Wasserdichte ausgesteifte Spundwand Baugrube fu r die Hauptfeuerwache in Karlsruhe

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Frieder Lang
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1 Wasserdichte ausgesteifte Spundwand Baugrube fu r die Hauptfeuerwache in Karlsruhe MSc. Ali Tamizifar und Dipl.-Ing. Jens Steinlage 1 Allgemeines Die Stadt Karlsruhe hat den Neubau einer Hauptfeuerwache geplant. Der Neubau entsteht an der Wolfartsweiererstraße im Bereich zwischen der Stuttgarter Straße und dem Bahndamm. Der geplante Gebäudekomplex besteht aus zwei autarken Baukörpern. Der Baukörper, dessen Bau bereits fertig gestellt ist, wird künftig die Integrierte Leitstelle aufnehmen, die gemeinsam von Stadt- und Landkreis Karlsruhe mit dem DRK betrieben werden wird. In diesem Baukörper werden sich künftig auch die Stabsräume der Stadt zur Bewältigung von Großschadenlagen bis hin zur Katastrophe befinden. Der zweite Baukörper wird die Feuerwache mit einer großen Fahrzeughalle, diversen Werkstätten, Büro- und Sozialräumen aufnehmen. Abbildung 1: Konzept Hauptfeuerwache Die Notwendigkeit zum Neubau der Hauptfeuerwache wird im Brandschutzbedarfsplan der Stadt Karlsruhe dargestellt und vorrangig mit folgenden Argumenten belegt: Die Lage der heutigen Hauptfeuerwache ist mit Blick auf die Erfüllung der Qualitätskriterien nicht optimal. Mit dem neuen Standort können zusätzliche Bereiche im östlichen Stadtgebiet abgedeckt und somit der Zielerreichungsgrad deutlich gesteigert werden.

Die räumlichen Gegebenheiten der inzwischen über 80 Jahre alten und unter Denkmalschutz stehenden Hauptfeuerwache entsprechen nicht mehr den Standards, die an eine moderne Feuerwache zu

1 Bauwerk Abbildung 2: Geplanter Neubau Hauptfeuerwache in Karlsruhe Die neue Hauptfeuerwache untergliedert sich im Wesentlichen in zwei getrennte Bauteile, die Fahrzeug-/ Werkstatthalle und

2 Die räumlichen Gegebenheiten der inzwischen über 80 Jahre alten und unter Denkmalschutz stehenden Hauptfeuerwache entsprechen nicht mehr den Standards, die an eine moderne Feuerwache zu stellen sind. 1.1 Bauwerk Abbildung 2: Geplanter Neubau Hauptfeuerwache in Karlsruhe Die neue Hauptfeuerwache untergliedert sich im Wesentlichen in zwei getrennte Bauteile, die Fahrzeug-/ Werkstatthalle und den mehrgeschossigen Verwaltungs-und Sozialriegel entlang der Wolfartsweierer Straße. Der Riegel ist als Mehrgeschossiger, voll unterkellerter Massivbau mit Abmessungen von ca. 126 x 18m geplant. Die einzelnen Gebäudeteile des Riegels bestehen aus unterschiedlich vielen Geschossen (4 bis 6 Geschosse). 2 Baugrundverhältnisse Abbildung 3: Ansatzpunkte Untergrunduntersuchung

3 Die für den Neubau der Hauptfeuerwache und der Leitstelle vorgesehene Fläche zwischen Wolfartsweierer Straße und Zimmerstraße in Karlsruhe wurde mit 10 Rammkernbohrungen erkundet. Zwei Bohrungen wurden dabei bis in den Tertiärton abgeteuft und zu Grundwassermessstellen ausgebaut, die übrigen 8 Bohrungen wurden jeweils 8 m tief ausgeführt. Zusätzlich wurden 8 schwere Rammsondierungen (DPH) bis 10 m Tiefe ausgeführt. (OK Gelände bei 114,80 m+nn) Bei der Erkundung wurden, die im Folgenden beschriebenen Baugrundverhältnisse, festgestellt. Die tiefen Bohrungen GWM1 und GWM2 zeigten zunächst aufgefüllte nichtbindige bzw. gemischtkörnige Böden (vorwiegend schluffiger Sand) mit einem schichtweise nennenswerten Bestand an Fremdstoffen wie Ziegelbruch und Schlacke. Unterhalb eines Niveaus von 112,2 m+nn stand die alte bindige Deckschicht an, die sich hinsichtlich seiner Zusammensetzung an den beiden Aufschlussstellen stark unterschied. Während in der nördlichen Bohrung GWM2 lediglich eine knapp 2 m starke Schicht aus weich-steifem schluffigen Ton bzw. sandigem Schluff angetroffen wurde, wurde am südlichen Ende der untersuchten Fläche in GWM1 eine Wechsellagerung aus humos-organischem Ton und tonigem Torf erbohrt. Die Unterkante der bindigen Deckschicht lag hier auf ca. 109 m+nn und damit etwa 1,5 m tiefer als in GWM2. Zwischen bindiger Deckschicht und dem auf etwa 99 m+nn erbohrten Tertiärton liegen Kiese mit unterschiedlichen sandigen und steinigen Anteilen. Der Stauer wurde als fester Ton erbohrt und in beiden Bohrungen mit mindestens 1,2 m Stärke nachgewiesen. Die Baugrundbohrungen BG1 bis BG8 wiesen zuoberst aufgefüllte Materialien in Stärken zwischen 2 m (BG4) und 3,2 m (BG5) auf. Die darunter anstehende bindige Deckschicht unterschied sich auffällig: Während im südlichen Bereich des untersuchten Geländes (BG1 bis BG5) Wechsellagerungen aus Ton- und Torfschichten angetroffen wurden, waren im nördlichen Bereich (BG6 bis BG8) allenfalls humose Beimengungen in Schluffschichten zu finden; ausgeprägte Torflagen waren hier nicht vorhanden. Die Unterkante der bindigen Deckschicht bzw. die Oberkante des gut tragfähigen Kieses steht zwischen 109 m+nn (BG6) und 110,8 m+nn (BG8) an. Es konnte damit für unterkellerte Gebäudeteile davon ausgegangen werden, dass die Gründungsebene durchgehend im Kies bzw. Sand liegt. Nach den Ergebnissen der schweren Rammsondierungen stehen die Kiese und Sande überwiegend mitteldicht gelagert an. Es musste allerdings sowohl mit einer deutlichen Abweichung zu lockerer Lagerung (z.b. DPH 2, 5,5 bis 7 m) als auch zu dichter bis sehr dichter Lagerung (DPH 6 ab 6 m, DPH 7, 6 bis 7 m) gerechnet werden.

4 3 Grundwasserverhältnisse Bei der Durchführung der Bohrungen wurden die Wasserstände eingemessen. Der Druckspiegel des gespannten Grundwassers lag demnach zwischen 110,96 m+nn (GWM1) und 111,87 m+nn (BG6). Nach vorliegenden Daten zu bisher gemessenen Höchstgrundwasserständen im Stadtbereich Karlsruhe war von einem Bemessungsgrundwasserstand auf 112,5 m+nn auszugehen. Die unterhalb der Kiessande vorhandene tertiäre Tonschicht konnte gemäß Baugrundgutachten als annährend undurchlässige Dichtschicht angesehen werden, wobei lokale eingeschlossene Sandbänke vorhanden sein konnten. Da über Größe und Lage derartiger Sandbänke sowie den Spannungszustand des eingeschlossenen Grundwassers keine Aussagen möglich war, konnte die Tonschicht nicht als natürliche Dichtschicht herangezogen werden. Deshalb wurde eine tiefliegende Injektionssohle als auftriebssichere Dichtsohle eingebaut. 4 Ausführung Für den Aushub des Kellers von Hauptgebäude wurde eine mit einem Versatz annähernd rechteckförmige stählerne Dichtwand aus Spundwanddielen hergestellt. Dreiseitig Spundwand einseitig bauseitige Bohrpfahlwand. Zusammen mit der vorhandenen Bohrpfahlwand entstand so eine allseitig dichte Baugrubenumschließung. Nach statischen Berechnungen wurden Larssen 605 Dielen mit der Stahlgüte S 270 GP und eine Länge von 8,5 m als Spundwandprofile gewählt und es wurde entsprechend ein Rammplan erstellt.

5 Die Spundwandprofile wurden mittels eine ABI TM 14/17V Ramme mit Teleskopmäkler und einen Hochkantvibrator eingerammt. Die Verbindungsstellen von der Spundwand und der Bohrpfahlwand wurden von innerhalb und außerhalb der Baugrube über Manschettenrohre mit einer Dichtwandmasse abgedichtet.

Die Spundwände wurden mit aussteifenden Stahlgurtungen versehen, welche mittels Stahlrohre durch die Baugrube hindurch gegeneinander abgestützt werden, da

Die Baugrube wurde nach der Fertigstellung der Vertikalabdichtung durch die Injektion von einer Weichgelmischung horizontal abgedichtet.

7 Die Spundwände wurden mit aussteifenden Stahlgurtungen versehen, welche mittels Stahlrohre durch die Baugrube hindurch gegeneinander abgestützt werden, da eine Rückverankerung der Baugrubenwände unter der Wolfartsweierer Straße nicht zulässig war. Die Baugrube wurde nach der Fertigstellung der Vertikalabdichtung durch die Injektion von einer Weichgelmischung horizontal abgedichtet. Die Statik der Sohle wurde vom AG festgestellt. Die Implenia Spezialtiefbau GmbH hat die Injektionsmischung, Injektionsraster und die Injektionsmenge gewählt. Als Weichgelmischung wurde die Na-Aluminat-freie Mischung Implenia BIG BC eingesetzt.

5 Wasserhaltung Die Wasserhaltung erfolgte über Vakuumlanzen, die vierseitig um der Baugrube

Zur Kontrolle der Wasserpegel wurden 8 Messpegel verteilt über die Baugrube eingebaut.

1,0m unter Aushubniveau, d.h. es war lediglich eine Restwasserhaltung erforderlich.

8 5 Wasserhaltung Die Wasserhaltung erfolgte über Vakuumlanzen, die vierseitig um der Baugrube eingebracht wurden. Zur Kontrolle der Wasserpegel wurden 8 Messpegel verteilt über die Baugrube eingebaut. Danach erfolgte die Absenkung des Wasserstandes in der Baugrube bis auf ca. 1,0m unter Aushubniveau, d.h. es war lediglich eine Restwasserhaltung erforderlich. Der Pumpenversuch hat die Wasserdichtigkeit der Baugrube bestätigt. Dabei wurde die erforderliche Restwasserhaltungsmenge bei 1,1 l/s auf der gesamten Baustelle festgestellt, wobei die vorgegebene Menge bei 8,64 l/s lag.

6 Rückbau Nach dem Abpumpen des Grundwassers konnte der Erdaushub innerhalb der Dichtgrube sowie die Herstellung einer ebenen Gründungssohle erfolgen.

Bodenplatte hergestellt wurde. Es erfolgte dann eine gegenseitige horizontale Abstützung der vertikalen Baugrubenlängswände durch die Bodenplatte.

9 6 Rückbau Nach dem Abpumpen des Grundwassers konnte der Erdaushub innerhalb der Dichtgrube sowie die Herstellung einer ebenen Gründungssohle erfolgen. Zur Vereinfachung der Rohbauerstellung des Untergeschosses wurden die Gurtungen und die durch die Baugrube laufenden Stahlstreben rückgebaut, nachdem die Bodenplatte hergestellt wurde. Es erfolgte dann eine gegenseitige horizontale Abstützung der vertikalen Baugrubenlängswände durch die Bodenplatte. Nach Fertigstellung des Untergeschosses im Rohbau (Fertigstellung Decke über UG) wurden die Arbeitsräume verfüllt, und die Spundwand und der bauseitige Verbau wieder komplett gezogen.

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