Injektionsverfahren für Bodenverfestigungen und Nachgründungen

Injektionsverfahren, vor allem Hochdruckinjektionsverfahren, werden zur Stabilisierung von Boden und Baugrund sowie zum Abdichten gegen Wasser eingesetzt, um Setzungen unter Bauwerken wie Tunnel oder Brücken zu minimieren. Dabei wird eine flüssige Injektionsmasse mit einem Druck von 50 bis 200 bar in den Boden oder Damm gepresst. Durch den hohen Druck wird der Boden aufgebrochen. So entsteht Platz für die Zementsuspension, die auf diese Weise Hohlräume und Poren vollständig durchdringen kann. Das Gemisch härtet aus und bildet Boden-Zement-Körper mit deutlich höherer Festigkeit. 

Man unterscheidet drei Injektionsverfahren:

• Hochdruckinjektion
• Niederdruckinjektion
• Hebungsinjektion

Bei der Hochdruckinjektion (HDI) wird der anstehende Boden beim Einphasenverfahren durch eine über ein Ventil unter hohem Druck austretende Zementsuspension aufgeschnitten und mit der Suspension vermischt. Das Ventil befindet sich an einem Gestänge, das zunächst bis auf die gewünschte Endtiefe eingebracht wird und dann in Rotation versetzt langsam gezogen wird. Nach Erhärtung der Zementsuspension entsteht eine verfestigte Bodensäule. Durch Aneinanderreihen der Säulen können Wände oder Flächen hergestellt werden.

Die Aufschneidwirkung der verpressten Zementsuspension wird beim Zweiphasenverfahren durch Druckluft und beim Dreiphasenverfahren zusätzlich noch durch unter Druck stehendes Wasser erhöht. Die Hochdruckinjektion kann u. a. zur Unterfangung von Bauwerken, der Sohlabdichtung bei anstehendem Grundwasser, zur Firstinjektion bei Tunnelbauten und als Baugrubenverbau eingesetzt werden.

Mit Jet-Mix® stellt Heidelberg Materials einen passenden Baustoff für Hochdruckinjektionen bereit. Er wird eingesetzt für Bodenverfestigungen und Nachgründungen – und zwar meist mithilfe des Jet-Grouting, einem speziellen Hochdruckinjektionsverfahren, bei der die Mischung mit einer Bohrlanze und einem Druck von mehr als 100 bar in den Boden eingebracht wird. Typische Anwendungen sind die Abdichtung von Sohlen und Spundwänden, die Sanierung von Staumauern und das Unterfangen von Bauwerken. 

Bei der Durchführung von Niederdruckinjektionen wird der Kluft- bzw. Porenraum mit Injektionsgut verfüllt, ohne dabei die Aufbrechspannung des anstehenden Gesteins- oder Bodenkörpers zu überschreiten. Typische Anwendungsfälle sind Dichtungsschleier im Wasserbau, Lockergesteinsinjektionen im Tunnelbau und Hohlrauminjektionen an bestehenden Gebäuden. Durch die Verwendung von sehr feinkörnigen Zementen kann die Anwendbarkeit des Verfahrens erweitert werden.

Im Gegensatz zu Niederdruckinjektionen wird bei der Hebungsinjektion die Aufbrechspannung des anstehenden Bodens überschritten, um einen Riss (Frac) zu erzeugen. Schwächere Bodenbereiche reißen auf, werden verdichtet und mit nadelförmigen Baustoffeinlagerungen vergütet. Durch Mehrfachinjektion wird nach einer Phase der Vorspannung im Baugrund eine gezielte Bauwerksanhebung ermöglicht. Durch das Einpressen von pastenförmigen Mörteln kann auch ohne Vorinjektionen eine direkte Anhebung von Betonplatten erfolgen. Volumen des eingepressten Materiales, Druckentwicklung und Hebungserfolg sind während der Ausführung permanent zu kontrollieren.