Setzungsausgleich durch “Unterfütterung”?

Was tun, wenn sich Hallenstützen setzen?

Setzungsausgleich durch "Unterfütterung"?

Injektion des Expansionsharzes erfolgte direkt an den Stützenfundamenten

Ein Hersteller von Schwerlastfahrzeugen aus Süddeutschland hatte sich zunächst einfach beholfen: an den Stützenkonsolen wurde mit Metallplatten “unterfüttert”. Da die Setzungen aber nicht abgeklungen sind, musste eine grundlegende Lösung gefunden werden: die URETEK-Methode.

In zwei Werkhallen des Fahrzeugproduzenten haben sich mehrere Stützen- bzw. Kranbahnfundamente über einen Zeitraum von 40 Jahren gravierend gesetzt. Die Hallen wurden in Stahlskelettbauweise mit Köcherfundamenten und ausgemauerten Wandscheiben auf Streifenfundamenten errichtet. Die Fundamentsohle der Hallen- bzw. Brückenkrahnstützen liegt in einer Tiefe von ca. 2,40 m unter dem Hallenfußboden. Aufgrund der Fundamentgeometrie wurde die Bodenpressung mit ca. 300 kN/m² angesetzt.

Eine besondere Darstellung der Setzungen lieferte ein Isoliniendiagramm (interpoliert aus den Ausgleichslagen zwischen Auflagerkonsole und Laufschiene des Brückenkrans) des Ingenieurbüros für Geotechnik Gruhn aus Wüstenrot. Dieses zeigt Höhendifferenzen bis zu 200 mm an den Stützen. Die Untergrundsituation zeigt unterhalb der Fundamentsohle vorwiegend stark schluffige Tone von steifer bis halbfester Konsistenz. Aus den Rammdiagrammen wurde ersichtlich, dass die Schlagzahlen durchweg unter fünf Schlägen liegen. Darunter folgen ab Tiefen von ca. 3,5 m unter OK Hallenfußboden teils weiche, sonst halbfeste bis feste Schluffe und Tone. Die Bodensackungen unter den Stützen- bzw. Kranbahnfundamenten führte der Gutachter aufgrund eines sehr geringen Wassergehalts auf Bodenschrumpfungen infolge langfristiger Austrocknung der unterlagernden Bodenschichten zurück.

Nach Klärung der Randbedingungen wurde besprochen, unter den Stützen- bzw. Kranbahnfundamenten eine Baugrundverbesserung mit Hilfe der URETEK-Methode durchzuführen. Dafür wurde vorgesehen, durch Tiefeninjektionen bis ca. 1,80 m unter die Gründungssohle eventuell vorhandene Hohlräume aufzufüllen und den Baugrund bis zur Anhebungsreaktion von ca. 2-3 mm an den Stützenfundamenten zu verstärken und zu verspannen. Eine zunächst angedachte kontrollierte Anhebung der am stärksten abgesackten Stützen wurde wieder verworfen.

Im Abstand von ca. 1,00 m wurden somit Bohrlöcher mit Ø 16 mm zunächst bis unter die Fundamentsohle der Einzelfundamente bei -2,40 m gesetzt. Durch Injektionslanzen wurde das Zweikomponenten-Expansionsharz flüssig und unter kontrolliertem Druck zuerst direkt unter die Fundamentsohle des geschädigten Bereiches gepresst. Durch die Volumenvergrößerung der Harze und die dabei entstehende Expansionskraft wurden zuerst der Gründungsboden verspannt und dadurch der durchgehende Kraftschluss wieder hergestellt. Die Expansion der Harze erfolgte dabei in Richtung des geringsten Widerstandes und damit genau dort hin, wo die Verstärkung notwendig war.

Danach wurden zusätzliche Verstärkungsinjektionen bis ca. 1,80 m unter die Fundamentsohle in den Baugrund gesetzt. Dabei bildeten sich vertikale, fein verästelte Harzlamellen aus, die zunächst eine horizontale Verspannung im Baugrund bewirkten. Mit weiterer Verdichtung des Baugrundes wuchsen die Horizontalspannungen im Boden bis auf das Maß der vertikalen Auflast an. Dabei wurden Anhebungen an den Einzelfundamenten zwischen 0,5 mm und 3,5 mm gemessen.

Wegen der extrem kurzen Reaktionszeit der Harze und der millimetergenauen Überwachung durch Lasernivellement konnte der ganze Prozess genau kontrolliert und gesteuert werden.

Für den gesamten Leistungsumfang wurden ca. 4-5 Arbeitstage vor Ort festgelegt. Die Bohr- und Injektionsarbeiten wurden dann von den URETEK-Injektionstechnikern in der vorgesehenen Zeit zur vollsten Zufriedenheit des Auftraggebers ausgeführt.

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