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Baugruben

Grundlage

Die Baugrube entsteht durch Erdaushub und nimmt bei unterkellerten Bauwerken die Untergeschosse in geschlossener Bauweise auf. Dies sind alle Elemente wie Wände, Sohlen, Verankerungen und Wasserhaltung. Befindet sich der Grundwasserspiegel (Grundwasserstand) über dem tiefsten Punkt der Baugrube (Baugrubensohle) muss das Grundwasser abgesenkt werden. Dies geschieht mithilfe der so genannten Wasserhaltung (Wasserhaltungsanlage).

Die Art der Böschung von Baugruben ist abhängig von der Bodenbeschaffenheit und der notwendigen Belastung des Grubenrandes. Aus dem unten stehenden Bild können anhand der Bodenbeschaffenheit der Böschungswinkel bestimmt werden. Bei höheren Lasten, welche sich nahe der Randzone befinden, kann auch eine statische Berechnung notwendig sein.

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Abb. 1 BG BAU - C 469
Quelle: KomZet Bau Bühl


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Abb. 2 Baugrube bei steifem, bindigem Boden
Quelle: KomZet Bau Bühl


Eine besondere Art sind die Baugräben, diese sind so abzuböschen, dass die Beschäftigten nicht durch abrutschen von Bodenmassen gefährdet werden. Baugruben und Gräben dürfen bis zu einer Tiefe von höchstens 1,25m mit senkrechten Wänden ohne besondere Sicherung oder Verbau hergestellt werden. Ab dieser Höhe muss dann abgeböscht oder der Graben gesichert werden.

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Abb. 3 BG Bau - C 469
Quelle: KomZet Bau Bühl


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Abb. 4 BG BAU - C 470
Quelle: KomZet Bau Bühl

Homogenklassen

HOMOGENKLASSEN (BODENKLASSEN)

Böden werden im Baugewerbe nach der Lösbarkeit und den erdbautechnischen Eigenschaften in insgesamt sieben Boden- und Felsklassen (vereinfachend oft Bodenklassen genannt) unterteilt. Sie sind Grundlage für die Auswahl geeigneter Grund-, Fels- und Erdbau-Verfahren und für die Kalkulation der Baukosten. Die Feststellung der Bodenklasse erfolgt durch Sachverständige der Geotechnik.

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Abb. 5 Unterschiedliche Aushubmaterialien
Quelle: KomZet Bau Bühl

Bodenklasse 1

Oberboden (Mutterboden) oberste Bodenschicht, die neben anorganischen Stoffen auch Humus und Bodenlebewesen enthält.

Bodenklasse 2

Fließende Bodenarten (Schöpfboden) von flüssiger bis zähflüssiger Beschaffenheit, die das Wasser schwer abgeben.

Bodenklasse 3

Leicht lösbare Bodenarten nichtbindige bis schwachbindige Sande, Kiese und Sand-Kies-Gemische mit bis zu 15 Gewichtsprozent (Gew.-%) Beimengungen an Schluff und Ton und mit höchstens 30 Gew.-% Steinen über 63 mm Korngröße und bis zu 0,01 m³ Rauminhalt, organische Bodenarten mit besserer als breiiger Konsistenz sowie Torfe.

Bodenklasse 4

Mittelschwer lösbare Bodenarten Gemische von Sand, Kies, Schluff und Ton mit einem Anteil von mehr als 15 Gew.-%, sowie bindige Bodenarten von leichter bis mittlerer Plastizität und höchstens 30 Gew.-% Steine von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 m³ Rauminhalt.

Bodenklasse 5

Schwer lösbare Bodenarten Bodenarten nach den Bodenklassen 3 und 4, jedoch mit mehr als 30 Gew.-% Steinen von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 m³ Rauminhalt; ebenso nichtbindige und bindige Bodenarten mit höchstens 30 Gew.-% Steinen von über 0,01 m³ bis 0,1 m³ Rauminhalt sowie ausgeprägt plastische Tone, die je nach Wassergehalt weich bis fest sind.

Bodenklasse 6

Felsarten die einen inneren, mineralisch gebundenen Zusammenhalt haben, jedoch stark klüftig, brüchig, bröckelig, schiefrig, weich oder verwittert sind, sowie vergleichbare verfestigte bindige und nichtbindige Bodenarten, wie sie z. B. durch Austrocknen, Gefrieren oder chemische Bindungen hervorgerufen werden; nichtbindige und bindige Bodenarten mit mehr als 30 Gew.-% Steinen von über 0,01 m³ bis 0,1 m³ Rauminhalt.

Bodenklasse 7

Schwer lösbarer Fels Felsarten, die einen inneren, mineralisch gebundenen Zusammenhalt und hohe Gefügefestigkeit haben und die nur wenig klüftig oder verwittert sind; felsgelagerter, unverwitterter Tonschiefer, Nagelfluhschichten, Schlackenhalden der Hüttenwerke sowie dergleichen.

Nach der Einteilung des Bodens bzw. Fels in die jeweilige Bodenklasse wird die Wahl und der Einsatz von Geräten und Baumaschinen zum Lösen, Transport und Verdichten von Boden und Fels bestimmt. Von der Bodenklasse hängt des Weiteren ab, welchen Winkel eine Böschung maximal aufweisen darf, bis zu dem keine weiteren Maßnahmen zur Sicherung der Baugrube notwendig sind. Ist der planmäßige Böschungswinkel steiler als die Bodenklasse es selbst zulässt (z. B. bei Baugruben mit beengten Platzverhältnissen), sind Verbaumaßnahmen erforderlich, damit die herzurichtende Böschung während der Bauzeit nicht einstürzt.

Bei Böden, deren Zusammenhalt sich durch Frost, Austrocknen, Eindringen von Wasser oder durch Bildung von Gleitflächen verschlechtern kann, ist zu beachten, dass die Böschungen noch flacher ausgeführt werden müssen als bei den Bodenklassen 3 bis 7 angegeben, oder aber abgestufte Böschungen, sogenannte Bermen, herzustellen sind.

Homogenbereiche

Unterteilung in Homogenbereiche

Die oben genannten Einteilungen sind der VOB/C DIN 18300 Ausgabe 2012-09 entnommen. Mit der Ausgabe des VOB-Ergänzungsbandes 2015 mit DIN 18300 Ausgabe 2015-08 erfolgt eine grundsätzliche Änderung. Künftig werden Boden und Fels in sogenannte Homogenbereiche eingeteilt. Für die Homogenbereiche sind vorgeschriebene Eigenschaften und Kennwerte sowie deren ermittelte Bandbreite anzugeben, z. B. für Boden:

  • ortsübliche Bezeichnung
  • Korngrößenverteilung mit Körnungsbändern
  • Massenanteil Steine, Blöcke und große Blöcke
  • Dichte
  • undränierte Scherfestigkeit
  • Wassergehalt
  • Plastizität
  • Konsistenzzahl
  • Lagerungsdichte
  • organischer Anteil
  • Bodengruppen nach DIN 18196

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Abb. 6 Beispiel einer Baugrube - Bodenklasse 5
Quelle: KomZet Bau Bühl

Spundwände

Spundwände können entsprechend den örtlichen Gegebenheiten in den Boden gepresst, gerüttelt oder gerammt werden. Darüber hinaus können sie in ausgehobene Bodenschlitze wie beispielsweise eine Dichtwand eingebaut werden. Da Spundwände als wasserrückhaltender Verbau hergestellt werden können, kann bei Einbindung in eine bindige Bodenschicht oder eine künstliche Dichtsohle auf eine großflächige Grundwasserabsenkung verzichtet werden.

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Abb. 7 Einbau der Spunddielen
Quelle: Fa. Schleith

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Abb. 8 Rückverankerung der Spunddielen
Quelle: Fa. Schleith

Trägerbohlenwände (Berliner Verbau)

Als Berliner Verbau bezeichnet man die Sicherung der Wände einer Baugrube, die das Einbrechen und Nachrutschen von Erdreich verhindert. Hierzu werden Stahlträger in den Boden gebracht (Rammen oder Bohren) und anschließend parallel zur Ausschachtung entweder Holzbohlen (Berliner Verbau mit Holzausfachung) oder Spritzbeton (Berliner Verbau mit Spritzbeton) oder Stahlplatten (Berliner Verbau mit Stahlausfachung) zwischen Trägern eingebaut. Der Berliner Verbau ist eine wirtschaftliche Lösung zur sicheren Umschließung einer Baugrube. Nach Fertigstellung der unteren Gebäudeteile können die Träger entfernt und wieder verwendet werden.

Es werden drei statische Varianten beim Berliner Verbau unterscheiden:

  • Freistehend - d.h. ohne jede weitere Abstützung, wirtschaftlich sinnvoll nur bis zu einer Baugrubenhöhe von 4 m
  • Rückverankert - d.h. mit einer zusätzlichen Verankerung, immer zu empfehlen bei Baugrubenhöhen von mehr als 4 m
  • Abgestützt - Überall, wo eine Verankerung im rückwärtigen Raum der Baugrube unmöglich ist, wird anstelle der Verankerung eine Abstützung der Baugrube nach innen durchgeführt.

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Abb. 9 Rammen von Stahlträgern
Quelle: Fa. Schleith

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Abb. 10 Berliner Verbau
Quelle: KomZet Bau Bühl

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Abb. 11 Berliner Verbau
Quelle: KomZet Bau Bühl

Arbeitssicherheit bei Baugruben