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1. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele
2. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Inhalt
Baugrundrisiko – Definition und Inhalt
Ausgewählte Fallbeispiele
Rohrvortrieb DN 1200
Rohrvortrieb DN 1600
Erfahrungen
Einige Schlussgedanken
3. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Baugrundrisiko – Definition und Inhalt
Baugrund: Zusammensetzung / Verhalten kann nicht mit absoluter Sicherheit beschrieben und auch nicht vollumfänglich beherrscht werden (Gegensatz zu technisch hergestellten Baustoffen)
Streuung der geotechnischen Parameter, eng begrenzte Inhomogenitäten
Manche Baugrundeigenschaften mit angemessenem Aufwand nicht feststellbar (z.B. Mengenanteil Steine / Blöcke)
Bei jeder Vortriebsmaßnahme: Interaktion mit Baugrund
Baugrundrisiko: Unvermeidbares Restrisiko hinsichtlich unvorhersehbarer Einwirkungen / Erschwernisse trotz
vollständiger Untersuchung und Beschreibung der Baugrund- und GW – Verhältnisse durch AG
Erfüllung der Prüf- und Hinweispflicht durch AG / AN
4. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele „Echtes Baugrundrisiko“
„... erst dann relevant, wenn trotz bestmöglicher Erkundung des Baugrundes ohne Verschulden von AG oder AN während der Arbeiten Erschwernisse im Boden- oder Grundwasserbereich auftreten und es dadurch zu geänderten Leistungen und Verzögerungen kommt“ [ENGLERT]? unvermeidbar, zu Lasten des AG
„Unechtes Baugrundrisiko“
Mängel bspw. infolge
nicht ausreichender Baugrunderkundung
unzureichender Ausschreibung
mangelhafter Leistungsbeschreibung, vom AN nicht gerügt
fehlender erforderlicher Bedenken und Hinweise des AN
Bauausführung im Widerspruch zu den Regeln der Technik
? vermeidbar, Haftungs- und Verantwortungsverteilung? kein Baugrundrisiko!
5. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Ergänzend dazu:
„Systemrisiko“
„liegt ... dann vor, wenn sich trotz technisch bestmöglicher, d.h. insbesondere nach allen anerkannten Regeln der Technik ausgeführter Leistung am Gewerk selbst ein Mangel einstellt oder ... ein Schaden auftritt, ohne dass sich das Baugrundrisiko verwirklicht“ [ENGLERT]? unvermeidbar, quasi unvermeidbar oder bedingt vermeidbar, zunächst beim AN
Verbundene negative Auswirkungen seltenst vollumfänglich vorhersehbar
Nicht kalkulierbar
Umso wichtiger sorgfältige Planung und Verfahrensauswahl in Abstimmung auf die Baugrundverhältnisse
6. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Beispiel „Systemrisiko“ Rohrvortrieb:
Ursache: Rohrvortrieb
Auswirkung: Setzungen, Risse an Bauwerken
Vermeidbarkeit: „Quasi“ unvermeidbar
Schäden vermeidbar wenn: Änderung von Abstand / Trassenlage; Verzicht auf Baumaßnahme
Nach DIN 18319
hat der AN unverzüglich die notwendigen Maßnahmen zur Verhütung von Schäden zu treffen und den AG zu verständigen, wenn sich während der Ausführung die Gefahr von Verbrüchen, Ausfließen von Boden, Vortriebshebungen, Wassereinbrüchen, Schäden an Vortriebsrohren oder baulichen Anlagen oder Ähnliches ergibt
sind weitere Maßnahmen gemeinsam festzulegen
sind die getroffenen / die weiteren Maßnahmen Besondere Leistungen, soweit die Ursache nicht der AN zu vertreten hat
? Folgen des „Systemrisikos“ Rohrvortrieb sind vom AG zu tragen, wenn kein Verschulden des AG vorliegt
7. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Rohrvortrieb DN 1200
Projektbeschreibung
Art des Kanals: RW
Vortriebsstrecke: L = 135 m (gerade)
Gefälle: 125 o/oo
Überdeckung über Rohrscheitel: 2 m bis 19 m
Vortriebsrohre: StB, L = 2 m bis 3 m
Besonderheiten: Baugrundgutachten ? planmäßiger Verlauf unmittelbar (> 1 m) unter einer stillgelegten Mülldeponie
Durchgeführte Baugrunderkundung:
Auf Grundlage DN 700
5 BK im Abstand von 19 m bis 54 m (Schächte, „ebener“ Auffüllungsbereich), 2 DPH
Klassifizierende bodenmechanische- und felsmechanische Laborversuche
8. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Lageplanausschnitt mit Bohransatzpunkten
9. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Prognostizierte Baugrundverhältnisse:
Z.T. 10 m bis 18 m inhomogene Auffüllungen (BK 2 bis BK 4)
Lokal bindige Talaueböden
Sandsteine des Stefan B (Karbon) mit bis zu 2,5 m mächtiger Verwitterungsdecke aus schluffig – tonigen Sanden
Vereinzelt stark GW – führende Schichten, keine Angaben zu Wasserlinsen
Vortriebsverfahren:
Fallend (Ausschreibung: Steigend)
TSM
Einfacher Hinweis des AN auf mögliches Durchfahren des Deponiekörpers ohne Überprüfung Baugrundgutachten oder konkrete Begründung
10. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Vortriebsverlauf / Schadensfall
80 m Vortrieb ohne größere Komplikationen
20 m Vortrieb in Auffüllung (nicht prognostiziert)
Wassereinbruch Ortsbrustbereich, Vortriebsstillstand
Bergung / Reparatur der beschädigten Vortriebsmaschine
Fortsetzung des Vortriebs über rd. 15 m
Erneuter Wassereinbruch Ortsbrustbereich, Vortriebsstillstand
Erneute Bergung / Reparatur der beschädigten Vortriebsmaschine
Geltend gemachte Mehrkosten: Rd. 210.000 €
Stillstand, Reparatur Vortriebsmaschine
Zusätzliche Wasserhaltung
Gemeinkosten
11. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Ausbruchmaterialien nach Anfahren der Altdeponie
12. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Wasserdurchsetzte Ausbruchmaterialien/wassergefüllte Vortriebsmaschine
13. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Wesentliche Schadensursache(n)
Baupraktisch: Anfahren des Deponiekörpers mit eingelagerten „Wasserlinsen“
Mangelhafte Erkundung / Planung
Fehlerhaft (zu tief) berücksichtigte RS in Baugrundgutachten
Keine Adaption Baugrundgutachten an veränderte Durchmesser, Trasse / Gradiente
Bohrergebnisse ? Einfahren in Deponiekörper war naheliegend / ableitbar
Keine weitergehende Erkundung des Verlaufs UK Deponiekörper, GW - Verhältnisse
Ausschreibung unter der falschen Annahme eines Vortriebs im gewachsenen Boden insgesamt vollständig / lückenlos, aber nicht immer richtig (bspw. Bodenklassifizierung nach DIN 18300 statt nach DIN 18319)
14. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Umstellung Vortriebsrichtung unter der falschen Annahme eines Vortriebs im gewachsenen Boden ? schadensverstärkend, in punkto Arbeitssicherheit vorteilhaft
Bauliche Maßnahmen zur Risikominimierung wurden erst nach dem zweiten Wassereinbruch vorgenommen
? „Unechtes Baugrundrisiko“
Schadensbehebung / Projektfortschritt
Vorauseilende Entwässerung mittels Dränageleitung DN 200 parallel zur Vortriebsstrecke
Erfolgreicher Abschluss des Vortriebs
15. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Erfahrungen / Schlussfolgerungen
Höhere Anzahl von Bohrungen – insbesondere im Böschungsbereich – hätte zur Erkenntnis geführt, dass die Vortriebsachse teilweise im Deponiekörper verläuft ? die Schadensereignisse wären vermeidbar gewesen
„Wasserlinsen“ wären dennoch nicht genau zu lokalisieren gewesen
Prüf- und Hinweispflicht durch AG / AN nur unzureichend umgesetzt
Zu späte gemeinsame Vereinbarung zusätzlich erforderlicher Maßnahmen gem. DIN 18319
16. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Rohrvortrieb DN 1600
Projektbeschreibung
Art des Kanals: RW
Vortriebsstrecke: L = 175 m (gerade)
Gefälle: 5,5 o/oo
Überdeckung über Rohrscheitel: i.M. 4 m
Vortriebsrohre: StB, L = 3,5 m
Besonderheiten: Parallellage bzw. Unterfahrung einer Bahnstrecke
Durchgeführte Baugrunderkundung:
2 – stufig (geänderte Planung)
10 BK im Abstand von 5 m bis 39 m, 2 GW – Pegel
Boden- und felsmechanische Laborversuche, etc.
17. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Prognostizierte Baugrundverhältnisse:
N´ Teil Schluffe, sandige Kiese (Flussschotter) und Auffüllungen (sandige Schluffe)
S´Teil überwiegend harte, klüftige Tonsteine des Mitteldevons mit eingeschalteten Schluff-, Sand- und Kalksteinbänken; wechselnde Klüftigkeit, Verwitterungsgrade
GW bis etwa auf Höhe Rohrscheitel
Vortriebsverfahren:
Steigend
VSM
18. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Querprofil „Prognostizierte Baugrundverhältnisse“
19. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Vortriebsverlauf / Schadensfall
Starkes Ansteigen der erforderlichen Vortriebskräfte nach wenigen AT
Kurz darauf Erreichen des Niveaus der zulässigen Vortriebskraft
Stark variierender Abstand Rohrstirnflächen über den Umfang an vielen Rohren ? für geraden Vortrieb zu starke Krümmung des Rohrstrangs
Schadensbilder:
Auftreten von Längsrissen im Scheitel- (1:00 Uhr) und Sohlbereich (7:00 Uhr) der ersten 12 Vortriebsrohre, sobald diese eine bestimmte Stationierung passierten
Diagonalrisse im Bereich der Rohrverbindungen
Überlastungsschäden an den Rohrstirnflächen (Spaltzugrisse, Abplatzungen, Schollenbildung)
Relativ starke Verformungen der Vortriebsrohre + Rissposition ? „Störungsstelle“ bei ca. 1:00 Uhr in Vortriebsrichtung?
20. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Längsriss / Überlastungsschaden
21. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Kernbohrungen an der „Störungsstelle“ zeigten Anliegen des Rohrstrangs im Scheitel am Fels; doppelten Überschnitt in der Sohle, voll ausgefüllt mit bindigem und gemischtkörnigem Bodenmaterial
Vorpressung der bereitseingebauten Zwischenpress-station bis zum Problem-bereich unter Zusatzmaß-nahmen (Spülung überKernbohrungen im Sohl-bereich) und bei reduzierterVortriebskraft zurFreilegung des Überschnitts
22. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Wesentliche Schadensursache(n)
Baupraktisch:
Anfahren einer bis dahin unbekannten Bodenauffüllung unmittelbar unter der Bahnstrecke
Ungewöhnlich umfangreiche Umlagerung von Auffüllungsmaterial (Nachfall) in den Überschnitt ? Transport und Zerkleinerung über Rohrstrang - Reibung? Hohlraum von mehreren Metern Länge, ca. 0,5 m hoch
Sehr harter Fels am Ende des Hohlraums im Scheitelbereich
Starke Steuerbewegungen und Abwinkelungen des Rohrstrangs? Klemmwirkung? sprunghafter Anstieg der radialen Führungskräfte, Reibungs- und Vortriebskräfte
Unzureichende Vortriebsdokumentation (manuelle Aufzeichnung von Einzelwerten statt kontinuierlicher Aufzeichnung von Vortriebskräften, Abweichungen nach Höhe / Seite, Verrollung, Vortriebslänge)
23. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Längsrisse
Direkter Baugrundkontakt des Rohrstrangs in Scheitel und Sohle ? hohe entgegengesetzt radiale Belastung der Rohre infolge behinderter Vertikalbewegungen und Verdrehungen
Infolge starker Steuerbewegungen (Abwinkelungen) hohe Verschieblichkeit der Rohre erforderlich ? erschwerend
2 Effekte durch horizontale Abwinkelung, welche eine Absenkung des Rohres und zu hohe Vertikalkräfte verursachen:
Wenn ein Vortriebsrohr, welches zuvor durch Auftrieb im Scheitel am Baugrund anlag, eine Kurve / Abwinkelung durchfährt, kann es nicht mehr im Scheitelbereich anliegen ? behindertes Absenken durch verfüllten Überschnitt verursacht unkontrollierbare Kräfte, ggf. >> als die fürStB – Rohre zulässigen Kräfte
24. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Absenkung eines Rohres durch Kurvenfahrt, Krafteffekt (o.M.)
25. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Wenn ein Vortriebsrohr, eine Abwinkelung im Rohrstrang durchfährt, erfährt es durch die resultierende exzentrische Belastung ein Drehmoment um die vertikale Achse, welches durch seitliche Führungskräfte aufgenommen werden muss ? nur über Horizontalkomponente einer Kraft im Kontaktbereich Rohr / Baugrund möglich ? Rohr muss sich Absenken ? behinderte Absenkung durch verfüllten Überschnitt verursacht sehr große Kontaktkraft, damit Horizontalkomponente Führungskräfte aufnehmen kann
26. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Absenkung der Rohre aufgrund seitl. Führungskraft, Krafteffekt (o.M.)
27. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele
Beide Effekte führen zu sehr hoher radialer Belastung des Rohrstrangs knapp unterhalb des Scheitels
Im vorliegenden Anwendungsfall Rissbildung durch schlechten Bewehrungsverbund begünstigt
28. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Diagonalrisse:
Vergleichbare Ursachenkombination
Erklärung über Interaktion zwischen 2 Rohren:
Vorlaufendes Rohr muss sich aufgrund vorgenannter Effekte in der Abwinkelung des Rohrstrangs absenken, während nachlaufendes Rohr Abwinkelung noch nicht erreicht hat
Nach Ausnutzung der max. möglichen Querverschiebung in der Rohrverbindung / max. möglichem Versatz Übertragung einer erheblichen Querkraft durch Stahlführungsring ? Einleitung in die Rohrenden ? unkontrollierbar große Schubbeanspruchung, für die die Rohre nicht bemessen sind
29. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Überlastung der Rohrstirnflächen:
Kombination ungewöhnlich starker Abwinkelungen im Rohrstrang infolge Steuerbewegungen + dafür zu hoher Vortriebskraft (baugrundbedingt)
Risse und Schollenbildung beeinträchtigen Tragfähigkeit der Rohre und Korrosionsschutz der Bewehrung, bei bis außen durchgehenden Rissen Dichtheit fraglich
Im vorliegenden Anwendungsfall durch Konstruktion des Fügungsbereiches der Rohre begünstigt
? Angemessener Untersuchungsaufwand, damit Kombination „echtes“ Baugrundrisiko“ + „unechtes“ Baugrundrisiko
30. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Schadensbehebung / Projektfortschritt
Einschneiden von Fenstern in den Stahlmantel der Zwischenpressstation im Scheitel- (12:00 Uhr bis 3:00 Uhr) und Sohlbereich
Entnahme von Material aus dem Überschnitt im Sohlbereich bereits vor dem Hohlraum
Abtrag von steinig – brockigem Auffüllungsmaterial aus dem Hohlraum im Scheitelbereich
Verfüllung / Stützung des Hohlraums ohne Verschließen des Überschnitts in angrenzenden Bereichen ? Ausschäumen mit Silikatharzschaum als bauzeitliche Maßnahme
Entnahme von lockerem Material im Sohlbereich bis zum anstehenden Fels im Problembereich
31. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Zur Ermittlung der Schadensursachen auch
Rohrstrang – Vermessung (Fugenspaltvermessung, Nivellements)
Prüfung der Vortriebsrohre und Drückübertragungsringe
Statische Berechnungen parallel und senkrecht zur Rohrachse(hier nicht näher behandelt)
Sanierbarkeit
Längsrisse z.B. durch Rissinjektion, Diagonalrisse z.B. durch „Selbstheilung“ sanierbar
Sanierungserfolg bezüglich Überlastungsschäden an den Rohrstirnflächen nicht gewährleist- bzw. nachweisbar
Durchpressung der geschädigten Rohre, Ersatz durch neue Rohre
Abschluss des Vortriebs unter Einhaltung der nunmehr zulässigen Vortriebskraft ? keine weiteren Rohrschäden
32. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Erfahrungen / Schlussfolgerungen
Schäden hervorgerufen durch Zusammentreffen mehrerer Ursachen, einseitige Zuordnung nicht möglich
Verfüllung des Überschnitts mit Umlagerungsmaterial ? wesentliche Verursachung oder Mitverursachung der Schadensformen
Mögliches Spiel in den Rohrverbindungen (Versätze) ? Diagonalrisse wären bei besserer Steuertechnik vermeidbar gewesen
Bei regelwerkskonformer Erfassung der aufgefahrenen Trassengeometrie und richtiger Auswertung / Interpretation
Rechtzeitige Erkennung der Abwinkelungen
Rechtzeitige Einleitung von Gegenmaßnahmen (z.B. Reduzierung zul. Vortriebskraft)
Überlastungsschäden Rohrstirnflächen vollständig vermeidbar
33. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Erfahrungen
Die von [GODEHART] getroffenen Feststellungen hinsichtlich allgemeiner Schadensursachen im Grund- und Tunnelbau lassen sich dem Grunde nach auf den Rohrvortrieb übertragen
34. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Baugrundbedingte Schadensfälle im Rohrvortrieb
Einsparungen an Aufwendungen für die Baugrunderkundung erhöhen – insbesondere das „unechte“ – Baugrundrisiko und verursachen ggf. einen ungleich höheren finanziellen Aufwand während der Bauausführung
Schadensfälle infolge „echten Baugrundrisikos“ liegen beim Rohrvortrieb eher weniger vor
Es überwiegen Schadensfälle im Zusammenhang mit „unechtem Baugrundrisiko“ oder mit Kombinationen „echtes Baugrundrisiko“ / „unechtes Baugrundrisiko“ (bspw. Arbeiten entgegen den Regeln der Technik)
35. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele Einige Schlussgedanken
Im Sinne immer enger gefasster Projektbudgets, aber angemessener Leistungshonorierung sollte zur Minimierung baugrundbedingter Schäden z.B.
der Baugrundgutachter
einen angemessenen Untersuchungsaufwand realisieren können
36. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele
37. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele den Baugrund / die Baugrundrisiken angemessen beschreiben
über alle Planungsphasen in die erforderlichen Abstimmungen eingebunden werden
der Planer
eine hohe Planungs- und Ausschreibungsqualität gewährleisten
sich gerade bei Sondervorschlägen / Alternativangeboten mit dem Baugrundgutachter abstimmen
der Bauherr
das Baugrundrisiko aktiv annehmen
eindeutige bauvertragliche Regelungen vornehmen
die Preiswürdigkeit von Angeboten angemessen berücksichtigen
38. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele
39. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele die ausführende Firma trotz der zuvor angedeuteten, nicht so seltenen Vergabepraxis
die ausgeschriebenen Leistungen unter Berücksichtigung des Baugrundes sorgfältig prüfen
auf Angebote unter Preis verzichten
schon im eigenen Interesse eine den allgemein anerkannten Regeln der Technik folgende Ausführung sicherstellen.
40. S & P Consult GmbH, Bochum Baugrundbedingte Schadensfälle - Praxisbeispiele