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Bauverfahren beim Straßenbau auf wenig tragfähigem Untergrund – Konsolidationsverfahren
BASt-Bericht S 24
C. Koch, Bundesanstalt für Straßenwesen
117 Seiten
Erscheinungsjahr: 2001
Preis: 5,00 €
Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH
Gegenstand der Untersuchungen war die Darstellung des Standes der Technik sowie neuerer Entwicklungen und Erfahrungen zu Konsolidationsverfahren beim Straßenbau auf wenig tragfähigem Untergrund. Der vorliegende Bericht gliedert sich dabei in eine Reihe von Forschungsarbeiten ein, in welcher ergänzend Verfahren mit aufgeständerten Gründungspolstern und Bodenersatzverfahren dargestellt werden.
Konsolidationsverfahren können beim Bau von Straßen auf wenig tragfähigem Untergrund zur Reduzierung von Langzeitsetzungen und zur Erhöhung der Standsicherheit eingesetzt werden. Ziel dieser gegenüber konventionellen Methoden kostengünstigen Verfahren ist eine kontrollierte Porenraumreduzierung unter äußerer Einwirkung durch einen Konsolidationsvorgang. Die Art der Einwirkung unterscheidet die verschiedenen Konsolidationsverfahren, welche in Vorbelastungs- und Überschüttverfahren, Verfahren mit Grundwasserabsenkung und Vakuumkonsolidation sowie Verdichtungsverfahren mit schweren Fallplatten eingeteilt werden können. Unterstützt werden diese Verfahren durch Hilfsmaßnahmen, wie zum Beispiel den Einbau von Vertikaldräns sowie Bodenbewehrungen oder die Substitution von konventionellem mineralischen Schüttgut durch Leichtbaustoffe.
Während der Bauphase ist bei Konsolidationsverfahren der Konsolidierungsablauf der Weichschichten zum Beispiel durch Setzungs- und Porenwasserdruckmessungen zu beobachten. Die Ergebnisse solcher Kontrollmessungen sind baubegleitend mit den prognostizierten Werten zu vergleichen. Anhand dieser Daten werden Schüttablauf, notwendige Liegezeit und Zeitpunkt des Abtrages festgelegt.
Im Teilbericht 1 werden sowohl die verschiedenen Bauverfahren mit den jeweils notwendigen Messungen als auch die erforderlichen Standsicherheits- und Verformungsberechnungen erläutert. Anhand von vorgegebenen Fallbeispielen wird der Berechnungsgang zur Standsicherheits- und Verformungsanalyse dargestellt. Im Teilbereicht 2 wird über baupraktische Erfahrungen zum Vorbelastungs- und Überschüttverfahren anhand von Projekten, die von der BASt betreut wurden, berichtet.
Als Ergebnis der Untersuchungen ist festzustellen, dass das Vorbelastungs- und das Überschüttverfahren in einer Großzahl von Anwendungsfällen problemlos einsetzbar ist. Die im Gebrauchszustand auftretenden Sekundärsetzungen werden mit dem Überschüttverfahren deutlich reduziert.
Aufgrund baupraktischer Aspekte sollten die bei den Konsolidationsverfahren notwendigen Liegezeiten auf circa zwei Jahre beschränkt bleiben. Dies kann zum Beispiel durch die Anordnung von Vertikaldräns erreicht werden. Die erforderlichen Standsicherheitsnachweise sind für verschiedene Zustände (Schüttphasen, konsolidierter und unkonsolidierter Zustand und so weiter) zu führen.
Construction procedures for road construction on subsurfaces with poor supporting characteristios - Consolidation Methods
The subject of this study was to describe the state-of-the-art as well as new developments and experience with the consolidation methods for road construction on subsurfaces with poor supporting characteristics. The present report is subdivided into a number of research projects, in which procedures with elevated foundation pads and soil replacement methods are described as supplements.
Consolidation measures can be used for construction of roads on subsurfaces with poor supporting characteristics to reduce long-term settling and increase the stability. The objective of this economical procedure, in comparison to conventional methods, is controlled reduction of the pore space by the external effect of the consolidation operation. The type of effect differentiates the various consolidation methods, which can be categorized into prestressed or covering procedures, procedures involving lowering the ground water level and vacuum consolidation as well as compacting procedures with heavy drop plates. These procedures are supported by auxiliary measures such as installation of vertical drains as well as soil reinforcement or substitution of conventional mineral bulk material with light-weight materials.
During the construction phase it is necessary to observe the consolidation process of the soft layers by testing the settling and pore water pressure, for example. The results of such control tests should be compared with the predicted values as a construction supervisory measure. The settling time and time for excavation can be determined on the basis of this data.
The various construction methods with the measures required for each, as well as the required stability and deformation calculations, are explained in sub-report 1. The calculation operations for stabillty and deformation analysis are described on the basis of given case examples. Sub-report 2 describes the practical construction experience with the prestressed and covering methods on the basis of projects supervised by the Federal Highway Research Institute.
The results of the studies indicate that the prestressed and covering methods can be used for a large number of applications. Secondary settling occuring during use is reduced significantly with the covering method.
On the basis of practical construction aspects, the settling times necessary for the consolidation procedures can be limited to approximately two years. lt is necessary to provide proof of the required stability for varlous states (filling phase, consolidated and non-consolidated state, et cetera).