Nachhaltigkeits- und Wirtschaftsaspekte
Die Herstellung von Zement verursacht zwischen 5 und 10 % der weltweiten anthropogenen CO₂-Emissionen. Jede vermiedene Tonne Beton spart nicht nur Emissionen, sondern auch Kosten. Fundamente machen etwa 18 % der Gesamtkosten eines Brückenbaus aus. Hinzu kommt der volkswirtschaftliche Schaden durch Verkehrsstaus während langer Bauzeiten: Bei einer Autobahnbrücke mit 120.000 Fahrzeugen pro Tag können Bauzeitverkürzungen von 24 auf 16 Monate über 50.000 Tonnen CO₂ einsparen und Millionen Euro an Staukosten vermeiden (Reddemann, 2023).
Fallstudien und Erfahrungen
Mehrere deutsche Projekte zeigen die Machbarkeit zur Wiederverwendung von Bestandsfundamenten:
- Ahr-Brücke (B9): Bestehende, flach gegründete Widerlager wurden weiter genutzt, neue Pfeilerfundamente mit Bohrpfählen wurden ergänzt.
- BAB A45 und A1: Frankipfähle aus den 1960er Jahren wurden nach Integritätsprüfungen und statischen Lasttests wiederverwendet und durch zusätzliche Pfähle ergänzt.
- Viersener Straße, Mönchengladbach: Teilweise Erneuerung mit Beibehaltung der Unterbauten und Ersatz der Überbauten durch leichtere Stahlverbundkonstruktionen.
- Stockumer Straße/Rietbroek (BAB A3): Fundamentverbreiterung mit nachträglich installierter Bewehrung und geokunststoffbewehrten Erdkörpern.
- Oberstaufen (B308): Verstärkung bestehender Pfeilerfundamente mit Bohrpfählen und Lastverteilungsbalken.
Internationale Beispiele, etwa aus den USA, bestätigen die Praxis: Dort wurden historische Pfähle durch Belastungsversuche bewertet und bei ausreichender Tragfähigkeit weiter genutzt. Bei der Haynesville Bridge in Maine wurden die Holzpfähle freigelegt, geprüft und anschließend mit Beton verstärkt und dadurch weiterverwendet (Agrawal et al., 2018), siehe Abb. 1.
Prüfmethoden für Tragfähigkeit und Integrität
Die Wiederverwendung setzt eine umfassende Untersuchung der Bestandsfundamente und insbesondere der Pfahlgründungen voraus. Dazu gehören:
- Geotechnische Analysen zur Ermittlung der aktuellen Bodenverhältnisse.
- Tragfähigkeitsnachweise durch statische Pfahlversuche (direkte Messung der Pfahlsetzung und des Pfahlwiderstandes), dynamische Pfahltests oder statnamische Verfahren.
- Integritätsprüfungen wie Low-Strain-, Crosshole- und Ultraschall-Echo-Methoden sowie Bohrkernentnahmen zur Beurteilung der Materialqualität und Homogenität.
Verstärkungs- und Verbindungsmöglichkeiten
Wenn die Tragfähigkeit nicht ausreicht, können Mikropfähle, Fundamentverbreiterungen oder Bodenverbesserungen wie Injektionen eingesetzt werden. Eine besondere Strategie ist die nachträgliche Berechnung als kombinierte Pfahl-Plattengründung (KPP), um vorhandene Tragreserven im Baugrund zu nutzen. Für die Verbindung zwischen alter und neuer Gründungsstruktur sind Methoden wie Hochdruckwasserstrahlen zur Bewehrungsfreilegung, nachträglich eingebaute Bewehrung und Reparaturbeton mittlerweile etabliert.
Planungsprozess und Entscheidungsdiagramm
Als Planungsgrundlage und für Entscheidungsprozesse wurden mittlerweile zahlreiche Flowcharts auf wissenschaftlicher Basis entwickelt, siehe z.B. Ramm (2019). Grundsätzlich beinhalten diese die folgenden Aspekte:
- Datensammlung: Prüfung vorhandener Unterlagen und ggf. ergänzt durch neue geotechnische Gutachten.
- Tragfähigkeitsanalyse: Vergleich der neuen Lasten mit den ermittelten Widerständen.
- Integritätsprüfung: Sicherstellung der Materialqualität der Bestandsbauteile.
- Optionenprüfung: Lastreduktion, Verstärkung oder Ersatz, siehe beispielsweise Abb. 2.
- Verbindungskonzept: Sicherstellung der Lastübertragung zwischen Bestandsbauwerk und Neubau.
Fazit
Die Untersuchung zeigt, dass die Wiederverwendung von Brückenfundamenten technisch machbar und ökologisch wie ökonomisch sinnvoll ist. Sie erfordert jedoch eine sorgfältige Prüfung und individuelle Bewertung. Mit zunehmender Erfahrung und Forschung kann diese Methode einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Infrastrukturentwicklung leisten.
