Bodenverbesserung



Ist der Untergrund nicht oder nur schlecht geeignet für ein bestimmtes Bauvorhaben, dann kann dieser durch die Anwendung verschiedener Verfahren verbessert werden. Durch die Injektion des Bodens kann eine Verfestigung und Abdichtung erzeugt werden. Beim Einfrieren des Grundwassers mit Hilfe von flüssigem Stickstoff oder einer Sole kann derselbe Effekt für einen begrenzten Zeitraum erzielt werden.

In der Vergangenheit wurden Baugrundverbesserungstechniken regelmäßig als Notfallmaßnahme angewendet. Aufgrund der besseren Handhabbarkeit der Verfahren werden diese Techniken jedoch zunehmend als vollwertige Methoden für die Planung von temporären oder definitiven Konstruktionen verwendet. Almer van der Stoel hat zum Thema Injektionsverfahren zur Verbesserung von Pfahlgründungen promoviert. Sowohl Almer als auch andere Berater bei CRUX Engineering haben vielfältige Erfahrungen bei verschiedenen Projekten bei der Planung von Bodenverbesserungstechniken gesammelt. CRUX Engineering ist darüber hinaus verantwortlich für die Leitung von PAO Kurse und Vorträge an der Universität Twente und der Technischen Universität Delft auf diesem Bereich und hat mehrere nationale und internationale ‚State-of-the-Art‘ Vorträge zu diesem Thema gehalten. CRUX Engineering besitzt spezielle Computerprogramme für die Berechnung hinsichtlich der Baugrundverbesserung.

CRUX Engineering hat die Planung für die folgenden Baugrundverbesserungsverfahren bei vielen Projekten erfolgreich ausgeführt:

Ausfüllinjektion (Permeation grouting)

Das Wesen dieses Verfahrens beruht auf der Tatsache, dass die Poren im Boden mit einer Injektionsflüssigkeit gefüllt werden, während die Kornstruktur intakt bleibt. Bei einem grobkörnigen Boden wie Kies ist dies einfacher als bei einem feinkörnigen Böden (z.B. feiner Sand).

Düsenstrahlverfahren (Jet-Grouting)

Das Düsenstrahlverfahren ist auch als Very High Pressure Grouting (VHP) oder Hohe Druck Injektion (HDI) bekannt.


Der Anwendungsbereich wurde verbessert und erweitert, so dass mittlerweile nahezu alle Bodentypen behandelt werden können.


Das Prinzip der Technologie basiert darauf, dass der Boden unter hohem Druck gelockert und mit einer Mischung aus Wasser und Zement vermischt wird. Ein Teil des Bodens wird hierbei ersetzt, wobei das Abwasser, das sogenannte Spoil, durch den Überdruck an der Unterseite längst der Injektionslanze zur Geländeoberfläche geschoben und anschließend abgepumpt wird.


Der Effekt ist stark erodierend, so dass die Kornstruktur im Gegensatz zur Ausfüllinjektion nicht erhalten bleibt.

Mixed-in-Place

Mechanisches Mischen von Boden, in Englisch Mechanical Mix in Place (MIP) oder Soil Mixing, basiert auf dem Prinzip des Vermischens des Bodens mit Hilfe eines Mischwerkzeugs (Schraube) mit Kalk und/oder Zement. Das Ergebnis dieses Verfahrens wird oft als Erdbetonkörper bezeichnet.


Die Eigenschaften eines mit Hilfe von Bodenmischen erzeugtem Bodenköpers sind vergleichbar mit den Eigenschaften eines Bodenköpers, der mit einem Injektionsverfahren hergestellt wurde, nämlich die Verbesserung der Permeabilitäts- und Festigkeitseigenschaften.

Kompensierende Injektion (Verdichtungsinjektion und Aufbrechinjektion)

Verdichtungsinjektion (compaction grouting) ist ein Injektionsverfahren bei dem der Untergrund durch die Verdrängung des Bodens rund um die Spitze des Injektionsrohrs durch Mörtel (Wasser, Zement und Sand) verdichtet wird.


Die Gründe für die Anwendung können das Zurückstellen von Setzungen sein, die durch Konsolidierung entstanden sind oder die Kompensierung einer Entspannung im Boden, die beispielsweise durch einen Bodenaushub oder das Bohren eines Tunnels verursacht wurden.


Aufbrechinjektion (soil fracturing), auch bekannt als Hydrofracture Grouting ist ein Verfahren, bei der eine Bruchebene im Boden erzeugt wird durch die Anwendung einer sehr flüssigen Injektionsflüssigkeit (in der Regel mit einem Wasser-Zement-Verhältnis von 1).


Der grundlegende Unterschied zur Auffüllinjektion liegt darin, dass das Ziel nicht darin besteht, das Korngerüst zu infiltrieren, sondern den Boden zu verdrängen (oder aufzubrechen).


Wenn die anfänglichen Korn-zu-Korn-Spannungen in horizontale Richtung größer sind als in vertikale, dann bildet die Injektionsflüssigkeit vorwiegend horizontale Bruchlinsen im Boden; ist das Gegenteil der Fall bricht der Boden überwiegend vertikal.


Diese Technik des "Aufbrechen des Bodens" kann sinnvoll angewendet werden, wenn Setzungen kompensiert werden müssen.

Baugrundvereisung

Das Einfrieren des Bodens (oder richtigerweise des Grundwassers) wird oft angewendet, um Probleme während des Baus zu lösen die im Zusammenhang stehen mit (Grund)Wasser.


Da das Einfrieren des Bodens aus Kostengründen keine dauerhafte Lösung darstellt, wird das Verfahren nur zur vorübergehenden Stabilisierung oder Abdichtung verwendet.


Es kann unterschieden werden zwischen Vereisung mit Sole (relativ günstig und langsam, oft angewandt bei längere Projektdauer) und Vereisung mit Stickstoff (relativ teuer und schnell, oft angewandt bei kürzerer Projektdauer).

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