerechten Nutzung war allerdings die Sanierung der
Gründung. Nur so konnten weitere Setzungen und damit
erneute Schäden vermieden werden.
Im weiteren wird die Planung und die Durchführung
dieser Arbeiten beschrieben.
Die sorgfältige und umfassende Planung machte eine
Ausführung der Sanierungsarbeiten an der Gründung in
dem Zeitraum von Mai 2000 bis Februar 2001 möglich.
Die Setzungen konnten gestoppt werden und das Gebäude
wurde wieder in einen gebrauchsfähigen Zustand
versetzt.
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2. BAUGRUNDSITUATION
Der unter dem Rathaus anstehende Baugrund wurde als
sehr ungleichmäßig und inhomogen erkundet. Die Abweichungen
der Höhenkoten und der Schichtdicken der
einzelnen Bodenschichten betragen mehrere Meter.
Unterhalb der alten Fundamente stehen zu einem großen
Teil Auffüllungen an, welche in bis zu 7 m Tiefe erkundet
wurden. Die Auffüllungen bestehen aus Sanden,
teilweise organischen Schluffen und Tonen in lockerer
Lagerung bzw. in weicher bis breiiger Konsistenz.
Die unterschiedlich starken Auffüllungen stammen aus
einer Verfüllung des Schwarzbachbettes, welcher vormals
am Platz des Rathauses floß und verlegt wurde.
Deshalb sind auch zahlreiche Hindernisse wie Holz und
Steine eingelagert.
Unter den Auffüllungen stehen in unterschiedlicher
Mächtigkeit bindige Schwemmablagerungen an. Diese
wiederum werden von nur dünnen Schichten von
Schwemmsanden unterlagert.
Unterhalb dieser Schichten steht Sandstein mit hohen
Tragfähigkeiten von ca. 7.000 bis 10.000 kN/m² an. Der
Horizont der kompakten Sandsteinoberkante liegt bei 6
m bis 8,5 m unter Gründungsunterkante.
Hieraus ergeben sich unterschiedlich dicke, stark setzungsempfindliche
Bodenschichten unter der Gründung.
Bild 2: Charakteristischer Bodenaufbau
3. BESTEHENDE GRÜNDUNGSSITUATION
Der oben beschriebene Baugrundaufbau, im wesentlichen
beeinflusst durch den Bau in dem ehemaligen Bett
des Schwarzbaches, war schon zur damaligen Zeit Anlass
für die Baumeister über eine besondere Gründung
nachzudenken. Sie wählten die im folgenden geschilderte
Gründungsmethode.
Das Rathaus war komplett auf Eichenpfählen mit einem
Durchmesser zwischen 10 und 18 cm gegründet. Auf
den Pfählen war ein Rost aus Eichenbalken aufgebaut.
Der Rost bestand im wesentlichen aus Längsbalken,
teilweise waren auch Querbalken angeordnet. Auf dem
Pfahlrost wiederum war das Natursteinmauerwerk der
aufgehenden Wände gesetzt.
Die Unterkante des Natursteinmauerwerks befand sich
im Mittel ca. 0,5 m unterhalb der Kellersohle.
Im Vorfeld der eigentlichen Maßnahme wurden an
freigelegten Pfählen die Längen mittels dynamischen
Integritätsprüfungen untersucht. Es ergaben sich Längen
zwischen 2,2 und 2,7 m, in Ausnahmefällen bis zu 3,6
m.
Damit liegen die Füße der Eichenpfähle im wesentlichen
im aufgefüllten Baugrund. Die Tragfähigkeit der
Pfähle ist aus diesem Grund als nicht allzu hoch anzusehen.
Ein Teil der Setzungen ist darauf zurückzuführen, daß
der zulässige Spitzendruck überschritten wurde und die
Pfähle sich langsam in den Baugrund eindrücken, so
daß auch die Fundamente in Form von Streifenfundamenten
über ihre Fläche mittragen und somit sozusagen
eine „Pfahl-Platten-Gründung“ vorliegt.
Die zulässigen Flächenpressungen für den anstehenden
bindigen Baugrund sind jedoch so gering, daß zwangsläufig
Setzungen auftreten.
Das Gebäude hat sich über lange Zeit gesetzt. Das Maß
der Setzungen ist heute nicht mehr genau festzustellen.
Es ist jedoch davon auszugehen, daß es sich um mehrere
Dezimeter handelt.
Ein Großteil der Setzungen muß sich unmittelbar in der
Bauphase eingestellt haben. Ein zweiter Setzungsschub
ist nach dem Aufstocken des Gebäudes anzunehmen.
Die alten Eichenpfähle wurden auf ihren Zustand untersucht.
Die Ergebnisse sind sehr unterschiedlich. Zum
Teil sind die Pfähle sehr gut erhalten, andererseits sind
auch Bereiche vorzufinden, in denen die Pfähle fast
vollständig zersetzt sind. Dies sind auch die Bereiche in
denen zufolge des Rissbildes die größten Setzungen im
Gebäude aufgetreten sind.
Zum Zeitpunkt der Baumaßnahme stand das Grundwasser
ca. 20 bis 30 cm unter der Unterkante des Natursteinmauerwerks.
Es wurden jedoch auch schon deutlich
abweichende Wasserstände gemessen, die wesentlich
tiefer lagen. Die Pfahlköpfe liegen also in der Wasserwechselzone.
Dies führt zu einer fortschreitenden Zerstörung
der Pfähle im oberen Bereich, so dass die über
die Pfähle aufgenommenen Kräfte geringer werden.
Die Zersetzung der Pfähle führt dazu, daß weitere Lasten
über die Flächenwirkung des Mauerwerks abzutragen
sind, wodurch weitere Setzungen auftreten. Aufgrund
des unterschiedlichen Erhaltungsgrades der
Pfähle kommt es jedoch hier zu unterschiedlichen Setzungen
und somit zu Schäden im Gebäude.
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Bild 3: Prinzipskizze vorhandene Gründungssituation
Aufgrund dieser immer weiter fortlaufenden Zersetzung
der Gründungspfähle und dem damit verbundenen Volumenverlust
sowie weiteren Lasterhöhungen auf die
Fundamente, konnte mit einem Abklingen der Setzungen
keinesfalls gerechnet werden.
4. PLANUNG UND KONZEPT
4.1 Allgemeine Planung
Das Rathaus besteht aus zwei Gebäudeteilen, dem Gebäude
Schillerstr. 2 und dem Gebäude Herzogplatz 1,
wobei beim Gebäude Schillerstr. 2 nur die Fassade unter
Denkmalschutz steht.
Im Rahmen der Vorplanung wurden mehrere Varianten
einer möglichen Sanierungsmethode untersucht. Beispielsweise
wurden die Einsatzmöglichkeiten diverser
Nachgründungen mit Pfählen (Wurzel-Pfähle, Ramm-
Pfähle, Ortbeton-Pfähle usw.) überprüft.
Diese Lösungen wurden aus Gründen der Geometrie
und da es kaum möglich war die Kräfte in das Mauerwerk
der vorliegenden Qualität einzuleiten, verworfen.
Es wurde festgelegt, dass nur eine Sanierung mit Hilfe
des Düsenstrahlverfahrens aus wirtschaftlicher und
technischer Sicht in Frage kommt. Dazu mußte
zwangsläufig die für das Gebäude geplante Mauerwerkssanierung
an die Maßgaben des Düsenstrahlver-
fahrens angepasst werden.
Die Arbeiten des Düsenstrahlverfahrens und der Mauerwerkssanierung
wurden zur Ausführung ausgeschrieben.
Ebenso wurde die Erstellung der Statik und der
Detailplanung der Sanierungsarbeiten mit ausgeschrieben
und der ausführenden Firma beauftragt.
Die Planung bezog sich auf die folgenden Gebäudeteile:
Das Gebäude Herzogplatz war komplett zu erhalten, so
daß hier ein Gesamtkonzept erarbeitet werden musste.
Beim Gebäude Schillerstr. 2 wurde nur die Strassenfassade
als erhaltenswert eingestuft, so daß der Rest des
Gebäudes abgebrochen wurde. Die Fassade mußte
nachgegründet werden.
Bild 4: Grundriss der zu unterfangenden Gebäudeteile
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Um die Grundlagen für die weitergehende Planung der
Sanierungsmaßnahmen zu erhalten, waren zunächst die
Randbedingungen zu klären und insbesondere das Mauerwerk
des Gebäudes zu untersuchen.
Hierzu wurden zahlreiche Kernbohrungen horizontal
durch das Mauerwerk geführt. Hieraus konnten Erkenntnisse
über den Aufbau des Mauerwerks und seine
Güte erhalten werden.
Es handelt sich in weiten Teilen des Gebäudes um ein
zweischaliges Mauerwerk mit je einer tragenden Außenund
Innenschale, die in unterschiedlichen Abständen
zueinander hergestellt worden sind. Der Abstand der
Schalen betrug zwischen 0 und 10 cm. Wenn die Schalen
auf Abstand gemauert waren, wurde teilweise eine
Verfüllung mit nichtbindigem Material vorgefunden.
Zum Teil stand die Fuge auch offen.
Die zwei Mauerwerksschalen waren für die weitere
Planung insofern von Bedeutung, als daß es nicht möglich
war nur eine Schale für sich zu unterfangen, sondern
das beide Hälften bearbeitet werden mußten. Eine
zunächst angedachte Lösung mit alternierend angeordneten
DSV-Körpern rechts und links unter den einzelnen
Schalen im Abstand von ca. 3 m kam also für die
weitere Planung nicht in Frage.
4.1.1 Mauerwerkssanierung
Für das Mauerwerk wurde festgelegt, das es durch
Mauerwerksinjektion und Vernadelung zu sanieren ist.
Ziel dieser Maßnahme war es, ein „kompaktes“ Mauerwerk
mit einer gleichmäßigen statisch ansetzbaren Mindestfestigkeit
zu erreichen. Zum einen sollte die Mauerwerkssanierung
die vorhandene Bausubstanz insoweit
ertüchtigen, als es die geänderte Gebäudenutzung mit
seinen erhöhten Gebrauchslasten erfordert, zum anderen
war der gesicherte Verbund des Mauerwerks die
Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche und schadlose
Nachgründung im Düsenstrahlverfahren.
Geplant wurde, Diamantkernbohrungen Durchmesser
32 mm aus dem Inneren des Gebäudes so auszuführen,
daß sie ca. 10 cm vor der Aussenkante des Mauerwerks
endeten. Diese Bohrungen sollten mit dem Minimum an
notwendiger Wasserspülung durchgeführt werden, um
keine Feuchtigkeit ins Mauerwerk einzutragen und
dieses weiter zu schädigen. In geschädigten Mauerwerksteilen
sollten die Bohrungen als Trockenbohrung
ausgeführt werden; speziell in den Bereichen, in denen
die z. T. barocken Stuckarbeiten und -applikationen den
Einsatz von Wasser untersagten.
Die Bohrungen sollten im versetzten Raster von 1,00 m
auf 1,00 m ausgeführt werden, so daß auf eine Bohrung
1 m² Mauerwerk entfiel.
Im Bereich der Fundamente wurde das Raster planmäßig
teilweise verdichtet und zusätzliche Nadeln angeordnet,
um zu gewährleisten, dass das Mauerwerk im
Rahmen der DSV-Arbeiten die notwendigen Gewölbe
für die temporäre Stützung des aufgehenden Mauerwerks
bilden kann.
4.1.2 Unterfangung mit dem Düsenstrahlverfahren
Die Planung der Unterfangung mit dem Düsenstrahlverfahren
war weit aufwendiger.
Das Düsenstrahlverfahren gilt als sicheres und setzungsarmes
Verfahren zur Unterfangung von Gebäuden.
Es gibt vielseitige Geräte, die ein Arbeiten auch unter
beengten Verhältnissen erlauben. Die Anordnung der
Unterfangungskörper unterliegt nahezu keinen Begrenzungen,
da aus verschiedenen Einzelsäulen beinahe jede
Kubatur hergestellt werden kann.
Die neu zu errichtenden Gebäudeteile wurden auf
Großbohrpfählen gegründet. Das Setzungsverhalten der
unterfangenen Gebäudeteile und der angeschlossenen
Neubauten wurde als vergleichbar eingestuft.
Durch eine geeignete Nachgründung sollten die anhaltenden
Setzungen des Rathausgebäudes gestoppt werden.
Folgende Randbedingungen waren für die Planung zu
beachten:
• Die Mauerwerksfestigkeit ist mit maximal 1 N /
mm² anzusetzen. Da es sich um Natursteinmauerwerk
mit Trasszementmörtel handelt, ist gemäß
DIN 1053 Tabelle 10 auch bei den höchsten Steinfestigkeiten
kein anderer Wert zulässig.
• Die Raumhöhe im Bereich der zu unterfangenden
Wände ist aufgrund der Gewölbedecken in großen
Teilen deutlich kleiner als 2,00 m.
• Die Düsenstrahlkörper sollten im frisch hergestellten
Zustand nicht mehr als ca. 0,65 m² Fläche aufweisen,
um den Bereich unter den Wänden temporär
nicht zu sehr zu schwächen.
• Im Bereich des Felses wird für die Sohlpressung
der Düsenstrahlkörper auf dem Fels ein Wert von
zul s = 2000 kN / m² zugelassen.
Aufgrund dieser Vorgaben wurden zahlreiche Detaillösungen
erarbeitet, welche ausführbar waren. Zur Ausführung
kam letztlich eine Variante, welche eine statisch
saubere Lösung darstellt und zudem aufgrund Ihrer
relativ geringen Massen wirtschaftlich war.
Zur Ausführung freigegeben wurde ein kombiniertes
System aus Halb- und Vollsäulen im Düsenstrahlverfahren.
Im folgenden wird nur diese zur Ausführung gekommen
Lösung erläutert.
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Bild 5: Prinzip der Unterfangung im Düsenstrahlverfahren
Bild 6: Prinzipskizze Unterfangung einer Außenwand,
welche nur von einer Seite zugänglich ist.
Das gewählte Konzept sah vor, zunächst den Bereich
direkt unterhalb der Fundamente mittels DSV-Körpern
zu sichern.
Hierzu sollten ausschließlich Halbsäulen verwendet
werden, um in dieser Phase nicht zu große Bereiche des
Fundamentes zu schwächen. Die Halbsäulen wurden
mit einem planmäßigen Durchmesser von 1,30 m projektiert,
was der oben genannten Forderung von nur
0,65 m² geschwächter Fläche unter dem Fundament
entspricht.
Auf diese Weise sollte zunächst ein durchgehender
Balken unter den Fundamenten in Breite der Fundamente
und einer Tiefe von 2,00 m hergestellt werden.
Diese Kubatur konnte natürlich nicht in diesen Idealmassen
hergestellt werden, sondern hatte produktionsbedingte
Überstände über die Sollkubatur hinaus.
Nach diesem Schritt wurden die Fundamente insofern
als gesichert angesehen, dass für die weiteren Arbeiten
mit Vollsäulen mit einem Durchmesser von 1,30 m
gearbeitet werden konnte.
Die DSV-Vollsäulen unter dem bereits hergestellten 2
m dicken DSV-Balken sollten in der Regel auf einen
Abstand von 2,50 m gesetzt werden. Zwischen den
Vollsäulen verblieben also Lücken.
In diesem Bereich wurde die Last aus den Einzelsäulen
über Gewölbewirkung in den 2m dicken DSV-Balken
abgeleitet. Durch die Lastausbreitung in dem Balken
liegen in der Fuge Mauerwerk zu DSV-Körper gleichmäßige
Spannungsverhältnisse vor.
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5. AUSFÜHRUNG DER ARBEITEN
5.1 Mauerwerkssanierung
Die Mauerwerkssanierung wurde mit der Herstellung
der insgesamt ca. 1100 lfdm Diamantkernbohrungen
begonnen. Die Bohrungen dienten nicht nur der Injektion,
sondern auch der großflächigen Untersuchung des
aufgehenden Gebäudes.
In diese Bohrungen wurden zunächst Edelstahlnadeln
eingebaut, um die Schalen miteinander zu verbinden.
Anschließend wurden Injektionsstutzen eingemörtelt,
über welche dann die Injektion ausgeführt wurde. Nach
Beendigung der Injektion wird der Schieber des Injektionsstutzens
geschlossen und die Injektion konnte an
anderer Stelle fortgesetzt werden.
Bild 7: Injektionsstutzen
Die Arbeiten wurden stets versetzt ausgeführt, damit in
Bereichen mit größeren Hohlräumen ein Aufspalten der
Schalen infolge des Flüssigkeitsdruckes im Wandinneren
vermieden werden konnte.
Verbände mit augenscheinlich stark beschädigtem Fugenbild
wurden vorab mit verträglichen und für die
Denkmalpflege zugelassenen Mörteln neu ausgefugt;
einzelne Schadstellen wurden injektionsbegleitend verschlossen.
Um den gleichmäßigen Erfolg der Mauerwerkssanierung
sicherzustellen, war von Beginn an eine genaue
Dokumentation der Bohr- und Injektionsarbeiten erforderlich.
Dazu wurde vorab ein detailliertes Qualitätssicherungsprogramm
erarbeitet.
Mit einer genauen Analyse der Injektionsmengen, -
drücke und -raten unter Berücksichtigung der Beobachtungen
bei den Bohrarbeiten für jeden einzelnen
Injektionsstutzen, konnte ein zufriedenstellendes Injektionsergebnis
wirtschaftlich erzielt werden. Die Güte
der Injektionen ist durch zahlreiche Kontrollbohrungen
an willkürlich festgelegten, markanten Stellen nachgewiesen
worden.
Ungleich schwieriger gestaltete sich die fortlaufende
Anpassung an die im Gebäude angetroffenen Überra-
schungen. Unter anderem wurden bei den Bohrungen
versteckte Gewölbegänge mit verschütteter 5 – Zentner
Bombe aus dem 2. Weltkrieg, altertümliche Entwässerungskanäle
und verschlossene Kamine in den Wänden
gefunden. Bei der voranschreitenden Entkernung des
Gebäudes wurden schützenswerte Bodenbeläge, zwingend
sanierungsbedürftige Deckenbalken und mehrere
statisch bedenkliche Konstruktionen angetroffen, die
zum Teil wegen akuter Einsturzgefahr erst mit zusätzlichen
Maßnahmen gesichert werden mußten.
Anhand der Dokumentationen und der Ergebnisse bei
der Mauerwerkssanierung, wie z. B. Wandstärken, Statische
Systeme, Zustand des Mauerwerks, etc., wurden
die weiteren Maßnahmen bestimmt, um dem Gebäude
für die anstehende Nachgründung die ausreichende
Stabilität und Standsicherheit zu verleihen.
So mussten einzelne Decken vorsichtig herausgetrennt
und durch leichte Neukonstruktionen ersetzt werden. An
einigen Stellen wurden die bei vergangenen Umbauten
entfernten Wandteile wieder aufgemauert. Bereiche, in
denen sich setzungsbedingt starke Rissbildungen eingestellt
hatten, wurden durch Verankerungen gesichert.
Die z. T. stark angerissenen Deckengewölbe über dem-
Keller wurden ebenfalls vor Ausführung der Nachgründungsmaßnahmen
vernadelt und kraftschlüssig verpresst.
Letztlich wurde der gesamte Schub aus den Kellergewölben
durch eine mehrfach verankerte Vergurtung
abgefangen.
5.2 Sonderfall „Einzelstützen“
An drei hochbelasteten Einzelfundamenten im Keller
des Gebäudes mussten temporäre Fundamentabfangungen
angebaut werden. Nach aufwendiger Rückrechnung
ihrer Belastungssituation hatte sich ergeben, dass sie
sich bereits im Grenzzustand ihrer Tragfähigkeit befanden.
Diese Situation ist durch zahlreiche, nicht aufeinander
abgestimmte, Umbauten im Inneren des Gebäudes aus
vergangener Zeit entstanden. Durch die Umbauten konzentrierten
sich die Lasten vollständig auf die drei Einzelfundamente,
welche allerdings nach genauerer Untersuchung
noch nicht einmal Fundamente hatten. Die Last
sollte allein über den Pfeilerquerschnitt in den Untergrund
abgeleitet werden. Warum diese Einzelfundamente
und Stützen der Last noch standgehalten haben
ist eigentlich nicht zu erklären.
Vor Ausführung der Düsenstrahlarbeiten unter diesen
Fundamenten musste erst die temporäre Abfangung
hergestellt werden.
Umliegende Streifenfundamente wurden zunächst mit
dem Düsenstrahlverfahren gesichert. Hierzu wurden nur
Säulen mit Durchmessern von 0,8 bis 1,0 m hergestellt.
um in diesem sensiblen Bereich keine zu hohen Risiken
einzugehen.
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Bild 8: Prinzipskizze Abfangung der Einzelstützen.
Nach dem diese Unterfangungsbereiche so gesichert
waren, dass man über sie sicher Lasten abtragen kann,
wurden die Einzelfundamente durch Umlagerung der
Lasten über eine Stahlkonstruktion im Erdgeschoss von
den Lasten, bis auf ihr Eigengewicht, befreit.
Zur endgültigen Lösung wurde zunächst der gesamte
Pfeiler engmaschig vernadelt um seinen inneren Zusammenhalt
zu sichern.
Horizontale Mauerwerksanker und seitliche Schubdübel
aus Profilstahl leiteten die Kräfte über die ergänzten
Betonkörper in eigens dafür abgeteufte GEWI – Pfähle
ab. Nur so konnte die sichere Unterfangung dieser Fundamente
im Düsenstrahlverfahren gewährleistet werden.
Alle Arbeiten konnten nur durch eine interdisziplinäre
Zusammenarbeit auf der Baustelle realisiert werden. Bei
allen Veränderungen mußten stets die Belange der
Denkmalpflege Berücksichtigung finden, da das historisch
bedeutsame Gebäude mit Mitteln der Denkmalpflege
bezuschusst wurde.
Erst nach vollendeter Mauerwerkssanierung und Beseitigung
aller weiteren baulichen Mängel wurde das Gebäude
für die Nachgründungsmaßnahmen freigegeben.
5.3 Nachgründung im Düsenstrahlverfahren
Vor dem Beginn der DSV – Unterfangung wurden trotz
vorliegender Erfahrungswerte aus direkt vergleichbaren
Bodenformationen Probesäulen hergestellt. Diese dien-
ten der Bestimmung der relevanten Ausführungsparameter.
Mit herstellungsbegleitender Hydrophonmessung und
partieller Freilegung der Probesäulen nach deren Aushärtung
konnten die maßgebenden Parameter eingestellt
werden. Die Säule der Produktion sollten einerseits den
geplanten Durchmesser von 1,30 m sicher erreichen
andererseits jedoch dem Flächenkriterium von 0,65 m²
je Halbsäule entsprechen.
In einem ersten Arbeitsgang war unter den Fundamenten
ein aus vielen Halbsäulen zusammengesetzter Balken
herzustellen. Dabei wurde durch die Halbsäulen
gewährleistet, dass das Mauerwerk aufgrund der jeweils
nur geringen kurzzeitig aufgeweichten Fundamentbereiche
genügend Standfestigkeit besitzt, um die erforderliche
Gewölbewirkung zur Ableitung der Gebäudelasten
zu aktivieren. Durch abgestimmte Arbeitsfolgen wurde
sichergestellt, daß genügende Zwischenräume zwischen
2 hintereinander herzustellenden Halbsäulen verblieben.
Erst nach ausreichender Erhärtungszeit durften benachbarte
Säulen angefahren werden.
Bild 9: Planausschnit der sogenannten „Bocklösung“ bei
von beiden Seiten zugänglichen Wänden
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Durch die sehr begrenzten Arbeitshöhen der Gewölbekeller
– insbesondere im Bereich der Kämpfer – ist die
extrem flache Neigung mancher Halbsäulen begründet.
Dies ist jedoch gleichzeitig ein Vorteil, da damit ein
entsprechend breiter Balken ausgeführt werden konnte,
der die Lasten besser verteilt.
Die beengten Arbeitsverhältnisse waren für die praktischen
Arbeiten auf der Baustelle eine große Herausforderung.
Bild 10: Produktion der DSV-Körper im Keller
Der so hergestellte Balken diente im folgenden dann
dazu, die Gebäudelasten wiederum über Gewölbewirkung
über wirtschaftlich in aufgelöster Struktur angeordnete
Böcke aus Vollsäulen in den tieferliegenden,
tragfähigen Baugrund abzuleiten. Die etwas steiler geneigten
Vollsäulen konnten nur deshalb in dieser Anordnung
hergestellt werden, da der vorab erstellte Balken
die Möglichkeit der weiteren Ausschachtung bot,
um mit der so gewonnen zusätzlichen Raumhöhe zu
arbeiten.
In dieser Weise wurden insgesamt über 1000 lfdm Halbund
Vollsäulen im Düsenstrahlverfahren hergestellt,
wobei die überwiegende Zahl mit kleinsten Geräten in
Kellern des Rathauses ausgeführt wurde.
Aufgrund der inhomogenen Bodenformationen wurde
bei jeder einzelnen Säule die vorab an Probesäulen
ermittelten Herstellparameter und die erforderlichen
Säulenlängen verifiziert und bei Bedarf angepasst.
Während der gesamten Arbeiten wurden alle Verformungen
im Keller durch ein System von Meßpunkten
mittels Lasernivelliergeräten überwacht und dokumentiert.
Zusätzliche Kontrollmessungen wurden mehrfach
täglich an den Außenwänden des Rathauses durchgeführt.
Mit diesen akribisch verfolgten Maßgaben des Qualitätssicherungsprogramms
konnten sämtliche Arbeiten
ohne Gefährdung der Bausubstanz abgewickelt werden.
Selbst die Unterfangung der freistehenden Fassade der
Schillerstraße 2 ist auf diesem Wege erfolgreich abgeschlossen
worden.
Bild 11: Produktion der DSV-Körper im Keller
6. Zusammenfassung
Historische Gebäude spiegeln unsere Geschichte wieder
und finden daher besondere Beachtung im Rahmen der
Denkmalpflege und ihrer Erhaltung. Infolge ihres Alters
und der über die Jahrhunderte wechselnden Bauweisen
zeigen sie häufig Besonderheiten, die es bei einer Restauration
zu erkunden und zu beachten gilt.
Weiterhin muss deutlich Klarheit über den Aufbau des
Gebäudes im statischen Sinne herrschen. Fehleinschätzungen
in diesem Bereich können schnell zu zusätzlichen
großen Schäden führen.
Für erfolgreiche Sanierungen sind detaillierte Qualitätssicherungsprogramme
zu entwickeln, mit denen die
vorauseilenden Bauwerkserkundungen während der
Ausführung zu verifizieren sind. Anhand der oben beschriebenen
Maßnahmen kann anschaulich gezeigt
werden, daß nur mit Flexibilität und interdisziplinärer
Zusammenarbeit Sanierungsmaßnahmen für alle Baubeteiligten
erfolgreich durchgeführt werden können.
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