Die geologischen Profile Bonns werden von den mächtigen Terrassenablagerungen des Rheins dominiert, die in weiten Teilen des Stadtgebiets Tiefen von über 15 Metern erreichen. Unter dieser quartären Schicht lagern tertiäre Tone und Feinsande, die bei Wasserzutritt stark quellfähig reagieren können. Eine Injektionsbemessung in Bonn muss diese Wechsellagerung präzise abbilden, denn homogene Kieskörper verhalten sich injektionstechnisch grundlegend anders als die darunterliegenden bindigen Horizonte. In der Südstadt, wo die rheinische Hauptterrasse besonders ausgeprägt ist, kombinieren Ingenieure die Injektionsplanung häufig mit vorgelagerten Sondierungen mittels SPT-Bohrung, um die Lagerungsdichte abschnittsweise zu bestimmen, bevor das Injektionsraster festgelegt wird. Nur so lässt sich der erforderliche Verpressdruck zuverlässig ableiten, ohne die umliegende Bebauung durch hydraulischen Grundbruch zu gefährden. Das Planungsteam greift dabei auf eine Datenbank mit über 400 regionalen Baugrundaufschlüssen zurück, die eine statistische Vorbewertung des Korngefüges bereits in der Vorplanungsphase erlaubt.
Die rheinische Hauptterrasse erfordert ein Injektionskonzept, das die hydraulische Anisotropie der kreuzgeschichteten Kiese von Anfang an einbezieht.
Leistungsmerkmale in Bonn
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Typische technische Herausforderungen in Bonn
Die städtebauliche Entwicklung Bonns nach 1949, als die Stadt Regierungssitz wurde, führte zu einer dichten Bebauung im Talraum, oft ohne tiefe Gründung. Viele Bestandsbauten in der Weststadt und in Bad Godesberg stehen auf Streifenfundamenten, die nur wenige Dezimeter in den anstehenden Hochflutlehm einbinden. Bei Unterfangungen oder Nachverdichtungen im Bestand ist die Gefahr der Suspensionsverlagerung entlang alter Baugrubenverfüllungen extrem hoch. Ohne eine detaillierte Injektionsbemessung, die das Wegsamkeitspotenzial dieser anthropogenen Störungen modelliert, können unkontrollierte Hebungen von bis zu 15 Millimetern an Nachbargebäuden auftreten. Ein weiterer kritischer Punkt ist die Tiefenlage des tertiären Tons, der in Bonn stellenweise bereits ab 9 Metern ansteht und als Stauer wirkt. Wird der Injektionsdruck zu hoch gewählt, staut sich das Porenwasser am Tonhorizont und baut einen hydraulischen Überdruck auf, der die Standsicherheit der Baugrube schlagartig kompromittieren kann. Die Bemessung muss daher in jeder Tiefenstufe die Änderung des effektiven Spannungszustands nachweisen.
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Unsere Leistungen
Die Injektionsbemessung wird durch spezialisierte Baugrunduntersuchungen ergänzt, die eine belastbare Datenbasis für das numerische Modell liefern. Zwei Leistungen sind in Bonn besonders gefragt:
Durchlässigkeitsprofil nach DIN 18130
Bevor die Injektionsrezeptur festgelegt wird, bestimmen wir den Durchlässigkeitsbeiwert kf im Feld und Labor. In den Terrassenkiesen Bonns variiert dieser zwischen 5×10⁻³ und 1×10⁻⁴ m/s, was die Ausbreitungsrichtung der Suspension maßgeblich steuert. Das Profil wird in 2-Meter-Schritten aufgenommen und dient als Input für das FE-Modell.
Numerische Simulation des Injektionskörpers
Auf Basis der Kornverteilung und des kf-Profils erstellen wir ein 2D- oder 3D-Modell der Suspensionsausbreitung. Besonders bei heterogenem Untergrund, wie er in der Bonner Rheinaue typisch ist, zeigt die Simulation, ob das geplante Raster einen durchgängigen Dichtkörper erzeugt oder ob Fenster mit Restdurchlässigkeit verbleiben.
Häufig gestellte Fragen
Was kostet eine Injektionsbemessung für ein Einfamilienhaus in Bonn?
Die Bemessungskosten liegen je nach Baugrundkomplexität zwischen 1.150 und 3.340 Euro. Einfache Geometrien mit homogenem Kiesuntergrund bewegen sich im unteren Bereich. Sobald tertiäre Tone oder alte Auffüllungen im Untergrund auftreten und eine numerische Simulation nötig wird, steigt der Aufwand entsprechend. Das Honorar umfasst immer die vollständige Injektionsplanung inklusive Schnittzeichnungen und Druckstufenprotokoll.
Welches Injektionsverfahren eignet sich für die Bonner Rheinkiese?
In den grobkörnigen Terrassenkiesen der Hauptterrasse hat sich das Manschettenrohrverfahren mit Feinstzementsuspension bewährt. Die Suspension dringt in das Porenskelett ein, ohne die Kornstruktur zu zerstören. In den feinsandigen Lagen der Mittelterrasse setzen wir dagegen auf Acrylatgele, die auch bei geringer Porenweite zuverlässig penetrieren. Welches Verfahren konkret greift, entscheidet die Sieblinie.
Warum ist der tertiäre Ton für die Injektionsbemessung so kritisch?
Der tertiäre Ton unter Bonn wirkt als nahezu undurchlässige Schicht. Wird oberhalb dieser Barriere injiziert, kann das Verpresswasser nicht versickern und baut Porenwasserüberdrücke auf. Die Bemessung muss den Nachweis führen, dass der wirksame Spannungszustand im Ton nicht unterschritten wird. Andernfalls kommt es zu einer Verschlechterung der Scherfestigkeit, was bei Böschungen oder Baugruben kritisch wird.
Wie wird die Qualität der Injektion nachgewiesen?
28 Tage nach Abschluss der Verpressarbeiten entnehmen wir Kernbohrungen aus dem Injektionskörper. An den Bohrkernen wird die einaxiale Druckfestigkeit bestimmt und mit dem Bemessungswert verglichen. Parallel führen wir WD-Versuche durch, um die erreichte Durchlässigkeit zu messen. Erst wenn beide Kennwerte die Sollvorgaben aus der Bemessung erfüllen, gilt der Injektionskörper als abgenommen.