Erhöhung der Tragfähigkeit des Fundamentuntergrundes vor Gebäudeaufstockung

Aufstockung dank Baugrundverbesserung möglich

Der Fundationsuntergrund von zwei in den Fünfzigerjahren erbauten Gebäuden, war nicht in der Lage, die Last von der Aufstockung zweier Etagen zu übernehmen. Mit der Methode URETEK Deep Injections^® konnten die Eigenschaften des Fundamentuntergrundes verbessert und an die neuen Lasten angepasst werden.

Die Fundationen des zentralen Trakts dieser unterkellerten Gebäude liegen in glazial-lakustrischen Ablagerungen (wenig kompakte Feinsande und Silte des Würmrückzuges), die kompakteres Moränenmaterial des Rhônegletschers überdecken. Die Bodenplatten der westlichen und östlichen Teile der nicht unterkellerten Gebäuden liegen oberflächennah zum Teil auch in  Aufschüttungsmaterial aus der Bauzeit und Kolluvionen (Korrektur eines alten Bachlaufes). In Anbetracht des angetroffenen Untergrundes ist das Fundationssystem auf keinen Fall in der Lage, die Last der zwei neuen Stockwerke zu übernehmen; es wurde beschlossen, die Tragfähigkeit des Untergrundes mittels Injektionen von expandierendem Kunstharz zu verbessern.

Injektionslöcher wurden in regelmässigen Abständen entlang der Aussen- und Innenmauern auf einer Länge von 93.50 m für das Untergeschoss und 89.50 m für die seitlichen Erdgeschosse gebohrt. Das Verfahren besteht darin, URETEK-Kunstharz durch die Löcher in den Untergrund zu injizieren.

In einer ersten Phase konzentriert sich das Kunstharz in unmittelbarer Nähe der Fundationen im Untergrund und verbessert dessen geomechanische Eigenschaften und füllt allfällige Hohlräume. In einer zweiten Phase wurde der Fundationsuntergrund mittels Injektionen in weiteren Tiefen (bis -3 m bis -4 m von UK-Fundament) konsolidiert, und eine starke Verdichtung des Untergrundes wurde dank dem grossen Expansionsvermögen des Harzes erreicht (Expansionsdruck bis zu 10 000 kPa = 100 kg/cm²).

Ein wesentlicher Vorteil der URETEK Deep Injections^®-Methode gegenüber baulichen Massnahmen ist, dass sie innerhalb von Gebäuden und selbst bei engsten Platzverhältnissen angewendet werden kann. Die gesamte Injektionsapparatur befindet sich in einem LKW installiert, welcher bis maximal 70 m vom Injektionsbereich entfernt stehen kann. Für die Injektionen benötigen die Techniker für die Bohrungen, das Abteufen der  Injektionsrohre und die Kunstharz-Injektionen lediglich Platz in der Breite von ca. 1 m und in der Höhe von ca. 1.5 m.

Die URETEK-Methode eignet sich nicht nur dazu, bei aufgetretenen Setzungsschäden den Baugrund zu verstärken und Fundamente zu stabilisieren, sondern auch wie in diesem Fall dazu, den Boden im Hinblick auf höhere Lasten in Folge von Aufstockungen optimal zu verdichten und zu konsolidieren (siehe Spezialartikel «Verdichtetes Bauen»).

Verfasser: Bruno-François Iseli

Aufgrund der Informationen aus damaligen Plänen hat unser Büro ein Projekt zur Aufstockung der Gebäude mit «leichter Struktur» bestehend aus einem Mehrfach-Metalltragwerk, das die Holzböden trägt, entwickelt. Die Lasterhöhung, die von den bestehenden Fundamenten aufgenommen wird, schwankt zwischen 20 und 60 kN/m (2 bis 6 t/m²).

Die im September 2012 ausgeführten Sondierungen wurden verlangt, um die Abmessungen der Fundamente zu überprüfen. Im Gegensatz zu den Angaben auf den uns zur Verfügung stehenden Plänen stehen die Gebäude auf 35–40 cm breiten, eingegrabenen Mauern ohne Sohlen.

Angesichts der schlechten Bodenqualität, die durch geotechnische Sondierungen offengelegt wurde, und der Konstruktion ohne Sohlen, erfordert die Aufstockung der Gebäude zusätzliche Bauarbeiten an den Fundamenten, um die Standfestigkeit des Baus zu gewährleisten.

Verschiedene Optionen wurden in Erwägung gezogen:

• Stärkung der bestehenden Fundamente durch Mikropfähle
• Setzung eingepresster Säulen (Jetting) unter den tragenden Mauern
• Neubau einer Sohle zur Unterfangung
• Verstärkung des Bodens unter den Mauern durch Injektion von expandierendem Kunstharz

Die technische und finanzielle Analyse der Situation ergab, dass die Lösung der Bodenverstärkung durch Injektionen von expandierendem Kunstharz unter die tragenden Mauern, die von der Firma URETEK Schweiz AG vorgeschlagen wurde, gewählt wurde.

Diese Technik bringt viele Vorteile:

• geringere Gesamtkosten gegenüber den anderen vorgeschlagenen Lösungen
• schnelle Ausführung
• platzsparende Einrichtungen, geeignet für Arbeiten im Untergeschoss
• kein grosser Abriss im Untergeschoss notwendig: geringe Lärmbelästigung
• geringe Verschmutzung durch Bauarbeiten
• unmittelbare Wirksamkeit der Injektion

Die Erfahrung mit der Firma URETEK hat sich als sehr bereichernd erwiesen. Das entsandte Personal war kompetent und zuverlässig. Die Bauarbeiten wurden in den vorgesehenen Fristen ausgeführt und das festgesetzte Budget wurde nicht überschritten.

Verfasser: Luca Bortolotti, Ingenieur – Jean-Paul Cruchon et associés SA