Besondere Bauaufgaben & technische Lösungen

Fundamentbau unter Wasser – wenn Standardlösungen nicht weiterhelfen

Es gibt Bauaufgaben, für die es keine Lösung aus dem Katalog gibt. Eine davon begegnete mir bei der Erweiterung einer großen Textilproduktion.

Die Produktionshalle hatte eine Grundfläche von rund 500 × 500 Metern. Unter weiten Teilen der Halle befand sich ein großflächiger Löschwasserspeicher. In diesem Bereich sollte ein neues, etwa 10 × 10 Meter großes Fundament für eine Stütze hergestellt werden.

Was zunächst nach einer gewöhnlichen Fundamentaufgabe klingt, wurde durch die Randbedingungen zu einer außergewöhnlichen technischen und logistischen Herausforderung.

Die Produktion musste während der gesamten Baumaßnahme weiterlaufen. Die vorhandene Hallendecke über dem Wasserspeicher durfte mit maximal 750 kg/m² belastet werden. Gleichzeitig durfte der Wasserspiegel aufgrund der Anforderungen des Versicherers nicht unter 2,00 Meter abgesenkt werden.

Zwischen Wasseroberfläche und Unterkante der vorhandenen Decke verblieb damit nur ungefähr ein Meter Arbeitsraum.

Der erste Schritt: Zugang zum Wasserspeicher

Um das Fundament überhaupt herstellen zu können, musste zunächst eine etwa 12 × 12 Meter große Öffnung in der vorhandenen, rund 30 cm starken Stahlbetondecke geschaffen werden.

Eine naheliegende Lösung wäre das Zerschneiden der Decke in transportierbare Segmente gewesen. Bei einem damaligen Ansatz von rund 450 Euro je Quadratmeter Schnittfläche hätte allein das Sägen jedoch Kosten in einer Größenordnung von fast 60.000 Euro verursacht – noch ohne Heben, Abtransport und weitere Nebenleistungen.

Ich entschied mich deshalb für einen anderen Weg.

Die Decke wurde kontrolliert im Stemmverfahren zurückgebaut. Während der ersten Phase durfte das anfallende Betonmaterial in den darunterliegenden Wasserspeicher fallen. Die auf der Decke arbeitenden Mitarbeiter wurden dabei konsequent gegen Absturz gesichert.

Nachdem die Öffnung ausreichend groß hergestellt war, kamen Sicherheitstaucher zum Einsatz.

Unter Wasser sammelten sie die Betonbruchstücke in geeigneten Behältern. Diese wurden anschließend mit einer kleinen Seilwinde über die Deckenöffnung nach oben gezogen.Damit war der erforderliche Arbeitsbereich geschaffen – ohne den Löschwasserspeicher außer Betrieb zu nehmen und ohne die laufende Produktion wesentlich zu beeinträchtigen.

Ein Fundament, das im Wasser entstehen musste

Nun begann die eigentliche Herausforderung.

Das neue Fundament musste auf dem vorhandenen Betonboden des Wasserspeichers errichtet werden – vollständig unter Wasser.

Eine konventionelle Schalung kam unter diesen Bedingungen kaum infrage. Ausschalen unter Wasser wäre aufwendig gewesen, Stahl als dauerhaft verlorene Schalung brachte Korrosionsfragen mit sich, und leichte Kunststoffkonstruktionen hätten wiederum Probleme mit dem Auftrieb verursacht.

Die Lösung bestand deshalb aus vorgefertigten Stahlbetonelementen als verlorene Schalung.

Diese Elemente waren nur etwa 8 cm stark und wurden so dimensioniert, dass sie mit dem vorhandenen 7,5-t-Lkw mit Ladekran durch die Deckenöffnung abgesenkt werden konnten. Die etwa 5 Meter langen Fertigteile erhielten eine geometrische Eckausbildung, die ihnen bereits beim Versetzen eine hohe Eigenstabilität gab.

Die geringe Elementstärke verlangte eine genaue Abstimmung zwischen Gewicht, Transport, Kranleistung und späterer Beanspruchung.

Die einzelnen Fertigteile wurden über Falze und versetzte Stöße miteinander verbunden. Zusätzlich angeordnete Führungslaschen aus nichtrostendem Stahl erleichterten den Tauchern das Positionieren und Ausrichten.

Das war besonders wichtig, weil die Montage unter Wasser nicht mit den Bedingungen einer normalen Baustelle vergleichbar war: Was an Land mit wenigen Blicken und Handgriffen funktioniert, muss unter Wasser robust, eindeutig und weitgehend ertastbar konstruiert sein.

Der Wasserdruck wurde Teil der Lösung

Ein wesentlicher Bestandteil des Konzeptes war eine zunächst ungewöhnlich erscheinende Überlegung:

Das Wasser war nicht nur ein Hindernis – es half uns auch.

Beim Betonieren wirkte auf der Innenseite der verlorenen Schalung der Frischbetondruck. Gleichzeitig stand auf der Außenseite Wasser.

Die Fertigteile mussten deshalb nicht den Frischbetondruck aufnehmen, der bei einer konventionellen Schalung im Trockenen anzusetzen wäre. Entscheidend war vielmehr die verbleibende Druckdifferenz zwischen Beton und Wasser.

Diese Randbedingung war ein wesentlicher Baustein dafür, die verlorene Schalung so schlank ausführen zu können.

Möglichst viel vorfertigen – möglichst wenig unter Wasser arbeiten

Auch bei der Bewehrung galt derselbe Grundsatz.

Arbeiten, die an Land zuverlässig vorbereitet werden konnten, sollten nicht unnötig unter Wasser ausgeführt werden.

Die nach statischen Erfordernissen bemessene Mindestbewehrung wurde deshalb in möglichst großen Abmessungen vorgefertigt. Der Bewehrungskorb hatte eine Größenordnung von etwa 9,5 × 9,5 Metern.

Für das Einheben wurden die vorhandenen Hebemöglichkeiten konsequent genutzt. Neben dem Ladekran kam zusätzlich ein Gabelstapler als weiteres Hebemittel zum Einsatz.

Der große Bewehrungskorb wurde anschließend durch die Deckenöffnung direkt ins Wasser eingesetzt. Die Taucher übernahmen dort im Wesentlichen das Führen, Positionieren und Ausrichten.

Jetzt fehlte nur noch der Beton

Doch auch die Betonage war alles andere als gewöhnlich.

Ein normaler Fahrmischer konnte aufgrund der zulässigen Deckenbelastung nicht einfach durch die riesige Produktionshalle bis zum Fundament fahren. Auch eine große Autobetonpumpe löste das Problem nicht – bei einer Hallenkantenlänge von rund 500 Metern reicht selbst ein großer Verteilermast nur über einen Bruchteil der erforderlichen Entfernung.

Hinzu kam die besondere Betonrezeptur.

Für das Fundament wurde Unterwasserbeton eingesetzt. Er musste so eingebracht werden, dass er unter Wasser seine vorgesehenen Eigenschaften behielt und nicht durch einen ungeeigneten Einbau beeinträchtigt wurde.

Die Lösung war wiederum einfach, sobald die gesamte Baustellenlogistik als zusammenhängendes System betrachtet wurde:

Der Beton wurde in Betonkübeln zum Arbeitsbereich gebracht. Der bereits für die übrigen Arbeiten eingesetzte 7,5-t-Lkw mit Ladekran übernahm die Kübel und senkte sie kontrolliert durch die 12 × 12 Meter große Öffnung in den Wasserspeicher.

Diese vermeintlich langsame Betonierweise hatte einen entscheidenden Vorteil.

Die Betoniergeschwindigkeit ließ sich sehr genau kontrollieren.

Damit stieg auch die Belastung auf die lediglich 8 cm starken Fertigteile langsam an. Zusammen mit dem von außen wirkenden Wasserdruck konnte so die Beanspruchung der verlorenen Schalung beherrscht und ein Versagen der Konstruktion verhindert werden.

50 Zentimeter für 50 Zentimeter nach oben