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Projekt
Verbesserung organischer Böden mittels nichtummantelter Sandsäulen (VoBS) - Optimierung der Messung, Simulation und Prognose von Langzeitsetzungen im Probefeld
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Frank Rackwitz
Fachliche Zuordnung
Geotechnik, Wasserbau
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 575619680
Beim Ausbau des deutschen Infrastrukturnetzes kann häufig nicht vermieden werden, dass Verkehrswege durch Moorgebiete oder Küstenregionen mit organischen Böden führen. Diese Torfe und Mudden weisen aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften (Viskosität, Faserigkeit, Anisotropie) ein ausgeprägtes zeitabhängiges Verformungsverhalten auf. Sekundärsetzungen durch Kriechen des Bodens können die dauerhafte Standsicherheit von Verkehrsdämmen maßgebend beeinflussen. Zur Verbesserung der Tragfähigkeit und des Verformungsverhaltens eines solchen Untergrunds, können Säulen als Alternative zu Bodenaustausch oder Tiefgründungen eingesetzt werden. Darunter sind Sandsäulen aufgrund ihrer Herstellung und des Verzichts auf Bindemittel und Geokunststoffe besonders umweltfreundlich und wirtschaftlich. In Deutschland werden nichtummantelte Sandsäulen nur selten eingesetzt, da zum einen Bemessungsrichtlinien fehlen und zum anderen davon ausgegangen wird, dass Sandsäulen in weichen Böden aufgrund zu geringer Stützwirkung nicht formstabil sind und versagen. Übergeordnetes Ziel dieses Erkenntnistransferprojektes ist es daher, durch die Lösung dieser Probleme den Einsatz nichtummantelter Sandsäulen in der Praxis zu fördern. Im Rahmen des DFG-Vorgängerprojekts „Verbesserung der Tragfähigkeit organischer Böden mittels Sandsäulen“ (Nr. 262373812) konnte die Formstabilität und Dauerhaftigkeit der Säulen bereits im Modellmaßstab nachgewiesen werden. Aufbauend auf diesem Projekt wurden vier Arbeitspakete entwickelt, um die Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in die Praxis zu transferieren. Kern des geplanten Vorhabens ist die Durchführung von in-situ Großversuchen in einem umfangreich instrumentierten Probefeld in Zusammenarbeit der Arbeitsgruppe des Antragstellers mit dem Anwendungspartner EUROVIA. In vier Großversuchen wird das langfristige Trag- und Verformungsverhalten einer Dammschüttung auf mit Sandsäulen verbessertem organischen Boden unter Variation des Säulenabstands untersucht. Zur Bewertung der Formstabilität und der Verformung der Säulen, wird der Einsatz von faseroptischer Sensorik erprobt. Die Feldversuche werden durch ein Laborprogramm zur Ermittlung der Bodeneigenschaften und durch umfangreiche numerische Untersuchungen ergänzt. Über eine numerische Parameterstudie werden insbesondere die Effekte der Säulenherstellung und des Kriechens sowie der Einfluss der Anisotropie des organischen Bodens genauer analysiert. Abschließend wird aus den Erkenntnissen dieser Arbeitspakete und der Grundlagenforschung ein praxistauglicher Ansatz zur Prognose der Langzeitsetzung des verbesserten Bodens entwickelt. Dabei werden Kriechverformungen sowie bodenspezifische und herstellungsbedingte Einflüsse berücksichtigt, was eine sichere und wirtschaftliche Bemessung ermöglicht. Die Ergebnisse des Projektes sollen in verschiedene Arbeitsgruppen einfließen, mit dem Ziel, nichtummantelte Sandsäulen in deutschen Richtlinien für Baugrundverbesserungsmaßnahmen aufzunehmen.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen (Transferprojekt)
