Fachbeiträge & Interviews
Sonntag, 08. Dezember 2019
Ausgabe 6684 | Nr. 342 | 19. Jahrgang
Autor: Fabian Hesse
Herausgeber: bauingenieur24 Informationsdienst email-weiterempfehlendruckansicht

Aufwändige Baugrundverbesserung rettet Kirche

# 15.04.2014

Hohlraumauffüllung stabilisiert historisches Gotteshaus in Mittelfranken. Injektion von expandierendem Harz in bis zu acht Metern Tiefe erfolgreich. Elastische Bettung des Bauwerks blieb erhalten

Nicht auf festem Grund gebaut

Dank eines 70 Meter langen Injektionsschlauchs war der gesamte Sanierungsbereich rund um die Kirche gut zu erreichen. Foto: Uretek Dank eines 70 Meter langen Injektionsschlauchs war der gesamte Sanierungsbereich rund um die Kirche gut zu erreichen. Foto: Uretek

"...aus ewgem Stein erbauet..." heißt es in einem bekannten Kirchenlied. Doch was, wenn der Baugrund nicht mehr mitspielt? Auch und gerade alte Kirchenbauten sind nicht vor Bauschäden gefeit. In einem konkreten Fall bedrohten Hohlräume die Tragfähigkeit eines Kirchenbaus aus dem 19. Jahrhundert.

Da die üblichen Baugrundverbesserungsmaßnahmen aus geologischen Gründen ausschieden, musste eine ganz spezielle Lösung gefunden werden. Diese lieferte das Unternehmen Uretek aus Mülheim an der Ruhr, welches seit über 30 Jahren Fundamentanhebungen und Betonbodensanierungen umsetzt.

Die Pfarrkirche St. Nikolaus im mittelfränkischen Bockenfeld ist in baulicher Hinsicht ein echter Sonderfall. In ihrer Geschichte spielten immer wieder das Hin und Her um die Baulast und auch Nachlässigkeiten bei erforderlichen Arbeiten eine Rolle. Im Laufe der Jahrhunderte wurden in Bockenfeld bereits zwei Kirchen dem Verfall preisgegeben, da die Kosten für die Reparaturen überhand nahmen. Vor einiger Zeit standen wieder einmal Sanierungsmaßnahmen für die St. Nikolauskirche an, die finanziell aufwändig, aber umso nachhaltiger sein sollten.

Gipsauslaugungen verursachten Hohlräume

Aufgrund stärkerer Rissschäden befindet sich die Kirche bereits seit 1966 unter Beobachtung der Landesgewerbeanstalt (LGA) Nürnberg. Hierbei wurde festgestellt, dass sich im Untergrund der Kirche größere Hohlräume infolge von Gipsauslaugungen befinden. Die Hohlräume führten zu Setzungen mit Rissbildung.

Im Jahre 1968 wurde das Kirchenfundament bereits außenseitig konstruktiv durch einen Betonbalken verstärkt und Dränagen angelegt. Eine Verpressung der Hohlräume erfolgte in diesem Zusammenhang nicht. Die bestehenden Fundamente der Kirche und des Turmes gründen in Tiefen von circa 1,9 bis 3,60 Metern unter der Geländeoberkante (GOK) und sind aus groben Kalksteinquadern bzw. Bruchsteinmauerwerk aufgebaut.

Laut geotechnischem Untersuchungsbericht kommt die Fundamentsohle innerhalb ausgelaugter Gipshorizonte mit Hohlräumen zu liegen. Umlaufend um die Kirche durchgeführte schwere Rammsondierungen (DPH) zeigten, dass bis in Tiefen von circa 9,00 Metern unter GOK sehr gering tragfähige Zonen anstehen. Diese Zonen sind auf tiefreichende Auslaugungen und ausgeprägten Kluftstrukturen im erkundeten Gipshorizont sowie auf bodenmechanische Strukturveränderungen in den Myophorienschichten zurückzuführen.

Kunstharz: Verdichtung und Nässeschutz in einem

Im Innenbereich konnten die Lanzen gesetzt werden, ohne dass die Bodenfliesen beschädigt werden mussten. Foto: Uretek Im Innenbereich konnten die Lanzen gesetzt werden, ohne dass die Bodenfliesen beschädigt werden mussten. Foto: Uretek

Eine Baugrundverbesserung bzw. Stabilisierung im Sinne von Hohlraumverfüllung und Verdichtungsinjektionen im Bereich der Gipsauslaugungszonen war zwingend erforderlich. Der hohe Sulfatgehalt im Gips gestattete keinen Einsatz von Wasser-Zement-Injektionen. Aus diesem Grund wurde ein Injektionsverfahren auf Basis von expandierenden Polyurethanharzen vorgeschlagen, wie es von Uretek angeboten wird.

Die Injektionen sollten sicherstellen, dass eine vollständige Verfüllung der aus dem Gips ausgelaugten Hohlräume im Lasteinleitungsbereich der Fundamente erfolgen konnte. Gleichzeitig musste die Injektionszone verdichtet werden, was sekundär auch eine Reduktion der Wasserwegsamkeiten bzw. das Blockieren von Wasserzutritten in den Gipshorizont bewirken sollte.

Injektionslanzen reichten acht Meter tief

Die bis zu neun Meter langen Injektionslanzen wurden durch die zuvor angelegten Bohrlöcher eingesetzt. Foto: Uretek Die bis zu neun Meter langen Injektionslanzen wurden durch die zuvor angelegten Bohrlöcher eingesetzt. Foto: Uretek

Entlang der Außenwände, dem Windfangbereich im Turm sowie vom Altarraum aus wurden in einem ersten Schritt in regelmäßigen Abständen Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 16 Millimetern gesetzt. Durch Injektionslanzen wurde das verwendete Zweikomponenten-Expansionsharz flüssig und unter kontrolliertem Druck zuerst direkt unter die Fundamentsohle der Fundamente gepresst.

Durch die Volumenvergrößerung der Harze (Polymerisation) und die dabei entstehende Expansionskraft wurden zuerst vorhandene Hohlräume aufgefüllt und dadurch der durchgehende Kraftschluss zwischen Fundamentsohle und Baugrund wieder hergestellt.

Danach wurden in Abhängigkeit der Rammsondierwiderstände aus der geotechnischen Voruntersuchung zusätzliche Injektionen bis maximal circa 8,00 Meter unter GOK in den Baugrund gesetzt. Dadurch wurden tiefreichende Hohlräume aufgefüllt und der Untergrund örtlich aufgesprengt und nachverdichtet. Wegen der extrem kurzen Reaktionszeit der Harze und der millimetergenauen Überwachung durch Nivellierlaser, konnte der ganze Prozess genau kontrolliert und gesteuert werden.

Bettung des Bauwerks weiterhin elastisch

Die beschriebene und letztlich auch erfolgte Baugrundverstärkung stellte nur eine partielle Lastumlagerung dar, sodass die elastische Bettung des Bauwerks erhalten geblieben ist. Die geleisteten Arbeiten umfassten 72 Laufende Meter (lfm) Außenfundament sowie 20 lfm Innenfundament und konnten in 15 Arbeitstagen erledigt werden.

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