Fester Grund
Mit Polygonwalze Wirktiefe eines klassischen Walzenzuges erhöhen
Der schlechte Baugrund kann oftmals die geplanten Bauwerkslasten nur bedingt beziehungsweise nicht ausreichend aufnehmen. Aber das ist noch lange kein Grund, darauf nicht zu bauen. Wer später jedoch keine unliebsamen Überraschungen erleben will, prüft und verdichtet den Baugrund vor Baubeginn. Und um die Gefahr von Setzungen auf ein Minimum zu reduzieren, muss diese Verdichtung in manchen Fällen auch schon mal richtig weit in die Tiefe gehen. Eine wirksame, zuverlässige und natürlich auch wirtschaftliche Methode zur Baugrundverbesserung ist dann gefordert.
In der irischen Ortschaft Baile Chaisleán an Róistigh (Castletownroche) sollen zehn Doppelhäuser entstehen. Das um einen zweiten Abschnitt erweiterte Baugebiet liegt unweit des Blackwater Castle und hat eine Fläche von etwa 4000 m². Der Untergrund besteht hier – typisch für diese Gegend im Südwesten Irlands – zunächst aus sandigem Schluff, gefolgt von locker gelagerten schluffigen, kiesigen Sanden. Für die neuen zweigeschossigen Häuser hat der Bauherr des Projektes, das Unternehmen PC Quality Homes Ltd, eine Flachgründung vorgesehen. Die Bauwerkslasten werden dabei direkt unterhalb des Bauwerks in den Untergrund abgeleitet.
Grundsätzlich und aus wirtschaftlichen Gründen wird die Möglichkeit der Flachgründung immer bevorzugt. Vorsicht ist aber bei nicht tragfähigen Böden geboten, denn niemand will später sich setzende Häuser erleben. Vorab-Messungen ergaben, dass im neuen Baugebiet an der Mullavale die Tragfähigkeit des Baugrundes für eine sichere Flachgründung der Häuser und Zufahrtsstraßen nicht ausreicht. Der Baugrund musste verbessert werden.
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"Je nachdem, in welcher Tiefe und mit welcher Mächtigkeit, die für die Bebauung zu setzungsempfindlichen Schichten angetroffen werden, können unterschiedliche Bodenverbesserungsmethoden eingesetzt werden: Der Bodenaustausch und Tiefenverdichtungsverfahren mit schweren Fallplatten oder der Einsatz der von Bomag entwickelten Polygonwalzen, die Nachverdichtungswirkungen bis zu 3 m erzeugen", erklärt Hans-Josef Kloubert, Head of Application Technology bei Bomag. "Welche Technik zum Zuge kommt, das hängt letztendlich von den örtlichen Gegebenheiten und der wirtschaftlichen Betrachtung ab. Es sind manchmal auch Kombinationen von zwei verschiedenen Verfahren möglich."
Eine bei Projekten dieser Größenordnung oftmals angewandte Methode zur Baugrundverbesserung ist der komplette Aushub und Austausch der setzungsempfindlichen bindigen Schichten. Beim Auffüllen mit tragfähigem Boden wird dann lagenweise verdichtet. Dabei ist auf eine gute Verdichtung zu achten. In Castletownroche hätte dies jedoch einen Materialaustausch mit einem Gesamt-Volumen von nahezu 13.000 m³ bedeutet. Für den Ab- und Antransport durch Standard Drei-Achs-Kipper wären somit fast 2500 Ab- und Anfahrten notwendig geworden. Die hieraus resultierenden Emissionen und die Belastungen für Anwohner und Umwelt in dem knapp 500 Einwohner zählenden Ort standen in keinem Verhältnis. Hinzu kommt, dass für jeden Kubikmeter mehr an abgetragenem Material auch die Kosten für die Entsorgung steigen.
Als Alternative zu einem solchen Bodenaustausch ist das Prinzip der dynamischen Intensivverdichtung mithilfe eines Seilzugbaggers und schweren Fallmassen denkbar. Bei diesem Verfahren können Tiefenwirkungen zwischen 5 und 15 m erreicht werden. Hierbei entstehen Schlagtrichter, die dann ebenfalls mit Material aufgefüllt und dann auch noch nachverdichtet werden müssen. Dieses Verfahren ist jedoch sehr zeitintensiv und kostspielig. Es verursacht zudem starke Erschütterungswirkungen im Umfeld der Baumaßnahme. Im kleinen Castletownroche wurde das Verfahren der dynamischen Intensivverdichtung als nicht gangbar und zu teuer betrachtet. Bereits seit 1988 setzt das britische Unternehmen Powerbetter Developments Ltd projektspezifisch unterschiedliche Techniken zur Baugrundverbesserung ein und bringt dabei seit einigen Jahren auch die Bomag Polygonwalzen zum Einsatz. Die Spezialisten aus Leeds gelten als einer der Vorreiter der Branche und haben ihr einzigartiges Know-how wiederholt und in den verschiedensten Projekten im Straßenbau, beim Bau von Wohnkomplexen und Freizeitanlagen oder auch in größeren Dimensionen bei der Erweiterung von Flughäfen erworben.
Powerbetter entwickelt die Methoden und Prozesse für eine effiziente Baugrundverbesserung kontinuierlich weiter und arbeitet dabei immer auch eng mit den örtlichen Behörden zusammen. Auch in Castletownroche wurde Powerbetter mit den Maßnahmen zur Baugrundverbesserung beauftragt.
Eine dynamische Baugrundverdichtung durch schwere Walzenzüge (oder schwere Platten) ist seit Jahrzehnten auf Erdbaustellen gängige Baupraxis. Hierbei werden, abhängig vom anstehenden Boden, allerdings nur Wirktiefen bis 1 m erreicht.
Mit der Polygonwalze kann die Wirktiefe eines klassischen Walzenzuges nochmals signifikant erhöht werden. Die Bomag BW 226 DI erreicht – je nach anstehendem Boden – eine Tiefenwirkung von 2 bis 3 m. "In Castletownroche werden die oberen 1,2 Meter abgetragen, und die darunter liegenden 2 Meter tiefen, zu locker gelagerten Bodenschichten dann mit der BW 226 DI von Bomag verdichtet", erklärt Dermot Kelly, Technical Director bei Powerbetter.
Die von Bomag entwickelten Walzenzüge mit Polygonbandage haben sich, dank der sehr guten Tiefenwirkung weltweit einen guten Ruf erworben. Im Rahmen von Baugrundverbesserungen sowie beim Verdichten sehr dicker Schüttlagen sind sie weltweit im Einsatz – bei Verfüllprojekten, bei umfangreichen Aufschüttungen im Straßenbau, Flughafenbau und Dammbau, bei Hafenerweiterungen und bei Maßnahmen zur Landgewinnung. Die deutliche Mehr-Leistung zeigt sich insbesondere auf kiesigen, sandigen, schluffigen Böden und steinigen Mischböden.
Die Bomag Polygon-Walzenzüge zeichnen sich durch drei besondere Merkmale aus: Die ungewöhnlich anmutende achteckige Bandagenform erreicht eine besonders effiziente und tiefreichende Verdichtung durch ständigen Wechsel zwischen plattenartiger und keilförmiger Krafteinwirkung in den Boden. Darüber hinaus erzeugt das Bandagen-Erregersystem gerichtete Schwingungen mit sehr hohen Amplituden und kann zudem mit einem automatischen Amplitudenregelungssystem (Variocontrol) betrieben werden. Und drittens ermittelt das integrierte Verdichtungsmesssystem Terrameter kontinuierlich den Verdichtungszuwachs und die Verdichtungsqualität und zeigt diese dem Walzenfahrer an. Eine wichtige Option zu diesem Messystem ist die Bomap, die eine vollflächige Dokumentation der Verdichtungsqualität und der Überfahrten sicherstellt. Angetrieben werden die Bomag Walzenzüge mit Polygonbandage von modernster Motorentechnik. Die intelligente Drehzahlregelung Ecomode spart bis zu 30 Prozent Kraftstoff und sorgt gleichzeitig für eine deutlich geringere Geräuschemission. Durch den optionalen Ecostop werden Kraftstoffverbrauch und Verschleiß zusätzlich reduziert.
Powerbetter setzt die BW 226 DI bereits seit mehreren Jahren erfolgreich bei kleineren und mittelgroßen Erschließungsprojekten zur Baugrundverbesserung bis zu 3 m Tiefe sowie bei Auffüllungen mit Schichtdicken von 1 bis 2 m ein. In manchen Projekten wird die Leistungsfähigkeit der Polygonwalze mit weiteren Verfahren kombiniert.
Im neuen Baugebiet von Castletownroche musste von dem anstehenden schluffigen, schwach tragfähigen Baugrund also nur noch ein Bodenabtrag von 1,2 m vorgenommen werden. Das darunter stehende Niveau konnte dann die Bomag Polygonwalze nachverdichten. Laut Vorgaben war bis zu einer Tiefe von 2 m ein Verdichtungsgrad von mindesten 95 % modifizierte Proctordichte zu erreichen. Nach der letzten Überfahrt musste die Setzung kleiner 5 mm sein.
Um während des Verdichtungsprozesses Schwachstellen zu identifizieren und auch gleichzeitig die Anzahl an überflüssigen Überfahrten zu minimieren, setzen die Walzenfahrer in Castletownroche das Assistenzsystem Bomap und Joblink ein.
Mit Bomap lässt sich der Verdichtungsfortschritt ganz einfach und in Echtzeit kontrollieren. Das Assistenzsystem nutzt die von der Maschine ermittelten Verdichtungskennwerte und stellt diese in einer Farbkarte der Baustelle eindeutig dar. Bomap zeigt an, wo noch wie viel zu verdichten ist.
Die App lässt sich ganz einfach auf gängigen Smartphones und -Tablets für AndroidTM nutzten. Der Walzenfahrer erkennt, dank Bomap wie auf einem Navigationssystem, wo der Untergrund bereits optimal verdichtet ist oder ob noch weitere Überfahrten erfolgen müssen. Von den hier mit Bomap erzeugten Verdichtungsqualitätskarten profitierten nicht nur die Walzenfahrer, sondern auch die Bauleitung und die Qualitätskontrolle im Labor.
In den meisten Abschnitten war nach durchschnittlich 30 Überfahrten die geforderte Verdichtungsqualität bereits erreicht. Die Bomag-Maschine hatte den Job "Tiefenverdichtung" nach fünf Arbeitstagen innerhalb von zwei Wochen erledigt.
Problemlos den geforderten Verdichtungsgrad erreicht, trotz schlechtem Baugrund die kostengünstige Flachgründung der Häuser ermöglicht, Anwohner vor zu viel Baustellenverkehr bewahrt, locker im Zeit- und Kostenrahmen geblieben – für den Investor war die Entscheidung ein Unternehmen zu konsultieren, das einen Bomag Walzenzug mit Polygonbandage im Baumaschinenpark hat, die richtige Wahl.
