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Spezialtiefbau, eine Vorstellung der Verfahren

12 Februar 2018

Jayden Lawson

Der Spezialtiefbau ist eine Disziplin des Tiefbaus für Aufgaben mit hohen Anforderungen an die Tragfähigkeit des Baugrunds. Für die Ausführung wurden entsprechende spezielle Verfahren und Maschinen entwickelt.

Dazu gehört unter anderem die Herstellung von Tiefgründungen, die erforderlich werden, wenn keine Flachgründung eingebaut werden kann und der Baugrund nicht ausreichend verbessert werden kann (Bodenaustausch oder Einarbeiten von Zement- oder Kalkbindern). Hier werden Pfähle in den Boden eingebracht. Es werden je nach Verfahren Verdrängungspfähle, Bohrpfähle und Mikropfähle unterschieden. Der Lastabtrag erfolgt über die Mantelreibung und den Spitzendruck. Diese werden entweder gerammt (dynamisch) oder durch Bohrungen (statisch) eingebracht. Die Pfähle werden je nach Anforderung als Einzelpfähle oder Pfahlgruppen eingebaut. Pfahlgründungen können auch unter Wasser getätigt werden.

Für die Sicherung von tiefen Baugruben und Böschungen können Bohrpfahlwände, Schlitzwände oder Spundwände hergestellt werden. Je nach Nachbarbebauung und Baugrundverhältnissen werden diese gerammt, eingepresst oder durch Vibration eingebracht. Das erfolgt durch den Einsatz spezieller Ramm- und Bohrgeräte. Neben der Standsicherheit des Bodens ist es ein wesentlicher Faktor, ob auf der grünen Wiese gebaut wird oder in Innenstadtlage. Das Einbringen der Wände per Vibration ist beispielsweise deutlich leiser und verursacht weniger Schwingungen als Rammen, ist dafür langsamer.

Bohrpfahlwände werden je nach hydraulischen und erdstatischen Bedingungen überschnitten, tangierend oder aufgelöst hergestellt. Die überschnittene Variante ist als weitestgehend wasserdichter Verbau einzustufen. Tangierende Bohrpfähle sind nicht wasserdicht und somit für Baugruben oberhalb des Grundwasserspiegels bei Nachbarbebauung einzusetzen. Bei der aufgelösten Bohrpfahlwand werden die Zwischenbereiche mit Spritzbeton aufgefüllt. Diese Ausführung kommt bei günstigem Baugrund zum Einsatz. Schlitzwände sind Stahlbetonwände mit statischen und abdichtenden Funktionen bei größeren Aushubtiefen, wo eine Bohrpfahlwand nicht wirtschaftlich ist. Die Aufstellung dieser Wände erfolgt abschnittsweise. Es werden so genannte Lamellen hergestellt. Schlitzwände sind bis zu 2 m dick und somit verformungsarm und haben eine hohe vertikale Tragfähigkeit bei großen Baugrundtiefen.  Spundwände eignen sich als wasserdichten Baugrubenverbau, wenn der Grundwasserspiegel nicht abgesenkt werden kann. Es werden dabei Spundbohlen als Stahlprofile miteinander verbunden. Diese Verbindung der Spundbohlen erfolgt durch die Schlossrammung. Spundwände lassen sich schnell einbringen. Der Baugrubenaushub ist unmittelbar nach Einbau der Spundwand möglich. Zudem sind die Spundbohlen wiederverwertbar und somit wirtschaftlich. Ein weiterer Part des Spezialtiefbaus ist die Baugrundverbesserung durch Injektion oder Vereisung. Bei der Bodeninjektion wird in den Porenraum des Bodens –in der Regel Lockergestein- eine Emulsion (unter anderem Schäume, Harze oder Gele) gepresst, welche die Tragfähigkeit erhöht. Bei der Bodenvereisung wird das Bodenwasser künstlich eingefroren, sodass eine provisorische Verfestigung eintritt. Dazu werden Gefrierrohre eingebracht. Die Baugrube wird dadurch stabilisiert und ist wasserundurchlässig. Dieser Zustand soll so lange anhalten, bis diese Funktionen vom Bauwerk selbst übernommen werden können. Dieses Verfahren kommt bei einem hohen Wassergehalt im Boden zum Einsatz.  

In der Bemessung und späteren Ausführung sind umfangreiche Randbedingungen zu beachten und explizite Bodenerkundungen notwendig. Generell sind für die Planungen im Spezialtiefbau besondere Kenntnisse der Bodenmechanik erforderlich. Die ausführenden Firmen müssen für diese Art der Ausführung präqualifiziert sein und das erforderliche Gerät vorhalten.

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