HANS-GEORG KEMPFERT

Prof(em) Dr-Ing ehem Universitaumlt Kassel

Kempfert+Partner Geotechnik Hamburg Wuumlrzburg Konstanz

Fuumlhrt eine Baugrunderkundung und -bewertung immer zur mangelfreien Gruumlndung - Fallbeispiele

I Einleitung Als Grundlage fuumlr die Planung Ausschreibung und Ausfuumlhrung von Bau-maszlignahmen ist bekanntermaszligen die Durchfuumlhrung von Baugrunderkundun-gen nach DIN 4020 (Geotechnische Untersuchungen fuumlr bautechnische Zwecke) erforderlich Besonders unser Jubilar Prof Englert hat sich durch Mitarbeit in diesem Normenausschuss verdient gemacht Im vorliegenden Beitrag sind zwei Beispiele dargestellt bei denen durchaus umfangreiche Baugrunderkundungen durchgefuumlhrt worden sind und den-noch erhebliche Probleme bei der Ausschreibung und Ausfuumlhrung der Gruumlndung auftraten Es muss nun gefragt werden mit welchen Maszlignahmen die nachfolgend beispielhaft dokumentierten Schadensfaumllle haumltte verhindert werden koumlnnen siehe hierzu auch Abschnitt IV

II Beispiel Verpresspfahlgruumlndung 1 Baumaszlignahme und Ausschreibung

Bei der Baumaszlignahme handelte es sich um den Neubau eines Hallenbades Die Gruumlndungssohle der flaumlchigen Bodenplatten liegt in einem Gebaumludeteil zwischen ca 4 und 7 m unterhalb der urspruumlnglichen Gelaumlndeoberkante (GOK) und in dem anderen Teil zwischen ca 2 und 3 m unterhalb GOK Zur Vermeidung von Setzungsdifferenzen zwischen den unterschiedlich tief gegruumlndeten Bauteilen und zur Gewaumlhrleistung der Auftriebssicherheit der in das Grundwasser einbindenden Becken wurde im Baugrundgutachten (Geotechnischen Bericht) fuumlr das Bauwerk eine Gruumlndung auf Verpress-pfaumlhlen mit kleinem Durchmesser nach DIN 4128 (heute Mikropfaumlhle nach DIN EN 14199) empfohlen Nach der entsprechenden statischen Berech-

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nung und Ansatz von Erfahrungswerten fuumlr die Mantelreibung nach DIN 4128 (Tabellenwerte) waren 9 und 12 m lange Verpresspfaumlhle mit einem Durchmesser von D = 15 cm vorgesehen und daraufhin insgesamt 839 Pfaumlh-le im Drehbohrverfahren mit Zementsuspensionsspuumllung (oder Spuumllung nach Wahl des Bieters) und eine Nachverpressung ausgeschrieben worden

2 Baugrundverhaumlltnisse

Die Baugrundverhaumlltnisse wurden im Zuge der Vorplanungen durch Klein-rammbohrungen und schweren Rammsondierungen (DPH) erkundet wobei die Aufschlusstiefen in Bezug auf die dann ausgeschriebene Pfahlgruumlndung die Vorgaben der DIN 4020 nicht eingehalten haben Im Zuge der Bauaus-fuumlhrung auch aufgrund eingetretener Schwierigkeiten bezuumlglich der Pfahl-tragfaumlhigkeiten (siehe nachfolgend) wurden dann Kernbohrungen bis in groumlszligere Tiefen sowie Drucksondierungen ausgefuumlhrt Insgesamt haben aber alle Baugrundaufschluumlsse den nachfolgend beschriebenen 4 generellen Schichten bestaumltigt Abbildung 1 zeigt das schematisierte Baugrundprofil

a) Auffuumlllung Dicke ca 10 bis 23 m im Zuge Baugrubenaushub entfernt

b) Deckschichten unterhalb der Auffuumlllung folgt eine uumlberwiegend weiche bis steife Schluffschicht die im tiefergelegenen Gebaumludeteil ebenfalls mit ausgehoben wurde im houmlher gelegenen Teil war diese Schicht noch in einer Dicke von ca 1 ndash 2 m unter der Gruumlndungsebene vorhanden

c) Quartaumlre Kiessande Dabei handelt es sich uumlberwiegend um schwach schluffige bis schluffige schwach kiesige bis kiesige Mittel- bis Grob-sande und damit vorwiegend um Boumlden der Bodengruppe SU und SU nach DIN 18196 in einer Dicke von etwa 6 m und uumlberwiegend mittel-dicht gelagert

d) Tertiaumlre Feinsande Unterhalb der quartaumlren Kiessande folgen tertiaumlre Feinsande die kornanalytisch als stark schluffige schwach mittelsandi-ge bis mittelsandige Feinsande (Bodengruppe SU nach DIN 18196) an-zusprechen sind Aus den Laborversuchen weisen diese Sande idR Gehalte an Feinanteilen (Korndurchmesser d lt 0063 mm) zwischen ca 15 und ca 25 auf wobei der Feinstkornanteil (d lt 0002 mm Ton-fraktion) uumlberwiegend weniger als ca 5 betraumlgt Die tertiaumlren Feinsan-de sind nach den Ergebnissen der Drucksondierungen im oberen Bereich mit einem Sondierwiderstand von ca qc = 8 ndash 12 MNm2 uumlberwiegend

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mitteldicht gelagert zur Tiefe sind die Sande dann dicht gelagert (qc ge 15 - 20 MNm2)

3 Ausfuumlhrung der Pfahlgruumlndung

Auf der Grundlage eines Sondervorschlages bzw Nebenangebotes wurden Stabverpresspfaumlhle (SV-Pfaumlhle) im Vibrationsbohrverfahren und eine Opti-mierung der Pfahllaumlngen unter Zugrundelegung von im Vorfeld der Gruumln-dungsarbeiten durchzufuumlhrenden Pfahlprobebelastungen beauftragt Durchgefuumlhrt wurden 12 vorlaufende Pfahlprobebelastungen mit Pfahllaumln-gen von 6 bzw 12 m Fuumlr die Auswertung wurde dann im Gegensatz zur Ausschreibung von einem Pfahldurchmesser von 17 cm (entspricht dem Durchmesser der Bohrkrone) ausgegangen Die Auswertung der Pfahlprobebelastungen wurde durch ein externes geo-technisches Buumlro vorgenommen und als Ergebnis einheitlich eine charakte-ristische Grenzmantelreibung von τmk = 300 kNm2 fuumlr die in der Kraftein-tragungslaumlnge anstehenden Boumlden (quartaumlre Kiessande und tertiaumlre Sande) angesetzt Des Weiteren sollte auf eine Nachverpressung der Pfaumlhle verzich-tet werden da die Last-Hebungs-Linien der nachverpressten und nicht nachverpressten Pfaumlhle nahezu identisch waren Daraus ergab sich eine Op-timierung bzw eine Reduzierung der ausgeschriebenen Pfahllaumlngen von 90 auf 65 m und von 120 auf 85 m Auf dieser Grundlage wurden insgesamt 854 lotrechte bzw vertikale Bau-werkspfaumlhle hergestellt Hierbei wurde jeweils ein Ruumlttelrohr mittels eines Vibrationsruumlttlers abgeteuft und anschlieszligend die Suspension im Hohlkanal des Stahlruumlttelrohres zur Austrittsoumlffnung an der Spitze gepumpt Das GEWI-Tragglied wurde nach dem Ziehen des Ruumlttelrohres im suspensions-gestuumltzten Bohrloch eingebaut Die geneigten Bauwerkspfaumlhle wurden idR im Drehbohrverfahren mit auszligenliegender Spuumllung hergestellt (insgesamt 41 Stuumlck)

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Abbildung 1 Schematisiertes Baugrundprofil (links) und zeitlich veraumlnder-liches Pfahltragverhalten im tertiaumlren Feinsand (rechts) aus Modellversuchen

4 Zugversuche an den Bauwerkspfaumlhlen und Festwachseffekte

Baubegleitend wurden dann zur Uumlberpruumlfung der Tragfaumlhigkeit und der Last-Hebungs-Linie an insgesamt 75 Verpresspfaumlhlen Zugversuche durch-gefuumlhrt Dabei wurden bei einem groszligen Teil unzureichende Tragfaumlhigkei-ten bzw unzulaumlssige Verformungen (Hebungen) im Gebrauchslastbereich festgestellt und zwar im Wesentlichen bei Pfaumlhlen deren Krafteintragungs-laumlnge maszliggeblich in tertiaumlren Schichten liegt Dabei war auch eine Tendenz festzustellen dass mit steigendem Alter der Pfaumlhle die Pruumlflasten ansteigen was auf eine Zeitabhaumlngigkeit hinsichtlich der tragfaumlhigkeitsvermindernden Einfluumlsse in den tertiaumlren Feinsanden hindeutet Im Zuge des spaumlteren Beweisverfahrens wurde am Institut des Verfassers vergleichende Modellversuche mit dem Feinsand und unterschiedlichen Pfahlstandzeiten ausgefuumlhrt siehe Abbildung 1 (rechts) In den tertiaumlren Feinsanden wurde ein Probepfahl mit einem Durchmesser von 50 mm (GEWI-Stahl mit einer Laumlnge von 12 m) mittels Vibration einbebracht Die Vibration wurde hierbei mittels eines Aufsatzruumlttlers am Kopf des Ver-suchspfahles mit ca 50 Hz eingeleitet

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Unter Beruumlcksichtigung von bodenmechanischen Modellgesetzen und der Konsolidationstheorie zum Abbau von festgestellten Porenwasseruumlberdruuml-cken aus der Vibration wurde der zeitliche Verlauf der Pfahlmantelrei-bungserhoumlhung und deren Endwert in Abbildung 1 (rechts) versuchstech-nisch bestimmt Dabei konnte festgestellt werden dass die aus den Modell-versuchen abgeleitete Grenzmantelreibung relativ gut mit der wahrscheinli-chen Mantelreibung fuumlr die Probepfaumlhle ermittelt aus einer erneuten Aus-wertung unter Fehlerbeseitigung uumlbereinstimmt Die tatsaumlchlich vorhandene Pfahlmantelreibung lag im Tertiaumlr danach bei etwa τmk asymp 200 kNm2 und damit deutlich unter den fuumlr die Bemessung aus der fehlerbehafteten Pfahl-probebelastungsauswertung angesetzten Wert von τmk = 300 kNm2 5 Stark aggressives Grundwasser

Erst nach Auftreten der in Abschnitt 4 beschriebenen Probleme wurde auch das Grundwasser im Baufeldbereich auf Betonaggressivitaumlt nach DIN 4030 untersucht Unter Wertung aller Versuchsergebnisse war davon auszugehen dass das Grundwasser groszligraumlumig als bdquostark betonangreifendldquo einzustufen ist Diese Untersuchungen wurden im Zuge der Baugrunderkundungen nicht durchgefuumlhrt was unter Beruumlcksichtigung von DIN 4020 als Mangel einzu-stufen ist Grundsaumltzlich ist beim Einsatz von Verpresspfaumlhlen im aggressiven Grund-wasser die Gefahr eines langfristigen Tragfaumlhigkeitsverlustes durch

a) Korrossion des Stahlzuggliedes (GEWI-Stahles)

b) Verminderung der Mantelreibung durch den Angriff der kalkloumlsen-den Kohlensaumlure

moumlglich Bei dem unter b) angesprochenem Effekt kann davon ausgegangen werden dass es durch den loumlsenden Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlure zu einer nach innen fortschreitenden Zerstoumlrung des Zementsteines im Bereich der Kontaktflaumlche zwischen dem Pfahl und dem umgebenden Boden kommt Dieser Effekt ist schon seit Anfang der 1980er Jahre bekannt und wurde in DIN 4128 Verpreszligpfaumlhle (Ortbeton- und Verbundpfaumlhle) mit kleinem Durchmesser aus dem Jahr 1983 durch den Hinweis beruumlcksichtigt dass Verpresspfaumlhle im stark betonangreifenden Grundwasser nur dann einge-setzt werden duumlrfen wenn zuvor durch ein Gutachten eines Sachverstaumlndi-gen in Fragen der Stahl- und Betonkorrosion bestaumltigt wird dass das Dauer-

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tragverhalten durch zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung nicht beeintraumlchtigt wird Naumlhere Untersuchungen wurden bereits mehrfach in der Literatur behandelt zB im Zusammenhang mit Verpressankern deren Tragwirkung vergleichbar ist1 Des Weiteren liegen neuere Forschungser-gebnisse2 vor 6 Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung und Neugruumlndung

Es wurden die hergestellten etwa 900 Verpresspfaumlhle aufgegeben und eine Neugruumlndung mit Ortbetonrammpfaumlhlen System Franki durchgefuumlhrt die primaumlr uumlber den Fuszligwiderstand tragen und durch groumlszligere Betondeckung die Bewehrung gegen aggressives Grundwasser schuumltzt Unter Wertung der Erkenntnisse zum zeitabhaumlngigen Anstieg der Tragfauml-higkeit waumlre eine vollstaumlndige Aufgabe der hergestellten Verpresspfahl-gruumlndung aufgrund der Zugversuche an den Bauwerkspfaumlhlen (Erfassung der kurzfristigen Tragfaumlhigkeit) mit ausreichender Wahrscheinlichkeit nicht notwendig gewesen Allerdings ist davon auszugehen dass die statische Bemessung der Gruumlndung (Pfahllaumlngen) unter Zugrundelegung von aus den Probebelastungen abgeleiteten zu hohen Mantelreibungswerten erfolgt ist wodurch in Abhaumlngigkeit des Zeitpunktes der Bauwerksbelastung wahr-scheinlich dennoch eine Nachgruumlndung mit laumlngeren bzw zusaumltzlichen Pfaumlhlen haumltte erfolgen muumlssen Entscheidend fuumlr die Aufgabe der hergestellten Verpresspfahlgruumlndung und die Erfordernis der Neugruumlndung stellt sich aber die Beeinflussung der lang-fristigen Tragfaumlhigkeit unter Wertung der erst waumlhrend der Gruumlndungsarbei-ten durchgefuumlhrten Grundwasseranalysen dar da danach das Grundwasser im Bereich des Baufeldes groszligraumlumig als stark betonangreifend einzustufen ist Aufgrund von Messungen an gezogenen Verpresspfaumlhlen war festzustellen dass im Bereich der tertiaumlren Feinsande aufgrund der nur erreichten gerin-gen Verpresskoumlrperdurchmesser von ca 10 bis 15 cm die erforderliche Mindestbetondeckung und damit die langfristige Korrosionsbestaumlndigkeit

1 Manns W (1993) Langzeiteinfluss von kalkloumlsender Kohlensaumlure auf die Tragfaumlhigkeit von Verpressankern Otto Graf Journal Vol 8 1997 Forschungs- und Materialpruumlfanstalt FMPA Stuttgart 2 Hof C (2004) Uumlber das Verpressankertragverhalten unter kalkloumlsendem Kohlensaumlurean-griff Schriftenreihe des Institutes fuumlr Grundbau und Bodenmechanik der Ruhr-Universitaumlt Bochum Heft 35

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bei stark angreifenden Grundwasser zumindest einzelner GEWI-Tragglieder nicht gegeben ist Maszliggebend fuumlr die langfristige Tragfaumlhigkeit war im betreffenden Fall die zu erwartende zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung und damit der bdquoaumluszligeren Tragfaumlhigkeitldquo durch den Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlu-re zu bewerten Somit war die Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung nach Bekanntwerden der Grundwasseranalysen zwangslaumlufig erforderlich

III Beispiel Straszligendamm auf tertiaumlrem Ton 1 Uumlberblick

Im Zuge eines Straszligenbaus auf bindigen Boumlden mit einer Deckschicht und darunter anstehenden tiefreichenden Tertiaumlrtonen kam es unter dem bis zu 10 m hohen Damm auf einer Laumlnge von etwa 150 ndash 200 m zu erheblichen Brucherscheinungen (vgl Abbildung 2)

Abbildung 2 Schadensbild beim 2 Gelaumlndbruch Dabei ist hervorzuheben dass die gelaumlndebruchartigen Erscheinungen mit massiven Verformungen nicht nur einmal sondern nach einer ersten Sanie-rung mit einer Nachgruumlndung auf Betonruumlttelsaumlulen (vgl Abbildung 5) nochmals aufgetreten war Auch bei diesem Beispiel ist hervorzuheben dass ausreichende Baugrun-derkundungen nach DIN 4020 vorlaufend zu den Baumaszlignahmen und auch spaumlter nach dem 1 Gelaumlndebruch ausgefuumlhrt worden sind

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2 Schadensverlauf

Zunaumlchst sind nachfolgend die wesentlichen Randbedingungen zu den bei-den Schadensfaumlllen aufgelistet a) 1 Gelaumlndebruch

In einer Bauzeit von etwa 3 Monaten wurde der bis zu 10 m hohe Damm hinter einem Bruumlckenwiderlager hergestellt Etwa 1 Jahr nach Fertigstellung des Erdbaus wurden mit Beginn der Oberbauarbeiten erstmals deutlich wahrnehmbare Setzungen am Damm sowie am benachbarten Bruumlckenbau-werk festgestellt Durch die Vergroumlszligerung der Verformungen in Form von Kriechsetzungen uumlber einen Zeitraum von etwa 10 Monaten war letztlich ein laumlngs durch die Fahrbahn verlaufender Absatz von bis zu ca 35 m in Form eines Gelaumlndebruchs eingetreten Da man geotechnisch davon ausgegangen war dass die steifen bis halbfes-ten Tertiaumlrtone (vgl Abbildung 4) eine so hohe Scherfestigkeit besitzen dass die Gleitfuge flach an der Basis der die Tone uumlberlagernden 3-4 m maumlchtigen Deckschichten mit geringeren Scherfestigkeiten verlaufen muss wurde der Damm teilweise abgetragen An der Dammsohle wurden Reste des Dammbaumaterials bis ca 1 bis 2 m uumlber fruumlherer GOK belassen und ein Gefaumllle von 4 hergestellt Als Sanierung wurden vertikale Tragele-mente geplant und ausgefuumlhrt Hierbei wurden Ruumlttel-Ort-Beton-Saumlulen im Bereich der Dammaufstandsflaumlche bis auf den als tragfaumlhig eingestuftenTer-tiaumlrton hergestellt um den wesentlichen Teil der Dammlast in den tieferen Untergrund abzutragen und somit die als gering tragfaumlhig eingestuften obe-ren Bodenschichten zu entlasten Zur Aufnahme der Spreizkraumlfte wurde ein horizontales Geokunststoffbewehrung vorgesehen Danach Wiederaufbau des Dammes b) 2 Gelaumlndbruch

Bereit 2 Wochen nach Fertigstellung des neu aufgebauten Straszligendammes zeigten sich wiederum erste Kriechverformungen die nach etwa 3 bis 4 Monaten in einen Gelaumlndebruch entsprechend Abbildung 2 und 3 resultier-ten Das war auch der Zeitpunkt in dem der Verfasser im Rahmen des Be-weisverfahrens hinzugezogen wurde Wir haben dann umfangreiche ergaumln-zende Baugrunderkundungen Laborversuche und messtechnische Untersu-chungen vorgenommen Die Abbildungen 3 und 4 zeigen dazu beispielhaft Ergebnisse der gemessenen und ruumlckgerechneten Gleitfuge sowie die sich darstellenden undraumlnierten Scherfestigkeiten (Kohaumlsion) im Tertiaumlrton

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0 50 100 150 R e l a t i v e

H o r i z o n t a l v e r f o r m u n g

u h u h m a x

[ ]

n u m e r i s c h b e r e c h n e t

g e m e s s e n

Abbildung 3 Numerische Analyse des Schadensfalles und gemessene Horizontalverformungen

20

15

10

5

0

Tie

fe u

nte

r G

OK

[m

]

Deckschichten

Tertiaumlrtone

100

35

23

20

100

56

36

32

28 175

undraumlnierte Kohaumlsion auszligerhalb und innerhalb des Schadensbereiches [kNm2]

20

15

10

5

0

Tie

fe u

nte

r G

OK

[m

]

Abbildung 4 Aus Erkundungen Verformungsmessungen und Ver-gleichsberechnungen abgeleitete Rechenwerte (charak-teristische Werte) der undraumlnierten Kohaumlsion

Ansatzpunkt

0 50 100 150

Relative Horizontalverformung uhuhmax []

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3 Schadensursachen und technische Bewertung

Nachfolgend sind die auf der Grundlage von umfangreichen geotechnischen und numerischen Untersuchungen abgeleiteten Ursachen der beiden nachei-nander eingetretenen Grundbruumlche an dem Straszligendamm in einer techni-schen Bewertung zusammengestellt

bull Anhand des Verlaufes des Sondierwiderstandes der Drucksondierungen in Verbindung mit den Ergebnissen der Laborversuche ist zu folgern dass es im Bereich der geologischen Schichtgrenze zwischen Decklehm und Tertiaumlrton nicht zu einer schlagartigen Vergroumlszligerung der Festig-keitsparameter kommt sondern dass vielmehr eine kontinuierlich Zu-nahme der Scherfestigkeit und der Steifigkeit des Tertiaumlrtones mit der Tiefe vorliegt sa Abbildung 4 Damit ist ein schlagartiger Uumlbergang im Hinblick auf die Festigkeit und Steifigkeit beim Uumlbergang vom Deck-lehm in den Tertiaumlrton wie zunaumlchst bei der 1 Sanierung angenommen nicht gegeben

bull Die Scherfestigkeiten und Steifigkeiten insbesondere des Tertiaumlrtones waren offenbar bereits vor Eintreten des 1 Schadensfalles geringer als in den urspruumlnglichen Baugrundgutachten dargestellt

bull Fuumlr die Analyse der Standsicherheit muss aufgrund der vorliegende Saumlt-tigungsgrade und der geringen Wasserdurchlaumlssigkeit der Decklehme und Tertiaumlrtone fuumlr den Anfangszustand entweder von den undraumlnierten Scherparametern (undraumlnierte Kohaumlsion) ausgegangen werden oder es muss bei Verwendung der effektiven Scherparameter der Porenwasser-uumlberdruck zusaumltzlich in die Berechnungen eingefuumlhrt werden was zu-naumlchst nicht erfolgt ist

bull Der 1 Schadensfall kann nur eingetreten sein wenn bestimmte boden-mechanische Randbedingungen zum Zeitpunkt der ersten Dammbau-maszlignahme wirksam gewesen waren Dabei kam es zu progressiven Bru-cherscheinungen Die Modellvorstellung des progressiven Bruches mit einer verformungs- und zeitabhaumlngigen Reduktion der cu-Werte erklaumlrt im vorliegenden Fall auch das stark zeitverzoumlgerte Auftreten des 1 Schadensfalles nach der Dammherstellung

bull Die anhand der Untersuchungen zum 1 Schadensfall abzuleitende Scherzone entspricht etwa einer kreisfoumlrmigen Gleitfuge (im Gegensatz zur Sanierungsplanung) die relativ tief bis in die Tertiaumlrtone reicht

bull Aus den Analysen zum 1 Schadensfall konnte ein Baugrundmodell mit charakteristischen Bodenkenngroumlszligen nach Eintritt des 1 Schadensfalls

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

3 Geotechnische Berichte Kempfert+Partner Geotechnik Wuumlrzburg

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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nung und Ansatz von Erfahrungswerten fuumlr die Mantelreibung nach DIN 4128 (Tabellenwerte) waren 9 und 12 m lange Verpresspfaumlhle mit einem Durchmesser von D = 15 cm vorgesehen und daraufhin insgesamt 839 Pfaumlh-le im Drehbohrverfahren mit Zementsuspensionsspuumllung (oder Spuumllung nach Wahl des Bieters) und eine Nachverpressung ausgeschrieben worden

2 Baugrundverhaumlltnisse

Die Baugrundverhaumlltnisse wurden im Zuge der Vorplanungen durch Klein-rammbohrungen und schweren Rammsondierungen (DPH) erkundet wobei die Aufschlusstiefen in Bezug auf die dann ausgeschriebene Pfahlgruumlndung die Vorgaben der DIN 4020 nicht eingehalten haben Im Zuge der Bauaus-fuumlhrung auch aufgrund eingetretener Schwierigkeiten bezuumlglich der Pfahl-tragfaumlhigkeiten (siehe nachfolgend) wurden dann Kernbohrungen bis in groumlszligere Tiefen sowie Drucksondierungen ausgefuumlhrt Insgesamt haben aber alle Baugrundaufschluumlsse den nachfolgend beschriebenen 4 generellen Schichten bestaumltigt Abbildung 1 zeigt das schematisierte Baugrundprofil

a) Auffuumlllung Dicke ca 10 bis 23 m im Zuge Baugrubenaushub entfernt

b) Deckschichten unterhalb der Auffuumlllung folgt eine uumlberwiegend weiche bis steife Schluffschicht die im tiefergelegenen Gebaumludeteil ebenfalls mit ausgehoben wurde im houmlher gelegenen Teil war diese Schicht noch in einer Dicke von ca 1 ndash 2 m unter der Gruumlndungsebene vorhanden

c) Quartaumlre Kiessande Dabei handelt es sich uumlberwiegend um schwach schluffige bis schluffige schwach kiesige bis kiesige Mittel- bis Grob-sande und damit vorwiegend um Boumlden der Bodengruppe SU und SU nach DIN 18196 in einer Dicke von etwa 6 m und uumlberwiegend mittel-dicht gelagert

d) Tertiaumlre Feinsande Unterhalb der quartaumlren Kiessande folgen tertiaumlre Feinsande die kornanalytisch als stark schluffige schwach mittelsandi-ge bis mittelsandige Feinsande (Bodengruppe SU nach DIN 18196) an-zusprechen sind Aus den Laborversuchen weisen diese Sande idR Gehalte an Feinanteilen (Korndurchmesser d lt 0063 mm) zwischen ca 15 und ca 25 auf wobei der Feinstkornanteil (d lt 0002 mm Ton-fraktion) uumlberwiegend weniger als ca 5 betraumlgt Die tertiaumlren Feinsan-de sind nach den Ergebnissen der Drucksondierungen im oberen Bereich mit einem Sondierwiderstand von ca qc = 8 ndash 12 MNm2 uumlberwiegend

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mitteldicht gelagert zur Tiefe sind die Sande dann dicht gelagert (qc ge 15 - 20 MNm2)

3 Ausfuumlhrung der Pfahlgruumlndung

Auf der Grundlage eines Sondervorschlages bzw Nebenangebotes wurden Stabverpresspfaumlhle (SV-Pfaumlhle) im Vibrationsbohrverfahren und eine Opti-mierung der Pfahllaumlngen unter Zugrundelegung von im Vorfeld der Gruumln-dungsarbeiten durchzufuumlhrenden Pfahlprobebelastungen beauftragt Durchgefuumlhrt wurden 12 vorlaufende Pfahlprobebelastungen mit Pfahllaumln-gen von 6 bzw 12 m Fuumlr die Auswertung wurde dann im Gegensatz zur Ausschreibung von einem Pfahldurchmesser von 17 cm (entspricht dem Durchmesser der Bohrkrone) ausgegangen Die Auswertung der Pfahlprobebelastungen wurde durch ein externes geo-technisches Buumlro vorgenommen und als Ergebnis einheitlich eine charakte-ristische Grenzmantelreibung von τmk = 300 kNm2 fuumlr die in der Kraftein-tragungslaumlnge anstehenden Boumlden (quartaumlre Kiessande und tertiaumlre Sande) angesetzt Des Weiteren sollte auf eine Nachverpressung der Pfaumlhle verzich-tet werden da die Last-Hebungs-Linien der nachverpressten und nicht nachverpressten Pfaumlhle nahezu identisch waren Daraus ergab sich eine Op-timierung bzw eine Reduzierung der ausgeschriebenen Pfahllaumlngen von 90 auf 65 m und von 120 auf 85 m Auf dieser Grundlage wurden insgesamt 854 lotrechte bzw vertikale Bau-werkspfaumlhle hergestellt Hierbei wurde jeweils ein Ruumlttelrohr mittels eines Vibrationsruumlttlers abgeteuft und anschlieszligend die Suspension im Hohlkanal des Stahlruumlttelrohres zur Austrittsoumlffnung an der Spitze gepumpt Das GEWI-Tragglied wurde nach dem Ziehen des Ruumlttelrohres im suspensions-gestuumltzten Bohrloch eingebaut Die geneigten Bauwerkspfaumlhle wurden idR im Drehbohrverfahren mit auszligenliegender Spuumllung hergestellt (insgesamt 41 Stuumlck)

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Abbildung 1 Schematisiertes Baugrundprofil (links) und zeitlich veraumlnder-liches Pfahltragverhalten im tertiaumlren Feinsand (rechts) aus Modellversuchen

4 Zugversuche an den Bauwerkspfaumlhlen und Festwachseffekte

Baubegleitend wurden dann zur Uumlberpruumlfung der Tragfaumlhigkeit und der Last-Hebungs-Linie an insgesamt 75 Verpresspfaumlhlen Zugversuche durch-gefuumlhrt Dabei wurden bei einem groszligen Teil unzureichende Tragfaumlhigkei-ten bzw unzulaumlssige Verformungen (Hebungen) im Gebrauchslastbereich festgestellt und zwar im Wesentlichen bei Pfaumlhlen deren Krafteintragungs-laumlnge maszliggeblich in tertiaumlren Schichten liegt Dabei war auch eine Tendenz festzustellen dass mit steigendem Alter der Pfaumlhle die Pruumlflasten ansteigen was auf eine Zeitabhaumlngigkeit hinsichtlich der tragfaumlhigkeitsvermindernden Einfluumlsse in den tertiaumlren Feinsanden hindeutet Im Zuge des spaumlteren Beweisverfahrens wurde am Institut des Verfassers vergleichende Modellversuche mit dem Feinsand und unterschiedlichen Pfahlstandzeiten ausgefuumlhrt siehe Abbildung 1 (rechts) In den tertiaumlren Feinsanden wurde ein Probepfahl mit einem Durchmesser von 50 mm (GEWI-Stahl mit einer Laumlnge von 12 m) mittels Vibration einbebracht Die Vibration wurde hierbei mittels eines Aufsatzruumlttlers am Kopf des Ver-suchspfahles mit ca 50 Hz eingeleitet

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Unter Beruumlcksichtigung von bodenmechanischen Modellgesetzen und der Konsolidationstheorie zum Abbau von festgestellten Porenwasseruumlberdruuml-cken aus der Vibration wurde der zeitliche Verlauf der Pfahlmantelrei-bungserhoumlhung und deren Endwert in Abbildung 1 (rechts) versuchstech-nisch bestimmt Dabei konnte festgestellt werden dass die aus den Modell-versuchen abgeleitete Grenzmantelreibung relativ gut mit der wahrscheinli-chen Mantelreibung fuumlr die Probepfaumlhle ermittelt aus einer erneuten Aus-wertung unter Fehlerbeseitigung uumlbereinstimmt Die tatsaumlchlich vorhandene Pfahlmantelreibung lag im Tertiaumlr danach bei etwa τmk asymp 200 kNm2 und damit deutlich unter den fuumlr die Bemessung aus der fehlerbehafteten Pfahl-probebelastungsauswertung angesetzten Wert von τmk = 300 kNm2 5 Stark aggressives Grundwasser

Erst nach Auftreten der in Abschnitt 4 beschriebenen Probleme wurde auch das Grundwasser im Baufeldbereich auf Betonaggressivitaumlt nach DIN 4030 untersucht Unter Wertung aller Versuchsergebnisse war davon auszugehen dass das Grundwasser groszligraumlumig als bdquostark betonangreifendldquo einzustufen ist Diese Untersuchungen wurden im Zuge der Baugrunderkundungen nicht durchgefuumlhrt was unter Beruumlcksichtigung von DIN 4020 als Mangel einzu-stufen ist Grundsaumltzlich ist beim Einsatz von Verpresspfaumlhlen im aggressiven Grund-wasser die Gefahr eines langfristigen Tragfaumlhigkeitsverlustes durch

a) Korrossion des Stahlzuggliedes (GEWI-Stahles)

b) Verminderung der Mantelreibung durch den Angriff der kalkloumlsen-den Kohlensaumlure

moumlglich Bei dem unter b) angesprochenem Effekt kann davon ausgegangen werden dass es durch den loumlsenden Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlure zu einer nach innen fortschreitenden Zerstoumlrung des Zementsteines im Bereich der Kontaktflaumlche zwischen dem Pfahl und dem umgebenden Boden kommt Dieser Effekt ist schon seit Anfang der 1980er Jahre bekannt und wurde in DIN 4128 Verpreszligpfaumlhle (Ortbeton- und Verbundpfaumlhle) mit kleinem Durchmesser aus dem Jahr 1983 durch den Hinweis beruumlcksichtigt dass Verpresspfaumlhle im stark betonangreifenden Grundwasser nur dann einge-setzt werden duumlrfen wenn zuvor durch ein Gutachten eines Sachverstaumlndi-gen in Fragen der Stahl- und Betonkorrosion bestaumltigt wird dass das Dauer-

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tragverhalten durch zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung nicht beeintraumlchtigt wird Naumlhere Untersuchungen wurden bereits mehrfach in der Literatur behandelt zB im Zusammenhang mit Verpressankern deren Tragwirkung vergleichbar ist1 Des Weiteren liegen neuere Forschungser-gebnisse2 vor 6 Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung und Neugruumlndung

Es wurden die hergestellten etwa 900 Verpresspfaumlhle aufgegeben und eine Neugruumlndung mit Ortbetonrammpfaumlhlen System Franki durchgefuumlhrt die primaumlr uumlber den Fuszligwiderstand tragen und durch groumlszligere Betondeckung die Bewehrung gegen aggressives Grundwasser schuumltzt Unter Wertung der Erkenntnisse zum zeitabhaumlngigen Anstieg der Tragfauml-higkeit waumlre eine vollstaumlndige Aufgabe der hergestellten Verpresspfahl-gruumlndung aufgrund der Zugversuche an den Bauwerkspfaumlhlen (Erfassung der kurzfristigen Tragfaumlhigkeit) mit ausreichender Wahrscheinlichkeit nicht notwendig gewesen Allerdings ist davon auszugehen dass die statische Bemessung der Gruumlndung (Pfahllaumlngen) unter Zugrundelegung von aus den Probebelastungen abgeleiteten zu hohen Mantelreibungswerten erfolgt ist wodurch in Abhaumlngigkeit des Zeitpunktes der Bauwerksbelastung wahr-scheinlich dennoch eine Nachgruumlndung mit laumlngeren bzw zusaumltzlichen Pfaumlhlen haumltte erfolgen muumlssen Entscheidend fuumlr die Aufgabe der hergestellten Verpresspfahlgruumlndung und die Erfordernis der Neugruumlndung stellt sich aber die Beeinflussung der lang-fristigen Tragfaumlhigkeit unter Wertung der erst waumlhrend der Gruumlndungsarbei-ten durchgefuumlhrten Grundwasseranalysen dar da danach das Grundwasser im Bereich des Baufeldes groszligraumlumig als stark betonangreifend einzustufen ist Aufgrund von Messungen an gezogenen Verpresspfaumlhlen war festzustellen dass im Bereich der tertiaumlren Feinsande aufgrund der nur erreichten gerin-gen Verpresskoumlrperdurchmesser von ca 10 bis 15 cm die erforderliche Mindestbetondeckung und damit die langfristige Korrosionsbestaumlndigkeit

1 Manns W (1993) Langzeiteinfluss von kalkloumlsender Kohlensaumlure auf die Tragfaumlhigkeit von Verpressankern Otto Graf Journal Vol 8 1997 Forschungs- und Materialpruumlfanstalt FMPA Stuttgart 2 Hof C (2004) Uumlber das Verpressankertragverhalten unter kalkloumlsendem Kohlensaumlurean-griff Schriftenreihe des Institutes fuumlr Grundbau und Bodenmechanik der Ruhr-Universitaumlt Bochum Heft 35

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bei stark angreifenden Grundwasser zumindest einzelner GEWI-Tragglieder nicht gegeben ist Maszliggebend fuumlr die langfristige Tragfaumlhigkeit war im betreffenden Fall die zu erwartende zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung und damit der bdquoaumluszligeren Tragfaumlhigkeitldquo durch den Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlu-re zu bewerten Somit war die Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung nach Bekanntwerden der Grundwasseranalysen zwangslaumlufig erforderlich

III Beispiel Straszligendamm auf tertiaumlrem Ton 1 Uumlberblick

Im Zuge eines Straszligenbaus auf bindigen Boumlden mit einer Deckschicht und darunter anstehenden tiefreichenden Tertiaumlrtonen kam es unter dem bis zu 10 m hohen Damm auf einer Laumlnge von etwa 150 ndash 200 m zu erheblichen Brucherscheinungen (vgl Abbildung 2)

Abbildung 2 Schadensbild beim 2 Gelaumlndbruch Dabei ist hervorzuheben dass die gelaumlndebruchartigen Erscheinungen mit massiven Verformungen nicht nur einmal sondern nach einer ersten Sanie-rung mit einer Nachgruumlndung auf Betonruumlttelsaumlulen (vgl Abbildung 5) nochmals aufgetreten war Auch bei diesem Beispiel ist hervorzuheben dass ausreichende Baugrun-derkundungen nach DIN 4020 vorlaufend zu den Baumaszlignahmen und auch spaumlter nach dem 1 Gelaumlndebruch ausgefuumlhrt worden sind

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2 Schadensverlauf

Zunaumlchst sind nachfolgend die wesentlichen Randbedingungen zu den bei-den Schadensfaumlllen aufgelistet a) 1 Gelaumlndebruch

In einer Bauzeit von etwa 3 Monaten wurde der bis zu 10 m hohe Damm hinter einem Bruumlckenwiderlager hergestellt Etwa 1 Jahr nach Fertigstellung des Erdbaus wurden mit Beginn der Oberbauarbeiten erstmals deutlich wahrnehmbare Setzungen am Damm sowie am benachbarten Bruumlckenbau-werk festgestellt Durch die Vergroumlszligerung der Verformungen in Form von Kriechsetzungen uumlber einen Zeitraum von etwa 10 Monaten war letztlich ein laumlngs durch die Fahrbahn verlaufender Absatz von bis zu ca 35 m in Form eines Gelaumlndebruchs eingetreten Da man geotechnisch davon ausgegangen war dass die steifen bis halbfes-ten Tertiaumlrtone (vgl Abbildung 4) eine so hohe Scherfestigkeit besitzen dass die Gleitfuge flach an der Basis der die Tone uumlberlagernden 3-4 m maumlchtigen Deckschichten mit geringeren Scherfestigkeiten verlaufen muss wurde der Damm teilweise abgetragen An der Dammsohle wurden Reste des Dammbaumaterials bis ca 1 bis 2 m uumlber fruumlherer GOK belassen und ein Gefaumllle von 4 hergestellt Als Sanierung wurden vertikale Tragele-mente geplant und ausgefuumlhrt Hierbei wurden Ruumlttel-Ort-Beton-Saumlulen im Bereich der Dammaufstandsflaumlche bis auf den als tragfaumlhig eingestuftenTer-tiaumlrton hergestellt um den wesentlichen Teil der Dammlast in den tieferen Untergrund abzutragen und somit die als gering tragfaumlhig eingestuften obe-ren Bodenschichten zu entlasten Zur Aufnahme der Spreizkraumlfte wurde ein horizontales Geokunststoffbewehrung vorgesehen Danach Wiederaufbau des Dammes b) 2 Gelaumlndbruch

Bereit 2 Wochen nach Fertigstellung des neu aufgebauten Straszligendammes zeigten sich wiederum erste Kriechverformungen die nach etwa 3 bis 4 Monaten in einen Gelaumlndebruch entsprechend Abbildung 2 und 3 resultier-ten Das war auch der Zeitpunkt in dem der Verfasser im Rahmen des Be-weisverfahrens hinzugezogen wurde Wir haben dann umfangreiche ergaumln-zende Baugrunderkundungen Laborversuche und messtechnische Untersu-chungen vorgenommen Die Abbildungen 3 und 4 zeigen dazu beispielhaft Ergebnisse der gemessenen und ruumlckgerechneten Gleitfuge sowie die sich darstellenden undraumlnierten Scherfestigkeiten (Kohaumlsion) im Tertiaumlrton

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0 50 100 150 R e l a t i v e

H o r i z o n t a l v e r f o r m u n g

u h u h m a x

[ ]

n u m e r i s c h b e r e c h n e t

g e m e s s e n

Abbildung 3 Numerische Analyse des Schadensfalles und gemessene Horizontalverformungen

20

15

10

5

0

Tie

fe u

nte

r G

OK

[m

]

Deckschichten

Tertiaumlrtone

100

35

23

20

100

56

36

32

28 175

undraumlnierte Kohaumlsion auszligerhalb und innerhalb des Schadensbereiches [kNm2]

20

15

10

5

0

Tie

fe u

nte

r G

OK

[m

]

Abbildung 4 Aus Erkundungen Verformungsmessungen und Ver-gleichsberechnungen abgeleitete Rechenwerte (charak-teristische Werte) der undraumlnierten Kohaumlsion

Ansatzpunkt

0 50 100 150

Relative Horizontalverformung uhuhmax []

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3 Schadensursachen und technische Bewertung

Nachfolgend sind die auf der Grundlage von umfangreichen geotechnischen und numerischen Untersuchungen abgeleiteten Ursachen der beiden nachei-nander eingetretenen Grundbruumlche an dem Straszligendamm in einer techni-schen Bewertung zusammengestellt

bull Anhand des Verlaufes des Sondierwiderstandes der Drucksondierungen in Verbindung mit den Ergebnissen der Laborversuche ist zu folgern dass es im Bereich der geologischen Schichtgrenze zwischen Decklehm und Tertiaumlrton nicht zu einer schlagartigen Vergroumlszligerung der Festig-keitsparameter kommt sondern dass vielmehr eine kontinuierlich Zu-nahme der Scherfestigkeit und der Steifigkeit des Tertiaumlrtones mit der Tiefe vorliegt sa Abbildung 4 Damit ist ein schlagartiger Uumlbergang im Hinblick auf die Festigkeit und Steifigkeit beim Uumlbergang vom Deck-lehm in den Tertiaumlrton wie zunaumlchst bei der 1 Sanierung angenommen nicht gegeben

bull Die Scherfestigkeiten und Steifigkeiten insbesondere des Tertiaumlrtones waren offenbar bereits vor Eintreten des 1 Schadensfalles geringer als in den urspruumlnglichen Baugrundgutachten dargestellt

bull Fuumlr die Analyse der Standsicherheit muss aufgrund der vorliegende Saumlt-tigungsgrade und der geringen Wasserdurchlaumlssigkeit der Decklehme und Tertiaumlrtone fuumlr den Anfangszustand entweder von den undraumlnierten Scherparametern (undraumlnierte Kohaumlsion) ausgegangen werden oder es muss bei Verwendung der effektiven Scherparameter der Porenwasser-uumlberdruck zusaumltzlich in die Berechnungen eingefuumlhrt werden was zu-naumlchst nicht erfolgt ist

bull Der 1 Schadensfall kann nur eingetreten sein wenn bestimmte boden-mechanische Randbedingungen zum Zeitpunkt der ersten Dammbau-maszlignahme wirksam gewesen waren Dabei kam es zu progressiven Bru-cherscheinungen Die Modellvorstellung des progressiven Bruches mit einer verformungs- und zeitabhaumlngigen Reduktion der cu-Werte erklaumlrt im vorliegenden Fall auch das stark zeitverzoumlgerte Auftreten des 1 Schadensfalles nach der Dammherstellung

bull Die anhand der Untersuchungen zum 1 Schadensfall abzuleitende Scherzone entspricht etwa einer kreisfoumlrmigen Gleitfuge (im Gegensatz zur Sanierungsplanung) die relativ tief bis in die Tertiaumlrtone reicht

bull Aus den Analysen zum 1 Schadensfall konnte ein Baugrundmodell mit charakteristischen Bodenkenngroumlszligen nach Eintritt des 1 Schadensfalls

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

3 Geotechnische Berichte Kempfert+Partner Geotechnik Wuumlrzburg

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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mitteldicht gelagert zur Tiefe sind die Sande dann dicht gelagert (qc ge 15 - 20 MNm2)

3 Ausfuumlhrung der Pfahlgruumlndung

Auf der Grundlage eines Sondervorschlages bzw Nebenangebotes wurden Stabverpresspfaumlhle (SV-Pfaumlhle) im Vibrationsbohrverfahren und eine Opti-mierung der Pfahllaumlngen unter Zugrundelegung von im Vorfeld der Gruumln-dungsarbeiten durchzufuumlhrenden Pfahlprobebelastungen beauftragt Durchgefuumlhrt wurden 12 vorlaufende Pfahlprobebelastungen mit Pfahllaumln-gen von 6 bzw 12 m Fuumlr die Auswertung wurde dann im Gegensatz zur Ausschreibung von einem Pfahldurchmesser von 17 cm (entspricht dem Durchmesser der Bohrkrone) ausgegangen Die Auswertung der Pfahlprobebelastungen wurde durch ein externes geo-technisches Buumlro vorgenommen und als Ergebnis einheitlich eine charakte-ristische Grenzmantelreibung von τmk = 300 kNm2 fuumlr die in der Kraftein-tragungslaumlnge anstehenden Boumlden (quartaumlre Kiessande und tertiaumlre Sande) angesetzt Des Weiteren sollte auf eine Nachverpressung der Pfaumlhle verzich-tet werden da die Last-Hebungs-Linien der nachverpressten und nicht nachverpressten Pfaumlhle nahezu identisch waren Daraus ergab sich eine Op-timierung bzw eine Reduzierung der ausgeschriebenen Pfahllaumlngen von 90 auf 65 m und von 120 auf 85 m Auf dieser Grundlage wurden insgesamt 854 lotrechte bzw vertikale Bau-werkspfaumlhle hergestellt Hierbei wurde jeweils ein Ruumlttelrohr mittels eines Vibrationsruumlttlers abgeteuft und anschlieszligend die Suspension im Hohlkanal des Stahlruumlttelrohres zur Austrittsoumlffnung an der Spitze gepumpt Das GEWI-Tragglied wurde nach dem Ziehen des Ruumlttelrohres im suspensions-gestuumltzten Bohrloch eingebaut Die geneigten Bauwerkspfaumlhle wurden idR im Drehbohrverfahren mit auszligenliegender Spuumllung hergestellt (insgesamt 41 Stuumlck)

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Abbildung 1 Schematisiertes Baugrundprofil (links) und zeitlich veraumlnder-liches Pfahltragverhalten im tertiaumlren Feinsand (rechts) aus Modellversuchen

4 Zugversuche an den Bauwerkspfaumlhlen und Festwachseffekte

Baubegleitend wurden dann zur Uumlberpruumlfung der Tragfaumlhigkeit und der Last-Hebungs-Linie an insgesamt 75 Verpresspfaumlhlen Zugversuche durch-gefuumlhrt Dabei wurden bei einem groszligen Teil unzureichende Tragfaumlhigkei-ten bzw unzulaumlssige Verformungen (Hebungen) im Gebrauchslastbereich festgestellt und zwar im Wesentlichen bei Pfaumlhlen deren Krafteintragungs-laumlnge maszliggeblich in tertiaumlren Schichten liegt Dabei war auch eine Tendenz festzustellen dass mit steigendem Alter der Pfaumlhle die Pruumlflasten ansteigen was auf eine Zeitabhaumlngigkeit hinsichtlich der tragfaumlhigkeitsvermindernden Einfluumlsse in den tertiaumlren Feinsanden hindeutet Im Zuge des spaumlteren Beweisverfahrens wurde am Institut des Verfassers vergleichende Modellversuche mit dem Feinsand und unterschiedlichen Pfahlstandzeiten ausgefuumlhrt siehe Abbildung 1 (rechts) In den tertiaumlren Feinsanden wurde ein Probepfahl mit einem Durchmesser von 50 mm (GEWI-Stahl mit einer Laumlnge von 12 m) mittels Vibration einbebracht Die Vibration wurde hierbei mittels eines Aufsatzruumlttlers am Kopf des Ver-suchspfahles mit ca 50 Hz eingeleitet

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Unter Beruumlcksichtigung von bodenmechanischen Modellgesetzen und der Konsolidationstheorie zum Abbau von festgestellten Porenwasseruumlberdruuml-cken aus der Vibration wurde der zeitliche Verlauf der Pfahlmantelrei-bungserhoumlhung und deren Endwert in Abbildung 1 (rechts) versuchstech-nisch bestimmt Dabei konnte festgestellt werden dass die aus den Modell-versuchen abgeleitete Grenzmantelreibung relativ gut mit der wahrscheinli-chen Mantelreibung fuumlr die Probepfaumlhle ermittelt aus einer erneuten Aus-wertung unter Fehlerbeseitigung uumlbereinstimmt Die tatsaumlchlich vorhandene Pfahlmantelreibung lag im Tertiaumlr danach bei etwa τmk asymp 200 kNm2 und damit deutlich unter den fuumlr die Bemessung aus der fehlerbehafteten Pfahl-probebelastungsauswertung angesetzten Wert von τmk = 300 kNm2 5 Stark aggressives Grundwasser

Erst nach Auftreten der in Abschnitt 4 beschriebenen Probleme wurde auch das Grundwasser im Baufeldbereich auf Betonaggressivitaumlt nach DIN 4030 untersucht Unter Wertung aller Versuchsergebnisse war davon auszugehen dass das Grundwasser groszligraumlumig als bdquostark betonangreifendldquo einzustufen ist Diese Untersuchungen wurden im Zuge der Baugrunderkundungen nicht durchgefuumlhrt was unter Beruumlcksichtigung von DIN 4020 als Mangel einzu-stufen ist Grundsaumltzlich ist beim Einsatz von Verpresspfaumlhlen im aggressiven Grund-wasser die Gefahr eines langfristigen Tragfaumlhigkeitsverlustes durch

a) Korrossion des Stahlzuggliedes (GEWI-Stahles)

b) Verminderung der Mantelreibung durch den Angriff der kalkloumlsen-den Kohlensaumlure

moumlglich Bei dem unter b) angesprochenem Effekt kann davon ausgegangen werden dass es durch den loumlsenden Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlure zu einer nach innen fortschreitenden Zerstoumlrung des Zementsteines im Bereich der Kontaktflaumlche zwischen dem Pfahl und dem umgebenden Boden kommt Dieser Effekt ist schon seit Anfang der 1980er Jahre bekannt und wurde in DIN 4128 Verpreszligpfaumlhle (Ortbeton- und Verbundpfaumlhle) mit kleinem Durchmesser aus dem Jahr 1983 durch den Hinweis beruumlcksichtigt dass Verpresspfaumlhle im stark betonangreifenden Grundwasser nur dann einge-setzt werden duumlrfen wenn zuvor durch ein Gutachten eines Sachverstaumlndi-gen in Fragen der Stahl- und Betonkorrosion bestaumltigt wird dass das Dauer-

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tragverhalten durch zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung nicht beeintraumlchtigt wird Naumlhere Untersuchungen wurden bereits mehrfach in der Literatur behandelt zB im Zusammenhang mit Verpressankern deren Tragwirkung vergleichbar ist1 Des Weiteren liegen neuere Forschungser-gebnisse2 vor 6 Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung und Neugruumlndung

Es wurden die hergestellten etwa 900 Verpresspfaumlhle aufgegeben und eine Neugruumlndung mit Ortbetonrammpfaumlhlen System Franki durchgefuumlhrt die primaumlr uumlber den Fuszligwiderstand tragen und durch groumlszligere Betondeckung die Bewehrung gegen aggressives Grundwasser schuumltzt Unter Wertung der Erkenntnisse zum zeitabhaumlngigen Anstieg der Tragfauml-higkeit waumlre eine vollstaumlndige Aufgabe der hergestellten Verpresspfahl-gruumlndung aufgrund der Zugversuche an den Bauwerkspfaumlhlen (Erfassung der kurzfristigen Tragfaumlhigkeit) mit ausreichender Wahrscheinlichkeit nicht notwendig gewesen Allerdings ist davon auszugehen dass die statische Bemessung der Gruumlndung (Pfahllaumlngen) unter Zugrundelegung von aus den Probebelastungen abgeleiteten zu hohen Mantelreibungswerten erfolgt ist wodurch in Abhaumlngigkeit des Zeitpunktes der Bauwerksbelastung wahr-scheinlich dennoch eine Nachgruumlndung mit laumlngeren bzw zusaumltzlichen Pfaumlhlen haumltte erfolgen muumlssen Entscheidend fuumlr die Aufgabe der hergestellten Verpresspfahlgruumlndung und die Erfordernis der Neugruumlndung stellt sich aber die Beeinflussung der lang-fristigen Tragfaumlhigkeit unter Wertung der erst waumlhrend der Gruumlndungsarbei-ten durchgefuumlhrten Grundwasseranalysen dar da danach das Grundwasser im Bereich des Baufeldes groszligraumlumig als stark betonangreifend einzustufen ist Aufgrund von Messungen an gezogenen Verpresspfaumlhlen war festzustellen dass im Bereich der tertiaumlren Feinsande aufgrund der nur erreichten gerin-gen Verpresskoumlrperdurchmesser von ca 10 bis 15 cm die erforderliche Mindestbetondeckung und damit die langfristige Korrosionsbestaumlndigkeit

1 Manns W (1993) Langzeiteinfluss von kalkloumlsender Kohlensaumlure auf die Tragfaumlhigkeit von Verpressankern Otto Graf Journal Vol 8 1997 Forschungs- und Materialpruumlfanstalt FMPA Stuttgart 2 Hof C (2004) Uumlber das Verpressankertragverhalten unter kalkloumlsendem Kohlensaumlurean-griff Schriftenreihe des Institutes fuumlr Grundbau und Bodenmechanik der Ruhr-Universitaumlt Bochum Heft 35

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bei stark angreifenden Grundwasser zumindest einzelner GEWI-Tragglieder nicht gegeben ist Maszliggebend fuumlr die langfristige Tragfaumlhigkeit war im betreffenden Fall die zu erwartende zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung und damit der bdquoaumluszligeren Tragfaumlhigkeitldquo durch den Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlu-re zu bewerten Somit war die Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung nach Bekanntwerden der Grundwasseranalysen zwangslaumlufig erforderlich

III Beispiel Straszligendamm auf tertiaumlrem Ton 1 Uumlberblick

Im Zuge eines Straszligenbaus auf bindigen Boumlden mit einer Deckschicht und darunter anstehenden tiefreichenden Tertiaumlrtonen kam es unter dem bis zu 10 m hohen Damm auf einer Laumlnge von etwa 150 ndash 200 m zu erheblichen Brucherscheinungen (vgl Abbildung 2)

Abbildung 2 Schadensbild beim 2 Gelaumlndbruch Dabei ist hervorzuheben dass die gelaumlndebruchartigen Erscheinungen mit massiven Verformungen nicht nur einmal sondern nach einer ersten Sanie-rung mit einer Nachgruumlndung auf Betonruumlttelsaumlulen (vgl Abbildung 5) nochmals aufgetreten war Auch bei diesem Beispiel ist hervorzuheben dass ausreichende Baugrun-derkundungen nach DIN 4020 vorlaufend zu den Baumaszlignahmen und auch spaumlter nach dem 1 Gelaumlndebruch ausgefuumlhrt worden sind

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2 Schadensverlauf

Zunaumlchst sind nachfolgend die wesentlichen Randbedingungen zu den bei-den Schadensfaumlllen aufgelistet a) 1 Gelaumlndebruch

In einer Bauzeit von etwa 3 Monaten wurde der bis zu 10 m hohe Damm hinter einem Bruumlckenwiderlager hergestellt Etwa 1 Jahr nach Fertigstellung des Erdbaus wurden mit Beginn der Oberbauarbeiten erstmals deutlich wahrnehmbare Setzungen am Damm sowie am benachbarten Bruumlckenbau-werk festgestellt Durch die Vergroumlszligerung der Verformungen in Form von Kriechsetzungen uumlber einen Zeitraum von etwa 10 Monaten war letztlich ein laumlngs durch die Fahrbahn verlaufender Absatz von bis zu ca 35 m in Form eines Gelaumlndebruchs eingetreten Da man geotechnisch davon ausgegangen war dass die steifen bis halbfes-ten Tertiaumlrtone (vgl Abbildung 4) eine so hohe Scherfestigkeit besitzen dass die Gleitfuge flach an der Basis der die Tone uumlberlagernden 3-4 m maumlchtigen Deckschichten mit geringeren Scherfestigkeiten verlaufen muss wurde der Damm teilweise abgetragen An der Dammsohle wurden Reste des Dammbaumaterials bis ca 1 bis 2 m uumlber fruumlherer GOK belassen und ein Gefaumllle von 4 hergestellt Als Sanierung wurden vertikale Tragele-mente geplant und ausgefuumlhrt Hierbei wurden Ruumlttel-Ort-Beton-Saumlulen im Bereich der Dammaufstandsflaumlche bis auf den als tragfaumlhig eingestuftenTer-tiaumlrton hergestellt um den wesentlichen Teil der Dammlast in den tieferen Untergrund abzutragen und somit die als gering tragfaumlhig eingestuften obe-ren Bodenschichten zu entlasten Zur Aufnahme der Spreizkraumlfte wurde ein horizontales Geokunststoffbewehrung vorgesehen Danach Wiederaufbau des Dammes b) 2 Gelaumlndbruch

Bereit 2 Wochen nach Fertigstellung des neu aufgebauten Straszligendammes zeigten sich wiederum erste Kriechverformungen die nach etwa 3 bis 4 Monaten in einen Gelaumlndebruch entsprechend Abbildung 2 und 3 resultier-ten Das war auch der Zeitpunkt in dem der Verfasser im Rahmen des Be-weisverfahrens hinzugezogen wurde Wir haben dann umfangreiche ergaumln-zende Baugrunderkundungen Laborversuche und messtechnische Untersu-chungen vorgenommen Die Abbildungen 3 und 4 zeigen dazu beispielhaft Ergebnisse der gemessenen und ruumlckgerechneten Gleitfuge sowie die sich darstellenden undraumlnierten Scherfestigkeiten (Kohaumlsion) im Tertiaumlrton

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0 50 100 150 R e l a t i v e

H o r i z o n t a l v e r f o r m u n g

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Abbildung 3 Numerische Analyse des Schadensfalles und gemessene Horizontalverformungen

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OK

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Deckschichten

Tertiaumlrtone

100

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56

36

32

28 175

undraumlnierte Kohaumlsion auszligerhalb und innerhalb des Schadensbereiches [kNm2]

20

15

10

5

0

Tie

fe u

nte

r G

OK

[m

]

Abbildung 4 Aus Erkundungen Verformungsmessungen und Ver-gleichsberechnungen abgeleitete Rechenwerte (charak-teristische Werte) der undraumlnierten Kohaumlsion

Ansatzpunkt

0 50 100 150

Relative Horizontalverformung uhuhmax []

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3 Schadensursachen und technische Bewertung

Nachfolgend sind die auf der Grundlage von umfangreichen geotechnischen und numerischen Untersuchungen abgeleiteten Ursachen der beiden nachei-nander eingetretenen Grundbruumlche an dem Straszligendamm in einer techni-schen Bewertung zusammengestellt

bull Anhand des Verlaufes des Sondierwiderstandes der Drucksondierungen in Verbindung mit den Ergebnissen der Laborversuche ist zu folgern dass es im Bereich der geologischen Schichtgrenze zwischen Decklehm und Tertiaumlrton nicht zu einer schlagartigen Vergroumlszligerung der Festig-keitsparameter kommt sondern dass vielmehr eine kontinuierlich Zu-nahme der Scherfestigkeit und der Steifigkeit des Tertiaumlrtones mit der Tiefe vorliegt sa Abbildung 4 Damit ist ein schlagartiger Uumlbergang im Hinblick auf die Festigkeit und Steifigkeit beim Uumlbergang vom Deck-lehm in den Tertiaumlrton wie zunaumlchst bei der 1 Sanierung angenommen nicht gegeben

bull Die Scherfestigkeiten und Steifigkeiten insbesondere des Tertiaumlrtones waren offenbar bereits vor Eintreten des 1 Schadensfalles geringer als in den urspruumlnglichen Baugrundgutachten dargestellt

bull Fuumlr die Analyse der Standsicherheit muss aufgrund der vorliegende Saumlt-tigungsgrade und der geringen Wasserdurchlaumlssigkeit der Decklehme und Tertiaumlrtone fuumlr den Anfangszustand entweder von den undraumlnierten Scherparametern (undraumlnierte Kohaumlsion) ausgegangen werden oder es muss bei Verwendung der effektiven Scherparameter der Porenwasser-uumlberdruck zusaumltzlich in die Berechnungen eingefuumlhrt werden was zu-naumlchst nicht erfolgt ist

bull Der 1 Schadensfall kann nur eingetreten sein wenn bestimmte boden-mechanische Randbedingungen zum Zeitpunkt der ersten Dammbau-maszlignahme wirksam gewesen waren Dabei kam es zu progressiven Bru-cherscheinungen Die Modellvorstellung des progressiven Bruches mit einer verformungs- und zeitabhaumlngigen Reduktion der cu-Werte erklaumlrt im vorliegenden Fall auch das stark zeitverzoumlgerte Auftreten des 1 Schadensfalles nach der Dammherstellung

bull Die anhand der Untersuchungen zum 1 Schadensfall abzuleitende Scherzone entspricht etwa einer kreisfoumlrmigen Gleitfuge (im Gegensatz zur Sanierungsplanung) die relativ tief bis in die Tertiaumlrtone reicht

bull Aus den Analysen zum 1 Schadensfall konnte ein Baugrundmodell mit charakteristischen Bodenkenngroumlszligen nach Eintritt des 1 Schadensfalls

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

3 Geotechnische Berichte Kempfert+Partner Geotechnik Wuumlrzburg

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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Abbildung 1 Schematisiertes Baugrundprofil (links) und zeitlich veraumlnder-liches Pfahltragverhalten im tertiaumlren Feinsand (rechts) aus Modellversuchen

4 Zugversuche an den Bauwerkspfaumlhlen und Festwachseffekte

Baubegleitend wurden dann zur Uumlberpruumlfung der Tragfaumlhigkeit und der Last-Hebungs-Linie an insgesamt 75 Verpresspfaumlhlen Zugversuche durch-gefuumlhrt Dabei wurden bei einem groszligen Teil unzureichende Tragfaumlhigkei-ten bzw unzulaumlssige Verformungen (Hebungen) im Gebrauchslastbereich festgestellt und zwar im Wesentlichen bei Pfaumlhlen deren Krafteintragungs-laumlnge maszliggeblich in tertiaumlren Schichten liegt Dabei war auch eine Tendenz festzustellen dass mit steigendem Alter der Pfaumlhle die Pruumlflasten ansteigen was auf eine Zeitabhaumlngigkeit hinsichtlich der tragfaumlhigkeitsvermindernden Einfluumlsse in den tertiaumlren Feinsanden hindeutet Im Zuge des spaumlteren Beweisverfahrens wurde am Institut des Verfassers vergleichende Modellversuche mit dem Feinsand und unterschiedlichen Pfahlstandzeiten ausgefuumlhrt siehe Abbildung 1 (rechts) In den tertiaumlren Feinsanden wurde ein Probepfahl mit einem Durchmesser von 50 mm (GEWI-Stahl mit einer Laumlnge von 12 m) mittels Vibration einbebracht Die Vibration wurde hierbei mittels eines Aufsatzruumlttlers am Kopf des Ver-suchspfahles mit ca 50 Hz eingeleitet

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Unter Beruumlcksichtigung von bodenmechanischen Modellgesetzen und der Konsolidationstheorie zum Abbau von festgestellten Porenwasseruumlberdruuml-cken aus der Vibration wurde der zeitliche Verlauf der Pfahlmantelrei-bungserhoumlhung und deren Endwert in Abbildung 1 (rechts) versuchstech-nisch bestimmt Dabei konnte festgestellt werden dass die aus den Modell-versuchen abgeleitete Grenzmantelreibung relativ gut mit der wahrscheinli-chen Mantelreibung fuumlr die Probepfaumlhle ermittelt aus einer erneuten Aus-wertung unter Fehlerbeseitigung uumlbereinstimmt Die tatsaumlchlich vorhandene Pfahlmantelreibung lag im Tertiaumlr danach bei etwa τmk asymp 200 kNm2 und damit deutlich unter den fuumlr die Bemessung aus der fehlerbehafteten Pfahl-probebelastungsauswertung angesetzten Wert von τmk = 300 kNm2 5 Stark aggressives Grundwasser

Erst nach Auftreten der in Abschnitt 4 beschriebenen Probleme wurde auch das Grundwasser im Baufeldbereich auf Betonaggressivitaumlt nach DIN 4030 untersucht Unter Wertung aller Versuchsergebnisse war davon auszugehen dass das Grundwasser groszligraumlumig als bdquostark betonangreifendldquo einzustufen ist Diese Untersuchungen wurden im Zuge der Baugrunderkundungen nicht durchgefuumlhrt was unter Beruumlcksichtigung von DIN 4020 als Mangel einzu-stufen ist Grundsaumltzlich ist beim Einsatz von Verpresspfaumlhlen im aggressiven Grund-wasser die Gefahr eines langfristigen Tragfaumlhigkeitsverlustes durch

a) Korrossion des Stahlzuggliedes (GEWI-Stahles)

b) Verminderung der Mantelreibung durch den Angriff der kalkloumlsen-den Kohlensaumlure

moumlglich Bei dem unter b) angesprochenem Effekt kann davon ausgegangen werden dass es durch den loumlsenden Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlure zu einer nach innen fortschreitenden Zerstoumlrung des Zementsteines im Bereich der Kontaktflaumlche zwischen dem Pfahl und dem umgebenden Boden kommt Dieser Effekt ist schon seit Anfang der 1980er Jahre bekannt und wurde in DIN 4128 Verpreszligpfaumlhle (Ortbeton- und Verbundpfaumlhle) mit kleinem Durchmesser aus dem Jahr 1983 durch den Hinweis beruumlcksichtigt dass Verpresspfaumlhle im stark betonangreifenden Grundwasser nur dann einge-setzt werden duumlrfen wenn zuvor durch ein Gutachten eines Sachverstaumlndi-gen in Fragen der Stahl- und Betonkorrosion bestaumltigt wird dass das Dauer-

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tragverhalten durch zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung nicht beeintraumlchtigt wird Naumlhere Untersuchungen wurden bereits mehrfach in der Literatur behandelt zB im Zusammenhang mit Verpressankern deren Tragwirkung vergleichbar ist1 Des Weiteren liegen neuere Forschungser-gebnisse2 vor 6 Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung und Neugruumlndung

Es wurden die hergestellten etwa 900 Verpresspfaumlhle aufgegeben und eine Neugruumlndung mit Ortbetonrammpfaumlhlen System Franki durchgefuumlhrt die primaumlr uumlber den Fuszligwiderstand tragen und durch groumlszligere Betondeckung die Bewehrung gegen aggressives Grundwasser schuumltzt Unter Wertung der Erkenntnisse zum zeitabhaumlngigen Anstieg der Tragfauml-higkeit waumlre eine vollstaumlndige Aufgabe der hergestellten Verpresspfahl-gruumlndung aufgrund der Zugversuche an den Bauwerkspfaumlhlen (Erfassung der kurzfristigen Tragfaumlhigkeit) mit ausreichender Wahrscheinlichkeit nicht notwendig gewesen Allerdings ist davon auszugehen dass die statische Bemessung der Gruumlndung (Pfahllaumlngen) unter Zugrundelegung von aus den Probebelastungen abgeleiteten zu hohen Mantelreibungswerten erfolgt ist wodurch in Abhaumlngigkeit des Zeitpunktes der Bauwerksbelastung wahr-scheinlich dennoch eine Nachgruumlndung mit laumlngeren bzw zusaumltzlichen Pfaumlhlen haumltte erfolgen muumlssen Entscheidend fuumlr die Aufgabe der hergestellten Verpresspfahlgruumlndung und die Erfordernis der Neugruumlndung stellt sich aber die Beeinflussung der lang-fristigen Tragfaumlhigkeit unter Wertung der erst waumlhrend der Gruumlndungsarbei-ten durchgefuumlhrten Grundwasseranalysen dar da danach das Grundwasser im Bereich des Baufeldes groszligraumlumig als stark betonangreifend einzustufen ist Aufgrund von Messungen an gezogenen Verpresspfaumlhlen war festzustellen dass im Bereich der tertiaumlren Feinsande aufgrund der nur erreichten gerin-gen Verpresskoumlrperdurchmesser von ca 10 bis 15 cm die erforderliche Mindestbetondeckung und damit die langfristige Korrosionsbestaumlndigkeit

1 Manns W (1993) Langzeiteinfluss von kalkloumlsender Kohlensaumlure auf die Tragfaumlhigkeit von Verpressankern Otto Graf Journal Vol 8 1997 Forschungs- und Materialpruumlfanstalt FMPA Stuttgart 2 Hof C (2004) Uumlber das Verpressankertragverhalten unter kalkloumlsendem Kohlensaumlurean-griff Schriftenreihe des Institutes fuumlr Grundbau und Bodenmechanik der Ruhr-Universitaumlt Bochum Heft 35

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bei stark angreifenden Grundwasser zumindest einzelner GEWI-Tragglieder nicht gegeben ist Maszliggebend fuumlr die langfristige Tragfaumlhigkeit war im betreffenden Fall die zu erwartende zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung und damit der bdquoaumluszligeren Tragfaumlhigkeitldquo durch den Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlu-re zu bewerten Somit war die Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung nach Bekanntwerden der Grundwasseranalysen zwangslaumlufig erforderlich

III Beispiel Straszligendamm auf tertiaumlrem Ton 1 Uumlberblick

Im Zuge eines Straszligenbaus auf bindigen Boumlden mit einer Deckschicht und darunter anstehenden tiefreichenden Tertiaumlrtonen kam es unter dem bis zu 10 m hohen Damm auf einer Laumlnge von etwa 150 ndash 200 m zu erheblichen Brucherscheinungen (vgl Abbildung 2)

Abbildung 2 Schadensbild beim 2 Gelaumlndbruch Dabei ist hervorzuheben dass die gelaumlndebruchartigen Erscheinungen mit massiven Verformungen nicht nur einmal sondern nach einer ersten Sanie-rung mit einer Nachgruumlndung auf Betonruumlttelsaumlulen (vgl Abbildung 5) nochmals aufgetreten war Auch bei diesem Beispiel ist hervorzuheben dass ausreichende Baugrun-derkundungen nach DIN 4020 vorlaufend zu den Baumaszlignahmen und auch spaumlter nach dem 1 Gelaumlndebruch ausgefuumlhrt worden sind

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2 Schadensverlauf

Zunaumlchst sind nachfolgend die wesentlichen Randbedingungen zu den bei-den Schadensfaumlllen aufgelistet a) 1 Gelaumlndebruch

In einer Bauzeit von etwa 3 Monaten wurde der bis zu 10 m hohe Damm hinter einem Bruumlckenwiderlager hergestellt Etwa 1 Jahr nach Fertigstellung des Erdbaus wurden mit Beginn der Oberbauarbeiten erstmals deutlich wahrnehmbare Setzungen am Damm sowie am benachbarten Bruumlckenbau-werk festgestellt Durch die Vergroumlszligerung der Verformungen in Form von Kriechsetzungen uumlber einen Zeitraum von etwa 10 Monaten war letztlich ein laumlngs durch die Fahrbahn verlaufender Absatz von bis zu ca 35 m in Form eines Gelaumlndebruchs eingetreten Da man geotechnisch davon ausgegangen war dass die steifen bis halbfes-ten Tertiaumlrtone (vgl Abbildung 4) eine so hohe Scherfestigkeit besitzen dass die Gleitfuge flach an der Basis der die Tone uumlberlagernden 3-4 m maumlchtigen Deckschichten mit geringeren Scherfestigkeiten verlaufen muss wurde der Damm teilweise abgetragen An der Dammsohle wurden Reste des Dammbaumaterials bis ca 1 bis 2 m uumlber fruumlherer GOK belassen und ein Gefaumllle von 4 hergestellt Als Sanierung wurden vertikale Tragele-mente geplant und ausgefuumlhrt Hierbei wurden Ruumlttel-Ort-Beton-Saumlulen im Bereich der Dammaufstandsflaumlche bis auf den als tragfaumlhig eingestuftenTer-tiaumlrton hergestellt um den wesentlichen Teil der Dammlast in den tieferen Untergrund abzutragen und somit die als gering tragfaumlhig eingestuften obe-ren Bodenschichten zu entlasten Zur Aufnahme der Spreizkraumlfte wurde ein horizontales Geokunststoffbewehrung vorgesehen Danach Wiederaufbau des Dammes b) 2 Gelaumlndbruch

Bereit 2 Wochen nach Fertigstellung des neu aufgebauten Straszligendammes zeigten sich wiederum erste Kriechverformungen die nach etwa 3 bis 4 Monaten in einen Gelaumlndebruch entsprechend Abbildung 2 und 3 resultier-ten Das war auch der Zeitpunkt in dem der Verfasser im Rahmen des Be-weisverfahrens hinzugezogen wurde Wir haben dann umfangreiche ergaumln-zende Baugrunderkundungen Laborversuche und messtechnische Untersu-chungen vorgenommen Die Abbildungen 3 und 4 zeigen dazu beispielhaft Ergebnisse der gemessenen und ruumlckgerechneten Gleitfuge sowie die sich darstellenden undraumlnierten Scherfestigkeiten (Kohaumlsion) im Tertiaumlrton

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0 50 100 150 R e l a t i v e

H o r i z o n t a l v e r f o r m u n g

u h u h m a x

[ ]

n u m e r i s c h b e r e c h n e t

g e m e s s e n

Abbildung 3 Numerische Analyse des Schadensfalles und gemessene Horizontalverformungen

20

15

10

5

0

Tie

fe u

nte

r G

OK

[m

]

Deckschichten

Tertiaumlrtone

100

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23

20

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28 175

undraumlnierte Kohaumlsion auszligerhalb und innerhalb des Schadensbereiches [kNm2]

20

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10

5

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Tie

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r G

OK

[m

]

Abbildung 4 Aus Erkundungen Verformungsmessungen und Ver-gleichsberechnungen abgeleitete Rechenwerte (charak-teristische Werte) der undraumlnierten Kohaumlsion

Ansatzpunkt

0 50 100 150

Relative Horizontalverformung uhuhmax []

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3 Schadensursachen und technische Bewertung

Nachfolgend sind die auf der Grundlage von umfangreichen geotechnischen und numerischen Untersuchungen abgeleiteten Ursachen der beiden nachei-nander eingetretenen Grundbruumlche an dem Straszligendamm in einer techni-schen Bewertung zusammengestellt

bull Anhand des Verlaufes des Sondierwiderstandes der Drucksondierungen in Verbindung mit den Ergebnissen der Laborversuche ist zu folgern dass es im Bereich der geologischen Schichtgrenze zwischen Decklehm und Tertiaumlrton nicht zu einer schlagartigen Vergroumlszligerung der Festig-keitsparameter kommt sondern dass vielmehr eine kontinuierlich Zu-nahme der Scherfestigkeit und der Steifigkeit des Tertiaumlrtones mit der Tiefe vorliegt sa Abbildung 4 Damit ist ein schlagartiger Uumlbergang im Hinblick auf die Festigkeit und Steifigkeit beim Uumlbergang vom Deck-lehm in den Tertiaumlrton wie zunaumlchst bei der 1 Sanierung angenommen nicht gegeben

bull Die Scherfestigkeiten und Steifigkeiten insbesondere des Tertiaumlrtones waren offenbar bereits vor Eintreten des 1 Schadensfalles geringer als in den urspruumlnglichen Baugrundgutachten dargestellt

bull Fuumlr die Analyse der Standsicherheit muss aufgrund der vorliegende Saumlt-tigungsgrade und der geringen Wasserdurchlaumlssigkeit der Decklehme und Tertiaumlrtone fuumlr den Anfangszustand entweder von den undraumlnierten Scherparametern (undraumlnierte Kohaumlsion) ausgegangen werden oder es muss bei Verwendung der effektiven Scherparameter der Porenwasser-uumlberdruck zusaumltzlich in die Berechnungen eingefuumlhrt werden was zu-naumlchst nicht erfolgt ist

bull Der 1 Schadensfall kann nur eingetreten sein wenn bestimmte boden-mechanische Randbedingungen zum Zeitpunkt der ersten Dammbau-maszlignahme wirksam gewesen waren Dabei kam es zu progressiven Bru-cherscheinungen Die Modellvorstellung des progressiven Bruches mit einer verformungs- und zeitabhaumlngigen Reduktion der cu-Werte erklaumlrt im vorliegenden Fall auch das stark zeitverzoumlgerte Auftreten des 1 Schadensfalles nach der Dammherstellung

bull Die anhand der Untersuchungen zum 1 Schadensfall abzuleitende Scherzone entspricht etwa einer kreisfoumlrmigen Gleitfuge (im Gegensatz zur Sanierungsplanung) die relativ tief bis in die Tertiaumlrtone reicht

bull Aus den Analysen zum 1 Schadensfall konnte ein Baugrundmodell mit charakteristischen Bodenkenngroumlszligen nach Eintritt des 1 Schadensfalls

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

3 Geotechnische Berichte Kempfert+Partner Geotechnik Wuumlrzburg

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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Unter Beruumlcksichtigung von bodenmechanischen Modellgesetzen und der Konsolidationstheorie zum Abbau von festgestellten Porenwasseruumlberdruuml-cken aus der Vibration wurde der zeitliche Verlauf der Pfahlmantelrei-bungserhoumlhung und deren Endwert in Abbildung 1 (rechts) versuchstech-nisch bestimmt Dabei konnte festgestellt werden dass die aus den Modell-versuchen abgeleitete Grenzmantelreibung relativ gut mit der wahrscheinli-chen Mantelreibung fuumlr die Probepfaumlhle ermittelt aus einer erneuten Aus-wertung unter Fehlerbeseitigung uumlbereinstimmt Die tatsaumlchlich vorhandene Pfahlmantelreibung lag im Tertiaumlr danach bei etwa τmk asymp 200 kNm2 und damit deutlich unter den fuumlr die Bemessung aus der fehlerbehafteten Pfahl-probebelastungsauswertung angesetzten Wert von τmk = 300 kNm2 5 Stark aggressives Grundwasser

Erst nach Auftreten der in Abschnitt 4 beschriebenen Probleme wurde auch das Grundwasser im Baufeldbereich auf Betonaggressivitaumlt nach DIN 4030 untersucht Unter Wertung aller Versuchsergebnisse war davon auszugehen dass das Grundwasser groszligraumlumig als bdquostark betonangreifendldquo einzustufen ist Diese Untersuchungen wurden im Zuge der Baugrunderkundungen nicht durchgefuumlhrt was unter Beruumlcksichtigung von DIN 4020 als Mangel einzu-stufen ist Grundsaumltzlich ist beim Einsatz von Verpresspfaumlhlen im aggressiven Grund-wasser die Gefahr eines langfristigen Tragfaumlhigkeitsverlustes durch

a) Korrossion des Stahlzuggliedes (GEWI-Stahles)

b) Verminderung der Mantelreibung durch den Angriff der kalkloumlsen-den Kohlensaumlure

moumlglich Bei dem unter b) angesprochenem Effekt kann davon ausgegangen werden dass es durch den loumlsenden Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlure zu einer nach innen fortschreitenden Zerstoumlrung des Zementsteines im Bereich der Kontaktflaumlche zwischen dem Pfahl und dem umgebenden Boden kommt Dieser Effekt ist schon seit Anfang der 1980er Jahre bekannt und wurde in DIN 4128 Verpreszligpfaumlhle (Ortbeton- und Verbundpfaumlhle) mit kleinem Durchmesser aus dem Jahr 1983 durch den Hinweis beruumlcksichtigt dass Verpresspfaumlhle im stark betonangreifenden Grundwasser nur dann einge-setzt werden duumlrfen wenn zuvor durch ein Gutachten eines Sachverstaumlndi-gen in Fragen der Stahl- und Betonkorrosion bestaumltigt wird dass das Dauer-

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tragverhalten durch zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung nicht beeintraumlchtigt wird Naumlhere Untersuchungen wurden bereits mehrfach in der Literatur behandelt zB im Zusammenhang mit Verpressankern deren Tragwirkung vergleichbar ist1 Des Weiteren liegen neuere Forschungser-gebnisse2 vor 6 Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung und Neugruumlndung

Es wurden die hergestellten etwa 900 Verpresspfaumlhle aufgegeben und eine Neugruumlndung mit Ortbetonrammpfaumlhlen System Franki durchgefuumlhrt die primaumlr uumlber den Fuszligwiderstand tragen und durch groumlszligere Betondeckung die Bewehrung gegen aggressives Grundwasser schuumltzt Unter Wertung der Erkenntnisse zum zeitabhaumlngigen Anstieg der Tragfauml-higkeit waumlre eine vollstaumlndige Aufgabe der hergestellten Verpresspfahl-gruumlndung aufgrund der Zugversuche an den Bauwerkspfaumlhlen (Erfassung der kurzfristigen Tragfaumlhigkeit) mit ausreichender Wahrscheinlichkeit nicht notwendig gewesen Allerdings ist davon auszugehen dass die statische Bemessung der Gruumlndung (Pfahllaumlngen) unter Zugrundelegung von aus den Probebelastungen abgeleiteten zu hohen Mantelreibungswerten erfolgt ist wodurch in Abhaumlngigkeit des Zeitpunktes der Bauwerksbelastung wahr-scheinlich dennoch eine Nachgruumlndung mit laumlngeren bzw zusaumltzlichen Pfaumlhlen haumltte erfolgen muumlssen Entscheidend fuumlr die Aufgabe der hergestellten Verpresspfahlgruumlndung und die Erfordernis der Neugruumlndung stellt sich aber die Beeinflussung der lang-fristigen Tragfaumlhigkeit unter Wertung der erst waumlhrend der Gruumlndungsarbei-ten durchgefuumlhrten Grundwasseranalysen dar da danach das Grundwasser im Bereich des Baufeldes groszligraumlumig als stark betonangreifend einzustufen ist Aufgrund von Messungen an gezogenen Verpresspfaumlhlen war festzustellen dass im Bereich der tertiaumlren Feinsande aufgrund der nur erreichten gerin-gen Verpresskoumlrperdurchmesser von ca 10 bis 15 cm die erforderliche Mindestbetondeckung und damit die langfristige Korrosionsbestaumlndigkeit

1 Manns W (1993) Langzeiteinfluss von kalkloumlsender Kohlensaumlure auf die Tragfaumlhigkeit von Verpressankern Otto Graf Journal Vol 8 1997 Forschungs- und Materialpruumlfanstalt FMPA Stuttgart 2 Hof C (2004) Uumlber das Verpressankertragverhalten unter kalkloumlsendem Kohlensaumlurean-griff Schriftenreihe des Institutes fuumlr Grundbau und Bodenmechanik der Ruhr-Universitaumlt Bochum Heft 35

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bei stark angreifenden Grundwasser zumindest einzelner GEWI-Tragglieder nicht gegeben ist Maszliggebend fuumlr die langfristige Tragfaumlhigkeit war im betreffenden Fall die zu erwartende zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung und damit der bdquoaumluszligeren Tragfaumlhigkeitldquo durch den Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlu-re zu bewerten Somit war die Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung nach Bekanntwerden der Grundwasseranalysen zwangslaumlufig erforderlich

III Beispiel Straszligendamm auf tertiaumlrem Ton 1 Uumlberblick

Im Zuge eines Straszligenbaus auf bindigen Boumlden mit einer Deckschicht und darunter anstehenden tiefreichenden Tertiaumlrtonen kam es unter dem bis zu 10 m hohen Damm auf einer Laumlnge von etwa 150 ndash 200 m zu erheblichen Brucherscheinungen (vgl Abbildung 2)

Abbildung 2 Schadensbild beim 2 Gelaumlndbruch Dabei ist hervorzuheben dass die gelaumlndebruchartigen Erscheinungen mit massiven Verformungen nicht nur einmal sondern nach einer ersten Sanie-rung mit einer Nachgruumlndung auf Betonruumlttelsaumlulen (vgl Abbildung 5) nochmals aufgetreten war Auch bei diesem Beispiel ist hervorzuheben dass ausreichende Baugrun-derkundungen nach DIN 4020 vorlaufend zu den Baumaszlignahmen und auch spaumlter nach dem 1 Gelaumlndebruch ausgefuumlhrt worden sind

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2 Schadensverlauf

Zunaumlchst sind nachfolgend die wesentlichen Randbedingungen zu den bei-den Schadensfaumlllen aufgelistet a) 1 Gelaumlndebruch

In einer Bauzeit von etwa 3 Monaten wurde der bis zu 10 m hohe Damm hinter einem Bruumlckenwiderlager hergestellt Etwa 1 Jahr nach Fertigstellung des Erdbaus wurden mit Beginn der Oberbauarbeiten erstmals deutlich wahrnehmbare Setzungen am Damm sowie am benachbarten Bruumlckenbau-werk festgestellt Durch die Vergroumlszligerung der Verformungen in Form von Kriechsetzungen uumlber einen Zeitraum von etwa 10 Monaten war letztlich ein laumlngs durch die Fahrbahn verlaufender Absatz von bis zu ca 35 m in Form eines Gelaumlndebruchs eingetreten Da man geotechnisch davon ausgegangen war dass die steifen bis halbfes-ten Tertiaumlrtone (vgl Abbildung 4) eine so hohe Scherfestigkeit besitzen dass die Gleitfuge flach an der Basis der die Tone uumlberlagernden 3-4 m maumlchtigen Deckschichten mit geringeren Scherfestigkeiten verlaufen muss wurde der Damm teilweise abgetragen An der Dammsohle wurden Reste des Dammbaumaterials bis ca 1 bis 2 m uumlber fruumlherer GOK belassen und ein Gefaumllle von 4 hergestellt Als Sanierung wurden vertikale Tragele-mente geplant und ausgefuumlhrt Hierbei wurden Ruumlttel-Ort-Beton-Saumlulen im Bereich der Dammaufstandsflaumlche bis auf den als tragfaumlhig eingestuftenTer-tiaumlrton hergestellt um den wesentlichen Teil der Dammlast in den tieferen Untergrund abzutragen und somit die als gering tragfaumlhig eingestuften obe-ren Bodenschichten zu entlasten Zur Aufnahme der Spreizkraumlfte wurde ein horizontales Geokunststoffbewehrung vorgesehen Danach Wiederaufbau des Dammes b) 2 Gelaumlndbruch

Bereit 2 Wochen nach Fertigstellung des neu aufgebauten Straszligendammes zeigten sich wiederum erste Kriechverformungen die nach etwa 3 bis 4 Monaten in einen Gelaumlndebruch entsprechend Abbildung 2 und 3 resultier-ten Das war auch der Zeitpunkt in dem der Verfasser im Rahmen des Be-weisverfahrens hinzugezogen wurde Wir haben dann umfangreiche ergaumln-zende Baugrunderkundungen Laborversuche und messtechnische Untersu-chungen vorgenommen Die Abbildungen 3 und 4 zeigen dazu beispielhaft Ergebnisse der gemessenen und ruumlckgerechneten Gleitfuge sowie die sich darstellenden undraumlnierten Scherfestigkeiten (Kohaumlsion) im Tertiaumlrton

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0 50 100 150 R e l a t i v e

H o r i z o n t a l v e r f o r m u n g

u h u h m a x

[ ]

n u m e r i s c h b e r e c h n e t

g e m e s s e n

Abbildung 3 Numerische Analyse des Schadensfalles und gemessene Horizontalverformungen

20

15

10

5

0

Tie

fe u

nte

r G

OK

[m

]

Deckschichten

Tertiaumlrtone

100

35

23

20

100

56

36

32

28 175

undraumlnierte Kohaumlsion auszligerhalb und innerhalb des Schadensbereiches [kNm2]

20

15

10

5

0

Tie

fe u

nte

r G

OK

[m

]

Abbildung 4 Aus Erkundungen Verformungsmessungen und Ver-gleichsberechnungen abgeleitete Rechenwerte (charak-teristische Werte) der undraumlnierten Kohaumlsion

Ansatzpunkt

0 50 100 150

Relative Horizontalverformung uhuhmax []

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3 Schadensursachen und technische Bewertung

Nachfolgend sind die auf der Grundlage von umfangreichen geotechnischen und numerischen Untersuchungen abgeleiteten Ursachen der beiden nachei-nander eingetretenen Grundbruumlche an dem Straszligendamm in einer techni-schen Bewertung zusammengestellt

bull Anhand des Verlaufes des Sondierwiderstandes der Drucksondierungen in Verbindung mit den Ergebnissen der Laborversuche ist zu folgern dass es im Bereich der geologischen Schichtgrenze zwischen Decklehm und Tertiaumlrton nicht zu einer schlagartigen Vergroumlszligerung der Festig-keitsparameter kommt sondern dass vielmehr eine kontinuierlich Zu-nahme der Scherfestigkeit und der Steifigkeit des Tertiaumlrtones mit der Tiefe vorliegt sa Abbildung 4 Damit ist ein schlagartiger Uumlbergang im Hinblick auf die Festigkeit und Steifigkeit beim Uumlbergang vom Deck-lehm in den Tertiaumlrton wie zunaumlchst bei der 1 Sanierung angenommen nicht gegeben

bull Die Scherfestigkeiten und Steifigkeiten insbesondere des Tertiaumlrtones waren offenbar bereits vor Eintreten des 1 Schadensfalles geringer als in den urspruumlnglichen Baugrundgutachten dargestellt

bull Fuumlr die Analyse der Standsicherheit muss aufgrund der vorliegende Saumlt-tigungsgrade und der geringen Wasserdurchlaumlssigkeit der Decklehme und Tertiaumlrtone fuumlr den Anfangszustand entweder von den undraumlnierten Scherparametern (undraumlnierte Kohaumlsion) ausgegangen werden oder es muss bei Verwendung der effektiven Scherparameter der Porenwasser-uumlberdruck zusaumltzlich in die Berechnungen eingefuumlhrt werden was zu-naumlchst nicht erfolgt ist

bull Der 1 Schadensfall kann nur eingetreten sein wenn bestimmte boden-mechanische Randbedingungen zum Zeitpunkt der ersten Dammbau-maszlignahme wirksam gewesen waren Dabei kam es zu progressiven Bru-cherscheinungen Die Modellvorstellung des progressiven Bruches mit einer verformungs- und zeitabhaumlngigen Reduktion der cu-Werte erklaumlrt im vorliegenden Fall auch das stark zeitverzoumlgerte Auftreten des 1 Schadensfalles nach der Dammherstellung

bull Die anhand der Untersuchungen zum 1 Schadensfall abzuleitende Scherzone entspricht etwa einer kreisfoumlrmigen Gleitfuge (im Gegensatz zur Sanierungsplanung) die relativ tief bis in die Tertiaumlrtone reicht

bull Aus den Analysen zum 1 Schadensfall konnte ein Baugrundmodell mit charakteristischen Bodenkenngroumlszligen nach Eintritt des 1 Schadensfalls

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

3 Geotechnische Berichte Kempfert+Partner Geotechnik Wuumlrzburg

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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tragverhalten durch zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung nicht beeintraumlchtigt wird Naumlhere Untersuchungen wurden bereits mehrfach in der Literatur behandelt zB im Zusammenhang mit Verpressankern deren Tragwirkung vergleichbar ist1 Des Weiteren liegen neuere Forschungser-gebnisse2 vor 6 Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung und Neugruumlndung

Es wurden die hergestellten etwa 900 Verpresspfaumlhle aufgegeben und eine Neugruumlndung mit Ortbetonrammpfaumlhlen System Franki durchgefuumlhrt die primaumlr uumlber den Fuszligwiderstand tragen und durch groumlszligere Betondeckung die Bewehrung gegen aggressives Grundwasser schuumltzt Unter Wertung der Erkenntnisse zum zeitabhaumlngigen Anstieg der Tragfauml-higkeit waumlre eine vollstaumlndige Aufgabe der hergestellten Verpresspfahl-gruumlndung aufgrund der Zugversuche an den Bauwerkspfaumlhlen (Erfassung der kurzfristigen Tragfaumlhigkeit) mit ausreichender Wahrscheinlichkeit nicht notwendig gewesen Allerdings ist davon auszugehen dass die statische Bemessung der Gruumlndung (Pfahllaumlngen) unter Zugrundelegung von aus den Probebelastungen abgeleiteten zu hohen Mantelreibungswerten erfolgt ist wodurch in Abhaumlngigkeit des Zeitpunktes der Bauwerksbelastung wahr-scheinlich dennoch eine Nachgruumlndung mit laumlngeren bzw zusaumltzlichen Pfaumlhlen haumltte erfolgen muumlssen Entscheidend fuumlr die Aufgabe der hergestellten Verpresspfahlgruumlndung und die Erfordernis der Neugruumlndung stellt sich aber die Beeinflussung der lang-fristigen Tragfaumlhigkeit unter Wertung der erst waumlhrend der Gruumlndungsarbei-ten durchgefuumlhrten Grundwasseranalysen dar da danach das Grundwasser im Bereich des Baufeldes groszligraumlumig als stark betonangreifend einzustufen ist Aufgrund von Messungen an gezogenen Verpresspfaumlhlen war festzustellen dass im Bereich der tertiaumlren Feinsande aufgrund der nur erreichten gerin-gen Verpresskoumlrperdurchmesser von ca 10 bis 15 cm die erforderliche Mindestbetondeckung und damit die langfristige Korrosionsbestaumlndigkeit

1 Manns W (1993) Langzeiteinfluss von kalkloumlsender Kohlensaumlure auf die Tragfaumlhigkeit von Verpressankern Otto Graf Journal Vol 8 1997 Forschungs- und Materialpruumlfanstalt FMPA Stuttgart 2 Hof C (2004) Uumlber das Verpressankertragverhalten unter kalkloumlsendem Kohlensaumlurean-griff Schriftenreihe des Institutes fuumlr Grundbau und Bodenmechanik der Ruhr-Universitaumlt Bochum Heft 35

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bei stark angreifenden Grundwasser zumindest einzelner GEWI-Tragglieder nicht gegeben ist Maszliggebend fuumlr die langfristige Tragfaumlhigkeit war im betreffenden Fall die zu erwartende zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung und damit der bdquoaumluszligeren Tragfaumlhigkeitldquo durch den Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlu-re zu bewerten Somit war die Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung nach Bekanntwerden der Grundwasseranalysen zwangslaumlufig erforderlich

III Beispiel Straszligendamm auf tertiaumlrem Ton 1 Uumlberblick

Im Zuge eines Straszligenbaus auf bindigen Boumlden mit einer Deckschicht und darunter anstehenden tiefreichenden Tertiaumlrtonen kam es unter dem bis zu 10 m hohen Damm auf einer Laumlnge von etwa 150 ndash 200 m zu erheblichen Brucherscheinungen (vgl Abbildung 2)

Abbildung 2 Schadensbild beim 2 Gelaumlndbruch Dabei ist hervorzuheben dass die gelaumlndebruchartigen Erscheinungen mit massiven Verformungen nicht nur einmal sondern nach einer ersten Sanie-rung mit einer Nachgruumlndung auf Betonruumlttelsaumlulen (vgl Abbildung 5) nochmals aufgetreten war Auch bei diesem Beispiel ist hervorzuheben dass ausreichende Baugrun-derkundungen nach DIN 4020 vorlaufend zu den Baumaszlignahmen und auch spaumlter nach dem 1 Gelaumlndebruch ausgefuumlhrt worden sind

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2 Schadensverlauf

Zunaumlchst sind nachfolgend die wesentlichen Randbedingungen zu den bei-den Schadensfaumlllen aufgelistet a) 1 Gelaumlndebruch

In einer Bauzeit von etwa 3 Monaten wurde der bis zu 10 m hohe Damm hinter einem Bruumlckenwiderlager hergestellt Etwa 1 Jahr nach Fertigstellung des Erdbaus wurden mit Beginn der Oberbauarbeiten erstmals deutlich wahrnehmbare Setzungen am Damm sowie am benachbarten Bruumlckenbau-werk festgestellt Durch die Vergroumlszligerung der Verformungen in Form von Kriechsetzungen uumlber einen Zeitraum von etwa 10 Monaten war letztlich ein laumlngs durch die Fahrbahn verlaufender Absatz von bis zu ca 35 m in Form eines Gelaumlndebruchs eingetreten Da man geotechnisch davon ausgegangen war dass die steifen bis halbfes-ten Tertiaumlrtone (vgl Abbildung 4) eine so hohe Scherfestigkeit besitzen dass die Gleitfuge flach an der Basis der die Tone uumlberlagernden 3-4 m maumlchtigen Deckschichten mit geringeren Scherfestigkeiten verlaufen muss wurde der Damm teilweise abgetragen An der Dammsohle wurden Reste des Dammbaumaterials bis ca 1 bis 2 m uumlber fruumlherer GOK belassen und ein Gefaumllle von 4 hergestellt Als Sanierung wurden vertikale Tragele-mente geplant und ausgefuumlhrt Hierbei wurden Ruumlttel-Ort-Beton-Saumlulen im Bereich der Dammaufstandsflaumlche bis auf den als tragfaumlhig eingestuftenTer-tiaumlrton hergestellt um den wesentlichen Teil der Dammlast in den tieferen Untergrund abzutragen und somit die als gering tragfaumlhig eingestuften obe-ren Bodenschichten zu entlasten Zur Aufnahme der Spreizkraumlfte wurde ein horizontales Geokunststoffbewehrung vorgesehen Danach Wiederaufbau des Dammes b) 2 Gelaumlndbruch

Bereit 2 Wochen nach Fertigstellung des neu aufgebauten Straszligendammes zeigten sich wiederum erste Kriechverformungen die nach etwa 3 bis 4 Monaten in einen Gelaumlndebruch entsprechend Abbildung 2 und 3 resultier-ten Das war auch der Zeitpunkt in dem der Verfasser im Rahmen des Be-weisverfahrens hinzugezogen wurde Wir haben dann umfangreiche ergaumln-zende Baugrunderkundungen Laborversuche und messtechnische Untersu-chungen vorgenommen Die Abbildungen 3 und 4 zeigen dazu beispielhaft Ergebnisse der gemessenen und ruumlckgerechneten Gleitfuge sowie die sich darstellenden undraumlnierten Scherfestigkeiten (Kohaumlsion) im Tertiaumlrton

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Abbildung 3 Numerische Analyse des Schadensfalles und gemessene Horizontalverformungen

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OK

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Deckschichten

Tertiaumlrtone

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undraumlnierte Kohaumlsion auszligerhalb und innerhalb des Schadensbereiches [kNm2]

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OK

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Abbildung 4 Aus Erkundungen Verformungsmessungen und Ver-gleichsberechnungen abgeleitete Rechenwerte (charak-teristische Werte) der undraumlnierten Kohaumlsion

Ansatzpunkt

0 50 100 150

Relative Horizontalverformung uhuhmax []

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3 Schadensursachen und technische Bewertung

Nachfolgend sind die auf der Grundlage von umfangreichen geotechnischen und numerischen Untersuchungen abgeleiteten Ursachen der beiden nachei-nander eingetretenen Grundbruumlche an dem Straszligendamm in einer techni-schen Bewertung zusammengestellt

bull Anhand des Verlaufes des Sondierwiderstandes der Drucksondierungen in Verbindung mit den Ergebnissen der Laborversuche ist zu folgern dass es im Bereich der geologischen Schichtgrenze zwischen Decklehm und Tertiaumlrton nicht zu einer schlagartigen Vergroumlszligerung der Festig-keitsparameter kommt sondern dass vielmehr eine kontinuierlich Zu-nahme der Scherfestigkeit und der Steifigkeit des Tertiaumlrtones mit der Tiefe vorliegt sa Abbildung 4 Damit ist ein schlagartiger Uumlbergang im Hinblick auf die Festigkeit und Steifigkeit beim Uumlbergang vom Deck-lehm in den Tertiaumlrton wie zunaumlchst bei der 1 Sanierung angenommen nicht gegeben

bull Die Scherfestigkeiten und Steifigkeiten insbesondere des Tertiaumlrtones waren offenbar bereits vor Eintreten des 1 Schadensfalles geringer als in den urspruumlnglichen Baugrundgutachten dargestellt

bull Fuumlr die Analyse der Standsicherheit muss aufgrund der vorliegende Saumlt-tigungsgrade und der geringen Wasserdurchlaumlssigkeit der Decklehme und Tertiaumlrtone fuumlr den Anfangszustand entweder von den undraumlnierten Scherparametern (undraumlnierte Kohaumlsion) ausgegangen werden oder es muss bei Verwendung der effektiven Scherparameter der Porenwasser-uumlberdruck zusaumltzlich in die Berechnungen eingefuumlhrt werden was zu-naumlchst nicht erfolgt ist

bull Der 1 Schadensfall kann nur eingetreten sein wenn bestimmte boden-mechanische Randbedingungen zum Zeitpunkt der ersten Dammbau-maszlignahme wirksam gewesen waren Dabei kam es zu progressiven Bru-cherscheinungen Die Modellvorstellung des progressiven Bruches mit einer verformungs- und zeitabhaumlngigen Reduktion der cu-Werte erklaumlrt im vorliegenden Fall auch das stark zeitverzoumlgerte Auftreten des 1 Schadensfalles nach der Dammherstellung

bull Die anhand der Untersuchungen zum 1 Schadensfall abzuleitende Scherzone entspricht etwa einer kreisfoumlrmigen Gleitfuge (im Gegensatz zur Sanierungsplanung) die relativ tief bis in die Tertiaumlrtone reicht

bull Aus den Analysen zum 1 Schadensfall konnte ein Baugrundmodell mit charakteristischen Bodenkenngroumlszligen nach Eintritt des 1 Schadensfalls

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

3 Geotechnische Berichte Kempfert+Partner Geotechnik Wuumlrzburg

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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bei stark angreifenden Grundwasser zumindest einzelner GEWI-Tragglieder nicht gegeben ist Maszliggebend fuumlr die langfristige Tragfaumlhigkeit war im betreffenden Fall die zu erwartende zeitabhaumlngige Verminderung der Mantelreibung und damit der bdquoaumluszligeren Tragfaumlhigkeitldquo durch den Angriff der kalkloumlsenden Kohlensaumlu-re zu bewerten Somit war die Aufgabe der Verpresspfahlgruumlndung nach Bekanntwerden der Grundwasseranalysen zwangslaumlufig erforderlich

III Beispiel Straszligendamm auf tertiaumlrem Ton 1 Uumlberblick

Im Zuge eines Straszligenbaus auf bindigen Boumlden mit einer Deckschicht und darunter anstehenden tiefreichenden Tertiaumlrtonen kam es unter dem bis zu 10 m hohen Damm auf einer Laumlnge von etwa 150 ndash 200 m zu erheblichen Brucherscheinungen (vgl Abbildung 2)

Abbildung 2 Schadensbild beim 2 Gelaumlndbruch Dabei ist hervorzuheben dass die gelaumlndebruchartigen Erscheinungen mit massiven Verformungen nicht nur einmal sondern nach einer ersten Sanie-rung mit einer Nachgruumlndung auf Betonruumlttelsaumlulen (vgl Abbildung 5) nochmals aufgetreten war Auch bei diesem Beispiel ist hervorzuheben dass ausreichende Baugrun-derkundungen nach DIN 4020 vorlaufend zu den Baumaszlignahmen und auch spaumlter nach dem 1 Gelaumlndebruch ausgefuumlhrt worden sind

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2 Schadensverlauf

Zunaumlchst sind nachfolgend die wesentlichen Randbedingungen zu den bei-den Schadensfaumlllen aufgelistet a) 1 Gelaumlndebruch

In einer Bauzeit von etwa 3 Monaten wurde der bis zu 10 m hohe Damm hinter einem Bruumlckenwiderlager hergestellt Etwa 1 Jahr nach Fertigstellung des Erdbaus wurden mit Beginn der Oberbauarbeiten erstmals deutlich wahrnehmbare Setzungen am Damm sowie am benachbarten Bruumlckenbau-werk festgestellt Durch die Vergroumlszligerung der Verformungen in Form von Kriechsetzungen uumlber einen Zeitraum von etwa 10 Monaten war letztlich ein laumlngs durch die Fahrbahn verlaufender Absatz von bis zu ca 35 m in Form eines Gelaumlndebruchs eingetreten Da man geotechnisch davon ausgegangen war dass die steifen bis halbfes-ten Tertiaumlrtone (vgl Abbildung 4) eine so hohe Scherfestigkeit besitzen dass die Gleitfuge flach an der Basis der die Tone uumlberlagernden 3-4 m maumlchtigen Deckschichten mit geringeren Scherfestigkeiten verlaufen muss wurde der Damm teilweise abgetragen An der Dammsohle wurden Reste des Dammbaumaterials bis ca 1 bis 2 m uumlber fruumlherer GOK belassen und ein Gefaumllle von 4 hergestellt Als Sanierung wurden vertikale Tragele-mente geplant und ausgefuumlhrt Hierbei wurden Ruumlttel-Ort-Beton-Saumlulen im Bereich der Dammaufstandsflaumlche bis auf den als tragfaumlhig eingestuftenTer-tiaumlrton hergestellt um den wesentlichen Teil der Dammlast in den tieferen Untergrund abzutragen und somit die als gering tragfaumlhig eingestuften obe-ren Bodenschichten zu entlasten Zur Aufnahme der Spreizkraumlfte wurde ein horizontales Geokunststoffbewehrung vorgesehen Danach Wiederaufbau des Dammes b) 2 Gelaumlndbruch

Bereit 2 Wochen nach Fertigstellung des neu aufgebauten Straszligendammes zeigten sich wiederum erste Kriechverformungen die nach etwa 3 bis 4 Monaten in einen Gelaumlndebruch entsprechend Abbildung 2 und 3 resultier-ten Das war auch der Zeitpunkt in dem der Verfasser im Rahmen des Be-weisverfahrens hinzugezogen wurde Wir haben dann umfangreiche ergaumln-zende Baugrunderkundungen Laborversuche und messtechnische Untersu-chungen vorgenommen Die Abbildungen 3 und 4 zeigen dazu beispielhaft Ergebnisse der gemessenen und ruumlckgerechneten Gleitfuge sowie die sich darstellenden undraumlnierten Scherfestigkeiten (Kohaumlsion) im Tertiaumlrton

- 9 -

0 50 100 150 R e l a t i v e

H o r i z o n t a l v e r f o r m u n g

u h u h m a x

[ ]

n u m e r i s c h b e r e c h n e t

g e m e s s e n

Abbildung 3 Numerische Analyse des Schadensfalles und gemessene Horizontalverformungen

20

15

10

5

0

Tie

fe u

nte

r G

OK

[m

]

Deckschichten

Tertiaumlrtone

100

35

23

20

100

56

36

32

28 175

undraumlnierte Kohaumlsion auszligerhalb und innerhalb des Schadensbereiches [kNm2]

20

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Tie

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nte

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OK

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]

Abbildung 4 Aus Erkundungen Verformungsmessungen und Ver-gleichsberechnungen abgeleitete Rechenwerte (charak-teristische Werte) der undraumlnierten Kohaumlsion

Ansatzpunkt

0 50 100 150

Relative Horizontalverformung uhuhmax []

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3 Schadensursachen und technische Bewertung

Nachfolgend sind die auf der Grundlage von umfangreichen geotechnischen und numerischen Untersuchungen abgeleiteten Ursachen der beiden nachei-nander eingetretenen Grundbruumlche an dem Straszligendamm in einer techni-schen Bewertung zusammengestellt

bull Anhand des Verlaufes des Sondierwiderstandes der Drucksondierungen in Verbindung mit den Ergebnissen der Laborversuche ist zu folgern dass es im Bereich der geologischen Schichtgrenze zwischen Decklehm und Tertiaumlrton nicht zu einer schlagartigen Vergroumlszligerung der Festig-keitsparameter kommt sondern dass vielmehr eine kontinuierlich Zu-nahme der Scherfestigkeit und der Steifigkeit des Tertiaumlrtones mit der Tiefe vorliegt sa Abbildung 4 Damit ist ein schlagartiger Uumlbergang im Hinblick auf die Festigkeit und Steifigkeit beim Uumlbergang vom Deck-lehm in den Tertiaumlrton wie zunaumlchst bei der 1 Sanierung angenommen nicht gegeben

bull Die Scherfestigkeiten und Steifigkeiten insbesondere des Tertiaumlrtones waren offenbar bereits vor Eintreten des 1 Schadensfalles geringer als in den urspruumlnglichen Baugrundgutachten dargestellt

bull Fuumlr die Analyse der Standsicherheit muss aufgrund der vorliegende Saumlt-tigungsgrade und der geringen Wasserdurchlaumlssigkeit der Decklehme und Tertiaumlrtone fuumlr den Anfangszustand entweder von den undraumlnierten Scherparametern (undraumlnierte Kohaumlsion) ausgegangen werden oder es muss bei Verwendung der effektiven Scherparameter der Porenwasser-uumlberdruck zusaumltzlich in die Berechnungen eingefuumlhrt werden was zu-naumlchst nicht erfolgt ist

bull Der 1 Schadensfall kann nur eingetreten sein wenn bestimmte boden-mechanische Randbedingungen zum Zeitpunkt der ersten Dammbau-maszlignahme wirksam gewesen waren Dabei kam es zu progressiven Bru-cherscheinungen Die Modellvorstellung des progressiven Bruches mit einer verformungs- und zeitabhaumlngigen Reduktion der cu-Werte erklaumlrt im vorliegenden Fall auch das stark zeitverzoumlgerte Auftreten des 1 Schadensfalles nach der Dammherstellung

bull Die anhand der Untersuchungen zum 1 Schadensfall abzuleitende Scherzone entspricht etwa einer kreisfoumlrmigen Gleitfuge (im Gegensatz zur Sanierungsplanung) die relativ tief bis in die Tertiaumlrtone reicht

bull Aus den Analysen zum 1 Schadensfall konnte ein Baugrundmodell mit charakteristischen Bodenkenngroumlszligen nach Eintritt des 1 Schadensfalls

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

3 Geotechnische Berichte Kempfert+Partner Geotechnik Wuumlrzburg

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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2 Schadensverlauf

Zunaumlchst sind nachfolgend die wesentlichen Randbedingungen zu den bei-den Schadensfaumlllen aufgelistet a) 1 Gelaumlndebruch

In einer Bauzeit von etwa 3 Monaten wurde der bis zu 10 m hohe Damm hinter einem Bruumlckenwiderlager hergestellt Etwa 1 Jahr nach Fertigstellung des Erdbaus wurden mit Beginn der Oberbauarbeiten erstmals deutlich wahrnehmbare Setzungen am Damm sowie am benachbarten Bruumlckenbau-werk festgestellt Durch die Vergroumlszligerung der Verformungen in Form von Kriechsetzungen uumlber einen Zeitraum von etwa 10 Monaten war letztlich ein laumlngs durch die Fahrbahn verlaufender Absatz von bis zu ca 35 m in Form eines Gelaumlndebruchs eingetreten Da man geotechnisch davon ausgegangen war dass die steifen bis halbfes-ten Tertiaumlrtone (vgl Abbildung 4) eine so hohe Scherfestigkeit besitzen dass die Gleitfuge flach an der Basis der die Tone uumlberlagernden 3-4 m maumlchtigen Deckschichten mit geringeren Scherfestigkeiten verlaufen muss wurde der Damm teilweise abgetragen An der Dammsohle wurden Reste des Dammbaumaterials bis ca 1 bis 2 m uumlber fruumlherer GOK belassen und ein Gefaumllle von 4 hergestellt Als Sanierung wurden vertikale Tragele-mente geplant und ausgefuumlhrt Hierbei wurden Ruumlttel-Ort-Beton-Saumlulen im Bereich der Dammaufstandsflaumlche bis auf den als tragfaumlhig eingestuftenTer-tiaumlrton hergestellt um den wesentlichen Teil der Dammlast in den tieferen Untergrund abzutragen und somit die als gering tragfaumlhig eingestuften obe-ren Bodenschichten zu entlasten Zur Aufnahme der Spreizkraumlfte wurde ein horizontales Geokunststoffbewehrung vorgesehen Danach Wiederaufbau des Dammes b) 2 Gelaumlndbruch

Bereit 2 Wochen nach Fertigstellung des neu aufgebauten Straszligendammes zeigten sich wiederum erste Kriechverformungen die nach etwa 3 bis 4 Monaten in einen Gelaumlndebruch entsprechend Abbildung 2 und 3 resultier-ten Das war auch der Zeitpunkt in dem der Verfasser im Rahmen des Be-weisverfahrens hinzugezogen wurde Wir haben dann umfangreiche ergaumln-zende Baugrunderkundungen Laborversuche und messtechnische Untersu-chungen vorgenommen Die Abbildungen 3 und 4 zeigen dazu beispielhaft Ergebnisse der gemessenen und ruumlckgerechneten Gleitfuge sowie die sich darstellenden undraumlnierten Scherfestigkeiten (Kohaumlsion) im Tertiaumlrton

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0 50 100 150 R e l a t i v e

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Abbildung 3 Numerische Analyse des Schadensfalles und gemessene Horizontalverformungen

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Deckschichten

Tertiaumlrtone

100

35

23

20

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28 175

undraumlnierte Kohaumlsion auszligerhalb und innerhalb des Schadensbereiches [kNm2]

20

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Abbildung 4 Aus Erkundungen Verformungsmessungen und Ver-gleichsberechnungen abgeleitete Rechenwerte (charak-teristische Werte) der undraumlnierten Kohaumlsion

Ansatzpunkt

0 50 100 150

Relative Horizontalverformung uhuhmax []

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3 Schadensursachen und technische Bewertung

Nachfolgend sind die auf der Grundlage von umfangreichen geotechnischen und numerischen Untersuchungen abgeleiteten Ursachen der beiden nachei-nander eingetretenen Grundbruumlche an dem Straszligendamm in einer techni-schen Bewertung zusammengestellt

bull Anhand des Verlaufes des Sondierwiderstandes der Drucksondierungen in Verbindung mit den Ergebnissen der Laborversuche ist zu folgern dass es im Bereich der geologischen Schichtgrenze zwischen Decklehm und Tertiaumlrton nicht zu einer schlagartigen Vergroumlszligerung der Festig-keitsparameter kommt sondern dass vielmehr eine kontinuierlich Zu-nahme der Scherfestigkeit und der Steifigkeit des Tertiaumlrtones mit der Tiefe vorliegt sa Abbildung 4 Damit ist ein schlagartiger Uumlbergang im Hinblick auf die Festigkeit und Steifigkeit beim Uumlbergang vom Deck-lehm in den Tertiaumlrton wie zunaumlchst bei der 1 Sanierung angenommen nicht gegeben

bull Die Scherfestigkeiten und Steifigkeiten insbesondere des Tertiaumlrtones waren offenbar bereits vor Eintreten des 1 Schadensfalles geringer als in den urspruumlnglichen Baugrundgutachten dargestellt

bull Fuumlr die Analyse der Standsicherheit muss aufgrund der vorliegende Saumlt-tigungsgrade und der geringen Wasserdurchlaumlssigkeit der Decklehme und Tertiaumlrtone fuumlr den Anfangszustand entweder von den undraumlnierten Scherparametern (undraumlnierte Kohaumlsion) ausgegangen werden oder es muss bei Verwendung der effektiven Scherparameter der Porenwasser-uumlberdruck zusaumltzlich in die Berechnungen eingefuumlhrt werden was zu-naumlchst nicht erfolgt ist

bull Der 1 Schadensfall kann nur eingetreten sein wenn bestimmte boden-mechanische Randbedingungen zum Zeitpunkt der ersten Dammbau-maszlignahme wirksam gewesen waren Dabei kam es zu progressiven Bru-cherscheinungen Die Modellvorstellung des progressiven Bruches mit einer verformungs- und zeitabhaumlngigen Reduktion der cu-Werte erklaumlrt im vorliegenden Fall auch das stark zeitverzoumlgerte Auftreten des 1 Schadensfalles nach der Dammherstellung

bull Die anhand der Untersuchungen zum 1 Schadensfall abzuleitende Scherzone entspricht etwa einer kreisfoumlrmigen Gleitfuge (im Gegensatz zur Sanierungsplanung) die relativ tief bis in die Tertiaumlrtone reicht

bull Aus den Analysen zum 1 Schadensfall konnte ein Baugrundmodell mit charakteristischen Bodenkenngroumlszligen nach Eintritt des 1 Schadensfalls

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

3 Geotechnische Berichte Kempfert+Partner Geotechnik Wuumlrzburg

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

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Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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0 50 100 150 R e l a t i v e

H o r i z o n t a l v e r f o r m u n g

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Abbildung 3 Numerische Analyse des Schadensfalles und gemessene Horizontalverformungen

20

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OK

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Deckschichten

Tertiaumlrtone

100

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undraumlnierte Kohaumlsion auszligerhalb und innerhalb des Schadensbereiches [kNm2]

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Abbildung 4 Aus Erkundungen Verformungsmessungen und Ver-gleichsberechnungen abgeleitete Rechenwerte (charak-teristische Werte) der undraumlnierten Kohaumlsion

Ansatzpunkt

0 50 100 150

Relative Horizontalverformung uhuhmax []

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3 Schadensursachen und technische Bewertung

Nachfolgend sind die auf der Grundlage von umfangreichen geotechnischen und numerischen Untersuchungen abgeleiteten Ursachen der beiden nachei-nander eingetretenen Grundbruumlche an dem Straszligendamm in einer techni-schen Bewertung zusammengestellt

bull Anhand des Verlaufes des Sondierwiderstandes der Drucksondierungen in Verbindung mit den Ergebnissen der Laborversuche ist zu folgern dass es im Bereich der geologischen Schichtgrenze zwischen Decklehm und Tertiaumlrton nicht zu einer schlagartigen Vergroumlszligerung der Festig-keitsparameter kommt sondern dass vielmehr eine kontinuierlich Zu-nahme der Scherfestigkeit und der Steifigkeit des Tertiaumlrtones mit der Tiefe vorliegt sa Abbildung 4 Damit ist ein schlagartiger Uumlbergang im Hinblick auf die Festigkeit und Steifigkeit beim Uumlbergang vom Deck-lehm in den Tertiaumlrton wie zunaumlchst bei der 1 Sanierung angenommen nicht gegeben

bull Die Scherfestigkeiten und Steifigkeiten insbesondere des Tertiaumlrtones waren offenbar bereits vor Eintreten des 1 Schadensfalles geringer als in den urspruumlnglichen Baugrundgutachten dargestellt

bull Fuumlr die Analyse der Standsicherheit muss aufgrund der vorliegende Saumlt-tigungsgrade und der geringen Wasserdurchlaumlssigkeit der Decklehme und Tertiaumlrtone fuumlr den Anfangszustand entweder von den undraumlnierten Scherparametern (undraumlnierte Kohaumlsion) ausgegangen werden oder es muss bei Verwendung der effektiven Scherparameter der Porenwasser-uumlberdruck zusaumltzlich in die Berechnungen eingefuumlhrt werden was zu-naumlchst nicht erfolgt ist

bull Der 1 Schadensfall kann nur eingetreten sein wenn bestimmte boden-mechanische Randbedingungen zum Zeitpunkt der ersten Dammbau-maszlignahme wirksam gewesen waren Dabei kam es zu progressiven Bru-cherscheinungen Die Modellvorstellung des progressiven Bruches mit einer verformungs- und zeitabhaumlngigen Reduktion der cu-Werte erklaumlrt im vorliegenden Fall auch das stark zeitverzoumlgerte Auftreten des 1 Schadensfalles nach der Dammherstellung

bull Die anhand der Untersuchungen zum 1 Schadensfall abzuleitende Scherzone entspricht etwa einer kreisfoumlrmigen Gleitfuge (im Gegensatz zur Sanierungsplanung) die relativ tief bis in die Tertiaumlrtone reicht

bull Aus den Analysen zum 1 Schadensfall konnte ein Baugrundmodell mit charakteristischen Bodenkenngroumlszligen nach Eintritt des 1 Schadensfalls

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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3 Schadensursachen und technische Bewertung

Nachfolgend sind die auf der Grundlage von umfangreichen geotechnischen und numerischen Untersuchungen abgeleiteten Ursachen der beiden nachei-nander eingetretenen Grundbruumlche an dem Straszligendamm in einer techni-schen Bewertung zusammengestellt

bull Anhand des Verlaufes des Sondierwiderstandes der Drucksondierungen in Verbindung mit den Ergebnissen der Laborversuche ist zu folgern dass es im Bereich der geologischen Schichtgrenze zwischen Decklehm und Tertiaumlrton nicht zu einer schlagartigen Vergroumlszligerung der Festig-keitsparameter kommt sondern dass vielmehr eine kontinuierlich Zu-nahme der Scherfestigkeit und der Steifigkeit des Tertiaumlrtones mit der Tiefe vorliegt sa Abbildung 4 Damit ist ein schlagartiger Uumlbergang im Hinblick auf die Festigkeit und Steifigkeit beim Uumlbergang vom Deck-lehm in den Tertiaumlrton wie zunaumlchst bei der 1 Sanierung angenommen nicht gegeben

bull Die Scherfestigkeiten und Steifigkeiten insbesondere des Tertiaumlrtones waren offenbar bereits vor Eintreten des 1 Schadensfalles geringer als in den urspruumlnglichen Baugrundgutachten dargestellt

bull Fuumlr die Analyse der Standsicherheit muss aufgrund der vorliegende Saumlt-tigungsgrade und der geringen Wasserdurchlaumlssigkeit der Decklehme und Tertiaumlrtone fuumlr den Anfangszustand entweder von den undraumlnierten Scherparametern (undraumlnierte Kohaumlsion) ausgegangen werden oder es muss bei Verwendung der effektiven Scherparameter der Porenwasser-uumlberdruck zusaumltzlich in die Berechnungen eingefuumlhrt werden was zu-naumlchst nicht erfolgt ist

bull Der 1 Schadensfall kann nur eingetreten sein wenn bestimmte boden-mechanische Randbedingungen zum Zeitpunkt der ersten Dammbau-maszlignahme wirksam gewesen waren Dabei kam es zu progressiven Bru-cherscheinungen Die Modellvorstellung des progressiven Bruches mit einer verformungs- und zeitabhaumlngigen Reduktion der cu-Werte erklaumlrt im vorliegenden Fall auch das stark zeitverzoumlgerte Auftreten des 1 Schadensfalles nach der Dammherstellung

bull Die anhand der Untersuchungen zum 1 Schadensfall abzuleitende Scherzone entspricht etwa einer kreisfoumlrmigen Gleitfuge (im Gegensatz zur Sanierungsplanung) die relativ tief bis in die Tertiaumlrtone reicht

bull Aus den Analysen zum 1 Schadensfall konnte ein Baugrundmodell mit charakteristischen Bodenkenngroumlszligen nach Eintritt des 1 Schadensfalls

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

3 Geotechnische Berichte Kempfert+Partner Geotechnik Wuumlrzburg

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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(vor der 1 Sanierung) abgeleitet werden Der Untergrund ist vereinfa-chend einzuteilen in durch den 1 Schadensfall bdquogestoumlrte Zonenldquo und bdquoungestoumlrte Zonenldquo Hierbei ist davon auszugehen dass entlang der im 1 Schadensfall eingetretenen Gleitfugen (gestoumlrte Zone) nahezu voll-staumlndig die Restscherfestigkeit wirksam war

bull Anhand der aus den Inklinometer-Messungen und Berechnungen abge-leiteten Gleit- bzw Scherzonen beim 2 Schadensfall kann ebenfalls ein naumlherungsweise kreisfoumlrmiger Gleitkoumlrper abgeleitet werden der tief in die Tertiaumlrtone hineinreicht In seiner Charakteristik und Lage stimmt dieser Gleitkoumlrper des 2 Schadensfalles in etwa mit dem Gleitkoumlrper des 1 Schadensfalles uumlberein bzw reicht lokal noch etwas tiefer Pauschal kann aber festgestellt werden dass der 2 Gelaumlndebruch in etwa auf der gleichen Gleitscholle wie der 1 Schadensfall bdquoabgerutschtldquo ist Die kon-struktiven Elemente der Sanierung (Betonruumlttelsaumlulen Geokunststoff) haben damit praktisch nahezu keine Wirkung gezeigt da die Gleitfuge uumlberwiegend unterhalb der Saumlulenfuumlszlige verlaumluft vgl Abbildung 3

bull Der 2 Gelaumlndebruch kann somit vor allem auf ein Scherversagen in den Tertiaumlrtonen unter den Betonruumlttelsaumlulen zuruumlckgefuumlhrt werden

4 Sanierung

Als moumlgliche Sanierungsmaszlignahmen3 fuumlr den geschaumldigten Abschnitt des Straszligendammes wurden folgende Varianten untersucht

bull Vorschuumlttungen als Gegenlast (Berme) im Bereich des Dammfuszliges bull Verduumlbelung der Scherfuge mittels Bohrpfaumlhlen bull Pfahlgruumlndung (Aufstaumlnderung des Dammes) bis in tiefere tragfaumlhige

Tertiaumlrtonschichten Das ausgefuumlhrte Konzept (Abbildung 5) sah schlieszliglich eine Kombination mehrerer Maszlignahmen vor

a) Anordnung einer 4 ndash 5 m hohen und 20 ndash 25 m breiten Vorschuumlttung (Konterberme) laumlngs des betreffenden Dammabschnitts (Laumlnge ca 150 m) vor dem Dammfuszlig uumlber der ehemaligen Bruchmuschel

b) Maszliggebliche Verringerung der Belastung durch Aufbau des Straszligen-dammes auf einer Laumlnge von ca 200 m (Schadens- und Uumlbergangsbe-reiche) mit EPS-Hartschaum

c) Einbau einer hochzugfesten Geogitterbewehrung unter dem EPS-Koumlrper und in der Vorschuumlttung zur Erhoumlhung der Standsicherheit

3 Geotechnische Berichte Kempfert+Partner Geotechnik Wuumlrzburg

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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d) Verlegung des urspruumlnglich am Dammfuszlig angeordneten Regenruumlckhal-tebeckens und Neubau in groumlszligerem Abstand zum Damm

e) Draumlnage der Boumlschungsfuumlszlige zur Vermeidung eines Aufweichens des Dammfuszliges

Messpegel

Vertikalinklinometer

Vertikalinklinometer

messstelleGrundwasser-

Horizontalinklinometer

Piezometer

MesspegelEPS-HartschaumbloumlckeEinbauhoumlhe ca 250 m

Vorschuumlttung

bestehende Betonruumlttelsaumlulen

Vertikalinklinometer

Abbildung 5 Ausgefuumlhrtes Sanierungskonzept Regelquerschnitt mit Messelementen

Die Sanierungsmaszlignahmen wurden durch eine kontinuierliche messtechni-sche Uumlberwachung begleitet wobei eine Freigabe des naumlchsten Bauab-schnitts jeweils erst erfolgte nachdem durch Messergebnisse ein planmaumlszligi-ges Verformungsverhalten nachgewiesen werden konnte Im Zweifelsfall wurden Liegezeiten eingeschaltet Auch nach Beendigung der Baumaszlignah-men und Freigabe fuumlr den Verkehr werden die Messungen uumlber einen Zeit-raum von insgesamt rd 15 ndash 2 Jahren fortgefuumlhrt wobei die messtechni-schen Ergebnisse die Wirksamkeit der durchgefuumlhrten Sanierungsmaszlignah-men belegen und die Straszlige nach langer schadensbedingter Verzoumlgerung in Betrieb genommen werden konnte

IV Schlussfolgerungen Leider ist immer wieder festzustellen dass bei praktischen Bauaufgaben die in DIN 4020 zusammengestellten notwendigen geotechnischen Untersu-chungen oftmals nicht oder teilweise aufgrund eines groszligen Kostendrucks nur eingeschraumlnkt durchgefuumlhrt werden Aber selbst wenn vom Umfang her ausreichende Baugrunderkundungen vorliegen wie weitgehend in den vor-

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden

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stehend genannten beiden Beispielen ist auch die erforderliche hohe Quali-taumlt der geotechnischen Folgerungen aus den Baugrunduntersuchungen ein-zufordern was wiederum leider bei praktischen Projekten nicht immer ge-geben ist Ebenso wie in der Tragwerksplanung wird deswegen nachdruumlck-lich gefordert auch die geotechnischen Untersuchungen und die daraus re-sultierenden Empfehlungen fuumlr die Gruumlndung von Baumaszlignahmen einem unabhaumlngigen qualifizierten Pruumlfvorgang zu unterziehen zB durch einen Pruumlfsachverstaumlndigen fuumlr Erd- und Grundbau wie er in mehreren Laumlnder-bauordnungen verankert ist aber leider nur selten angewendet wird Vgl dazu auch den Beitrag von R Katzenbach in dieser Festschrift Es kann davon ausgegangen werden dass die im Abschnitt II und III doku-mentierten Beispiele bei denen in der Bauausfuumlhrung erhebliche technische Probleme auftraten und mit groszligem wirtschaftlichen Schaden verbunden waren diese durch einen zusaumltzlichen unabhaumlngigen qualifizierten geotech-nischen Pruumlflauf verhindert oder zu mindestens reduziert worden waumlre Da-mit kann nur nachdruumlcklich empfohlen werden auch bei der geotechnischen Untersuchung der Entwurfsbearbeitung und ggf auch bei der Bauausfuumlh-rung fuumlr Projekte nach Geotechnischer Kategorie 2 und 3 das bdquoVier-Augen-Prinzipldquo anzuwenden