Hebungsrisse in Staufen im Breisgau

mini|Riss zwischen Rathaus und Rathauscafe

Die Hebungsrisse in Staufen im Breisgau werden durch Geländehebungen im historischen Ortskern der Stadt in Baden-Württemberg verursacht. Sie wurden 2007 entdeckt, gelten als Folgen von Geothermiebohrungen, die im selben Jahr durchgeführt wurden, und dauern an. Neben den Ereignissen in Staufen gab es vergleichbare Vorfälle durch Hebungen und Senkungen als Folge von Erdwärmebohrungen z. B. in Kamen im Ruhrgebiet sowie in Rudersberg im Rems-Murr-Kreis.

Geschichte Bohrungen In den Jahren 2006 bis 2007 wurde das aus dem 16. Jahrhundert renoviert und saniert., staufen.de, abgerufen am 6. März 2013 Im Zuge der Arbeiten wurde unter anderem eine Heizanlage eingebaut, die mittels Geothermie die Räume im Winter beheizen und im Sommer kühlen sollte.Alexander Huber: Staufen: Zwischenbilanz: Risse-Drama dauert 5 Jahre – doch Staufen blickt nach vorn, Badische Zeitung, 22. September 2012, abgerufen am 6. März 2013

Hierzu wurden zwischen 3. und 21. September 2007 sieben Erdwärme-Sondierungsbohrungen (EWS 1 bis EWS 7) niedergebracht. Die ersten 14 Meter wurden mit einem Durchmesser von 161 mm gebohrt und als Standrohre ausgebaut. Ab dort wurde der Durchmesser auf 135 mm reduziert. Die Bohrungen waren jeweils für eine Tiefe von 140 Metern geplant und genehmigt worden. Während die Bohrlöcher EWS 3 bis EWS 7 die planmäßige Tiefe erreichten, stürzte das Bohrloch EWS 1 auf den letzten 5 Metern ein, bevor die Geothermie-Sonden installiert worden waren. Das Bohrloch EWS 2 stürzte vermutlich bereits ab 105 Metern Tiefe abwärts ein.Sass, Burbaum, 2010 Die Bohrungen wurden als Imlochhammerbohrung unter der Verwendung von Druckluft als Bohrfluid durchgeführt.Auskunft von Ingo Sass auf Nachfrage per E-Mail, archiviert vom Support-Team im Ticket:2013042210009481

Ursache und Entdeckung Wie sich später herausstellen sollte, hatten die Bohrungen eine Verbindung zwischen einer Schicht mit unter hohem Druck stehendem Grundwasser und einer darüber liegenden etwa 75 m mächtigen Gipskeuperschicht geschaffen.Hans Christof Wagner: Risse – Hoffnung in Staufen: Quellvorgänge lassen nach, Badische Zeitung, 23. Februar 2010, abgerufen am 17. Oktober 2010 Durch die Wasseraufnahme hat der in der Gipskeuperschicht eingelagerte Anhydrit begonnen, sich zu Gips umzuwandeln. Bei dieser Umwandlung kann sich das Volumen um bis zu 60 % erhöhen.Herbert Louis, Klaus Fischer: Allgemeine Geomorphologie, De Gruyter, Berlin, New York, 1979, S. 121 f., Ist der lithostatische Druck des Gesteins über der Gipskeuperschicht kleiner als der Quelldruck des Anhydrits, kann dieser nicht kompensiert werden und wirkt sich auf die Erdoberfläche aus.Birgit Müller, Franz Schilling, Thomas Kohl: Antworten zu Fragen der Geothermie 2012 (PDF; 1 MB), Landesforschungszentrum Geothermie, Mai 2012, S. 14

Die Folgen dieser Ausdehnung, die auch als Salzsprengung oder GipskeuperquellenSchad, S. 7 bezeichnet wird, waren bereits kurz nach der Rathauseröffnung vom 21. September 2007 festzustellen, als feine Risse erkennbar waren, die irrtümlich zuerst der getrockneten, zuvor frisch aufgebrachten Farbe zugeschrieben wurden. Vorkommen und Größe der Risse erhöhten sich und weiteten sich auf weitere Innenstadtgebäude aus. Im Januar 2008 wurden 26 Messpunkte in der Stadt eingerichtet, um die Bewegung der Erdoberfläche erfassen zu können.Schad, S. 9 Anfangs hatte man vermutet, es handle sich um eine Absenkung der Erdoberfläche als Folge der Bohrungen, die sich jedoch im Verlauf der Messung größtenteils als Hebung erwies.Staufen: Hintergrund: Chronik: Staufens Risse-Krise, Badische Zeitung, 22. September 2012, abgerufen am 6. März 2013 Im Mai 2008 wurden daher 21 weitere Messpunkte eingerichtet, denen später 10 zusätzliche folgten. Motiv für diese letzten Sonden waren die gemeldeten Schäden in größerer Entfernung zum Rathaus. Sie traten vor allem in der Mühlengasse und der Straße Auf dem Graben auf. Auch die Lilienhofschule vom Rathaus meldete Schäden.

Am Messpunkt in der Rathausgasse 8 konnte zwischen 14. Januar und 19. August 2008 eine Hebung von 66 mm in sieben Monaten nachgewiesen werden, was ungefähr einem Zentimeter pro Monat entsprach. Ungefähr 120 Häuser waren bereits beschädigt worden.Staufen: Ausbreitung der Schäden in der Fauststadt: Dossier: Chronik der Risse in Staufen, Badische Zeitung, 21. April 2009, abgerufen am 7. März 2013

Gutachten 2008 Im August 2008 wurde durch die Materialprüfanstalt der Universität Stuttgart ein Gutachten vorgelegt, das im Rahmen des Beweissicherungsverfahrens seitens der Stadtverwaltung beauftragt worden war. Es kam zu dem Schluss, dass die Sondierungen als Grund für die Hebung wahrscheinlich, jedoch nicht erwiesen sind. Dass eine sorgfältigere, jedoch kostenintensivere Arbeitsweise durch den Bauunternehmer die Hebung verhindert hätte, konnte nicht nachgewiesen werden. Ebenso wird das Bohrverfahren mit Imlochhammer und Luftspülung als Stand der Technik bezeichnet.

Im Gegensatz dazu gebe es derzeit kein Verfahren zum Stoppen der Hebung, das ebenfalls als Stand der Technik bezeichnet werden könne. Die Sonden 2 und 7 sollten nicht in den Heizkreislauf eingebaut werden, sondern durch Injektionen aus den Sondenrohren oder durch Vereisen und späteres Verpressen den wahrscheinlich durchlässigen Ringraum verschließen. Die Vereisung sollte nach dem Gutachten für zwei Jahre betrieben werden. Sollte die Maßnahme erfolgreich sein, würde sich die Hebung pro Jahr um 15 bis 30 Prozent reduzieren.

Für das Rathaus und weitere akut betroffene Gebäude empfahl das Gutachten, noch im Jahr 2009 Stabilisierungsmaßnahmen vorzunehmen. Die Untergeschosse der Gebäude sollten über eine Sohlplatte zu einem möglichst stabilen Kasten ausgebaut werden. Damit könnten die Gebäude später über ein Verfahren wie das Compensation Grouting korrigiert werden. Zusammenhängende Gebäude sollten getrennt werden, um gemeinsame Tragwände zu verhindern.

Es wurde darauf hingewiesen, dass der Hebungsprozess und das Entstehen damit verbundener Risse noch Jahrzehnte andauern könne, sie dabei jedoch langsamer werden sollten. Das Gutachten sieht die Kernproblemzone im Bereich zwischen Meiergasse, Jägergasse, Kirchstraße und Hauptstraße. Die Kirche würde vermutlich in den Hebungsbereich fallen, während dies bei den Schäden aus der Lindenhofschule eher bezweifelt wurde. Für beide Gebäude sollten weitere Gutachten folgen. Nach Erfüllung zusätzlicher Anforderungen könne die Anlage im Rathaus jedoch in Betrieb genommen werden, da diese keine Auswirkungen auf den Quellprozess haben dürfte. Das Rathaus wird inzwischen jedoch wieder mit einer Gasheizung beheizt.

Gegenmaßnahmen Im Dezember 2008 wurde für den Februar des folgenden Jahres eine Kernbohrung angekündigt, die in Rathausnähe weitere Erkenntnisse zu den Vorgängen unter der Erde bringen sollte.Markus Donner: Staufen: Risse in der Staufener Altstadt: Kernbohrung soll Aufschluss bringen, Badische Zeitung, 18. Dezember 2008, abgerufen am 7. März 2013 Anfang März wurde mit der Bohrung begonnen, die innerhalb von sechs bis acht Wochen in den Lettenkeuper in 140 m Tiefe vorstoßen sollte.Markus Donner: Staufen: Heute beginnt in Staufen die Erkundungsbohrung, Badische Zeitung, 9. März 2009, abgerufen am 7. März 2013 Bereits zwei Wochen nach Beginn der Bohrung wurde klar, dass sich die Erkundungsbohrung und das Sondenfeld wegen einer tektonischen Verwerfung auf zwei geologisch verschiedenen Erdschollen befanden. Daher wurde mit einer zweiten Bohrung (EKB 2) in geringerer Entfernung zum Sondenfeld begonnen.Staufen: Zur Klärung der Hebungsrisse in Staufen: Zweite Erkundungsbohrung notwendig, Badische Zeitung, 20. März 2009, abgerufen am 7. März 2013 Mitte Juli befand sich der Bohrmeißel erst bei ungefähr 100 m.Schäden summieren sich auf 41 Millionen Euro, Badische Zeitung, 17. Juli 2009, abgerufen am 7. März 2013 Im September 2009 war die gewünschte Tiefe erreicht.Staufen: Schäden in Staufen: Wie Bürgermeister Benitz Rissgeschädigten helfen will, Badische Zeitung, 12. September 2009, abgerufen am 7. März 2013

Im Verlauf der Bohrungen war man auf eines der Bohrlöcher für die Geothermiesonden gestoßen und hatte dabei Qualitätsmängel am Zement entdeckt, der für die Abdichtung verwendet worden war.Wulf Rüskamp: Südwest: Untergrund: Risse in Staufen: Ist die Bohrfirma schuld?, Badische Zeitung, 13. November 2009, abgerufen am 7. März 2013 Zudem wiesen die Bohrlöcher bis zu 20 m Abweichung von der Lotrechten auf, wie die Bohrlochvermessung mit einer eigens für diesen Zweck entwickelten Messsonde ergab. Dadurch konnte keine präzise Überbohrung mit einem größeren Durchmesser durchgeführt werden, um die undichten Bohrlöcher abzudichten., Regierungspräsidium Freiburg, Abt. 9 LGRB, 20. Februar 2010, abgerufen am 8. März 2013

Stattdessen kam ein ebenfalls extra für diesen Zweck entwickeltes Verfahren zum Einsatz, um die nachträgliche Ringraumabdichtung der Erdwärmesondenbohrungen durchzuführen. Nachdem die Schläuche der Sonden gezielt perforiert worden waren, wurde Spezialzement in den Ringraum und das umliegende Gebirge eingepresst. Bis Mitte Dezember 2009Hans Christof Wagner: Staufen: Hoffnungsschimmer: Staufener Risse: Erde hebt sich langsamer, Badische Zeitung, 17. Dezember 2009, abgerufen am 7. März 2013 waren alle sieben Bohrlöcher im unteren Bereich mit Beton abgedichtet, wobei eine der Sonden im Vergleich zu den anderen mit 1000 Litern ungefähr die zehnfache Menge an Zement im unteren Bereich aufnahm. Insgesamt bedurfte es 8000 Liter Zement, um dieses letzte Bohrloch abzudichten.

Laut Experten vom Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau kann die Sondenbohrung EWS 2, die wegen des Einsturzes auf den untersten 40 m nicht zur Erdwärmesonde ausgebaut worden war, auch nach Abschluss der Maßnahme nicht als hydraulisch ordnungsgemäß abgedichtet betrachtet werden., S. 22

Brunnen Parallel zum Abdichten der Bohrungen hatte man die Erkundungsbohrung 2 hinter dem Rathaus zu einem Brunnen umgebaut, um einen Teil des gespannten Grundwassers abzupumpen.Markus Donner: Staufen: Hinteres Rathaus soll abgerissen werden: Staufener Stadtbauamt räumt Gebäude, Badische Zeitung, 12. November 2009, abgerufen am 7. März 2013

Auf einer Informationsveranstaltung als vorläufigem Schlusspunkt seiner Analysen konnte das Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau im Februar 2010 von sinkenden Temperaturen an Stellen berichten, an denen zuvor ungewöhnlich hohe Temperaturen gemessen worden waren. Da man die höheren Temperaturen als Zeichen der Gips-Quellaktivität betrachtet, ging man davon aus, dass die Abdichtungsmaßnahmen wirksam waren und der permanente Pumpenbetrieb zudem zur Senkung des Grundwasserspiegels beitragen würde. Zudem sei der Bereich der stärksten Hebungen kleiner geworden.