GEOPIER Impact

Baugrundverbesserung im Vollverdrängungsverfahren

Bei dem Geopier Impact®-System handelt es sich um Schotter-Stopfsäulen, die über einen patentierten Verdrängungsdorn in den Boden eingebracht werden. Hierfür wird der Dorn im Vollverdrängungsverfahren in den Boden eingefahren. Nach dem Erreichen der Endtiefe (abhängig von den Böden bis über 12 m möglich), wird die Bohrspuhr beim Ziehen des Dorn lagenweise von unten nach oben mit Schotter gefüllt und verdichtet. Das Verfahren eignet sich, um Böden geringer Tragfähigkeit wie beispielsweise locker gelagerte Sande, weiche Schluffe und Tone, gemischtkörnige Böden, inhomogene Auffüllungen und Böden unter dem Grundwasserspiegel zu verbessern. Durch die Verwendung eines patentierten Verdrängungsdorns fällt kein Bodenaushub an, so dass sich das System auch für kontaminierte Böden eignet.

Vorteile

• Sehr schnelle Herstellung.
• Sofort überbaubar, da keine Abbindezeit benötigt wird.
• Hohe Tiefen erreichbar.
• Kein erhöhtes Risiko der Verflüssigung bei thixotropen Böden wie bei Verwendung von oszilierenden Tiefenrüttler (RSV – Rüttelstopfverdichtung).
• Kostensparende schwimmende Gründungen sind möglich. Die Säulen müssen aufgrund der hohen Verspannung mit dem umgebenden Boden und der Verbesserung der Tragwirkung des umgebenden Bodens durch Erhöhung der Spannungen nicht zwingend auf tragfähigen Boden abgesetzt werden. Es wird ein verbessertes tragfähiges Bodenpaket erzeugt, ohne den Boden komplett austauschen zu müssen.
• Es fällt kein Bohrgut an.
• Durch die Systembedingte immer vorhandene Verrohrung auch in nicht standfesten Böden ausführbar.
• Drainagewirkung der Säulen sorgt für eine beschleunigte Konsolidation von bindigen Böden.
• Als reine Drainagesäulen herstellbar.

Wirkungsweise

Durch die laterale Verdrängung des vorhandenen Bodens beim Einfahren des Bohrrohres (Hüllrohr) wird der Boden schon während der Bohrung (vor)verdichtet. Die anschließende lagenweise vertikale Verdichtung des eingebrachten Schotters bzw. Splitts mit dem speziellen Verdichtungskopf drückt das Material zusätzlich in den umliegenden Boden, wodurch eine Verspannung mit dem Bodengefüge und somit eine sehr hohe Mantelreibung hervorgerufen wird. Die spätere Lastaufbringung führt zu einem Ausbauchen der Säule, wodurch im umliegenden Boden Widerstand/Spannung aufgebaut wird. Mit dem Einsetzen von Setzungen an der Geländeoberkante erhöhen sich die Vertikalspannungen im Boden, was auch zu einer Erhöhung der Horizontalspannungen und somit zur seitlichen Stützung der Säule führt. Die Interaktion zwischen Säule, Boden und Lastaufbringung begründet das Gesamttragverhalten der Baugrundverbesserung.

Das Einbaumaterial weist eine höhere Scherfestigkeit als der umgebende Boden auf. Dadurch wird der Untergrund im Hinblick auf seine Traglast bzw. Grenztragfähigkeit verbessert. Hierdurch wird die Standsicherheit der Gründung verbessert. Die Säule und das verstärkte Bodengefüge ermöglichen eine effektive Reduzierung und Homogenisierung von Setzungen und die Stützung von hochbelasteten Fundamenten und Bodenplatten.

Säulenherstellung GEOPIER Impact

Die Schotter-Stopfsäulen nach dem Impact® Verfahren werden hergestellt, indem zunächst ein Hüllrohr mit einem speziellen Verdichtungskopf (Ø ca. 35 cm) in den Untergrund bis zur planmäßigen Absenktiefe eingedrückt (Mäklergeführt) wird (Bild 1a). Das Rohr ist an seinem Verdichtungskopf gegen das Eindringen von Bodenmaterial geschützt. Bei zu hohem Eindringwiderstand erfolgt die Einbringung unterstützend durch Vibration.

Im zweiten Schritt wird das Hüllrohr über den oben am Hüllrohr montierten Mischgutbehälter sowie der Mischgutbehälter selbst mit Schotter bzw. Splitt (Vorzugskörnung ca. 8/32 mm) gefüllt (Bild 1b). Das Hüllrohr wird anschließend um einen bestimmten Betrag gezogen, während sich gleichzeitig der darunter befindliche Hohlraum mit Schotter aus dem Hüllrohr füllt (Bild 1c). Der Schotter wird durch Vertikalrammung mit dem speziell ausgebildeten Verdichtungskopf verdichtet, wobei der Schotter in den umgebenden Boden eindringt (Bild 1d) und der anstehende Boden seitlich verdrängt wird. Die umliegende Bodenmatrix wird hierdurch verdichtet. Der Säulendurchmesser wird daher auch von der Steifigkeit der anstehenden Böden bestimmt. In Horizonten geringerer Steifigkeit stellen sich größere Säulendurchmesser ein, umgekehrt sind bei steiferen Böden kleinere Durchmesser zu erwarten. Der lagenweise Verdichtungs- und Herstellvorgang wird bis zur Endhöhe der Säule wiederholt (Bild 1e). Inhomogenitäten im Baugrund werden auf diese Weise kompensiert.