Die Auswahl der “richtigen” Tiefbauverfahren

Geotechnische Bauwerke, ​Tiefbauten und Spezialaufbauten sind immer so zu planen, dass sie weitgehend risikolos ausgeführt werden können. Das heißt, sie sollen ausgeführt werden mit dem vorhandenen Baugrund, dem ausgewählten Baumaterial und einer Baumethode, die nicht immer die kostengünstigste sein muss, aber weitgehend risikoarm das Bauwerk realisieren lässt. Und auch nicht immer die niedrigsten Baukosten entscheiden für die Auswahl der besten als der billigsten Methode für die Bodenverbesserung, die Sicherung der Baugrube oder die Gründung des Bauwerkes.

Die Tiefbauverfahren sind bezüglich der mit ihrer Anwendung verbundenen Risiken für die Umwelt, das Bauwerk selbst, für Anlagen Dritter, den Projektablauf, die örtlich Beteiligten oder auch die Nachbarn sehr unterschiedlich zu bewerten. Bei den Tiefbau- und besonders auch den Spezialtiefbauleistungen ist auch das Risiko zu bewerten, welches vom Baugrund und seinen Reaktionen bei der Anwendung der Verfahren selbst ausgeht.

Innerstädtische Baumaßnahme mit Bodenverbesserung durch Rütteldruckverfahren, Setzungsmulde und Bodenrisse deutlich erkennbar, Abstand von der Bebauung halten!; Quelle: eigenes Foto.

Als Tiefbauplaner mit besonderer Fachkunde und Zertifizierung beziehen wir so Überlegungen bei der Wahl der Tiefbauverfahren wie innovative Gerätetechnik, verbessertes Baumaterial und andere wirtschaftliche Ausführungsarten gegebenenfalls sogar mit Bauzeitverkürzung in unsere Überlegungen ein. Dabei schauen wir auch auf Zulassungen für besondere Bauverfahren für die keine Normung vorliegt. Im Ausnahmefall holen wir die Stellungnahmen unabhängiger Berater ein oder erwirken eine Zustimmung im Einzelfall bzw. auch unternehmensinterne Genehmigungen der Deutschen Bahn.

Eine besondere Überlegung ist immer hinsichtlich der zu erwartenden Auswirkungen auf Nachbargrundstücke erforderlich. Dabei sind nicht nur die direkt ans Baufeld angrenzenden Grundstücke zu betrachten, sondern regelmäßig auch diejenigen, die weiter entfernt liegen.

Gefährdungen für Anlagen und Bauwerke auf Nachbargrundstücken gehen in der Regel vom Baugrubenaushub selbst, der Grundwasserabsenkung, Setzungen durch Lasteintrag des neuen Bauwerkes oder auch die Ablagerung von Aushub oder anderen Abgrabungen aus. In seltenen Fällen kann es auch durch Wasserzutritt in den Böden oder eine Entlastung der Böden zu Hebungen oder Setzungen kommen.

Eine Besonderheit sind Erschütterungen oder Schwingungen, wie sie z.B Verbesserung mit Tiefenrüttelverfahren auf der Baustelle emittiert werden können. Weiterhin kann auch die Verdichtung von Boden oder Tragschichten mit Vibrationsgeräten oder die Vorbeifahrt schwerer Baufahrzeuge Erschütterungen mit Schadenspotenzial erzeugen. Daneben werden auf den Baustellen auch immer wieder Lärm und Staubentwicklung eintreten.

Es sind dabei neben den Bauverfahren für die Errichtung des eigentlichen Bauwerkes auch immer die Objekte der Baustelleneinrichtung mit zu betrachten. Kranstandorte, für die auch eine Verdichtung des Untergrundes stattfinden muss, liegen häufig nah an den Nachbarbauwerken oder an öffentlichen Straßen mit ihrem Inventar an Ver- und Entsorgungsleitungen. Mischanlagen, Lagerplätze, Zwischenlager und Zufahrten sowie größere Containeranlagen sind dabei wie eigene Bauwerke zu behandeln und die Auswirkungen ihrer Errichtung, des Betriebes und Rückbaus sind zu beurteilen. Dabei geht es nicht zu guter Letzt auch um eine angemessene Beleuchtung in den Nachtstunden und die Wirkung auf das natürliche und ggf. urbane Umfeld.

Als Fachplaner sind wir uns der besonderen Aufmerksamkeit bewusst, die erforderlich ist, wenn es um die Betrachtung der nachbarlichen Bausubstanz geht. Das gilt insbesondere dann, wenn es sich um Nachbargebäude oder Anlagen auf Nachbargrundstücken handelt, die sich in einem nicht regelgerechten oder baufälligen Zustand befinden.

Die Auswahl des richtigen Tiefbauverfahrens und die zugehörige Beratung des Bauherren bzw. auch des Bauunternehmens als unserem Auftraggeber sind der erste Schritt zur Ausarbeitung einer tragfähigen Planungslösung mit den zugehörigen Zeichnungen und Beschreibungen. Die gewählten Verfahren haben alle eine besondere Interaktion zwischen Bauwerk und Baugrund zur Folge. Daher kann auch erst nach der Wahl des Tiefbauverfahrens die geotechnische Bemessung erfolgen und auch die statische Bemessung der zugehörigen Tragwerke abgeschlossen werden.

In unserer Arbeitspraxis als Ausführungsplaner der Bauunternehmen stellen wir häufig fest, dass in den frühen Leistungsphasen nicht das optimale Bauverfahren als Grundlage der Ausschreibung bzw. Vergabe gewählt wurde. Dann steigen wir in den Planungsprozess als Sachwalter des Bauherrn und des Bauunternehmens neu ein und korrigieren die Auswahl des Verfahrens, realisieren die geotechnische Bemessung, stellen die Tragwerksplanung zusammen und liefern alle erforderlichen Zeichnungen und Beschreibungen für die Baustelle.

Dabei ist es dann für uns besonders wichtig, das ausgeschriebene Bausoll mit den neuen Anforderungen, den Leistungs- und Bauwerksparametern zu vergleichen. Es entstehen dann für uns die besonderen Aufgaben des geotechnischen Projektmanagements, weil Kosten, Termine und Abläufe bezüglich Veränderungen in Bauwerk, Bauablauf und Baukosten neu untersucht und Planungen und Vertragsanpassungen aufgesetzt werden müssen.

Als Fachplaner für Geotechnik sind wir zum einen auf die geotechnische Planung von erdberührten Bauwerken und das geotechnische Projektmanagement zur Umsetzung dieser Bauvorhaben spezialisiert. Gern stellen wir Ihnen unsere Expertise auf diesem Gebiet zur Verfügung.

Veröffentlicht unter Allgemein | Verschlagwortet mit , , , , , | Kommentar hinterlassen

Baugrund ausschreiben / Absprungbasis für den Vertrag

Fuchs/ Maurer/ Schalk fassen im im „Handbuch Tiefbaurecht“(Verlag C.H. Beck OHG; 2023) , Kapitel 3, ab RdNr. 125 das Thema Baugrund in der Ausschreibung zusammen. Es ist also eine eindeutige Beschreibung der Baugrundeigenschaften und des Baugrundverhaltens bezogen auf das einzelne exakt gewählte Bauverfahren vorzunehmen. Dabei soll nichts zu stark vereinfacht oder zusammengefasst werden. … Unklare Sachverhalte sind klar zu benennen und hierfür Vorsorge in der Abrechnung zu treffen.“

Weitgehend treffen wir als Ausführungsplaner der Baubetriebe im Tief- und Spezialtiefbau auf die Praxis, dass in der Leistungsbeschreibung/ Baubeschreibung eine Zusammenfassung zu den Baugrundverhältnissen eingefügt ist, die über die allgemeine Zusammenstellung der erwarteten Schichtung im Untergrund nicht hinauskommt. In den Planunterlagen sind häufig Schichtenprofile aus der Erkundungsphase eingefügt. Im Ganzen wird auf den Anhang verwiesen, in dem die Baugrundgutachten und Ergänzungen der Verdingungsunterlage beigefügt sind.

In den Baugrundgutachten ist eine Beschreibung der Bodenverhältnisse zu erwarten, wie sie in der Erkundungsphase durch den Baugrundgutachter vorgefunden wurden. Im Empfehlungsteil der Baugrundgutachten zur Hauptuntersuchung nach DIN 4020 sind dann Gründungsvarianten, Hinweise zur Gestaltung von Verkehrsanlagen und Leitungsgräben, zur Ausführung von Baugruben und Verbau etc. weitgehend allgemein gegeben. Das kann natürlich auch nicht anders sein, weil die Baugrundgutachten mit Beginn der Leistungsphase 3 (Entwurf) aufgestellt werden. Die konkrete Planung des Bauwerkes ist dann noch nicht fertig und auch die Bauverfahren werden später gewählt und spezifiziert.

Der Planer gibt die konkreten Bauverfahren erst in der Ausschreibung vor oder überlässt die Auswahl auch eher dem Baubetrieb. Hier ist eine konkrete Beschreibung des erwarteten Baugrundverhaltens selten anzutreffen. Die Beschreibung der Eigenschaften des Baugrundes konkret bezogen auf das Bauverfahren und Definition der erwarteten Reaktionsweise mit Abklärung der Folgen z.B. auf Nachbarn, den Baugrund selbst, die Bautechnologie etc. fehlt häufig.

Abbildung 1:
Wieder einmal etwas andere gefunden als vorher gedacht? Und nun diskutieren ...?

Abb.: „Wieder einmal etwas anderes gefunden als erwartet?“; „Und nun diskutieren ..?“

Der Planer bringt den Bauherrn damit in eine schwierige Situation (Quelle s.o; vgl. RdNr. 128). Die Bieter werden also nicht mehr in einem transparenten Verfahren nach Leistungsfähigkeit ausgesucht. Die Bieter treffen Annahmen und später in der Ausführungsphase sind wir als Ausführungsplaner gefordert, erkannte Lücken in der Baugrundspezifikation zu schließen bzw. die Überraschungen durch Umplanungen zu meistern. Dem Bauunternehmer wird dann in der Kommunikation häufig unterstellt, nur vergütungsorientiert zu sein und eine Spekulation auf „mehr Geld“ vorgenommen zu haben. Natürlich helfen wird dem Bauunternehmer mit unserer Expertise auch in der Kommunikation zum Bauherren, Planern, Projektsteuerern, Bauüberwachern und Nachbarn. Anstrengend wird es nach unserer Erfahrung für alle Beteiligten in jedem Fall.

„Deshalb sollten Vertrags- bzw. Ausschreibungsmodelle das Baugrundverhalten und seine Auswirkung auf das im Entwurf enthaltene Bauverfahren, klar benennen und für die wahrscheinlichen Abweichungen, Abrechnungspositionen im Bedarf enthalten.“ (Quelle s.o.; RdNr. 129). Und wie geht das?

Wir nutzen als Systematik GBR – GEOTECHNICAL BASELINE REPORT und GTB – GEOTECHNICAL TOOL BOX. Der GBR ist im englischsprachigen Raum Grundlage vieler Bauverträge. Er wird im FIDIC – EMERALD (GREEN) BOOK als Basis von Bauverträgen und spätere Vertragsanpassungen beschrieben. In einer gut lesbaren überblicksartigen und tabellarischen Darstellung wird die vertragliche Baseline/ die Absprungbasis zum Thema „Baugrund- und Grundwasserverhältnisse“ vor Vergabe der Leistungen beschrieben. Dabei erfolgt hier die Definition von Annahmen in der Entwurfsphase zum Baugrundverhalten einschließlich von Berechnungswerten. Wichtig ist die Listung der Bauverfahren mit den relevanten Annahmen zum Baugrund und kurzer klarer Beschreibung der Reaktionsweise des Baugrundes auf Anwendung des Verfahrens.

Als Beispiel soll hier eine Baugrundverbesserung mit Rütteldruckverdichtung dienen. Dabei wären z.B. das Setzungsmaß an der Oberfläche, Entfernung des Setzungstrichters hinter der äußeren Säulenreihe, Zugabemenge an Verschüttgut, Verbesserungsfaktor für die Gründungsberechnung, Ausbreitung der Schwingungen mit Abbau der Schwinggeschwindigkeit, Entfernung zu empfindlicher Bausubstanz, Hindernisse beim Durchfahren, Antreffen des Grundwasserspiegels etc. anzugeben. Das wäre im GBR eine Zeile in einer Tabelle mit Listung der Bodeneigenschaften und Listung der Reaktionsweise jeweils in Anstrichen.

In den meisten Ausschreibungen ist es vergaberechtlich nicht möglich mit Bedarfspositionen zu arbeiten. Der Umfang der Ausarbeitung würde viel Arbeit machen und ggf. mit unklaren Vordersätzen auch zu einer sinnlosen Preisbildung und -spekulationen führen. Im Rahmen der Erarbeitung des GBR definieren wir Baugrundrisiken und Reaktionsweisen des Untergrundes. Es ergeben sich dann bereits wesentliche Reaktionsmöglichkeiten „Was wäre wenn …“. Wir definieren in Bildern und Beschreibungen in Anstrichen die erforderlichen Maßnahmen.

Für den erfahrenen Unternehmer ist dann eine Preisbildung durchaus möglich und eine Vereinbarung des Verhaltens des Baugrundes kann im Aufklärungsgespräch auch noch vertieft besprochen werden. Es ist also zur GTB (Toolbox, Werkzeugkasten) bereits vor Vertragsschluss ein Gesprächsprotokoll entstanden, welches zwischen fairen Vertragspartnern den Vertragspartnern später bei Erfordernis schnell Handlungsfähigkeit verleiht. Wird der Baugrund geöffnet, kann die GTB fortgeschrieben werden. Die Schnelligkeit der Reaktionen auf veränderte Verhältnisse und die gedankliche Vorklärung der wahrscheinlichsten Abweichungen in der vorvertraglichen Bauphase ermöglicht eine „gesunde“ Reaktion und erleichtert dem Bauherren das Zeit-, Nerven -und Geldsparen. Der Bauunternehmer kann schnell umdisponieren, Zusatzaufwendungen begrenzen und trotzdem sein Geld verdienen.

Wir empfehlen also aus unserer Fachsicht als Ausführungsplaner und Geotechniker den Auftraggebern und Planern die Anwendung des Instrumentariums GBR und GTB über die häufig zu frühe und oberflächliche Definition von Homogenbereichen nach VOB/C hinaus bei der Erarbeitung der Verdingungsunterlage.

Den Baubetrieben empfehlen wir, das mit Beginn der Ausführungsplanung bzw. Planung der Baustelle und Baubehelfe die vorliegenden Unterlagen zur Baugrunderkundung nach dem Instrumentarium GBR und GTB aufbereitet und dann wenn erforderlich (also fast immer) in Gespräche mit dem AG eingestiegen wird. Die Abweichung der Realität von der Erwartung ist sicherlich damit nicht zu verhindern, die Reaktionsgeschwindigkeit und die Güte der Entscheidungen sind aber sehr gut beeinflussbar.

Basisfaktor Geotechnik – Mit unserer Expertise einfach, gut und schnell bauen!

Veröffentlicht unter Allgemein | Verschlagwortet mit , , , , , , , , | Kommentar hinterlassen

Indirekte Aufschlussverfahren in der Geotechnik – Ramm- und Drucksondierungen

Bohrungen als direkter Aufschluss, d.h. sichtbare Darstellung der Bodenschichtung, sind weithin bekannt und stellen die ursprüngliche Methode zur Bewertung des Untergrundes dar. Vom natürlichen Aufschluss (z.B. Felswände) über Schürfe, Handbohrungen (Pückhauer), Klein­bohrungen (Rammkernsondierung) reicht das Spektrum bis hin zu Bohrungen größeren Durch­messers, üblicherweise im Dezimeterbereich.

Durch sogenannte „indirekte Aufschlüsse“ werden Eigenschaften des Untergrundes ermittelt, ohne der jeweiligen Schicht ansichtig zu werden. Typischerweise werden Reibungen oder Eindringwiderstände von Versuchsgeräten gemessen, anhand derer auf bodenmechanische Eigenschaften geschlossen werden kann. In Deutschland verbreitet sind hier die Feldflügelsonde mit Messung des Widerstandes eines in den Boden gedrückten Flügels bei langsamer Drehung, die Rammsonde, die Bohrlochsonde und die Drucksonde, bei denen der Eindringwiderstand in den Boden und gegebenenfalls auch die Mantelreibung bestimmt werden. Die Normung erfolgt aktuell über die Reihe DIN EN ISO 22476, beispielsweise im Teil 2 für Rammsondierungen.

Besonders von Bedeutung sind für unsere Arbeit insbesondere die Ramm- und Drucksondierungen. Diese erlauben eine durchgehende Bewertung der angetroffenen Baugrundschichtung auch bis in größere Tiefen, so dass Bemessungen unter Anderem von Baugrubensicherungen oder Pfählen oder pfahlartigen Bodenverbesserungen detailliert erfolgen können. Insbesondere auch Rammsondierungen der verschiedenen Gewichtsklassen von leicht (Fallgewicht 10 kg) bis schwer (Fallgewicht 50 kg) sind dabei einfach und ohne große Gerätetechnik auszuführen.

Auswertungen sind auf empirischer bzw. analytischer Basis möglich. Es werden Lagerungen deutlich, Schichtgrenzen zeichnen sich ab, teils ist auch der Grundwasserspiegel gut abbildbar. Zur Interpretation ist jedoch die Gegenüberstellung zu einem direkten Aufschluss unabdingbar. Abgeleitet werden können beispielsweise Größenordnungen von Reibungswinkel und Steifemodul. Hierfür stehen einschlägige Tabellenwerke der BAW bzw. in Fachliteratur zur Verfügung, auch ist die Berechnung von Steifemoduln nach OHDE (formelle Beziehung zur Schlagzahl ist der Normung zu entnehmen) möglich. Die Auswertung einer Sondierung kann in Anlehnung an BAW, wie im folgenden Beispiel dargestellt, geschehen:

Veröffentlicht unter Allgemein | Kommentar hinterlassen

Bauzeitliche Baustellenzufahrt aus Kunststoffbewehrter Erde

Um eine bauzeitliche Baustellenzufahrt breit genug für Baustellenfahrzeuge zu halten und gleichzeitig die Standsicherheit zu gewährleisten, wurde bei einem von uns betreuten Bauvorhaben die Zufahrt aus kunststoffbewehrter Erde hergestellt. Bei der hier dargestellten Ausführung wollte man sowohl ein Anschütten von Bodenmaterial an das Bestandsgebäude verhindern, als auch die Herstellung der Zufahrt vereinfachen. 

Zugunsten von Betonstapelblöcken als Frontsteine konnte bei dieser Konstruktion auf die Verwendung von Frontgittern und Erosionsschutzmatten verzichtet werden. Die Frontsteine wurden hierbei versetzt und als Schalung für die Geogitter ausgeführt. Die KBE konnte dann lagenweise aufgebaut werden und die Geogitter wurden nach jeder Lage umgeschlagen und in der Hinterfüllung verankert. 

Veröffentlicht unter Allgemein | Kommentar hinterlassen

Die Gabione, ein Bauelement mit vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten

Bereits im Mittelalter zu militärischen Zwecken als steingefüllter Weidekorb eingesetzt stellt die Gabione heute ein vielfältig verwendbares Bauelement dar. Moderne Gabionen, auch Drahtschotterkörbe genannt, werden aus Drahtgittern hergestellt und mit frost- und witterungsunempfindlichen Gesteinen gefüllt. Es sind alle Anforderungen an eine dauerhaft standsichere Konstruktion, dessen Standzeit für mehrere Jahre ausgelegt ist, erfüllt.

Die Entwicklung der moderne Variante der Gabione begann 1893 mit einem mit Schotter gefüllten Sack, der im Wasserbau als Deichbaustoff und Uferbefestigung eingesetzt wurde. Ab 1907 wurden dann Eisenkörbe verwendet (jew. Patente der Fa. Maccaferri).

Heute werden Gabionen in vielen Feldern verwendet. Bekannt sind die in den letzten Jahren verstärkt eingesetzten Böschungssicherungen und Lärmschutzwände an Verkehrswegen. Auch werden Gabionen auch heute noch im Wasserbau eingesetzt.
Hinzu gekommen sind in den letzten Jahren verstärkt Verwendungen im Garten- und Landschaftsbau. Gabionen werden als Designelement eingesetzt, als Beet Umrandung, Sichttrennung, Möbel oder zur Grundstücksabgrenzung als Zaun. Auch ist, wie bereits in einem früheren Beitrag beschrieben, die Verkleidung von Spundwänden, Winkelstützen o.ä. zur optischen Aufwertung möglich.

Zur Beratung für Ihr Projekt steht unser Team gerne zur Verfügung.

Gabione als Designelement (Quelle Adobe)
Gabione zur Abstützung (Quelle Adobe)
Gabione als Zaun (Quelle Adobe)

Gabione im Wasserbau (Quelle Adobe)
Veröffentlicht unter Allgemein | Kommentar hinterlassen

Entfestigung von Lockergesteinsböschungen

Die Böschungen begrenzen Halden, Verkehrsdämme, Wasserbauwerke oder entstehen im Zuge von Geländeregulierungsmaßnahmen bei der Schaffung von Bau- oder Verkehrsflächen. Lockergesteinsböschungen sind der oberflächigen Einwirkung von Schnee, Wind, Regen und dem Frost-Tau-Wechsel ausgesetzt. Für die Eigentümer der Flächen besteht das Erfordernis einer Aufrechterhaltung der Sicherheit und der Formstabilität sowie der Unterhaltung.

Prüfung der Entfestigungstiefe an einer Lockergesteinsböschung

Sollte eine Erosion, eine Schalenbildung, eine Rutschung oder ein Böschungsbruch einsetzen, sind unangenehme Fragen an den Planer und für die Eigentümer bzw. Betreiber sowie ein Sanierungserfordernis mit entsprechendem Aufwand zu erwarten.

Bei der Projektierung und Standsicherheitsbetrachtung für Böschungen empfiehlt es sich also daher grundsätzlich, nicht nur die tiefliegenden potenziellen Bruch- und Gleitflächen zu untersuchen, sondern auch die mögliche nutzungszeitliche Entfestigung der Oberflächen in den Blick zu nehmen. Bei einer guten Abdeckung von Oberflächen mit einem dauerhaften und dichten Bewuchs kann ein Ansatz der Durchwurzelungskohäsion erfolgen. Diese Durchwurzelung muss aber auch baulich hergestellt und während der Nutzungszeit erhalten werden.

Bei nichtbindigen Böden kann die maßgebliche Scherfuge unterhalb der Durchwurzelungstiefe und weitgehend böschungsparallel liegen. Bei regelmäßiger Bespannung dieser Fuge mit Wasser kann ein Kornverlust bzw. eine Kornumlagerung durch das ablaufende Wasser eine potenzielle Gleitfläche erzeugen, die dann auch ein Abgehen des Oberbodens (Hautrutschung) oder im ungünstigen Fall Schalenrutschung zur Folge haben kann.

In bindigen Böden und auch bei Böden mit Bindemittelverbesserung entstehen häufig Schrumpfrisse auf der Oberfläche. Diese füllen sich mit Wasser und erzeugen Spaltwasserdruck. Diese Einwirkung ist gleichzeitig mit dem möglichen lokalen Festigkeitsverlust bei der Planung der Böschungen zu beachten. Es empfiehlt sich grundsätzlich, die böschungsparallelen Bruchmechanismen bei schichtparalleler Wasserströmung und ggf. Anregung der Rutschung infolge Zug- oder Schrumpfrissen zu überprüfen.

Eine besondere Einwirkung bei Frostaufgang im Frühjahr ist das Bodenfließen an der Oberfläche. Bei Tauwetter sind dann insbesondere südlich exponierte Böschungen gefährdet. Die Sonneneinstrahlung taut die oberen Bodenschichten auf. Der darunter liegende Bodenbereich ist aber noch gefroren. Er ist praktisch wasserundurchlässig. Von der Böschungsschulter her fließt nun das Tauwasser ab und vernässt den Boden bis zur völligen Wassersättigung. Der Boden erhält dann eine breiige Konsistenz und fließt der Böschung folgend ab.

Im Zuge der Prüfung von Böschungen an Ingenieurbauwerken bzw. auch bei der Prüfung an Anlagen privater Bauherren und im Umfeld von Hoch- und Industriebauten nach MBO, gegebenenfalls auch VDI 6200, sind dabei auch Böschungen zu beurteilen. Eine Fragestellung ist dann regelmäßig, wie tief sich der Boden entfestigt und ob eine Eigenverfestigung des Bodens nach dem Fließen zu erwarten ist.

Bei den zugehörigen Überprüfungen an den Oberflächen von Lockergesteinsböschungen setzen wir zur Bestimmung der Entfestigungstiefe und Bewertung der Scherfestigkeit von Rutschmassen die handgeführte Drucksonde (Handpenetrometer) ein. Der Spitzendruck lässt einen Rückschluss auf die Scherfestigkeit und insbesondere die undrainierte Kohäsion in der Böschung angetroffenen Erd- und Baustoffe zu. Damit lässt sich beurteilen, wie tief die Böschung entfestigt ist, ob eine Rutschung oder ein Fließen stattfindet und ob gegebenenfalls eine nachträgliche Verfestigung bereits wieder Stabilität erzeugt hat. Auch die Tiefe von Schrumpf- und Zugrissen lässt sich angeben. Im Zusammenhang mit einer geotechnischen Bodenansprache und fachmännischen Beurteilung der Gesamtsituation lässt sich ableiten, ob die Böschungen richtig geplant, gebaut und unterhalten sind. Von Fall zu Fall ist dann ggf. auch eine Sanierungsmaßnahme zur Sicherung der Dauerhaftigkeit und Standsicherheit der Lockergesteinsböschungen zu planen.

In diesem Zusammenhang sind wir auch als Gutachter in Schadensfällen tätig, wenn Haut- und Schalenrutschungen zu bewerten sind. Die Rutschmassen bewegen sich dann häufig über die Grundstücksgrenze zum Nachbarn. Dann ist es ein Thema des Nachbarrechts und eine Beräumung bzw. Sanierung auch nicht ganz einfach.

Veröffentlicht unter Allgemein | Kommentar hinterlassen

Baugrundverbesserung mit Teilverdrängersäulen

Maßnahmen zur Baugrundverbesserung werden vor Beginn von Baumaßnahmen durchgeführt, um die Tragfähigkeit des Baugrunds punktuell oder flächenhaft zu erhöhen. Die Baugrundverbesserung zielt auf eine Verbesserung der bodenmechanischen Eigenschaften.

Die bodenmechanischen Eigenschaften bilden die Grundlage für die weitere Planung und Ausführung der Baumaßnahme.

Folgende Methoden können angewendet werden:

  • Bodenaustausch
  • Verfahren der Verdichtung und Tiefenverdichtung
  • Rüttelstopf- und Rütteldichtverfahren
  • Bodenmischverfahren
  • Hochdruckinjektionsverfahren
  • punktuelle Verbesserung durch Stütz- und Entwässerungselemente

Beispiel: Errichtung eines zusätzlichen Gebäudeteils aus Modulraumeinheiten in Dresden

Auf Grund der im Untergrund anzutreffenden unzureichend tragfähigen Baugrundschichten ist im Baugrundgutachten ein Bodenaustausch vorgesehen. Durch den Errichter wurde die Umsetzung einer Bodenverbesserung mit Teilverdrängersäulen vorgeschlagen.

Abb. Teilverdrängungsbohrpfähle nach DIN EN 1536 (Quelle: Ingenieurservice Grundbau GmbH)

Damit werden zum einen Baugrubenaushubkubatur und Entsorgungskosten eingespart. Zum anderen ergibt sich ein geringerer Auftrag von Neumaterial am Standort. Bei der Erstellung der Säulen wird im Baugrund unter den Fundamenten durch Verdrängung von Boden ein vertikaler Hohlraum mit ca. 0,34 bis 0,36 m Durchmesser durch Einfahren eines Verdrängerbohrers geschaffen und beim Ziehen des Werkzeuges über das Seelenrohr Beton aufgefüllt. Mit dem Anschluss an die tragfähigen Bodenschichten werden die Setzungen des Baugrundes unter den Fundamenten bei Lasteinwirkung definiert begrenzt („Setzungsbremse“).

Die Berechnungen werden in der Software „StoneC 2D“ ermittelt. Für die Fundamente wird die Anzahl der Säulen zur Bodenverbesserung anhand der Grundfläche und damit indirekt entsprechend der aufzunehmenden Lasten bestimmt.

Abb. Berechnungsmodelle für die Gründungsbereiche (Säulenraster)

Aus den statischen Nachweisen lässt sich eine signifikante Verbesserung der Untergrundverhältnisse ableiten. Es wird nach dem Ansatz von PRIEBE ein Verbesserungsfaktor von n2 > 4 erreicht, der die Setzungen (mittig) auf rund 1,5 cm reduziert. Aus den Rechnungen ist damit nach ungünstigem Ansatz durch Rückrechnung mittels Ansatz ks = Bodenspannung / Setzung ein Bettungsmodul anzugeben.

Die durchgeführten Berechnungen zeigen, dass durch die Verwendung von Säulen Gründungen mit verträglichen Setzungsbeträgen s < 2 cm hergestellt werden können. Die Setzungen der Fundamente unter der charakteristischen Vertikallast werden wirksam begrenzt.

Für Ihre individuelle Planung können Sie sich gern mit uns in Verbindung setzen.

Veröffentlicht unter Allgemein | Kommentar hinterlassen

Beurteilung von Erschütterungseinwirkungen nach DIN 4150-3

Bei einem Bauvorhaben in Berlin sollten mehrere Gebäude ohne Unterkellerung hergestellt werden, wodurch sich aufgrund der Baugrundverhältnisse für diese Gebäude die Notwendigkeit einer Baugrundverbesserung durch Rüttelstopfsäulen ergab. Um den Anforderungen der Baugenehmigung gerecht zu werden waren während der Herstellung der Rüttelstopfsäulen Erschütterungsmessungen und deren Auswertung erforderlich.

Hierfür wurden die Erschütterungsemissionen von zwei SWARM-Erschütterungsmessgeräten der Firma Omnidots gemessen. Mit beiden Messgeräten wurden je zwei Messungen durchgeführt. Das Ziel dabei war es bei auftreten von Konflikten, Maßnahmen zur Minimierung der Immissionen ergreifen zu können.

Für das Vorhaben wurden Schwingungsemissionen an repräsentativen Orten gemessen. Hierfür kamen Geräte der Firma Omnidots, Typ SWARM, zum Einsatz. Diese erlauben Messungen nach DIN 4150 bzw. DIN 45669-1. Die Messdaten wurden nach DIN 4150-3 ausgewertet und mit den Referenzwerten für das Fundament und der obersten Geschossdecke verglichen.

Nach der Auswertung der ermittelten Werte ergab sich, dass sowohl durch die kurzzeitigen Erschütterungen als auch die durch aufgetretenen Dauererschütterungen keine Gebäudeschäden zu erwarten sind, da die gemessenen Werte deutlich unterhalb der normativen Anhaltswerte, bei denen überhaupt Schäden entstehen können, lagen.

Die Ausführung einer solcher Beweissicherungen empfiehlt sich somit sowohl für Eigentümer umliegender Gebäude als auch für Ausführende Baubetriebe als präventive Maßnahme und kann dazu beitragen Gebäudeschäden zu verhindern oder zumindest auf ein Minimum zu begrenzen.

Abbildung 1: Herstellung von Rüttelstopfsäulen, im Hintergrund potentiell gefährdetes Gebäude
Abbildung 2: SWARM-Erschütterungsmessgerät (©Omnidots)

Veröffentlicht unter Allgemein | Kommentar hinterlassen

Verkleidung von bauzeitlich errichteten Spundwänden mit Gabionenkörben

Zur Absicherung einer Baugrube können verschiedene Verbauten zum Einsatz kommen.

Im hier vorliegenden Fall ging es um die Abfangung eines Geländesprunges am Rande eines zukünftigen Parkplatzes. Hierfür wurden bauzeitlich Spundwände in den Boden eingebracht. Aus wirtschaftlichen Gründen fiel vorab die Entscheidung, diese auch nach der Bauzeit im Boden zu belassen. Damit stand fest, dass diese weiterhin für die Nutzer des Parkplatzes sichtbar bleiben werden. Es stellten sich somit zwei Fragen:  

Wie lässt sich ein Langzeit- Korrosionsschutz erreichen?

Wie kann man das System optisch aufwerten, da sich die Spundwände im direkten Sichtbereich einer Parkplatzfläche befinden?

Eine einfache, optisch aber nicht unbedingt ansprechende Variante wäre die Beschichtung mit Rostschutzfarbe und einer zusätzlichen farbigen Oberflächenbehandlung gewesen.

In diesem Fall hat man sich aber für eine elegantere Variante entschieden, in dem man die Spundwände mit Gabionenkörben verkleidet. Damit erreicht man zum einen die optische Aufwertung, zum anderen sind die Spundwände nicht direkt der Witterung ausgesetzt und der Prozess der Abrostung wird dadurch reduziert.

Abschließend ist festzuhalten, dass sich das System der Verkleidung mit Gabionenelementen nicht nur für Spundwände eignet, sondern beispielsweise ebenso an Bohrpfahlwänden oder Winkelstützen zum Einsatz kommen kann.

Die Ausführung übernimmt unser zuverlässiger Partner GGS TerraCon GmbH aus Moritzburg.

Spundwände Roh
Spundwände mit Verkleidung
Gabionenverkleidung mit Steinfüllung
Veröffentlicht unter Allgemein | Kommentar hinterlassen

Der Sachverständige und geotechnische Prognosen

Das tägliche Geschäft des Geotechnikers ist das Aufstellen von Prognosen zur Interaktion von Boden im weitesten Sinne, Locker- und Festgebirge, und Bauwerken. Wir denken dabei in der Regel in Dimensionen von Zentimetern, es sei nur an den vereinfachten Nachweis von Gründungen in bindigen Böden mit zu prognostizierenden Setzungen zwischen 2 cm ≤ s ≤ 4 cm erinnert. Bei Außenstehenden rufen diese Größenordnungen häufig Verwunderung hervor. Ein ehemaliger Kollege, seines Zeichens erfahrender Maschinenbauer mit bis dato Maßanforderungen im Bereich von zehntel Millimetern und weniger, hatte entsprechende „Eingewöhnungsprobleme“.

Hierzu muss darauf hingewiesen werden, dass es sich bei der in Prognosen eingehenden Eingangsgröße „Baugrund“ um ein Gemisch aus unterschiedlichsten Komponenten mit jeweils spezifischen Eigenheiten handelt. Es seien die verschiedenen möglicherweise auftretenden Korngrößen und deren Mengenverteilung, aber beispielsweise auch organische oder Kalkanteile, Grundwasser und Bodenluft genannt. In der Summe sind dann nur noch verallgemeinernde Angaben zum Verhalten des Stoffes „Boden“ möglich. Schon früh wurde hier der Begriff des „Homogenbereiches“ als Zusammenfassung von verschiedenen im weitesten Sinne ähnlichen Stoffgemischen zur Baugrundschicht geprägt. Weiter kommt hinzu, dass es sich beim Baugrund um eine hochgradig variable Größe handelt. Bereits geringfügig neben einem durchgeführten Aufschluss können sich vollkommen andere Verhältnisse, beispielsweise durch eine Kluft im Festgestein, ergeben.

Die Normung, aktuell allen voran der Eurocode 7 (EC7), müssen diese Unwägbarkeiten erfassen. Unter Punkt 2.4.1 des EC7 wird beispielsweise ausgeführt:     
„Es sollte berücksichtigt werden, dass die Kenntnis der Baugrundverhältnisse vom Umfang und von der Güte der Baugrunduntersuchungen abhängt. Deren Kenntnis und die Überwachung der Bauarbeiten sind im Allgemeinen wichtiger für die Einhaltung der grundsätzlichen Anforderungen als die Genauigkeit der Rechenmodelle und Teilsicherheitsbeiwerte.“

Die angewandten Rechenverfahren versuchen dem gleichfalls Rechnung zu tragen. Beispielsweise durch anzuwendende Teilsicherheitsbeiwerte. Auch früher schon wurden Korrekturfaktoren verwendet. Es sei auf die Korrekturbeiwerte für Setzungen nach DIN 4019-1 in den nicht mehr gültigen Fassungen verwiesen.

Im Gegenzug werden jedoch auch geotechnische Kennwerte entsprechend großzügig gefasst, um der Inhomogenität des Untergrundes – und auch unserem Unvermögen einer detailliert-genauen Beschreibung – gerecht zu werden.

Die Kunst des geotechnischen Sachverständigen ist es nun, einen den aufgezählten Randbedingungen angemessenen Kompromiss aus Kennwerten und Rechenwegen zu finden. Dabei zählt die Erfahrung mit der Materie sehr viel, zum anderen sind bei entsprechend anspruchsvollen Vorhaben statistische Methoden der Versuchsauswertung zunehmend von Belang. Um diese anwenden zu können wird aber auch eine ausreichende Datenbasis benötigt. Hier schließt sich damit wieder der Kreis zu oben aufgeführtem Zitat aus EC7. Grundlage für all unsere Arbeit ist zuallererst eine dem Vorhaben gerecht werdende Baugrunderkundung mit einer entsprechend des Schwierigkeitsgrades auch ausreichenden Zahl an laborativen Untersuchungen. Mit diesen Grundlagen lassen sich in der Regel auch zutreffende Prognosen über das Verhalten von Baugrund und Bauwerk erstellen.

Veröffentlicht unter Allgemein | Kommentar hinterlassen