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Das Haus am See

Jeder zukünftige private Bauherr hat wohl darüber schon einmal nachgedacht oder davon geträumt… Ein Grundstück und das Haus am See… Oder das Wochenendhaus in schöner Hanglage mit direktem Blick auf’s Wasser… Oder, Oder…

Sind die Kosten für das Wassergrundstück aufgebracht, tun sich weitere Fragen auf. Und diese stehen oftmals im Zusammenhang mit der eigentlichen Bebaubarkeit bzw. den örtlichen Bodenverhältnissen und der Tragfähigkeit des anstehenden Baugrundes.

Der teuer gekaufte Grund und Boden des Seegrundstücks kann auch so seine Tücken haben. Dies kann sich in Form von gering tragfähigen Bodenschichten zeigen. Bedingt durch die geologische Entstehung sind organische Schichten gerade in Ufernähe nicht selten. Möglicherweise ist in diesem Fall eine herkömmliche Flachgründung für das geplante Wohnhaus nicht mehr möglich. Alternative Sonder- bzw. Tiefgründungen stehen somit zur Diskussion.

Ergibt die Baugrunduntersuchung, das sich tiefreichende organische Ablagerungen im Untergrund befinden, kommen in den meisten Fällen Pfahlgründungen zur Ausführung. Konventionelle Pfahlgründungen sind unter u.a. Bohrpfähle oder Verdrängungspfähle bzw. Rammpfähle. Eine ebenfalls bewährte Möglichkeit, die Bauwerkslasten sicher in den Untergrund abzutragen, stellen klassische Brunnengründungen dar.

Rammsondierung

Neben den bekannten direkten Methoden zur Baugrunderkundung wie Bohrungen und Schürfe, bei denen die Bodenschichten durch Entnahme von Bodenmaterial direkt hinsichtlich Ihrer Zusammensetzung und Genese untersucht werden können, wurden im Laufe der Zeit eine Vielzahl indirekter geotechnischer Untersuchungsmethoden und Messungen entwickelt. Hierzu gehören u.a. Sondierungen.

Ziel von Sondierungen ist die Untersuchung der Bodenschichten in ihrer natürlichen ungestörten Lagerung. Voraussetzung für die Auswertung ist dabei jedoch immer das Wissen um den anstehenden Boden, weshalb eine Kombination aus direkten und indirekten Methoden durchgeführt werden sollte.

Beim Sondieren erfolgt das Einrammen bzw. Eindrücken von Sonden in den Boden oder nach dem Vortrieb in den Boden das Drehen um die Längsachse. Als Messergebnis wird der Bodenwiderstand gegen das Einrammen bzw. Eindrücken und Drehen der Sonden erfasst.

Eine der ältesten bekannten indirekten Methoden zur geotechnischen Untersuchung ist die Messung des Bodenwiderstandes durch Eindrücken einer Sondierstange (Metallstange) in den Boden. Diese Sondiermethode wurde bereits am Ende des 19. Jahrhunderts mittels dem sogenanntem „Sondiereisen“ zur Untersuchung des Bodens eingesetzt. Das Sondiereisen wurde dabei unmittelbar nach dem Aushub der Baugrube von der vorgesehenen Gründungssohle aus in den anstehenden Boden niedergebracht. Anhand der Beobachtungen beim Sondieren wurde auf die Qualität des Baugrundes geschlossen.

Einige damalige Hinweise aus der Literatur bezüglich der Ergebnisbewertung (Der Grundbau, Deutsche Bauzeitung, Berlin, 1906) liefern auch heutzutage noch gute Anhaltspunkte für den Geotechniker zur Interpretation der Felduntersuchungen: „Beim Eindringen der Spitze in den Boden erhält man durch Geräusch und Gefühl Aufschluss über Dichtigkeit und Art der durchstoßenen Schichten. Sand und Kies knirschen an der Stange, Lehm erweist sich als zähe, Torf als hohl oder speckig und häufig von ungleichem Widerstand, Mutterboden gibt einen dumpfen Ton. Steht die Stange in Sand oder Kiesschichten, so reibt sie sich blank; steht dieselbe in Ton und Lehm, so wird sie von anhaftenden Teilchen gelblich oder bläulich gefärbt; stand sie in Torf, so fühlt sie sich klebrig an. In wassergesättigten Boden oder bei Lagerung unter offenem Wasser werden die anhaftenden Lehm- oder Torfteilchen beim Herausziehen der Stange abgestreift oder abgespült…“

Die Art der Anwendung zur qualitativen Beurteilung der Bodenschichten hinsichtlich ihrer Lagerung durch Sondierungen, insbesondere der Rammsondierungen, hat sich im Prinzip bis heute nicht geändert. Die als Rammsondierung bekannte Methode wird – in ihrer leichten Handausführung – auch als Künzelstab bezeichnet, denn Künzel schlägt bereits 1936 in der Zeitschrift Bauwelt vor, das die Sondierstange nach einheitlichen Regeln als Prüfstab zur Bestimmung des Bodenwiderstandes zu verwenden sei.

Die Verwendung der Rammsondierung wurde in späteren Jahren in der DIN 4094 einheitlich geregelt, deren letzte Fassung aus dem Jahre 2002 stammt und im Jahre 2005 durch die DIN EN ISO 22476-2 ersetzt wurde.

Entscheidend für die praktische Anwendung und Ergebnisbewertung ist jedoch immer die Erfahrung des Geotechnikers, da viele Faktoren die Messergebnisse beeinflussen.

Die Rammsonde, insbesondere die leichte Handausführung – die DPL-5 – entwickelte sich im Laufe der Jahre zu einer sehr beliebten Methode zur Überprüfung der Verdichtung künstlicher Schüttungen und – gerade unter beengten Verhältnissen – im Leitungsbau.

Bei der Durchführung einer Rammsondierung erfolgt das definierte Einrammen bzw. Einschlagen der Rammsonde mit definierter Energie und Fallhöhe. Die Sonde wird dabei in den Boden eingetrieben mittels einem definiertem Fallgewicht. Die Anzahl der Schläge pro 10cm Eindringtiefe (N10) werden in einem Rammdiagramm dokumentiert. Es gibt sowohl einfache handbetriebene Ausführungen für Rammsonden als auch automatische Geräte (z.B. als pneumatische Ausführung) mit Erfassung der Messergebnisse.

Zum Bedauern für den Baugrundgutachter / Bodengutachter wurde in der aktuellen DIN EN ISO 22476-2 die leichte Rammsonde DPL-5 (Spitzenquerschnitt von 5 cm² / Masse des Rammbären von 10 kg) nicht übernommen, obwohl diese sich gerade bei der praktischen Tätigkeit und Untersuchung im Feld nun schon über Jahrzehnte hierzulande sehr gut bewährt hat. Die DIN EN ISO 22476-2 enthält „nur“ noch die leichte Ausführung der Rammsonde DPL mit größerem Spitzenquerschnitt von 10 cm².

Neben der leichten Rammsondierung gibt es u.a. noch die mittelschwere Rammsondierung DPM (Dynamic Probing Medium, Spitzenquerschnitt von 10 cm² / Masse des Rammbären von 30 kg), die schwere Rammsondierung DPH (Dynamic Probing Heavy, Spitzenquerschnitt von 15 cm² / Masse des Rammbären von 50 kg) und die DPSH – superschwere Rammsondierung (Dynamic Probing Super Heavy, Spitzenquerschnitt von 16 / 20 cm² / Masse des Rammbären von 63,5 kg). Diese Varianten – mit größerem Gewicht und Spitzenquerschnitt – sind besonders für größere Aufschlusstiefen geeignet.

Verdichtungsnachweis – Dynamischer Plattendruckversuch

Verdichtungskontrolle mit dem Leichtem Fallgewichtsgerät

Verdichtungskontrollen mit dem leichtem Fallgewicht gelten als schnelle und wirtschaftliche Methode zur Überprüfung einer ausreichenden Verdichtung von Bodenmaterial.

Die dynamische Fallplatte ist geeignet für grob- und gemischtkörnige Böden bis zu einer maximalen Korngröße von 63 mm. Die Durchführung einer Messung nimmt nur wenig Zeit in Anspruch und ist kostengünstig.

Im Vergleich zu anderen Verdichtungsprüfungen, wie z.B. beim statischen Plattendruckversuch nach DIN 18 134, lassen sich auch bei engen Platzverhältnissen auf der Baustelle die Messungen schnell und unkompliziert durchführen.

Baugrundaufschlüsse – Ein allgemeiner Überblick

Baugrundaufschlüsse – Bohrungen

Es gibt verschiedene Verfahren um Bohrungen zur niederzubringen. Zur Beschreibung der detaillierten Probenahme wird an dieser Stelle auf die DIN EN ISO 22476 – 1 und auch auf die „gute alte“ DIN 4021 verwiesen.

Für den Praxisalltag im Baugrund-Ingenieurbüro kommen für direkte Baugrundaufschlüsse zusammenfassend folgende Verfahren infrage:

A) Baugrundbohrungen

(Aufschlussbohrungen bzw. Erkundungbohrungen)

übliche Durchmesser 50mm < D < 300mm

Abteufen: mittels schwerer Geräteeinheit / entsprechende Bohranlage erforderlich

B) Kleinbohrungen

(Rammkernbohrungen bzw. Rammkernsondierungen)

übliche Durchmesser 30mm < D < 80mm

Abteufen: i.d.R. mittels Motorbohrhammer / Elektrobohrhammer

C) Kleinstbohrungen

(Nutstangen / Schlitzsondierungen)

Durchmesser D < 30mm

Abteufen: manuell per Hand, ggf. mit pneumatischem Rammbär

D) Handdrehbohrungen

unterschiedliche Durchmesser zur Entnahme oberfächennaher Proben

E) Sonstige Bohrungen

z.B. als Kernbohrung zum Aufbrechen versiegelter Oberflächen, z.B. bei Betonoberflächen, Hindernissen etc.

Oftmals werden Rammkernbohrungen, auch als Rammkernsondierungen bezeichnet, zur Baugrunderkundung eingesetzt. Hierbei handelt es sich um Kleinbohrungen (Kategorie B), die je nach anstehender Bodenschichtung bis in Tiefen von etwa 10m i.d.R. gute Ergebnisse (gestörte Probenahme) für die Baugrundbeurteilung liefern. Rammkernsondierungen werden oftmals mittels Motorbohrhammer oder Elektrobohrhammer in den Boden getrieben. Diese Methode gilt als bewährtes und kostengünstiges Verfahren zur Durchführung von Baugrunduntersuchungen.

Bei tieferen Aufschlüssen sind zur gesicherten Probenahme Baugrundbohrungen (Kategorie A) empfehlenswert. Im Bereich von Innenstädten, wie beispielsweise in Berlin, in denen, bedingt durch Kriegsschäden und ehemalige Abrissmaßnahmen, oftmals kompakter Trümmer- bzw. Bauschutt im Untergrund vorhanden ist, gilt dies analog. Den Kleinbohrungen sind bei anstehendem grobstückigem Material Grenzen beim Abteufen gesetzt. Ausreichende Probemengen und eine ungestörte Probenahme (z.B. durch Gewinnung von Sonderproben – Probenahme von der Bohrlochsohle) werden bei verrohrten Aufschlussbohrungen gewährleistet, um gesichert die bodenmechanischen Eigenschaften ableiten zu können. Zur Durchführung solcher Aufschlussbohrungen ist eine entsprechende schwere Geräteeinheit bzw. Bohranlage erforderlich.

Kleinstbohrungen (Kategorie C) sollten nur in Anwesenheit des Baugrundgutachters oder durch Ihn selbst niedergebracht werden. Sie sind ggf. für kleinere Bauvorhaben wie z.B. Einfamilienhäuser oder bei Baugrubenabnahmen geeignet und kommen infrage, wenn die Regionalgeologie und die zu erwartenden Baugrundverhältnisse, ggf. auch aus Alt-Untersuchungen, weitestgehend bekannt sind. Hierbei ist grundsätzlich die Erfahrung des Baugrund-Ingenieurs gefragt, da die zu gewinnende Probenmenge gering ist.

Prinzipiell ist das geeignete Bohr- oder Sondierverfahren in Abhängigkeit der Aufgabenstellung zu wählen. Eine frühzeitige Verfahrensauswahl sollte bereits in der Angebotsphase berücksichtigt werden. Niemanden ist damit geholfen, schon in der Startphase eines Bauvorhabens am falschen Ende zu sparen und möglicherweise Risiken einzugehen. Zur Minimierung des Baugrundrisikos ist der Erkundungsumfang geotechnischer Untersuchungen prinzipiell sorgfältig vorzusehen.

Kosten einer Baugrunduntersuchung

Die Kosten einer Baugrunderkundung

Die Kosten einer Baugrunduntersuchung werden durch die Bauaufgabe bedingt. Eine Pauschalangabe ist hierzu nicht möglich.

Aus Sicht des Bauherrn sind Baugrunderkundungen definitiv nutzbringend hinsichtlich der weiteren Vorgehensweise. Die anstehenden Bodenschichten, die Grundwassersituation und das Verhalten des Baugrundes werden „berechenbarer“, unabhängig davon, ob durch die Ergebnisse der Baugrunduntersuchungen sich letztendlich Einsparungen ergeben oder diese einen zusätzlichen Kostenaufwand für die tatsächliche Ausführung bedeuten.

Oberster Grundsatz für den beratenden Baugrund-Ingenieur ist in diesem Zusammenhang, die Unabhängigkeit und Neutralität zu bewahren, auch wenn sich aufgrund der festgestellten Ergebnisse der durchgeführten Baugrunderkundung unangenehme Erkenntnisse ergeben – z.B. in Form von nicht erwarteten gering tragfähigen Böden, daraus resultierenden teuren Bodenaustauschmaßnahmen oder die Notwendigkeit von Sondergründungen – die letztendlich mit erheblichen Mehrkosten verbunden sind, Kosten, die vorher nicht einkalkuliert waren.

Die erkundeten Baugrundverhältnisse sind nicht „schön zu reden“ !

Grundsätzlich geht es darum, durch eine Baugrunduntersuchung Sicherheiten zu schaffen und Risiken zu minimieren. Wo dies nicht erfolgte, kam es in der Vergangenheit nicht selten zu Gründungs- bzw. Bauwerksschäden.

Die Kosten für ein Bodengutachten bzw. Baugrundgutachten liegen gemessen an der Gesamtbausumme erfahrungsgemäß in der Größenordnung von lediglich 1 bis 2 %, oftmals und insbesondere bei kleineren Bauvorhaben sogar darunter. Der Preis für ein Baugrundgutachten / Bodengutachten ist hinsichtlich seiner Bedeutung und der zur Verfügung gestellten Informationen daher als gering anzusehen.

Der Umfang einer Baugrunderkundung

Der Umfang einer Baugrunderkundung

In welchem Umfang eine Baugrunderkundung vorzusehen ist, welche Bohrverfahren und bodenmechanischen Laborversuche zur Anwendung gelangen, wird i.d.R. objektspezifisch gewählt bzw. vorgeschlagen. Hierbei sind u.a. die Beschaffenheit des zu erwartenden Bodens – z.B. aus Kartenmaterial oder vorliegenden Alt-Untersuchungen – sowie die voraussichtliche einwirkende Belastung durch das Bauwerk beachtenswert.

Eine Baugrunderkundung ergibt sich nicht nur zwingend aufgrund von Landes-Bauordnungen oder aufgrund von DIN-Normen sondern einfach heraus aus dem Grund der Risikominimierung bzw. des oftmals zitierten Baugrundrisikos. Jeder Bauherr sollte dieses komplexe Thema nicht unterschätzen. Dies gilt auch für einfache Bauwerke und Behelfsbauten.

Den genauen Umfang einer Baugrunduntersuchung schlägt der Baugrundgutachter (Sachverständiger für Geotechnik) vor, unberührt davon, was Bauherren oder Architekten für notwendig halten. Eine qualifizierte Baugrundbegutachtung vorzunehmen, obliegt dem Baugrund-Ingenieur, um es klar an dieser Stelle zu benennen.

Zeitnahe Informationen zum geplanten Bauwerk sind die Basis eines zielgerichteten Angebotes und der ordnungsgemäßen Durchführung von geotechnischen Untersuchungen. Besonders detaillierte Baugrund- und Bodenuntersuchungen sind erforderlich, wenn im Vorfeld schon abzusehen ist, dass sich gering tragfähige Schichten wie z.B. Torf, Faulschlamm, weiche Tone oder inhomogene Auffüllungen zeigen werden. Diese sind in ihrer Mächtigkeit abzugrenzen. Der Baugrund und die Realisierbarkeit der standsicheren Einbindung des Bauwerks bei Vorhandensein gering tragfähiger Böden ist prinzipiell genau zu prüfen.

Grundsätzlich sind im Vorfeld alle Informationen – unter Einbeziehung mündlicher als auch schriftlicher Aussagen aus ggf. vorhandenen Alt-Unterlagen – zusammenzutragen und zu prüfen, was über die Bodenbeschaffenheit und sonstige Einlagerungen im Baugrund (z.B. Leitungen) bereits bekannt ist.

Planer, die vor der Errichtung eines Bauwerkes den Baugrund nicht untersuchen lassen, ggf. auch nicht ihrer Hinweispflicht über die Notwendigkeit einer Baugrunduntersuchung gegenüber dem Bauherrn nachkommen, sind aus ingenieurwissenschaftlicher und möglicherweise auch aus rechtlicher Sicht in Frage zu stellen.

Die Notwendigkeit einer Baugrunduntersuchung

Der Baugrund als Baustoff spielt bei der Realisierung eines Bauvorhabens eine bedeutende Rolle. Er liegt in seiner natürlichen oder anthropogenen Beschaffenheit vor und ist in diesem Zustand von Bauherren, Planern und ausführenden Firmen zu akzeptieren – ob es den am Bau Beteiligten dabei nun passt oder nicht.

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