Geschiebemergel

Beim Aushub von Geschiebemergel ist der Einsatz von schwerem Gerät die Regel. Die enorme Kompaktheit des Sediments lässt wenig Raum für leichteres Gerät. Bagger mit hoher Reißkraft arbeiten sich ruckartig durch die Schicht. Mal mühsam, dann wieder zügig. Findlinge sind dabei ein ständiger Verzögerungsfaktor. Manchmal klein, oft massiv. Da der Boden nahezu undurchlässig ist, staut sich Regenwasser sofort auf dem Arbeitsniveau, weshalb das Graben von temporären Entwässerungsgräben zu einem zentralen Pumpenpunkt ein notwendiger und fester Bestandteil der Ausführung auf diesem speziellen Untergrund wird, um die Befahrbarkeit zu gewährleisten. Man hütet sich davor, den Untergrund aufzurühren. Für Flachgründungen wird der Geschiebemergel mit einem glatten Löffel bis zur ungestörten Tiefe abgezogen. Aufgelockertes Material verliert bei Wasserkontakt sofort seine Stabilität und verwandelt sich in eine unbrauchbare, weiche Masse. Präzision beim Planieren ist daher essenziell. Sie verhindert unnötige Bodenverbesserung oder zusätzlichen Betonverbrauch durch unregelmäßige Aushubtiefe.

Die Bildung von Geschiebemergel ist untrennbar mit dem enormen Druck der Gletscherzungen während der Saale-Kaltzeit verbunden. Inlandeis schob sich über den Untergrund. Es zermahlte Sedimente und Gestein zu einem ungesortierten Gemisch. Durch das gigantische Gewicht der Eismassen ist das Material extrem vorbelastet, wodurch die Matrix nahezu porenfrei gepresst ist.

Die technischen Folgen für das Bauen sind unmittelbar spürbar. Aufgrund der sehr geringen Wasserdurchlässigkeit staut sich Regenwasser nahezu sofort auf der Schicht. Eine natürliche Drainage fehlt. Dadurch verwandelt sich ein Aushub bei Regenfällen schnell in eine unpassierbare Schlammgrube, weil das Wasser einfach nicht abfließen kann. Kritisch ist vor allem die Empfindlichkeit gegenüber mechanischer Störung. Sobald die kompakte Struktur aufgebrochen wird und Wasser hinzukommt, tritt eine schnelle Degeneration ein. Der Boden „verschmiert“. Die zuvor stabile Basis verwandelt sich in einen weichen Brei, was unmittelbare Risiken für die Tragfähigkeit von Fundamenten mit sich bringt. Zudem sorgen die unregelmäßig verteilten Findlinge für unvorhersehbare Hindernisse. Rammgeräte bleiben stecken. Bohrköpfe brechen. Die heterogene Zusammensetzung erzwingt ständige Wachsamkeit während der Erdarbeiten.

Geschiebemergel ist nicht einheitlich. Die Farbe bildet oft den ersten Hinweis auf die spezifischen Eigenschaften und die Herkunft des Sediments. Im deutschen Boden unterscheidet man hauptsächlich zwischen der grauen und der roten Variante. Grauer Geschiebemergel dominiert. Er ist kalkreich und enthält Findlinge, die ihren Ursprung in Skandinavien und im Baltikum haben. Das Material ist extrem kompakt. Roter Geschiebemergel ist seltener und wird oft als dünnere Schicht über der grauen Masse angetroffen. Die rote Farbe deutet auf eine andere Herkunft hin, wobei das Eis Gesteinsreste aus Ostdeutschland und Polen mitgeführt hat. Manchmal sind die Schichten durch erneuten Eisdruck vollständig durchgeknetet, was zu einer bunten Mischung führt, die die Stabilität auf der Baustelle unvorhersehbar macht.

Neben der Farbe ist der chemische Zustand bestimmend für das Verhalten des Bodens. Man unterscheidet zwischen:

• Kalkreichem Geschiebemergel: Die „frische“ Variante, die seit der Ablagerung nahezu unverändert geblieben ist. Diese Schicht ist sehr stabil, aber nahezu wasserundurchlässig.
• Kalkarmem oder entkalktem Geschiebemergel: Durch die Infiltration von Regenwasser hat sich der Kalk im Laufe der Jahrtausende gelöst. Dieser Prozess greift die Struktur an, wodurch sich die Schicht manchmal etwas weniger kompakt anfühlt als die tiefer gelegenen, kalkreichen Lagen.

Eine entscheidende Unterscheidung muss zum Geschiebesand getroffen werden. Dieser ist streng genommen kein Geschiebemergel mehr, sondern ein Residuum. Wenn fließendes Schmelzwasser die feinen Fraktionen wie Ton und Lehm aus dem Geschiebemergel auswäscht, bleiben nur die Sandkörner und die Findlinge zurück. Für die Ingenieurtechnik ist dies ein gewaltiger Unterschied. Wo Geschiebemergel als wasserundurchlässige Barriere wirkt, ist Geschiebesand gerade sehr gut wasserdurchlässig. Ein Bauunternehmer, der auf die Dichtheit von Geschiebemergel setzt, kann getäuscht werden, wenn er auf eine Linse aus Geschiebesand stößt; die Baugrube wird in diesem Fall unerwartet viel Sickerwasser aufweisen.

Eine Baugrube auf dem Höhenrücken nach einem Herbstregentag. Das Wasser versickert nicht. Nirgendwohin. Der Boden wirkt wie eine undurchdringliche Badewanne, sodass Pumpen unaufhörlich laufen müssen, um die Baustelle befahrbar zu halten. Keine natürliche Drainage. Kein Ausweg. Das Wasser bleibt in den tiefen Spuren des Dumpers stehen, wochenlang, glänzend und hartnäckig.

Man betrachte den Baggerfahrer, der eine Flachgründung vorbereitet. Er schabt äußerst vorsichtig die letzten Zentimeter mit einem glatten Löffel ab. Einmal zu viel aufgerührt in Verbindung mit etwas Leckwasser und der zuvor steinharte Boden verwandelt sich an Ort und Stelle in einen unhaltbaren Schlamm. „Verschmieren“ nennen sie das in der Baubude. Die Stabilität ist dann sofort verloren und eine Wiederherstellung erfordert oft kostspielige Bodenverbesserung, die nicht im Budget stand.

Man höre das Geräusch eines Bohrgeräts, das plötzlich stecken bleibt. In der ungesortierten Matrix aus Sand und Ton steckt ein Granitblock von der Größe einer Waschmaschine, einst vom Eis aus Skandinavien mitgeführt. Der Bohrkopf kreischt über das Gestein. Die Maschine vibriert. Hier handelt es sich nicht um eine vorhersehbare, homogene Sandschicht, sondern um eine geologische Lotterie, bei der jeder Meter eine neue Überraschung für das Gründungsteam bereithalten kann.

Umweltrecht und Bodenqualität

Geschiebemergel unterliegt den allgemeinen Regelungen für Erdarbeiten. Seit der Einführung des Bundes-Bodenschutzgesetzes (BBodSchG) und der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) ist dies der maßgebliche Rahmen für das Graben in und das Aufbringen von Boden. Obwohl Geschiebemergel ein natürliches Sediment ist, muss bei großflächigen Erdbewegungen die umwelthygienische Qualität nachgewiesen werden. Hierbei werden häufig die geltenden Versionen der DIN ISO 10381 für die Erkundung von Bodenverunreinigungen herangezogen. Die Ableitung von Wasser, das auf der undurchlässigen Geschiebemergelschicht gestaut wird, ist ebenfalls in den Wasserhaushaltsgesetzen (WHG) der Länder und lokalen Satzungen geregelt. Eine direkte Einleitung in die Kanalisation oder in Oberflächengewässer ist ohne Vorbehandlung oder Genehmigung selten erlaubt.

Geotechnische Normung

Für die Gründung in Geschiebemergel ist die DIN EN 1997-1 (Eurocode 7: Geotechnische Bemessung) mit Nationalem Anhang wesentlich. Die Norm schreibt vor, wie die Tragfähigkeit des Untergrunds zu bestimmen ist. Der hohe Spitzenwiderstand von Geschiebemergel suggeriert eine enorme Tragfähigkeit. Dennoch zwingt die Norm aufgrund der Heterogenität der Schicht zur Vorsicht. Die Anwesenheit von Findlingen kann Sondierungsergebnisse verfälschen. Tragwerksplaner müssen die spezifischen Rechenwerte für die undrainierte Scherfestigkeit bei gesättigten Bedingungen berücksichtigen. Die Flachgründung in Geschiebemergel erfordert zudem, dass der Boden ungestört bleibt. Die DIN EN ISO 14688 wird für die genaue Klassifizierung der Bodenart während der Felduntersuchung verwendet. Dies verhindert Verwechslungen mit gewöhnlichem Lehm oder schwerem Ton.

Archäologische Aspekte

Die Denkmalschutzgesetze der Länder stellen Anforderungen an bodenverändernde Aktivitäten. Geschiebemergel ist eine Ablagerung aus der Saale-Kaltzeit und enthält selbst selten archäologische Reste. Allerdings bildet die Oberkante der Schicht oft eine alte Laufhorizont. In den kommunalen archäologischen Fachplänen wird die Übergangszone zwischen Decksand und Geschiebemergel daher häufig als Gebiet mit hoher Erwartungshaltung ausgewiesen. Bei Erdarbeiten, die diese Schicht durchschneiden, kann eine archäologische Begleitung oder Voruntersuchung gesetzlich vorgeschrieben sein.

Die Entstehungsgeschichte des Geschiebemergels beginnt in der Saale-Kaltzeit. Vor über 150.000 Jahren. Gigantische Gletscherzungen aus Skandinavien walzten die Landschaft platt und hinterließen einen unzerstörbaren Rest. Es war eine geologische Zwangsjacke. Für den frühen Straßenbau und die Landwirtschaft bildete diese Schicht vor allem eine undurchdringliche Barriere, die eine Entwässerung unmöglich machte. Handarbeit war eine Qual. Arbeiter mussten mit schweren Pickeln und Brechstangen durch die verdichtete Matrix, oft behindert durch Findlinge, die unmöglich zu bewegen waren. Das Material war berüchtigt.

Mit dem Aufkommen der Mechanisierung im 20. Jahrhundert änderte sich die Wahrnehmung im Straßen- und Wasserbau radikal. Was zunächst ein Hindernis war, wurde zu einer geschätzten Gründungsschicht. Während der großflächigen Nachkriegserweiterungen in Nord- und Ostdeutschland entdeckten Konstrukteure die Stabilität der Schicht für Flachgründungen. Man lernte, die Unregelmäßigkeit zu respektieren. Die Einführung von Hydraulikbaggern in den 1960er Jahren machte es endlich möglich, effizient durch diese natürliche Betonschicht zu brechen. Dennoch blieb die Anfälligkeit für Wasser ein historischer Lernpunkt. Während die frühen Bauherren in den nördlichen Provinzen die Schicht oft als unüberwindliches Hindernis für ihre Entwässerungssysteme betrachteten, sorgte der technologische Sprung im Maschinenbau dafür, dass wir die enorme Tragfähigkeit dieses Sediments endlich konstruktiv nutzen konnten, ohne dass die Kosten für Handarbeit aus dem Ruder liefen. So manches Bauprojekt erlitt Verzögerungen, weil das historische Wissen über die Undurchlässigkeit der Schicht bei der Einrichtung der Baustelle ignoriert wurde. Ein Fehler, der noch immer gemacht wird.