Ein malerisches Hafenbecken bildet seit über 300 Jahren das Zentrum des Städtchens Bad Karlshafen. An den Hafenmauern traten Schäden auf, die sowohl die Standsicherheit der Anlage als auch angrenzende Straßen und Fußwege gefährdeten. Um die Mauern zu retten, war eine ganze Reihe anspruchsvoller Sanierungsmaßnahmen erforderlich, zum Beispiel die Sicherung der Mauern mit einer Fangebalken-Konstruktion, Stumpfankern und Erdnägeln sowie eine Wasserführung mit Drainagerohren und -mörteln, die bei Hochwasser für einen schnellen Rücktransport des Wassers sorgt, um den Druck von den Mauern zu nehmen. Der idyllische Eindruck des Hafenbeckens konnte dennoch erhalten werden.
Das Hafenbecken ist ein prägendes Wahrzeichen inmitten von Bad Karlshafen. Eine umfassende Bauwerksanalyse der gesamten Anlage erbrachte im Jahr 2010 jedoch ein alarmierendes Ergebnis: Die mit der Analyse beauftragten HAZ Beratende Ingenieure für das Bauwesen GmbH stellten an den Mauern Schäden fest, die nicht nur die Standsicherheit gefährdeten, sondern auch die Verkehrssicherheit in Teilen der angrenzenden Wege und Straßen. Einige Stellen mussten bis zum Beginn der Sanierungsarbeiten abgesperrt werden.
Das Hafenbecken ist circa 148 Meter lang und 56 Meter breit. Der Zulaufkanal zur Diemel ist zusätzlich circa 190 Meter lang und 8,5 Meter breit. Die Mauern erreichen an einigen Stellen eine Höhe von 6,0 Metern von der Beckensohle bis zur Mauerkrone. Die Schadensanalyse ergab über den gesamten Bereich eine zu bearbeitende Mauerfläche von fast 2.300 m².
Schon bei gefülltem Becken sah man deutlich sichtbaren äußere Schäden an der historischen Hafenanlage: Teilausbrüche des Mauerwerks, Ausbauchungen der Wände, Risse im Mauerwerk, Stein- und Wandverschiebungen an der Mauerkrone, Flankenabrisse sowie vereinzelt auch Schäden an den Steinen selbst. Auch die Kanalmauern zeigten erhebliche Ausbauchungen, Steinverschiebungen und deutliche Fluchtabweichungen. Die an die Kanalmauern angrenzenden Fußwege und Straßen hatten sich an einigen Stellen abgesenkt. Die Absenkungen ließen Wandbewegungen vermuten, verbunden mit einer Hinterspülung der Mauern. Die Nachweise für die Gleit- und Kippsicherheit des Systems gelangen hier nicht mehr: Die deutlich eingeschränkte Standsicherheit erforderte umfassende Sanierungsmaßnahmen.
Noch ausgeprägter trat das Schadensbild nach dem Trockenlegen des Hafenbeckens zutage. Das Mauerwerk hatte sich auf Höhe des Wasserspiegels in weiten Bereichen um bis zu 15 Zentimeter in Richtung Becken verschoben. Ein planmäßiger Verbund war an diesen Stellen nicht mehr vorhanden. Im tief liegenden Mauermörtel fand sich kein Bindemittel mehr. Dieses wurde weitgehend durch eingespülten Boden ersetzt worden. Dadurch wurde die Reibung in der Lagerfuge der Steinschichten erheblich vermindert, was insbesondere an Frosttagen zerstörerische Folgen nach sich zog. Zwischen den Steinlagen bildete sich eine Eisschicht, die dem Erddruck auf das Mauerwerk kaum noch Widerstand entgegensetzte und zu Gleitbewegungen der Steinschichten innerhalb des Mauerwerks führte.
Dieser Schädigungsprozess verstärkte sich zunehmend und zu einer Verminderung der Standsicherheit geführt. Diese umfasste sowohl die innere Standsicherheit, so dass im Mauerwerk jederzeit neue Ausbauchungen hätten entstehen und ausbrechen können, als auch die äußere Standsicherheit mit noch gravierenderen Folgen. Sie gipfelten in der Gefahr, dass die komplette Mauer kippen und das Erdreich mit sich ziehen könnte.
Eine Besonderheit fand sich schließlich auch noch am Fuß der Mauern: Schon in alten Plänen war eine schräge Wandverbreiterung eingezeichnet, die den Eindruck vermittelte, die Wand zu stabilisieren. Bei der Bestandsaufnahme zeigte sich jedoch, dass diese Verbreiterung nur vorgemauert war, ohne einen Verbund mit der eigentlichen Wand. Sie gehörte nicht zur tragenden Konstruktion und bestand hauptsächlich aus Schutt mit einer darüberliegenden Steinschicht ohne große Schutzwirkung. Die einzelnen Steine ließen sich teilweise ohne großen Kraftaufwand mit der Hand herausziehen.
Die Instandsetzung des Hafenbeckens umfasste zwei Bauabschnitte. Bauleitung und Tragwerksplanung übernahm wieder das Team von HAZ Beratende Ingenieure für das Bauwesen. Im ersten Bauabschnitt zwischen Juli 2013 und Juni 2014 wurde die Südseite des Beckens saniert. Der zweite Bauabschnitt startete im Mai 2014 und wird voraussichtlich im Jahr 2015 abgeschlossen. Hier standen die Kanalmauern im Mittelpunkt, die das Hafenbecken mit der Diemel verbinden. Dieser zweite Abschnitt stellte deutlich komplexere Anforderungen, da der Kanal beidseitig von Straßen umgeben ist, die zwar für LKWs gesperrt sind, aber für Feuerwehrfahrzeuge befahrbar bleiben müssen. Die angrenzenden Kanalmauern müssen dieser Belastung widerstehen können.
Um das Mauerwerk wiederherzustellen, sollte ein weitgehend monolithischer Mauerwerkskörper mit einer entsprechenden Gleit- und Kippsicherheit erstellt werden. Ein wichtiges Ziel dabei war es, so viel wie möglich von der ursprünglichen Bausubstanz zu erhalten.
Aufgrund der hohen Kosten konnten die ursprünglichen Steine an den schadhaften Stellen jedoch nicht gesichert und wiederverwendet werden. Stattdessen wählte man Ersatzmaterial aus einem regionalen Steinbruch. Auch die ursprünglichen Steine stammen aus der Region, so dass Alt und Neu eine vergleichbare Anmutung und Qualität aufweisen. Nach wie vor bestehen sowohl die Hafen- als auch die Kanalmauern aus einem hochwertigen rötlichen Wesersandstein.
Eine wichtige Rolle bei der Instandsetzung spielte auch der Mörtel. Denn die mangelnde Dauerhaftigkeit des ursprünglich eingesetzten Materials hat maßgeblich zum Schadensbild beigetragen. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Steinkonservierung Mainz wurde als neuer Baustoff ein hydraulisch abbindender, frostsicherer Mörtel mit geringem Alkaligehalt gewählt. Eine Drainagekörnung macht ihn wasserdurchlässig, um so einen Wasserstau im Erdreich zu minimieren. Er erhielt eine auf den historischen Befund und das Sandsteinmauerwerk angepasste rötliche Farbgebung, damit der Mörtel den Sandstein nicht dominiert.
Die Tragwerksplaner setzen darüber hinaus eine ganze Reihe von Technologien ein, die zusammengenommen die Grundlage für die Standsicherheit der Mauern bilden. Besonders gesichert wurden die Kanalmauern an den Straßenabschnitten, die zumindest im Notfall der Belastung durch Feuerwehrfahrzeuge standhalten müssen, und bei denen der statische Nachweis nicht gelungen war. Dazu wurde im oberen Wanddrittel ein horizontales Lager als Basis geschaffen, um die Kippgefahr wesentlich zu reduzieren. Dieses horizontale Lager wurde teils durch Erdnägel, teils durch Fangebalken-Konstruktion gebildet. Dabei haben Erdnägel den Vorteil, dass die Straße unberührt bleiben kann. An Stellen mit geometrisch ungünstigen Leitungslagen unterhalb der Straße war allerdings eine Fangebalken-Konstruktion notwendig. Schließlich wurden auch noch Strumpfanker eingesetzt, um die innere Stabilität der Mauer zu erhöhen. Sie wurden von der zum Wasser hin gelegenen Innenseite ins Mauerwerk eingebracht, um dessen einzelne Schalen fest miteinander zu verbinden.
Das als Schutz gegen die Kippgefahr eingesetzte neue horizontale Kopflager besitzt spezielle Zugglieder. In diesen werden relativ große Kräfte aktiviert, die nicht direkt im Mauerwerk verankert werden können. Deshalb wird im Erdreich, direkt neben der Mauer ein Stahlbetonbalken eingebaut, der über nichtrostende Nadeln kontinuierlich mit der Mauer verbunden ist. So werden die großen Ankerkräfte, auf größere Strecken mauerwerksgerecht verteilt.
Ein Zugglied besteht entweder aus einem Erdnagel, der direkt im Boden verankert wird oder aus einem Stahlstab, der durch einen speziellen Fangedamm gehalten wird. An Stellen ohne Fahrzeugverkehr war ein solches horizontales Kopflager nicht erforderlich.
Die Fangebalken-Konstruktion in Bad Karlshafen besteht aus zwei Betonbalken. Der erste ist unmittelbar mit der Rückseite der Mauer verbunden. Der zweite befindet sich in etwa drei Meter Abstand dazu senkrecht circa 50 Zentimeter unter der Straßenoberfläche. Dies ist der Fangebalken. Beide Balken werden mit einem leicht schräg geführten Gewindestab als Zugglied verbunden.
Diese Kombination wird in regelmäßigen Abständen entlang der Mauer wiederholt. Sie schützt diese davor, gemeinsam mit dem Erdkeil, der einen direkten Druck auf die Mauer auslöst, nach vorne zu kippen. Beispielsweise wenn sich die Belastung an der Oberfläche durch schwere Fahrzeuge deutlich erhöht. Der Fangebalken liegt in einem Teil des Erdreichs, das weit genug von der Mauer entfernt liegt, um selber keinen Druck mehr auf diese auszulösen. Aufgrund des Abstands zur Mauer ist er von dieser entkoppelt und gibt den erforderlichen zusätzlichen Halt.
Wo der Einsatz einer Fangebalken-Konstruktion nicht erforderlich war, kamen Erdnägel zum Einsatz. In Bad Karlshafen wurden mehrere Meter lange, circa fünf bis zehn Zentimeter dicke Erdnägel verwendet. Sie sind im Inneren hohl, so dass Flüssigkeit hindurch gepumpt werden kann. Vorne haben sie einen Bohrkopf mit Düsen, durch den sie gleichzeitig als Bohrer benutzt werden können. Während der Erdnagel durch den Boden und die Mauer gebohrt wird, wird eine Zementsuspension durch den Bohrer gepresst und tritt am Kopf über die Düsen wieder aus. Auf diese Weise wird ein zusätzlicher 20 bis 25 Zentimeter breiter Bohrkanal um den Erdnagel herum erzeugt, in den die Zementfüllung fließt und schließlich erhärtet. Der Erdnagel verbleibt dann mit dem Bohrkopf in der Mauer und wird von einer entsprechenden Zementschicht umgeben, die auch den notwendigen Verbund mit dem anstehenden Boden erbringt.
Eine weitere Sicherungsmaßnahme war der Einsatz von Strumpfankern. Sie sind wesentlich kürzer als die hier verwendeten Erdnägel und verbleiben im Mauerquerschnitt. Die Strumpfanker ertüchtigen den gestörten Mauerwerksverband in der Wandtiefe.
In Bad Karlshafen wurden sie in einem Bereich von einem Meter über dem Wasserspiegel bis hinunter zum Boden ins Mauerwerk gebracht. Dabei musste die ausführende Firma zunächst in einem Test belegen, dass sie mit Strumpfankern umgehen kann, bevor sie den Auftrag erhielt. Hier kam es dem Projekt zugute, dass HAZ Beratende Ingenieure gleichzeitig Tragwerksplanung, Bauleitung und die Ausschreibung für das Projekt übernahmen. So konnten sie das Wissen über das gesamte Projekt bündeln und für eine umfassende Qualitätskontrolle sorgen.
Für den Mauerwerksanker wird ein Loch in das Mauerwerk gebohrt. Er wird – von einem Gewebestrumpf umgeben – in die Mauer eingesetzt. Dafür wurde ein nach unten geneigter Winkel zwischen 30 und 45 Grad gewählt. Durch die schräge Führung des Ankers werden auch die Steine oberhalb und unterhalb der verankerten Steine einbezogen, weil durch die schräg wirkende Kraft auch auf diese Druck ausgeübt wird. In den Strumpf wird dann Mörtel eingebracht, wobei die Strumpfhülle verhindert, dass sich der Mörtel unkontrolliert im Mauerwerk verteilt. Stattdessen bleibt er dort, wo er gebraucht wird. Der Strumpf ist leicht durchlässig, so dass eine kleine Menge Mörtelschleim nach außen gelangt und sich der Anker gut im Mauerwerk verkrallt. Im Mittel wurden die aufeinanderfolgenden Schichten durch zwei Anker pro Quadratmeter miteinander verzahnt und der Halt der gesamten Mauer deutlich verstärkt.
Verstärkt wurde darüber hinaus der Wandfuß. Der alte instabile Aufbau aus Schutt und einer darüberliegenden Steinschicht wurde auch eine komplett gemauerte Variante ersetzt. Dabei wurden die neuen Steine mit der dahinterliegenden senkrechten Wand verzahnt, so dass der Wandfuß nun tatsächlich eine stabilisierende Funktion übernehmen kann.
Vervollständigt wurden die Sicherungsmaßnahmen durch Drainagerohre hinter den Mauern mit Öffnungen zum Hafenbecken. So wird nach einem Hochwasser im Boden anstehendes Wasser schnell abgeführt, ohne die Wand zusätzlich zu belasten.
Der Mörtel spielte nicht nur für die Mauer- und Fugenflächen eine wichtige Rolle. Auch bei den Erd- und den Strumpfankern kam es darauf an, den passenden Baustoff für die Anforderungen zu wählen. Im Vordergrund bei der Wahl des Fugenmörtels standen dabei vorwiegend ästhetische Gründe, da der idyllische Eindruck des Hafenbeckens wiederhergestellt werden sollte. Gleichzeitig waren die technischen Anforderungen zu erfüllen. Für die gesamten Arbeiten entwickelte das Unternehmen tubag aus Kruft die passenden Mörtel.
Anhand von vorab errichteten Probemauern entschieden sich Bauleitung, die Fachleute des Instituts für Steinkonservierung und der Baustofflieferant für eine Verfugung im Trockenspritzverfahren. Trockenmauerwerk ohne Mörtel war keine Alternative, denn die hinter der Mauer liegenden bindigen Böden hätten bei Überschwemmungen in die kleinen Öffnungen zwischen den Fugen eingetragen werden können. Würden diese Stellen nass oder frostig, bestände kein Reibungswiderstand zwischen den Steinschichten mehr. Ohne Haftung könnten sich die Steine auf dieser Schmier- und Gleitschicht gegeneinander verschieben.
Für die gesamten Arbeiten wurden ausschließlich hydraulische Mörtel verwandt. Eine ausreichende Menge an Trasszusätzen verhindert primär Kalkaussinterungen. Hydraulische Mörtel erhärten deutlich schneller als Luftmörtel und weisen eine größere Festigkeit sowie Witterungsbeständigkeit – vor allem im Wasserbereich. Die Frühfestigkeit war besonders wichtig, da das Hafenbecken immer wieder durch Hochwasser gefährdet wird. Eine mögliche Überschwemmung hätte einen langsam erhärtenden Mörtel jedoch wieder ausspülen und die ausgeführten Arbeiten zunichte machen können.
Deshalb wurde als Mauermörtel ein Trass-Werksteinmörtel mit erhöhter Frühfestigkeit gewählt, ausgeführt als Drainagemörtel. Er erlaubt es dem Wasser, das während eines Hochwassers hinter die Mauern fließt, zurückzulaufen, ohne sich zu stauen. Hierbei helfen auch die neuen Drainagerohre und Drainageöffnungen, die während der Instandsetzungsarbeiten eingebaut wurden.
Für die Fugarbeiten kam ein Trass-Kalk-Fugenmörtel in Objektfarbe ebenfalls mit Drainagekörnung zum Einsatz. Er wurde in der Festigkeit etwas reduziert, um ihn auf die Festigkeit der Sandsteine anzupassen. Dabei wurde die Applikationstechnik im Trockenspritzverfahren bei der Rezeptur besonders berücksichtigt. Auch für die Mauerkronen wurde dieser Baustoff in reduzierter Festigkeit verwendet, zusätzlich allerdings mit reduzierter Wasseraufnahme und mit besserer Flankenhaftung. Da eine Drainagekörnung hier keinen Sinn ergab, wurde auf diese zugunsten einer Standardkörnung verzichtet.
Schließlich kam noch ein spezieller Verfüllmörtel für die Strumpfanker und die Erdnägel zur Anwendung. Durch den Gewebestrumpf kam es auf ein Produkt an, das sich für eine Mauerwerksverfüllung unter geringem Druck eignet. Um die Qualität zu sichern, wurden Ausziehversuche der eingebrachten Anker durchgeführt, die die Eignung des Verfüllmörtels belegten.
Auf der Basis der Musterflächen hat Baustofflieferant den verarbeitenden Unternehmen detaillierte Verarbeitungsanweisungen für die Mörtel mit auf den Weg gegeben. Auf Anraten des ausführenden Unternehmens für den ersten Bauabschnitt, der Firma Kaufmann aus Neu-Isenburg wurden die Sandsteinmauern vor dem Verfugen im Trockenspritzverfahren mit einer nur wenige Millimeter dünnen Tonschlämme geschützt, um so die charakteristische Patina des Sandsteins zu erhalten. Dieses Verfahren wurde auch während des zweiten Bauabschnitts an den Kanalmauern angewendet.
Mit Abschluss der Arbeiten wurde ein großer Teil der Mauern des alten Hafenbeckens wieder instand gesetzt. Nur die Wand auf der Nordseite erwies sich als so standsicher, dass hier keine Sanierung erforderlich war.
Wenn das Wasser eingelassen wird, kann das 300 Jahre alte Hafenbecken wieder seine Rolle als Mittelpunkt von Bad Karlshafen übernehmen. Die damalige hessische Ministerin für Wissenschaft und Kunst Eva Kühne-Hörmann hat auf einem Ortstermin zu Beginn der Arbeiten schon ein weiteres Ziel für die Zukunft abgesteckt. Langfristig könnten mit einer Öffnung der Hafenanlage zur Weser hin auch wieder kleine Boote und Schiffe Leben in den Hafen bringen.
| Bauherr | Land Hessen, vertreten durch Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst, Hessisches Immobilienmanagement, Hessisches Baumanagement, Regionalniederlassung Nord sowie Verwaltung der staatlichen Schlösser und Gärten Hessen |
|---|---|
| Projektleitung | Hessisches Baumanagement, Regionalniederlassung Nord |
| Tragwerksplanung und Bauleitung | HAZ Beratende Ingenieure für das Bauwesen GmbH, Kassel www.haz-ingenieure.de |
| Materialtechnische Beratung | Institut für Steinkonservierung e.V., Mainz www.ifs-mainz.de |
| Ausführende Unternehmen | 1. Bauabschnitt: Kaufmann GmbH, Neu-Isenburg, 2. Bauabschnitt: SPESA Spezialbau und Sanierung GmbH, Schrobenhausen, www.spesa.de |
| Eingesetzte Baustoffe | tubag TWM Trass-Werksteinmörtel M 5 tubag TKF Trass-Kalk-Fugenmörtel M 2,5 mit Drainagekörnung tubag TKF Trass-Kalk-Fugenmörtel M 2,5 tubag HSV-p 01 - HS" |
| Bauzeitraum | 1. Bauabschnitt (Südseite Hafenbecken): Juli 2013 bis Juni 2014 2. Bauabschnitt (Kanal zur Diemel): Mai 2014 bis Herbst 2015 |
Ein malerisches Hafenbecken bildet seit über 300 Jahren das Zentrum des Städtchens Bad Karlshafen. An den Hafenmauern traten Schäden auf, die sowohl die Standsicherheit der Anlage als auch angrenzende Straßen und Fußwege gefährdeten.
