Ein Erweiterungsbau auf dem Gelände des ehemaligen Bahnbetriebswerks in Gera-Dechwitz stand vor einem klassischen Problem: Unter einer tragfähigen Verwitterungsschicht folgte ein stark zerklüfteter und wasserführender Mittlerer Buntsandstein. Die geforderte Setzungsarmut für empfindliche Maschinenfundamente war mit einer konventionellen Flachgründung nicht zu erreichen. Genau hier setzt eine durchdachte Injektionsbemessung an. Wir analysieren die Gebirgsdurchlässigkeit mittels WD-Versuchen, korrelieren die Ergebnisse mit den aus der Korngrößenanalyse gewonnenen Feinkornanteilen und legen das Injektionsregime fest – Druckstufen, Injektionsgutrezeptur und Bohrlochabstände. In Gera ist das Verständnis der lokalen Tektonik, insbesondere der herzynisch streichenden Störungszonen entlang der Weißen Elster, maßgeblich für eine erfolgreiche Vergütung des Untergrunds.
Eine wirtschaftliche Injektionsbemessung in Gera erfordert die klare Unterscheidung zwischen der Vergütung kluftdurchlässigen Buntsandsteins und der Abdichtung quartärer Flussschotter.
Unser Ansatz
Standortspezifische Faktoren
Das Kernstück der Ausführung ist die Injektionslanze mit Doppelpacker-System, die im Drehspülbohrverfahren gestaffelt in den Untergrund eingebracht wird. In Gera ist der Übergang vom quartären Lockergestein zum Festgestein die kritische Schnittstelle: Ohne eine exakt auf den Kluftöffnungsdruck abgestimmte Druckbegrenzung kommt es hier zum unkontrollierten hydraulischen Aufreißen – das Injektionsgut läuft ungerichtet ab und die prognostizierte Vergütungsreichweite wird nicht erreicht. Unsere Bemessung definiert für jede Injektionsstufe den maximal zulässigen Druck anhand des Überlagerungsdrucks und der Gebirgsfestigkeit. Besonders bei der Abdichtung von Baugruben nahe der Weißen Elster, wo der Grundwasserspiegel nur wenige Meter unter GOK ansteht, ist ein lückenloses Injektionsraster Voraussetzung, um Wassereinbrüche zu vermeiden.
Erklärvideo
Normativer Rahmen
DIN EN 1997-1 (Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik), DIN 4093: Bemessung von verfestigten Bodenkörpern – Injektionen, DIN EN 12715: Ausführung von besonderen geotechnischen Arbeiten – Injektionen
Weitere Fachleistungen
Baugrunderkundung und Injektionskonzept
Durchführung von Kernbohrungen und Wasserdruckversuchen in den charakteristischen Fest- und Lockergesteinen Geras. Ableitung des Injektionsregimes mit Festlegung von Raster, Druckstufen und Rezeptur unter Berücksichtigung der lokalen Hydrogeologie.
Qualitätssicherung und Nachweisführung
Begleitende Kontrolle der Injektionsarbeiten: Überwachung von Druck-Volumen-Diagrammen, Abnahmeprüfung durch Kernbohrungen in den verpressten Bereichen und Durchlässigkeitsversuche zur Verifizierung des Abdichtungserfolgs.
Typische Parameter
Gängige Fragen
In welchen Tiefenbereichen werden Injektionen in Gera typischerweise ausgeführt?
Das hängt stark von der geologischen Position ab. In den quartären Talfüllungen der Weißen Elster liegen die zu vergütenden Horizonte meist zwischen 3 und 8 Metern Tiefe, wenn es um die Abdichtung von Baugrubensohlen geht. In den Hanglagen des Stadtteils Untermhaus, wo der Obere Buntsandstein oberflächennah ansteht, können Injektionen auch bis in 15 Meter Tiefe erforderlich werden, um tiefreichende tektonische Entspannungsklüfte zu schließen.
Welches Injektionsmaterial wird bei hohen Grundwasserfließgeschwindigkeiten nahe der Elster eingesetzt?
Bei Fließgeschwindigkeiten über 1 mm/s, wie sie in den grobkiesigen Flussschottern der Elsteraue vorkommen, reicht eine reine Zementsuspension oft nicht aus, weil sie ausgewaschen würde. Wir planen dann mit schnell reagierenden Suspensionen auf Basis von Zement und Wasserglas (Silikatgel), die innerhalb von 30 bis 60 Sekunden gelieren. Die genaue Rezeptur wird im Labor anhand der Vor-Ort-Wassertemperatur und des pH-Werts des Grundwassers angepasst.
Welche Normen sind für die Planung von Hochdruckinjektionen (HDI) in Deutschland maßgebend?
Für die Bemessung verweisen wir auf die DIN 4093, die den Nachweis der inneren und äußeren Standsicherheit des verfestigten Bodenkörpers regelt. Die Ausführung selbst ist in der DIN EN 12715 genormt. Ergänzend ziehen wir die Empfehlungen des Arbeitskreises 'Injektionen' der DGGT heran, die konkrete Hinweise zur Wahl des W/Z-Werts in Abhängigkeit vom Durchlässigkeitsbeiwert geben.
Mit welchen Kosten muss ich für die Injektionsplanung und -bemessung rechnen?
Die Planungskosten sind abhängig vom Umfang der erforderlichen Vorerkundung und der Komplexität des Injektionsdesigns. Für ein typisches Bauvorhaben in Gera mit einem zu vergütenden Volumen von etwa 50 bis 200 Kubikmetern liegt das Honorar für die reine Bemessung inklusive der erforderlichen Laborversuche in einer Größenordnung von €1.000 bis €3.860, abhängig davon, ob zusätzliche numerische Simulationen erforderlich sind.
Wie wird der Erfolg einer Injektion unter den beengten Platzverhältnissen im Geraer Stadtzentrum nachgewiesen?
Da großformatige Lastplatten oft nicht platziert werden können, setzen wir auf ein abgestuftes Kontrollprogramm: Erstens die statistische Auswertung der Druck-Volumen-Diagramme jeder einzelnen Injektionsstelle, zweitens die Entnahme von Kernbohrungen in den injizierten Bereich zur visuellen Beurteilung des Verfüllgrads, und drittens WD-Tests in den Kontrollbohrungen, um die Reduktion der Durchlässigkeit quantitativ nachzuweisen.