Soil improvement in specialist foundation engineering

Soil improvement methods aim to increase the load-bearing capacity of the subsoil and prevent settlement of the future structures. Furthermore, they can reduce soil liquefaction (for instance in the event of earthquakes). Deep vibration methods are often a fast and economical option for improving the technical characteristics of the construction soil. Apart from vibro compaction and vibro replacement, vibro concrete columns are also used for this purpose.

Rütteldruckverdichtung (RDV)

Das Verfahren dient zur Eigenverdichtung von Böden mit nicht idealer Lagerungsdichte, beispielsweise rollige, natürlich gewachsene oder künstlich geschüttete Sande und Kiese. Durch die Schwingungen des Rüttlers werden die Bodenkörner in eine dichtere Lagerung gebracht. Nach Erreichen der Endtiefe mit Spülungsunterstützung entsteht durch schrittweises Ziehen des Rüttlers eine verdichtete Zone von 2 bis 4 m Durchmesser. Das reduzierte Porenvolumen zeigt sich an der Oberfläche in der Ausbildung eines zu verfüllenden Setzungstrichters.

Vibro replacement

This method is used on soils with more than 10% cohesive particles. With the “Bottom Feed” VR, however, the leader-guided bottom feed vibrator is brought to the end depth using flushing air and active crowd force. The installation material is transported directly to the outlet on the vibrator tip using a feed unit and charging pipe, then radially displaced and compacted in tamping stages. The tamping pattern (quantity, pressure) is defined and monitored individually.

Soils with more than 10 % cohesive particles can no longer be moved and compacted using vibrations. The soil improvement that can be achieved here comes from the construction of load-bearing gravel columns. For VR “Top Feed”, the vibrator is brought to the end depth with the help of water or water/air. The installation material added at the surface reaches the vibrator tip through the annular gap that is created. Through continual tamping movements, the material is radially displaced and compacted until a pre-defined stopping factor (hydraulic pressure, gravel volume) is reached.

The Vipac method can be used to construct sand and gravel columns in a relatively easy and cost-effective manner. The method is based on alternating between lowering and pulling up the pipe. The material can be filled with a telescoping loader even during vibration.

Mittels Vipac-Verfahren lassen sich Sand- und Kiessäulen herstellen.

Rüttelortbetonsäulen (ROB)

Rüttelortbetonsäulen werden angewendet, wenn feinkörnige Böden keinen tragfähigen Verbund mit Stopfsäulen bilden können oder die seitlichen Stützkräfte zu gering sind. Der umgebende Boden wird nicht verdichtet. Starre Tragelemente überbrücken nicht tragfähige Bodenschichten. Nach Erreichen eines tragfähigen Gründungshorizontes wird der Rüttler gezogen und der entstehende Hohlraum mit Beton unter konstantem Betondruck verfüllt. ROB-Säulen werden wie unbewehrte Pfähle bemessen.

Bei der dynamischen Bodenverdichtung wird ein schweres Fallgewicht aus großer Höhe auf den Boden fallengelassen, um die Lagerungsdichte zu erhöhen.

Dynamische Bodenverdichtung (BDC)

Die dynamische Bodenverdichtung (BAUER Dynamic Compaction BDC) ist besonders zur Erhöhung der Lagerungsdichte für nichtbindige, rollige Böden und lockere Mischböden mit geringem Feinkornanteil geeignet. Ein schweres Fallgewicht wird hierbei wiederholt aus großer Höhe auf den Boden fallen gelassen. Die beim Aufprall abgegebene kinetische Energie wirkt bis in tiefere Bodenschichten ein und führt durch eine erzwungene Kornumlagerung zu einer Verdichtung. Der Verdichtungsgrad ist abhängig von der Masse des Fallgewichts, der Fallhöhe und des Rasterabstands. Das Verfahren wird meist in Aufschüttungen, Abbruchmaterial, Bauschutt sowie bei Bodenschichten mit großen Hohlräumen (Karst) angewendet.