Bestandssicherung einer Wohnanlage in München. Weich gebettet

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Nachhaltig bauen heißt für URETEK, den Bestand zu bewahren und für die geplante Nutzung fit zu machen. Bei einer Münchener Mehrfamilienhaus-Anlage traten vermehrt Risse und Verformungen auf. Die dreigeschossige Wohnanlage war von erheblichen Rissbildungen und Verformungen derart geprägt, dass Maßnahmen zur Gewährleistung der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit gefordert waren.

Die drei aneinandergereihten Häuser, die in den 50er Jahren als voll unterkellerter Massivbau errichtet wurden, überspannen im zentralen Bereich eine lockerst verfüllte Kiesgrube, die eine maximale Tiefe von 10 m unter Geländeoberkante aufweist. Diagonale bis horizontale Rissverläufe in den Kellerwänden deuteten auf lastunabhängige Eigensackungen innerhalb der Auffüllungen hin. Die Sackungszonen werden durch die dreidimensionale Überbausteifigkeit der Häuserzeile gewölbeartig überspannt. Um die Standsicherheit des Bestandsgebäudes zu gewährleisten und die einheitliche Bettung der Gründung gemäß Ursprungsstatik wiederherzustellen, wurde eine Baugrundverstärkung mithilfe des Systems URETEK vorgeschlagen. Diese sollte ab Fundamentsohle bis auf die Tiefe der tragfähigen Kiessande bis max.
8 m unter Fundamentsohle erfolgen. Die Problematik der Gründungssanierung bestand darin, ein Nachgründungskonzept zu entwickeln, welches aus der Muldenlagerung keine schädliche Sattellagerung entstehen lässt. Bei einer Sanierung mit Zementinjektionen wären damit auch die außerhalb der Schadenszone liegenden Fundamente zu bearbeiten gewesen – bei einer erheblichen Erhöhung der Sanierungskosten. Des Weiteren waren Lärm, Flurschäden und Verschmutzungen so gering wie möglich zu halten und die Bewohnbarkeit der Gebäude während der Sanierung zu jedem Zeitpunkt zu gewährleisten.

Niedrige Arbeitshöhe

Eine besondere Anforderung stellte die verfügbare Arbeitsraumhöhe im Keller von ca. 2 m dar. Die Umsetzung einer Baugrundverstärkung über die gesamte Auffüllmächtigkeit (bis in Tiefen von 8 m unter der Oberkante des Kellerfußbodens), auch unter den Innenfundamenten, ließ die Wahl dann auf das URETEK Verfahren fallen. Somit entschied man sich, mithilfe der URETEK »DeepInjection^®«-Methode sowie der URETEK »HybridInjection^®«-Methode unter den Fundamenten vorhandene Hohlräume aufzufüllen und den Baugrund ab Fundamentsohle über die gesamte Auffüllmächtigkeit der ehemaligen Kiesgrube bis zum Kraftschluss zu verstärken. Im Sanierungsbereich liegende Grundleitungen wurden mittels Kanalkamera überwacht, um eventuelle Expansionsharzeintritte rechtzeitig zu erkennen und weitestgehend zu unterbinden.

Die horizontale Eingrenzung der Sanierungsbereiche (ca. 300 lfm Streifenfundamente) erfolgte auf Grundlage von drei Längs- und neun Querprofilen der Kiesgrubenverfüllung unter den Häusern 74–78, überlagert mit dem Höhennivellement von der Kellerbodenplatte (Baugrundmodell). Aufgrund des sehr sprunghaften Höhenreliefs an der Sohle der Auffüllungen mit steil abfallenden Böschungsrändern wurde bei der Tiefenabgrenzung der Sanierungsbereiche mit interpolierten Mittelwerten unter der jeweiligen Fundamentsohle plus einem Risikozuschlag kalkuliert. URETEK entwickelte aus diesem Baugrundmodell eine Isoliniendarstellung (Höhenlinienplan) von der Auffüllmächtigkeit, um an jedem Punkt im Gebäude eine zuverlässige Einschätzung der erforderlichen Sanierungstiefe zu haben.

Sämtliche Bohr-/Injektionsarbeiten wurden innerhalb der Kellerräume/-flure ausgeführt. Diesbezüglich veranlasste der Auftraggeber im Vorfeld der Arbeiten das Freiräumen der Mieterkeller in den jeweiligen Sanierungsabschnitten. Das Inventar wurde über eine Umzugsfirma in vor dem Gebäude abgestellten Überseecontainern zwischengelagert.

In einer ersten Sanierungsphase wurde der Baugrund zwischen -2,5 m und max. -8,0 m unter der Oberkante des Kellerfußbodens mit UHI-Bodenverbesserungssäulen verstärkt und verspannt. In einer zweiten Sanierungsphase erfolgten weitere Injektionen mit der DeepInjection^®-Methode, womit der Baugrund unter den Streifenfundamenten bis -3,0 m unter der Oberkante des Kellerfußbodens verstärkt wurde. Damit entstand für die Mehrfamilienhäuser eine kombinierte Polster-Säulengründung.

Der erste Sanierungsabschnitt begann mit der URETEK HybridInjection®-Methode. Unter die tragenden Wandabschnitte wurden im Horizontalabstand von ca.
1,5 m Kernbohrungen im Durchmesser von ca. 80 mm bis Unterkante Kellerbodenplatte vorgenommen. Danach wurden die anstehenden Auffüllungen im Rammbohrverfahren als verrohrte Bohrung mit verlorener Rammspitze (Durchmesser: 62 mm) durch das Kernbohrloch hindurch bis auf die erforderliche Tiefe (zwischen 4 m bis max. 8 m unter Ansatzpunkt) aufgefahren. Vor dem Ziehen der Verrohrung wurden in jedes Bohrloch die noch zu befüllenden UHI-Elemente eingeführt. Die zwischen 1,50 und 6 m langen Elemente sind so flexibel, dass die engen Platzverhältnisse keine große Beeinträchtigung bedeuteten.

Nachverdichtung

Danach wurde das Zweikomponenten-Expansionsharz in die UHI-Elemente gepresst. Durch die Volumenvergrößerung der Harze (Polymerisation) und die dabei entstehende Expansionskraft (bis 500 kN/m² in Abhängigkeit vom Widerstand der Umgebung und der Baukonstruktion) wurde der Untergrund radial nachverdichtet/verspannt, während sich der Textilschlauch säulenartig von unten nach oben ausdehnte (maximaler Außendurchmesser bis ca.
330 mm). Der schnell aushärtende, säulenartige Harzinjektionskörper (geschlossenes System) koppelt dabei die im zweiten Sanierungsabschnitt zu verstärkende Bodenzone zwischen 0,0 und 3,0 m unter Fundamentsohle mit den tragfähigeren Bodenzonen in der Tiefe (dicht gelagerte Kiessande). Der gesamte Ramm-/Injektionsprozess wurde elektronisch überwacht/dokumentiert (Rammwiderstand, Einbautiefe, Elementlänge, Ziehgeschwindigkeit der Injektionslanze, Befüllmenge je Element, Neigung zur Lotrechten, Pumpendruck, etc.).

Im zweiten Sanierungsabschnitt erfolgte die Baugrundverstärkung mit der URETEK DeepInjection®-Methode zwischen 0,0 und 3,0 m unter Fundamentsohle. Dabei wurden unter die tragenden Wandabschnitte/Streifenfundamente Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 16 mm in engen Abständen gesetzt. Durch Injektionslanzen wurde das Zweikomponenten-Expansionsharz flüssig und unter kontrolliertem Druck in drei Tiefenebenen in den Baugrund gepresst:

1. Ebene: direkt unter die Fundamentsohle (FUK)

2. Ebene: ca. 1 m unter FUK

3. Ebene: ca. 2 m unter FUK

Durch die Volumenvergrößerung der Harze (Polymerisation) und die dabei entstehende Expansionskraft (bis 500 kN/m²) wurden zuerst vorhandene Hohlräume aufgefüllt und dadurch der durchgehende Kraftschluss zwischen Fundamentsohle und Baugrund wiederhergestellt. Die Expansion der Harze erfolgte in Richtung des geringsten Widerstands und damit genau dort, wo die Verstärkung notwendig war. Es bildeten sich vertikale, fein verästelte Harzlamellen aus, die zunächst eine horizontale Verspannung im Baugrund bewirkten. Mit weiterer Verdichtung des Baugrundes wuchsen die Horizontalspannungen im Boden bis auf das Maß der vertikalen Auflast an. Dabei kam es lokal begrenzt zu einer messbaren Hebungstendenz von mind. 0,5 mm. Wegen der extrem kurzen Reaktionszeit der Harze und der millimetergenauen Überwachung durch Nivellierlaser konnte der ganze Prozess genau kontrolliert und gesteuert werden. Der am Bauteil befestigte Laserempfänger registrierte jede Bewegung der Baukonstruktion und der Umgebung und brachte so den Nachweis für den Zuwachs der Untergrundtragfähigkeit.

Der gesamte Leistungsumfang Baugrundverstärkung mittels der URETEK HybridInjection^®-Methode sowie der URETEK DeepInjection^®-Methode unter ca. 295 lfm Streifenfundamenten erforderte ca. 31 Arbeitstage. Die abgesackten Bauteile wurden 2–5 mm angehoben und die Risse bis zur Kraftdurchleitung geschlossen. Während der Sanierung blieb die Bewohnbarkeit des Mehrfamilienhauses gewährleistet.

Weitere Informationen:
www.uretek.de