Vorwort des Herausgebers
Bei der Herstellung von Baugrubensohlen im Grundwasser nach dem DSV-Verfahren ist es in der Vergangenheit beim Aushub in einigen Fällen zu rückschreitenden Erosionen und damit verbundenen Wassereinbrüchen gekommen. Um größere Schäden zu vermeiden, mußten die Baugruben geflutet werden, und es kam zu Bauzeitverzögerungen und Mehrkosten. Wegen dieser baugrund- und verfahrensbedingten Risiken wird in jüngster Zeit häufiger vom Einsatz der Düsenstrahlverfahren zu Abdichtungszwecken Abstand genommen. Andererseits weist das “DSV” im Vergleich zu anderen Bauverfahren häufig technische und wirtschaftliche Vorteile auf.
Eine Möglichkeit, Schäden zu vermeiden, besteht in einer erfolgreichen Ortung potentieller Leckagen vor Beginn des Aushubs der Baugruben. Neben einer intensiven Qualitätssicherung bei der Herstellung ist die Einrichtung von Piezometern eine wirkungsvolle Methode, Fehlstellen zu orten, nachdem der Grundwasserspiegel innerhalb der noch nicht ausgehobenen Baugrube durch Brunnen abgesenkt worden ist. Da sich das Grundwasser ober- und unterhalb der DSV-Sohle durch die Abbindewärme erwärmt, kommt es im Falle von Fehlstellen in der Sohle zum Zustrom kalter Grundwässer. Diese Abkühlung ist ebenso wie die Erwärmung mit Hilfe von vor der Absenkung eingebauten Temperatursensoren meßbar. Damit ergibt sich eine weitere Möglichkeit der Leckagenortung vor dem eigentlichen Baugrubenaushub.
Zu diesem Zweck hat der Autor dieses Heftes ein dreidimensionales Berechnungsverfahren nach der Methode der finiten Elemente für die gekoppelte Berechnung der Sickerströmung und des Wärmetransports in Böden entwickelt. Hierzu wurde das im Ingenieurbüro WBI zur Berechnung instationärer Strömungsvorgänge entwickelte Programm HYDOPO um den konduktiven und konvektiven Wärmetransport in Böden erweitert.
Über das Hydratationsverhalten von Düsenstrahlsohlen liegen bisher noch keine genauen Erkenntnisse vor. Um die Hydratationsphase in den Berechnungen zutreffend nachbilden zu können wurden von Herrn Ring Ansätze entwickelt, mit deren Hilfe sich die Wärmeentwicklung in Abhängigkeit vom verwendeten Zement und dessen Anteil am Zement-Boden-Gemisch der Düsenstrahlsäulen ableiten läßt. Die Wärmeentwicklung ist von großer Bedeutung für die zeitliche Entwicklung des Temperaturfeldes im Untergrund oberhalb der Baugrubensohle und damit für die Ortung von Leckagen mittels Temperatursensoren.
Die Veröffentlichung enthält außerdem eine Parameterstudie für eine Baugrube, in der die Wärmeentwicklung der Düsenstrahlsohle infolge Hydratation, die Hydratationszeit vor Beginn des Pumpversuchs, die hydraulischen und thermischen Kennwerte des Baugrundes sowie die Dicke der Düsenstrahlsohle variiert wurden. Diese Berechnungen führen zu dem Ergebnis, daß die Durchlässigkeit des Baugrundes das entscheidende Kriterium für den Erfolg einer Leckortung mittels Temperatursensoren darstellt. Je höher die Durchlässigkeit des Bodens ist, um so schneller ist eine Leckortung möglich. Die Anwendungsgrenze des Verfahrens liegt danach etwa bei einem Durchlässigkeitsbeiwert des Bodens zwischen 10-4 m/s und
10-5 m/s.
Die Anwendung des entwickelten Berechnungsverfahrens kann in der Praxis dazu beitragen Düsenstrahlsohlen wirtschaftlicher und mit geringerem Risiko hinsichtlich des Eintretens von Schadensfällen herzustellen. So können Prognoseberechnungen zur Konzeption von Pumpversuchen und zur Anordnung der zur Ortung von Leckagen erforderlichen Meßeinrichtungen verwendet werden. Weiterhin können im Rahmen der Qualitätssicherung bei der Bauausführung die im Zuge der Leckortung gewonnenen Meßergebnisse mit Hilfe von Berechnungen interpretiert werden.
Ich hoffe, daß die Lektüre des vorliegenden Heftes gewinnbringend für die Leser sein wird.
Walter Wittke
