DE3602913A1 - Verfahren zur bodenverbesserung an ufern und daemmen von wasserlaeufen, kuesten und duenen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bodenverbesserung im Hinblick auf eine Stabilisierung, insbesondere an Ufern und Dämmen von Wasserläufen und Küsten, verbunden mit einer Steigerung der Festigkeit des Bodens ohne Verringerung seiner Durchlässigkeit durch Erhöhung der Reibungswinkel oder der Kohäsion unter Verwendung von dem Bodenmaterial beigefügten Kunststoff- oder Glasfasern.

Die Standsicherheit der Ufer von Wasserstraßen und der luftseitigen Böschungen von durchströmten Dämmen hängt wesentlich von der Scherfestigkeit und der Durchlässigkeit der verwendeten Erdstoffe ab. Um Bruchzustände infolge der hydraulischen Beanspruchungen zu vermeiden, ist neben einer großen Durchlässigkeit eine ausreichend hohe Auflast notwendig. Dies führt bei Ufern zur Konstruktion von Deckwerken und bei Dämmen zu den sog. Auflastfiltern.

Deckwerk oder Auflastfilter haben die Aufgabe, das Normalspannungsniveau im Untergrund so weit zu erhöhen, daß die zusätzlichen Scher- und Normalspannungsänderungen aus den hydraulischen Beanspruchungen nicht zu einem Bruchzustand führen.

Dazu ist es notwendig, daß diese Auflasten selbst so durchlässig sind, daß sie hydraulisch keine oder nur kleine Widerstände bieten. Diese Forderung führt wiederum zur Notwendigkeit der zwischengeschalteten Filteranlagen, die den Transport von Körnern des feineren Bodens in die Poren des Deckwerks oder Filters verhindern müssen.

Die Stabilität der Filteranlagen ist ebenfalls eine Frage der Festigkeit des Bodens. Wenn daher die Festigkeit des Bodens durch Erhöhung der Kohäsion gesteigert werden kann, können Einsparungen bei Filtern und Deckwerken bzw. Auflasten erzielt werden. Dabei ist es besonders wichtig, diese Erhöhung der Festigkeit ohne Verringerung der Durchlässigkeit zu erreichen, weil sonst die hydraulischen Beanspruchungen wieder zunehmen. Verbesserungen des Bodens durch Injektionen, die eine zusätzliche Kohäsion schaffen, scheiden daher aus, weil sie in der Regel die Durchlässigkeit nachteilig beeinflussen, soweit sie überhaupt in den vorkommenden Böden durchführbar sind.

Verbesserung durch Verdichten ist auf Böschungen im allgemeinen sehr aufwendig und hat im Hinblick auf die Festigkeit nur begrenzten Erfolg.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine Bodenverbesserung im Hinblick auf eine Stabilisierung, verbunden mit einer Steigerung der Festigkeit des Bodens, ohne Verringerung seiner Durchlässigkeit erreicht werden kann.

Das zur Lösung der gestellten Aufgabe angegebene Verfahren besteht darin, daß dem Bodenmaterial, insbesondere Sand, in Abhängigkeit von seiner Korngröße Fäden mit einer Länge von ca. dem n × 100fachen des mittleren Korndurchmessers in einer Menge von zwei bis vier Gewichtspromillen, bezogen auf die Trockenmasse des Bodenmaterials, beigefügt wird, wobei 2 n 4 ist.

Es wurde bereits versucht, Böschungen mit endlosen Fasern zu stabilisieren. Der technische Aufwand hierzu ist jedoch erheblich. Ferner war dieses bekannte Verfahren nur im Trockenen anwendbar.

Folgende wesentliche Vorteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht:

• - Erhöhung der Festigkeit des Bodens an Ufern und Dämmen, so daß der Widerstand gegen den Angriff aus Wellen und schnellen Spiegelsenkungen erheblich verbessert wird,
  - keine Verringerung der Durchlässigkeit,
  - keine Umweltbelastung,
  - einfacher Einbau der Fasern von Hand oder durch geeignete vorhandene, für Baustellenbedingungen ggf. noch anzupassende Geräte,
  - Wiedergewinn- und Verwendbarkeit des so verbesserten Bodens.

In den Unteransprüchen sind wertvolle Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.

So können gemäß Anspruch 2 Kunststoffasern, insbesondere Polyamidfasern, Polyäthylenfasern od. dgl., verwendet werden.

Gemäß Anspruch 3 können Glasfasern anstelle von Kunststoffasern verwendet werden, wobei die Umweltbelastung dadurch noch weiter reduziert werden kann. Es ist möglich, daß durch Glasfasern noch eine größere Steigerung der Scherfestigkeit möglich wird.

Gemäß den Ansprüchen 4 und 5 können Polyamidfasern mit 0,12 mm Querschnitt und einer Länge von 16-19 cm bzw. Polyäthylenfasern mit einem Querschnitt von 0,20 mm und einer Länge von 16-19 cm mit rauher Oberflächenstruktur Verwendung finden.

Die Glasfasern können gemäß Anspruch 6 einen Querschnitt von 0,24 mm und eine Länge von 14-18 cm aufweisen.

Es ist auch möglich, gemäß Anspruch 7 die Fasern durch Verkleben miteinander zu größeren Gebilden aufzubauen, um so noch eine bessere Verbindung mit dem Bodenmaterial zu bewirken.

Anhand der Zeichnung soll das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel einer im Prinzip dargestellten Ufer-Böschungs- Konstruktion näher erläutert werden.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch eine Ufer-Böschungs- Konstruktion im Prinzip.

Die dargestellte Konstruktion besteht aus dem Ufer 1 und der Böschung 2 eines Flußlaufes 3. Am Ufer 1 ist eine Schutzschicht, beispielsweise aus Schutz- oder Betonsteinen oder mit Seilen verbundenen Steinen, als Deckwerk 4 angeordnet. Unter diesem Deckwerk 4 befindet sich eine aus Sandaufschüttung bestehende Schicht 5 als Filter. Bei der dargestellten Dammkonstruktion befindet sich der Auflastfilter 6 an der Luftseite des Dammes.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun die beiden Schichten 5 und 6 mit den o. g. Fäden durchsetzt. Dabei können Fasern 7 nach folgender Art und Länge verwendet werden:

• - FORTA-FIBRE Typ D 15, Länge 5,7 cm (Der Name "FORTA-FIBRE" ist ein registriertes Markenzeichen.)
  - WETELEN-Polyamid 6, 0,12 mm 0, 130 dtex, Länge 16-19 cm
  - WETELEN-Polyäthylen, 0,20 mm 0, 300 dtex, Länge 16-19 cm, rauhe Oberflächenstruktur
  - Glasfaser 0,24 mm 0, 680 dtex, Länge 14-18 cm

Unter Beimischung dieser Fasern ergeben sich Erhöhungen der Scherfestigkeit in unterschiedlicher Weise, die von der Art und der Länge der Fasern und des verwendeten Bodens abhängig sind.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt mehrere Anwendungsmöglichkeiten.

So ist es beim Deckwerksbau geeignet, zur Erhöhung der Festigkeit des Untergrundes gegen Erosion (Einsparung der Zusatzschichten von Geotextilien) zur Verbesserung der Filtereigenschaften und zur Reduzierung der Deckwerksdicke beizutragen.

Ferner kann es bei der Sicherung von Böschungen gegen Durchströmung angewendet werden. Dabei wird eine Erhöhung der Festigkeit ohne Reduzierung der Durchlässigkeit erreicht, so daß auf spezielle Auflastfilter teilweise oder vollständig verzichtet werden kann. Die Dicke der zu verbessernden Schicht parallel zur Böschungsoberfläche kann aufgrund erdstatischer Berechnungen ermittelt werden.

Beim Küstenschutz, d. h. in Küstenbereichen, die bei Hochwasser starker Erosion ausgesetzt sind, kann die Erosionsrate durch Einmischen der genannten Fasern in den feinkörnigen Untergrund reduziert werden. Die Erosion wird dadurch nur einen kleinen, oberflächennahen Bereich erfassen. Dadurch können die Anwachs- und Wachstumsbedingungen für geeignete Pflanzen verbessert werden, so daß sich ein natürlicher Erosionsschutz entwickeln kann. Das gleiche gilt für Dünen.

Beim natürlichen Gewässerausbau können von Erosion und Unterspülung bedrohte Ufer natürlicher Fließgewässer durch Zugabe der Fasern gemäß der Erfindung stabilisiert werden, so daß sich ein natürliches Pflanzenwachstum einstellen kann.

Ferner kann aufgrund der kohäsiven Eigenschaften eines gemäß der Erfindung verbesserten Bodens die Beweglichkeit, und damit das Sackungspotential (sowie die Zusammendrückbarkeit), reduziert werden.

Schließlich kann aufgrund der bisherigen Erfahrungen erwartet werden, daß bei Verklappen nichtbindiger Böden, z. B. zur Herstellung von Filtern unter Wasser, eine Reduzierung der Entmischung auftritt, so daß dadurch eine wesentliche Verbesserung der Filtereigenschaften und eine Erhöhung der Festigkeit erreicht wird.

Die Anordnung des Auflastfilters 6 kann wie in Ausführung "A" dargestellt erfolgen. Es ist aber auch möglich, den Auflastfilter 6 wie in Ausführung "B" dargestellt anzubringen.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bodenverbesserung im Hinblick auf eine Stabilisierung, insbesondere an Ufern und Dämmen von Wasserläufen und Küsten, verbunden mit einer Steigerung der Festigkeit des Bodens ohne Verringerung seiner Durchlässigkeit durch Erhöhung der Reibungswinkel oder der Kohäsion unter Verwendung von dem Bodenmaterial beigefügten Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bodenmaterial, insbesondere Sand, in Abhängigkeit von seiner Korngröße Fäden mit einer Länge von ca. dem n x 100fachen des mittleren Korndurchmessers in einer Menge von zwei bis vier Gewichtspromillen, bezogen auf die Trockenmasse des Bodenmaterials, beigefügt wird, wobei 2 n 4 ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geo-Textilfasern aus Kunststoffasern, zum Beispiel Polyamid-, Polyäthylen-, Polypropylen-, Polyacrylnitril- oder Polyesterfasern, bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Glasfasern bestehen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Polyamidfasern mit einem Querschnitt von 0,12 mm und einer Länge von 16-19 cm verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Polyäthylenfasern mit einem Querschnitt von 0,2 mm und einer Länge von 16-19 cm verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Glasfasern mit einem Querschnitt von 0,24 mm und einer Länge von 14-18 cm verwendet werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern zur Bildung von größeren Gewebestrukturen verklebt sind.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mit anhaftenden Pflanzensamen ausgestattet sind, um ein besseres Anwachsen und Begrünen einer Böschung zu gewährleisten.