Impulsverdichtung : Auswertung und Interpretation von Messdaten zur Erfassung des Verdichtungserfolgs

Abstract

Die Impulsverdichtung ist ein dynamisches Verdichtungsverfahren, das die Technologie des hydraulischen Schlaghammers ausnutzt und zur Verbesserung der Untergrundeigenschaften dient. Ursprünglich wurde das Verfahren Anfang der 90er Jahre in England zur raschen Reparatur von Explosionsschäden auf Militärflugpisten entwickelt. Heute findet seine weiterentwickelte Variante bei der mitteltiefen Verdichtung von Kiesen, Sanden, Schluffen und künstlichen Auffüllungen weltweit ihre Anwendung. 2007 wurde die Technologie der Impulsverdichtung von der österreichischen Firma Terra-Mix Bodenstabilisierungs- GmbH adaptiert und erfolgreich eingesetzt. Zur Qualitätssicherung der Bodenverbesserungsarbeiten wurden die firmeneigenen Verdichtungsgeräte mit einem automatischen Datenerfassungssystem ausgerüstet, das die Dokumentation von Verfahrensparametern während des Verdichtungsablaufes ermöglicht. Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit, die in Kooperation mit Fa. Terra-Mix abgewickelt wurde, wurden die während der Impulsverdichtung dokumentierten Messdaten aus 27 ausgeführten Projekten analysiert, um Zusammenhänge zwischen den Herstellungsparametern und den Untergrundverhältnissen zu finden. Das zentrale Ziel der Datenauswertung war die Grundlagen einer Auswertungsdatenbank zu erarbeiten, die der Firma Terra-Mix bei der weiteren Datensammlung, Datenauswertung und auf Basis der ausgewerteten Projektdaten in der Angebotsphase bei der Kalkulation und Kostenrechnung unterstützen kann. Die 27 Projekte wurden zu vier Untergrundkategorien zugeordnet - "Kies", "Sand", "Schluff" und "künstliche Auffüllung". Die Ergebnisse der Auswertung liefern neue Erkenntnisse über das Verhalten des Bodens bei der Impulsverdichtung und bieten eine Unterstützung zur vorläufigen Bestimmung der Verfahrensparameter für neue Projekte mit ähnlichen Untergrundverhältnissen. Die Erkenntnisse der vorliegenden Diplomarbeit bestätigen, dass mit dem Impulsverdichter in erster Linie nichtbindige Böden effektiv verdichtbar sind. In der Diplomarbeit wurden im Rahmen einer umfangreichen Literaturstudie die Möglichkeiten zur Verdichtungskontrolle im Erdbau untersucht. Der Schwerpunkt der durchgeführten Literaturstudie fällt dabei auf die Einsatz- und Auswertungsmöglichkeiten von Rammsondierungen, da die Kontrolle des Verdichtungserfolgs bei der Impulsverdichtung mit Hilfe von Sondierverfahren, in erster Linie mit Hilfe von Rammsondierungen erfolgt.

The Rapid Impact Compaction (RIC) is a dynamic compaction method based on the piling hammer technology used to improve the ground or respectively the fill materials through controlled impacts. This technique was originally developed in the early 1990's in England for the rapid repair of explosion damage to military airfield runways. Nowadays the rapid impact compactor is used worldwide for middle-deep compaction of gravels, sands, silts and fill materials. In 2007 the Austrian company Terra-Mix adapted the rapid impact compaction technique and since then has been successfully applying it. The rapid impact compactors of the company are provided with an on-board data acquisition system for quality control of the compaction process. This system automatically records the compaction parameters. In the present master thesis, which was conducted in cooperation with the company Terra-Mix, the recorded data during the compaction process from 27 past projects were analyzed to find connection between the compaction parameters and the ground conditions. The main objective of the analysis was to develop the basics of a database that can assist in future the data collection, data analysis and based on the analyzed project data the calculation and cost estimation of future projects in the offer phase. The recorded compaction parameters of the 27 projects were evaluated in four ground categories - gravel, sand, silt and fill materials. The evaluation results provide new insights into the soil behavior during rapid impact compaction and can be used as guideline for preliminary determination of the compaction parameters for future projects with similar ground conditions. The findings of this thesis confirm that non-cohesive soils can be effectively compacted by rapid impact compactor. The present master thesis also provides an overview about the possibilities for soil compaction control. The primary focus of the conducted literature study falls on the application and evaluation of dynamic probing tests because the improvement depth for ground treated with rapid impact compaction is determined mainly by dynamic probing tests.