Planung von Baugrunderkundungen

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1 65. Deutsche Brunnenbauertage BAW-Baugrundkolloquium 07. bis 09. Mai 2014 Bau-ABC Rostrup / Bad Zwischenahn Anne Heeling Bundesanstalt für Wasserbau Referat Geotechnik Nord Wedeler Landstraße 157, Hamburg Seite 1 Normung Geotechnische Bemessung Baugrunderkundung und Untersuchung DIN EN (10 / 2010) Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 2: Erkundung und Untersuchung des Baugrunds. Deutsche Fassung EN : AC:2010 DIN EN /NA (12 / 2010) Nationaler Anhang DIN 4020 (12 / 2010) Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke Ergänzende Regelungen zu DIN EN Seite 2 1

2 Normung Geotechnische Bemessung Baugrunderkundung und Untersuchung DIN EN (10 / 2010) DIN EN /NA (12 / 2010) DIN 4020 (12 / 2010) Seite 3 Normung Baugrunderkundung DIN EN , Abs : Die Baugrunduntersuchungen müssen eine Beschreibung der Untergrundverhältnisse liefern, die für die vorgesehene Baumaßnahme maßgebend sind Eine Baugrunderkundung muss sich auf die aktuelle Bauaufgabe beziehen Seite 4 2

3 Projektbeispiel Ausbau eines Kanals Verbreiterung Vertiefung Verlängerung Liegestelle Seite 5 Normung Geotechnische Bemessung Geotechnische Kategorie (GK) DIN 1054, Abs. A2.1.2 / DIN 4020 A2.2.2 GK1: GK2: GK3: Einschaltung eines Geotechn. Sachverständigen (GS) nicht zwingend erforderlich GS und Geotechnischer Bericht (GB) erforderlich GS und GB erforderlich; Untersuchungen nach anspruchsvolleren Vorgaben und Regeln Kriterien s. DIN 1054 / DIN 4020, Tabelle AA.1 Projektbeispiel Ausbau eines Kanals : GK2 Seite 6 3

4 Geotechnischer Bericht Unterlagen für den Geotechnischen Sachverständigen Lageplan mit Angabe der Lage des Bauwerks Grundrisse und Schnitte der Vor- und Entwurfsplanung mit NN-Höhen voraussichtliche Lasten, dynamische und sonstige Einwirkungen beabsichtigte bzw. mögliche Konstruktionsanweisungen Nutzungsweise des Bauwerks Projektbeispiel alle vorhandenen Gutachten (auch Querungsbauwerke, Anschlussstrecken) Grundwassermessstellen (Lage, Bohrprofil, GW-Analysen, Ganglinien) Kornverteilungen aus Unterhaltungsbaggerungen Schadensberichte, Protokolle von Bauwerksinspektionen Rammprotokolle, Ergebnisse von Spundwanddickenmessungen Luftbilder, Fotos Karte der Bauherren-eigenen Flächen... Seite 7 Geotechnischer Bericht Planung Baugrunderkundung projektspezifische Fragestellung Geotechnischer Bericht Baugrunderkundung Seite 8 4

5 Projektbeispiel Ausbau eines Kanals Projektspezifische Fragestellung Standsicherheit neuer Damm Verbreiterung Vertiefung Beschreibung Aushubmaterial Nachrechnung Spundwand Nachrechnung Damm Verlängerung Liegestelle Bemessung Spundwand Rammbarkeit Baugrund Stahl- / Betonaggressivität GW Seite 9 Projektbeispiel Ausbau eines Kanals projektspezifische Fragestellung Standsicherheit neuer Damm Beschreibung Aushubmaterial Nachrechnung Spundwand Nachrechnung Damm Bemessung neue Spundwand Rammbarkeit Baugrund Stahl- / Betonaggressivität GW Geotechnischer Bericht Querschnitte Damm Längsschnitte - unter Dammkrone - im Kanal - im Hinterfüllungsbereich der alten Spw - in der Achse der neuen Spw Böden Benennung / Klassifikation in situ Festigkeit Grundwasser Tiefenlage Stahl- und Betonaggressivität Charakteristische Bodenkennwerte Seite 10 5

6 Projektbeispiel Ausbau eines Kanals Geotechnischer Bericht Anforderungen an Baugrunderkundung Querschnitte Damm Längsschnitte - unter Dammkrone - im Kanal - im Hinterfüllungsbereich der alten Spw - in der Achse der neuen Spw Baugrundaufschlüsse Bodenproben Böden Benennung / Klassifikation in situ Festigkeit Grundwasser Tiefenlage Stahl- und Betonaggressivität Seite 11 Projektbeispiel Ausbau eines Kanals Geotechnischer Bericht Anforderungen an Baugrunderkundung Querschnitte Damm Längsschnitte - unter Dammkrone - im Kanal - im Hinterfüllungsbereich der alten Spw - in der Achse der neuen Spw Baugrundaufschlüsse Bodenproben in situ Festigkeit Böden Benennung / Klassifikation in situ Festigkeit Grundwasser Tiefenlage Stahl- und Betonaggressivität Seite 12 6

7 Projektbeispiel Ausbau eines Kanals Geotechnischer Bericht Anforderungen an Baugrunderkundung Querschnitte Damm Längsschnitte - unter Dammkrone - im Kanal - im Hinterfüllungsbereich der alten Spw - in der Achse der neuen Spw Baugrundaufschlüsse Bodenproben in situ Festigkeit Grundwasser / -proben Böden Benennung / Klassifikation in situ Festigkeit Grundwasser Tiefenlage Stahl- und Betonaggressivität Seite 13 Projektbeispiel Ausbau eines Kanals Geotechnischer Bericht Anforderungen an Baugrunderkundung Querschnitte Damm Längsschnitte - unter Dammkrone - im Kanal - im Hinterfüllungsbereich der alten Spw - in der Achse der neuen Spw Böden Benennung / Klassifikation in situ Festigkeit Grundwasser Tiefenlage Stahl- und Betonaggressivität Baugrundaufschlüsse Bodenproben in situ Festigkeit Grundwasser / -proben 1. Vorstudie 2. Planung Baugrunderkundung Seite 14 7

8 Normung Vorstudie DIN EN , Abs (6) Vor der Planung des Untersuchungsprogramms sollten die verfügbaren Informationen und Unterlagen in einer Vorstudie bewertet werden Bevor das Untersuchungsprogramm aufgestellt wird, muss die Örtlichkeit besichtigt werden. Seite 15 Vorstudie frühere Untersuchungen, Luftbilder, Themenkarten (Geologie, Hydrogeologie, Bodenkunde, Topographie, historische Karten) Staatliche Geologische Dienste Deutschlands Geologische Karten und Profile sind keine Bemessungsgrundlagen BAW-Archive in Karlsruhe und Hamburg: > Geotechnische Gutachten an Bundeswasserstraßen Seite 16 8

9 Projektbeispiel: Ausbau eines Kanals Vorstudie B1 B29 B2 Damm (Sand) Torf Sand Geschiebemergel Schichtenaufbau Seite 17 Projektbeispiel: Ausbau eines Kanals Untersuchungsprogamm in situ Festigkeit Bodenproben Grundwasser/ -proben Untersuchungsprogramm Lage, Anzahl Erkundungstiefe Seite 18 9

10 Planung der Baugrunderkundung Lage / Anzahl der Aufschlüsse DIN EN , Abs : im Raster Schichtenaufbau im Planungsbereich Gebäude, Bauwerke: an Stellen, die hinsichtlich Grundrissform, Bauwerksverhalten, Lastverteilung kritisch sind bei Linienbauwerken in angemessenem Abstand von der Achse an Hängen und Geländesprüngen auch außerhalb des Bauwerksgrundrisses: Stabilität des Hanges / Geländesprunges bei Rückverankerungen: Lage der Krafteinleitungsstrecke keine Gefährdung des Bauwerks, der Baudurchführung und der Nachbargrundstücke durch Veränderung des Baugrundes und der Wasserverhältnisse Seite 19 Planung der Baugrunderkundung Lage / Anzahl der Aufschlüsse DIN EN , Anhang B3 (informativ) aber: nach NA normativ Beispiele sind Mindestwerte Linienbauwerke: 20 m 200 m Komplexität Bauwerk mittel Planungsstand Komplexität Baugrund einfach - mittel ca. 100 m (einschl. Altaufschlüsse); örtlich verdichten Seite 20 10

11 Planung der Baugrunderkundung direkt Schichtenaufbau in situ Festigkeit Bodenproben Grundwasser Schlüsselbohrung indirekt Besichtigung von Boden oder Fels Entnahme von Boden- oder Felsproben Durchführung von Feldversuchen physikalische Messgrößen Gelände Schurf Bohrung Sondierung Geophysik Seite 21 Planung der Baugrunderkundung Schichtenaufbau in situ Festigkeit Bodenproben Grundwasser direkt indirekt Gelände Schurf Bohrung Sondierung Geophysik Drucksondierung Seite 22 11

12 Planung der Baugrunderkundung Schichtenaufbau in situ Festigkeit Bodenproben Grundwasser direkt indirekt Gelände Schurf Bohrung Sondierung Geophysik Drucksondierung Seite 23 Planung der Baugrunderkundung Schichtenaufbau in situ Festigkeit Bodenproben Grundwasser direkt indirekt Gelände Schurf Bohrung Sondierung Geophysik Drucksondierung Seite 24 12

13 Planung der Baugrunderkundung Schichtenaufbau in situ Festigkeit Bodenproben Grundwasser direkt indirekt Gelände Schurf Bohrung Sondierung Geophysik GW-Messstelle Drucksondierung Seite 25 Planung der Baugrunderkundung Erkundungstiefe DIN EN , Abs : Die Untersuchungstiefe ist auf alle Schichten auszudehnen, die das Bauvorhaben beeinflussen oder durch das Bauvorhaben beeinflusst werden. Hänge und Geländesprünge sind bis unterhalb von möglichen Gleitflächen zu erkunden. Seite 26 13

14 Planung der Baugrunderkundung Erkundungstiefe DIN EN , Anhang B3 informativ, aber nach NA normativ Beispiele sind Mindestangaben h Baugrubenumschließungen Damm 0,8h < z a < 1,2h und z a 6m t z a (t+5m) unterschiedliche Erkundungstiefen in Abhängigkeit von Geländesprung, GW und Schichtenaufbau z a 2m h Dichtwand z a = 2h EAU (2012): Ufereinfassung Seite 27 Planung der Baugrunderkundung Erkundungstiefe h Damm 0,8h < z a < 1,2h und z a 6m Kanalmitte: ca. 2 m unter Plansohle +18, , ,0 +14 h z a = 2h Spundwand EAU (2012): Ufereinfassung h = 4m +12 Seite 28 14

15 Planung der Baugrunderkundung Erkundungstiefe h Damm 0,8h < z a < 1,2h und z a 6m Kanalmitte: 1 m unter Plansohle +18, , ,0 +14 Spundwand t z a (t+5m) t = 4m +7 Seite 29 Planung der Baugrunderkundung Erkundungstiefe h Damm 0,8h < z a < 1,2h und z a 6m Kanalmitte: 1 m unter Plansohle +18, , ,0 +14 Spundwand Damm (Sand) Torf Sand +9,5 +7 z a 2m Geschiebemergel Seite 30 15

16 Untersuchungsprogramm Bohrung [+7mNN] Bohrung als GW-Messstelle [+7mNN] Drucksondierung [+7mNN] Bohrung [+12mNN] Drucksondierung [+12mNN] Bohrung [+14mNN] Bedarfsaufschlüsse Seite 31 Umfang Untersuchungsprogramm Baugrundrisiko Optimum? Kosten Baugrunderkundung Intensität Baugrunderkundung (nach van Staveren, 2006) Seite 32 16

17 Was Vielen fehlt Dank noch für? Ihre Aufmerksamkeit! Bohrverfahren, Probenqualität Siebenborn: Baugrunderkundungsbohrungen in Böden Happel: Baugrunderkundungsbohrungen im Fels Pohl: Laborversuche an Bodenproben Ermittlung von Bodenkenngrößen Indirekte Aufschlüsse Liebetruth: Sondierungen und deren Bewertung Halleux: Geophysik im Wasser- und Tiefbau Kampfmittel Seite 33 17