Anspruchsvolle Baugrube im gespannten Grundwasser

An verkehrstechnisch zentraler Lage mitten in Brüttisellen blieb eine Parzelle von rund 7‘500 m2 bisher unbebaut. Das hat seinen Grund. Das Neubauprojekt mit drei bis zu 74 m hohen Hochhäusern, einem riegelförmigen Gebäude von 30 m Höhe entlang der Autobahnausfahrt sowie einer zweigeschossigen Tiefgarage, welche rund 7m in den sensiblen Baugrund einbindet und eine Grundfläche von 5‘500 m2 umfasst, erfordert aufgrund der speziellen geologischen Randbedingungen höchst anspruchsvolle Baugrubensicherungs- und Fundationsmassnahmen. KIBAG hat die Herausforderung angenommen und zeichnet neben der Bauausführung auch für das Baugrubenkonzept und die Bemessung mitverantwortlich.

Grund für die aufwändige Baugrubensicherung ist die besondere geologische und hydrologische Situation. Es gibt terrainnahe Grundwasservorkommen, eine Schicht mit wenig tragfähigen Verlandungs- und Deltaablagerungen sowie ein tieferliegendes, unter Druck stehendes Grundwasserstockwerk.

Geologen sprechen von so genannt artesisch gespanntem Grundwasser. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet das: Sobald man die tonige, dichte Stauschicht, die das obere Erdreich von dieser unteren Grundwasserschicht trennt, durchstösst, schiesst dieses Grundwasser in einer Fontäne an die Oberfläche. Dies wiederum könnte zu grossräumigen Setzungen in der Umgebung führen.

Baugrubenabschluss mittels Schlitzwänden

Nach umfangreichen Sondierkampagnen und dem Aufbau eines Grundwassermonitorings konnte im April dieses Jahres mittels Porenwasserdruckgebern und Piezometern mit den Arbeiten für die rund 130 x 60 m grosse Baugrube gestartet werden. Als vertikale, steife Baugrubenabschlüsse wurden rund 6‘700 m2 Schlitzwände DN 800mm bis in 18.50 m Tiefe erstellt. Dabei wird mit einem seilgeführten Greifer ein vertikaler Schlitz im Erdreich ausgehoben. Die Stützung erfolgt mittels einer tonmineralischen Bentonitsuspension. Um eine ausreichende Stützwirkung zu gewährleisten, mussten die Leitmauern für die Schlitzwand aufgrund der artesisch gespannten Verhältnisse teilweise bis 1,0 m über OKT verlängert werden.

Dichtsohle

Ist die Baugrube rundum durch die Schlitzwand geschlossen (Mitte September 2025), wird zur Abdichtung des artesisch gespannten Grundwassers eine tiefliegende, rund 1.20 m mächtige Dichtsohle mittels Düsenstrahlverfahren (Jetting) erstellt. Dazu sind rund 1‘500 Säulen à ca. 2.2 – 3.2 m Durchmesser erforderlich, welche sich alle derart überschneiden müssen, dass ein zusammenhängender, hydraulisch dichter «Deckel» ca. 1m über dem Schlitzwandfuss entsteht. So kann ein Sohlaufbruch der Baugrubensohle verhindert werden, wenn diese durch den späteren Baugrubenaushub und die Grundwasserabsenkung (Wellpoint) entlastet wird. Zur Risikominimierung sowie für mehr Flexibilität im Bauablauf wird die Baugrube mittels innenliegender verlorener Spundwände in drei Teilbereiche unterteilt. Die mit Zementrückfluss gefüllten Düsenstrahlbohrpfeifen werden bis auf die Tiefe der späteren Aushubsohle überbohrt und mit Kies verfüllt, um zu verhindern, dass hohe Mengen an Inertstoffen entsorgt werden müssen (Wirtschaftlichkeit, kantonale Verwertungsregel).

Fundation

Nachlaufend zu den Düsenstrahlarbeiten werden rund 300 Bohrpfähle DN 880 mm im SOB-Verfahren erstellt. Der Abtrag der hohe Gebäudelasten im Endzustand bzw. der Auftriebskräfte im Bauzustand erfolgen mittels Pfahl-Platten-Fundation über diese SOB-Pfähle sowie die aktivierte Schlitzwand. Aktuell werden Versuchspfähle erstellt, um die Fundation präziser auslegen zu können. Im vorliegenden Baugrund kommen nur Bohrsysteme in Frage, bei welchen eine permanente Bohrlochstützung gewährleistet werden kann, wobei eine klassische Wasserauflast nicht ausreichend ist.

Wasserhaltung und Grundwasserersatzmassnahmen

Die Absenkung des freien Grundwassers (Bachschutt, Seeablagerungen) im Aushubbereich erfolgt durch eine Wellpoint-Anlage, ergänzt mit einzelnen Filterbrunnen. Infolge aufwändiger Düsenstrahlmassnahmen muss das abgepumpte Wasser aufwändig neutralisiert werden. Um den Durchfluss des freien Grundwasserstroms ausserhalb der Baugrube im Endzustand zu gewähr-leisten, wird rund um die Schlitzwand ein Riegel aus Kiespfählen gebohrt.

Aussteifung & Baugrubenaushub

Erst jetzt können die Stahlspriessungen aus rund 400 Tonnen HEB- und ROR-Profilen erstellt werden, um den Baugrubenaushub von rund 37‘000 m3 in ca. 6 – 7 m Tiefe ohne massgebliche Deformationen in Angriff nehmen zu können. Die Schrägspriessungen Richtung Autobahnausfahrt können ausgebaut werden, sobald die als Spriessplatte wirkende Magerbetonsohle vollflächig eingebracht ist. Die Horizontalspriessung in den übrigen Bereichen wird ausgebaut, sobald der Baumeister, welcher im Spätsommer 2026 mit seinen Arbeiten beginnen kann, die Decke über dem zweiten Untergeschoss erstellt hat.

Beobachtungsmethode

Planung und Ausführung der Baugrube erfolgen nach den Grundsätzen der Beobachtungsmethode gemäss SIA-Norm 267. Sowohl im Baugrubenbereich wie auch in der unmittelbaren Umgebung werden Daten zu Deformationen, Grundwasserständen etc. feinmaschig und automatisch erfasst. Die Dimensionierung der noch bevorstehenden Bau- und Sicherungsmassnahmen wird auf Basis dieser Daten laufend verifiziert und gegebenenfalls angepasst.

Dieser Beitrag erschien erstmals im Bulletin Nr. 68 10/25 von Infra Suisse.