Wirtschaftliche Sicherung von Verkehrswegen über Erdfallgebieten
# 05.04.2003
Die Hochschule Anhalt - Fachgebiet Geotechnik wurde von der Firma Tensar International GmbH beauftragt, das Tragverhalten von ein- und mehrlagig verlegten Tensar® Geogittern bei der Überbrückung von Erdeinbrüchen zu untersuchen
Problemstellung
Geokunststoffe werden zunehmend häufiger dazu
eingesetzt, potentielle Erdeinbrüche (Abb. 1)
unterhalb von Straßenneubauten zu überbrücken
und temporär zu sichern.
Für die rechnerische Ermittlung von Einbruchüberbrückungen unter Verwendung von formstabilen, knotensteifen, monolithischen Geogittern existieren derzeit noch keine Bemessungsverfahren. Das häufig verwendete Bemessungsverfahren nach BS 8006
(Code of Practice for Strengthened/Reinforced Soils
and other Fills, BSI, 1995) ermittelt die auftretenden
Zugkräfte im Geokunststoff auf der Grundlage der Membrantheorie. Hierbei bleiben jedoch sowohl
der Verzahnungseffekt zwischen den Tensar® Geogittern
und dem Schüttmaterial als auch die mittragende
Wirkung des Bodens über dem Geonststoff
unberücksichtigt.
Die Hochschule Anhalt (FH), Dessau, Fachgebiet
Geotechnik, wurde daher von der Firma Tensar International GmbH, Bonn, beauftragt, das Tragverhalten
von ein- oder mehrlagig verlegten Tensar® Geogittern bei der Überbrückung von Erdeinbrüchen zu untersuchen.
Versuchsaufbau
In der Hochschule Anhalt können in einer Versuchsgrube
(l = 4,7 m, b = 3,0 m und t = 4,0 m) Erdfallgroßversuche durchgeführt werden. Dies
ermöglicht die wirklichkeitsgetreue Erfassung der
im Geokunststoff und im umgebenden Boden auftretenden Spannungen und Verformungen. Bei den Versuchen mit Tensar® Geogittern wurden in einer Tiefe von 1,6 m kreisförmige Erdeinbrüche erzeugt. Um die Gewölbewirkung zu bestätigen, wurde auf die üblicherweise hergestellte seitliche Befestigung der Geogitter an den Grubenwänden verzichtet.
Der später erzeugte Erdeinbruch wurde mit einem bewehrten Bodenkörper überbrückt. Dieser bestand aus einer ein- oder zweilagigen Geogitterbewehrung,
die jeweils in ein Splitt-Schotter-Gemisch 0/32 mm eingebettet war. Der einlagige Versuch wurde mit Tensar® SS40 durchgeführt. Die Dicke der Einbettungsschicht betrug unterhalb des Geogitters
20 cm und oberhalb des Geogitters 40 cm. Bei dem zweilagigen Versuchsaufbau wurde zusätzlich im Abstand von 40 cm oberhalb des Tensar® SS40 eine Lage Tensar® SS 30 eingebaut. Die Einbettungsschicht war in diesem Fall insgesamt 60 cm mächtig.
Über dem bewehrten Bodenkörper folgten bis zur Grubenoberkante noch eine Dammschicht und eine 40 cm dicke Schottertragschicht. Den obersten Abschluss bildete eine 5 cm dicke Asphalttragdeckschicht. In Abb. 2 ist der Schichtenaufbau beim zweilagigen Versuchsaufbau dargestellt.
Versuchsergebnisse
1. Standsicherheit der Einbruchüberbrückung
Sowohl mit dem einlagigen als auch mit dem zweilagigen Tensar® bewehrten Erdkörper war es möglich, einen Erdfall mit einem Durchmesser von 1,68 m (einlagig) bzw. 2,0 m (zweilagig) für die Dauer von 2 Wochen und unter der üblichen Verkehrbelastung (nach DIN 1072) zu überbrücken.
2. Einsenkungen an der Fahrbahnoberfläche und in den überlagernden Bodenschichten
Die Einsenkungen s der Fahrbahnoberfläche betrugen
nach dem planmäßigen Versuchsende maximal 2,5 cm bei einlagiger Bewehrung und maximal 1,0 cm bei zweilagiger Bewehrung. Bezieht man diese Oberflächeneinsenkungen auf den Durchmesser der Einsenkungsmulde D von jeweils ca. 2,4 m so ergeben sich Verhältniswerte von (Abb. 3).
Diese Verhältniswerte sind kleiner als 1/60,
dem Wert, der von den Straßenbauverwaltungen
üblicherweise für lokale Fahrbahneinsenkungen zugelassen wird.
3. Ausbildung eines Traggewölbes
Aus den Messergebnissen ist deutlich zu erkennen, dass sich bei beiden Versuchen in der Einbettungsschicht
oberhalb der Geogitterbewehrung ein Traggewölbe ausgebildet hat.
Die Gewölbewirkung führte dazu, dass die
Vertikalspannungen unterhalb des Traggewölbes
deutlich abnahmen. Gleichzeitig stiegen die Vertikalspannungen im seitlichen Auflagerbereich des
Traggewölbes an.
Auch bei der 2,4-fachen Verkehrsbelastung erwies
sich der zweilagige Versuchsaufbau als stabil.
