Tragverhalten von Geotextilsäcken bei Ankern im Lawinen- und Steinschlagverbau - FH Graubünden

Geotextilsäcke werden bei Ankerarbeiten im Lawinen- und Steinschlagverbau eingesetzt, um die Mörtelverluste in porösen und klüftigen Böden zu senken. Die Praxis zeigt, dass ihr Tragverhalten bzw. ihre Tragfähigkeit stark variiert. Im vorliegenden Projekt werden marktübliche und neuentwickelte Geotextilsäcke geprüft und verglichen.

Ungespannte, gebohrte Anker haben sich im Lawinenund Steinschlagverbau als Standardfundationsmethode durchgesetzt. Der Ankerstab wird normalerweise zusammen mit einem Injektionsrohr in ein verrohrt oder unverrohrt gebohrtes Loch eingeschoben. Das Bohrloch wird anschliessend vom Bohrlochende her mit Ankermörtel verfüllt. In dicht gelagerten Kiessanden oder nicht klüftigem Fels gibt es dabei kaum Mörtelverluste. In zerklüftetem Fels oder in stark durchlässigen Böden, beispielsweise Geröllhalden, kann der Mörtel seitlich wegfliessen und es entstehen sehr grosse Mörtelverluste, welche ein Mehrfaches des theoretischen Bohrlochvolumens ausmachen können. Es wurde schon früh versucht, Anker in Strümpfe oder Säcke einzupacken, um die Mörtelverluste einzudämmen. Von den verschiedenen verwendeten Typen werden aktuell nur noch drei Modelle verwendet, alles Säcke aus gewobenen Geotextilien. Das Resultat ist häufig sehr unterschiedlich. Aus der Baupraxis ist bekannt, dass sich Anker in Geotextilsäcken in gleichen Böden oft völlig anders verhalten: Neben Ankern mit befriedigender Traglast beobachtet man solche, die bei einem Bruchteil der Solllast versagen. Es gibt für dieses Verhalten keine befriedigende Erklärung. Als Problembereich kommt einerseits die Verzahnung der Säcke mit dem umgebenden Boden in Frage (Porosität der Säcke) und andererseits die Ausbreitung der Säcke in Klüften und Kavernen (Elastizität des Sackgewebes). Möglicherweise ist auch das Zusammenspiel von Mörtel und Sack von Bedeutung.

Ziel dieses Forschungsprojekts ist, diese Problematik zu analysieren und das Tragverhalten von Ankern in Geotextilsäcken zu verbessern. Am Ende des Projekts soll eine Richtlinie des Bundesamts für Umwelt entstehen, welche die Materialseite, die Einsatzgebiete und den Einbau von Geotextilsäcken bei Ankern regelt.

Die Basis für das Projekt bildet eine umfangreiche Literaturstudie. Dabei wird die Verwendung von Geotextilsäcken in der Ankertechnik in Märkten ausserhalb der Schweiz untersucht und mögliche vorhandene Forschungsergebnisse werden analysiert.

Die Projektpartner (tur GmbH) haben in den vergangenen Jahren bereits zahlreiche Geotextilsäcke verbaut und geprüft. Aus der Auswertung dieser vorhandenen Prüfprotokolle können wertvolle Erkenntnisse gewonnen werden. Eine weitere Ergänzung hierzu stellen Laborversuche dar. Hier können am Markt bestehende sowie denkbare neue Materialien analysiert und zum Beispiel Erkenntnisse über deren mechanische Belastbarkeit erlangt werden. In Abstimmung mit den Ergebnissen der Feldversuche können weitere Versuche durchgeführt werden, die für die notwendige Charakterisierung der Materialien über Laborkennwerte hin zu Zulassungskriterien für Materialien relevant sein werden.

Die Materialien, welche aufgrund von Vorversuchen, Marktanalysen sowie der Literaturstudie in Frage kommen, werden in einem Feldversuch mit Ankern eingebaut und die jeweilige Kombination aus Anker, Mörtel und Geotextilsack wird auf ihre Auszugsfestigkeit geprüft. Dabei werden Kraft und Verformung für das Ausziehen der Anker gemessen. Des Weiteren wird auch der Mörtelverbrauch pro Anker ermittelt, sodass alle relevanten Parameter zwischen den verschiedenen Produkten verglichen werden können.

Das Projekt wurde im November 2018 gestartet und bis zur Erreichung von konkreten Resultaten wird noch etwas Zeit vergehen. Im Frühjahr 2020 finden die ersten Feldversuche in Felsberg bei Chur statt und nach der Auswertung dieser Feldversuche können erste Schlüsse gezogen und die weiteren Feldversuche geplant werden.

Projektleiter im Partnerunternehmen tur GmbH ist:

• Reto Störi

Beteiligte

Das Projekt wird durch das Institut für Bauen im alpinen Raum (IBAR) in Kooperation mit der tur GmbH umgesetzt. Die Auftraggebenden sind die Expertenkommission Lawinen und Steinschlag – EKLS des Bundesamts für Umwelt, die Kantone Bern, Tessin, Wallis und Graubünden sowie die Schweizerischen Bundesbahnen (SBB).

Des Weiteren arbeitet Michel Heimgartner am Projekt mit.