Spezialtiefbau 01.03.2018, 00:00 Uhr

Baugrundverbesserung der Bahnstrecke

Der Schienenmehrverkehr für den JadeWeserPort soll unter anderem über die DB-Strecke 1540 abgeführt werden. Diese wird in einem Teilstück unter Anwendung eines speziellen Verfahrens zur Baugrundverbesserung ertüchtigt.

Vor Ort fanden kontinuierliche Messungen statt.

Vor Ort fanden kontinuierliche Messungen statt.

Foto: Schüßler-Plan, Dr.-Ing. Michael Stahl

Der generelle Baugrundaufbau am Projektstandort für die DB-Strecke Sande-Jever gliedert sich unterhalb einer geringmächtigen Oberbodenschicht in die organischen Weichschichten (Klei und Torf) und die mitteldicht bis dicht gelagerten Sande. Beim Klei handelt es sich um einen feinsandigen, tonigen, organischen Schluff sowie einen schluffigen, teilweise humosen Ton mit weicher bis breiiger Konsistenz. Im Klei sind häufig dünne wassergesättigte Sandbänder sowie stark zersetzte Niedermoortorfe in variierender Mächtigkeit zwischengeschaltet. Die maximale Schichtmächtigkeit der gering tragfähigen und stark setzungsempfindlichen Weichschichten beträgt circa 15 Meter. Das Grundwasser steht in den Weichschichten oberflächennah an. In den Sanden sowie in den im Klei eingelagerten Sandbändern liegt gespanntes Grundwasser vor. Die Baumaßnahme wurde der Geotechnischen Kategorie GK 3 zugeordnet.

Vertikaldränagen dienen der Baugrundverbesserung

Eine Gründung der Verkehrsanlage ohne Untergrundverbesserung würde aufgrund der beschriebenen Baugrundverhältnisse nach Inbetriebnahme langanhaltende Setzungen zur Folge haben und damit die Gebrauchstauglichkeit der Strecke erheblich mindern. Als Baugrundverbesserung wurde der Einbau von Vertikaldränagen in Verbindung mit einer statischen Vorbelastung durch zeitweilige Überschüttung ausgeführt. Die Vertikaldränagen in Form von Streifendräns mit ihrer gegenüber dem anstehenden Boden um mehrere Zehnerpotenzen größeren Wasserdurchlässigkeit bieten die Möglichkeit, den weichen sowie breiigen Baugrund im Zusammenhang mit der statischen Auflast aufgrund der verkürzten Sickerwege schneller zu entwässern. Das wegen der Auflast unter Druck stehende Porenwasser strömt horizontal und radial zu den im Dreiecksraster angeordneten Dränagen und wird nach oben über eine Dränageschicht zu den bauzeitlichen Gräben abgeführt.

Das Ziel der bauzeitlichen Überschüttung ist die Vorwegnahme der Primärsetzungen, welche infolge der späteren Einwirkungen (Fahrbahneigengewichtslasten, Eisenbahnverkehr, Dammschüttung) erwartet werden. Zusätzlich soll mit der Verbesserung der Bodenkennwerte auch die dynamische Gleislagestabilität gewährleistet werden.

Aus Gründen der Standsicherheit wurde die Überschüttung in mehreren Schüttlagen basierend auf einem abgestimmten Schüttplan hergestellt.

Im Rahmen der Ausführungsplanung erfolgten umfangreiche Prognoseberechnungen zur Ermittlung des Konsolidierungsverhaltens der organischen Weichschichten sowie der Standsicherheit der Auflastschüttung unter Berücksichtigung des aufgestellten Schüttplans und den maßgeblichen Lasten aus Baustellenverkehr und Baubetrieb. Die Konsolidationsberechnungen ergaben, dass Setzungen in einer Größenordnung von circa 170 Zentimetern zu erwarten sind.

Am Projektstandort bestand der Baugrund aus Klei und Torf und Sanden.

Am Projektstandort bestand der Baugrund aus Klei und Torf und Sanden.

Foto: Schüßler-Plan, Dr.-Ing. Michael Stahl

Kontinuierliche Messungen

Infolge der unterschiedlichen Mächtigkeit und Ausbildung der organischen Weichschichten entlang der Strecke und des damit verbundenen wechselhaften Konsolidierungsverhaltens wurde baubegleitend eine messtechnische Überwachung der Erdarbeiten durchgeführt. Die messtechnische Überwachung beinhaltete hauptsächlich eine kontinuierliche Messung des Porenwasserüberdruckabbaus mittels Porenwasserdruckmessgebern inklusive Datenlogger sowie des zeitlichen Setzungsverlaufs mittels Horizontalinklinometern, Setzungsplatten und Setzungspegeln. Die vorrangigen Ziele dieser messtechnischen Überwachung waren die Ermittlung von Möglichkeiten zur Anpassung und gegebenenfalls Optimierung des Schüttverlaufs sowie die Schaffung einer Datengrundlage zur Bewertung der Gesamtliegezeit.

Kurz vor Ende der prognostizierten Gesamtliegezeit erfolgten weiterführende Konsolidationsberechnungen unter Berücksichtigung der tatsächlichen Dauer der Schüttvorgänge und Liegezeiten der einzelnen Schüttphasen. Die Ergebnisse dienten als Grundlage zur Beantwortung der folgenden wesentlichen Fragestellung: Haben sich die erforderlichen Konsolidierungsgrade zur Vorwegnahme der Primärsetzungen gesamtheitlich eingestellt und ist die prognostizierte Gesamtliegezeit somit ausreichend?

Ein weiterer wichtiger Aspekt zur effektiven Ausführung dieser Art der Baugrundverbesserung ist eine enge und kontinuierliche Abstimmung zwischen dem Bauherrn, dem Planer, der ausführender Firma und dem Prüfingenieur, die im Rahmen des vorgestellten Projektes auf positive Weise praktiziert wurde.

www.schuessler-plan.de

Von M. Stahl, J. Heine-Seela

Dr.-Ing. Michael Stahl, Schüßler-Plan Ingenieurgesellschaft mbH, Düsseldorf
Dipl.-Ing. Jutta Heine-Seela, DB Netz AG, Hannover

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