Von Andrew Lees
Zellenartige Gründungssysteme aus Geokunststoffen können eine kosteneffiziente und ökologisch sinnvolle Alternative zu traditionellen Gründungs- und Bodenverbesserungsmaßnahmen für Dämme, Deiche und Arbeitsebenen sein.
Geotechniker können der Herausforderung, solche Konstrukionen auf gering oder wechselnd tragfähigem Baugrund, wie Ton, Schluff, Sand oder Torf herzustellen auf unterschiedliche Weise begegnen.
Der einfachste Weg ist, die gering tragfähigen Bereiche auszukoffern und durch besseres Material zu ersetzen. Das ist wenig praktikabel, wenn es sich dabei um mächtige Sedimente handelt. Abgesehen davon ist ein Austausch teuer, zeitraubend und nicht besonders umweltfreundlich.
Andererseits können chemische Bindemittel zur Stabilisierung in den Baugrund eingearbeitet werden. Das ist zwar umweltfreundlicher als ein Bodenaustausch, weil weniger Fremdmaterial herbeigeschafft werden muss, aber das Verfahren ist nicht für alle Böden geeignet. Beispielsweise besteht ein Risiko der Verschlechterung der Tragfähigkeit durch häufige nass-trocken-Wechsel. Darüber hinaus kann der behandelte Boden unerwünschte Staueigenschaften entwickeln oder Chemikalien in das Grund-, bzw. Sickerwasser abgeben.
Pfahlgründungen sind eine weitere Option, aber diese sind teurer und benötigen – wie die Bindemittelstabilisierung – schweres Gerät, dessen Einsatz auf derart weichem Untergrund meist schwierig ist.
Zellenartige Gründungssysteme aus Geokunststoffen
Zellenartige Gründungssysteme aus Geokunststoffen sind erprobte Alternativen. Sie werden bereits seit den frühen 1980er Jahren für die Gründung von Erdbauwerken über gering tragfähigem Baugrund eingesetzt. Solche Matten sind häufig 1 m dick und bestehen aus 100 – 200 mm dicken „Geozellen“. Sie werden als Erosionsschutz, zur Ansiedlung von Vegetation und für Anwendungen im Straßenbau verwendet.
Die „Zellen“ der Geogitterstruktur werden mit Schotter gefüllt, um eine steife Gründungsebene zu erzeugen. So werden Setzungsdifferenzen ausgeglichen, seitliches Ausweichen des Materials reduziert und die Tragfähigkeit und Stabilität erhöht. Der Bauablauf kann beschleunigt werden.
Ground Coffee Episode 8: Andrew Lees ist wieder in der Küche. Sein einfacher Versuch zeigt die Vorteile eines dreidimensionalen Gründungselementes aus Geogittern.
In der Regel ist es nicht nötig, Boden auszukoffern und zu entfernen. Das Element kann direkt auf dem gering tragfähigen Baugrund errichtet werden. Nach Befüllung kann es einfach Vertikaldrainagen aufnehmen, um die Konsolidierung weiter zu beschleunigen.
Anders als bei Pfahlgründungen oder Bindemitteleinsatz wird das System von Hand montiert werden. Hunderte von Quadratmetern können so täglich unabhängig von der Witterung hergestellt.
Diese Systeme sind umweltfreundlicher. Sie reduzieren das Risiko der chemischen Grundwasserbeeinträchtigung, stellen keine unerwünschten Hindernisse für Sicker- bzw. Grundwasser dar und ermöglichen den Einsatz recycelter Schüttmaterialien.
TensarTech® Stratum® besteht aus einem Tensar TriAx-Geogitter an der Basis, kombiniert mit einaxialen Geogittern zur Bildung der Wabenstruktur.
TensarTech® Stratum® als Gründungselement für einen Straßendamm in Glasgow
Der Einsatz von TensarTech® Stratum® als Alterative zur Bindemittelstabilisierung senkte die Baukosten um 500.000 £ für ein Bauvorhaben in Robroyston, Glasgow (Fertigstellung 2020).
Drohnenaufnahmen TensarTech® Stratum® in Robroyston 2019
Die Straße verbindet den neuen Bahnhof Robroyston mit der Autobahn M80 und einer großen Wohnsiedlung. Die schwierigen Bodenbedingungen, bestehend aus Auffüllungen über glazialem Ton mit häufigen, großen Torftaschen, erforderten eine technische Lösung zur Reduzierung von Setzungsdifferenzen des Erdbauwerks. Das Aufschütten des 580 m langen Damms wäre zu teuer gewesen und der ursprüngliche Plan einer tiefgreifenden Bindemittelverbesserung wäre zeitaufwändig und komplex gewesen, mit der Gefahr einer Kontamination der nahegelegenen Wasserläufe und des Grundwassers.
In Zusammenarbeit mit dem Glasgow City Council und dem Bauunternehmen lieferte Tensar eine alternative Planung unter Einsatz von TensarTech® Stratum®.
Der ausführende Subunternehmer installierte wöchentlich bis zu 1.500 m2 TensarTech® Stratum® von Hand, wobei die Zellen mit verdichtetem recyceltem Abbruchmaterial gefüllt wurden. Dadurch wurde ein 1,3 m dickes steifes schwimmendes Gründungselement geschaffen, das die Stabilität verbessert, die Tragfähigkeit erhöht, Setzungsdifferenzen reduziert und als Drainageschicht fungiert. Der Erfolg der Maßnahme wurde durch umfassende Setzungskontrollen bestätigt. Die Setzungsdifferenzen fielen geringer aus als prognostiziert.
Weitere beispielhafte Projekte aus Deutschland mit TensarTech® Stratum® finden Sie hier unter „Flachgründung“.