+++ Anzeige +++ 01.09.2020, 00:01 Uhr

Lagestabilisierung eines Zulauftunnels

Wenn unvorhergesehene Ereignisse den Terminplan gefährden, müssen schnell pragmatische Lösungen gefunden werden. Als sich beim Bau eines neuen Klärbeckens die Zulaufkanäle durch Erschütterungen gesetzt haben, wurde die Baumaßnahme gestoppt. Schnelle Hilfe zur Bodenverbesserung kam dann durch Tiefeninjektionen.

Beim Bau eines Klärwerks traten bei einem nahen Kanal in Duisburg Setzungen auf. Foto: URETEK

Beim Bau eines Klärwerks traten bei einem nahen Kanal in Duisburg Setzungen auf.

Foto: URETEK

Auf dem Gelände einer Kläranlage in Duisburg finden umfangreiche Tiefbaumaßnahmen zur Errichtung eines neuen Pumpwerks und eines Vorklärbeckens statt. Bei den Rammarbeiten der Spundwände für die Baugrube des neuen Gebäudes und dem darauf erfolgten Erdaushub ist es an einem Teilbereich des Kanals, welcher circa 1,50 Meter neben dem Spundwandverbau verläuft, zu Setzungen gekommen. Diese äußern sich zum einen über ein Verkippen des Gerinnes zu einer Seite, zum anderen auch über eine Setzung in der Längsachse, wodurch sich das Gefälle des in dem Kanal laufenden Gerinnes geändert hat.

Gründe für die Setzung

Es wird vermutet, dass diese Setzungen auf Erschütterungen durch das Einbringen der Spundbohlen zurückzuführen sind. Im Zusammenhang mit dem hohen Grundwasserspiegel und den kiesigen Böden kann es zu Kornumlagerungen und damit zum Volumenverlust gekommen sein. Sollte zusätzlich der Grundwasserspiegel abgesenkt worden sein, kann der Gründungsboden den Auftrieb verloren haben und es können Konsolidierungssetzungen stattgefunden haben. Eine weitere Vermutung legt nahe, dass der Baugrund schon vor Baubeginn der Maßnahme sehr locker gelagerte Untergrundböden besaß.

Zur Stabilisierung des Untergrunds kam die Tiefeninjektionen von URETEK zum Einsatz. Foto: URETEK

Zur Stabilisierung des Untergrunds kam die Tiefeninjektionen von URETEK zum Einsatz.

Foto: URETEK

Der Kanal wurden in Ortbeton abschnittsweise vor Jahren errichtet, laut Planangaben betragen die Abmessungen von circa 2,30 m x 2,70 m. Der Zulauf ruht auf einer circa zehn Zentimeter starken Sauberkeitsschicht, darunter stehen gemäß vorliegenden Bohrprofilen schluffige, nasse, sandige Kiese bis circa fünf Meter unter Geländeoberkante (GOK) an. Nachfolgend lagern sandige, nasse Kiese, eher ab circa 9,50 Meter unter GOK feinkiesiger, nasser, mittelsandiger Grobsand ansteht. Dieser wird von halbfestem, feinsandigem Schluff unterlagert, welcher bis zur Endteufe der Sondierungen ansteht.

Lösung zum Einhalten des Terminplans

Um kurzfristig weitere Setzungsschäden der Kanaltrasse zu vermeiden, soll der Baugrund beziehungsweise der Zulaufkanal stabilisiert werden. Zur Vermeidung längerer Ausfallzeiten und einer Verzögerung des Terminplans war nun Eile geboten. Als Lösung sah das Generalunternehmens das URETEK Verfahren vor.

Bei einem Ortstermin mit dem URETEK Berater wurde die URETEK-DeepInjection-Methode besprochen. Die Methode umfasste folgende Lösungen:

Auffüllen von eventuell vorhandener Hohlräume und Schwächezonen unter der Lagegründung der Kanaltrasse (beidseitig), Verstärkung des Baugrund, Stabilisierung der abgesackten Kanalbereiche.

Zudem sollte die Methode dazu führen, dass die Kanalbereiche gegebenenfalls wieder in Richtung ihrer Ausgangslage angehoben werden.

Über eine Injektionspistole wurden die zwei Komponenten des URETEK-Expansionsharzes kontrolliert in den Baugrund gepresst. Foto: URETEK

Über eine Injektionspistole wurden die zwei Komponenten des URETEK-Expansionsharzes kontrolliert in den Baugrund gepresst.

Foto: URETEK

Einführen der Injektionslanzen

Um dies zu erreichen wurden rechts und links vom Kanal im Abstand von circa 0,80 Metern Bohrlöcher mit einem Durchmesser von 16 Millimetern gesetzt. In diese Bohrlöcher wurden Injektionslanzen bis circa sechs Meter unter GOK geführt. Durch diese wurde dann das zwei-komponentige Expansionsharz flüssig und unter kontrolliertem Druck in den Baugrund gepresst. Durch die Volumenvergrößerung der Harze (Polymerisation) und die dabei entstehende Expansionskraft (bis 2 000 kN/m² in Abhängigkeit vom Widerstand der Umgebung und der Baukonstruktion) wurde der Baugrund unter dem Kanal verdichtet und verstärkt. Dabei wuchsen die Horizontalspannungen im Boden bis auf das Maß der vertikalen Auflast an.

Die an den Bauteilen aufgestellten und befestigten Laserempfänger registrierten jede Anhebungsbewegung der Baukonstruktion und der Umgebung. Foto: URETEK

Die an den Bauteilen aufgestellten und befestigten Laserempfänger registrierten jede Anhebungsbewegung der Baukonstruktion und der Umgebung.

Foto: URETEK

Messung der Bodenverbesserung

Für die Überwachung der Baukonstruktion und zur Kontrolle der Anhebungsreaktionen wurden digitale Messgeräte eingesetzt. Aufgrund der extrem kurzen Reaktionszeit der Harze und der millimetergenauen Überwachung wurde der ganze Prozess genau kontrolliert und gesteuert. Die an den Bauteilen aufgestellten und befestigten Laserempfänger registrierten jede Anhebungsbewegung der Baukonstruktion und der Umgebung. Somit lieferten sie den Nachweis für den Zuwachs der Untergrundtragfähigkeit. Es wurden Hebungstendenzen bis circa 0,5 Millimeter bis 1,0 Millimeter registriert. Diese dienen als Nachweis dafür, dass das Optimum an Bodenverbesserung erreicht wurde.

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