Untergrundverbesserung bezeichnet alle Maßnahmen, die Boden oder Fels so ertüchtigen, dass Bauwerke dauerhaft und sicher gegründet werden können. Dazu zählen die Steigerung der Tragfähigkeit, die Verringerung von Setzungen, die Verbesserung der Drainage oder die Erhöhung der Erdbebenresistenz. In der Praxis beginnt Untergrundverbesserung oft nicht mit dem Einbringen neuer Materialien, sondern mit dem herstellen des Zugangs: dem selektiven Rückbau bestehender Bauwerksreste, dem profilgerechten Felsabtrag oder dem Öffnen von Baugruben. Dabei kommen in vielen Projekten Betonzangen und Stein- und Betonspaltgeräte zum Einsatz, häufig hydraulisch betrieben über kompakte Hydraulikaggregate. So lassen sich Baugruben, Fundamentsohlen und Trassen mit geringen Erschütterungen vorbereitet und geotechnische Maßnahmen kontrolliert umgesetzt werden.
Definition: Was versteht man unter Untergrundverbesserung
Unter Untergrundverbesserung versteht man das planmäßige Verändern von boden- und felsmechanischen Eigenschaften, um die Gebrauchstauglichkeit und Standsicherheit von Bauwerken zu gewährleisten. Typische Ziele sind das Erhöhen der Scherfestigkeit, das Senken der Setzungsneigung, das Anpassen der Steifigkeit, die Reduktion der Durchlässigkeit oder die gezielte Erhöhung der Drainageleistung. Je nach Baugrund können dies Verdichtung, Injektion, Mischung, Bewehrung, Entwässerung, Vorlast, Bodenersatz oder die kontrollierte Formgebung und Entspannung von Fels sein. Im Bestand werden vorgelagerte Rückbauarbeiten benötigt: Betonfundamente, Bodenplatten, Pfahlköpfe oder Felsnasen werden freigelegt, getrennt und entfernt. Hier ermöglichen Betonzangen ein materialschonendes Abtragen von Stahlbetonquerschnitten, während Stein- und Betonspaltgeräte massive Bauteile und anstehenden Fels vibrationsarm in definierte Blöcke zerlegen, was besonders in innerstädtischen Situationen vorteilhaft ist.
Ziele, Kennwerte und Bemessungsgrundlagen
Die Auslegung geotechnischer Maßnahmen orientiert sich an Lastfällen, Grenzzuständen und Zielkennwerten. Häufig überwachte Parameter sind effektive Scherfestigkeit (c′, φ′), Steifemodul (E, M), Durchlässigkeit (k), Porenwasserdruck, Lagerungsdichte, Hohlraumzahl und Schwellgeschwindigkeit. Feld- und Laboruntersuchungen wie CPT, SPT, Plattendruckversuche, Dichtemessungen, Wellenmessungen und Wasserproben liefern die Grundlage für Bemessung und Qualitätssicherung. Während im Grenzzustand der Tragfähigkeit Sicherheitsbeiwerte und Nachweise der Standsicherheit dominieren, stehen im Gebrauchszustand zulässige Setzungen, Differentialverformungen und Schwingungsgrenzen im Vordergrund. In Fels ist zusätzlich die Diskontinuitäten-Geometrie, die Schichtung und die standortbezogene Rissstatistik maßgebend. Eine gut dokumentierte Baugrunderkundung und eine fortlaufende Kontrolle während der Ausführung sind integraler Bestandteil jeder Untergrundverbesserung.
Verfahren der Untergrundverbesserung im Überblick
Zur Untergrundverbesserung stehen zahlreiche Verfahren zur Verfügung. Die Auswahl richtet sich nach Kornaufbau, Feinkornanteil, Wassergehalt, Bauzeit, Umweltauflagen, Platzverhältnissen und Erschütterungsempfindlichkeit der Umgebung. Im Folgenden werden verbreitete Ansätze skizziert und mit praktischen Vorarbeiten verknüpft, die häufig mittels Betonzangen oder Stein- und Betonspaltgeräte hergestellt werden.
Bodenersatz und Austausch
Ungeeignete Böden werden ausgehoben und durch tragfähiges Material ersetzt. Im Bestand ist dafür oft das selektive Entfernen von Betonplatten, Fundamentresten oder Verfüllungen erforderlich. Betonzangen trennen bewehrte Bauteile kontrolliert, wodurch eine saubere Baugrubensohle entsteht. In felsigem Untergrund erlauben Steinspaltzylinder den profilgerechten Abtrag ohne Sprengerschütterungen, sodass Standsicherheit angrenzender Bauwerke gewahrt bleibt.
Verdichtung und Lagerungsdichte
Rütteltechniken, dynamische Verdichtung und Oberflächenverdichtung erhöhen die Lagerungsdichte granularer Böden. Wird im Vorfeld eine Baugrube hergestellt, reduziert ein erschütterungsarmer Vorabbruch mit Stein- und Betonspaltgeräten das Risiko von Setzungsrissen an Nachbargebäuden. Aufbereitetes Betongranulat aus dem Rückbau kann – nach Eignungsprüfung – als Frostschutz- oder Tragschichtmaterial wieder eingesetzt werden, was Materialkreisläufe stärkt.
Injektionen und Verfestigungen
Durch Injektionen mit Suspensionen oder Harzen lassen sich Hohlräume füllen, Durchlässigkeiten reduzieren und Tragreserven erschließen. Für Bohransatzpunkte und Injektionsgassen werden häufig bestehende Bauteile freigelegt. Betonzangen schaffen dabei präzise Öffnungen, während splitterfreie Kanten die Kontrolle des Injektionspfades verbessern. In Fels bilden kontrolliert gespaltene Kontaktflächen eine definierte Geometrie für Verpresspackerebenen.
DSM und Bodenmischverfahren
Durch Bodenmischtechniken werden Bindemittel in den Boden eingebracht und homogen vermischt. Das setzt ausreichende Arbeitshöhen und klare Baugrubenränder voraus. Vorbereitende Trenn- und Schneidarbeiten an Bestandsbauteilen und Einbauten erfolgen oft mit hydraulischen Werkzeugen; Hydraulikaggregate versorgen diese mit der erforderlichen Energie, während die geringe Geräusch- und Erschütterungsentwicklung das Arbeiten im Bestand erleichtert.
Entwässerung, Vorlast und Konsolidierung
Dränagen, Vakuumkonsolidierung und Vorlasten beschleunigen Setzungen bindiger Böden. Für Dränschlitze müssen Leitungsquerungen, Fundamentköpfe oder Altbeton lokal geöffnet werden. Betonzangen und präzise Schneidwerkzeuge minimieren Schäden an Bestandsleitungen und erlauben eine geordnete Wiederverfüllung.
Bewehrung und Elemente
Geogitter, Mikropfähle, Anker, Kies- und Rüttelstopfsäulen erhöhen die Tragfähigkeit und mindern Verformungen. Wo Stahlprofile, Bewehrungen oder Spundwände zu trennen sind, kommen neben Betonzangen auch Stahlscheren und Kombischeren zum Einsatz, um den Untergrund für nachfolgende Maßnahmen freizumachen.
Rückbau und Freimachung als Teil der Untergrundvorbereitung
Untergrundverbesserung im Bestand beginnt mit dem geordneten Entfernen von Hindernissen. Im Betonabbruch und Spezialrückbau ermöglichen Betonzangen das selektive Abtragen von Fundamenten, Widerlagern oder Pfahlköpfen bei gleichzeitiger Trennung von Bewehrung. Das reduziert Lärmspitzen und Erschütterungen gegenüber percussiven Verfahren. In Bereichen mit anstehendem Fels – etwa beim Felsabbruch und Tunnelbau – werden Stein- und Betonspaltgeräte genutzt, um Felsbänke oder Aufstehenden entlang vorgebohrter Lochreihen kontrolliert zu lösen. So entstehen profilgetreue Baugrubenwände und Sohlen mit geringer Rissbildung.
Selektives Öffnen und Entkernung
Bei Entkernung und Schneiden in Bestandsgebäuden sind präzise Öffnungen für Bohrungen, Injektionen oder Dränagen erforderlich. Hydraulisch betriebene Trennwerkzeuge, versorgt über kompakte Hydraulikaggregate, schaffen Zugänge, ohne den Baukörper unnötig zu schwächen. Multi Cutters und Kombischeren unterstützen bei der Entfernung heterogener Einbauten, Leitungen und Profilen.
Besondere Rahmenbedingungen
In sensiblen Bereichen – etwa in der Nähe von Laboren, Krankenhäusern oder denkmalgeschützten Gebäuden – ist eine vibrationsarme Vorgehensweise entscheidend. Das gezielte Spalten von Beton oder Fels begrenzt Erschütterungen und sekundäre Schäden. Für Spezialfälle im Sondereinsatz können Tankschneider beim Freimachen kontaminierter Zonen oder bei der Demontage von Behältern helfen, um danach bodenmechanische Maßnahmen sicher auszuführen. Solche Tätigkeiten erfordern erhöhte Sorgfalt beim Arbeits- und Umweltschutz.
Vibrationsarme und kontrollierte Arbeitsweisen
Die Minimierung von Erschütterungen ist in innerstädtischen Räumen ein wesentlicher Faktor. Betonzangen übertragen Kräfte kontrolliert in den Betonquerschnitt und begrenzen Körperschall. Stein- und Betonspaltgeräte erzeugen über Bohrlochkraft linienförmige Trennflächensysteme im Fels oder Beton. Das erlaubt planbare Blockgrößen, klare Abtragsfolgen und eine Geometrie, die für die nachfolgenden geotechnischen Arbeiten – etwa Injektionsschleier oder Ankerbohrungen – optimiert ist. Die Kombination mit angepasster Wassernebelung und staubarmen Arbeitsweisen verbessert zusätzlich die Arbeitsbedingungen.
Planung, Erkundung und Qualitätssicherung
Eine erfolgreiche Untergrundverbesserung beginnt mit einer gründlichen Baugrunderkundung. Bohrkerne, Sondierungen, Laboranalysen und hydrogeologische Bewertungen bilden die Basis. Ausführung und Kontrolle erfolgen in definierten Teilschritten: Vorarbeiten zum Rückbau, Herstellung des Zugangs, Durchführung der geotechnischen Maßnahme, begleitende Messungen und Dokumentation. Plattendruckversuche, Dichtemessungen, Probebelastungen und Durchlässigkeitstests dienen der Verifizierung. Bei Felsabtrag erhöht die Dokumentation von Klüften und Trennflächen die Prognosegüte für die weitere Planung. Änderungen im Baugrund, etwa durch Wasserzutritte, werden in einem Beobachtungsplan berücksichtigt, um die Bauweise bei Bedarf anzupassen.
Materialkreislauf, Ressourcenschonung und Umwelt
Untergrundverbesserung bietet Chancen für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Aus dem Rückbau gewonnenes Betonmaterial kann – nach Eignungsprüfung – als Recyclingkörnung in Tragschichten oder als Füllstoff dienen. Präziser Rückbau mit Betonzangen erleichtert die sortenreine Trennung von Beton und Bewehrung. Beim Felsabtrag ermöglichen Stein- und Betonspaltgeräte die Gewinnung von Blöcken mit definierten Kanten, was die Weiterverwendung als Wasserbaustein oder Hinterfüllmaterial begünstigen kann. Wasser- und Staubmanagement, Schutz des Grundwassers sowie eine schadstoffarme Arbeitsweise sind integrale Bestandteile der Baustellenführung.
Sicherheit und rechtliche Hinweise
Arbeiten zur Untergrundverbesserung unterliegen technischen Regelwerken und behördlichen Vorgaben. Sicherheits- und Gesundheitsschutzpläne, Gefährdungsbeurteilungen und die Qualifikation des Personals sind maßgeblich. Maßnahmen zur Lärm- und Erschütterungsminimierung sowie zum Schutz angrenzender Bauwerke werden projektbezogen festgelegt. Sprengungen sind genehmigungspflichtig; wo solche Verfahren nicht zulässig sind, können hydraulische Spalttechniken und materialschonende Trennverfahren eine geeignete Alternative darstellen. Die Hinweise sind allgemeiner Natur und ersetzen keine objektbezogene Planung oder Beratung.
Einsatzbereiche und typische Projekte
Untergrundverbesserung wird in zahlreichen Projekten realisiert: im Betonabbruch und Spezialrückbau zur Ertüchtigung von Bestandsfundamenten, in der Entkernung und Schneiden zur Schaffung neuer Schächte und Gründungen, beim Felsabbruch und Tunnelbau für profilgerechte Strosse und Kalotte, in der Natursteingewinnung zur Gewinnung standfester Blöcke sowie im Sondereinsatz, wenn besondere Randbedingungen wie Emissionsbegrenzungen oder Kontaminationen bestehen. In all diesen Bereichen schaffen Betonzangen und Stein- und Betonspaltgeräte die baulichen Voraussetzungen, damit geotechnische Verfahren zielgerichtet, sicher und mit hoher Ausführungsqualität umgesetzt werden können.
Praxisempfehlungen für eine hohe Ausführungsqualität
Frühe Abstimmung zwischen Geotechnik, Rückbau und Ausführungsteams reduziert Schnittstellenrisiken. Ein Probefeld oder ein Musterquerschnitt hilft, Kennwerte und Baulogistik zu verifizieren. Bei Arbeiten im Bestand sollten Erschütterungs- und Rissmonitoring vorgesehen werden. Vorbereitende Trennarbeiten mit Betonzangen sowie der vibrationsarme Felsabtrag mit Stein- und Betonspaltgeräten erhöhen die Planbarkeit nachfolgender Maßnahmen. Eine fortlaufende Dokumentation – von der Baugrunderkundung über den Rückbau bis zur Qualitätssicherung – ist entscheidend für die Nachweisführung und die Dauerhaftigkeit des Bauwerks.