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Aufgeständerte Gründungspolster beim Straßenbau auf wenig tragfähigem Untergrund
Oftmals ist es erforderlich, Straßen über wenig tragfähigen Baugrund zu führen. Um unerwünschte Setzungen zu verhindern, existieren spezielle Bauverfahren. In einem dieser Verfahren bedient man sich so genannter aufgeständerter Gründungspolster. Im Rahmen einer Untersuchung wurden ein Berechnungsverfahren und baupraktische Erfahrungen miteinander verglichen. Die Analysen wurden in der Reihe "Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen" dargestellt.
Geotextilummantelte Sandsäulen als vertikale Tragglieder und Dränelemente - Herstellung und freigelegte Säule
Problem
Häufig ist die Führung einer Straßentrassen über einen wenig tragfähigen Baugrund erforderlich. Die Böden haben eine geringe Scherfestigkeit und große Verformbarkeit, was zu starken Setzungen und damit zu Einschränkung der Straßennutzungsdauer führen kann. Um das zu verhindern, kommen beim Bau u.a. aufgeständerte Gründungspolster zum Einsatz. Dabei handelt es sich um eine Verbundkonstruktion aus horizontalen lastverteilenden Gründungspolstern und vertikalen Traggliedern. Sie leiten die vertikalen Belastungen aus Eigengewicht und Verkehrslast in den tragfähigen Baugrund. Die wenig tragfähigen Böden werden dabei nur gering bis gar nicht in die Lastabtragung einbezogen. Für dieses Bauverfahren wurde ein Berechnungsverfahren entwickelt. In den vergangenen Jahren wurden praktische Erfahrungen beim Ausbau von Eisenbahntrassen der Deutschen Bahn AG gesammelt. Ihre Übertragung auf den Straßenbau steht allerdings noch aus.
Untersuchungsmethode
In einem ersten Schritt wurde die Herstellung und Berechnung der üblichen starren vertikalen Säulen- beziehungsweise Pfahlelemente und der verformbaren vertikalen Tragelemente sowie der horizontalen Gründungspolster als Sonderbauweise beschrieben. Daran schlossen sich eine Stellungnahme zum Berechnungsverfahren und eine Parameterstudie zum Tragverhalten sowie die Beschreibung ausgeführter Baumaßnahmen an. Es erfolgten Standsicherheits- und Verformungsberechnungen an Hand vorgegebener Fallbeispiele. Für ein gewähltes, übliches Säulen- und Pfahlraster wurden jeweils die erforderliche Geokunststoffbewehrungen bemessen und die erforderlichen Säulen- beziehungsweise Pfahllängen bestimmt. Mit den so ermittelten Massen und ungefähren Richtpreisen für die Hauptpositionen wurde dann die Größenordnung der Baukosten für die Fallbeispiele abgeschätzt. Der Bericht schließt mit einer Bewertung der technisch und ökologisch begründeten Anwendungsgrenzen und der Vorteile aufgeständerter Gründungspolster gegenüber anderen Bauweisen.
Ergebnisse und Folgerungen
Im Rahmen der Forschungsarbeit wurde der Stand der Technik für das Bauverfahren der aufgeständerten Gründungspolster dokumentiert. Als Ergebnis der Parameterstudie ergibt sich der derzeit technisch machbare und gleichzeitig wirtschaftlich sinnvolle Einsatzbereich aufgeständerter Gründungspolster in Abhängigkeit von den Baugrundverhältnissen und den Dammhöhen. Der Vorteil der beschriebenen Verfahren zur Herstellung von aufgeständerten Gründungspolstern ist vor allem, dass die Pfähle im Verdrängungsverfahren hergestellt werden können und somit kein Boden gefördert werden muss. Damit entfallen Kosten für die Beseitigung des Bodenaushubs, die insbesondere bei kontaminierten Böden erheblich sein können. Dadurch, dass sich nur vergleichsweise geringe Setzungen einstellen, wird auch weniger Material für die Dammherstellung benötigt. Die Kosten sind sehr stark von den Randbedingungen der einzelnen Baustellen abhängig. Dazu zählen u.a. Baugrund- und Grundwasserverhältnisse, Verfügbarkeit geeigneter Baustoffe, Deponieflächen und ökologische Vorgaben. Einen maßgeblichen Einfluss haben dabei die Kosten für grobkörniges Material, das als Zugabematerial für die Pfahlelemente und die Trageschicht bzw. als Dammschüttstoff Verwendung findet. Im Rahmen des vorliegenden Forschungsprojektes wurden Entscheidungskriterien erarbeitet, die es erlauben, in jedem Einzelfall das technisch geeignete und gleichzeitig wirtschaftliche Bauverfahren auszuwählen. Es wird empfohlen, bei künftigen Ausführungen von aufgeständerten Gründungspolstern zusätzliche Messsysteme zu installieren.
Elevated foundation pads in highway construction on subsurfaces offering minimum support
The objective of this research work is to document the state-of-the-art for the construction procedure using elevated foundation pads. Elevated foundation pads are a composite construction of horizontal, load distributing foundation pads and vertical support-elements, which transfer the vertical loads to the supporting subsurface. This work documents the production and calculation of the presently common, rigid, vertical pillar and pile elements as well as deformable vertical supporting elements as special construction methods. The case examples specified in the statement of the problem are calculated on the basis of the present calculation model. In each case the required geoplastic reinforcement and the required pillar or pile lengths are calculated for a selected, common pillar/pile grid. With the dimensions determined in this manner and the approximate guideline prices for the major items, the magnitude of the construction costs are estimated for the case example. Finally technically and ecologically founded application limits and advantages of elevated foundation pads are listed in comparison to other construction methods.