EP4589074A1

EP4589074A1 - Stabilisierungssystem und verfahren

Info

Publication number: EP4589074A1
Application number: EP24152843.9A
Authority: EP
Inventors: José Alejandro Caicedo Arce
Original assignee: Vidatek BV
Current assignee: Vidatek BV
Priority date: 2024-01-19
Filing date: 2024-01-19
Publication date: 2025-07-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stabilisierungssystem für eine Böschung, insbesondere in Form eines Damms, Deiches oder einer geböschten Verkehrswegbegrenzung, mit einem Geländeabschnitt aufweisend einen eine Böschung ausbildenden Bodenkörper und aufweisend einen hypothetischen Böschungsbruchkörper, welcher sich wenigstens über einen Teil des Bodenkörpers erstreckt und welcher durch eine hypothetische Gleitfläche begrenzt ist, gekennzeichnet durch wenigstens ein stabförmiges Element, welches derart im Bodenkörper angeordnet und ausgerichtet ist, dass sich das stabförmige Element wenigstens teilweise innerhalb des hypothetischen Böschungsbruchkörpers erstreckt, und dass eine hypothetische Schnittfläche zwischen dem stabförmigen Element und der hypothetischen Gleitfläche gebildet ist, wobei die hypothetische Schnittfläche winklig zur Längsachse des stabförmigen Elements verläuft. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Stabilisierung einer Böschung, insbesondere unter Ausbildung des erfindungsgemäßen Stabilisierungssystems.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stabilisierungssystem für eine Böschung, insbesondere in Form eines Damms, eines Deiches oder einer geböschten Verkehrswegbegrenzung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Stabilisierung einer Böschung, insbesondere durch Ausbildung eines erfindungsgemäßen Stabilisierungssystems.
Eine Böschung ist ein natürlicher oder künstlicher relativ stark geneigter Übergang zwischen horizontalen oder schwach geneigten Flächen eines Geländeabschnitts. Natürliche Böschungen entstehen durch geomorphologische Vorgänge, wie etwa Erosion, Bodenhebung oder Sedimentation. Künstliche Böschungen entstehen durch Aufschütten von Dämmen und Ausgraben von Einschnitten mit unbefestigten Rändern im Verkehrswegebau. Die Böschung wird dabei von einem Teil des größeren Bodenkörpers des Geländeabschnitts gebildet, der die Flächen des Geländeabschnitts umfasst und sich davon ausgehend in Tiefenrichtung erstreckt. Eine Böschung an sich besteht üblicherweise aus wenigstens einer Böschungsfläche, welche durch eine geneigte Fläche des Geländeabschnitts gebildet ist, und einem sich wenigstens teilweise in Tiefenrichtung an die Böschungsfläche anschließenden Böschungskörper. Der Böschungskörper bildet dabei einen Teil des Bodenkörpers des Geländeabschnitts. Die Standsicherheit einer Böschung wird unter anderem vom Böschungswinkel bestimmt und ist von einer Reihe von Faktoren abhängig. Für den Fall, dass eine Böschung nicht standsicher ausgebildet ist, kann es zum Böschungsbruch kommen.
Faktoren, die die Standsicherheit einer Böschung beeinflussen sind insbesondere die Eigenschaften der anstehenden Bodenarten wie etwa Kohäsion und der Winkel der inneren Reibung. Weiterhin begünstigen entsprechende Wasserverhältnisse (Grundwasser, Oberflächenwasser, Porenwasserüberdruck, hydrodynamische Wirkungen des Wassers) sowie ständig wirkende Lasten und Verkehrslasten einen Böschungsbruch.
Zu einem Böschungsbruch kann es daher auch in Folge von umweltbedingten Einflüssen kommen, wie etwa einer Einwirkung von Wind und/oder Wasser auf den Böschungskörper.
Zur Verbesserung der Standsicherheit einer Böschung ist es daher aus dem Stand der Technik bekannt, in Abhängigkeit der Beschaffenheit des Untergrundes und der Anforderungen an die Standsicherheit, insbesondere bei künstlichen Böschungen, bestimmte Materialien auszuwählen, aus denen Böschungsfläche und/oder Böschungskörper gebildet werden.
Darüber hinaus ist es zur Verbesserung der Standsicherheit einer bestehenden Böschung aus dem Stand der Technik bekannt, eine bestehende Böschung unter Änderung des ursprünglichen Böschungswinkels abzuflachen. Dies kann beispielsweise durch Hinzufügung von zusätzlichem Böschungsmaterial erreicht werden. Dies erfordert jedoch einen erhöhten Flächenbedarf, der aufgrund der räumlichen Gegebenheiten nicht in jedem Fall zur Verfügung steht.
Gleichwohl besteht über die im Stand der Technik bekannten Maßnahmen hinaus ein vitales gewerbliches und im Falle von Verkehrswegen auch öffentliches Interesse daran, die Standsicherheit von bestehenden Böschungen unabhängig von Bodenbeschaffenheit, Böschungsmaterial und Böschungswinkel insbesondere gegenüber externen Einwirkungen zu verbessern und dabei größere Eingriffe in den Bestand, wie beispielsweise das Ersetzens des Böschungsmaterials oder das Abflachen der Böschung, zu vermeiden.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen die Standsicherheit einer Böschung verbessert und Böschungsbrüche verhindert werden können.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung ein eingangs genanntes Stabilisierungssystem für eine Böschung vor, mit einem Geländeabschnitt aufweisend einen eine Böschung ausbildenden Bodenkörper und aufweisend einen hypothetischen Böschungsbruchkörper, welcher sich wenigstens über einen Teil des Bodenkörpers erstreckt und welcher durch eine hypothetische Gleitfläche begrenzt ist, welches sich auszeichnet durch wenigstens ein stabförmiges Element, welches derart im Bodenkörper angeordnet und ausgerichtet ist, dass sich das stabförmige Element wenigstens teilweise innerhalb des hypothetischen Böschungsbruchkörpers erstreckt, und dass eine hypothetische Schnittfläche zwischen dem stabförmigen Element und der hypothetischen Gleitfläche gebildet ist, wobei die hypothetische Schnittfläche winklig zur Längsachse des stabförmigen Elements verläuft.
Die Erfindung macht sich den Umstand zu eigen, dass Art und Weise potenzieller Böschungsbrüche durch geeignete Rechenmethoden mit einiger Wahrscheinlichkeit vorhergesagt werden können. Durch Nutzung bestimmter rechnerischer Kenngrößen, wie etwa des Böschungsbruchkörpers und/oder der Gleitlinie ist es erstmals möglich durch gezielte Anordnung des wenigstens einen stabförmigen Elements relativ zu diesen Kenngrößen, den Böschungskörper vor einem Böschungsbruch so zu stabilisieren, dass das wenigstens eine stabförmige Element versagenstreibende Kräfte aufnimmt, die winklig, insbesondere quer, zur Längserstreckung des stabförmigen Elements auf das stabförmige Element und/oder den Böschungskörper einwirken. Es hat sich gezeigt, dass die Integration eines erfindungsgemäßen stabförmigen Elements in den Bodenkörper, insbesondere den Böschungskörper und/oder die an den Böschungskörper, vorzugsweise unmittelbar, angrenzenden Bereiche des Bodenkörpers, welche von der Gleitfläche begrenzt werden, die Stabilität der Böschung gegenüber Böschungsbrüchen im Allgemeinen und deren Standsicherheit im Speziellen signifikant erhöht. Hierdurch können Böschungen errichtet werden, deren Böschungswinkel steiler sein können als dies auf aus dem Stand der Technik bekanntem Wege möglich ist. Ferner wird in vorteilhafter Weise die Flexibilität hinsichtlich des benötigten Böschungsmaterials gesteigert. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße System die Möglichkeit, die erfindungsgemäßen stabförmigen Elemente in eine bestehende Böschung einzubringen, um insbesondere böschungsbruchgefährdete Böschungen nachträglich zu stabilisieren. In der Konsequenz wird hierdurch die Sicherheit von Böschungen verbessert und die Gefahr von Sach- und/oder Personenschäden in Folge von Böschungsbrüchen minimiert. Auch wird der Wartungs- und Sanierungsaufwand von Böschungen durch die in vorteilhafter Weise gesteigerte Standsicherheit gesenkt.
Der Begriff "stabförmiges Element" bezeichnet im Sinne der Erfindung einen länglichen Formkörper, dessen axiale Ausdehnung dessen radiale Ausdehnung um ein Vielfaches, insbesondere um den Faktor 5 bis um den Faktor 100, übersteigt. Er ist insbesondere massiv, d.h. als Vollkörper, ausgebildet. Der Querschnitt ist vorzugsweise rund. Bevorzugt ist, dass das wenigstens eine stabförmige Element einen Durchmesser von 15 cm bis 60 cm, insbesondere 20 bis 40 cm, aufweist. Solche Bemaßungen haben sich hinsichtlich der zu stabilisierenden Böschungen und der damit verbundenen, auf den Böschungskörper und die stabförmigen Elemente einwirkenden, Kräfte als besonders vorteilhaft hinsichtlich ihrer mechanischen Stabilität und Fertigung erwiesen. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich das stabförmige Element mit Bezug auf seine axiale Längserstreckung in vertikaler Richtung, d.h. entlang der Höhenrichtung des Böschungskörpers, im Böschungsbruchkörper erstreckt.
Der Begriff "winklig zur Längsachse" meint im Sinne der Erfindung, dass zwischen der hypothetischen Schnittfläche, die zwischen der hypothetischen Gleitfläche und dem wenigstens einen stabförmigen Element und/oder einem das stabförmige Element aufzunehmenden länglichen Lochs ausgebildet ist, und der Längsachse des wenigstens einen stabförmigen Elements und/oder des länglichen Lochs ein Winkel α ≠ 0° und α # 180°, insbesondere ein Winkel α zwischen 15° und 165°, vorzugsweise zwischen 30° und 150°, bevorzugt zwischen 45° und 135°, besonders bevorzugt zwischen 65° und 115° ausgebildet ist.
Der Begriff "Geländeabschnitt" umfasst im Sinne der Erfindung eine Böschung sowie sich daran anschließende horizontale oder relativ zur Böschung weniger stark geneigte Flächen und die sich unterhalb der Flächen in Tiefenrichtung erstreckenden dreidimensionalen Bodenabschnitte. Die Gesamtheit aller Flächen- und zugehöriger Bodenabschnitte des Geländeabschnitts wird im Sinne der Erfindung als "Bodenkörper" bezeichnet. Die Böschung bildet dabei einen Teil des Bodenkörpers und ist demnach insgesamt durch einen Teil des Bodenkörpers gebildet. Zusätzlich zum Bodenkörper kann der Geländeabschnitt auf den Flächen angeordnete Objekte umfassen.
Die Erfindung macht von rechnerisch zu ermittelnden hypothetischen Kenngrößen Gebrauch, um Position und Ausrichtung des wenigstens einen stabförmigen Elements bzw. verfahrensseitig von in den Bodenkörper einzubringenden länglichen Löchern zu bestimmen. Diese Kenngrößen sind der Böschungsbruchkörper und die Gleitfläche. Sie sind unter Anwendung verschiedener Rechenmodelle, wie insbesondere dem Gleitkreisverfahren, bestimmbar. Der Böschungsbruchkörper wird dabei durch die Gleitfläche räumlich begrenzt. Die Gleitfläche erstreckt sich dabei wenigstens durch einen Teil des Bodenkörpers, insbesondere wenigstens durch einen Teil des Böschungskörpers. Die Gleitfläche verläuft oftmals auch durch Bereiche des Bodenkörpers, die sich unmittelbar an den Böschungskörper in vertikaler und/oder horizontaler Richtung anschließen. Der Böschungsbruchkörper erstreckt sich damit wenigstens auf einen Teil des Bodenkörpers, insbesondere auf einen Teil des Böschungskörpers. Ferner kann er sich auch auf solche Bereiche des Bodenkörpers erstrecken, die die sich unmittelbar an den Böschungskörper in vertikaler und/oder horizontaler Richtung anschließen. Die die obigen Kenngrößen definierenden Parameter ergeben sich in Abhängigkeit von böschungsspezifischen Eigenschaften, wie etwa Böschungswinkel, Böschungsmaterial, auf die Böschung einwirkende Kräfte.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung, ist das wenigstens eine stabförmige Element aus einem expandierten Kunststoff gebildet. Vorzugsweise ist der Kunststoff expandiertes Polyurethanharz. Zunächst ist die Ausbildung aus Kunststoff von Vorteil, da Kunststoff im Gegensatz zu bspw. Stahl ein vorteilhaftes Verhältnis von Gewicht zu Querwiderstand aufweist. Ferner bietet Kunststoff im Gegensatz zu Metall, den Vorteil, dass es in fließfähiger Form in den Bodenkörper, insbesondere in den Böschungskörper und/oder in wenigstens einen an den Böschungskörper, vorzugsweise unmittelbar, angrenzenden Bereich des Bodenkörpers, welcher von der Gleitfläche begrenzt wird, eingebracht werden kann und anschließend unter Verdichtung des Bodenkörpers, insbesondere durch Expansion, zum stabförmigen Element ausgehärtet werden kann. Dies hat einerseits verfahrenstechnische Vorteile führt andererseits zu einer zusätzlichen mechanischen Stabilisierung des Bodenkörpers im Bereich des vom Böschungsbruchkörper erfassten Bereichs der Böschung durch Verdichtung. In dieser Hinsicht hat sich die Verwendung eines Polyurethanharzes wegen seiner besonderen mechanischen Stabilität, seiner Reaktionsmechanik und der guten Handhabbarkeit seiner Edukte als besonders vorteilhaft erwiesen.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass das wenigstens eine stabförmige Element in einer Hülle aus einem textilen Material, insbesondere aus einem Geotextil oder aus Kevlar, angeordnet ist. Dies dient einerseits dem Schutz des stabförmigen Elements. Andererseits wird hierdurch erreicht, dass während einer etwaigen Reaktion des Kunststoffs in der Hülle, die Expansion des Polyurethanharzes auf einem bestimmten Durchmesser begrenzt ist und eine Verdichtung des umliegenden Böschungsmaterials in radialer Richtung des stabförmigen Elements erfolgt. Geotextilien sind flächige oder dreidimensionale Textilien, die insbesondere wasserdurchlässig sind. Sie bestehen vorzugsweise aus natürlichen (wie Schilf, Jute und/oder Kokos) Fasern oder künstlichen (wie Polypropylen, Polyamid, Polyester und Polyethylen) Stoffen und werden zum Trennen, Dränen, Filtern, Bewehren, Schützen, Verpacken und Erosionsschutz eingesetzt. Sie kommen in Form von Geweben, Vliesstoffen und Verbundstoffen zum Einsatz. Aufgrund der begrenzten Haltbarkeit werden Geotextilen aus Jute- oder Kokosfasern nur verwendet, wenn die spätere Verrottung erwünscht ist. Kevlar bezeichnet im Allgemeinen p-Aramidfasern, welche für Ihre außerordentlichen mechanischen Eigenschaften, insbesondere Gewicht und Zugfestigkeit bekannt sind. In Ergänzung zum erfindungsgemäßen stabförmigen Element ergänzt und verbessert eine Textilhülle, insbesondere eine Hülle aus einer Kevlar-Textilie, dessen mechanische Widerstandsfähigkeit gegenüber Querbelastung noch weiter, wodurch die Standsicherheit der Böschung in synergetischer Weise weiter verbessert wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind weitere stabförmige Elemente vorgesehen. Insbesondere sind damit eine Vielzahl regelmäßig und/oder unregelmäßig verteilter gleichartiger stabförmiger Elemente im Bodenkörper, insbesondere im Böschungskörper und/oder in wenigstens einem an den Böschungskörper, vorzugsweise unmittelbar, angrenzenden Bereich des Bodenkörpers, welcher von der Gleitfläche begrenzt wird, angeordnet. Die weiteren stabförmigen Elemente erstrecken sich dabei innerhalb des hypothetischen Böschungsbruchkörpers, wobei sie dazu eingerichtet sind, dass sie zur Stabilisierung der Böschung bzw. des Böschungskörpers Kräfte aufnehmen, die winklig zur Längserstreckung der stabförmigen Elemente einwirken. Insbesondere ist vorgesehen, dass sich die stabförmigen Elemente mit Bezug auf Ihre Längsachse, parallel zueinander erstrecken. Hierdurch wird der Widerstand des Böschungskörpers und damit der Böschung insgesamt gegenüber verschiedenen Einwirkungen weiter stabilisiert, die Standsicherheit der Böschung weiter verbessert und Böschungsbrüche verhindert.
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung ferner ein Verfahren, insbesondere durch Ausbildung eines erfindungsgemäßen Stabilisierungssystems, zur Stabilisierung einer Böschung, insbesondere gegenüber einem Böschungsbruch, vor, bei dem

zu einem Geländeabschnitt, welcher einen eine Böschung ausbildenden Bodenkörper aufweist, ein hypothetischer Böschungsbruchkörper und eine den Böschungsbruchkörper begrenzende hypothetische Gleitfläche rechnerisch ermittelt wird;
in den Bodenkörper, wenigstens ein einendseitig offenes längliches Loch mit einstellbarer Länge, insbesondere mittels eines Rammverdrängungsverfahrens, derart eingebracht wird, dass sich das längliche Loch wenigstens teilweise innerhalb des hypothetischen Böschungsbruchkörpers erstreckt, und dass eine hypothetische Schnittfläche zwischen dem länglichen Loch und der hypothetischen Gleitfläche gebildet ist, wobei die hypothetische Schnittfläche winklig zur Längsachse des länglichen Lochs verläuft;
in das Loch, eine mehrkomponentige fließfähige Zusammensetzung injiziert wird;
die Komponenten der Zusammensetzung während der Injektion gemischt werden;
die Zusammensetzung als Folge der Mischung unter räumlicher Expansion über den vorherigen Radius des Lochs hinaus unter Bildung eines Kunststoffs in Form eines stabförmigen Elements ausgehärtet wird;
der Bodenkörper durch die Aushärtung und Expansion der Zusammensetzung radial verdrängt und verdichtet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt in einfacher Weise die Integration von stabförmigen Elementen in den Bodenkörper, insbesondere in den Böschungskörper und/oder in wenigstens einen an den Böschungskörper, vorzugsweise unmittelbar, angrenzenden Bereich des Bodenkörpers, welcher von der Gleitfläche begrenzt wird, zur Stabilisierung der Böschung und Verbesserung der Standsicherheit. Verfahrenstechnisch von Vorteil ist insbesondere die Bildung des stabförmigen Elements unmittelbar im Böschungskörper mittels Aushärtung einer mehrkomponentigen Zusammensetzung, insbesondere einer ein Polyurethanschaum bildenden Zusammensetzung. Hierdurch ist es nicht erforderlich eine Vielzahl in unterschiedlicher Größe vorkonfektionierter Elemente vorzuproduzieren, vorzuhalten und zum Montageort zu transportieren. Vielmehr ist es lediglich erforderlich, eine für alle Größen gleiche Zusammensetzung vorzuhalten. Die benötigte Dimensionierung des stabförmigen Elements kann vor Ort unmittelbar an die örtlichen Gegebenheiten, insbesondere die Dimensionierung des Böschungskörpers und dessen Material angepasst werden. Die spätere Größe des stabförmigen Elements wird durch die Lochgröße und die Menge an eingefüllter Zusammensetzung gesteuert und eingestellt. Hinsichtlich des zu bildenden Stabilisierungssystems hat die erfindungsgemäße Verfahrensführung den Vorteil, dass aufgrund der Expansion der Zusammensetzung während der Aushärtung eine Verdichtung des Bodenkörpermaterials stattfindet. Im Ergebnis führt dies in synergetischer Weise zu einer weitergehenden Stabilisierung des Böschungskörpers, welche mit der bloßen Einbringung eines vorkonfektionierten stabförmigen Elements aufgrund der fehlenden Expansion nicht zu erreichen wäre.
Erfindungsgemäß wird in einen Bodenkörper, insbesondere in den Böschungskörper einer Böschung, insbesondere einen Damm oder eine Verkehrswegbegrenzung, und/oder in wenigstens einen an den Böschungskörper unmittelbar angrenzenden Bereich des Bodenkörpers, welcher von der Gleitfläche begrenzt wird, wenigstens ein einendseitig offenes längliches Loch mit einstellbarer Länge eingebracht. Prinzipiell kann das Loch durch Bohrverfahren, wie etwa Trockenbohren, Spülbohren, Rammbohren, Greiferbohren, Schlagbohren, Schneckenbohren eingebracht werden. Bevorzugt wird ein Rammverdrängungsverfahren genutzt. Hierbei wird ein Bodenverdrängungshammer mit Druckluft, insbesondere aus einem Baustellenkompressor oder Hydraulik, insbesondere mit einem Hydraulikaggregat, vorgetrieben. Dabei wird das erfindungsgemäße längliche Loch, in Form eines unterirdischen Hohlraums, aufgefahren. Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird das längliche Loch mit einem Durchmesser von 45 mm bis 80 mm ausgebildet. Dies erlaubt die verfahrensökonomische Befüllung mit der fließfähigen Zusammensetzung sowie gegebenenfalls die verfahrensökonomische Anordnung der Hülle.
Vorzugsweise ist die mehrkomponentige fließfähige Zusammensetzung, insbesondere ein Harz, eine solche, die nach erfolgter Aushärtung einen duroplastischen Kunststoff bildet. In Betracht kommen Zusammensetzungen, die ein Epoxidharz, ein Phenolharz oder ein Polyurethanharz bilden. Bevorzugt ist eine unter räumlicher Expansion ein Polyurethanharz bildende Zusammensetzung. Vorzugsweise weist die Zusammensetzung hierzu wenigstens ein Polyol und wenigstens ein Polyisocyanat auf.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird die mehrkomponentige fließfähige Harzzusammensetzung mittels einer Einfülleinrichtung beginnend vom öffnungsfernen Ende des Lochs zur Öffnung des Lochs hin gleichmäßig bis zu einer vorgebbaren Füllhöhe und/oder Füllmenge eingefüllt. Hierzu verfügt die Einfülleinrichtung vorzugsweise über eine entsprechend lange Einfüllsonde.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass vor der Injektion der mehrkomponentigen fließfähigen Zusammensetzung in das längliche Loch durch dessen Öffnung eine, einendseitig offene, textile Hülle eingestellt wird. Die Öffnung der Hülle ist dabei in Richtung der Öffnung des Lochs ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Hülle aus einem textilen Material, insbesondere aus einer Geotextile oder aus Kevlar, d.h. p-Aramidfasern, gebildet. Der Durchmesser der Hülle entspricht bzw. korrespondiert vorzugsweise mit demjenigen Durchmesser des stabförmigen Elements, den dieses nach Expansion und Aushärtung ausbilden soll. Vorzugsweise verfügen die für die Hülle verwendeten Materialien über ein gewisses Maß an Elastizität, welches eine Dehnung in radialer Richtung erlaubt. Insbesondere ist die Hülle derart elastisch, dass stabförmige Elemente von bis zu 60 cm Durchmesser nach erfolgter Aushärtung und Expansion gebildet werden können. Alternativ ist die Hülle nicht oder nur eingeschränkt elastisch. In diesem Fall ist vorgesehen, dass die Hülle durchmessermäßig im eingestellten Zustand dem späteren Durchmesser des stabförmigen Elements entspricht, jedoch vorzugsweise derart kompakt gepackt ist, dass sie in das längliche Loch mit vergleichsweise kleinem Durchmesser passt.
Sofern eine Hülle vorgesehen ist, ist es bevorzugt, dass die mehrkomponentige fließfähige Zusammensetzung in die im Loch angeordnete Hülle eingefüllt wird. Dies dient einerseits dem Schutz des stabförmigen Elements. Andererseits wird hierdurch erreicht, dass während einer etwaigen Reaktion des Kunststoffs in der Ummantelung, die Expansion des Polyurethanharzes auf einem bestimmten Durchmesser begrenzt ist und eine Verdichtung des umliegenden Böschungsmaterials in radialer Richtung des stabförmigen Elements erfolgt. Ferner wird hierdurch erreicht, dass während einer Reaktion des Kunststoffs in der Hülle, die Expansionsrichtung gesteuert werden und die Verdichtung des umliegenden Böschungsmaterials vergleichmäßigt werden kann. Zudem dient die Hülle verfahrenstechnisch der Aufnahme der, vorzugsweise fließfähigen, Edukte des Kunststoffs, insbesondere des Polyurethanharzes, wobei sichergestellt wird, dass keine Verunreinigung der Edukte durch das umgebende Böschungsmaterial erfolgt.
Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung wird das Loch durch eine Böschungsfläche hindurch in den Böschungskörper eingebracht. Dies ist insbesondere bei der Sanierung von solchen Böschungen relevant bei denen Böschungsfläche und Böschungskörper aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Etwa ein Böschungskörper aus Erde und Kies einerseits und eine begrünte Böschungsfläche aus Rasen. Hierbei wird zur Ausbildung des länglichen Loches zunächst die Böschungsfläche durchstoßen, um Zugang zum Böschungskörper zu erlangen. Nach abgeschlossener Expansion und Aushärtung der Zusammensetzung, d.h. nach Ausbildung des stabförmigen Elements, ist es dabei bevorzugt, dass das böschungsflächenseitig offene Loch zur Herstellung einer durchgehenden Böschungsfläche verschlossen wird.
Die Erfindung wird nachfolgend exemplarisch anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen

Figur 1:: Ein Stabilisierungssystem gemäß der Erfindung in Schnittdarstellung seitlich auf die Böschung;
Figur 2:: Ein Stabilisierungssystem gemäß der Erfindung in Schnittdarstellung von oben auf die Böschung.

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Stabilisierungssystem 1. Das Stabilisierungssystem 1 umfasst einen Geländeabschnitt 2, der sich in der gezeigten Schnittdarstellung zwischen den gestrichelten Linien A und B erstreckt. Der Geländeabschnitt 2 weist eine Böschung 3 sowie eine sich mit Bezug auf die Bildebene rechts an die Böschung 3 anschließende horizontale Fläche 4 auf. Die Böschung weist einen Böschungskörper 5 auf. Der Böschungskörper 5 ist Teil des Bodenkörpers 6, welcher den gesamten Untergrund des Geländeabschnitts 2 bildet. Vorliegend umfasst der Bodenkörper 6 auch den Bodenabschnitt 7, der sich unmittelbar unterhalb des Böschungskörpers 5 befindet und den Bodenabschnitt 8, der sich unterhalb der Fläche 4 befindet.
Mittels des Gleitkreisverfahrens wurden in Abhängigkeit böschungsspezifischer Eigenschaften ferner Parameter ermittelt, die Kenngrößen definieren, die Aufschluss über das wahrscheinliche Verhalten der Böschung 3 im Falle eines Böschungsbruchs geben. Diese Kenngröße ist zum einen die hypothetische Gleitfläche 9, welche in der gezeigten Schnittdarstellung als kreisbogenförmige Gleitlinie dargestellt ist. Eine weitere Kenngröße ist der von der Gleitfläche 9 räumlich begrenzte hypothetische Böschungsbruchkörper 10.
Der Gleitfläche 9 verläuft vorliegend durch Bodenkörper 6. Insbesondere verläuft die Gleitfläche 9 durch den Böschungskörper 5, den Bodenabschnitt 7 und den Bodenabschnitt 8. Der Böschungsbruchkörper 10 erstreckt sich damit zumindest teilweise auf den Böschungskörper 5, den Bodenabschnitt 7 und den Bodenabschnitt 8.
Zur Stabilisierung der Böschung gegenüber einwirkender Kräfte, das heißt, zur Vermeidung eines möglichen Böschungsbruches, sind vorliegend stabförmige Elemente 11 derart im Bodenkörper 6, insbesondere im Böschungskörper, dem Bodenabschnitt 7 und dem Bodenabschnitt 8, angeordnet, dass sie in horizontaler Richtung beabstandet voneinander auf der Gleitfläche 9 positioniert sind und sich teilweise in den Böschungsbruchkörper 10 erstrecken. Hierdurch wird eine wirkungsvolle Stabilisierung der Böschung erreicht.
Die Darstellung der stabförmigen Elemente 11 zeigt zwei verschiedene Zustände. Die innere grau hinterlegte Kontur 12 mit geringerem Querschnittdurchmesser zeigt die Ausdehnung einer mehrkomponentigen fließfähigen Zusammensetzung vor deren Aushärtung zum stabförmigen Element 11. Die äußere Kontur 13 des stabförmigen Elements 11 zeigt hingegen die Querschnittsausdehnung des stabförmigen Elements 11 nach dessen erfolgter Bildung aus der fließfähigen Zusammensetzung unter Aushärtung und Expansion. Vorliegend ist das stabförmige Element 11 aus einem duroplastischen Kunststoff durch Aushärtung eines Polyurethanharzes gebildet.
Die stabförmigen Elemente 11 sind beabstandet voneinander auf der Gleitfläche 9 angeordnet. Dabei sind sie derart relativ zueinander ausgerichtet, dass deren jeweilige Längsachsen parallel zueinander verlaufen.
Zu erkennen ist in dieser Darstellung auch, dass die Gleitfläche 9, die stabförmigen Elemente schneidet. Dabei wird jeweils eine hypothetische Schnittfläche gebildet, welche vorliegend im Querschnitt als Schnittlinie dargestellt ist. Die Form folgt dabei der Form der Gleitfläche. Ersichtlicherweise ist die Schnittfläche bzw. die Schnittlinie Kreisbogenförmig ausgebildet. Schnittfläche und die Längsachse der stabförmigen Elemente 11 stehen dabei in einem Winkel α ≠ 0° und α ≠ 180°, insbesondere in einem Winkel α zwischen 15° und 165°, zueinander. Wobei aufgrund der Kreisbogenform der Gleitfläche 9 bzw. der dargestellten Gleitlinie der Winkel α relativ zur Längsachse des jeweiligen stabförmigen Elements dynamisch ist.
Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Stabilisierungssystem 1, welches in anderer Ansicht in Figur 1 dargestellt ist.
Mit Blick von vorliegend oben auf die Böschung 3 ist zu erkennen, dass die stabförmigen Elemente 11 in horizontaler Richtung gleichmäßig verteilt über die hypothetische Gleitfläche 9 angeordnet sind.
Zu erkennen sind ferner erneut die beiden verschiedenen Durchmesser der stabförmigen Elemente bzw. deren Edukte vor und nach erfolgter Aushärtung und Expansion.

Bezugszeichenliste

1: Stabilisierungssystem
2: Geländeabschnitt
3: Böschung
4: horizontale Fläche
5: Böschungskörper
6: Bodenkörper
7: Bodenabschnitt
8: Bodenabschnitt
9: Gleitfläche
10: Böschungsbruchkörper
11: stabförmiges Element
12: innere Kontur
13: äußere Kontur

Claims

Stabilisierungssystem für eine Böschung, insbesondere in Form eines Damms, Deiches oder einer geböschten Verkehrswegbegrenzung, mit einem Geländeabschnitt aufweisend einen eine Böschung ausbildenden Bodenkörper und aufweisend einen hypothetischen Böschungsbruchkörper, welcher sich wenigstens über einen Teil des Bodenkörpers erstreckt und welcher durch eine hypothetische Gleitfläche begrenzt ist, gekennzeichnet durch wenigstens ein stabförmiges Element, welches derart im Bodenkörper angeordnet und ausgerichtet ist, dass sich das stabförmige Element wenigstens teilweise innerhalb des hypothetischen Böschungsbruchkörpers erstreckt, und dass eine hypothetische Schnittfläche zwischen dem stabförmigen Element und der hypothetischen Gleitfläche gebildet ist, wobei die hypothetische Schnittfläche winklig zur Längsachse des stabförmigen Elements verläuft.
Stabilisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den hypothetischen Böschungsbruchkörper und/oder die hypothetische Gleitfläche definierenden Parameter durch Anwendung des Gleitkreisverfahrens bestimmt sind, wobei die hypothetische Gleitfläche im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet ist.
Stabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine stabförmige Element aus einem expandierten Polyurethanharz gebildet ist.
Stabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine stabförmige Element einen Durchmesser von 15 cm bis 60 cm, insbesondere 20 cm bis 40 cm, aufweist.
Stabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine stabförmige Element in einer Hülle aus einem textilen Material, insbesondere aus einer Geotextilie oder Kevlar, angeordnet ist.
Stabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch weitere stabförmige Elemente, welche derart im Bodenkörper angeordnet und ausgerichtet sind, dass sich die weiteren stabförmigen Elemente jeweils wenigstens teilweise innerhalb des hypothetischen Böschungsbruchkörpers erstrecken, und dass jeweils eine hypothetische Schnittfläche zwischen einem jeweiligen weiteren stabförmigen Element und der hypothetischen Gleitfläche gebildet ist, wobei die jeweilige hypothetische Schnittfläche winklig zur jeweiligen Längsachse des weiteren stabförmigen Elements verläuft.
Stabilisierungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen stabförmigen Elemente in horizontaler Richtung beabstandet zueinander auf der hypothetischen Gleitfläche angeordnet sind.
Stabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Elemente derart relativ zueinander ausgerichtet sind, dass deren jeweilige Längsachsen parallel zueinander verlaufen.
Stabilisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der hypothetischen Schnittfläche und der Längsachse des wenigstens einen stabförmigen Elements ein Winkel α ≠ 0° und α ≠ 180°, insbesondere ein Winkel α zwischen 15° und 165°, vorzugsweise zwischen 30° und 150°, ausgebildet ist.
Verfahren zur Stabilisierung einer Böschung, insbesondere gegenüber einem Böschungsbruch, insbesondere durch Ausbildung eines Stabilisierungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem
a. zu einem Geländeabschnitt, welcher einen eine Böschung ausbildenden Bodenkörper aufweist, rechnerisch ein hypothetischer Böschungsbruchkörper und eine den Böschungsbruchkörper begrenzende hypothetische Gleitfläche ermittelt wird;

b. in den Bodenkörper wenigstens ein einendseitig offenes längliches Loch mit einstellbarer Länge, insbesondere mittels eines Rammverdrängungsverfahrens, derart eingebracht wird, dass sich das längliche Loch wenigstens teilweise innerhalb des hypothetischen Böschungsbruchkörpers erstreckt, und dass eine hypothetische Schnittfläche zwischen dem länglichen Loch und der hypothetischen Gleitfläche gebildet ist, wobei die hypothetische Schnittfläche winklig zur Längsachse des länglichen Lochs verläuft;

c. in das Loch, eine mehrkomponentige fließfähige Zusammensetzung injiziert wird;

d. die Komponenten der Zusammensetzung während der Injektion gemischt werden;

e. die Zusammensetzung als Folge der Mischung unter räumlicher Expansion über den vorherigen Radius des Lochs hinaus unter Bildung eines Kunststoffs in Form eines stabförmigen Elements ausgehärtet wird;

f. der Bodenkörper durch die Aushärtung und Expansion der Zusammensetzung radial verdrängt und verdichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrkomponentige fließfähige Zusammensetzung mittels einer Einfülleinrichtung beginnend vom öffnungsfernen Ende des Lochs zur Öffnung des Lochs hin gleichmäßig bis zu einer vorgebbaren Füllhöhe und/oder Füllmenge eingefüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Injektion der mehrkomponentigen fließfähigen Zusammensetzung in das längliche Loch durch die Öffnung eine, insbesondere einendseitig offene, textile Hülle eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle aus einer Geotextile oder Kevlar gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrkomponentige fließfähige Zusammensetzung in die im Loch angeordnete Hülle eingefüllt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch mit einem Durchmesser von 45 mm bis 80 mm im Bodenkörper ausgebildet wird.