Düsenstrahlverfahren

Das Düsenstrahlverfahren ist eine Technik zur Bodenstabilisierung und Abdichtung im Spezialtiefbau. Dabei wird der anstehende Boden durch einen hochenergetischen Flüssigkeitsstrahl (meist Zementsuspension) unter hohem Druck aufgelöst und direkt vor Ort mit dem Bindemittel vermischt. Nach dem Aushärten entstehen feste Boden-Zement-Körper.

Lexikon: Düsenstrahlverfahren

Allgemein Anwendungen Vorteile Grundlagen Qualitätssicherung Ausführungsvarianten Referenzen
Düsenstrahlverfahren (DSV)

Nach DIN EN 12716
Abdichten und Stabilisieren mit Hochdruck

Die Abdichtung und Stabilisierung von Boden gehören zu den Anwendungsbereichen des Düsenstrahlverfahrens (DSV), auch Hochdruckinjektion (HDI) genannt. Das Verfahren wird im Spezialtiefbau für unterschiedliche Projektanforderungen eingesetzt.

Mit Düsenstrahlkörpern können Baugrubenwände und Baugrubensohlen abgedichtet sowie Fundamente bestehender Bauwerke unterfangen werden. Die erzielbaren Durchmesser der Düsenstrahlkörper richten sich nach den geologischen und baustellenspezifischen Randbedingungen und werden projektbezogen festgelegt.

Die Ausführung erfolgt durch Fachpersonal der PORR mit eigenen Geräten und unter Berücksichtigung der jeweiligen technischen und projektbezogenen Anforderungen.

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Animation - Düsenstrahlverfahren

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Erklärvideo - Das Düsenstrahlverfahren

Technische Broschüre

Technische Broschuere Duesenstrahlverfahren
Technische Broschuere Duesenstrahlverfahren
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Anwendungen

DSV-Säulen werden in allen Bereichen des Spezialtiefbaus im Lockergestein für die Verfestigung und Abdichtung des Baugrunds eingesetzt.

Anwendungen sind:

  • Dichtsohlen in Baugruben
  • Unterfangungen von Gebäuden oder Bauwerken
  • Altlastensanierung (Schadstoffe im Boden binden oder umschließen)
  • DSV-Schirme (als Vortriebssicherung im Tunnelbau)
  • Dichtungsschleier
  • Bodenstabilisierungen
  • Dichtblöcke
  • Gründungen
  • Nachgründungen
     
Bild zeigt ein Bohrgerät beim Herstellen einer Düsenstrahlsohle in Berlin; Im Hintergrudn sieht man das bekannte Kunstwerk Berlin und im Vordergrund spritzt der Dreck vom Herstellungsprozess der Dichtsohle. Das Düsenstrahlverfahren in einem Bild. Eine Leistung des PORR Spezialtiefbau
Bohrgerät für Düsenstrahlsohle in Berlin
© PORR

Vorteile / Merkmale

  • Bodenstabilisierung und Abdichtung: Geeignet für die Verfestigung und Abdichtung des Baugrunds.
  • Anpassungsfähigkeit: Flexible Anpassung der Ausführung bei veränderten Baugrundverhältnissen oder Planungsanforderungen möglich.
  • Ausführungsvarianten: Herstellung unterschiedlicher Säulengrößen, -längen und Festigkeiten möglich.
  • Anwendungsbereich: Herstellung von stehenden und liegenden Scheiben, Wänden sowie dreidimensionalen Körpern, beispielsweise Tunnelprofilen.
  • Platzbedarf: Einsatz auch bei begrenzten Platzverhältnissen und eingeschränkter Arbeitshöhe möglich.
  • Herstellung: Geräuscharme Ausführung mit geringen Erschütterungen möglich.
  • Verfahren: Langjährig eingesetztes Verfahren mit projektspezifischen Verfahrensanweisungen.
  • Qualitätssicherung: Ausführung unter Anwendung definierter Qualitäts- und Überwachungsmaßnahmen.

Grundlagen

Die Bemessung von Düsenstrahlkörpern erfolgt nach:

  • DIN 4093:2015-11 Bemessung von verfestigten Bodenkörpern – Hergestellt mit Düsenstrahl-, Deep-Mixing oder Injektions-Verfahren.
  • DIN EN 12716: Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau – Düsenstrahlarbeiten sowie die deutsche Fassung EN 12716:2018
  • Allgemeine Bauartgenehmigung Z-34.4-5 Düsenstrahlverfahren Stump-Jetting. (Mit dem Erscheinen und der Einführung der DIN EN 12716:2019-03 "Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau – Düsenstrahlverfahren; Deutsche Fassung EN 12716:2018" als Technische Baubestimmung sind Planung und Ausführung von Tragelementen mittels Düsenstrahl- oder Hochdruckinjektionsverfahren geregelt (vgl. MVV TB, lfd. Nr. 1.2.2.7). Eine allgemeine Bauartgenehmigungist nicht mehr erforderlich. Der Einsatz der Verfahren zur Baugrundverbesserung ist bauaufsichtlich zulässig und bedarf keiner Bauartgenehmigung. Hier erfahren Sie mehr.

Bei dem Düsenstrahlverfahren wird das Bodengefüge durch einen hochenergetischen Flüssigkeits- / Suspensionsstrahl aufgelöst. Durch das Einbringen von Zement entsteht ein Erdbeton bzw. Boden-Zementkörper.

Ein Spezialgestänge wird mittels unverrohrter Rotationsbohrung und Bohrspülung bis zur Bohrlochsohle abgeteuft. Beim Rückziehen wird der anstehende Boden mit dem rotierenden Schneidstrahl (horizontaler Wasser- und/oder Suspensionsstrahl mit oder ohne Luftummantelung) aufgeschnitten und gleichzeitig mit der Zementsuspension vermischt.

Das Düsenstrahlverfahren ist in allen Lockergesteinsarten einsetzbar. Abhängig von den Bodeneigenschaften werden die Düsenform und Düsparameter (Ziehzeit, Düsmenge, Düsdruck sowie Umdrehungsgeschwindigkeit) gewählt.

Qualitätssicherung

Für die heute geforderten hohen Standards bei der Ausführung und Überwachung von Düsenstrahlarbeiten arbeiten wir mit hochentwickelten Düsmonitoren, Hochdruckpumpen und Mischanlagen. Die aufgezeichneten Herstellparameter fließen in die computerunterstützte Auswertung ein. Damit können wir eine gleichbleibend hohe Qualität gewährleisten.

Eine hohe Ausführungsqualität stellen wir sicher durch:

  • Individuell abgestimmte Verfahrensanweisungen
  • Einhaltung der Anforderungen aus der Ausführungsnorm DIN EN 12716
  • Klare Prozesse über unser Qualitätsmanagementsystem nach DIN EN 9001:2015
  • Probesäulen
  • Bohrlochvermessungen
  • Aufzeichnung der Düsparameter
  • Bestimmung des Durchmessers mit Tast- oder Schallmessung, Schwingpegelmessverfahren, Tempjet
  • Prüfung der Durchlässigkeit z.B. durch thermische Messwerterfassung
     

Ausführungsvarianten

Sicherung von Fundamenten

Das Düsenstrahlverfahren eignet sich hervorragend zur Unterfangung bestehender Fundamente. Unterfangungen werden häufig notwendig, wenn neben vorhandenen Gebäuden neue Bauwerke mit einer tieferen Gründungsebene errichtet werden. Die Höhendifferenz kann mit Düsenstrahlelementen ausführungssicher überbrückt werden. Der Unterfangungskörper wird meist dreiecksförmig bemessen. Die einzelnen Düsenstrahlfächer werden im Pilgerschrittverfahren hergestellt, um Überlastungen der bestehenden Fundamente zu vermeiden und setzungsarm zu arbeiten. Bei größeren Unterfangungshöhen können zusätzlich Rückhalteelemente wie Verpressanker oder Mikropfähle die Stabilität erhöhen. Mit Düsenstrahlkörpern können auch setzungsempfindliche Maschinenfundamente stabilisiert werden.

Wirtschaftliche Abdichtung

Im Innenstadtbereich ist die Absenkung des Grundwassers für die Herstellung von tiefen Baugruben problematisch. Um diese Problematik zu umgehen, werden deshalb oft wasserdichte Baugrubenumschließungen aus Schlitzwänden oder Spundwänden mit Dichtsohlen gewählt. In geeigneten Böden können Düsenstrahlsäulen mit bis zu 5m Durchmesser realisiert werden. Werden diese Sohlen noch mit einer Auftriebssicherung aus Mikropfählen kombiniert, können sehr wirtschaftliche Ausführungsvarianten umgesetzt werden.

Für die erfolgreiche Umsetzung von tiefen Düsenstrahlsohlen ist eine strikte Qualitätskontrolle mit einer dynamischen Anpassung der Ausführung erforderlich. Unsere eigenen, geschulten Baustellenteams haben große Erfahrung in der Umsetzung dieser komplexen Bauaufgaben. Damit gewährleisten wir eine sichere Ausführung.

Im Tunnelbau erprobt

Das Ein- und Ausfahren von Tunnelbohrmaschinen aus den An- oder Einfahrbaugruben ist eine Herausforderung. Dies gilt besonders, wenn der Tunnel im Grundwasser liegt. Hier sind Dichtblöcke aus Düsenstrahlkörpern eine ausführungssichere und wirtschaftliche Lösung.

Solche Dichtblöcke können auch zum Einfahren und Rückbau einer Tunnelbohrmaschine verwendet werden, wenn die Einfahrbaugrube noch nicht erstellt ist.

Baugrundverbesserung in weichen und wenig tragfähigen Böden

Neben der statischen Funktion können Düsenstrahlelemente auch als Bodenverbesserung eingesetzt werden. Besonders in weichen und wenig tragfähigen Böden kann der Baugrund durch ein Raster von Düsenstrahlsäulen signifikant verbessert werden. Durch eine gezielte Baugrunduntersuchung müssen die nicht geeigneten Bodenbereiche lokalisiert werden. Anschließend kann festgelegt werden, welche Maßnahmen zu treffen sind, um die gewünschten Bodeneigenschaften zu realisieren.

Bei aggressiven Untergrundbedingungen

Das Düsenstrahlverfahren kommt auch bei der Ausführung von Mikropfählen zum Einsatz. Insbesondere in aggressiven Untergrundbedingungen kann durch den Düsenstrahlkörper die Dauerhaftigkeit des Verpresskörpers verbessert werden. Nach dem Abteufen der Pfahlbohrung wird der Bereich der Krafteinleitungslänge im Düsenstrahlverfahren aufgeweitet und anschließend das Tragglied in den frischen Körper einbaut.

Ausgewählte Projekte
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