Stabilität durch Einsatz von Geogittern. Wirtschaftlicher und umweltfreundlicher Rohrleitungsbau

31.01.2007

Rohrleitungsbau erfordert häufig einen umfangreichen Bodenaustausch oder eine aufwendige Gründungskonstruktion. Eine kosten- und umweltfreundliche Alternative stellt die Herstellung eines mit Geogittern bewehrten Gründungspolsters dar.

Für die Gründung von Rohrleitungen ist als ausreichend tragfähiger Baugrund ein mindestens steifkonsistenter oder mitteldicht gelagerter Boden Voraussetzung. Denn bekanntlich sind Gründungssohlen mit nicht tragfähigem Auflager verformungsempfindlich und können zu Setzungen, übermäßigen Durchbiegungen der Rohrleitungen und somit zu Schäden an Leitungen und Verbindungen führen. Hier ist also eine setzungsarme und tragfähige Bauweise gefragt.
Wenn der Untergrund keine ausreichende Tragfähigkeit aufweist, sind zur Bodenverbesserung – neben dem Austausch des Bodens – häufig weitere Maßnahmen zur Bodenverfestigung mit Bindemitteln, wie zum Beispiel Kalk oder Betonbalken bzw. Pfahlgründungen nötig. Solche Maßnahmen sind nicht nur mit sehr hohen Kosten verbunden; auch technische Nachteile kann es geben: Wird zum Beispiel bei einer Bodenverfestigung zu wenig Kalk beigemischt, ist die Tragfähigkeit nicht ausreichend. Wird zu viel Kalk eingearbeitet, kann es vorkommen, dass die Bodenschicht zu steif wird. Durch Setzungen im Untergrund kann die zu harte Schicht reißen und die Rohrleitung beschädigen.
Eine kostengünstige und effiziente Alternative ist hier der Einsatz von Geogittern. Dieses wirtschaftliche und umweltfreundliche Verfahren hat sich seit Jahren bewährt und im internationalen Markt etabliert. Zwei der in den letzten Jahren realisierten Projekte werden im Folgenden detailliert vorgestellt:
Projekt Immenhausen (Hessen), Baugebietserschließung Frettholz
Das Baugebiet Frettholz im nordhessischen Immenhausen wurde durch 20 Rammkern- Sondierungen vorerkundet. Der geplante Gründungsbereich der Kanaltrassen wies vorrangig Tone und Sande sowie teilweise Schichtenwasser auf, als bei Baubeginn insbesondere stark sandige Schluffe von thixotropem Charakter mit zulaufendem Schichtenwasser angeschnitten wurden. Zur Prüfung der Tragfähigkeit der Aushubsohle wurde ein Lastplattendruckversuch nach DIN 18134 unternommen. Dabei wurde bereits nach einer Belastung mit 0,2 MN/ m2 ein Grundbruch erzeugt.
Der ursprünglich im ingenieurgeologischen Gutachten empfohlene Bodenaustausch von 0,3 m bei Antreffen weicher Böden war für die vorliegende Maßnahme nicht ausreichend bemessen worden. Das Beratungsbüro für Boden und Umwelt, C. Schubert GmbH, arbeitete daher einen Sondervorschlag aus.
Ein Bodenaustausch sowie ein Vliesstoff als Trenn- und Filterlage waren erforderlich, um das einzubauende Austauschmaterial vor Zulauf des fließfähigen Schluff-Sand Gemisches zu schützen. Als stabilisierende Maßnahme wurden ein formstabiles, knotensteifes Geogitter (Tensar SS30) und eine 20 cm dicke Magerbetonschicht empfohlen. Im oberen Bereich des Grabens war zudem die Verlegung einer Wasserleitung erforderlich, deren Bettung zusätzlich durch die Geogitter-Vliesstoff-Kombination unterstützt wurde. Der gesamte Aufbau ist schematisch in Abbildung 1 dargestellt.
Durch den Einbau der Geogitter-Vliesstoff- Kombination wurde zunächst eine stabile Grundlage für den Einbau des Magerbetons und der aufliegenden Schotterschicht geschaffen. Zur Kontrolle der Tragfähigkeit wurden drei Lastplattendruckversuche auf der Bettungsschicht vorgenommen, die mit Verformungsmodulen (EV2-Wert) zwischen 50 und 80 MN/m2 die erforderlichen Werte zeigten.
Vorteil dieses Systems ist die setzungsausgleichende Wirkung des Geogitters bei stark inhomogenen Böden.
Projekt Wewer (Nordrhein Westfalen), Ausbau eines Staukanals
Für die Erweiterung eines Staukanals in Wewer (Nordrhein Westfalen) wurden während der Vorerkundungen in Tiefen der künftigen Kanalgrabensohle sehr feuchte Tone und Schluffe sowie Feinsande erörtert. Hinsichtlich des fließfähigen Charakters der Böden wurde ein Verbau mit Spundwänden empfohlen. Laut Bodengutachten war ursprünglich nur ein Gleitschienenverbau angedacht, was sich jedoch als nicht ausreichende Sicherung erwies.
Mit dynamischen Plattendruckversuchen nach TP BF-StB, Teil B 8.3 wurde die Tragfähigkeit geprüft. Die Versuche ergaben geringe Evd-Werte zwischen 4 bis 8 MN/m2.
Für die Bettung der Rohre (DN 1400) wurden somit bodenverbessernde Zusatzmaßnahmen erforderlich.
Wie im Bild 2 dargestellt ist, wurde hier als trennende und zusätzlich stabilisierende Maßnahme eine Geogitter-Vliesstoff-Kombination (Tensar SS30-G) in und um die Bettungsschicht gelegt. Auf der Oberkante der Bettung wurden durch den Einsatz der knoten- und biegesteifen Tensar SS 30-G Evd- Werte von 50 – 70 MN /m2 nachgewiesen.
Fazit:
Der Einbau der Geogitter-Vliesstoff- Kombination vom Typ Tensar SS30-G in Zusammenhang mit einem Gründungspolster unter Kanal- und Leitungsrohren hat sich nachweislich bewährt.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass zum einen durch die trennende und filternde Wirkung des Vliesstoffes eine „saubere“ Grundlage zum Einbau eines Schotterpolsters geschaffen wurde. Zum anderen ist das Geogitter als bewehrende Komponente wirksam. Es vergrößert die Lastabtragungsflächen und gleicht Setzungsunterschiede und Spannungsspitzen aus. Erzeugt werden günstige Lastverteilung und der Abbau von Spannungsspitzen durch die Formstabilität der Gitterstruktur und der Verzahnung mit dem Schüttmaterial. Die deutliche Erhöhung der Tragfähigkeit konnte durch Plattendruckversuche nachgewiesen werden.
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