Kap 1 Regelbauweise für Mauerbauwerke
Regelbauweise zur Wasserbewirtschaftung Mauern unter Wassereinwirkung
Böden und Verdichtung
Bewehrung mit Geogitter Kap 10 Berücksichtigung seismischer Kräfte Kapitel 6: Böden und Verdichtung
Pdf dwg 6.1 Zulässige Böden für die Gründung
6.1 Die grundsätzliche über das Anwendungsspektrum örtlicher Böden sowie von Böden, welche für den Bereich der Verfüllung vorgesehen sind, ist elementar für die daraus resultierenden Entscheidungen zu deren Nutzung und Funktionsweise innerhalb von Stützmauersystemen. Einer der wirtschaftlichen Vorteile von modularen Stützmauersystemen ist die mögliche Nutzung örtlich vorhandener Böden im Bereich der Verfüllung. Hierbei sind jedoch besondere Anforderungen an deren Qualität und Beschaffenheit zu erfüllen. Zudem haben die Bedingungen zur Geländegestaltung und zum Grundwasser dabei denen im Kapitel 3.0, Kapitel 4.0, und Kapitel 5.0 genannten Anforderungen zu entsprechen.
Während nichtbindige kornabgestufte Materialien (mit weniger als 10 % Feinanteil, einer Plastizitätszahl von kleiner 6 (%) und einer Fließgrenze von weniger als 30 (%)) bevorzugt eingebaut werden, können ebenso auch Bodenmaterialien mit schwach plastischen Feinanteilen (mit einer Plastizitätszahl von kleiner 20 (%) und einer Fließgrenze von weniger als 40 (%)) für die Konstruktion von niedrigeren modularen Stützmauersystemen werden. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß die nachfolgenden zusätzlichen Konstruktionskriterien angewandt werden können:
Die innenliegende Drainage wird zusammen mit der gleichen Gesteinskörnung, welche in der Wandschale und dem direkten Bereich dahinter verwendet wird eingebaut. Diese Gesteinskörnung kommt auch bei der Herstellung von Flächendrainagen oder vertikalen Drainagen im hinteren Bereich der mit Geogitter bewehrten Zone zum Einbau. Dies gewährleistet, daß das gesamte Bauwerk dauerhaft durchlässig und trocken bleibt. Sichten Sie hierzu die Kapitel 3.0, Kapitel 4.0 und Kapitel 5.0.
In nicht frostsicheren Regionen sollten nur Böden eingebaut werden, welche eine geringe bis moderate Neigung zur Volumenzunahme unter Frosteinwirkung aufweisen. Prüfen Sie die geotechnischen Einflußfaktoren hierzu. Die Vergrößerung der Schichtdicke der vertikalen Schicht aus Gesteinskörnungen direkt hinter der Mauerschale kann dazu beitragen, die Auswirkungen der Frosteinwirkung zu reduzieren. Sichten Sie hierzu Kapitel 6.0, Abschnitt 6.4 mit Informationen zum Körnungslinienverlauf von Gesteinskörnungen.
Die Einflußfaktoren der Kohäsionsscherfestigkeit der bewehrten Verfüllung auf die Konstruktion wird von der Analyse zur internen und externen Standsicherheit nicht betrachtet. Die Kohäsionswerte werden aber bei der Bemessung der Gründung wie auch bei der Analyse zur allgemeinen Standsicherheit berücksichtigt. Aufgrund der nicht immer klar vorhersehbaren Verhaltenseigenschaften bindiger Böden sollten jedoch nur maximal 10% der ermittelten Werte als Bemessungsgrundlage herangezogen werden.
Die tatsächlich umzusetzende Konstruktion ist von einem qualifizierten Geotechniker zu überprüfen. Dies stellt sicher, daß die Verwendung von bindigen Böden später nicht zu unerwünschten Setzungen oder Verformungen des modularen Stützmauersystems führt.
Von einer Verwendung stark bindiger oder organischer Böden beim Bau von modularen Stützwandsystemen wird generell abgeraten. Als Folge der Verwendung dieser Böden stellen sich im Laufe der Zeit erhebliche Setzungen ein. Damit einhergehend kommt es zum Aufbau innerer Spannungen, welche wiederum starke Querkräfte zum Einsatz kommen läßt, welche Verformungen der Mauer zur Folge haben. Sichten Sie hierzu Kapitel 8.0 für mehr Informationen über hohe Mauern.
6.2 Ansprache von Böden auf Baustellen
6.2 Zulässige Materialien unterhalb der Mauerschale.
Das Baugrundgutachten sollte Parameter und Empfehlungen für den Untergrund oder Unterbau beinhalten.
Falls während der Bauphase standschwache Böden angetroffen werden, setzen Sie sich mit dem Bauherrn und dem Baugrundgutachter in Verbindung, um den Ausbau und den Austausch des Materials abzustimmen.
Wenden Sie den Abschnitt 3.1 Böden für Gründungen im Allan Block Spec Book an.
Die Bodenmaterialien für die Gründung sind vom bauleitenden Tiefbauingenieur auf deren Gebrauchstauglichkeit hin zu überprüfen. Die Mindestwerte der Parameter des Bodenmaterials müssen im Rahmen dieser Überwachungsleistung erfüllt, dürfen aber auch positiver sein.
Bereits ausgekofferte Bereiche sind ausschließlich mit verdichtbaren Bodenmaterialien aufzufüllen oder zu überbauen. Diese sind von der örtlichen Bauleitung vorab freizugeben.
6.3 Zulässige Böden für die Verfüllung
6.3 Zulässige Bodenmaterialien für die Verwendung im bewehrten Erdkörper.
Als bestens geeignetes Bodenmaterial für den gesamten, mit Geogitter bewehrten Erdkörper sind Gesteinskörnungen oder gut kornabgestufte Füllmaterialien mit weniger als 10 % Feinanteil anzusprechen.
Falls der Baugrundgutachter die örtlich vorhandenen Bodenmaterialien zum Einbau freigibt, hat der bauleitende Tiefbauingenieur diese zu prüfen. Es ist zu prüfen, inwieweit sie die Mindestanforderungen, welche sich aus dem Baugrundgutachten ergeben, erfüllen und den Eigenschaften der Bodenmaterialien entsprechen, die die Grundlage für die Ausführungsplanung darstellen.
Verwenden Sie die im Abschnitt 1 Teil 2.3 des Allan Block Spec Book genannten Verfüllböden.
Für die Hinterfüllung unzweckmäßige Bodenmaterialien wie schwere Tone oder organische Böden dürfen nicht verwendet werden.
Wenig abgestufte Sande, Quelltone und/oder Bodenmaterialien mit einer Plastizitätszahl größer 20 oder einer Fließgrenze größer 40 dürfen keine Verwendung im Mauerbau finden.
Feinkörnige bindige Bodenmaterialien mit einem Reibungswinkel kleiner 31 Grad phi und einer Plastizitätszahl zwischen 6 und 20 sowie einer Fließgrenze zwischen 30 und 40 dürfen beim Mauerbau verwendet werden. Dabei ist die Hinterfüllung jedoch stärker zu dimensionieren. Ebenso werden höhere Anforderungen an die Verdichtung gestellt. Zudem sind höhere Anforderungen an die Wasserhaltung in Form von horizontalen Drainageschichten oder vertikalen Drainageschichten im hinteren Bereich erforderlich.
Bodenmaterialien mit einer Plastizitätszahl kleiner 6 und einer Fließgrenze kleiner 30 können generell als körnige Böden angesprochen werden. Diese können beim Mauerbau als Verfüllmaterial in der Konsolidierungszone verwendet werden.
Die empfohlenen Anforderungen an die Kornabstufung von Bodenmaterialien für den Bereich des bewehrten Erdkörpers, dem Verfüllboden, in modularen Stützwandsystemen sind:
Sieböffnungsweite
(nach DIN 18123) Prozentualer Siebdurchgang
in Masse-%
24 mm - (Sieböffnungsweite 21,4 mm) 100-75%
4 mm - (Sieböffnungsweite 4 mm) 100-20%
0,5 mm - (Sieböffnungsweite 500 µm) 0-60%
0,063 mm - (Sieböffnungsweite 63 µm) 0-35%
6.4 Empfehlungen zu Gesteinsarten zur Verfüllung
6.4 Dimensionierung und Materialzusammensetzung der direkt hinter der Mauerschale herzustellenden vertikalen Drainageschicht aus Gesteinskörnung.
Die Schichtdicke der vertikalen Drainageschicht aus Gesteinskörnung direkt hinter der Mauerschale beträgt üblicherweise 30 cm. Die hierfür geeigneten Materialien sind im Abschnitt 1 Teil 2.2 des Allan Block Spec Book zu Ausführungsleistungen zusammengefaßt genannt.
Das Material muß einen gut abgestuften und gut verdichtbaren Körnungslinienverlauf aufweisen und möglichst der Lieferkörnung 8/32 mm mit einem Feinanteil (<0,063 mm) kleiner gleich 10 % entsprechen.
An der Mauerkrone, im direkten Bereich über der vertikalen Drainageschicht aus Gesteinskörnung direkt hinter der Mauerschale, ist es üblich, ein geotextiles Filtervlies horizontal einzubauen. Dies schützt die darunter liegende Gesteinskörnung vor dem Verschlämmen durch Material des darüber gegebenenfalls eingebauten Oberbodens, falls dieser mit Fertigstellung des Mauerbauwerkes dort aufgebracht wird. Als Oberboden werden dabei schwach durchlässige Böden mit einer Schichtdicke von 20 - 30 cm bezeichnet. Durch Ihre erhöhte Speicherkapazität geben Sie das Oberflächenwasser zeitverzögert an den darunterliegenden bewehrten Erdkörper ab. 6.5 Prüfung von Bodenparametern
Der bauleitende Tiefbauingenieur hat die zum Einbau vorgesehenen Böden vorab zu prüfen und darüber Aufzeichnungen zu führen. Es ist nachzuweisen, daß deren Eigenschaften den im Baugrundgutachten und den Ausführungsunterlagen festgelegten Werten entsprechen.
Die Mindestanforderungen an Verfüllböden sind im Abschnitt 1 Teil 2.3 im Allan Block Spec Book für Ausführungsleistungen wie folgt beschrieben: Bodenarten wie GW (weitgestufte Kies-Sand-Gemische), GE (enggestufte Kiese), SW (weitgestufte Sand-Kies-Gemische), SE (enggestufte Sande), GW-GU (enggestufte Kiese bis Kies-Schluff-Gemische) und SE-SU (enggestufte Sande bis Sand-Schluff-Gemische) stellen ideale Bodenmaterialien für die Verfüllung dar. Dabei haben sie eine Plastizitätszahl kleiner 6 und eine Fließgrenze kleiner 30 aufzuweisen. Falls jedoch Bodenmaterialen genutzt werden sollen, die einen Reibungswinkel kleiner 31 Grad phi bei einer Plastizitätszahl kleiner 20 und einer Fließgrenze kleiner 40 aufweisen, so sind besondere Maßnahmen und Anforderungen zum Einbau und der Wasserhaltung erforderlich und umzusetzen. Sichten Sie hierzu das Kapitel 1, Abschnitt 1.6 und Kapitel 6 für weitere Informationen.
6.6 Anforderungen an Untersuchungen und Prüfungen
6.6 Die technischen Untersuchungs- und Prüfungsanforderungen sind vor der Präsentation des Entwurfes festzuschreiben. Der für diese Leistungen Beauftragte ist vom Bauherrn hierzu anzuhalten.
Die Größe und Umfang eines Projektes erfordert unterschiedliche Anforderungsebenen für Prüfungen und Überwachungsleistungen.
Ein unabhängiges Unternehmen zur Durchführung von Prüfungsleistungen sollte vom Bauherrn hierzu beauftragt werden.
Das unabhängige Unternehmen hat chronologische Überwachungsaufzeichnungen zu führen. Dem Bauherrn sind schriftliche Überwachungsberichte in vorab festgelegten Zeitabständen vorzulegen.
Die Prüfungshäufigkeit sollte festgelegt werden, damit eine korrekte Anfertigung der Dokumentation der Verdichtungsleistungen gewährleistet ist. Im Ergebnis sind die in den Konstruktionsanforderungen festgesetzten Mindestverdichtungswerte zu erreichen. Falls keine permanente Überwachungsleistungen und baubegleitende Prüfungen in schichtweisen Höhenabständen von 20 cm durchgeführt werden können, sollten nachfolgende Prüfungshäufigkeiten angesetzt werden:
Pro 20 cm Schichtdicke eingebauten und verdichteten Verfüllmaterials ist eine Prüfung in Abständen von mindestens 7,6 m Mauerlänge durchzugeführen. Diese Prüfvorgänge beginnen mit der Herstellung der ersten Mauersteinlage des Bauwerkes.
Die eigentliche Prüfposition ist dann innerhalb der Konsolidierungszone frei wählbar. Werden die Prüfungen so durchgeführt, wird damit die gesamte Zone der bewehrten Erdkonstruktion, welche vorab mit einer von Hand bedienten Rüttelplatte verdichtet worden ist, abgedeckt.
Sobald die Prüfungsanforderungen im Ergebnis erreicht sind, können weitere Prüfungen auf Anweisung des bauleitenden Tiefbauingenieurs in Position und Häufigkeit nach zufälligen Kriterien durchgeführt werden.
Böschungen oberhalb des Mauerbauwerkes sind in ähnlicher Weise zu verdichten und baubegleitend zu prüfen.
6.7 Anforderungen an die Verdichtung im Bereich der Mauerfront
Abbildung 6-1: Verdichtungsrichtung im Bereich der ersten Lage
Abbildung 6-2: Verdichtungsrichtung im Bereich der zweiten Lage und den Lagen darüber
6.7 Anforderungen an die Verdichtung für Gesteinskörnungen im Bereich der Mauerschale und für die Mauerschale.
Von Hand bediente Rüttelplatte, welche in zwei Bahnen parallel zum Mauerverlauf innerhalb der Konsolidierungszone nur im Bereich einer Breite von 90 cm direkt hinter der ersten Lage der Formsteine der Mauerschale eingesetzt wird. Abbildung 6-1.
Die Verdichtungsleistung für die zweite Lage der Mauersteine und die Lagen darüber hat mit der direkten Führung der Rüttelplatte über die Oberseite der Formsteine der Mauerschale zu beginnen. Ausgehend hiervon hat die Verdichtungsleistung in stets parallelen Bahnen so zu erfolgen, so daß zum Abschluß der Arbeiten die gesamte Konsolidierungszone verdichtet worden ist. Abbildung 6-2.
Beachten Sie die Informationen im Abschnitt 1 Teil 3.4 E des Allan Block Spec Book zu Ausführungsleistungen.
Die Anforderungen zur geschuldeten Verdichtungsleistung im Bereich der Konsolidierungszone sind von dem für die Bauleitung beauftragten Ingenieur festzustellen. Der übliche Verdichtungsgrad beträgt dabei 95% DPr.
Das Führen der Rüttelplatte in zwei Arbeitsbahnen parallel zum Mauerverlauf ist zur Durchführung von Verdichtungsleistungen erforderlich. Die maximale Schichtdicke des Auftrags vor Verdichten beträgt dabei 20 cm.
Für tonige oder schluffige Böden sind gegebenenfalls zusätzliche Verdichtungsgänge und/oder besonderes Verdichtungsgerät wie z.B. eine Schaffusswalze erforderlich.
Die maximal zulässige Schichtdicke des Auftrages vor Verdichten kann mitunter auch nur 10 cm betragen, um die erforderlichen Verdichtungswerte innerhalb der Konsolidierungszone überhaupt erreichen zu können.
Um die Stabilitat, die lagegerechte Anordnung der bereits verlegten Mauersteine und den Anlauf der Mauerschale nicht negativ zu beeinträchtigen, nutzen Sie leichtes Verdichtungsgerät für die Ausführung von Verdichtungsleistungen.
Verlegen Sie jede weitere nachfolgende Lage in gleicher Weise. Wiederholen Sie diese Ausführungsarbeiten bis zum Erreichen der fertigen Mauerhöhe.
6.8 Maximale Schichtdicken zur Verdichtung
6.8 Die maximale Schichtdicke der Verfüllung der Mauersteine sowie auch der Konsolidierungszone mit Gesteinsmaterialien beträgt 20 cm.
Allgemeine Standards und Normen des Unternehmens ALLAN BLOCK, der NCMA (National Concrete Masonry Association), der AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials, der FHWA (Federal Highway Administration),und FGSV `Merkblatt über Stützkonstruktionen aus Betonelementen, Blockschichtungen + Gabionen M Gab, Empfehlungen für die Bewehrung mit Geokunststoffen – EBGEO, FGSV TL Geok E-StB – Technische Lieferbedingungen für Geokunststoffe im Erdbau des Straßenbaues- , FGSV M Geok E-StB– Merkblatt über die Anwendung von Geokunststoffen im Erdbau des Straßenbaues durchzuführen. Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen (in der jeweils aktuellsten Fassung) TL SoB-StB und ZTV SoB-StB , ZTVE-StB bzw. das `Merkblatt für den Einfluss der Hinterfüllung von Bauwerken` , ZTV-ING – Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten (Stützwände) , ZTV-K – Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen für Kunstbauten (Standsicherheitsnachweis).
6.9 Anforderungen an die Verdichtung des Hinterfüllbodens
6.9 Anforderungen an die Verdichtung aller Bodenmaterialien innerhalb, wie auch in Bereichen über oder hinter bewehrten Erdkörpern (Konsolidierungszone).
Reguläre Mindestanforderungen sind: 95% DPr Verdichtungsgrad (nach DIN 18127 (ASTM D698)) bei einem optimalen Wassergehalt von 1 bis 3 %. Abschnitt 13.5.3, NCMA Konstruktionshandbuch.
6.10 Prüfpositionen und -frequenzen
6.10 Prüfpositionen und -frequenzen für Verdichtungsleistungen. Dokumentation der baubegleitenden Prüfungen für Böden.
Siehe vorherigen Abschnitt 6.6.
6.11 Wasserbewirtschaftung während der Bauphase
Beachten Sie die Informationen zur Entwässerung von Oberflächen im Abschnitt 3 Teil 1.1 des Allan Block Spec Book zu Ausführungsleistungen..
Ziehen Sie die Gefälle der bereits ausgeführten Verfüllungen so ab, daß Wasseransammlungen im Bereich hinter der Wand oder auch im Bereich des bewehrten Erdkörpers (Konsolidierungszone) vermieden werden. Dies ist sowohl nach Ausführung der täglichen Teilleistungen wie auch zur Fertigstellung der Bauarbeiten erforderlich.
6.12 Höhenabstufungen der Mauer in der untersten Lage
Abbildung 6.3 Regeldetail zu Treppen
6.12 Bei Mauern mit Höhenabstufungen im Bereich der untersten Lage ist besonders darauf zu achten, daß das Gründungsmaterial gerade im Bereich der Enden jeder Lage gebrauchstauglich verdichtet wird. Dies verleiht der Mauersteinlage darüber größere Stabilitat. Abbildung 6-3.
6.13 Berücksichtigung von Treppen, Treppenanlagen und Abtreppungen
Abbildung 6-4 Detail Treppe
6.13 Kommt es zum Einbau von Stufen als Bestandteil der Mauer, so sind ergänzende Anforderungen an die Verdichtung und die Gesteinskörnung zu stellen, welche in der Ausführungsplanung des Projektes zu berücksichtigen sind.
Unter jedem Auftritt ist eine Gründung mit einer Mindestschichtdicke der für die Mauerschale verwendeten Gesteinskörnung von 15 cm herzustellen. Jede Steigung ist dabei vom Aufbau her so zu betrachten als wäre sie die erste Lage einer Mauer.
Die Mindestanforderungen an die Verdichtung sind entsprechend der Regelbauweise für Mauerbauwerke zu erfüllen. Sichten Sie dazu den vorherigen Abschnitt 6.7.