Die Vorteile von Gründungselementen mit Zellenstruktur

Von Andrew Lees

Dreidimensionale Gründungselemente mit Zellenstrukturen für Dämme auf sehr gering tragfähigem Baugrund bieten häufig ökonomische und ökologische Vorteile gegenüber traditionellen Gründungsverfahren und Bodenverbesserungsmaßnahmen. 

Einen Damm auf schwierigen Baugrund, wie Ton, Schluff, Sand oder Torf zu bauen stellt eine Herausforderung dar, der Geotechniker auf verschiedene Weise begegnen können: 

Die einfachste Herangehensweise ist, nicht tragfähige Bodenkörper gegen besseres Schüttmaterial auszutauschen. Dies scheidet jedoch aus, wenn die Schichten zu mächtig sind, denn Bodenaustausch ist teuer, zeitraubend und nicht besonders umweltfreundlich. 

Alternativ können chemische Bindemittel in den Boden eingearbeitet werden, um die Tragfähigkeit zu erhöhen. Das ist zwar mitunter ökologischer als Boden auszukoffern, zu entsorgen und zu ersetzen aber nicht alle Böden lassen dies zu. Zudem können wechselnde Wassergehalte die Eigenschaften verschlechtern. Die so behandelten Böden können unerwünscht wasserstauende Eigenschaften entwickeln und es besteht ein Risiko, dass Chemikalien in das Grundwasser gelangen.

Tiefgründungselemente, wie Pfähle und Rüttelstopfsäulen sind andere Möglichkeiten. Sie sind aber teurer und die benötigten schweren Geräte und Maschinen finden - wie bei der Bodenverbesserung - auf dem weichen Untergrund kaum Halt. 

Gründungselement mit Zellenstruktur aus Geokunststoffen 

Gründungselemente mit Geokunststoffzellen wurden bereits in den 1980er Jahren als Alternative eingesetzt und getestet, um die Tragfähigkeit über gering tragfähigen Bodenstrukturen zu erhöhen. Solche Einheiten waren in der Regel 1 m dickbestanden aus 100 – 200 mm weiten „Geozellen“ und wurden ursprünglich eingesetzt, um Erosion zu verhindern, Pflanzenbewuchs zu ermöglichen und Bankette zu befestigen. 

Ein Gründungselement mit Zellenstruktur enthält „Zellen“ aus Geogittern, die mit Schüttmaterial befüllt werden, um eine quasi-biegesteife Platte herzustellen. Diese verringert ungleichmäßige Setzungen, reduziert seitliches Ausweichen, erhöht die Tragfähigkeit sowie die Stabilität und kann den Dammbau beschleunigen. 

Ground Coffee: Andrew Lees führt in seiner Küche ein einfaches Experiment durch und demonstriert die Vorteile eines Gründungselementes mit Zellenstruktur. 

Häufig ist es nicht nötig, den Oberboden und die Vegetationsdecke zu entfernen. Das Element kann direkt auf dem gering tragfähigen Boden gebaut werden. Wenn nötig kann das System nach der Befüllung Vertikaldrainagen aufnehmen, um die Konsolidierung zusätzlich zu beschleunigen. 

Anders als bei Pfählen und Bodenverbesserung wird das System schnell und einfach per Hand aufgebaut. Witterungsunabhängig können so täglich hunderte Quadratmeter installiert werden.  

Die ökologischen Vorteile liegen auf der Hand: Das Grundwasser wird weder durch stauende Eigenschaften noch durch Schadstoffeintrag beeinträchtigt. Der Einsatz von Recyclingbaustoffen als Füllmaterial ist möglich. 

Das Gründungselement mit Zellenstruktur TensarTech Stratum besteht aus einem TriAx-Geogitter an der Basis und einaxialen Geogittern, welche die Seiten der dreieckigen Zellen bilden. 

TensarTech Stratum als Dammgründung in Glasgow 

2020 reduzierte der Einsatz von TensarTech Stratum in Robroyston, Glasgow als Alternative zu tiefgreifender Bodenkonditionierung die Baukosten für einen neuen Straßendamm um 500.000 £. 

Drohnenaufnahmen der Installation von TensarTech Stratum in Robroyston im Jahr 2019. 

Die Straße verbindet den Bahnhof mit der Autobahn und einem Erschließungsgebiet für Wohngebäude. Die schwierigen Baugrundverhältnisse - Auffüllungen über Geschiebemergel mit häufigen, großen Torflinsen – erforderten eine ingenieurtechnische Lösung, um Setzungsdifferenzen zu reduzieren. Eine Pfahlgründung des 580 m langen Dammes wurde aus Kostengründen ausgeschlossen. Die ursprünglich geplante tiefgründige Bodenverbesserung wäre kompliziert und zeitaufwändig gewesen. Zudem bestand das Risiko der Kontamination benachbarter Gewässer und des Grundwassers. 

Gemeinsam mit dem Auftraggeber und dem Generalunternehmer erarbeitete Tensar eine vollwertige Alternative mit TensarTech Stratum. 

Das ausführende Unternehmen stellte bis zu 1.500 m² Elementfläche einschließlich Befüllung und Verdichtung pro Woche her. Das fertige Gründungselement verbessert die Stabilität, erhöht die Tragfähigkeit, verringert Setzungsdifferenzen und wirkt wie eine Drainageschicht. Umfangreiche Setzungsmessungen des Dammbauwerks zeigen geringere Setzungsbeträge als vorab geschätzt und bestätigen den Erfolg der Maßnahme. 

TensarTech Stratum wird seit vielen Jahren auch in Deutschland mit großem Erfolg, beispielsweise für die Herstellung hochbelasteter Arbeitsebenen und Kranstellflächen sowie im ungebundenen Oberbau von Verkehrsflächen eingesetzt. Es eignet sich ebenfalls hervorragend als alternatives Gründungselement für Deiche wie der Einsatz am Klimadeich Nordstrand zeigte.

Weitere Informationen zu anderen Projekten finden Sie hier.

Themen:Grundbau

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