Regierungspräsidium Freiburg Landesamt für Geologie, Rohstoffe www.lgrb-bw.de | 04.12.2022
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Baugrundhebungen im Unterjura

Baugrundhebungen im Unterjura

am Beispiel einer Fabrikhalle im Zollernalbkreis

 

Es handelt sich in diesem Beispiel um ungleichmäßige Baugrundhebungen, die an bestimmte Gesteine des Unter- und Mitteljuras, insbesondere der Posidonienschiefer-Formation, gebunden sind.

 

Die Ursachen der Hebungsschäden beruhen nicht auf den bekannten Vorgängen wie Entspannung überkonsolidierter Gesteine, Umwandlung von Anhydrit in Gips oder Frosthebung. Für das Phänomen sind nach heutiger Kenntnis andere, sehr unterschiedliche Faktoren verantwortlich:

 


Festgestein

  • Gut aufspaltende, dünnschichtige, bituminöse und wenig verwitterte Gesteine des Unter- und Mitteljuras
  • Position über dem Grundwasserspiegel, geringmächtige Lockergesteinsbedeckung
  • hoher Gehalt an fein verteiltem Pyrit

Bauwerk und Gründung

  • Verminderte Durchfeuchtung bzw. Austrocknung von Festgesteinen mit oben genannten Eigenschaften durch
    • Überbauung (fehlender Niederschlag)
    • Absinken des Grundwasserspiegels (Drainagen)
    • Wärmeeintrag (Heizungen)
  • Bauwerksgründungen oberhalb des Grundwasserspiegels
  • relativ geringe Bodenpressung der Bauteile

Mechanismus

  • Durch Verwitterung (Oxidation) des überwiegend fein verteilten Pyrits in den Festgesteinen entsteht Schwefelsäure, die mit dem Karbonat der Gesteine reagiert. Auf den dünnen, wegen des Kerogengehalts plastifizierungsrestistenten, d. h. verformungsunwilligen Schichtplättchen der Gesteine kommt es unter bestimmten Bedingungen oberhalb des Grundwasserspiegels zum Wachstum von Sulfatkristallen, welche die zahlreichen dünnen Gesteinsschichten (Aufspaltung im Millimeter-Bereich) auseinanderdrücken (Hebung). Die bislang bekannten maximalen Hebungsbeträge liegen bei 60 cm. Die Schadensentwicklung setzt u. U. erst 10 Jahre nach Fertigstellung eines Gebäudes ein. Die Hebungsvorgänge können Jahrzehnte andauern. Die oben stehende Abbildung zeigt Linien gleicher Hebung in einer Fabrikhalle im Zollernalbkreis

Schadensprävention

 

Zur Schadensprävention wurden in der Vergangenheit sehr unterschiedliche Wege beschritten:

  • Gründung in Lockergesteinen über dem gefährdeten Festgestein (Erhaltung der Deckschichten)
  • Versiegelung der Festgesteine mit sogenannten Dampfsperren (Folien)
  • Vermeidung tieferer Drainagen im Festgestein
  • Künstliche Bewässerung der Festgesteine
  • Einbau einer Kiessand-Ausgleichsschicht zwischen zwei Folien (z. T. mit Bewässerung der Ausgleichsschicht)
  • Gründung im Festgestein unterhalb des Schwankungsbereichs des Grundwasserspiegels (z. B. Pfähle mit Gleithülsen, sulfatresistenter Beton)
  • Realisierung von Bodenpressungen > 300 kN/m2
  • Verankerung der Fundamente im tieferen Untergrund
  • Herstellen von Kriechkellern unter wenig belasteten Bauteilen (Hallenböden)
  • Austausch des Festgesteins gegen verdichteten Kiessand o. ä. bis unter den Grundwasserspiegel

Die Wirksamkeit der aufgelisteten Maßnahmen kann abschließend noch nicht beurteilt werden. Angesichts der wirtschaftlichen Bedeutung des Phänomens besteht die Absicht, die bisher realisierten Lösungsansätze fachtechnisch auszuwerten.