Baugrubensicherung mit Spritzbeton

Bei einer Baugrubensicherung mit Spritzbeton erfolgt die Sicherung der Baugrubenwand über Beton, der unter Druck aus Schläuchen auf einen freigelegten Abschnitt aufgebracht wird.

Die Sicherung kann im Trockenspritzverfahren erfolgen, bei dem der Baustoff trocken durch die Leitungen transportiert wird und erst an der Düse mit Zugabewasser und flüssigen Zusatzmitteln versehen wird.

Alternativ erfolgt der Auftrag im Nassspritzverfahren, bei dem Zement, Wasser und Zuschlagsstoffe zuerst vermischt werden und dann über eine Betonpumpe oder mittels Druckluft fertig an die Düse transportiert werden.

Herstellung einer Baugrube mit Spritzbetonsicherung

Die Herstellung einer Baugrube mit Spritzbetonschutz umfasst die folgenden Schritte:

1. Entwurf und Planung: Bei der Planung sollten insbesondere die Bodenverhältnisse, der Grundwasserspiegel, die Art des zu bauenden Bauwerks bzw. der Grund für die Spritzbetonbaugrube berücksichtigt werden. Nur so kann überhaupt entschieden werden, ob eine solche Sicherung unter den zahlreichen Sicherungsverfahren die Vorzugsvariante darstellt.
2. Aushub: Der Aushub sollte sorgfältig nach Plan durchgeführt werden. Es ist wichtig, den Boden kontrolliert abzutragen, um Einstürze oder Einbrüche zu verhindern. Der Boden muss wenigstens kurzzeitig eine ausreichende Standsicherheit aufweisen, damit die Spritzbetonschale sicher aufgebracht werden kann. Gut geeignet sind bindige Böden von wenigstens steifer Konsistenz.
3. Einbau von Bewehrung: Die Bewehrungsmatten werden in Entsprechung zur Planung zurechtgeschnitten bzw. hergestellt und gegebenenfalls gebogen. Die Bewehrung sollte ordnungsgemäß verankert und gestützt werden, um die Stabilität zu gewährleisten.
4. Aufbringung von Spritzbeton: Der Baustoff wird über Schlauchleitungen zur Einbaustelle gefördert und unter Druck auf die zu sichernde Fläche aufgebracht. Über den Aufprall wird der Beton unmittelbar verdichtet. Es wird schichtweise gearbeitet, bis eine ausreichende Deckung gewährleistet ist.
5. Die Schritte 2 bis 4 werden nun solange wiederholt, bis die Solltiefe der Baugrube erreicht ist. Es ist wichtig, dass der Beton vor der Fortsetzung des Aushubs ausreichend abbindet, so dass die Arbeiten gefahrlos fortgeführt werden können.
6. Verfüllung: Hat die Spritzbetonbaugrube ihren Zweck erfüllt, kann sie unmittelbar verfüllt werden. Die Verfüllung sollte schichtweise verdichtet erfolgen, um je nach Nutzung spätere Schäden durch Setzungen oder Senkungen zu vermeiden. Die Schale selbst kann im Regelfall im Baugrund verbleiben. Unter Gesichtspunkten des Umweltschutzes ist dies jedenfalls unbedenklich. Es gilt jedoch zu beachten, dass die Sicherung zukünftig ein mögliches Bauhindernis darstellen kann.

Vorteile des Sicherungsverfahrens

Zu den Vorteilen gehören:

• Schnelle Bauweise: Spritzbeton kann zügig aufgetragen werden, was den Verbau bei größeren Flächen gegenüber anderen Sicherungsverfahren oft beschleunigt. Im Vergleich zu anderen Bauwerken aus Ortbeton entfällt der Aufwand für die Herstellung der Schalung.
• Flexibilität: Spritzbeton kann auf viele von Oberflächen und Formen aufgetragen werden, was ihn zu einer flexiblen Lösung für eine Vielzahl von Randbedingungen macht. Dadurch, dass die Sicherung nachlaufend zum Aushub erfolgt und Bewehrungsmatten sowie Baustoff recht flexibel in der Anwendung sind, sind auch Versorgungsleitungen oder andere Bauhindernisse gut in das Baugrubendesign zu integrieren.
• Kombination mit anderen Sicherungsverfahren: Die Baugrubensicherung mit Spritzbeton lässt sich nicht nur für sich stehend einsetzen, sondern kann mit anderen Verfahren kombiniert werden. So kann sie beispielsweise als Ausfachung bei aufgelösten Bohrpfahlwänden oder in Kombination mit Trägerbohlwänden eingesetzt werden. Auch kann sie die Stabilität von Sicherungen mittels Erdnägeln oder Ankern beträchtlich erhöhen.
• Kampfmittel: Bei diesem Sicherungsverfahren erfolgt der Verbau nachlaufend zum Aushub. Je nach Kampfmittelsituation kann diese Bauweise auch ohne vorlaufende Kampfmittelsondierungen ausgeführt werden. Im Gegensatz dazu stehen beispielsweise Spundwände, die unmittelbar in den uneinsehbaren Baugrund gerammt, gerüttelt oder gepresst werden. Hier sind entlang des Verlaufs der Spundwände oft Kampfmittelvorbohrungen erforderlich.
• Wirtschaftlichkeit: Spritzbeton ist im Vergleich zu beispielsweise tangierenden oder überschnittenen Bohrpfahlwänden eine kosteneffiziente Lösung, insbesondere in schwer zugänglichen Bereichen.

Nachteile des Sicherungsverfahrens

Nachteilig ist in erster Linie, dass der Erfolg einer Baugrubensicherung mittels Spritzbeton stark vom jeweiligen Baugrund abhängt. Auch wenn die Schale grundsätzlich wasserdicht gestaltet werden kann, ist der vorlaufende Aushub im Grundwasser mit anschließendem Aufbringen des Baustoffs nicht möglich. Hier wäre folglich eine vorlaufende Grundwasserabsenkung notwendig.

Außerdem ist eine ausreichende Kurzzeitstandfestigkeit notwendig, damit nach dem Aushub die Spritzbetonschale sicher hergestellt werden kann. Die maximale Aushubtiefe sollte in Abstimmung mit dem Baugrundgutachter festgelegt werden. Fehlt dem Boden die Kurzzeitstandfestigkeit, kommt eine solche Baugrubensicherung nicht in Frage. Ist die Standfestigkeit nicht ausreichend, so dass nur sehr kleine Abschnitte freigelegt werden können, wird eine solche Sicherung schnell unwirtschaftlich.

Zusatzmittel bei Spritzbeton

Der wesentliche Unterschied zu Normalbeton bzw. die auszeichnende Eigenschaft von Spritzbeton ist seine kurze Abbindezeit. Durch die geringe Erstarrungszeit und die hohe Frühfestigkeit wird dieses Baugrubensicherungsverfahren erst ermöglicht. Üblicherweise verwendete Beschleuniger sind Natriumwasserglas und Calciumchlorid.

Nachteilig bei der Anwendung von Erstarrungsbeschleunigern ist eine mögliche Verringerung der Festigkeit von bis zu 50 %. Dies ist besonders bei Baugruben, bei der die Sicherung je nach Tiefe erheblichen Erddruck erfahren kann, unbedingt zu berücksichtigen. Eine Lösung kann hier die Wahl eines Betons einer höheren Festigkeitsklasse sein.

Besonders interessant im Zusammenhang mit der Sicherung von Baugruben kann die Zugabe von Stahlfasern sein. Bei Stahlfaserspritzbeton kann gegebenenfalls auf eine Bewehrung mit Stahlmatten verzichtet werden, was den Arbeitsablauf vereinfacht und beschleunigt.

Qualitätssicherung

Betonwerke verfügen über ein umfassendes Qualitätsmanagement, so dass in Deutschland davon ausgegangen werden darf, dass der Beton selbst von sehr hoher Qualität ist. Die Aufbringung des Betons im Spritzverfahren ist jedoch nicht trivial. Auch danach muss gewährleistet sein, dass der Baustoff die erforderliche Qualität aufweist, die der Planung und der Statik zugrunde gelegt wurde.

Nach Fertigstellung kommen hier neben obligatorischer Sichtprüfung des Ergebnisses kommt zur Qualitätssicherung der Einsatz eines Betonprüfhammers nach dem Messprinzip von Schmidt in Frage. Diese Prüfung lässt sich schnell und unkompliziert umsetzen.

Außerdem können aus der Spritzbetonschale Bohrkerne gezogen werden, deren Druckfestigkeit im Anschluss im Labor durch einaxiale Druckfestigkeitsversuche überprüft werden kann.

Normative Verweise

Für Baugruben ist insbesondere auf die DIN 4124 zu verweisen, die unter anderem für verbaute Baugruben gilt.

Für Spritzbeton ist eine Normenreihe mit zwei Teilen besonders relevant. Zum einen die DIN EN 14487-1, „Begriffe, Festlegungen und Konformität“, und zum anderen die DIN EN 14487-2, „Ausführung“.

Ergänzend zu den vorgenannten europäischen Normen ist in Deutschland DIN 18551, „Nationale Anwendungsregeln zur Reihe DIN EN 14487 und Regeln für die Bemessung von Spritzbetonkonstruktionen“ zu berücksichtigen.

Bei der Rezeptur von Spritzbeton gibt es keine grundsätzlichen Abweichungen zu der von Normalbeton nach DIN 1045-2.

_{Bildnachweis Titelbild: © Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (via Wikimedia Commons) (bearbeitet)}