WHITEPAPER TECHNIK | Tiefbau

Tiefbauarbeiten umfassen vielfältige Bereiche, wie Bodenerkundung, Bodenaushub, Gründungsvorbereitung, Wasserhaltung, Bohrarbeiten, Straßen- und Wegebau, Gleisbau, Kanal- und Leitungsbau, Geländesicherung, Bodensanierung bis hin zu manchen Ingenieurbauten.  

Im Mittelpunkt steht fast immer der Boden bzw. der Baugrund. Mittels geotechnischer Untersuchungen werden die wesentlichen Baugrundeigenschaften erkundet. Doch werden Böden und Fels seit einigen Jahren nicht mehr in die bekannten fünf Bodenklassen und zwei Felsklassen klassifiziert, sondern nach Homogenbereichen sehr genau beschrieben. Baugrundgutachter und Geotechniker sind daher mehr gefordert als zuvor.

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Geotechnik

Geotechnische Kategorien
Von der nationalen Normung (DIN 4020) wurden dazu die Geotechnischen Kategorien 1, 2 und 3 eingeführt. Sie dienen zur Festlegung der quantitativen und qualitativen Mindestanforderungen von geotechnischen Untersuchungen und Berechnungen, abhängig von der Schwierigkeit der baulichen Anlage sowie des Baugrunds.  

Geotechnische Untersuchungen
Mittels geotechnischer Untersuchungen müssen die wesentlichen Baugrundeigenschaften beschrieben werden können. Die Ziele einer Bodenerkundung sind die Beschreibung der Beschaffenheit, Aufeinanderfolge und Mächtigkeit der Boden- oder Felsschichten, ebenso ihre Neigung und Verwerfungen.

Klassifizierung von Boden

• Wichte: aus der Wichte werden wichtige Bemessungs- oder Einwirkungswerte abgeleitet.

• Verdichtungsgrad: der Verdichtungsgrad ist das Verhältnis der Trockenwichte zur maximalen Trockenwichte aus einem genormten Verdichtungsversuch.

• Scherfestigkeit: die Scherfestigkeit basiert auf diversen Bodenmerkmalen, dem Spannungsniveau, den Rissen in bindigen Böden, dem Sättigungsgrad, Gleitflächen u.a.

• Bodensteifigkeit: die Bodensteifigkeit hängt insbesondere ab von Dränagebedingungen, der Konsolidierung des Bodens und der aufgebrachten Scherspannung. 

• Lagerungsdichte: die Lagerungsdichte ist von großer Bedeutung bei grobkörnigen, kohäsionslosen Böden. 

• Plastizität und Konsistenz: Bindige gemischtkörnige und feinkörnige Bodenarten werden mittels ihrer Plastizität charakterisiert. Man ermittelt die Plastizitätszahl Ip und die Konsistenzzahl Ic. 

• Wasserdurchlässigkeit: im Labor wird der Durchlässigkeitsbeiwert Kf in m/s ermittelt.

Klassifizierung nach DIN EN ISO 14688

Art und Grundbestandteile des Bodens erfolgt bei grob- und gemischtkörnigen bzw. nichtbindigen Böden erfolgt die Klassifikation meist nach Masse-Haupt- und Nebenanteilen.  

Bei feinkörnigen Böden wiederum sind nicht die Massenanteile, sondern die plastischen Eigenschaften von entscheidender Bedeutung.  

Organische Böden (Torf, Humus) bestehen entweder vollständig aus organischen Substanzen oder beinhalten organische Stoffe als starke Beimengungen.  

Verkehrsflächen

Aufbau von Verkehrsflächen

Tragschichten sollen Belastungen übertragen sowie vor Frost- und Tauschäden schützen. Entscheidend sind die Form der Gesteinskörner, der Bindemittelzusatz, ausreichend Dicke, optimale Verdichtung und wenig Hohlräume. 

Tragschichten ohne Bindemittel (ToB) umfassen die aus Kies- und Sandgemischen bestehende Frostschutzschicht sowie Kies- und Schottertragschichten.  

Tragschichten mit hydraulischen Bindemitteln reichen von Verfestigungen über hydraulisch gebundene Tragschichten (HGT) aus ungebrochenen oder gebrochenen Baustoffgemischen bis zu Betontragschichten 

Asphalttragschichten mit Straßenbaubitumen und Asphaltbinderschichten. 

Tragdeckschichten sind einlagige Asphaltschichten, die als kombinierte Trag- und Deckschicht fungiert. Sie werden beim ländlichen Wegebau und auch beim Bau von Rad- und Gehwegen eingesetzt. 

Deckschichten aus Asphalt können bestehen aus Asphaltbeton (AC), Splittmastixasphalt (SMA), Gussasphalt (MA) und Offenporigem Asphalt (PA).  

Betondecken sind eine starre Bauweise, die Decke und oberste Tragschicht vereint.