Hydraulischer Grundbruch

Grundwasserströmung um eine Verbauwand

Als hydraulischer Grundbruch wird in der Bodenmechanik ein Vorgang bezeichnet, bei dem es durch strömendes Grundwasser zu einer plötzlichen Bodenbewegung kommt. Damit verbunden ist meist eine starke Beeinträchtigung oder Zerstörung angrenzender Bauwerke.

Die Gefahr eines hydraulischen Grundbruchs besteht immer dort, wo Baumaßnahmen auf einer kleinen Distanz zu stark unterschiedlichen Grundwasserständen führen, z. B. bei wasserdichten Baugruben oder bei Deichen.[1]

Kommt es hingegen nur durch zu große Belastungen zu einem Versagen des Bodens, so wird von einem Grundbruch gesprochen.

Über Fachkreise hinaus bekannt wurde der hydraulische Grundbruch in Deutschland durch den Einsturz des Kölner Stadtarchivs im Jahr 2009.[1]

Vorgang

Für Baustellen unterhalb des Grundwasserspiegels, z. B. zur Erstellung von Fundamenten und Kellergeschossen, muss das Grundwasser im Bereich der Baugrube abgesenkt werden.

Oft wird dazu eine dichte Verbauwand, z. B. eine Spundwand, um die Baugrube errichtet und das Grundwasser innerhalb der Baugrube durch ständigen Pumpenbetrieb abgesenkt. Dadurch entsteht ein großes Gefälle zwischen dem Grundwasserspiegel außerhalb und dem innerhalb der Baugrube. Dem Prinzip der kommunizierenden Röhren folgend umströmt das Grundwasser von außen her den Fuß der Verbauwand. Die Strömungskraft des Wassers wirkt dabei der Gewichtskraft des Bodens entgegen.

Ein hydraulischer Grundbruch tritt ein, wenn die Strömungskraft die Gewichtskraft übersteigt. Der Boden wird in diesem Fall durch das Grundwasser angehoben und „bricht auf“.[2][3]

Normung und Nachweis

In Europa wird die Berechnung der Sicherheit gegen einen hydraulischen Grundbruch im Eurocode 7 (DIN EN 1997-1) geregelt. Die früher gültige, deutsche Norm DIN 1054 enthält heute ergänzende Regelungen zu diesem Dokument.

Der Nachweis der Sicherheit gegenüber einem hydraulischen Grundbruch erfolgt allgemein durch die Gegenüberstellung der einwirkenden Kräfte, wobei die Strömungskraft zur Sicherheit rechnerisch erhöht und die Gewichtskraft des Bodens rechnerisch verringert angesetzt wird.[3]

Literatur

• Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN EN 1997-1:2009-09: Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik – Teil 1: Allgemeine Regeln. Beuth Verlag, September 2009. 
• Deutsches Institut für Normung (Hrsg.): DIN 1054:2010-12: Baugrund – Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau – Ergänzende Regelungen zu DIN EN 1997-1. Beuth Verlag, Dezember 2010. 
• Martin Ziegler, Benjamin Aufbach: Sicherheitsnachweise für den Hydraulischen Grundbruch. Abschlussbericht. Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2009, ISBN 978-3-8167-8066-3.

Weblinks

• Lehrfilm hydraulischer Grundbruch. Universität Duisburg-Essen, abgerufen am 16. August 2013. 
• Lexikon der Geowissenschaften – hydraulischer Grundbruch. In: spektrum.de. Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH, Heidelberg, abgerufen am 27. April 2024. 

Einzelnachweise

1. Martin Ziegler, Benjamin Aulbach: Allgemeine Bemessungsdiagramme für den sicheren Nachweis gegen hydraulischen Grundbruch. In: WasserWirtschaft. April 2010 (talsperrenkomitee.de: FA22_Ziegler.pdf. PDF; 174 kB (Memento vom 10. März 2016 im Internet Archive)). 
2. B. Schuppener: Aufschwimmen und hydraulischer Grundbruch. (PDF; 186 kB) In: BAW Kolloquium: „Neue Normung in der Geotechnik“. Bundesanstalt für Wasserbau, Karlsruhe, S. 8 ff., abgerufen am 16. August 2013. 
3. Goris, A. (Hrsg.): Schneider Bautabellen für Ingenieure. 20. Auflage. Werner Verlag, Köln 2012, ISBN 978-3-8041-5251-9, S. 11.96.