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Der Aushub einer Baugrube erfordert i. d. R. eine Sicherungder Baugrubenwände, um ein unplanmäßiges Abrutschendes Bodens und entsprechende Auswirkungen auf den Bau-grubennahbereich zu unterbinden. Bei geringen Aushubtie-fen und ausreichenden Platzverhältnissen stellt i. d. R. einAbböschen der Baugrubenwände die wirtschaftlichste Vari-ante dar.
Ein Baugrubenverbau wird vorgesehen, wenn
• nicht ausreichend standsicherer Boden vorhanden ist,• kein ausreichender Platz neben der Baugrube zur Verfü-
gung steht,• ein Wasserzutritt zu erwarten ist oder• der zusätzliche Aushubaufwand durch die Böschung zu
hoch (unwirtschaftlich) wird.
In Abhängigkeit der Aushubtiefe und der Grundwasserver-hältnisse kann der Baugrubenverbau als Systemverbau oderals individuelle Konstruktion (Hinweise dazu sind in Kapi-tel 9.4 - 9.7 enthalten) ausgeführt werden.
Das maßgebende Regelwerk stellt DIN 4124: „Baugrubenund Gräben – Böschungen, Verbau, Arbeitsraumbreiten“ inVerbindung mit DIN 4084: „Baugrund – Geländebruchbe-rechnungen“ und DIN 4085: „Baugrund – Berechnung desErddrucks“ dar. Darüber hinaus sind die Empfehlungen desArbeitskreises „Baugruben“ (EAB) und die Empfehlungen
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Ausführung von Tiefbauarbeiten
des Arbeitsausschusses „Ufereinfassungen“ Häfen undWasserstraßen (EAU) mit den jeweiligen Literaturverweisenzu beachten.
9.1 Unverbaute Baugruben
Bei begrenzten Aushubtiefen, ausreichend standsicheremBaugrund und vorhandenem Platz stellt die unverbaute Bau-grube i. d. R. die wirtschaftlichste Ausführungsvariante dar.Bis zu einer Aushubtiefe der Baugrube bis max. 5 m sind inAbhängigkeit der Baugrundverhältnisse entsprechend DIN4124 folgende Böschungsneigungen (Böschungswinkel ß)einzuhalten:
• max. Aushubtiefe ≤ 1,75 m: bis 1,25 m senkrechteBöschung, oberhalb Böschungswinkel ß ≤ 45° (sieheBild 33)
• max. Aushubtiefe > 1,75 m und < 5 m:– ß ≤ 45° bei nicht bindigen oder weichen bindigen
Böden– ß ≤ 60° bei steifen bis halbfesten bindigen Böden– ß ≤ 80° bei Fels
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Ausführung von Tiefbauarbeiten
Bild 32: Zulässige Ausführung einer unverbauten Baugrube bis1,75 m Tiefe (Quelle: DIN 4124)
Der Ansatz der vorgenannten Böschungsneigungen istneben den aufgeführten Anforderungen an den Baugrundan weitere Voraussetzungen gebunden. Hierzu zählen u. a.folgende Punkte:
• Neigung des angrenzenden Geländes < 1:10 (weiche bin-dige Böden) bzw. < 1:2 (steife bindige Böden)
• Einhaltung von Mindestabständen von Fahrzeugen:≤ 12 t → Abstand ≥ 1 m; ≤ 40 t → Abstand ≥ 2 m
• keine Gefährdung von angrenzenden Gebäuden, Leitun-gen, Verkehrsflächen
Weiterhin ist sicherzustellen, dass keine zusätzlichen Ein-flüsse die Standsicherheit der Böschung gefährden. Hierzuzählen z. B. Störungen des Bodengefüges bzw. weiche Zwi-schenschichten, Zufluss von Schicht- und Sickerwasser,nicht entwässerte Fließsandböden, Verlust der Kapillarkohä-
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Ausführung von Tiefbauarbeiten
sion durch Austrocknung sowie starke Erschütterungen ausVerkehr, Ramm- oder Verdichtungsarbeiten. Weitere Einzel-heiten sind DIN 4124 zu entnehmen.
Bei einer Aushubtiefe der Baugrube > 5 m ist der Nachweisder Gesamtstandsicherheit (Böschungsbruchberechnung)nach DIN 4084 zu führen. Weiterhin ist der Nachweis erfor-derlich, sobald eine der vorgenannten Bedingungen nichterfüllt wird. Bei Baugrubentiefen > 5 m ist es zudem sinn-voll, die Böschungshöhe durch die Anordnung von Bermenzu unterbrechen (siehe Bild 33). Die Bermen dienen dazu,ggf. abrutschende Bodenmassen aufzufangen. Hierzu isteine Mindestbreite der Berme von 1,5 m einzuhalten. Darü-ber hinaus kann die Berme z. B. für die Einrichtung einerWasserhaltung genutzt werden.
Bild 33: Anordnung von Bermen zur Sicherung gegen abrutschen-den Boden (Quelle: DIN 4124)
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Ausführung von Tiefbauarbeiten
Bei fein- und gemischtkörnigen Böden mit hohem Feinkorn-anteil (Bodengruppen SU*/GU* nach DIN 18196) führen Wit-terungseinflüsse zu einem Verlust der Bodenfestigkeit (Auf-weichen des Bodens) mit der Folge eines progressivenBöschungsrutsches. Die Böschungsoberflächen sind daherzu schützen, z. B. durch Abdeckung mit stabilen Plastikpla-nen. Die Planen sind am Böschungskopf und –fuß in flachenGräben einzufassen und im Böschungsbereich durch verna-gelte Holzlatten zusätzlich zu sichern. Bei dauerhaftenBöschungen, z. B. Einschnittsböschungen im Verkehrswege-bau oder Lärmschutzwällen, sind die Böschungen zu begrü-nen, um einen langfristigen Witterungsschutz zu erzielen.
Besondere Aufmerksamkeit ist dem Austritt von Sickerwas-ser aus der Böschung zu widmen. Infolge des Sickerwasserswerden zum einen Strömungskräfte auf den Boden übertra-gen, wodurch die Böschungsstandsicherheit reduziert wird.Zum anderen führt das Sickerwasser bei bindigen Bödenohne Schutzmaßnahmen zu einem Aufweichen und somitzu einem Festigkeitsverlust mit dem Risiko, dass dieBöschung vollständig versagt. Bei Sickerwasseraustritt underosionsempfindlichen Böden ist daher auf die Böschungs-oberfläche ein Auflastfilter aufzubringen, welcher ein druck-freies Ableiten des Sickerwassers ermöglicht und zeitgleichein Aufweichen des Bodens verhindert. Als Filtermaterialeignen sich kornabgestufte, gut wasserdurchlässige Mine-ralstoffgemische (Körnung 0/45 mm) und Kies-Sand-Gemi-sche. Die Filterstabilität des Materials gegenüber dem anste-henden Boden ist nachzuweisen, z. B. mithilfe des Filterkrite-riums nach Terzaghi (Quelle: ZTVE-StB). Bei nicht ausrei-chender Filterstabilität ist zwischen der Böschungsoberflä-che und dem Auflastfilter ein Geotextil zu verlegen.
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9.2 Systemverbau
Ist die Ausführung einer geböschten Baugrube technischnicht möglich bzw. unwirtschaftlich, wird der Einsatz einesVerbaus erforderlich. Bei Aushubtiefen von ≤ 3–5 m und lini-enhaftem Aushub, z. B. innerstädtischer Kanalbau, bietensich hierzu sog. System- oder Normverbauten an. Hierzuzählen:
Der Vorteil des Systemverbaus besteht darin, dass die Aus-führung genormt ist und keine weiteren Standsicherheits-nachweise erforderlich werden, sofern die Einsatzvorausset-zungen entsprechend DIN 4124 eingehalten sind. Grundsätz-lich sind alle Systeme wasserdurchlässig, sodass eineAnwendung nur oberhalb des Grundwasserspiegels bzw. imSchutze einer Grundwasserabsenkung möglich ist.
Die Auswahl des Systemverbaus hängt u. a. davon ab, obder Boden eine Kurzzeitstandfestigkeit aufweist. Bei ausrei-chender Kurzzeitstandfestigkeit, z. B. bindige bis schwachbindige Böden sowie kapillarkohesivem Sand, ist kein demBodenaushub vorauseilender Verbau erforderlich. Zum Ein-satz kommen hier z. B. der waagerechte Normverbau undGrabenverbaugeräte, die dem Baugrubenaushub nachlau-fend eingehoben bzw. nachgedrückt werden. Weist derBoden keine Kurzzeitstandfestigkeit auf, z. B. trockene Sand-böden oder weiche bindige Böden, so ist eine permanenteStützung auf der vollen Aushubtiefe erforderlich und es
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kommen vorauseilende Verbauvarianten zum Einsatz. Bei-spiele hierfür sind der senkrechte Grabenverbau und derKammerdielenverbau.
Grabenverbaugeräte bestehen in der einfachsten Ausfüh-rung aus großformatigen Verbauplatten, welche über Stahl-spindeln gegeneinander ausgesteift werden und kraft-schlüssig mit dem Boden zu verbinden sind. Bei Einsatzeines Verbauelements ist die Aushubtiefe auf max. 4 mbegrenzt, bei größeren Tiefen können jedoch 2 Grabenver-baugeräte übereinander angeordnet werden. Alternativbesteht die Möglichkeit von Gleitschienen-Grabenverbauge-räten (gestufter Linearverbau mit gelenkigen Streben odermit Stützrahmen), bei denen Verbauplatten über vertikaleSchienen aneinander vorbeigleiten können und somit deut-lich größere Aushubtiefen erzielt werden können (sieheBild 34).
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Ausführung von Tiefbauarbeiten
Bild 34: Grabenverbaugeräte (Quelle: DIN 4124)
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Der Nachteil von großflächigen Verbaugeräten besteht beiinnerstädtischen Kanalbaumaßnahmen darin, dass der Ein-satz bei querenden Leitungen nur eingeschränkt möglich ist.Zudem handelt es sich um einen nicht vorauseilenden Ver-bau, sodass eine Verwendung nur bei Böden mit ausreichen-der Kurzzeitstandfestigkeit zulässig ist. Sofern Leitungsque-rungen zu erwarten sind, kann alternativ ein Kammer-Dielen-Verbau eingesetzt werden. Hierbei erfolgt die Sicherung derBaugrubenwand durch Kanaldielen, welche am Kopf überDielenkammerplatten geführt werden und zudem bis unterdie Baugrubensohle einbinden (= vorauseilender Verbau). ImBereich von querenden Leitungen wird die jeweilige Kanal-diele nur bis zur Oberkante der Leitung eingedrückt, wobeider unterhalb der Leitung verbleibende Bereich jedoch alter-nativ gesichert werden muss (z. B. durch eine Holzausfa-chung).
Der waagerechte und senkrechte Grabenverbau stellen indi-viduelle Verbauvarianten dar, deren Ausführung jedochgenormt ist. DIN 4124 enthält in Abhängigkeit der Aushub-tiefe für beide Varianten vorgegebene Bauteilabmessungenund Regelabstände, sodass keine Bemessung erforderlichwird. Die Bilder 35 und 36 stellen die beiden Systeme mit denBezeichnungen der Einzelbauteile entsprechend dar. Als Aus-kleidung kommen i. d. R. Holzbohlen oder Kanaldielen undals Aussteifung Rundhölzer oder Kanalstreben zum Einsatz.Mithilfe des senkrechten Grabenverbaus ist zudem eine vor-auseilende Sicherung des Bodens möglich, sodass ein Ein-satz bei nicht ausreichend standfesten Böden zulässig ist. ImVergleich zu den Grabenverbaugeräten ist die Ausführung
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von waagerechten oder senkrechten Grabenverbautenjedoch deutlich aufwendiger und daher i. d. R. weniger wirt-schaftlich.
Bild 35: Waagerechter Grabenverbau (Quelle: DIN 4124)
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Ausführung von Tiefbauarbeiten
Bild 36: Senkrechter Grabenverbau (Quelle: DIN 4124)
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Das Baustellenhandbuch für den Tiefbau
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