Sechs neue Untergeschosse unter Bestand
Die Erweiterung der Tiefgarage «Unterer Graben 25» in St. Gallen ist bemerkenswert: Direkt unter zwei siebenstöckigen Bestandsgebäuden aus den 1930er- bzw. 1950er-Jahren entstanden sechs neue Parkgeschosse.
Die Erweiterung, die im März 2025 eingeweiht wurde, umfasst ein Bauvolumen von rund 76 500 m3, erstreckt sich über etwa 90 x 35 m und schafft 531 neue Stellplätze. Trotz der tiefgreifenden baulichen Eingriffe blieben das dreigeschossige bestehende Parkhaus teilweise sowie die darüber angeordneten Büro- und Gewerbebauten vollständig während der gesamten Bauzeit in Betrieb.
Die Arbeiten erfolgten unter laufendem Verkehrsbetrieb der angrenzenden stark befahrenen Kantonsstrasse und unter strengen Auflagen zu Lärm, Staub und Sicherheit. Bohr- und Rammarbeiten waren zeitlich beschränkt und sämtliche Abwässer wurden gemäss SIA 431 aufbereitet.
Baugrubenkonzept
Die geologischen Verhältnisse sind durch eine komplexe Schichtung geprägt: In 2 bis 8 m Tiefe steht Molassefels mit Klüften und Gleitschichten an, überlagert von Moräne, teilweise wassergesättigten Sanden und Auffüllmaterial. Die bis zu 30 m tiefe Baugrube in Hanglage lag unmittelbar neben stark beanspruchten Bestandsfundamenten in dicht bebautem Innenstadtgebiet.
Überschnittene Bohrpfahlwände im Lockergestein sicherten drei Seiten der Baugrube. Die Bohrpfahlwände wurden im Fels teilweise aufgelöst ausgeführt, wobei die bewehrten Sekundärpfähle bis unter die Baugrubensohle reichten. Sie wurden unter engsten Platzverhältnissen direkt neben dem bestehenden Gebäude und entlang der stark befahrenen Kantonsstrasse gebohrt. An der vierten Seite – der Westseite – wurde das «Haus 21» mittels Jettingsäulen, rückverankerter Stahlbetonausfachung sowie Spritzbeton- und Nagelmassnahmen im Fels unterfangen. Für den Endzustand entstand hier zusätzlich eine Stahlbetonwand vor der Unterfangung, die den vollen Wasserdruck aufnehmen kann. Während die Bohrpfahlwände vorab in den Boden eingetrieben wurden, wurde die Unterfangung etappenweise und sukzessive mit dem Aushub erstellt.
Abfangung für Deckelbauweise
Bevor der Aushub beginnen konnte, mussten die Planenden das rund 19 000 t schwere Bestandsgebäude abfangen. Hierfür liessen sie im Erdgeschoss und im ersten Obergeschoss raumhohe, vorgespannte Abfangscheiben einziehen, die vor der Fassade auf den Bohrpfahlwänden und im Innern auf massiven Mikropfahltürmen auflagen. Diese Mikropfahltürme wurden auf Vertikallasten mit Knicklängen in Abhängigkeit der Aushubtiefen sowie Zwängungen infolge der Baugrubendeformationen bemessen.
Die Bemessung folgte der Beobachtungsmethode: Auf Grundlage der Messdaten steuerte man während des Bauablaufs gezielt die statisch relevanten Parameter – insbesondere die wirksamen Knicklängen. 162 hydraulische Pressen mit Tragfähigkeiten zwischen 150 und 310 t ermöglichten die kontrollierte Lastumlagerung auf die provisorische Abfangkonstruktion. Die Pressendrücke sowie sämtliche Verformungen wurden dauerhaft überwacht.
Nach dem vollständigen Lastwechsel konnten die alten Fundamente entfernt und mit der Deckelbauweise unter dem gesicherten Gebäude begonnen werden. Während des Rückbaus der Fundamente entstanden gleichzeitig die zukünftige Decke und der Deckenkranz über dem ersten Untergeschoss. Unter diesen Spriessdecken hob man sukzessive jeweils zwei Geschosse aus, bevor die nächste Decke betoniert wurde. Die letzte grosse Aushubetappe umfasste das fünfte und sechste Untergeschoss.
Die engen Platzverhältnisse führten zu einer anspruchsvollen Aushublogistik: Raupentrax schafften das Material zu einer vertikalen Logistiköffnung mit einem eigens entwickelten, rund 4 m3 fassenden Aushubkübel.
Bohrpfahlwand wird Aussenwand
Das neue unterirdische Tragwerk ist ein Stahlbetonskelett mit Flachdecken und gelenkig gelagerten Stützen. Die Bohrpfahlwände der Baugrube übernehmen im Endzustand die Funktion der Aussenwände und sind auf den vollen Erd- und Wasserdruck bemessen. Zusammen mit den Geschossdecken bilden sie eine steife Kiste, die den Hangdruck und die ungleichen Lastverteilungen zwischen Berg- und Talseite zuverlässig in den Felsuntergrund ableitet.
Die Bodenplatte ist auf flach gegründeten Fundamentvertiefungen im Molassefels fundiert. Unter ihr entspannt ein Sickerteppich mit Drainageleitungen den Wasserdruck. 96 hydraulische Pressen übertrugen nach ihrer Fertigstellung die Last vom provisorischen System auf die endgültige Tragstruktur, bevor die Mikropfahltürme zurückgebaut und die übrigen Geschossdecken und Treppenhäuser ergänzt wurden.
Modellieren und Messen
Die gesamte Projektplanung erfolgte in BIM. Das digitale Modell bildete sämtliche Bauzustände, provisorische und endgültige Tragkonstruktion sowie die Anker- und Pfahllagen im engen innerstädtischen Umfeld ab. Dies ermöglichte die frühzeitige Erkennung potenzieller Konflikte mit bestehenden oder umzulegenden Werkleitungen und angrenzenden Bauten.
Für die Modellierung des Baugrubenabschlusses kamen zwei Berechnungsmodelle zum Einsatz: ein Erddruckmodell für die Lockergesteine und ein Kluftkörpermodell für den Molassefels. Damit liessen sich sowohl die heterogenen Bodenschichten als auch die im Fels vorhandenen Klüfte und Gleitebenen realitätsnah abbilden und die daraus resultierenden Einwirkungen bestimmen.
Aufgrund der topografischen Situation mit einer nach Süden abfallenden Felsoberfläche entstanden unterschiedlich hohe Erddrücke auf der Nord- und Südseite. Ein ebenes, gebettetes Stabmodell im Nord-Süd-Querschnitt erfasste die Interaktion zwischen Baugrund, Pfahlwänden, Ankern, Spriessdecken und den verschiedenen Bauzuständen. Es diente der Ermittlung der Anker- und Schnittkräfte und ermöglichte die Berechnung der Verformungen für jede Aushubetappe. Die prognostizierten Bewegungen in Richtung Talseite waren für die Bemessung der provisorischen Abfangkonstruktion aus Mikropfahltürmen besonders relevant, da diese infolge der horizontalen Verformungen zusätzliche Zwängungen und Schnittkräfte aufnehmen mussten.
Die während der Ausführung kontinuierlich gemessenen Verformungen blieben innerhalb der berechneten Grenzwerte. Sowohl die Pfahlwände als auch die Mikropfahltürme konnten die tatsächlichen Verschiebungen ohne Beeinträchtigung ihrer Tragfähigkeit aufnehmen, was den Bemessungsansatz und das gewählte Baugrubenkonzept bestätigten.
Erweiterung Parkgarage Unterer Graben 25, St. Gallen, Schweiz
Bauherrschaft
Pensionskasse Stadt St. Gallen
Entwicklerin und Totalunternehmerin
Senn Resources AG, St. Gallen
Tragwerksplanung
INGE UG25: ZPF Ingenieure, Basel (statische Abbrüche, Abfangscheiben und Umlastung, Tragwerk des Neubaus inkl. Fundament, BIM-Planung) Bänziger Partner (provisorische Mikropfahltürme, Baugrube, BIM-Planung), St. Gallen
Architektur
Strut Architekten, Winterthur
Unternehmung
Toneatti AG, Bilten