Die Vertikaldrainage, als wirtschaftlichste Setzungsbeschleunigung stark wasserhaltiger Böden, überzeugt durch die unkomplizierte und wirtschaftliche Installation.
Natürlicher Konsolidationsprozess bindiger Böden
Für eine schnelle und einfach Konsolidationsbeschleunigung setzen wir bei schwach durchlässigen Böden Vertikaldrains ein. In Kombination mit großvolumigen Auflastschüttungen ermöglichen die Vertikaldrains ein schnelles horizontales Abströmen des Porenwassers und leiten dieses an die Geländeoberfläche bzw. an die unterlagernden durchlässigen Schichten ab. Durch die beschleunigte Vorbelastungsphase werden die Lastsetzungen des Bauwerkes vorweggenommen.
Key facts des Verfahrens
Bemessung
Das Raster, die erforderlichen Produktdaten der Drains und die Dauer der Vorbelastung ermitteln wir in Konsolidationsanalysen. Dabei berücksichtigen wir die vertikale und die horizontale Entwässerung in die Sickerkerne der Drains. Durch unsere umfangreichen Datenbanken mit regionalen Bodenparametern von weichen Böden (wie Klei, Mudden, Torfe, Auelehme) können wir die zeitabhängigen Verformungsprozesse der Primär- und Sekundärkonsolidation zuverlässig abschätzen. Die Prognosen werden von uns baubegleitend mit den tatsächlich eintretenden Setzungen abgeglichen und an die Feldbedingungen kalibriert.
Anwendungsbereiche
Vorteile Vertikaldrainage
- schnelle Konsolidation
- einfache Installation der Drains
- wirtschaftliches Verfahren
- Baubegleitendes Monitoring
Natürlicher Konsolidationsprozess bindiger Böden
Als Konsolidation wird die Abnahme des Wassergehalts von wassergesättigten Böden infolge einer Erhöhung der äußeren Lasten bezeichnet. Die Laststeigerung auf einen kompressiblen Boden bewirkt eine Verschiebung der Körner untereinander. Dabei reduziert sich der Porenanteil und das Porenwasser wird verdrängt. Mit dem Auspressen des Wassers erhöhen sich die effektiven Spannungen auf das Korngerüst und es treten Setzungen ein.
Bei grobkörnigen Böden kann das Porenwasser aufgrund der hohen Durchlässigkeit unmittelbar entweichen. Die Verformungen stellen sich nahezu zeitgleich mit der Lastaufbringung ein.
Bei feinkörnigen bindigen Böden ergibt sich hingegen aufgrund der weitaus geringeren Durchlässigkeit ein großer Strömungswiderstand und somit ein nur langsames Entweichen des Porenwassers. Dadurch wird eine erhebliche zeitliche Verzögerung des Verformungsprozesses hervorgerufen. Dieser Effekt ist bei tonigen Böden mit besonders geringer Wasserdurchlässigkeit und hohem Verformungsvermögen besonders stark ausgeprägt und würde sich ohne Vertikaldrains über mehrere Jahrzehnte hinziehen.
Schnelle und einfache Konsolidationsbeschleunigung mit Drains
Um lange Konsolidationszeiten zu vermeiden, setzen wir Vertikaldrains bei schwach durchlässigen Böden ein. In Kombination mit großvolumigen Sand- oder Kiesschüttungen ermöglichen die Vertikaldrains ein schnelles horizontales Abströmen des Porenwassers und beschleunigen so die Konsolidation des Bodens.
Es werden hauptsächlich standardisierte, vorgefertigte Kunststoffdrains verwendet. Sie bestehen aus einem flexiblen Kunststoffkern umhüllt von einem Filtervlies und können bis zu 50 m tief eingebracht werden. Je nach Anwendungsgebiet kommen flache Streifendrains oder Runddrains für Sonderanwendungen zum Einsatz. Runddrains haben eine größere Entwässerungskapazität.
Sichere Vorbelastung mit der richtigen Bemessung
Ziel der Vorbelastung ist es, höhere effektive Spannungen im Untergrund zu erzeugen, als solche, die später durch das Bauwerk hervorgerufen werden. Dazu wird der Schüttkörper entsprechend weit über die Grenzen des späteren Bauwerkes angelegt. Durch das Aufbringen einer über die späteren Einwirkungen hinausgehenden Belastung (Überschüttung) ist es in der Phase der Vorbelastung nicht zwangsläufig notwendig, den vollständigen Abbau des Porenwasserüberdruckes abzuwarten. Dadurch kann die Vorbelastungsphase zum Teil deutlich kürzer werden.
Zuverlässig präzise durch in situ Überwachung
Sicherheit bei der Bestimmung der erforderlichen Konsolidationsdauer bietet ein baubegleitendes Monitoring. Hierzu wird die Konsolidationsphase messtechnisch überwacht und dokumentiert. In der Regel werden die Setzungen, die zeitlichen Porenwasserdruckverläufe und horizontalen Verformungen an maßgebenden Punkten aufgezeichnet. Wir überprüfen kontinuierlich die Verformungsprognosen und passen sie an die tatsächlichen örtlichen Bedingungen an.
