ONE Frankfurt

Baugrube, Pfahlgründung und Messtechnik für eine neue Frankfurter Landmark

Michael Lampe

Rendering des neuen 190 m hohen Büro- und Hotelturms ONE (Mitte, hellgrau) im Frankfurter Bankenviertel (Bild: CA Immo)

Im Europaviertel in Frankfurt am Main realisiert die CA Immo den 190 m hohen Büro- und Hotelturm ONE. Für die Herstellung einer wasserdichten Trogbaugrube und die Pfahlgründungsarbeiten mit bis zu 60 m langen Großbohrpfählen zeichnete die FRANKI Grundbau GmbH verantwortlich. Die messtechnische Überwachung und Begleitung über mehrere Jahre erfolgte durch die FRANKI Tochter Ingenieurservice Grundbau GmbH isg. Dabei kam auch eine neu entwickelte Glasfasermethode zum Einsatz. Das Auftragsvolumen beträgt rund EUR 7 Mio.

Projektdaten

Auftraggeber CA Immo
Auftragnehmer Franki Grundbau GmbH & Co. KG
Projektart Spezialtiefbau . Grundbau . Messtechnik
Leistungsumfang Baugrube, Pfahlgründung, Messtechnik
Ausführungsplanung Ingenieurservice Grundbau GmbH (isg), Seevetal
Messtechnik Ingenieurservice Grundbau GmbH (isg), Seevetal
Baubeginn September 2017
Bauende Juni 2018
Land Deutschland

Allgemein

Mit dem Büro- und Hotelhochaus ONE erweitert die CA Immo die berühmte Skyline des Frankfurter Europaviertels um ein markantes neues Bauwerk. Auf nur 4.755 m² Grundstücksfläche entstehen 62.500 m² Nutzfläche. Die unteren 14 Etagen dienen als Hotel mit Restaurant und Konferenzbereich, die oberen Etagen sind als Büroflächen konzipiert. Für das Gebäude vorgesehen sind: eine gemeinschaftlich genutzte Lobby, ein in der 15. und 16. Etage angesiedelter Coworking-Bereich und eine Skybar auf 190 m Höhe. Dazu kommt eine Tiefgarage mit 470 Stellplätzen. Entworfen wurde es vom Frankfurter Architektur Büro Meurer+Meurer.

CA Immo beauftragte im August 2017 FRANKI mit der Herstellung der kompletten Baugrube und der Tiefgründung des 190 m hohen Turms mit 49 Geschossen. Zu den zentralen Herausforderungen des Projekts zählten neben der Herstellung von bis zu 60 m langen suspensionsgestützten Großbohrpfählen vor allem die Baustellenlogistik. Denn das innerstädtische Grundstück befindet sich direkt zwischen dem Shopping-Center Skyline Plaza, der Frankfurter Messehalle 1 und dem Kongresszentrum Kap Europa.

Das Projekt

Die Geologie

Eine Besonderheit des Projekts war die geologische Struktur des Baugrunds. Zudem gab es hoch anstehendes Grundwasser, das eine wasserdichte Trogbaugrube, deren Wände bis in abdichtende Schichten geführt werden mussten, erforderte. Die Auffüllungen wurden von den gewachsenen Böden des Quartärs, Sande, Kies und Schluffe unterlagert. Darunter folgte der Frankfurter Ton, oder auch Frankfurter Formation genannt, bestehend aus einer Abfolge von Ton, Kalksteinbänken und Algenriffen. Vor allem die Kalksteinbänke mit ihrer Mächtigkeit von mehreren Dezimetern stellten eine große Herausforderung dar.

Die Baugrube

Die Planung der Baugrube erfolgte durch die Ingenieurservice Grundbau GmbH (isg), eine Tochtergesellschaft der FRANKI. Für den größeren und tieferen Teil der Baugrube setzte FRANKI auf eine dreifach rückverankerte Ortbetonschlitzwand. Begonnen wurde mit den Schlitzarbeiten nach der Leitwandherstellung, die Kalksteinbänke waren die erwartete Herausforderung, konnten aber erfolgreich durchörtert werden. Nach weiteren Aushubarbeiten wurden die zweite und dritte Ankerlage hergestellt.

Schlitzwandgreifer vor Frankfurter Hochhauskulisse (Bild: FRANKI)

Ein Teilbereich der Baugrube konnte mit einlagig rückverankerten Spundwänden ausgeführt werden. Die Verbauachse wurde in diesem Bereich vorgebohrt, um die Kalksteinbänke zu durchörtern. Anschließend wurden durch den Einsatz einer modernen Spundwandpresse die Spundbohlen L 605 mäklergeführt, vibrationsfrei, umweltschonend und geräuscharm in den Baugrund eingebracht. Der gesamte Einbau wurde durch Erschütterungsmessungen überwacht.

Darstellung der Baugrube als 3D Modell (Bild: isg)

Pfahlgründung

Die Lastabtragung des ONE erfolgte mittels kombiniertet Pfahlplattengründung (KPP). Dabei handelt es sich um ein Gründungskonzept, bei dem sich das Tragsystem über die Pfähle, die Fundamentplatte und den Boden verteilt. Jedes Element wurde für die Lastabtragung herangezogen, die KPP wirkte als Setzungsbremse. Die dafür erforderlichen Großbohrpfähle wurden mit einem Durchmesser von 150 cm und einer Länge von bis zu 45 m ab Unterkante Sohle bemessen. Die Bohrpfähle wurden von der Geländeoberkante aus hergestellt. Dadurch ergaben sich Pfahllängen von bis zu 60 m. Bei dieser Pfahllänge besteht bei der Herstellung die Gefahr, dass die Verrohrung im Baugrund steckenbleibt oder sogar abreißt. Daher stellte FRANKI die Großbohrpfähle suspensionsgestützt her. Zum Einsatz kam eine Bentonitsuspension, die auch für die Herstellung der Ortbetonschlitzwände verwendet wurde. Die Bewehrungskörbe wurden in zwei bzw. drei Teilen auf die Baustelle geliefert und beim Einbau miteinander verbunden. Jede Woche wurden vier bis sieben Pfähle hergestellt. Um das Tragverhalten der kombinierten Pfahlplattengründung (KPP) über mehrere Jahre zu erfassen, wurden vier Großbohrpfähle mit Messtechnik instrumentiert.

Messtechnische Überwachung

Das Bauvorhaben wird durch die FRANKI Tochter isg nun über mehrere Jahre messtechnisch begleitet. Dies umfasst Inklinometer-, Ankerkraft- und Erschütterungsmessungen während der Gründungsarbeiten sowie eine messtechnische Überwachung der kombinierten Pfahlplattengründung. Hierfür wurden insgesamt vier ca. 45 m lange Großbohrpfähle mit Messtechnik instrumentiert. Damit soll das Tragverhalten der kombinierten Pfahlplattengründung (KPP) über die Zeit erfasst werden. Seit Mitte Januar 2018 wurden die vier Messpfähle mit Druckkissen am Pfahlfuß sowie Dehnungsaufnehmern in zwei Messquerschnitten entlang des Schaftes bestückt und hergestellt. Im zweiten Quartal 2018 folgen dann Sohldruck und Porenwasserdruckgeber unterhalb der Sohlplatte sowie Druckkissen am Pfahlkopf.

Neue Technologie mit faseroptischen Messungen

Eine Alternative zur messtechnischen Überwachung der Pfähle stellt die Instrumentierung mittels faseroptischen Sensorkabeln dar. Diese Glasfasermethode wurde durch Arne Kindler, Leiter Forschung und Entwicklung der PORR Tochter Stump Spezialtiefbau, entwickelt und erstmalig bei den Probebelastungen der Pfahlgründung beim Ausbau der Hochstraße K20 (BAB A7) in Hamburg eingesetzt. Beim Projekt ONE wurde je ein Messpfahl zusätzlich mit einem faseroptischen Sensorkabel zur Dehnungsmessung und ein Messpfahl mit einem faseroptischen Messkabel zur Temperaturmessung ausgestattet. Dies ermöglichte einen Test der Glasfasermesstechnik über einen längeren Zeitraum sowie eine redundante Dehnungsmessung für einen direkten Vergleich dieser mittels klassischen Dehnungsaufnehmern und faseroptischen Sensorkabeln.

Einstellen des messtechnisch instrumentierten Bewehrungskorbes in die Verrohrung (Bild: isg)
Druckmesskissen für den Fuß vor der Montage an den Bewehrungskorb (Bild: isg)

Qualitätssicherung

Mit den faseroptischen Messungen kann die Verteilung von Mantelreibung und Fußwiderstand eines Pfahles, aber auch der Temperaturverlauf im Beton mit einer Ortsauflösung von ca. 5 cm entlang der Pfahlachse, erfasst werden. Über den Temperaturverlauf beim Aushärten des Betons können Aussagen zur Betonqualität und der Integrität des Pfahlschafts getroffen werden. Erste Messungen erfolgen im Juli 2018, kurz vor der Übergabe der Pfähle, um die Werte im unbelasteten Zustand zu erfassen. Für die Planung, den Einbau und die Messungen kooperiert FRANKI mit isg und Stump Spezialtiefbau, überwacht werden sie durch das Büro Prof. Quick +Kollegen aus Darmstadt.

Bewehrungskorb mit montierten Dehnungsmessgebern (Bild: isg)

Fazit

Bei diesem anspruchsvollen Projekt konnte FRANKI im Zusammenspiel mit isg ihre Erfahrung und Kompetenz im Grundbau eindrucksvoll unter Beweis stellen. Die größten Herausforderungen bei der Herstellung der innerstädtischen Baugrube mit Pfahlgründung waren die beengten Platzverhältnisse und knappe Zeitvorgaben. Täglich kamen 30 Betonfahrzeuge, 2 Bewehrungstransporte auf die Baustelle und anfangs 25, im späteren Projektverlauf 60-80 LKW-Ladungen Aushub wurden abgefahren. Die fertige Baugrube und die Großbohrpfähle wurden im Juni 2018 übergeben. Die Wasserhaltung bis zur Auftriebssicherheit des Gebäudes und die messtechnische Überwachung der Großbohrpfähle werden weiter betrieben.

Technische Daten

Grundstücksfläche 4.755 m²
Baugrubentiefe bis zu 13 m
PKW-Stellplätze 470
Schlitzwände d=60 cm, L ≤ 26 m 6.210 m²
Spundwand, L ≤ 12,70 m 1.250 m²
Litzenanker, 3-lagig 403 Stk.
Großbohrpfähle d=1,5m, L ≤ 60 m 3.700 m
Aushub / Erdbewegungen 50.000 m³
Feinplanum und Sauberkeitsschicht 4.900 m²

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