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Bild:thyssenkrupp Infrastructure

Baugrund erfordert eine Stabilisierung

Bereits seit 2002 wird die neue Bundesautobahn 26 als Verbindung zwischen der zukünftigen A20 (Autobahnkreuz Kehdingen) in Niedersachsen bis nach Hamburg Stillhorn (A1) gebaut.
Dabei soll die Verbindung zum einen die stark befahrene Bundesstraße 73 als großräumige und regionale Hauptstraßenverbindung ersetzen und zum anderen die A7 als sogenannte Hafenpassage mit der A1 verbinden.

Die insgesamt gut 59 Kilometer lange vierspurige Autobahn wird in mehreren Bauabschnitten bis voraussichtlich 2031 fertig gestellt sein.

Aufgrund der bundesländerübergreifenden Streckenführung erfolgt die bauliche Umsetzung durch unterschiedliche Bauherren.
Verantwortlich für die Trassenabschnitte auf Hamburger Gebiet und damit für den derzeit in Bau befindlichen Abschnitt ist die DEGES (Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH).

Die Trasse der A 26 zeichnet sich durch ihre besondere Lage zwischen dem Natur- und Vogelschutzgebiet „Moorgürtel“ und dem bekannten Obstanbaugebiet „Altes Land“ aus.

2020 begannen die aufwendigen Vorarbeiten für diesen rund acht Kilometer langen Bauabschnitt.

Schwierige geologische und hydrogeologische Bodenverhältnisse führen dazu, dass der Baugrund vor dem Bau der Fahrbahn erst konsolidiert und stabilisiert werden muss.

„Wir haben es hier mit einem sehr schlechten Baugrund zu tun“, erläutert Dipl.-Ing.(FH) Hans Peter Beye, Bauleiter der STRABAG AG, Direktion Großprojekte Nord-West, die Ausgangslage.

So sind erst in ungefähr neun Meter Tiefe feste Sandschichten, die die Lasten der neuen A26 abtragen können anzutreffen. Zudem sind ist eine weichen Torfschicht vorhanden.

Daher werden für die Lastableitung Tragelemente benötigt, die bis in die Sandschichten reichen.

Nach Abwägung aller alternativen Gründungsvarianten entschied sich der Bauherr beim Bau der A26 für das GEC-System (Geotextile Encased Colums).

Der Vorteil des GEC-Systems gegenüber anderen Säulensystemen wird wie folgt dargelegt:
Die Sandsäulen sind durch die nahtlos ringgewebte, hoch reißfeste Geotextilummantelung flexibel und können ein Stück weit auch die Schwingungen aus der späteren Belastung durch den Verkehr mitmachen.
Bei Säulen aus Beton bestehe beispielsweise die Gefahr, dass diese auf Dauer durch die Schwingungen brechen und rechnerisch nach 50 bis 60 Jahren ausgetauscht werden müssten.
Außerdem hätten die GEC-Säulen eine entwässernde Wirkung.

Daher werden auf der gesamten Breite des Bauabschnitts von 55 Metern circa 55.000 GEC, teilweise bis zu 11 Meter tief bis in die Sandschicht errichtet was ungefähr 20% der Gesamtfläche abdeckt.
Bei den restlichen 80% kommen Vertikaldrains zum Einsatz.

Hergestellt werden die GEC mit Hilfe des Verdrängungsverfahrens.

Dabei vibrieren aktuell zwei leistungsstarke RTG Mäkler – RG 16T und RG 21T – von thyssenkrupp Infrastructure Stahlrohre in die Tiefe.

Diese Rohre haben am unteren Ende eine geschlossene, spitz zulaufende Doppelfußklappe, die den weichen Torfbaugrund in dem Bereich verdrängt. Hierdurch entsteht eine Röhre, in die zunächst das vorkonfektionierte Geotextil eingebracht wird. Anschließend erfolgt die Sandfüllung.

Ist das Geotextil innerhalb des Stahlrohres komplett mit Sand gefüllt, wird das Stahlrohr mit Hilfe des RTG Mäklers vibrierend aus dem Boden gezogen, wobei sich die Doppelfußklappe öffnet und der Sand sich durch die Vibrationen und sein Eigengewicht zu einer kompakten Säule verdichtet.

„Den unteren Bereich der Säule befüllen wir zunächst mit einem Sand-Bentonit-Gemisch, sodass eine circa zwei Meter starke Dichtungsschicht entsteht“, so Beye weiter.
Die soll verhindern, dass das gespannte Grundwasser unterhalb der Torfschicht an die Oberfläche gelangen kann.
Neben der lastabtragenden Funktion übernehmen somit die Sandsäulen auch die Drainage bei der Konsolidierung des Baugrundes.

Dies geschieht durch das sogenannte Auflastverfahren.
Dabei wird der Bereich der späteren Autobahntrasse mit aufgeschüttetem Sand belastet.
Durch das Eigengewicht des Sandes wird das Porenwasser aus dem Torf gedrückt und gelangt durch die Sandsäulen bzw. die Vertikaldrains an die Oberfläche.
Auf diese Weise nimmt man so die Setzungen des Baugrundes vorweg und macht ihn tragfähiger, um Schäden an der späteren Fahrbahn zu vermeiden.

Werden auf einer größeren Fläche mehrere Säulen hergestellt, wird ein weiteres Geotextilgewebe bahnenweise, wie ein Teppich, auf der Fläche ausgelegt und mit dem Sand zur Belastung überschüttet.

Dabei ist die Aufschüttung drei Meter höher als die spätere Gradiente der Autobahn und verbleibt rund vier Monate bestehen, bis der Boden auskonsolidiert und der Setzungsvorgang abgeschlossen ist.

Anschließend wird der Sand abgetragen und das Material an anderer Stelle wiederverwendet.
Die Sandauflast führt auch zur Aktivierung der Ringzugkräfte in der Geotextilummantelung.
Im Schnitt haben hier die 800 Millimeter durchmessenden Säulen untereinander einen Abstand von zwei Metern und sind in einem vorher berechneten Wabenraster angeordnet.

Insgesamt werden so auf dem Abschnitt durch die bauausführende ARGE A26 A7 STRABAG BUNTE bis Ende 2021 rund 55.000 GEC-Säulen hergestellt.

Das Einrütteln von Rammgut ist das Hauptanwendungsgebiet der RTG Mäkler.
„Mit dem leistungsstarken Hydraulikrüttler MR 150 AVM lassen sich die Stahlrohre zur Herstellung der GEC gut in den Baugrund ein- und auch wieder ausrütteln. Die hohe Motorleistung von 563 kW des Trägergeräts sorgt dafür, dass ausreichend Leistungsreserven für diese Arbeitsschritte zur Verfügung stehen, falls der Boden das erfordert. Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass die Getriebeschmierung bei dem Rüttler durch das Hydrauliköl der Trägergeräte erfolgt. So haben die Geräte eine verbesserte Öltemperaturbegrenzung im Dauerbetrieb.“ erläutert Dipl.-Ing. Robert Haupt, Leiter des Regionalbereichs Nord bei thyssenkrupp Infrastructure die technische Leistung der Maschine.

Zusätzlich verfügen die Mäkler über das patentierte SilentVibro Paket:
Dieses umfasst neben der Schalldämmung des Federjochs und der Integration der Hydraulikinstallation in das Federjoch, auch die komplette Einkapselung des Frontbereiches einschließlich der Hydraulikmotoren, sowie eine Schallisolierung zwischen Federjoch und Klemmzange über ein flexibles Formelement.

Zufrieden zeigen sich laut Beye auch die Geräteführer der ARGE vor Ort:
„Das Bedienen der RTG Mäkler von thyssenkrupp ist ein sehr angenehmes Arbeiten. Die Lärmbelastung ist bei diesen Geräten stark gemindert, was die Geräteführer als sehr positiv empfinden und bewerten.“

Ende 2023 wird die STRABAG die Arbeiten voraussichtlich auf diesem Bauabschnitt beenden. Dann ist der Vorbelastungsdamm erstellt und der Boden tragfähig, sodass der eigentliche Bau der Fahrbahn beginnen kann.

Juli 2021