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Weshalb Stützmauern zur Ingenieurbaukunst gehören

Das sich zwischen den Berg- und Talgemeinden des Kantons Zug befindliche Lorzentobel ist weithin bekannt: Schöne Rad- und Wanderwege, die vor allem für Schulausflüge beliebten Höllgrotten, spektakuläre Brücken, die das Lorzentobel überspannen und die Vielzahl an Quellen, bei denen Grundwasser für den gesamten Kanton Zug, aber auch für die Stadt Zürich gefasst wird.

Teile des Lorzentobels befinden sich in der Grundwasserschutzzone. Dies kommt in der Regel einem Bauverbot gleich. Was aber, wenn in der Grundwasserschutzzone entlang der Zufahrtsstrasse zur alten Lorzentobelbrücke eine Natursteinmauer aus dem frühen 20. Jahrhundert in sich zusammenzufallen droht? Was, wenn einzig diese Zufahrtsstrasse von den Berggemeinden her zum imposanten, 200 m langen Natursteinviadukt führt, das zudem als schützenswertes Denkmal des Kantons Zug verzeichnet ist? Und was, wenn genau diese Stützmauer sich entlang der rechten Talflanke der Lorze in stark abschüssigem Gelände befindet, bis zu 6 m hoch ist und direkt über den Quellfassungen liegt?

Viele Fragen, die nicht einfach zu beantworten sind und bei welchen unsere Ingenieure und Ingenieurinnen das Für und Wider der zu treffenden Massnahmen höchst sorgfältig abwägen müssen. 

Die Überprüfung oder was muss für den Erhalt des Bauwerks gemacht werden?
Wie bei vielen Projekten im Bereich der Bauwerkserhaltung wurde initial eine Zustandsuntersuchung mit einer Zustandsbeurteilung der einzelnen Bauteile durchgeführt; eine Empfehlung zur Erhaltungsstrategie wurde erarbeitet. Bereits bei der Zustandsuntersuchung attestierte ewp der Stützmauer ohne Massnahmen eine geringe Restnutzungsdauer mit der latenten Möglichkeit eines Teileinsturzes. Mittels Risikobetrachtungen wurde geprüft, wie gross das Schadenpotential der Stützmauer bei einem Teil- oder Totaleinsturz wäre. Es zeigte sich, dass das kurzfristige Schadenpotential bei intensiver Überwachung des Bauwerks sehr gering ist, weshalb die durch Radfahrende und Wanderinnen und Wanderer genutzte Strasse oberhalb der Stützmauer mit eingeschränkter Breite vorderhand geöffnet bleiben konnte.

Das Projekt oder wie baut man, wenn man eigentlich gar nicht bauen darf?
Für die Sicherung der Strasse und somit für den Erhalt oder Ersatz der Stützmauer wurden verschiedene Varianten geprüft und zusammen mit den Ämtern, insbesondere dem Amt für Umweltschutz und der Denkmalpflege, aber auch mit den Eigentümern der Quellen abgestimmt. Nebst den Interessen der verschiedenen Beteiligten waren aber auch Sicherheitsüberlegungen und mögliche Schadensszenarien beim Bau zu berücksichtigen. Auch die Nullvariante, das heisst ein kompletter Verfall der Stützmauer, wurde geprüft. Es zeigte sich, dass bei der Nullvariante mittelfristig durch die Erosion der schützenden Bodenschichten ein grosser Schaden für die Quellen entstehen könnte. Die weitere Analyse ergab, dass Bauarbeiten, zum Schutz vor Steinschlag, zwingend von oberhalb der Stützmauer erfolgen müssen und dass immer so gearbeitet werden muss, dass bei einem Teileinsturz keine Personen oder Geräte zu Schaden kommen. Da gleichzeitig verhindert werden musste, dass sich die auf der Bergseite der Strasse befindliche Stützmauer nachrutscht, wurde eine offene Bohrpfahlwand hinter der einsturzgefährdeten Stützmauer als Bestvariante vorgeschlagen. Nach deren Erstellung können dann die bestehende Stützmauer von oben her ohne Gefahr abgebrochen und die Bohrpfähle zur Stabilisierung und optischen Aufwertung mit einer vorgesetzten Mauer verkleidet werden. Für das Einbringen von Grossbohrpfählen in einen Baugrund mit mehreren grundwasserführenden Schichten aus Lorzen-Schotter, welche durch dichtende Schichten getrennt sind, mussten detaillierte Baugrunduntersuchungen durchgeführt werden, für die ewp durch die Dr. Heinrich Jäckli AG unterstützt wurde. Die Baugrunduntersuchungen zeigten die grundsätzliche Machbarkeit der durch ewp vorgeschlagenen Lösung.

Von Auflagen und Überwachungen
Zum Schutz des Grundwassers musste verhindert werden, dass Beton oder Bestandteile davon in die Quellfassungen gelangen konnte. Dazu wurde unter anderem an den Pfahlfüssen eine dichte Sohle aus Ton erstellt. Bauarbeiten waren nur bei trockener Witterung zugelassen. Das Vorhandensein eines Alarmdispositivs erklärt sich von selbst. Für die Bauarbeiten wurde das bestehende Gelände in Echtzeit messtechnisch überwacht, so dass die Bauarbeiten zu jeder Zeit hätten unterbrochen werden können. Auch das Quellwasser wurden während den Bauarbeiten in Echtzeit überwacht. Zusätzlich musste das Wasser aus den Quellen aus Sicherheitsüberlegungen während den Bohrarbeiten verworfen werden.

Die Umsetzung: Tage der Wahrheit
Die intensive Vorbereitung hat sich ausbezahlt. Der erste Schritt, die Stabilisierung des Hangs, konnte ohne negative Auswirkungen auf die Umwelt ausgeführt werden. Die ca. 200 m Grossbohrpfähle konnten in einem Zeitraum von zwei Wochen erstellt werden. Durch die optimale Zusammenarbeit zwischen den Spezialtiefbauern der JMS Risi AG, von welchen eine hohe Genauigkeit bei absoluter Nulltoleranz bezüglich Verschmutzung verlangt war, dem Tiefbauamt des Kantons Zug, den Überwachungsprofis der Terradata AG und den Geologen der Dr. Heinrich Jäckli AG konnte die anspruchsvollste und komplexeste Bauphase erfolgreich und für alle Beteiligten zufriedenstellend abgeschlossen werden. In einem zweiten Schritt wird noch in diesem Jahr die projektierte Verkleidungsmauer erstellt, so dass zu Beginn des nächsten Jahres ein komplett neues Bauwerk entstanden sein wird, bei dem keine Anzeichen an frühere Tragsicherheitsdefizite mehr erkennbar sein werden.

Fazit oder weshalb auch Stützmauern zur Ingenieurbaukunst gehören
Eine Instandsetzung oder ein Ersatz einer Stützmauer ist auf dem Papier einfach zu bewerkstelligen. Die erforderlichen statischen Fachkenntnisse müssen in der Regel nicht sehr gross sein und die Projektierung und Umsetzung scheint häufig einfach – wie der vorliegende Fall zeigt, stimmt dies noch lange nicht für alle Fälle. Wo andernorts vielleicht viel komplexere statische Modelle gefragt sind, ist bei solchen Bauvorhaben eine Gesamtsicht erforderlich, die weit über das statische Verständnis hinausreicht. Wir als Ingenieure und Ingenieurinnen sind in solchen Fällen für Variantenstudien, Risikoabschätzungen, als Koordinierende und sogar als Vermittelnde gefordert. Dazu ist Berufsstolz und nicht einfach Dienst nach Vorschrift gefordert. Mit gegenseitiger Wertschätzung und Vertrauen wurde dies in diesem Projekt gelebt.

Alles aus einer Hand; von der Überprüfung des bestehenden bis zur Inbetriebnahme des neuen Bauwerks durfte ewp das Projekt begleiten. Eine Win-Win-Situation für den Auftraggebenden und für uns! 

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«Die Arbeit an vielseitigen Projekten, vom ersten Entwurf über die Bauleitung bis hin zum fertigen Projekt, macht meinen Arbeitsalltag abwechslungsreich und spannend. Bei ewp habe ich die Möglichkeit mich im Bereich BIM weiterzuentwickeln und Verantwortung zu übernehmen. Dadurch kann ich gemeinsam mit ewp die Zukunft ein stückweit mitgestalten. Das kollegiale Arbeitsumfeld und die Hilfsbereitschaft im Team schätze ich sehr. »


Lukas Felix
Projektleiter / BIM-Spezialist