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Stabilisierungsmassnahmen der Rutschmasse
Mit den folgenden drei Konzepten können Sie die Stabilität einer Rutschung positiv beeinflussen:
- Verankerung der Rutschmasse im stabilen Untergrund mit Ankern, Nägeln, Dübeln oder Pfählen oder anderen Stützkonstruktionen
- Entwässerung und Drainage zur Verminderung der Wassermenge in der Rutschmasse
- Veränderungen der Topographie (Gegengewichtsschüttung, Abflachung)
Stütz- und Verankerungselemente:
- Anker, Nägel: Mittels vorgespannter Anker bzw. ungespannter Anker mit Vollverbund (Nägel) lassen sich instabile Lockergesteinsschichten oder Felspakete sichern und Gebäudeteile, die sich in der Rutschmasse befinden, im stabilen Untergrund verankern. Beim Einsatz vorgespannter Anker werden die zu erwartenden Deformationen aktiv begrenzt. Für die Krafteinleitung sind starre und ausreichend steife Widerlager vorzusehen.
Ungespannte Anker verhalten sich passiv. Erst nach entsprechenden Deformationen beginnen die Verankerungselemente zu tragen, wodurch die Verschiebungen im Vergleich zu Konstruktionen mit vorgespannten Ankern grösser sind. Der Vollverbund mit Nägeln wirkt jedoch auf die gesamte Rutschmasse stabilisierend. Deshalb steht für die Stabilisierung oberflächennaher Instabilitäten über eine Geflecht- oder Netzabdeckung generell eine Vernagelung mit Vollverbund im Vordergrund.
Beachten Sie bei der Ausarbeitung, Bemessung und Anwendung von Sicherungsmassnahmen das unterschiedliche Tragverhalten von vorgespannten Ankern und Nägeln. Der äussere Tragwiderstand von vorgespannten Ankern und Nägeln hängt im Lockergestein wesentlich vom Kornaufbau, der Lagerungsdichte und den Hangwasserverhältnissen ab. Im Fels wird dieser massgebend durch die Felsart, die Festigkeit und Rauigkeit, den Durchtrennungsgrad, die Klüftung und Schichtung beeinflusst. Weitere Details sind den Normen SIA 267 (Geotechnik) und SIA 267/1 (Ergänzende Festlegungen) zu entnehmen.
- Dübel: Bei der Bodenverdübelung werden in der vorhandenen Gleitfläche durch Dübel Schubkräfte aktiviert, die ein Abgleiten des Erdkörpers verhindern. Als Dübel werden in der Regel Stahlrohre verwendet, die als Mikropfahl gemäss der Norm SIA 267 zu behandeln sind. Sie werden über die ihre ganze Länge vermörtelt.
Die reine Schubbeanspruchung tritt auf, wenn die Gleitfläche zwischen zwei festen Schichten verläuft. In weichen Böden tritt eine Biegezugbeanspruchung auf. Bei Rutschungssanierungen werden die einzelnen Dübel oft durch Nachfolgebewegungen im Gleitflächenbereich verbogen. Ihre Hauptwirkung beruht auf Zugkraftübertragung.
Je nach Aufgabenstellung werden die Dübel z.B. als Bankett- oder Betonriegel in Kombination mit Nägeln oder in Form von Dübelböcken eingebracht. Bei Dübelböcken werden jeweils 2-3 Dübel über ein Einzelfundament zusammengefasst.
Die Vorteile einer Bodenverdübelung sind die einfache Ausführung ohne aufwendige Installationen. Die Verdübelung ist ferner ein biegeweiches System, das sich möglichen grossräumigen Kriechbewegungen anpassen kann, ohne dass gleich ein Systemversagen eintritt. Mittels Dübeln und Bankettriegeln lassen sich zudem erdverlegte Leitungen und Zufahrten oft effizient schützen.
Die Anwendung wird vor allem durch die Tiefe und Ausdehnung der Rutschung limitiert. Liegt die Gleitfläche tiefer als 6-8 m oder bei aufzunehmenden Schubkräften über ca. 300 kN / m (Gesamtkraft) wird die Verdübelung gegenüber Lösungen mit vorgespannten Ankern und Pfählen im Allgemeinen unwirtschaftlich.
- Pfähle: Zur Stabilisierung von Rutschmassen werden Pfähle meist in Kombination mit vorgespannten Ankern oder ungespannten Ankern mit Vollverbund (Nägel) eingesetzt. Mit Pfählen kann die Last des Gebäudes in den festen, sich nicht bewegenden Untergrund abgetragen werden.
Verminderung des Porenwasserdruckes:
Das Hangwasser - und damit in direktem Zusammenhang stehend der Porenwasserdruck - ist bei Rutschungen häufig der massgebende treibende Faktor. Mit den nachfolgend beschriebenen Massnahmen kann der Hangwasserspiegel dauerhaft abgesenkt werden. Die Funktionstüchtigkeit solcher Entwässerungssysteme ist periodisch zu überprüfen.
- Drainagegräben: Liegen die zu entwässernden Schichten nur 1-3 m unter der Bodenoberfläche, dienen Drainagegräben oft als Stabilisierungsmassnahme. Beim Aushub der Gräben können die effektiven Verhältnisse beurteilt werden, wodurch das Entwässerungssystem während dem Bau optimal an die tatsächlichen Verhältnisse angepasst werden kann. Dies unter der Voraussetzung, dass die wasserführenden Schichten beim Anschneiden zumindest kurzfristig standfest sind.
- Entwässerungsbohrungen: Ist das Gelände geneigt und liegen die zu entwässernden Schichten zu tief für die Entwässerung mittels Drainagegräben, bieten sich horizontal oder leicht gegen oben bzw. unten geneigte Bohrungen an. Die Anzahl und Ausrichtung der Entwässerungsbohrungen hängt wesentlich von den hydrogeologischen Verhältnissen und den projektspezifischen Randbedingungen ab. Die Bohrungen werden in der Regel in einer Reihe oder sternförmig von einem Sammelschacht aus ausgeführt. Diese werden nach verschiedenen Techniken mit einem Drainrohr und äusserer Filterschicht versehen.
- Brunnen (Vertikalschächte) mit Horizontaldrainagen: Befinden sich die zu entwässernden Bodenschichten in grösserer Tiefe, eignen sich Brunnen mit Horizontaldrainagen. Ist keine Ableitung mit freiem Gefälle möglich, muss das anfallende Wasser gegebenenfalls permanent abgepumpt werden.
Stabilisierung mittels Veränderung der Topographie:
- Gegengewichtsschüttung: Das Aufbringen einer Gegengewichtsschüttung kommt sehr oft als Notfallmassnahme bei Rutschungen zum Einsatz. Diese Massnahme kann auch als vorbeugende Massnahme angewandt werden. Effektiv wirksam ist die Gegengewichtsschüttung nur, wenn die Schüttmasse direkt auf den Körper der potentiellen Rutschung einwirken kann. Es ist daher zu prüfen, ob Gleitflächen möglich sind, welche durch die Schüttung nicht beeinflusst werden.
- Abflachung: Die Abflachung übersteiler Hangpartien kann oberflächliche Spontanrutschungen vermeiden. Diese Massnahme ist ein wesentlicher Eingriff in die Topographie und muss daher frühzeitig in die Planung einbezogen werden.