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GeoResources Verlag ISSN | Digital 2364-0278 • Druck 2364-8414
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bauma 2019KletterausbildungWasserbauNiederdruckinjektion
MikropfähleGeokunststoffeAbdichtungTunnel Rastatt
TübbingherstellungSchachtbauSeltenerdelementeEndlager/Geothermie
Zeitschrift
Fachzeitschrift für Ressourcen, Bergbau, Geotechnik, Tunnelbau
und Equipment 03 | 2018
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GeoResources Zeitschrift 3 | 2018 Inhaltsverzeichnis
www.georesources.net
Inhalt 3
Inhaltsverzeichnis4 Impressum Auf eIn Wort 5 bauma 2019 –
innovativ, global,
digital und attraktiv Klaus Stöckmann
Nächstes Jahr ist es wieder so weit: vom 8. bis 14. April 2019
findet zum 32. Mal in München die bauma statt. Bisher ist die
Weltleitmesse von Rekord zu Rekord geeilt. Die Veranstalter hoffen,
dass es auch 2019 so bleibt und die führende Rolle der bauma als
größte Fachmesse der Welt erneut unter Beweis ge-stellt werden
kann.
bauma • Bau- und Bergbaumaschinen • Messe • Bergbau •
Tunnelbau • Geotechnik
GeotechnIk 7 Aufstieg in die Zukunft der Geotechnik –
Georado professionalisiert Kletterausbildung Frank Schütze
Das Konzept der Georado Stiftung geht auf. Die im Vorder-gund
stehende Verknüpfung von Theorie und Praxis wird in der Branche gut
angenommen. Die Praxistage der Geotechnik finden breite Resonanz.
Das Areal hat sich zu einem Schulungs-zentrum entwickelt, das
vielfältige Möglichkeiten bietet, die Fels- und Böschungssicherung
aber auch die Kletterausbildung praxisnah zu erlernen. Mit dem
neuen Kletterturm wurde ein Meilenstein erreicht, und weitere Ideen
werden schon in die Tat umgesetzt.
Geotechnik • Ausbildung • Veranstaltung • Naturgefahren •
Arbeitssicherheit
GeotechnIk 11 Kunststoffinjektionen in wasserbaulichen Damm-
bauwerken Ulf Helbig, Vladislava Kostkanová und Götz
Tintelnot
Wasserbauliche Erddämme, z. B. Deiche, besitzen oft
unvollkom-mene oder gar keine Dichtungen, sodass sich im
Einstaufall eine Durchsickerung unter Umständen mit
Beeinträchtigung der Standsicherheit einstellt. Im Rahmen eines
FuE-Projekts wurde ein Niederdruckinjektionsverfahren (LPI: Low
Pressure Injection) für Lockergesteine entwickelt, das unter
Einsatz von Acrylatgelen ein erhöhtes Abdichtungsniveau erzielt.
Der Fokus liegt auf der Be-seitigung von Leckagen in Dichtungen,
den Anschlussbereichen zwischen Erd- und Massivbauwerk sowie auf
Querungen. Eine Vermischung des Korngerüsts mit dem
Injektionsmittel verbes-sert die Scher- und die einaxiale
Druckfestigkeit deutlich und re-duziert die hydraulische
Leitfähigkeit im Bodengefüge signifikant.
Geotechnik • Wasserbau • Injektionstechnik • Dammbau •
Forschung • Versuchstechnik
GeotechnIk 19 Dauerhafter Einsatz von Mikropfählen
im Wasserbau Freddy Lopez
Der Baustoff Stahl hat die Entwicklung des Hafen- und
Verkehrs-wasserbaus stark beeinflusst. Neue Infrastruktur wird
üblicher-weise für eine Lebensdauer von mehr als 100 Jahren
geplant. Nachträgliche Korrosionsschutzmaßnahmen oder
Vollerneue-rungen sind sehr schwierig oder nur bedingt
durchführbar. Das stellt hohe Anforderungen an die
Korrosionsbeständigkeit der Stahlbauteile und ist wichtig für die
Planung. Dieser Beitrag be-fasst sich mit dem dauerhaften
Korrosionsschutz selbstbohren-
der Mikropfähle und ihrem Einsatz zur Rückverankerung oder
Auftriebssicherung im Wasserbau.
Geotechnik • Wasserbau • Pfähle • Stahl • Korrosionsschutz •
Rückverankerung
GeotechnIk 25 Bauen mit Geokunststoffen im Großprojekt
Stutt-
gart-Ulm der Deutschen Bahn AG – Teil 1 Fahrwegab-dichtung
zum Grundwasserschutz
Markus Hempel und Andreas StimmIm Großprojekt Stuttgart-Ulm der
Deutschen Bahn AG kom-men in unterschiedlichen Bereichen und mit
unterschiedlichen Funktionen Geokunststoffe zum Einsatz. Dieser
Teil 1 einer Bei-tragsreihe berichtet über die
Fahrwegabdichtung mit Kunst-stoffdichtungsbahnen im Bereich der
Albhochfläche.
Geotechnik • Tunnelbau • Geokunststoffe • Großprojekt •
Abdichtung • Deutschland
GeotechnIk 30 IVG veröffentlicht Leitfaden zur Bauweise
mit Asphalteinlagen im Straßenbau Industrieverband für
Geokunststoffe e. V. (IVG),
Obernburg, DeutschlandAsphalteinlagen bieten sowohl bei
Sanierungsmaßnahmen als auch bei Neubauten eine wirtschaftliche
Lösung, um die Ge-brauchstauglichkeit von Verkehrswegen in
Asphaltbauweise zu erhöhen und die Nutzungsdauer zu verlängern. Die
Rissbildung wird verzögert, wodurch Erhaltungs- bzw.
Sanierungsintervalle nachweislich verlängert werden. Ein Leitfaden
des IVG hilft bei der Systemauswahl.
Geotechnik • Straßenbau • Geokunststoffe • Leitfaden
GeotechnIk 32 Belastungsversuche zum Nachweis der
Erhöhung der Gebrauchstauglichkeit von Verkehrsflächen mit
Geogittern
Daniel CammarataGeogitter können nicht nur die Tragfähigkeit,
sondern auch die Gebrauchstauglichkeit von Straßen erhöhen und
dadurch größere Instandhaltungsintervalle und Kosteneinsparungen
ermöglichen. Beim Nachweis ihrer Wirksamkeit helfen in den USA
entwickelte Belastungsversuche.
Geotechnik • Straßenbau • Geokunststoffe • Geogitter •
Gebrauchstauglichkeit • Belastungsversuche
GeotechnIk 36 Brücke „Brug van den Azijn” in Belgien – 75°
geneigte
Mechanisch Stabilisierte Erdwälle Francesco Masola, Giulia Lugli
und Michael Arndt
Die Architekten der Brücke „Brug van den Azijn” in Antwerpen,
Belgien, planten eine herausfordernde Fassade. Maccaferri musste
das „Mac Res System“ für mechanisch stabilisierte Erd-wälle (MSE)
anpassen, um die Anforderungen zu erfüllen.
Geotechnik • Bewehrte Erde • Brücken • Beton •
Geokunststoffe • Belgien
tunnelbAu 40 Aktueller Stand am Tunnel Rastatt
ein Jahr nach der Havarie Roland Herr
Ein Jahr nach der Havarie am 12. August 2017 schreiten die
Arbei-ten am Tunnel Rastatt weiter voran. Der Rückbau der
Betonverfül-lung hat begonnen. Ein vertiefendes Erkundungsprogramm
wird
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GeoResources Zeitschrift 3 | 2018 www.georesources.net
Inhaltsverzeichnis
4 Inhalt
berGbAu und rohstoffe47 Vermarktungsfähigkeit nachhaltiger
Permanentmagneten mit brasilianischen Seltenerdelementen
Alfred Niski, Stefanie Krause und Olaf DruscheDer Markt für
Seltenerdelemente (SEE) und SEE-basierte
Hoch-leistungspermanentmagnete wird aktuell von China dominiert.
Die Technische Hochschule Georg Agricola (THGA) analysiert
Vermarktungschancen für nachhaltig produzierte
Hochleis-tungspermanentmagneten mit SEE aus Brasilien als
alternative Bezugsquelle für die deutsche Industrie. Die
Wettbewerbsfä-higkeit und ethische und ökologische Standards
entlang der Wertschöpfungkette sollen gefördert werden.
Rohstoffe • Bergbau • Studie • Seltene Erden • Batterie•
Nachhaltigkeit • Vermarktung
berGbAu, GeotechnIk und enerGIe 53 19. ABK zum neuen
Standortauswahlgesetz (Stan-
dAG) und Veränderungen für die atomare Endlager-suche und
Geothermievorhaben
Hendrik HamacherDas 19. Aachener Altlasten- und
Bergschadenkundliche Kol-loquium (ABK) behandelte das 2017
novellierte Standortaus-wahlgesetz (StandAG) und beleuchtete die
weitreichenden Auswirkungen auf aktuelle Endlagerprojekte und
Geothermie-vorhaben.
Bergbau • Geotechnik • Energie • Endlager • Geothermie • Recht •
Tagung
GeoResources Zeitschrift / Journal4. Jahrgang, Fachzeitschrift
für Bergbau, Tunnelbau, Geotechnik und EquipmentErscheinungsdatum:
20.09.2018ISSN | Digital 2364-0278 • Druck
2364-8414Erscheinungsweise:GeoResources erscheint mit 4 Ausga-ben
pro Jahr in deutscher ( GeoResources Zeitschrift) und 4 Ausgaben in
englischer Sprache (GeoResources Journal) als On-line-Ausgaben
(www.georesources.net). Zusätzlich erscheinen Zeitschrift und
Jour-nal in angepasster Auflagenhöhe in ge-druckter Form. Bei
Interesse an gedruckten Exemplaren setzen Sie sich bitte mit uns in
Verbindung, um weitere Informationen zu erhalten
([email protected]).Bezugspreis:Online kostenfrei, Printausgaben
100 €/a je Sprache, deutsch und englisch kombi-niert 150 €/a,
Studenten 50 % Rabatt, incl. Porto, Verpackung und dt.
Steuern.Chefredaktion: Dr.-Ing. M.A. Katrin Brummermann Mobil: +49
151 70 888 162 E-Mail: [email protected] Dipl.-Ing. Manfred
KönigMobil: +49 172 244 16 16 E-Mail: [email protected]
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Manfred KönigOleanderweg 1247228 DuisburgMobil: +49 172 244 1616
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genommen sind Wissenschaft und nicht-kommerzieller Unterricht.
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eingereichten Manuskripte bleiben im Ei-gentum der Autoren
(Verfasser), solange die Einreichung unentgeltlich erfolgte. Die
inhaltliche Verantwortung für mit Namen gekennzeichnete Beiträge
und gelieferte Fotos und Grafiken übernimmt der Verfas-ser.
Titelbild: Seit inzwischen 40 Jahren beschäftigt sich Tensar®
mit der Entwicklung, Herstel-lung und der An- bzw. Verwendung von
Geogittern und Geokunststoffen. Anwen-dungsbereiche finden sich in
der Trag-schichtstabilisierung, in der Bewehrung von Stützbauwerken
sowie in der Asphalt-bewehrung wieder. Das Titelbild zeigt das
Tensar® TriAx® Geogitter, welches auf einer Kranstellfläche auf
gering tragfähigem Un-tergrund verlegt wurde und bei der Erhö-hung
der Tragfähigkeit des ungebundenen Oberbaus durch Stabilisierung
der Kornpar-tikel hilft. Das Tensar® TriAx® Geogitter stellt eine
ökonomische und ökologische Alterna-tive zu konventionellen
Bauweisen dar. Mehr Informationen: www.tensar.de
Impressum
im September beendet. Das zwischen der Arbeitsgemeinschaft
Tunnel Rastatt und der Deutschen Bahn vereinbarte Beweiserhe-bungs-
und Schlichtungsverfahren zur Klärung der Ursachen des Schadens
beim Tunnelvortrieb läuft noch.
Tunnelbau • Geotechnik • Schaden • Baufortschritt •
Deutschland
tunnelbAu und produktmeldunG 42 Innovative Lastverteilungsplatte
für Tübbinge Georg Michael beteiligungs GmbH
Bei Vortriebsverzögerungen können Tübbinge vor ihrem Ein-bau im
Tunnel auf den Lagerplätzen unerwartet lange der Wit-terung
ausgesetzt werden. Eine neue witterungsbeständigere
Lastverteilungsplatte soll Schäden vermeiden, aber auch eine
effizientere und sicherere Montage und einfachere Logistik
er-möglichen.
Tunnelbau • Tübbing • Produktentwicklung • Effizienz •
Arbeitssicherheit • Umweltschutz
berGbAu und GeotechnIk 44 Schächte für das Bergwerk Woodsmith
Mine
in Nord Yorkshire in Großbritannien GeoResources Team
In Nord Yorkshire in Großbritannien wird von Sirius Minerals PLC
ein tiefes untertägiges Bergwerk gebaut. In dem Bergwerk wird
Polyhalit gewonnen werden, ein hochwertiges Düngemit-tel. Alle
Bergbau- und Transportaktivitäten sollen unter Tage stattfinden.
Dieser Artikel behandelt insbesondere die Service-, Produktions-
und Tunnelschächte.
Bergbau • Geotechnik • Tunnelbau • Schachtbau • Schlitzwand •
Großbritannien
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auf eIn Wort 5
Stöckmann: GeoResources Zeitschrift 3 | 2018bauma 2019 –
innovativ, global, digital und attraktiv www.georesources.net
Als Innovationsmotor der globalen Bau-, Bau-stoff- und
Bergbaumaschinenbranche zieht die bauma alle drei Jahre mehr als
eine halbe Milli-on Besucher aus über 200 Ländern an. Wie in
Amerika die CONEXPO oder die MinExpo hat für den Rest der Welt die
bauma eine große Anziehungskraft. Geht es in Las Vegas sehr
amerikanisch zu, wartet in München auf Besucher und Aussteller
bayerisch-deutsche Gast-freundschaft (was weniger für die
Übernachtungspreise gilt, aber Marktwirtschaft pur ist). Davon aber
abgese-hen ist die Weltleitmesse eine optimale Plattform, sich
einen umfassenden Überblick über modernste Technik zu verschaffen
und gezielt Geschäfte zu tätigen oder in-ternationale Märkte zu
erschließen. Das bestätigen die 583.736 Besucher aus 219 Ländern
bei der letzten bau-ma 2016, darunter 138.929 Besucher aus dem
Bereich Mining, die das offenbar ebenso einschätzen. Über-haupt
beeindruckt die bauma im Vergleich zu Las Ve-gas – ob MinExpo oder
CONEXPO-CON/AGG – schon alleine durch Zahlen: 605.000 m²
in München gegen 78.038 m² bzw. 232.257 m² in Las Vegas.
Selbst beide US-Shows zusammengenommen erreichen die Fläche der
bauma nicht.
Innovationen und InnovationspreisAber Menge ist nicht alles.
Innovationen sind das Treibmittel des Erfolgs. Der bauma-Zyklus ist
mit drei Jahren perfekt auf den Innovationszyklus der Branche
abgestimmt. Dies zeigt unter anderem der bauma In-novationspreis,
der unter maßgeblicher Beteiligung des VDMA, der bauma und der
Spitzenverbände der Deutschen Bauwirtschaft ins Leben gerufen
wurde, um den Ruf der Messe als den Herzschlag der Branche zu
unterstreichen. Über 100 Aussteller haben sich 2016 an
dem Wettbewerb um die besten Lösungen in fünf Kate-gorien
beteiligt:
▶ Maschine ▶ Komponente/digitale Systeme ▶
Bauwerk/-verfahren/-prozesse ▶ Wissenschaft/Forschung ▶ Design
2019 rechnen die Organisatoren mit mindestens einer ähnlich
hohen Beteiligung. Wettbewerbsbeiträge konn-ten bis zum 5.
September angemeldet werden.
Nächstes Jahr ist es wieder so weit: vom 8. bis 14. April 2019
findet zum 32. Mal in München die bauma statt. Bisher ist die
Weltleitmesse von Rekord zu Rekord geeilt. Die Veranstalter hoffen,
dass es auch 2019 so bleibt und die führende Rolle der bauma als
größte Fachmesse der Welt erneut unter Beweis gestellt werden
kann.
bauma • Bau- und Bergbaumaschinen • Messe • Bergbau •
Tunnelbau • Geotechnik
bauma 2019 – innovativ, global, digital und attraktivKlaus
Stöckmann, Stellvertretender Geschäftsführer, VDMA Mining,
Frankfurt, Deutschland
© Messe München
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6 auf eIn Wort
GeoResources Zeitschrift 3 | 2018 Stöckmann:www.georesources.net
bauma 2019 – innovativ, global, digital und attraktiv
Im Verlauf der Messe werden am „Innovation Day“ nicht nur diese
Entwicklungen im bauma Forum in der Halle C2 den Besuchern
vorgestellt. Auch neue Ergeb-nisse aus Projekten der
Gemeinschaftsforschung stellen Universitäten dort unter dem
Stichwort „Forschung live“ vor.
DigitalisierungWas vor drei Jahren noch einzelne Ansätze waren,
dürf-te 2019 einen großen Raum einnehmen: die Digitali-sierung von
Maschinen und Prozessen, egal ob auf der Baustelle, in Maschinen,
bei der Kommunikation von Maschinen untereinander, bei der
„Rohstoffgewinnung 4.0“ mit autonomen Maschinen (ohne Menschen in
gefährlichen Bereichen) oder bei der sensorgestützten
automatisierten Aufbereitung von (Bau-)Rohstoffen.
Initiativen für die JugendEinige der beteiligten Hochschulen
zeigen darüber hi-naus Ansätze für neue Lösungen bei Maschinen oder
Verfahren und werben außerdem um akademischen
(Ingenieur-)Nachwuchs.
bauma 2019 in München:Weitere Informationen:
www.bauma.dewww.bauma-innovationspreis.de
An die Jugend richtet sich auch THINK BIG. Diese Initiative von
Ausstellern und dem VDMA zur Wer-bung für technische Berufe in der
Bau- und Bergbauma-schinenbranche lockte 2016 rund 15.000
Schülerinnen und Schüler auf die Messe und zu den Vorführungen an
den Maschinen und Simulatoren. 2019 werden 17 Unternehmen,
Institutionen und Verbände teilnehmen und den jungen Teilnehmern
praktische Erfahrungen vermitteln.
Das Kernstück wird an allen Messetagen die „Werk-statt Live!“
mit 20-minütigen Vorführungen sein. Ech-te Auszubildende zeigen an
echten Maschinen, was sie lernen und später im Berufsleben können
müssen.
Partnerland KanadaSchließlich verspricht das Partnerland Kanada
mit seinem Reichtum an Rohstoffen und seinem großen Bedarf an
Infrastrukturausbau, der bauma 2019 inte-ressante Impulse zu geben.
An den beiden ersten Mes-setagen sind Veranstaltungen zu Kanada im
bauma Fo-rum in der Halle C2 geplant.
Wir freuen uns auf Ihren Besuch bei der bauma 2019 in München in
der Halle C2.
IhrKlaus Stöckmann
Kontakt:[email protected]://mining.vdma.org
© Messe München
© Messe München
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GeotechnIk 7
Schütze: GeoResources Zeitschrift 3 | 2018Aufstieg in die
Zukunft der Geotechnik – Georado professionalisiert
Kletterausbildung www.georesources.net
Das Konzept der Georado Stiftung geht auf. Die im Vordergund
stehende Verknüpfung von Theo-rie und Praxis wird in der Branche
gut angenom-men. Die Praxistage der Geotechnik finden breite
Resonanz. Das Areal hat sich zu einem Schulungs-zentrum entwickelt,
das vielfältige Möglichkeiten bietet, die Fels- und
Böschungssicherung aber auch die Kletterausbildung praxisnah zu
erlernen. Mit dem neuen Kletterturm wurde ein Meilen-stein
erreicht, und weitere Ideen werden schon in die Tat umgesetzt.
Geotechnik • Ausbildung • Veranstaltung • Naturgefahren •
Arbeitssicherheit
Aufstieg in die Zukunft der Geotechnik – Georado
professionalisiert KletterausbildungFrank Schütze, Priori
Relations, Leipzig, Deutschland
Bild 1: Neuer Kletterturm auf dem Georadogelände
Mit Georado, der geotechnischen Erlebniswelt im Tharandter Wald
zwischen Freiberg und Dresden, haben Branchenvertreter sowie
Berufseinsteiger der Geotechnik eine Anlaufstelle, um viele Themen
ihres Arbeitsfelds hautnah zu erleben. Die gewinnbringende
Verknüpfung von Theorie und Praxis steht dabei stets im
Vordergrund. Wie gut das Konzept der verantwort-lichen Georado
Stiftung aufgeht, zeigt die Entwicklung des Areals in den
vergangenen Jahren. So hat sich die geotechnische Erlebniswelt zu
einem kompetenten Schulungszentrum entwickelt und bietet auf dem
Gelände vielfältige Möglichkeiten, die Fels- und
Bö-schungssicherung, aber auch die Kletterausbildung pra-xisnah zu
erlernen. Erst jüngst konnte mit der Installa-tion eines festen
Kletterturms ein weiterer Meilenstein verwirklicht und die
Ausbildung in der Geotechnik weiter professionalisiert werden
(Bild 1). Doch damit nicht genug. Die Macher nehmen bereits
die nächsten Aufgaben in den Fokus.
3. Praxistag der Geotechnik im Mai 2018 – Plattform für
gesamte BrancheDie Veranstaltung, die vom 3. bis 4. Mai 2018
Wissen-schaftler und Praktiker auf einzigartige Weise
zusam-menbrachte, stand unter dem Themenschwerpunkt
„Naturgefahren“. Über beide Tage waren rund 300 Teilnehmer aus acht
verschiedenen Hochschulen sowie Universitäten anwesend und machten
die Veranstaltung zugleich zur Jobbörse für die Ingenieure der
Zukunft. In den Workshoppausen oder an den Präsentations-ständen
wurden Kontakte geknüpft, Studienarbeiten diskutiert oder Praktika
vereinbart. Außer den Studie-renden der Fachbereiche Geotechnik
waren Fachleute der gesamten Branche anwesend. Es kamen Vertreter
aus Behörden, Ingenieure aus planenden Büros oder aus ausführenden
Betrieben und regionale Fachfirmen so-wie nationale und
internationale Produkthersteller, um bei der innovativen Form der
Wissensvermittlung mit starkem Praxisbezug dabei zu sein. Deutlich
spürbar: Die Zukunft der Branche stand bei allen Teilnehmern im
Mittelpunkt. Moderne Verfahren und Geräte, neue Forschungsprojekte
sowie vor allem der Gewinn von Fachkräften waren die dominierenden
Themen.
Vielfältiges AngebotWährend des 3. Praxistags der Geotechnik
wurde gro-ßer Wert auf die Vielfalt der Angebote gelegt –
entspre-chend lang war die Liste der Möglichkeiten. Innerhalb
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8 GeotechnIk
GeoResources Zeitschrift 3 | 2018 Schütze:www.georesources.net
Aufstieg in die Zukunft der Geotechnik – Georado professionalisiert
Kletterausbildung
Im Gespräch mit Ausbilder für Höhenarbeiten in der
Geotechnik
Die Anforderungen für Kletterarbeiten in der Geo-technik
unterliegen einem starken Wandel. Jürgen Unger-Temmes
Geschäftsführer des Unternehmens Geoalpin GmbH, Kranichfeld, selbst
Geologe und erfahrener Ausbilder für Höhenarbeiten am Fels,
erläuterte Frank Schütze im Interview, welche Ände-rungen bei der
Ausbildung dringend notwendig sind und warum der Kletterturm auf
dem Georadogelän-de, den er für seine Ausbildungskurse nutzt, ein
wich-tiger Baustein für mehr Sicherheit am Fels ist.
Frage: Sie plädieren für eine Verbesserung der Ausbil-dung für
Höhenarbeiten am Fels und engagieren sich sehr für die
Wissensvermittlung – sowohl bei Firmen als auch bei Planern,
Gutachtern und Behörden. Wel-che Gründe bewegen Sie dazu?
Jürgen Unger-Temmes: Die gesetzlichen Anforde-rungen für die
Ausbildung im gewerblichen Klettern sind in den vergangenen 20
Jahren stark gestiegen. Ab 2002 haben die ersten
Hangsicherungsfirmen begon-nen, ihre Mitarbeiter auszubilden, seit
einigen Jahren nehmen die Berufsgenossenschaften die Vorschriften
in den Fokus. Das ist dringend notwendig! Ich stelle immer wieder
fest, dass die gesetzlichen Anforderun-gen für Höhenarbeiten in
Ausschreibungen aufgrund mangelnder Kenntnis der Bearbeiter keine
oder nur unzureichende Widerspiegelung finden. Kurz gesagt:
Qualität und Sicherheit leiden unter dem aktuellen Status Quo.
Jürgen Unger-Temmes, Geoalpin GmbH, hat die Ausbildung für
Höhenarbeiten im Blick
Frage: Verstehe ich es richtig, dass Training on the Job keine
gute Idee ist?
Jürgen Unger-Temmes: Ja, das ist auf keinen Fall eine gute Idee!
Wer im Fels arbeitet, trifft auf ständig wech-selnde und oft
undefinierte Bedingungen und muss deshalb bestens geschult und
vorbereitet sein. Gut ist, dass die Berufsgenossenschaften die
entsprechen-den Fachverbände mit der DGUV-I 212-001 [1] als
Durchführungsbestimmung unter einen Hut gebracht haben. Das ist ein
wichtiger Schritt. Die spezifischen Anforderungen in der
Hangsicherung sind aber oft so komplex, dass sich viele
Positionierungsabläufe nicht in ein Schema F pressen lassen.
Aus diesem Grund ist das effiziente Training unterschiedlichster
Abläufe bis hin zu Höhenrettungen enorm wichtig. Der bislang
einzige installierte Kletterturm auf dem Georadoge-lände kann einen
wichtigen Beitrag dazu leisten.
Frage: Inwiefern kann er das?
Jürgen Unger-Temmes: Bei Höhenarbeiten am Fels gibt es keine
Routineaufträge. An einem speziell auf die wechselnden
Anforderungen abgestimmten Klet-terturm wie bei Georado kann man
die theoretischen Grundlagen erläutern und gleich in der Praxis –
sozu-sagen unter optimalen Laborbedingungen – trainie-ren. Solch
ein Kletterturm ist für die vielfältigen An-wendungsszenarien
bestens aufgestellt und sorgt für die Möglichkeit einer fundierten
Ausbildung der Hö-henarbeiter. Das ist ein Glücksfall für alle
Branchen-teilnehmer, denn neben den hohen Qualitätsanfor-derungen
ist vor allem der Arbeitsschutz ein immens wichtiges Thema, das
große Aufmerksamkeit verlangt.
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GeotechnIk 9
Schütze: GeoResources Zeitschrift 3 | 2018Aufstieg in die
Zukunft der Geotechnik – Georado professionalisiert
Kletterausbildung www.georesources.net
technik im Mai dieses Jahres den Kletterturm für seine Workshops
mit Berufseinsteigern aber auch erfahrenen Marktteilnehmern nutzte.
Er resümierte: „Gerade in Zeiten des Fachkräftemangels muss die
Ausbildung ge-stärkt werden. Da kommt der neue Kletterturm hier auf
dem Areal genau richtig und übernimmt eine wichtige Funktion. Der
große Zuspruch für unsere Workshops zeigt den hohen Bedarf.“ Damit
hat der neue Kletter-turm seine Feuertaufe bestanden und war von
Beginn an einer der festen Anlaufpunkte der Teilnehmer beim 3.
Praxistag der Geotechnik.
Fazit„Das Konzept des Praxistags geht auf. Hier bei Geora-do
stimmt die Energie. Das ist deutlich spürbar“, zog Annett Geppert,
Projektmanagerin von Georado, ein positives Fazit und erklärt: „Die
Teilnehmer erleben Geotechnik hautnah bei den zahlreichen
Workshops, knüpfen wertvolle Kontakte zu einschlägigen Unter-nehmen
und gewinnen solides Wissen bei den vielen spannenden Vorträgen –
und das alles in ungezwunge-ner Atmosphäre. Auf diese Weise
gestalten wir die Zu-kunft der Geotechnik konstruktiv mit.“
Bild 3: ... transparente Injektion?
Bild 4: Mittel gegen Naturgefahren Bild 5: „Lebender“
Herausziehversuch eines Geogitters
Bild 2: Kochkurs oder ...
der elf frei belegbaren Workshopzeiten konnte an beiden Tagen
aus insgesamt 13 verschiedenen Stationen gewählt werden. Die
Bandbreite reichte dabei von verschiedenen Bohr- und Ankertechniken
über Seilzugangstechni-ken, wie sie bei Hang- und
Felssicherungsarbeiten zur Anwendung kommen, bis hin zu
Sicherungsverfahren, um sich durch unterschiedliche Techniken
effektiv vor Naturgefahren zu schützen. Den Impulsvortrag hielt
Prof. Dr. Johannes Feuerbach von der
Johannes-Gu-tenberg-Universität Mainz mit dem Titel „Naturgefahr
Schlamm- und Schuttströme“. Die Bilder 2 bis 5 geben einen
Einblick in die gebotenen Vielfalt.
Vorstiegstechniken bis Level 3 möglichBereits bei seinem
ersten Praxistest sorgte der neue, fest installierte Kletterturm
für Begeisterung und erfuhr durchweg positive Resonanz. Mit rund 90
Griffen aus-gestattet und einer Höhe von elf Metern ermöglicht der
Kletterbereich unter anderem das Training von Vor-stiegstechniken
am Gittermast. Höhenarbeiter können hier in Level 1 bis 3
ausgebildet werden (Bild 6). Paul Schulze, Geschäftsführer von
PSAlpin, Kranichfeld, war einer der ersten, der beim 3. Praxistag
der Geo-
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10 GeotechnIk
GeoResources Zeitschrift 3 | 2018 Schütze:www.georesources.net
Aufstieg in die Zukunft der Geotechnik – Georado professionalisiert
Kletterausbildung
Bild 6: Großer Zuspruch für den neuen Kletterturm beim 3.
Praxistag der Geotechnik
Georado Stiftung hat neue Ziele fest im BlickWeitere Maßnahmen
zur Erreichung der gesteckten Ziele und den Ausbau der Aktivitäten
besprach auch der wissenschaftliche Beirat der Georado Stiftung. Er
nutzte den 3. Praxistag der Geotechnik für eine Zusam-menkunft
(Bild 7). „Georado selbst und damit auch der Praxistag sind
einmalig im Bereich der Geotechnik. Gemeinsam mit den anderen
Partnern wollen wir die Stärken ausbauen und zur weiteren positiven
Entwick-lung beitragen“, sagte Prof. Dr.-Ing. habil. Ivo Herle,
Professor für Bauingenieurwesen an der TU Dresden.
Konkrete Pläne stehen bereits fest. So soll im kom-menden Jahr
das Ausstellungsgelände um 8.000 m2 er-weitert werden. In
einem Hanggrundstück sollen auf einer Länge von rund 250 m
Stütz- und Sicherungs-konstruktionen errichtet werden, die jeweils
zur Hälfte auf der Hangseite im Einschnitt oder auf der Talseite im
Bereich der Auffülle liegen. Außerdem sollen neue
Präsentationsflächen für Produkte aus dem Fachbereich der
Geotechnik terrassenartig unter den Säulengängen aufgebaut werden.
Zudem laufen aktuell Gespräche mit weiteren interessierten
Partnern, sich dem vorhandenen Netzwerk anzuschließen.
Termine der nächsten VeranstaltungenDie Branche kann sich
bereits in Kürze davon über-zeugen, dass die Pläne Gestalt
annehmen. Denn die nächsten Termine auf dem Georadoareal stehen
schon fest. Dabei wird natürlich auch der fest installierte
Kletterturm eine Rolle spielen. Denn vom 10. bis 14. September 2018
geht es auch bei der geplanten Klet-terausbildung für die
Teilnehmer hoch hinaus. Und der kommende 4. Praxistag der
Geotechnik wird die Markt-teilnehmer vom 16. bis 17. Mai 2019
wieder in einzig-
Bild 7: Treffen des Beirats der Georado Stiftungvon l.n.r.:
Prof. Dr. Johannes Feuerbach (Gast), Dr. Manuel Lauterbach (Gast),
Prof. Dr.-Ing. habil. Peter-Andreas von Wolffersdorff, Prof. Dr.
Engel, Dipl.-Ing. Jens Jähnig, Prof. Dr.-Ing. Ivo Herle, Dipl.-Ing.
Peter Dommaschk, Prof. Ing. Jan Šembera, Ing. Lukáš Zedek
artiger Weise zur Verknüpfung von Theorie und Praxis
zusammenführen.
Quellen[1] Deutsche Gesetzliche Unfallversicherun e. V.
(Hrsg.):
Arbeiten unter Verwendung von seilunterstützten Zu-gangs- und
Positionierungsverfahren. DGUV Infoma-tion 212-001, März 2016.
Online: publikationen.dguv.de/dguv/pdf/10002/212-001.pdf oder
https://www.bgbau-medien.de/dguv/212_001/titel.htm?gesamt=1
Georado StiftungAnnett Geppert erteilt als Projektmanagerin der
Georado Stiftung gerne weitere Auskünfte.
Kontakt: Tel. +49 35055 696 [email protected]
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GeotechnIk 11
Helbig, Kostkanová und Tintelnot: GeoResources Zeitschrift 3 |
2018Kunststoffinjektionen in wasserbaulichen Dammbauwerken
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Wasserbauliche Erddämme, z. B. Deiche, besit-zen oft
unvollkommene oder gar keine Dichtun-gen, sodass sich im
Einstaufall eine Durchsicke-rung unter Umständen mit
Beeinträchtigung der Standsicherheit einstellt. Im Rahmen eines
FuE-Projekts wurde ein Niederdruckinjektionsver-fahren (LPI: Low
Pressure Injection) für Lockerge-steine entwickelt, das unter
Einsatz von Acrylatge-len ein erhöhtes Abdichtungsniveau erzielt.
Der Fokus liegt auf der Beseitigung von Leckagen in Dichtungen, den
Anschlussbereichen zwischen Erd- und Massivbauwerk sowie auf
Querungen. Eine Vermischung des Korngerüsts mit dem
Injek-tionsmittel verbessert die Scher- und die einaxiale
Druckfestigkeit deutlich und reduziert die hydrau-lische
Leitfähigkeit im Bodengefüge signifikant.
Geotechnik • Wasserbau • Injektionstechnik • Dammbau •
Forschung • Versuchstechnik
Kunststoffinjektionen in wasserbaulichen DammbauwerkenDr.-Ing.
Ulf Helbig, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik,
Technische Universität Dresden, Dresden, DeutschlandMgr. Vladislava
Kostkanová, Ph.D., Institut für Geotechnik, Technische Universität
Dresden, Dresden, DeutschlandGötz Tintelnot, TPH Bausysteme GmbH,
Norderstedt, Deutschland
1 Einleitung
Eine wesentliche Beeinträchtigung der Standsicherheit bei
wasserbaulichen Dammbauwerken stellt neben der
sickerströmungsinduzierten Kontakterosion (z. B. im
Anschlussbereich Erdbauwerk-Massivbauwerk) die in-nere Suffosion
dar [1, 2]). Suffosion führt zum Verlust von Feinanteilen im
Stützkörper des Absperrbauwerks und zur Erhöhung der hydraulischen
Leitfähigkeit. Das Bodengefüge wird im Bauwerk geschwächt, die
Si-ckerströmung verstärkt, wodurch der Suffosions- bzw.
Erosionsprozess voranschreitet, was final zur Kornver-lagerung in
der Bodenmatrix, zur Hohlraumbildung (Piping), zum Verlust der
Standfestigkeit und letztlich zum Versagen des Bauwerks mit
einhergehender Über-flutung führen kann.
Es sollte daher ein Verfahren entwickelt werden, das ein gleich-
oder sogar höherwertiges Abdichtungs-niveau im wasserbaulichen
Erddamm ermöglicht [z. B. 3]. Hierbei sei besonders auf die
Beseitigung von Le-ckagen in Dichtungen, den Anschlussbereichen
zwi-schen Erd- und anschließendem Massivbauwerk sowie auf Querungen
hingewiesen. Ein reduzierter technolo-gischer und finanzieller
Aufwand im Vergleich zu ande-ren Technologien stand dabei ebenso im
Vordergrund. Letztlich soll es auch im Einstaufall möglich sein,
ge-fährdete Bereiche im Rahmen einer Sofortmaßnahme schnell zu
sichern und somit ein potenzielles Versagen durch fortschreitende
sickerinduzierte Erosion zu ver-hindern. Das Abdichtungsverfahren
beruht auf der Niederdruckinjektionstechnologie (LPI: Low Pressu-re
Injection) und basiert auf dem Einsatz geeigneter Kunststoffe,
sogenannter Acrylatgele.
Entwicklungsschwerpunkt in der Phase 1 war, ein
lanzenbasiertes Niederdruckinjektionsverfahren zu entwickeln und
mit Großversuchen (GR) an einem Modelldamm zu erproben. Hierbei
sollten zusammen-hängende Injektionsbereiche mit ausreichender
Pene-tration sowie definierten bodenmechanischen Kenn-größen
(Durchlässigkeit, einaxialer Druckfestigkeit, Scherfestigkeit)
erzeugt werden [4 bis 7]. Darüber hi-naus erfolgten eine Analyse
potenzieller Sickerverhält-nisse sowie die Ableitung eines
Berechnungsansatzes für die Sickerströmung in Analogie zu einer
Innendich-tung [8].
Eine Phase 2 zur Erfolgskontrolle mithilfe
zerstö-rungsfreier, geoelektrischer Verfahren befindet sich
momentan in der Umsetzung.
2 Grundlagen und Eigenschaften der Kunststoffinjektion
Die abdichtende Wirkung einer Injektion entspricht dem Grad der
Reduzierung der Konnektivität der ver-bleibenden Bodenporosität.
Eine Vermischung des Korngerüstes mit dem Injektionsmittel, das als
Binde- und Dichtmittel fungiert, verringert die Durchlässig-keit,
erhöht gleichzeitig den Widerstand gegen Scher-belastung und
steigert neben der Scherfestigkeit auch die einaxiale
Druckfestigkeit des Erdstoffs. Außerdem führt eine Reduzierung der
Teilchenverschieblichkeit zu einer Verringerung der Setzungen unter
Lasteinwir-kung und minimiert die Suffosionsgefahr.
Vorausset-zungen für eine Verbreitung des Injektionsmittels im
Untergrund sind ein ausreichender Injektionsdruck p0, eine
hydraulische Kopplung der Porenräume unterein-ander und mit dem
Injektionspunkt (Lanze) sowie aus-reichend große
Hohlraumabmessungen, um eine Penet-ration des Injektionsmittels zu
erlauben. Die Parameter, die die Injektionsfähigkeit und die
Fließrate eines Injek-tionsguts in Lockergestein beschreiben,
werden bereits ausführlich in der Literatur [z. B. 9 und 10]
diskutiert (Bild 1).
In Lockergesteinen ist eine Injektion mit sehr ge-ringem Druck
möglich (sogenannte Niederdruckin-jektion), da es sonst zu Hebungen
oder zum Aufreißen
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12 GeotechnIk
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rätetechnik (Kompressor inklusive Stromerzeuger als Anhänger,
Pumpe, Datenlogger, 2 IBC als Vorratsbe-hälter) zum Einsatz zu
bringen.
Das für Lockergesteinsinjektionen einsetzbare Injektionsmittel
Rubbertite ist ein dreikomponenti-ges, wasserquellfähiges
Acrylatgel (Hydrogel auf Me-thacrylatbasis), das zu einem
gummiartigen, flexiblen Produkt aushärtet [12]. Dieses
Injektionsmittel ist besonders durch seine extrem niedrige
Mischungs-viskosität gekennzeichnet, die der von reinem Was-ser
(η ≈ 1,3 mPa · s) sehr ähnelt. Weiterhin besitzt
es die Fähigkeit, im ausreagierten Zustand reversibel zu schrumpfen
und zu quellen, was auch seine mechani-schen Eigenschaften
beeinflusst.
Die Einsatzgrenzen von Acrylatgelen liegen vor allem bei zu
großen Poren- bzw. Hohlräumen im Bo-dengefüge, da diese nicht
dauerhaft vollständig gefüllt werden können. Weiterhin dürfen die
Strömungsge-schwindigkeiten im gesättigten Bereich (z. B.
Durch-sickerung) nicht zu hoch liegen, da ansonsten eine erhebliche
Verdünnung des Gels eintritt. Zwar kann durch eine Modifikation der
chemischen Gelzusam-mensetzung (z. B. Einsatz von Polinit [13]) der
Ver-dünnung durch eine Beschleunigung der Reaktionszeit
(t
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GeotechnIk 13
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Je Großversuch wurden ca. 100 t Erdstoff verbaut und
baubegleitend Proben für geotechnische Labor-versuche entnommen.
Zur Gewährleistung einer kon-stanten Bodenfeuchte wurde bei Bedarf
ergänzend be-feuchtet. Die Verdichtungsgrade sind im Anschluss mit
mehreren Proben nachgewiesen worden und betrugen mind. 90 % der
Proctordichte. Die Werte lagen etwas unter den Forderungen für
Verdichtungsgrade bei Dei-chen und Dämmen (97 %), sie wurden aber
als ausrei-chend realistisch für Untersuchungen an vorgeschädig-ten
Deichen und Dämmen erachtet. Die Abmessungen des fertigen
Erdkörpers wiesen Werte von Dammlänge x Aufstellbreite = ca.
7 m x 8 m bei ca. 2 m Kronenhöhe auf. Die
Kronenbreite B betrug 1,50 m, die
Böschungs-neigung m lag längsseitig sowie an einer Stirnseite
bei 1 : 2. Die beiden längsseitigen Böschungsfüße wurden jeweils
durch eine Kalksandsteinwand (Breite 24 cm, Höhe ca.
50 cm) gesichert.
Zur Injektion wurden prinzipiell Glattmantel-stahllanzen
vertikal in den Erdkörper abgeteuft. Die Abteufung der
Injektionslanzen erfolgte mit druck-luftbetriebenen oder
elektrischen Rammhammern mit einer mittleren Einzelschlagenergie
von E = 18,6 J bis zu einer maximalen Rammtiefe von
t = 2,0 m (Bild 3).
Es wurden in der Regel zwei Lanzenreihen im Kro-nenbereich längs
zur Dammlängsachse eingebracht (Bild 3, Feld 1,
Feld 2). Der Reihenabstand betrug im Normalfall b
= 1,0 m. Pro Lanzenreihe wurden min-destens sechs
Einzellanzen mit einem Lanzenabstand a positioniert. Als Optimum
haben sich Lanzenabstände von a = 40 cm zwischen
Einzellanzen in der Reihe und a/2 = 20 cm als
Distanz einer Lanze zum Anschlussbau-werk herausgestellt. Damit
werden eine ausreichende Überschneidung der Injektionskörper und
eine ausrei-chende Anhaftung zwischen injiziertem Bodenmaterial und
Massivbauwerk gewährleistet.
Die untersten Injektionsebenen wurden mit einer 2-stufigen
Injektion vorverfestigt, wobei zwischen zwei Injektionen eine
Wartezeit von minimal 20 min ein-gehalten wurde. Darüber
hinaus wurde zusätzlich der Ringraum zwischen Injektionslanze und
Boden mit einer Dichtkragenplatte aus Stahl (kegelartige
Kra-genmanschette, Bild 4, links) oberflächig abgedichtet, um
einen vorzeitigen Materialaustritt zu vermeiden. Die Injektion
selbst erfolgte mittels einer kleinen Mo-bilpumpe sowie
entsprechender Packertechnologie (Bild 4, rechts). Mit dieser
Technologie konnte eine vollständige, zusammenhängende Dichtwand
erzeugt werden (Bild 5).
4 Versuchsbedingungen und Ergebnisse
4.1 BodeneigenschaftenFür die durchgeführten
Injektionsgroßversuche (GR) wurde ein schluffiger, enggestufter,
ungleichförmiger Sand (SU, CU < 6) mit ca. 8 % Schluff- und 4 %
Kies-anteil verwendet (Bild 6). Da es sich um einen
natür-lichen Boden handelt, wurde eine leichte Streuung in der
Korngrößenverteilung bei einer weiteren, späteren
Bild 2: Modelldamm – Aufbau mit Radlader (links) und
fertiggestellt (rechts)
Bild 3: Großversuch – links Injektionsraster mit 2 Lanzenreihen
im Kronen-bereich und rechts Injektionsvorgang vom Kronenbereich
ausReihenabstand b = 1,0 m, Lanzenabstand in Reihe
a = 0,40 m, Lanzenabstand zum Massivbauwerk
a/2 = 0,20 m
Bild 4: Injektionsvorgang mit einer Dichtkragenplatte bzw.
Kragenmanschette (links) und Einsatz einer kleinen Mobilpumpe
einschließlich Zubehör (rechts)
Bild 5: Vollständige Dichtwand als Ergebnis ver-schiedener
technologischer Optimierungen
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Bild 7: Durchlässigkeiten von Mittelwerten mehrerer Proben der
Großversuche GR1 bis GR5 abhängig von der
Konsolidierungsspannung
Bild 6: Korngrößenverteilung des eingesetzten Versuchsbodens im
Großver-such
Tabelle 1: Bodenkennwerte einzelner Großversuche (GR) nach dem
Einbau
Großversuch Trockendichte[g/cm3]
Wassergehalt[%]
Verdichtungsgrad der Proctordichte [%]
GR1 1,70 – 1,76 7,8 – 10,5 91 – 94
GR2 1,72 – 1,76 7,2 – 9,1 92 – 94
GR3 1,69 – 1,75 7,3 – 13,6 89 – 93
GR4 1,65 – 1,73 8,9 – 8,5 88 – 92
GR5 1,71 – 1,76 5,9 – 7,8 91 – 94
rameter sowie deren Streubreite. Die Bestimmung der
Durchlässigkeit, der einaxialen Druckfestigkeit und der
Scherfestigkeit vor allem in der Kontaktzone zwischen Massivbauwerk
und injiziertem Boden stand im Fokus der Untersuchungen. Diese
Eigenschaften der Proben wurden in Abhängigkeit der Tiefenlage, der
horizonta-len Lage sowie der jeweiligen Injektionsvariante
(opti-mierter Parameter) bestimmt.
DurchlässigkeitDurchlässigkeitsversuche dienen der Bestimmung
der hydraulischen Leitfähigkeit der Injektionskörper im Vergleich
zum Einbauzustand des Ausgangsbodens. Dabei wurden die
Durchlässigkeiten k10 verschiedener Proben aus unterschiedlichen
Injektionskörpern und Tiefenhorizonten sowie aus
Überschneidungsberei-chen zweier Injektionskörper untersucht und
mit den Durchlässigkeiten des reinen Sands sowie des reinen
Acrylatgels verglichen. Die Proben wurden hierfür bei
unterschiedlichen Konsolidierungsspannungen (20, 40 und
80 kPa) untersucht.
Die Abhängigkeit des Durchlässigkeitsbeiwerts von der
aufgebrachten Konsolidierungsspannung ist im Bild 7
dargestellt. Die Ergebnisse sind als Mittelwerte mehrerer aus den
Injektionskörpern entnommener Pro-ben abgebildet. Die Proben aus
den Überschneidungs-bereichen wurden jedoch nicht in die
Mittelwertbil-dung einbezogen.
Der zu 92 % Proctordichte verdichtete Sand ist in dem
untersuchten Spannungsbereich nicht ausgeprägt spannungsabhängig.
Der zugehörige Durchlässig-keitsbeiwert variiert zwischen 9 · 10-4
und 1 · 10-5 m/s. Im Gegensatz dazu weisen die injizierten
Proben eine starke Spannungsabhängigkeit auf. Dies ist auf das
aus-geprägt nicht-linear elastische Verformungsverhalten des
Acrylatgels zurückzuführen. Das Vorhandensein des Kunststoffs im
Porenraum führt zu einer höheren Elastizität der Proben. Sie lassen
sich somit bei erhöh-ten Spannungen stärker verformen, was wiederum
eine Verringerung der Durchlässigkeit zur Folge hat. Die
Durchlässigkeiten der injizierten Bodenproben liegen im
Durchschnitt 1,5 Zehnerpotenzen (Konso-lidierungsspannung
40 kPa) bzw. 2,5 Zehnerpotenzen (Konsolidierungsspannung
80 kPa) niedriger als bei reinem Sand.
Die Durchlässigkeit des puren Acrylatgels ist 3
(Konsolidierungsspannung 40 kPa) bzw. 4 Zehnerpo-tenzen
(Konsolidierungsspannung 80 kPa) geringer als die des reinen,
verdichteten Sands. Sie weist aber im Vergleich zu den untersuchten
Injektionsproben ein noch ausgeprägteres spannungsabhängiges
Verhalten auf (nicht-linear elastisch), wobei die Durchlässigkeit
mit steigender Auflast stark abnimmt. Das ist dadurch begründet,
dass das wasserquellfähige Acrylat in der Lage ist, Wasser
aufzunehmen und in das Molekülket-tennetz einzulagern sowie sein
Volumen um bis zu 20 % zu vergrößern. Dabei verliert es jedoch an
Steifigkeit und wird gummi-elastisch. Bei einer aufgebrachten
Spannung wird hingegen Wasser aus der Kettenstruk-
Gewinnung vor allem beim Feinanteil zwischen 7 und 12 %
beobachtet. Der mittlere Durchlässigkeitsbei-wert konnte auf Werte
zwischen kf = k10 = 9 · 10
-4 und 1 · 10-5 m/s bei ca. 92 % Proctordichte
(Tabelle 1) be-stimmt werden.
4.2 Hydraulische und mechanische Eigenschaften
Die Untersuchungen der hydraulischen und mecha-nischen
Eigenschaften der aus Injektionskörpern gewonnenen Proben dienen
einer qualitativen und quantitativen Charakterisierung der
maßgebenden Pa-
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tur herausgedrückt, wobei sich das Volumen verringert, die
Dichte vergrößert und folglich die Durchlässigkeit sinkt.
Die Proben wurden aus verschiedenen Tiefenho-rizonten und in
unterschiedlichen Abständen von den Injektionslanzen gewonnen und
analysiert (Bilder 8 und 9). Im Bild 8 ist deutlich eine
Abhängigkeit der Durchlässigkeit vom Abstand der Entfernung der
Probe zur Injektionslanze zu erkennen. Die Aussage, dass die Proben
mit zunehmendem Abstand von der Injektions-lanze immer
durchlässiger werden, trifft für nahezu alle Proben und für beide
untersuchten Bereiche der Konso-lidierungsspannungen (40,
80 kPa) zu. Weiterhin sind Schwankungen der
Durchlässigkeitswerte innerhalb eines
Konsolidierungsspannungsbereichs zu erkennen.
Einaxiale DruckfestigkeitDie einaxiale Druckfestigkeit dient der
Bewertung des Verfestigungsgrads, der durch die Kunststoffinjektion
erzielt wurde. Im Bild 10 ist die Abhängigkeit zwischen der
maximalen einaxialen Druckfestigkeit und dem na-türlichen
Wassergehalt der Proben aufgezeigt. Es ist zu erwähnen, dass der
Wassergehalt standardmäßig bei einer Trocknung über 24 Stunden bei
einer Temperatur von 105 °C ermittelt wird. Allerdings bindet das
eingesetzte Kunststoffacrylat Wasser sowohl chemisch als auch
phy-sikalisch, sodass bei dieser Methode nicht der tatsächliche
Wassergehalt wie bei reinen Sanden bestimmt werden kann. Es ergibt
sich eine lineare Abhängigkeit zwischen dem vorhandenen
Wassergehalt und der maximalen ein-axialen Druckfestigkeit. Diese
Abhängigkeit konnte in allen durchgeführten Großversuchen bestimmt
werden. Zur Optimierung der Reaktionszeit wurde im Großver-such GR5
das Acrylatgel mit einem Zusatz von Polinit vermischt. Für diese
Proben (vgl. Bild 10) ergaben sich niedrigere einaxiale
Druckfestigkeiten.
Die Proben wurden in verschiedenen Abständen von der
Injektionslanze und Tiefenhorizonten ent-nommen. Die Bilder
10 und Bild 11 zeigen die Ab-hängigkeit der einaxialen
Druckfestigkeit vom Wasser-gehalt und von der Tiefenlage, jeweils
ausgewertet für die Großversuche GR2 bis GR5. Wie in den
Bildern
Bild 8: Durchlässigkeit – Einfluss des Abstands der Probe zur
Lanze, exemplarisch für Großversuch GR3
Bild 9: Durchlässigkeit – Einfluss der Injektionstiefe,
exemplarisch für Großversuch GR3
Bild 10: Druckfestigkeit – Abhängigkeit vom Wassergehalt
Bild 11: Druckfestigkeit – Einfluss der Tiefenlage unter
Geländeoberkante (GOK) für Großversuche GR2 – GR5
ersichtlich, ergibt sich kein eindeutiger Zusammenhang zwischen
einaxialer Druckspannung und dem Wasser-gehalt und der
Tiefenlage.
Eine Versuchsserie wurde an Proben durchgeführt, die im Vorfeld
24 Stunden im Wasserbad lagerten. Diese Proben wurden parallel zu
Proben entnommen, die bei natürlichem Wassergehalt getestet wurden
(Tabelle 2). Das Kunststoffacrylat im Porenraum der
injizierten Pro-
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Tabelle 2: Eigenschaften der Proben bei natürlichem Wassergehalt
und nach 24 h Wasserlagerung
Bild 12: Druckfestigkeit – Einfluss der Wasseraufnahme
Probe Zustand Wassergehalt[%]
E-Modul[MPa]
σmax [kPa]
GR2_30 natürlich 11 12,1 424
GR2_32 24-h-Bad 12,5 6,7 328
GR3_09 natürlich 11,5 9,6 411
GR2_10 24-h-Bad 13,8 6,1 307
eine einaxiale Restfestigkeit aufweisen. Dieser Effekt ist
wiederum auf die elastischen Eigenschaften des Kunst-stoffacrylats
zurückzuführen. Das gummiartige Acrylat wirkt als hochelastisches
Bindemittel zwischen den ein-zelnen Körnern, was letztlich zu einem
für Sand untypi-schen Versagensmuster führt.
ScherverhaltenAls Schwachstellen der Abdichtung wasserbaulicher
Dämme gelten die Anschluss- und Übergangsbereiche zu eingebundenen
bzw. anschließenden Massivbau-werken z. B. aus Beton. Wegen der
Unterschiede im Setzungs- und Verformungsverhalten von Erd- und
Massivbauwerken kommt es häufig zur Rissbildung in der Kontaktzone
oder zum kompletten Abreißen des Erdstoffs, was in der Folge
Sickerwege generiert und ein Versagen durch Erosion und Suffosion
provoziert. Als Qualitätsmerkmale können daher eine verbesserte
Haftung des Bodens am Betonbauwerk verbunden mit einer erhöhten
Scherfestigkeit in der Kontaktzone be-trachtet werden. Zur
Beurteilung der Scherfestigkeit im genannten Übergangsbereich
wurden daher Rahmen-scherversuche in Anlehnung an DIN ISO/ISO
17892-10 (2018) [14] durchgeführt.
Die Anbindung zu einem Massivbauwerk wurde im Großversuch durch
den Einsatz von Betonwinkel-stützelementen simuliert. Um jedoch
größere Materi-alverluste der Winkelelemente durch Probennahmen zu
vermeiden sowie eine bessere Probenaufbereitung für den
Rahmenscherversuch zu ermöglichen, sind 20 mm starke
Textilbetonplatten verwendet worden, die in eine präparierte Nische
eingesetzt wurden und in reproduzierbarer Qualität austauschbar
waren. Die Probenentnahme selbst erfolgte mithilfe einer
Dia-mantbohrkrone als Kernbohrung (Bild 13).
Die Scherfestigkeit wurde auch an Sandproben bei einer
Proctordichte von 92 % bestimmt und mit der von Proben aus
Injektionsbereichen verglichen. Hier-bei kamen niedrige
Normalspannungen als Auflast zum Einsatz, da sie als typisch für
Damm- bzw. Deichbau-werke angesehen werden können.
Die Ergebnisse der Rahmenscherversuche sind im Bild 14 für
den Verlauf der gemessenen Scherspan-nung bei einer Auflastspannung
von 45 kPa dargestellt. Der verdichtete Sand (blau) weist
hierbei die niedrigste Scherfestigkeit auf, wobei die maximale
Scherspannung beim kürzesten Scherweg erreicht wurde. Das
injizierte Acrylatgel verfestigt das Sandgefüge und führt zu den
bereits genannten elastischen Eigenschaften, die sich auch im
Scherverhalten widerspiegeln. Die Proben der Injekti-onskörper
(rot) erreichen das Maximum der Scherspan-nung beim dreifachen
Scherweg im Vergleich zum reinen, verdichteten Sand. Die maximale
gemessene Scherspan-nung und der zugehörige Scherweg im Bereich der
Kon-taktzone Beton-Injektionskörper sind jedoch geringer als die
der Injektionskörper, da es sich um einen Kontakt bzw.
Übergangsbereich zu einer relativ glatten Oberflä-che (Betonplatte)
handelt. Dennoch liegt die maximale Scherspannung beim 1,5-fachen
des reinen Sands.
Bild 13: Probenentnahme mit Kernbohrung in der Kontaktzone
Beton-Injektionskörper
ben ist in der Lage, Wasser aufzunehmen und wieder abzugeben.
Der Spannungs-Dehnungs-Verlauf ist im Bild 12 aufgeführt. Der
E-Modul bei Proben mit erhöh-tem Wassergehalt ist signifikant
geringer als bei Proben mit natürlichem Wassergehalt. Die maximal
aufnehm-bare Druckspannung ist bei den in Wasser gelagerten Proben
kleiner und das Spannungsmaximum wird erst bei einer größeren
Stauchung erreicht. Diese Proben sind somit elastischer, da die
maximale Dehnung später erreicht wird. Eine Wasseraufnahme führt
somit zu einer Steigerung, eine Wasserabgabe (Austrocknung)
hinge-gen zu einer Reduzierung der Elastizität (Versprödung).
Weiterhin kann beobachtet werden, dass die seitlich un-gestützten
Proben nach dem Versagen nicht vollständig zerfallen und bei großen
Axialstauchungen (εax > 15 %)
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Den Vergleich der Peakscherfestigkeiten aller Ver-suchsserien
bei allen untersuchten Normalspannungen zeigen die
Mohr-Coulombschen Grenzumhüllenden im Bild 15. Der
Peakreibungswinkel wird nur gering-fügig durch die Injektion des
Acrylatgels beeinflusst (geringe Erhöhung der Steigung der Gerade).
Dies un-terstreicht die These der primären Verfestigung sowie die
Verklebung der Bodenkörner durch den Kunststoff
(Bindemittelwirkung), was sich in einer erhöhten Ko-häsion der
verfestigten Proben widerspiegelt. Ein Zu-wachs der Kohäsion um das
Siebenfache gegenüber dem verdichteten Sand ist zu erkennen, was
vor allem im Bereich geringer Auflast- bzw. Randspannungen von
Bedeutung ist.
Die Scherfestigkeit in der Kontaktzone zwischen Betonbauwerk und
Bodeninjektion fällt wiederum niedriger aus, was sich auch in der
Kohäsion zeigt (ca. 50 % des Werts der Injektionskörper). Dies
ist wiederum, wie bereits erwähnt, auf die relativ glatte
Ausbildung der Kontaktzone zurückzuführen. Al-lerdings kann eine
bedeutende Verfestigung im Ver-gleich zum reinen, verdichteten Sand
nachgewiesen werden.
5 Zusammenfassung und AusblickDurch technologische Optimierung
des Niederdruck-injektionsverfahrens (LPI: Low Pressure Injection)
wurden in Großversuchen vollständige, zusammenhän-gende
Injektionskörper hergestellt, welche auch unter In-situ-Bedingungen
in wasserbaulichen Erddämmen erzielt werden können. Der Einsatz von
Acrylatgelen bei der Injektion in Lockergesteinen führt zu einer
deutlichen Verbesserung der Bodenfestigkeit sowie zu einer
signifikanten Reduzierung der hydraulischen Leitfähigkeit
(Durchlässigkeit) im Bodengefüge. Die Qualität des
Injektionsergebnisses wird dabei maßgeb-lich von der
Porenraumgröße, vom Wassergehalt sowie der vorhandenen
Fließgeschwindigkeit des freien Bo-denwassers bestimmt.
Die durchgeführten Großversuche zeigen, dass die Durchlässigkeit
der untersuchten injizierten Pro-ben ausgeprägt spannungsabhängig
ist. Sie steigt mit wachsendem Abstand zur Lanze und ist nach
jetzigen Erkenntnissen im Kontakt- bzw. Überschneidungsbe-reich
zweier Injektionskörper am größten. Gegenüber der hydraulischen
Leitfähigkeit des natürlichen Bodens (Sand) liegt die
Durchlässigkeit bei 40 kPa Konsoli-dierungsspannung ca. 1,5 bzw.
bei 80 kPa Konsolidie-rungsspannung 2,5 Zehnerpotenzen darunter.
Reines Acrylatgel erreicht die geringsten kf-Werte. Die einaxi-ale
Druckfestigkeit aller Proben der Injektionskörper liegt oberhalb
eines Niveaus von 200 kPa. Die einaxiale Druckfestigkeit nimmt
mit steigendem Wassergehalt näherungsweise proportional ab.
Gleichzeitig kommt es zu einer Erhöhung des Wassergehalts im
Acrylatgel aufgrund der Bindung von Wasser in die
Molekülket-tenstruktur. Die Folge ist eine Erhöhung der elastischen
Verformbarkeit des injizierten Bodens. Darüber hinaus kann jedoch
keine Abhängigkeit der einaxialen Druck-
Bild 14: Scherspannungsverläufe – Vergleich für eine
aufgebrachte Normalspannung von 45 kPa
Bild 15: Scherfestigkeit – Vergleich der Mohr-Coulombschen
Grenzumhüllenden
festigkeit vom Abstand zur Lanze bzw. vom Injektions-horizont
festgestellt werden.
Rahmenscherversuche zeigten zudem eine Ver-besserung der Haft-
und Scherfestigkeit des injizierten Bodens im Übergangsbereich zu
Massivbauwerken. Die Erhöhung der dränierten Scherfestigkeit im
un-tersuchten Spannungsbereich ist vor allem durch einen Zuwachs
der echten Kohäsion gekennzeichnet. Der Reibungswinkel wird
hingegen nur gering beeinflusst. Die größten Scherfestigkeiten
wurden an Proben aus Injektionskörpern gemessen. Die
Scherfestigkeiten am Übergang zum Beton- bzw. Massivbauwerk liegen
er-wartungsgemäß darunter, was vor allem auf eine schal-glatte
Betonoberfläche zurückzuführen ist.
Ziel ist es nun, mittels Pilotinjektionen an realen
Wasserbauwerken die Vorteile der Acrylatgelinjektion mit niedrigem
Druck in Bezug auf ihre Wirkung und Effektivität im Vergleich zu
herkömmlichen Injektions-verfahren in der Praxis nachzuweisen. Den
Fachunter-nehmen stehen dazu die entwickelten spezialisierten
Geräte und Pumpen zur Verfügung, die für die Durch-führung der
Injektionsmaßnahmen nötig sind. Beide Institute der TU Dresden
sowie die TPH Bausysteme GmbH arbeiten weiterhin an der Optimierung
des Verfahrens – insbesondere an einem speziellen Monito-ring- bzw.
zerstörungsfreien Kontrollverfahren.
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18 Geotechnik
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Tintelnot:www.georesources.net Kunststoffinjektionen in
wasserbaulichen Dammbauwerken
6 Literatur
[1] Saucke, U. (2006): Nachweis der Sicherheit gegen inne-re
Erosion für körnige Erdstoffe. Geotechnik 29, Nr. 1, S. 43-54
[2] Striegler, W. (1998): Dammbau in Theorie und Praxis. Verlag
für Bauwesen, Berlin, 1998
[3] Witt, K. J. (2009): Grundbau – Taschenbuch, Teil 2:
Geotechnische Verfahren. Verlag Ernst & Sohn, Berlin, 2009
[4] Kostkanová, V.; Strauß, B.; Helbig, U.; Tintelnot, G.
(2016): Abdichtung von Damm- und Deichkörpern mittels
kunststoffbasierter Dichtungssysteme. Johann-Ohde-Kolloquium 2016,
Bundesanstalt für Wasserbau/Technische Universität Dresden,
BAW-Mitteilungen Nr. 99, Karlsruhe, 2016
[5] Kostkanová, V. ; Strauß, B.; Helbig, U.; Tintelnot, G.:
(2016): Abdichtung von Damm- und Deichkörpern mittels
kunststoffbasierter Dichtungssysteme. Poster-präsentation, 34.
Baugrundtagung Geotechnik, Biele-feld, 14.-17.09.2016
[6] Strauß, B. (2016): Hydraulische Berechnungen und
Stand-sicherheitsanalysen zu Kunststoffinjektionen im Großver-such
und am Realbauwerk. Diplomarbeit, Technische Uni-versität Dresden,
Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik,
unveröffentlicht, Dresden 2016
[7] Helbig, U.; Kostkanová, V.; Tintelnot, G.; Stamm, J. (2018):
Abdichtung wasserbaulicher Erddämme mittels Niederdruckinjektion.
41. Wasserbaukolloquium 2018 (TU Dresden Hrsg.), S. 103-112
[8] Hauer, C.-F. (2016): Untersuchungen zur Ausbildung der
Sickerwasserverhältnisse in wasserbaulichen Erd-bauwerken bei
kunstharzbasierten Injektionskörpern. Diplomarbeit, Technische
Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische
Hydromechanik, unver-öffentlicht, Dresden, 2016
[9] Hornich, W.; Stadler, G. (2009): Grundbau Taschen-buch,
Band. 2, K.-J. Witt (Hrsg.), Ernst & Sohn Verlag, Berlin,
2009
[10] Perbix, W.; Teichert, H.-D. (1995): Feinstbindemittel für
Injektionen in der Geotechnik und im Betonbau, Taschenbuch
Tunnelbau, Glückauf Verlag, Essen, 1995
[11] Kutzner, C. (1991): Injektionen im Baugrund. Ferdi-nand
Enke Verlag, Stuttgart, 1991
[12] TPH Bausysteme GmbH (2018): RUBBERTITE® – Technisches
Datenblatt. Stand 17.05.2018
[13] TPH Bausysteme GmbH (2018): POLINIT® – Tech-nisches
Datenblatt. Stand 17.05.2018
[14] DIN ISO/ISO 17892-10:2018-03 – Entwurf: Geo-technische
Erkundung und Untersuchung - Laborver-suche an Bodenproben - Teil
10: Direkte Scherversuche
Dr.-Ing. Ulf Helbigist wissenschaftlicher Laborleiter des
Hubert-Engels-Laboratoriums im Institut für Wasser-bau und
Technische Hydromechanik der Technischen Universität Dresden,
Deutschland.
Kontakt: Tel.: +49 (0)351 - 463 37
[email protected]://tu-dresden.de/bu/bauingenieurwesen/iwd
Mgr. Vladislava Kostkanová, Ph.D.ist wissenschaftliche
Mitarbeiterin im Institut für Geotechnik der Technischen
Universität Dresden, Deutschland.
Kontakt: Tel.: +49 (0)351 - 463 36
[email protected]://tu-dresden.de/bu/bauingenieurwesen/
geotechnik
Götz Tintelnotist Geschäftsführer der TPH Bausysteme GmbH in
Norderstedt, Deutschland.
Kontakt:
[email protected]
-
GeotechnIk 19
Lopez: GeoResources Zeitschrift 3 | 2018Dauerhafter Einsatz von
Mikropfählen im Wasserbau www.georesources.net
Der Baustoff Stahl hat die Entwicklung des Hafen- und
Verkehrswasserbaus stark beeinflusst. Neue Infrastruktur wird
üblicherweise für eine Lebens-dauer von mehr als 100 Jahren
geplant. Nachträg-liche Korrosionsschutzmaßnahmen oder
Voller-neuerungen sind sehr schwierig oder nur bedingt
durchführbar. Das stellt hohe Anforderungen an die
Korrosionsbeständigkeit der Stahlbauteile und ist wichtig für die
Planung. Dieser Beitrag be-fasst sich mit dem dauerhaften
Korrosionsschutz selbstbohrender Mikropfähle und ihrem Einsatz zur
Rückverankerung oder Auftriebssicherung im Wasserbau.
Geotechnik • Wasserbau • Pfähle • Stahl • Korrosionsschutz •
Rückverankerung
Dauerhafter Einsatz von Mikropfählen im WasserbauFreddy Lopez
M.Sc., Friedr. Ischebeck GmbH, Ennepetal, Deutschland
1 EinleitungViele Wasserbauwerke oder Teile davon werden aus
Stahl hergestellt. Diese Bauwerke sind vielfach
Jahr-hundertinvestitionen, deren Erhalt, Gebrauchstaug-lichkeit und
Standsicherheit über Generationen eine volkswirtschaftliche
Notwendigkeit ist [1]. Deswegen muss die Dauerhaftigkeit der
Bauteile für die geplante Lebensdauer der Bauwerke gewährleistet
werden.
Die Lebensdauer der stählernen Bauteile ist im star-ken Maße vom
natürlichen Vorgang der Korrosion ab-hängig, der von zahlreichen
chemischen, physikalischen und gelegentlich auch biologischen
Parametern beein-flusst wird. Die Bauteile unterliegen – neben
mechani-schen Einwirkungen – Belastungen durch
Korrosionser-scheinungen, die zu einer Verringerung der
Tragfähigkeit führen können (Korrosionsschäden). Korrosive
Belas-tungen werden in der Regel konstruktiv berücksichtigt. Die
erforderlichen Maßnahmen zur Vermeidung von Korrosionsschäden
basieren auf einer Wirtschaftlich-keitsbetrachtung mit Abwägung
zwischen Nutzungs-dauer und Aufwand des Korrosionsschutzes.
Im Allgemeinen wird der Korrosionsschutz als Veränderung eines
Korrosionssystems beschrieben, sodass Korrosionsschäden verringert
werden können. Diese Definition ist zur Beurteilung von
Korrosions-erscheinungen wichtig und ausschlaggebend, weil in
technischen Systemen nicht jede beobachtbare Korro-sionserscheinung
vermieden werden muss. Korrosions-schutzmaßnahmen sind nur dann
erforderlich, wenn die Korrosionsreaktion im ungeschützten Bauteil
zu einer schädigenden Wirkung während der angestreb-ten Lebensdauer
des Bauteils oder der Anlage führt [2].
Für den Korrosionsschutz tragender Stahlbau-teile (z. B.
Spundwände oder Schleusentore) gibt es in Deutschland ein zentrales
Regelwerk, nämlich die DIN EN ISO 12944 [3]. Spezifische
Richtlinien [z. B. 4, 5] verweisen auf zusätzliche Vorschriften für
Stahl-wasserbauten, vorwiegend gemäß ZTV-ING [6] oder ZTV-W 218
[7].
Für den Korrosionsschutz verpresster Mikropfähle gelten in
Deutschland die DIN EN 14199:2012-01 [8] und DIN SPEC 18539:2021-02
(Abschnitt 7.6) [9]. Für den dauerhaften Einsatz von Mikropfählen
ist eine Zulassung erforderlich.
Grundsätzlich basieren alle Möglichkeiten und Verfahren des
Korrosionsschutzes auf einer Absenkung der Korrosionsrate auf einen
für das jeweilige Korro-sionssystem und die projektierte
Lebensdauer zulässi-gen Wert [2]. Im Wesentlichen können
verschiedene Schutzmöglichkeiten eingesetzt werden:
▶ Aktiver Schutz, u. a.: ▷ kathodisch ▷ anodisch ▷
Inhibitoren
▶ Passiver Schutz, u. a.: ▷ Beschichtungen zur Trennung der
Reaktionspart-ner
▷ Einkapselung in passivierendem Medium ▶ Kombinierter
Korrosionsschutz:
▷ Kombinationen aktiver und passiver Schutzmaß-nahmen
Dieser Beitrag befasst sich mit dem dauerhaften
Kor-rosionsschutz selbstbohrender Mikropfähle des Typs Titan, die
zunehmend erfolgreich im Wasserbau ein-gesetzt werden, u.a. als
Zugpfähle für Auftriebssiche-rungen und zur Rückverankerung von
Spundwänden (Bild 1). Des Weiteren werden unterschiedliche
Mög-
Bild 1: Einbau selbstbohrender Mikropfähle als Rückverankerung
von Spundwänden (links) und Auftriebssicherungselementen
(rechts)
-
20 GeotechnIk
GeoResources Zeitschrift 3 | 2018 Lopez:www.georesources.net
Dauerhafter Einsatz von Mikropfählen im Wasserbau
Bild 2: Verbundpfähle Titan aus gerippten Stahlrohren,
Kupplungsmuffen und einem Verpresskörper [14]
lichkeiten der Pfahlkopfausbildung dargestellt und zu-gehörige
Korrosionsschutzmaßnahmen behandelt.
2 Selbstbohrende Mikropfähle TitanDie Mikropfähle Titan gehören
zu der Gruppe der Rohrverpresspfähle [10], also den Verbundpfählen
nach DIN EN 14199 [8] und DIN SPEC 18539 [9] aus einem
durchgehenden Stahltragglied und einem Ver-presskörper aus
Zementstein. Beim Tragglied handelt es sich um ein nahtloses,
kontinuierlich geripptes Stahl-rohr (Gewinde in Anlehnung an die
DIN EN 10080 [11] und DIN 488 [12]) aus Feinkornbaustahl (S460NH
nach DIN EN 10210 [13]), das gleicherma-ßen als verlorene
Bohrstange, als Injektionsrohr und als Bewehrungsstab dient [14].
Die Stahlrohre sind in der Regel 3 m lang und werden mit einer
Stahlmuffe gekop-pelt (Bild 2).
Bild 3 stellt das Einbauverfahren dar. Das Trag-glied wird
direkt mit einer verlorenen Bohrkrone und
einer Zementspülung eingebohrt. Die Bohrkronen beinhalten einen
radialen Spülstrahl, mit welchem der Boden aufgeschnitten und
gleichzeitig verpresst wird [15], woher der Begriff selbstbohrend
kommt. Durch drehschlagendes Bohren mit Zementsuspension wird Boden
verdrängt und verbessert. Dadurch entsteht eine formschlüssige
Verzahnung mit dem Korngerüst des Bodens, die die Mantelreibung
wesentlich erhöht. Während des Bohrvorgangs wird die
Zementsuspen-sion gegen die Bohrlochwände gedrückt. Dabei bildet
sich ein Filterkuchen, der das Bohrloch stabilisiert, und eine
zusätzliche Verrohrung ist nicht erforderlich. Der Filterkuchen
kann auch als Primärinjektion bezeichnet werden, die den
Scherverbund zwischen Verpresskör-per und Boden verbessert [14].
Direkt nach dem Boh-ren wird ein Zementleim (w/z ≈ 0,4 bis 0,5)
dynamisch verpresst (Verpressen unter gleichzeitiger Rotation).
3 Dauerhaftigkeit der MikropfähleFür dauerhafte Anwendungen muss
die Bemessungs-tragfähigkeit der Stahltragglieder für die geplante
Le-bensdauer der Bauwerke gewährleistet werden. Hierzu ist der
Korrosionsschutz von Verbundpfählen von un-abdingbarer Bedeutung.
Gemäß DIN EN 14199 [8] und Absatz 7.6 der DIN SPEC 18539 [9] ist
als Korro-sionsschutz mindestens eine der folgenden Komponen-ten
erforderlich:
▶ Wirksame Überdeckung aus geeignetem Mörtel oder Beton
▶ Vergrößerung des Stahlquerschnitts, der für die durch die
Korrosion zu erwartende Materialschwä-chung dimensioniert und in
Deutschland nur bei reinen Stahlpfählen aus nicht hochfestem Stahl
zu-lässig ist
▶ Besondere Vorkehrungen, wie besondere Zemente, dauerhafte
Verrohrung oder sonstige Umhüllungen
Der dauerhafte Korrosionsschutz des Titansystems basiert
grundsätzlich auf der Einkapselung in einem geeigneten
Verpressmittel mit ausreichender Zement-steinüberdeckung, wie in
der Allgemeinen Bauaufsicht-lichen Zulassung Z-34.14-209 [16]
festgelegt und in Tabelle 1 exemplarisch zusammengestellt
ist. Grund-lage für die in der Zulassung festgelegten Mindestma-ße
der Zementsteinüberdeckung ist die Einhaltung einer
Rissweitenobergrenze wk im Verpresskörper von 0,1 mm. Risse,
die unter Belastung entstehen und klei-ner als 0,1 mm sind,
können als selbstheilend betrach-tet werden. Der umgebende
Zementstein wird dann als eine undurchlässige Schutzeinkapselung
erachtet [17]. Im Vergleich dazu beträgt der Maximalwert der
Rissbreite in DIN EN 1992-1-1:2011-01 [18] für die ungünstigsten
Expositionsklassen XC4, XD3 und XS3 jeweils wmax = 0,3 mm.
Die unterschiedliche Dehnung von Stahltragglied und Zementstein
wird durch Mikrorisse ausgeglichen, die von jeder Gewinderippe
ausgehen (Bild 4). Dabei spielt neben der Stahlqualität die
Gewindegeometrie eine wesentliche Rolle, da flacher geneigte Rippen
bei
Bild 3: Einbauverfahren von Titanmikropfählen [14]
-
GeotechnIk 21
Lopez: GeoResources Zeitschrift 3 | 2018Dauerhafter Einsatz von
Mikropfählen im Wasserbau www.georesources.net
Tabelle 1: Charakteristische Tragfähigkeit Rk des
Stahltragglieds abhängig von der Zementsteinüberdeckung c gemäß
Zulassung [16]
Zementstein-überdeckung
c
Charakteristische Tragfähikgeit Rk in kN für Titanpfahl
30/11 40/20 40/16 52/26 73/53 73/45 73/35 103/78 103/51
20 mm 190 322 400 548 745 960 1250 1290 2325
25 mm 200 344 427 585 795 1100 1300 1387 2500
30 mm 210 360 447 614 835 1150 1386 1465 2500
35 mm 220 372 465 638 860 1200 1386 1530 2500
40 mm 225 372 478 650 889 1218 1386 1587 2500
45 mm 225 372 490 650 900 1218 1386 1626 2500
Bild 4: Korrosionsschutz mittels Zementsteinüberdeckung [14]
Bild 5: Rissbildung bei Titangewinde (links) und bei R-Gewinde
(rechts) unter Zuglasten
vergleichbaren Lasten und Zementsteinüberdeckun-gen größere
Spreizkräfte hervorrufen und ein anderes Rissbild erzeugen
(Bild 5). Die Begrenzung der Riss-weite im Verpresskörper auf
wk ≤ 0,1 mm war daher auch Auflage des Deutschen
Instituts für Bautechnik (DIBt) für die Erteilung der Zulassung für
den dauer-haften Einsatz der Mikropfähle Titan ohne zusätzliche
Korrosionsschutzmaßnahmen.
Der Nachweis wurde durch umfangreiche Ver-bundversuche mit
Rissweitenmessungen erbracht. Die Bilder 6 und 7 zeigen
exemplarisch die Ergebnisse eines Zugversuchs an einem
ausgegrabenen Verpress-pfahl Titan 103/78 mit charakteristischer
Tragfähig-keit Rk = 1.626 kN [16]. Der Verpresskörper hatte
einen mittleren Durchmesser von etwa 200 mm, und die mittlere
Druckfestigkeit des Zementsteins betrug 42 N/mm2. Der
Probekörper wurde auf Zug belastet, wobei die Kraft in Stufen
aufgebracht und die Rissbil-dung in den einzelnen Laststufen
dokumentiert wurde (Bild 6). Die dokumentierten Rissbreiten an
der Ver-
suchskörperoberfläche wurden in einem Summenhäu-figkeitsdiagramm
zusammengefasst (Bild 7). In dem Diagramm ist zu erkennen,
dass 100 %, also alle gemes-senen Risse bis zu einer Last von
1.200 kN kleiner als 0,06 mm waren.
Verschiedene Untersuchungen an Stahlbetonbautei-len zeigen, dass
bei einem abgeschlossenen Rissbild die
-
22 GeotechnIk
GeoResources Zeitschrift 3 | 2018 Lopez:www.georesources.net
Dauerhafter Einsatz von Mikropfählen im Wasserbau
Bild 8: Rissbreite an der Oberfläche eines Stahlbetonelements
[20]
Tragverhalten von Titanmikropfählen im abgeschlos-senen
gerissenen Zustand. Bild 9 zeigt Versuchskörper von Zugpfählen
Titan 73/35 mit charakteristischer
Bild 6: Zugversuch an einem Mikropfahl Titan 103/78 –
Rissbildung bei unterschiedlichen Laststufen [19]
Bild 7: Zugversuch an einem Mikropfahl Titan 103/78 –
Summenhäufigkeitsdia-gramm der gemessenen Rissweiten für
unterschiedliche Laststufen [19]
Risse an der Oberfläche weiter im Inneren in unmittelba-rer
Umgebung der Stahlbewehrung sind (Bild 8). Neue Untersuchungen
aus Schweden zeigen ein ähnliches
-
GeotechnIk 23
Lopez: GeoResources Zeitschrift 3 | 2018Dauerhafter Einsatz von
Mikropfählen im Wasserbau www.georesources.net
Bild 9: Korrosionsschutzuntersuchungen an Testpfählen in
Schweden – Versuchskörper und Probenentnahme [21]
Bild 10: Korrosionsschutzuntersuchungen an Testpfählen in
Schweden – imprägnierte Probe und Rissbild [21]
Bild 11: Übergangsbereich vom Baugrund zum Bauwerk
Tragfähigkeit Rk = 1.386 kN [16]. Die Versuchskör-per
wurden aus den ersten 3 m langen Segmenten von fünf
Probepfählen entnommen, die zuvor einer Probe-belastung mit einer
Prüflast Pp = 1.240 kN unterzogen worden waren. Aus den
ausgegrabenen Verpresskörpern wurden wiederum Zementsteinproben
(Scheiben) ent-nommen und mit einem fluoreszierenden Epoxid im
Vakuum imprägniert, sodass sämtliche Risse verfüllt wurden. Die
imprägnierten Proben wurden unter UV-Licht mit einem elektronischen
Mikroskop untersucht und die Rissweiten gemessen. Bild 10
zeigt beispielhaft ein abgeschlossenes Rissbild. Im
Oberflächenbereich sind Schwindrisse erkennbar, die jedoch eine
Rissbrei-te wk < 0,1 mm aufweisen. Im inneren Bereich sind
schmalere Risse mit wk ≈ 0,01 mm zu finden.
Wie breits erläutert bietet eine geeignete
Zement-steinüberdeckung einen dauerhaften, effektiven
Korro-sionsschutz für die Mikropfähle.
4 Korrosionsschutz am Mikropfahlkopf und Anschluss an das
Bauwerk
Der Anschluss der Mikropfähle an das Bauwerk be-nötigt ebenfalls
einen dauerhaften Korrosionsschutz. Besonders kritisch ist der
Übergangsbereich vom Bau-grund zum Bauwerk (Bild 11). Für
diesen, auch als „Pfahlhals“ bekannten Bereich wird ein
Übergangs-rohr aus PEHD oder Stahl empfohlen. Beide Varianten
werden bei der Mikropfahlherstellung mit Zementleim verfüllt.
Mikropfahlköpfe, die in einem Stahlbetonbauteil, wie Gurtung,
Holm oder Bodenplatte, eingebunden sind, werden vom umgebenden
Beton gegen Korrosi-on geschützt. Um den Nachweis der Rissbreite
gemäß DIN EN 1992-1-1:2011-01 [18] zu erbringen, müssen eine
ausreichende Betonüberdeckung und die erforder-liche Bewehrung
vorgesehen werden.
Für Rückverankerungen von Spundwänden hat sich die Kugel
plattenkopfkonstruktion bewährt (Bild 12). Diese Kopfkonstruktion
verbindet dauerhaften Korro-sionsschutz mit einer flexiblen
Anpassung der Pfahlnei-gungen an die Baustellenverhältnisse und
entspricht, wie Bild 13 verdeutlicht, den Anforderungen an
die konstruktive Ausbildung von Anschlüssen gemäß [4].
5 Fazit Selbstbohrende Titanmikropfähle werden erfolgreich im
Wasserbau, u. a. als eine hochqualitative technische Lösung für
Auftriebssicherungen und zur Rückveran-kerung von Spundwänden,
eingesetzt. Die dauerhafte Korrosionsbeständigkeit mittels
Zementsteinüber-deckung wird beim zulassungskonformen Einbau der
Mikropfähle gewährleistet. Für den Erhalt der Zulas-sung [16]
wurden entsprechende Nachweise der Ein-haltung des
Rissweitenobergrenze wk = 0,1 mm des
Verpresskörpers erbracht. Auch neue Untersuchungen in Schweden an
in situ entnommenen Proben haben ausreichend kleine Rissweiten für
den dauerhaften Ein-satz der Mikropfähle erbracht.
Korrosionsschutzmaß-nahmen müssen aber auch für die konstruktive
Aus-
Bild 12: Kugelplattenkopfkonstruktion Titan
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24 GeotechnIk
GeoResources Zeitschrift 3 | 2018 Lopez:www.georesources.net
Dauerhafter Einsatz von Mikropfählen im Wasserbau
gungen - Wasserbau (ZTV-W) für Korrosionsschutz im
Staöhlwasserbau (Leistungsbereich 218)
[8] DIN EN 14199:2012-01: Ausführung von besonderen
geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefbau) – Pfähle mit kleinen
Durchmessern (Mikropfähle)
[9] DIN SPEC 18539:2012-02: Ergänzende Festlegungen zu DIN EN
14199:2012-01, Ausführung von besonde-ren geotechnischen Arbeiten
(Spezialtiefbau) – Pfähle mit kleinen Durchmessern (Mikropfähle)
(2012)
[10] DGGT: Empfehlungen des Arbeitskreises „Pfähle” (EA-Pfähle).
2012
[11] DIN EN 10080:2005-08: Stahl für die Bewehrung von Beton -
Schweißgeeigneter Betonstahl – Allgemeines; Deutsche Fassung EN
10080:2005
[12] DIN 488-1 bis -6:2009-08 und 2010-01: Betonstahl – Teile 1
bis 6
[13] DIN EN 10210-1 und 2:2006-07: Warmgefertigte Hohlprofile
für den Stahlbau aus unlegierten Baustäh-len und aus
Feinkornbaustählen - Teil 1 und Teil 2
[14] Friedr. Ischebeck GmbH: Technische Prospekte Mikro-pfähle
TITAN. 2016
[15] ThyssenKrupp Gf T Bautechnik GmbH/Hoesch Spundwand und
Profil GmbH: Spundwand-Hand-buch. Berechnung (2007)
[16] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt): Allgemeine
Bauaufsichtliche Zulassung Z-34.14-209 Mikropfähle TITAN (2010)
[17] DIN EN 14490:2010-11: Ausführung von Arbeiten im
Spezialtiefbau – Bodenvernagelung (2010)
[18] DIN EN 1992-1-1:2011-01: Bemessung und Konst-ruktion von
Stahlbeton- und Spannbetontragwerken, Teil 1-1 (2011)
[19] TU München: Bericht. (2000)[20] Leonhardt, F.: Cracks and
Crack Control in Concrete
Structures – Special Report PCI Journal (1988)[21] CBI
Betonginstitutet (im Auftrag von Züblin Scan-
dinavia AB): Materialundersökning av
cementstabili-seradestagfundament (2017)
bildung der Anschlüsse an Bauwerke, wie Spundwände und
Bodenplatten, geplant und fachgerecht ausgeführt werden.
6 LiteraturDer Beitrag basiert auf einem Vortrag beim
Fachsemi-nar „Stahl im Wasserbau“ in der TU Braunschweig: Lopez,
F.: Dauerhafter Einsatz von Mikropfählen im
Wasserbau. Stahl im Wasserbau (Fachseminar 28. und 29.09.2017),
Mitteilung des Instituts für Grundbau und Bodenmechanik, Technische
Universität Braunschweig, Heft Nr. 103, S. 157-170
[1] Petrikat, A.: Korrosiosschutz im Stahlwasserbau –
Re-gelwerke und Praxis. In: KorroNews, Sika Deutschland GmbH
(Ausgabe 1/08)
[2] Isecke, B.: Korrosion und Korrosionsschutz – wie
funk-tioniert das? In: Korrosionsschutz und Tragfähigkeit
bestehender Stahlwasserbauverschlüsse. Bundesanstalt für Wasserbau
(2017)
[3] DIN EN ISO 12944-1 bis -9:2018-04 und 2018-06:
Beschichtungsstoffe – Korrosionsschutz von Stahlbau-ten durch
Beschichtungssysteme - Teile 1 bis 9
[4] DGGT: Empfehlungen des Arbeitsausschusses
„Ufer-einfassungen“, Häfen und Wasserstraßen (EAU). 2012
[5] Hamburg Port Authority (HPA). Leistungsbeschrei-bung Teil C
(2012)
[6] Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt): Technische
Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieur-bauten (ZTV-ING).
Online:
https://www.bast.de/BASt_2017/DE/Ingenieurbau/Publikationen/Regel-werke/Baudurchfuehrung/ZTV-ING.html
[7] Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwick-lung
(BMVi): Zusätzliche Technische Vertragsbedin-
Bild 13: Kopfkonstruktionen gemäß EAU 2012 [4] (links) und
Titan-System (rechts)
Freddy Lopez M.Sc.ist Anwendungs-berater Geotechnik bei der
Friedr. Ischebeck GmbH, Ennepetal, Deutschland.
Kontakt: [email protected]
-
GeotechnIk 25
Hempel und Stimm: GeoResources Zeitschrift 3 |
2018Geokunststoffe im Großprojekt Stuttgart-Ulm der DB AG –
Teil 1 Fahrwegabdichtung zum Grundwasserschutz
www.georesources.net
Im Großprojekt Stuttgart-Ulm der Deutschen Bahn AG kommen in
un-terschiedlichen Bereichen und mit unterschiedlichen Funktionen
Geo-kunststoffe zum Einsatz. Dieser Teil 1 einer Beitragsreihe
berichtet über die Fahrwegabdichtung mit Kunststoffdichtungsbahnen
im Bereich der Albhochfläche.
Geotechnik • Tunnelbau • Geokunststoffe • Großprojekt •
Abdichtung • Deutschland
Bauen mit Geokunststoffen im Großprojekt Stuttgart-Ulm der
Deutschen Bahn AG – Teil 1 Fahrwegabdichtung zum
GrundwasserschutzDipl.-Ing. Markus Hempel, Naue GmbH & Co. KG,
Espelkamp-Fiestel, DeutschlandDipl.-Geol. (TH) Andreas Stimm, Büro
Süd in Karlsruhe, Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp-Fiestel,
Deutschland
Bild 1: Streckenquerschnitt des Teilprojekts Stuttgart 21 von
Stuttgart Feuerbach über Hauptbahnhof (1) bis nach Wendlingen (2)
Quelle: www.bahnprojekt-stuttgart-ulm.de
Bild 2: Streckenquerschnitt des Teilprojekts NBS von Wendlingen
(2) nach Ulm (3) mit Bereich der Fahrwegabdichtung mit KDBQuelle:
www.bahnprojekt-stuttgart-ulm.de
Anwendungsbereiche von Geokunststoffen im Großprojekt
StuttgartUlm
Bei der Realisierung des Großprojekts Stuttgart-Ulm (Bilder 1
und 2 und Infokasten) kommen in erhebli-chem Umfang Geokunststoffe
in zahlreichen Anwen-dungen zum Einsatz, wie:
▶ Fahrwegabdichtung mit Kunststoffdichtungsbah-nen (KDB) und
Schutzvliesstoff zum Grundwas-serschutz im gesamten Bereich der
Albhochfläche außerhalb der Tunnel
▶ Tunnelabdichtung mit Kunststoffdichtungsbah-nen und
Schutzvliesstoff
▶ Tunneldränage mit geosynthetischen Dränmatten
▶ Tragschichtbewehrung mit Geogittern im Bereich von
Tübbinglagerflächen
▶ Kunststoffbewehrte Erde im Bereich einer Tübbingfabrik
▶ Bewehrung mit Geogittern in Dammaufstandsfläche
▶ Filter- und Trennlage mit Vliesstoffen unter Erd-bauwerken
In diesem Teil 1 der Beitragsreihe wird zunächst die
Fahrwegabdichtung mit Kunststoffdichtungsbahnen zum
Grundwasserschutz im Bereich der Albhochfläche (Bild 2) erläutert
und dargestellt. Die nachfolgenden Beitragsteile werden sich mit
weiteren Anwendungen von Geokunststoffen befassen, nämlich mit dem
Ein-satz von Geogittern in Stützkonstruktionen und zur
Tragschichtbewehrung und mit der Tunnelabdichtung.
(1)
(2) (3)
(2)
Fahrwegabdichtung mit KDB
-
26 GeotechnIk
GeoResources Zeitschrift 3 | 2018 Hempel und
Stimm:www.georesources.net Geokunststoffe im Großprojekt
Stuttgart-Ulm der DB AG – Teil 1 Fahrwegabdichtung zum
Grundwasserschutz
Bild 3: Regelquerschnitt Einschnitt PFA 2.3, NBS
Wendlingen-UlmQuelle: www.bahnprojekt-stuttgart-ulm.de
Bild 4: Anordnung der Kunststoffdichtungsbahn zur Abdichtung der
RandwegbereicheQuelle: DB PSU GmbH
Fahrwegabdichtung mit Kunststoffdichtungsbahnen zum
Grundwasserschutz
Der Verlauf der Neubaustrecke folgt weitgehend der
Bundesautobahn A 8 in Parallellage durch die Schwä-bische Alb
(Bild 2). Die Planfeststellungsabschnitte (PFA) sind
dementsprechend u. a. unterteilt in Alb-vorland, Albaufstieg,
Albhochfläche sowie Albabstieg. Der PFA 2.3 Albhochfläche
umfasst den Abschnitt von Hohenstadt bis nach Dornstadt mit einer
Gesamtlänge von 21 km, davon vier Tunnel mit insgesamt
2.233 m Länge und der PFA 2.4 Albabstieg den Abschnitt von
Dornstadt bis Ulm mit einer Gesamtlänge von 6,5 km, davon
5.940 m als Tunnel. In den Bereichen mit offener Linienführung
der PFA 2.3 und 2.4 wurden Fahrweg-abdichtungen mit
Kunststoffdichtungsbahnen ausge-führt.
Zum Großprojekt Stuttgart-Ulm der Deutschen Bahn AGDas
Großprojekt Stuttgart-Ulm der Deutschen Bahn AG setzt sich aus den
beiden derzeit im Bau befindlichen Teilprojekten Stuttgart 21
und der Neubaustrecke (NBS) von Wendlingen nach Ulm zu-sammen. Das
Teilprojekt Stuttgart 21 umfasst unter anderem den Neubau von
57 km Schienenwegen, davon 33 km in Tunneln
(Bild 1). Die Streckenlän-ge des Teilprojekts NBS
Wendlingen-Ulm beträgt 59,6 km, davon 30,4 km in
Tunneln (Bild 2). Die NBS ist für den Personenfern- und
Regionalverkehr sowie für den Güterverkehr mit einer
Höchstge-schwindigkeit von 250 km/h vorgesehen. Die Stre-cke
ist ein Bestandteil der Achse Nr. 17 der Trans- europäischen
Netze (Paris-Budapest/Bratislava).
-
GeotechnIk 27
Hempel und Stimm: GeoResources Zeitschrift 3 |
2018Geokunststoffe im Großprojekt Stuttgart-Ulm der DB AG –
Teil 1 Fahrwegabdichtung zum Grundwasserschutz
www.georesources.net
Geologie und daraus resultierende Anforderungen
Der überwiegende Teil der Trasse verläuft im Bereich der
Albhochfläche durch Karstgebirge, wobei die Ver-karstung des
Gebirges sehr inhomogen verteilt ist, d. h. Karststrukturen
unterschiedlichster Ausbildung wahllos verteilt auftreten können.
Durch die Verkars-tung des Gebirges kann eindringendes Wasser (z.
B. Niederschlag) in sehr kurzer Zeit bis in große Tiefen
versickern.
Aufgrund dieser hohen Fließgeschwindigkeiten wurde von den
zuständigen Behörden gefordert, die gesamte Alb wie ein
Wasserschutzgebiet (WSG) der Stufe II zu behandeln. Demzufolge
wurde der Fahrweg als ein abgedichtetes System geplant und
ausgeführt. Da der Fahrweg mit dem Oberbausystem Feste Fahr-bahn
realisiert wird, ist durch den Betonkörper des Fahrwegs sowie die
hydraulisch gebundene Tragschicht (HGT) unterhalb der Festen
Fahrbahn eine ausrei-chende Abdichtung gewährleistet. Die
Einschnitts- und Dammböschungen werden im unteren Bereich, d. h.
bis mindestens 2 m über Schienenoberkante, mit einem
mineralischen Material (Lehmschlag) abgedich-tet (Bild 3).
Geotechnik mit Geokunststoffen
Tel +49 5743 41-0Fax +49 5743 [email protected]
NAUE GmbH & Co. KGGewerbestr. 232339 Espelkamp-Fiestel
Innovative Lösungen für die GeotechnikBahnbau - Straßenbau -
Tunnelbau - Wasserbau - Deponiebau www.naue.com
Bild 5: NBS Wendlingen-Ulm – Herstellung der Abdichtung mit
Kunststoffdichtungsbahnen und SchutzvliesstoffFoto: Naue GmbH &
Co. KG
http://www.naue.com
-
28 GeotechnIk
GeoResources Zeitschrift 3 | 2018 Hempel und
Stimm:www.georesources.net Geokunststoffe im Großprojekt
Stuttgart-Ulm der DB AG – Teil 1 Fahrwegabdichtung zum
Grundwasserschutz
Bild 6: Skizze des Anschlusses der KDB-Abdichtung an die
MastgründungQuelle: DB PSU GmbH
Bild 7: Foto eines Anschlusses der KDB-Abdichtung an die
MastgründungFoto: Naue GmbH & Co. KG
im DB Standard (DBS) 918 039 geregelt [2]. Darin werden die
verschiedenen Anwendungsfälle für Geo-kunststoffe im Eisenbahnbau
beschrieben sowie die zugehörigen Produktanforderungen definiert.
Basie-rend auf diesen Produktanforderungen werden von der DB AG
Herstellerbezogene Produktqualifikationen (HPQ) für die jeweiligen
Produkte ausgestellt. Grund-sätzlich dürfen nur solche
Geokunststoffe eingebaut werden, für die eine gültige HPQ für den
entsprechen-den Anwendungsfall vorliegt.
Gemäß der genannten ZiE werden zur Abdichtung der
Randwegbereiche beidseitig profilierte Dichtungs-bahnen aus PE
gefordert. Für die Kunststoffdichtungs-bahnen muss eine HPQ der DB
AG für den Anwen-dungsfall 3.12 „Abdichtungselement in Erdbauwerken
(Kunststoffdichtungsbahnen)“ gemäß DBS 918 039 vorliegen. Darüber
hinaus sind die Kunststoffdich-tungsbahnen beidseitig durch
Schutzvliesstoffe vor me-chanischer Beschädigung zu schützen
(Bild 5). Für die Schutzvliesstoffe muss eine HPQ der DB AG
für den Anwendungsfall 3.13 „Schutzelement für Tondich-tungs- und
Kunststoffdichtungsbahnen in Erdbauwer-ken“ vorliegen. Die HPQ
können durch die Hersteller bei der Deutschen Bahn AG beantragt
werden.
Die gemäß der ZiE geforderte Abdichtung wurde auf der
Albhochfläche mit einer KDB aus HDPE mit 2 mm Dicke [4] sowie
einem 800 g/m² schweren ma-chanisch verfestigten Vliesstoff
aus PP [5] der Naue GmbH & Co. KG, Espelkamp-Fiestel,
realisiert. Die KDB verfügt über eine in Langzeituntersuchungen
nachgewiesene Oberflächenstruktur, die im Verbund mit den
angrenzenden Schutzschichten einen hohen Kontaktreibungswinkel
besitzt. Somit können die auftretenden Horizontalkräfte (durch
Bremsen und Anfahren sowie Fliehkräfte) sicher in den Untergrund
übertragen werden. Insgesamt wurden rund 70.000 m²
Kunststoffdichtungsbahn und rund 140.000 m² Vlies-stoff
verbaut.
KDB-Abdichtung im Bereich der Albhochfläche
Somit bedarf es für den Randwegbereich der offenen Linienführung
in PFA 2.3 und PFA 2.4 zwischen Fes-ter Fahrbahn und seitlicher
Entwässerung einer ge-sonderten Abdichtung. In diesen Bereichen kam
eine Kunststoffdichtungsbahn zum Einsatz, die bahnseitig mindestens
0,5 m unter die HGT geführt wurde und feldseitig in den
Entwässerungsgraben eingebunden wurde (Bild 4). Die
Anforderungen an die KDB wur-den im Rahmen einer Zustimmung im
Einzelfall (ZiE) des Eisenbahn-Bundesamtes festgelegt [1].
Seit November 2015 sind die technischen Lieferbe-dingungen für
Geokunststoffe im Bereich der DB AG
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Geotechnik 29
Hempel und Stimm: GeoResources Zeitschrift 3 |
2018Geokunststoffe im Großprojekt Stuttgart-Ulm der DB AG –
Teil 1 Fahrwegabdichtung zum Grundwasserschutz
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Anschluss durchgeführt und die Oberleitungsanlage zu einem
späteren Zeitpunkt errichtet werden, ohne die bereits vorhandene
Fahrwegabdichtung zu gefährden.
Quellenverzeichnis[1] Eisenbahn-Bundesamt: Zustimmung im
Einzelfall (ZiE)
für die Bahnentwässerung und Bahnkörperabdichtung bei der
Abdichtung der Randwegbereiche im Karstge-biet, NBS Wendlingen-Ulm
km 53,400 - km 75,250. 30.10.2015.
[2] DB Netz AG: DB Standard DBS 918 039 - Technische
Lieferbedingungen Geokunststoffe für den Eisenbahn-bau. Frankfurt
am Main, Oktober 2015.
[3] Raithel, M.; Kielbassa, S.; Baumbusch, J.: Bahnprojekt
Stuttgart–Ulm; Neubaustrecke Wendlingen–Ulm: Geokunststoffe als
Bestandteil der Gründung und Ab-dichtung des
Hochgeschwindigkeits-Fahrweges zum Schutz des Grundwassers auf der
Schwäbischen Alb. 10. NAUE Geokunststoff-Kolloquium am
17.02.2017.
[4] Naue GmbH & Co. KG: HPQ Carbofol® HDPE 406 2,0 F/F
DB.
[5] Naue GmbH & Co. KG: HPQ Secutex® R 901 DB.
Dipl.-Geol. (TH) Andreas Stimmist im Bertriebsbereich D-Süd
Infrastruktur im Büro Süd in Karlsruhe der NAUE GmbH & Co. KG
tätig.
Kontakt: [email protected]
Dipl.-Ing. Markus Hempelist Produktmanager Bahnbau bei der
NAUE GmbH & Co. KG.
Kontakt: [email protected]
Durchdringungen
Eine besondere Herausforder