Auf gutem Grund

Vom Umgang mit historischen Gründungen

Nein, »auf Sand gebaut« sollten Gebäude nicht sein, weder mächtige Kathedralen noch die einfache Almhütte. Die Ausbildung einer soliden Gründung ist Voraussetzung für die Standsicherheit eines Gemäuers.

Text: Christian Kayser; Fotos: Christian Kayser

Ein Fehler bei der Anlage der Fundamente konnte sogar bedeutende Baumeister ihren guten Ruf kosten: Der große Berliner Barockarchitekt Andreas Schlüter verlor, nachdem der von ihm projektierte Münzturm im tückischen märkischen Sand Schieflage bekam, die Gunst des Königs; Gian Lorenzo Bernini scheiterte, zur Freude seiner Rivalen, an den unzureichend gegründeten Fassadentürmen der Peterskirche.

Gründung auf Fels

»Du bist Petrus und auf diesen Felsen werde ich meine Kirche bauen« (Mt 16, 18-19) – schon die Bibel überliefert, dass die geringsten Schwierigkeiten dort entstehen, wo die Natur für eine gute Gründung sorgte. Wo natürlicher Fels vorhanden war, konnte man unmittelbar darauf aufbauen, und sogar das vor Ort abgearbeitete Material zum Ausführen der Mauern nutzen. Typischerweise findet sich diese Form der Gründung weniger bei Kirchen als vielmehr bei zahlreichen Burganlagen [1], bei denen der Fels auch gleich zu einem abschreckenden, hohen Sockel abgeschrotet werden konnte. Dort, wo allerdings der Fels frei aufragt, ist er der Witterung ausgesetzt, und kann erodieren. Im ungünstigsten Fall wittert also mit der Zeit die Gründung unter der Mauer weg [2].

Gründung von Holzbauten

Bei einfachen, hölzernen Bauwerken, etwa bei einer Scheune oder einer Almhütte, genügte es oftmals, ein starkes Schwellholz aus witterungsbeständigem Material, z. B. Eiche, auf ein Bett aus Kies oder Sand zu legen, um darauf aufbauen zu können [3]. Gerade bei niedrigen Bauten mit ausreichendem, schützendem Dachüberstand war diese einfache Lösung so praktisch wie ökonomisch sinnvoll.

Dort, wo mit Nässe zu rechnen war, also auf feuchtem Grund oder in Hanglage, genügte dies dann doch nicht, denn Holz ist anfällig für Fäulnis. In diesem Fall war geboten, zumindest kräftige Steinbrocken unter die Schwelle zu legen, zwischen denen Wasser durchfließen konnte [4].

Gemauerte Gründungen

Bei größeren oder anspruchsvolleren Bauten benötigt man ein stabiles, massives Fundament, mit dem möglichst sowohl eine frostfreie Gründungstiefe wie auch ausreichend stabiler Baugrund erreicht wird.

Oft nahm man es damit freilich nicht so genau. Man steckte zunächst auf freiem Feld die Baulinien ab, und hob dann oft einfach einen halbmetertiefen Graben aus. In diesen warf man alles, was man so an stabilem Material fand, wie Bruchsteine oder alte Dachziegel. Als Nächstes mischte man einen flüssigen Kalkmörtel an und vergoss den Fundamentgraben. Technisch zwar eine Vorform des Betonbaus, doch war das Ergebnis meist nicht allzu stabil und erlaubte lediglich das Aufführen verhältnismäßig bescheidener Bauten. Zudem ist diese Form der Gründung anfällig für Störungen, denn der Kalkmörtel kann über die Zeit ausgespült werden. Besonders häufig werden entsprechende, mit Setzungsrissen im Mauerwerk einhergehende Schäden von einfach im Erdreich versickerten Abwasser-Fallrohren verursacht.

Große, anspruchsvolle Bauten wie etwa Kirchtürme erforderten dementsprechend eine sehr viel aufwendigere Gründung. Bei hochmittelalterlichen Beispielen finden sich oft sorgfältig aus zugearbeiteten und im Verband versetzten Werksteinquadern gefügte Gründungen, die durchaus bis zu einer Tiefe von 2-3 m abgeteuft wurden. Solche Mauerwerksgründungen sind typischerweise mit Fundamentvorsprüngen, also stufenweise vorspringenden Verbreiterungen ausgebildet. Diese dienen dazu, die Aufstandsfläche des Bauteils zu vergrößern und so die Vertikallasten auf eine möglichst große Fläche zu verteilen [5]. Gute Gründungen ließen sich auch mit »Packungen« mächtiger, großformatiger Findlinge aus Hartgestein erstellen, wie sie sich etwa, als eiszeitliche Hinterlassenschaft, vor allem in Norddeutschland finden. Eine aus so gewaltigen Steinbrocken gefügte Gründung blieb, da sich die Findlinge gegeneinander verkanteten, auch bei Ausspülung des Mauermörtels verhältnismäßig formstabil und belastbar [6].

Wenn möglich, führten die alten Meister die Baugrube so tief hinunter, bis sie sicher auf stabilen Baugrund – z. B. Kies – stießen. Hierfür nahm man teils erheblichen Aufwand in Kauf: Bei einem so (über-)ambitionierten Projekt wie den Kölner Domtürmen hob man sogar eine 15 m tiefe und etwa 30 m breite Baugrube aus, verfüllte sie 10 m hoch mit Steinmaterial und setzte dann darauf die eigentliche, gemauerte Gründung auf. Leider kann man sich auf die Gründlichkeit der alten Baumeister nicht blind verlassen: Bei einem in den Dimensionen des Kölner Doms vergleichbar projektierten Bau, dem Ulmer Münster, wurden die Türme teilweise einfach auf älteren Kellern aufgemauert, und die berühmte Nördlinger Stadtmauer steht abschnittsweise einfach einen halben Meter tief im feuchten Moorgrund.

Historische Pfahlgründungen

Was aber tat man, wenn kein fester Grund zu erreichen war? Wenn, wie es in einem spätmittelalterlichen Baumeister-Handbuch so schön hieß, »böser Grund« anstand? Hier half eine Spickpfahlgründung weiter. Dazu wurden angespitzte Holzstämme aus Eiche oder Ulme in dichter Folge in den feuchten Grund eingeschlagen [7]. Ganz einfach war das jedoch nicht zu bewerkstelligen, und man benötigte eine größere Ramme mit Gegengewicht. In die Lücken zwischen den Stämmen konnte, nach den Empfehlungen des pfälzischen Hofbaumeisters Lorenz Lechler, noch Kohle eingefüllt werden – und, voilà: »Auf solichem Fundmant stehn die Gebäude fest zu ewigen Zeiten«. Mit der Anlage einer Pfahlgründung beabsichtigten die Baumeister, den feuchten und lockeren Grund zu verdichten. Statisch mindestens ebenso wirksam ist bei dieser Gründungsform die Mantelreibung zwischen Pfahl und anstehendem Baugrund. Sollte das Pfahlfundament besonders stabil sein, wurden auf die vertikale Pfähle zusätzlich Schwellen oder sogar ein hölzerner Rost aufgelegt. Auf diesen konnte dann wiederum eine Schicht aus Bruchsteinen mit Kalkmörtel vergossen werden [8].

Viele historische Pfahlgründungen leisten bis heute gute Dienste, besonders prominent in Küsten- oder Inselstädten wie etwa in Venedig. So lange die Holzpfähle im feuchten Grund stecken, halten sie auch wahrhaft für »ewige Zeiten« ihre Standfestigkeit. Probleme treten jedoch auf, wenn die Balken in wechselfeuchtes Milieu geraten, also zeitweilig trocken fallen und erneut wieder nass werden – dann kommt es verhältnismäßig rasch zur Entstehung von Fäulnis an den Holzbauteilen, und schließlich beginnt die Gründung nachzugeben. Ein prominentes Opfer dieses Prozesses war etwa der Ostchor des Mainzer Domes, auf einer Anhöhe über dem Rhein. Fast ein Jahrtausend hielt die Pfahlgründung – dann kam die Rheinregulierung, und mit ihr das Absinken des Grundwasserstandes. Um einen Einsturz des Chorbaus zu verhindern, mussten im frühen 20. Jahrhundert in bergmännischer Handarbeit die verrotteten Pfähle unter der Kathedrale ausgebaut und das Gefüge unterfangen werden.

Besonders aufwendige Gründungen waren bei historischen Steinbogenbrücken erforderlich. Die stets um- und oft auch ausgespülten Gründungen der Brückenpfeiler erforderten stets besonderen Aufwand. Somit stellte auch die Bauzustandssicherung ganz besondere Anforderungen, denn zur Herstellung von Gründung und Brückenpfeilern musste oft ein Teil des Flussbettes zeitweilig trockengelegt werden. Für die Ausführung von Brückenfundamenten sind Entwürfe zahlreicher bedeutender Baumeister überliefert. Hier findet sich etwa als besonders stabile, aber auch aufwendige Lösung, die Errichtung von gegenläufigen »Erdbögen« zwischen den einzelnen Pfeilern, gewissermaßen als »Spiegelung« der Brückenbögen. Diese Bauweise fand bereits in der römischen Antike Anwendung [9].

Maßnahmen bei Gründungsschäden

Was aber ist zu tun, wenn die Gründung entweder bereits in der Bauzeit ein wenig zu sparsam ausgeführt wurde, oder eben – sei es durch veränderte Grundwasserverhältnisse, sei es durch Lasterhöhung wie etwa bei der Aufstockung von Turmbauten – mit der Zeit nachgaben? In solchen Fällen steht dem Denkmaleigentümer meist eine aufwendige und verhältnismäßig kostspielige Maßnahme ins Haus. Bereits die Voruntersuchungen sind meist nicht einfach, denn die Fundamente der Bauwerke sind ja nicht unmittelbar zugänglich. Es gilt, sich gleichermaßen Aufschluss über Art, Größe und Zustand der Gründung zu verschaffen, wie auch den Aufbau und die Kennwerte des Baugrundes zu erkunden. Hierfür sollten frühzeitig Spezialisten für Baugrund und Geotechnik hinzugezogen werden.

Sind die Eckdaten und die Ursache der Schäden bekannt, kann über das weitere Vorgehen entschieden werden. Ist eine tragfähige Gründung lediglich im Mauergefüge ausgespült, kann eine Instandsetzung des Mauerwerks, z. B. durch Injektion von Mörtel in die Hohlräume, erfolgen. Schwieriger wird es jedoch, wenn die Gründung nicht bis zu den tragfähigen Schichten des Bodenaufbaus hinabgeführt wurde, oder etwa eine Pfahlgründung verrottet ist. In diesem Fall können, je nach Art von Baugrund und Gründung, die möglichen Maßnahmen von der »einfachen« händischen Nachgründung (geregelt in der DIN 4123), bis hin zu technisch aufwendigen Verfahren – wie der Sicherung mit Bohrpfählen oder einer Unterfangung im Düsenstrahlverfahren – reichen. Besonders bei letztgenannter Variante erfolgen erhebliche Eingriffe in den Baugrund, die eine sorgfältige Planung und eine aufwendige Baustelleneinrichtung erfordern. Ebenfalls ist für ausreichende Bauzustandssicherungen zu sorgen, denn gerade beim Düsenstrahlverfahren, bei dem der anstehende Baugrund ausgespült und zur Verfestigung mit zementhaltiger Bindemittelsuspension injiziert wird, kann es bis zur Aushärtung des Materials zu Setzungen kommen.


Christian Kayser

s. db 9/2016, S. 137