Baugrundverbesserung
Immer dann, wenn der anstehende Boden die einzutragenden Lasten durch ein Bauwerk nicht aufnehme kann, muss entweder das Gründungssystem verändert oder der Baugrund verbessert werden. Zu den Verfahren der Baugrundverbesserung gehören u.a. die Rütteldruck- und Rüttelstopfverdichtung. Die Rütteldruckverdichtung kommt bei grobkörnigen Böden wie Sanden und Kiesen zum Einsatz. Dabei sorgt ein Tiefenrüttler im Boden für Vibrationen, durch welche die Bodenkörner kurzzeitig ihren Kontakt zueinander verlieren und sich anschließend infolge der Schwerkraft wieder setzen - diesmal aber in einer kompakteren Lagerungsweise und mit weniger Hohlräumen.
Besteht der Baugrund zum Großteil aus Feinkorn ist eine Verdichtung durch ausschließliches Rütteln nicht mehr möglich. Bei der Rüttelstopfverdichtung ist daher der Tiefenrüttler an dessen Unterseite zusätzlich mit einer Schleuse versehen, durch welche bei Hochziehen des Rüttlers Sand oder Kies in den Baugrund eingebracht und zusätzlich verdichtet werden kann. Dadurch entstehen Säulen im Boden, die die Steifigkeit und Tragfähigkeit des Baugrundes erhöhen.
Verdichtete Sandsäulen in feinkörnigem, weichen Boden (hier Götterspeise)
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Dichtungen bei wasserbaulichen Erddämmen wie z.B. Deichen sind oftmals lückenhaft, unvollkommen oder fehlen sogar gänzlich. Im Ernstfall kommt es zu einer Durchsickerung, welche unter Umständen eine Beeinträchtigung der Standsicherheit mit sich bringt. Im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprojekts wird zusammen mit den Projektpartner TPH Bausysteme GmbH, GGL Leipzig GmbH und dem Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik (IWD) der TU Dresden ein Niederdruckinjektionsverfahren (LPI: Low Pressure Injection) für Lockergesteine entwickelt. Mit Hilfe des Verfahrens und dem Einsatz von Acrylatgelen wird im wasserbaulichen Erddamm, gegenüber dem Ausgangszustand, ein erhöhtes Abdichtungsniveau erzielt. Diese Methode muss mobil, schnell einsetzbar und von geringem Gewicht sein, damit eine umgehende in-situ Maßnahme auch in einem Havariefall durchführbar ist.
Mittelmaßstäbliche Versuche in Fässern zur Sensitivitätsanalyse der verwendeten geophysischen Methode
Anhand von Großversuchen mittels großmaßstäblicher Dammkörper (Dammhöhe ca. 2m, Böschungsneigung ca. 1:2) in der Wasserbauversuchshalle des IWD sowie klein- und mittelmaßstäblichen Versuchen im bodenmechanischen Labor des Instituts für Geotechnik erfolgten die versuchstechnische Erprobung, wissenschaftliche Analyse sowie technologische Optimierung des Injektionsverfahrens. Darüber hinaus wird zurzeit an einem optimierten Detektionsverfahrens mit Hilfe der Geophysik gearbeitet, welches zum zerstörungsfreien Nachweis des Injektionsergebnisses (Erfolgskontrolle) dienen soll.
Vergleich der Durchlässigkeit von reinem und mit Acrylat verbessertem Sand (Mittelwerte der Laborversuche aus Proben von Injektionskörpern)
In der Geotechnik gibt es eine Vielzahl von Gründen für boden- oder gesteinsertüchtigende Maßnahmen. Eine Möglichkeit der Bodenverbesserung ist die Verfestigung. Hierzu kommen in der Regel zementgebundene Stoffe zum Einsatz. Diese besitzen eine hohe Festigkeit und geringe Verformbarkeit. Allerdings ist ihre Aushärtezeit relativ hoch. Eine Alternative zu zementgebundenen Injektionsmaterialien bilden Reaktionskunststoffe. Mit diesen können ähnliche Festigkeiten erzielt werden, ihre Abbindezeit ist allerdings geringer und sie reagieren duktiler auf äußerliche Einwirkungen. Somit könnten mit Reaktionskunststoffen verfestigte Tragkörper, insbesondere in Fällen, bei denen eine schnelle Festigkeitsentwicklung essentiell ist, zu einer Alternative gegenüber zementgebundenen Traggliedern werden.
Momentan werden Reaktionskunststoffen insbesondere im Tunnelbau zur Riss- und Spaltverpressung eingesetzt. Ihre Einsatzfähigkeit zur Baugrundverbesserung wird derzeit am Institut für Geotechnik untersucht.
Bodenverfestigung mit Reaktionskunststoff im Labor des Institus für Geotechnik