Stabile Verhältnisse im Boden schaffen

Bodenverbesserung

Bauland ist ein knappes Gut. Kommunen weisen daher immer öfter Baugebiete mit wenig tragfähigen Böden oder in Hanglage aus. Auch durch Grundwasser in Bodennähe beeinträchtigte Baugebiete liegen vor. Bauherren stehen in der Verantwortung, ihr geplantes Bauwerk sicher zu gründen. Daher ist die Beauftragung eines geologischen Gutachtens ratsam, in dem der Gutachter die richtige Gründung empfiehlt. Setzt man die entsprechenden Maßnahmen zur Bodenverbesserung, führt dies zu einer verbesserten Tragfähigkeit des Baugrundes und damit zur nötigen Standfestigkeit. Eine Verfestigung ist insbesondere dann notwendig, wenn ungenügend tragfähige Böden oder unzureichend dicke tragfähige Bodenschichten für das Fundieren vorliegen.

Einige Verfahren zur Bodenverbesserung erzielen gleichzeitig eine entsprechende Bodenabdichtung.

Bodeninjektionen

Häufig setzt man zur Verfestigung des Bodens Injektionslanzen ein, die flüssiges Medium in Form von Bodeninjektionen einpressen. Voraussetzung für jede Injektion ist das Vorhandensein von Hohlräumen und Fließwegen im Untergrund. Bei der Baugrubensicherung im Spezialtiefbau erfolgt die Sohlenabdichtung ebenso mit Injektionssohlen und dient damit zur Bodenabdichtung.

Hochdruckinjektionen wie das Düsenstrahlverfahren bilden im Untergrund Körper aus, die sowohl dichtend als auch statisch wirken. Der große Vorteil von Hochdruckinjektionen ist die weitgehende Unabhängigkeit vom Baugrund. Da jedoch der zu behandelnde Boden hydrodynamisch gelöst und mit dem Injektionsmittel intensiv vermischt werden muss, kann dies die Festigkeit des Baugrundes beeinträchtigen und damit den Anwendungsbereich des Verfahrens begrenzen.

Zu den Einsatzbereichen im Spezialtiefbau zählen:

• Abdichtung von Baugrubensohlen
• Erstellung dichter Verbauten von Baugruben
• Unterfangung von Fundamenten bestehender Gebäude
• Errichtung von Dichtschirmen für Dämme
• Stabilisieren von heiklen Böden im Tunnelbau mittels eines vom Düsenstrahlverfahren gebildeten Schirmes

Spund-, Schlitz- und Dichtwände

Spund-, Schlitz- oder Dichtwände finden Einsatz bei der Baugrubensicherung im Grundwasser. Circa 80 bis 100 cm dicke Dichtwände finden als Schmalwände zur vertikalen Bodenabdichtung gegen einströmendes Wasser Verwendung. Man bringt dabei Stahlbohlen als Schalungen in den Boden ein und verpresst zur Bodenabdichtung den Hohlraum zwischen den Stahlbohlen mit zementgebundener Dichtmasse.

Schlitzwände finden im städtischen Tiefbau bei anstehendem Grundwasser und naher Randbebauung Verwendung. Ist Rammen zulässig, so können Spundwände wirtschaftlich eingesetzt werden. Bei hohem Wasserandrang halten Spundwände aus Stahl das Wasser zurück und haben eine entsprechende Bodenabdichtung zur Folge.

Verdichtung zur Bodenverbesserung

Liegen nicht bindige Böden vor, so kommen Verfahren der mechanischen Verdichtung zur Bodenverfestigung zum Einsatz. Man unterscheidet zwischen Tiefenverdichtungen und Oberflächenverdichtungen.

Für die Oberflächenverdichtung kommen Walzen oder Rüttler zum Einsatz. Diese verdichten lagenweise kornabgestufte Schüttungen.

Mithilfe von Tiefenverdichtungen ist es möglich, dynamische Kräfte in den Baugrund einzuleiten oder das Maß der Setzung zu verringern. Tiefenverdichtungen erfolgen durch Verdrängung oder Vibration. Dabei arbeitet die Verdrängung nach dem Prinzip der Bodenverdichtung. Beispielsweise wendet man Bodenverdichtungspfähle oder Stopfverdichtung an, um eine ausreichende Bodenverbesserung zu erzielen.

Pfahlgründung zur Bodenverbesserung

Eine Tiefgründung wird in der Regel dann gewählt, wenn die tragfähigen Bodenschichten erst in größeren Tiefen anstehen und daher eine Flachgründung nicht möglich ist. Auch können sich durch das Bauen am Wasser besondere Erfordernisse ergeben. Eine Tiefgründung erfolgt in der Regel mit Pfählen, die eine tragfähige Brücke über die kritischen Bodenschichten schlagen, da sie im tief liegenden, festen Untergrund verankert sind. Bei den Pfahlsystemen finden unter anderem Mikropfähle sowie duktile Rammpfähle Verwendung.

Duktile Rammpfähle sind oft die wirtschaftlichste sowie technisch beste Lösung für diese Aufgabenstellung und bieten eine Reihe von Vorteilen:

• Befindet sich das Grundwasser sehr nahe an der Geländeoberkante, sind duktile Rammpfähle eine kostengünstige Lösung.
• Die erforderlichen Geräte sind leicht und wendig. Die Baustelleneinrichtung kann dadurch rasch erfolgen. Spezialgeräte ermöglichen, die Pfähle auf engem Raum in den Untergrund zu rammen.
• Dank der kleinen Querschnitte der Rohre kommt es nur zu sehr geringen Erschütterungen beim Einschlagen der Rohre.
• Der Transport der Pfähle ist verhältnismäßig einfach, die Rohre haben im Baubetrieb einen geringen Platzbedarf.
• Das Fertigteilsystem ist sehr flexibel im Einsatz. Ohne Probleme erhöht man durch eine Mantelverpressung die äußere Tragfähigkeit der Pfähle. Ein Umstand, von dem man auch beim Grundbau Hamburg profitiert.
• Das Verfahren ist sehr wirtschaftlich und weist eine hohe Produktionsleistung auf. Da man kein Bohrgut entsorgen muss, fallen auch keine zusätzlichen Kosten an.
• In Kombination mit einer Mantelverpressung erzielt man eine hohe Korrosionsbeständigkeit.
• Das Tragglied besteht aus 100% Recyclingmetall, das System weist außerdem eine sehr gute Umweltverträglichkeit auf.

Nachteile können sich bei speziellen Konstellationen im Spezialtiefbau ergeben:

• Weist der Boden feste Zwischenschichten wie Fels oder Mergel auf, so ist es aufwändiger die tragfähigen Untergründe zu erreichen.
• Falls geringe Pfahlabstände erforderlich sind, bedingt der verdrängte Boden einen erschwerten Einbau.
• Das Rammen erfolgt mit einem Schnellschlaghammer in Form von Pfahlschüssen und führt zu Lärmbelästigung.

Pfahlprüfung

Da Felsen und Böden oft unberechenbar sein können, ist bei Verwendung von Pfählen für die dauerhafte Gewährleistung der Sicherheit die Pfahlprüfung unverzichtbar.

Um zu jedem Zeitpunkt die Sicherheit zu gewährleisten, unterzieht man Pfähle bei der Pfahlprüfung je nach Anforderung unterschiedlichen Tests. Nur ein zertifizierter Pfahlprüfer ist autorisiert, die Prüfung durchzuführen. Man unterscheidet Prüfung auf ordnungsgemäße Herstellung und Eignungsprüfung. Die häufigsten Prüfungsverfahren sind:

• Prüfung der Pfahlintegrität
• Dynamische Pfahlprobebelastung
• Statische Pfahlprobebelastung

Mithilfe der Pfahlprüfung ist es möglich, die jeweilige Krafteinbringung über ein Spann- und Prüfsystem zu kontrollieren. Das Verfahren ist in Deutschland in der DIN EN 1537 technisch genormt.

Fazit

Bodenabdichtung und Bodenverbesserung sind essenziell zum Schutz vor Wasser sowie um die nötige Tragfähigkeit zu gewährleisten. Viel Know-how und Erfahrung sind notwendig, um mittels moderner Bautechnik die notwendigen Maßnahmen im Spezialtiefbau optimal zu setzen. Das Ergebnis ist Sicherheit ohne Kompromisse vereint mit der technisch besten und wirtschaftlichsten Lösung unter Wahrung der Umweltverträglichkeit.