Geokunststoffe: Kohlevermächtnisse abdecken

Ein komplexes Sanierungsprojekt an einem Industriestandort in Walsall hat sich für die weniger verbreitete Lösung entschieden, hochfeste Geogitter über historischen Kohlebergwerksschächten zu verwenden.

Der Immobilienentwickler HBD, Teil der Henry Boot-Unternehmensgruppe, erhielt im April 2021 vom Walsall Council die Baugenehmigung für sein Projekt Phoenix 10. Das 18 Hektar große Brachgelände liegt zwischen den Anschlussstellen 9 und 10 der M6.

Anschließend beauftragte HBD das Regenerationsunternehmen der John F. Hunt Group (John F. Hunt Regeneration) mit der Vorbereitung des Geländes für den Bau eines neuen 58.000 m² großen Industrie- und Gewerbeparks. Tailor Engineering ist wiederum als spezialisierter Elementdesigner und Forkers als Tiefbauunternehmer beteiligt.

Der Standort blickt auf eine lange Industriegeschichte des Kohlebergbaus, der Eisenverhüttung und der Ziegelherstellung zurück. Im Jahr 1917 wurde die James Bridge Copper Works errichtet und blieb bis 1999 in Betrieb. Sie wurde bald darauf abgerissen und das Gelände wurde für Haus- und Gewerbemüll genutzt.

Der Standort stellt keine Gefahr für die Gesundheit der in der Nähe lebenden oder arbeitenden Menschen dar. Dennoch muss ein Programm intensiver Sanierungs- und Bodenbauarbeiten abgeschlossen werden, bevor mit dem Bau begonnen werden kann. Dazu gehört die Behandlung von Problemen mit Grundwasser, Metallen und Gießereiabfällen sowie Bereichen mit aufgeschüttetem Land und bebautem Boden.

Adam Fisher, Direktor für Bodentechnik bei John F. Hunt Regeneration, sagt: „Wir sind hier Teil der örtlichen Gemeinschaft; Es gibt Sportplätze, eine Schule vor unserer Haustür und es gibt Gewerbe- und Wohngebiete.“

John F. Hunt wird daher kontaminierte Bereiche sorgfältig behandeln und die zahlreichen Minenschächte als Vorbereitung für den Bau stabilisieren. Die Arbeiten vor Ort begannen Anfang 2022.

„Dies ist ein riesiger Standort mit Bergbauvermächtnis, und es wurden dort auch Steinbrüche abgebaut. Trotz seiner großartigen Lage blieb es lange Zeit unbebaut, da es anspruchsvoll und kostspielig ist“, fügt Fisher hinzu.

„Wir bereiten den Standort für ein großes Beschäftigungsprogramm vor. Da es neben der M6 liegt, verfügt es über eine hervorragende Anbindung an die Autobahnen und eignet sich perfekt für diese Art von Entwicklung.“

Bevor mit dem Bau vor Ort begonnen werden kann, muss ein Sanierungs- und Bodenbauprogramm abgeschlossen sein

Der Arbeitsumfang von John F. Hunt umfasst gemeinsam mit Forkers Bohrungen und Injektionen, um zur Stabilisierung der mit 69 Schächten verbundenen Minenanlagen beizutragen. Derzeit sind 12 Bohrinseln vor Ort.

„Wir stabilisieren den Schacht und die Minenanlagen von der aktuellen Bodenoberfläche aus, während die Deponie noch vorhanden ist“, erklärt Fisher.

„Sobald wir mit dem Vergießen fertig sind, graben wir nach unten, um die Schächte freizulegen, und unter [zukünftigen] Gebäuden setzen wir Schachtkappen aus Stahlbeton ein. Aber unter jedem anderen Teil des Geländes – das etwa 25 Schächte umfasst – führen wir Geogitterverstärkungen ein.“

Die ersten hochfesten Geogitter-Schachtkappen wurden gegen Ende September in einem geplanten festen und offenen Bereich installiert.

„Wir stecken im Moment mitten in dieser Arbeit. Damit einhergehend stehen uns umfangreiche Erdbauarbeiten bevor, da wir die gesamte Deponie entfernen, sie prüfen, verarbeiten und validieren müssen“, bemerkt Fisher. „Wir haben auch Grundwasser, das wir aufbereiten. Innerhalb der Minenanlagen ist das Grundwasser beeinträchtigt. Also pumpen wir das Wasser, bereiten es auf und verwenden es zur Stabilisierung – es gelangt in den Mörtel. Und auf diese Weise tragen wir zu einer Verbesserung der Wasserumwelt bei.“

Der Walsall-Kanal verläuft durch das Projektgelände. John F. Hunt wird mit Hilfe von Tailor Engineering auch die Kanalufer restaurieren und sicherstellen, dass sie während der gesamten Lebensdauer des Projekts stabil sind.

„Der ökologische Nutzen von Kanälen ist atemberaubend. Das Gelände ist Teil eines Industriegebiets und mittendrin verläuft eine Wasserstraße mit Schilf und Wildtieren, die von Bedeutung sind“, sagt Fisher.

„Es war die Rede von Spundwänden, aber die Kanäle und Flüsse mögen einfach keinen harten Bau dieser Art, wenn er vermieden werden kann. Deshalb versuchen wir, von Spundwänden abzuweichen und etwas Weicheres zu entwickeln. Wir fangen gerade erst an, weitere Untersuchungen durchzuführen.“ Die geotechnische Lösung könnte eingetriebene Kippplatten-Bodenanker und einen begrünten Hang mit Geogittern umfassen.

Zur Sicherung eines Teils des Geländes, das an die M6 grenzt, sind temporäre Arbeiten erforderlich. Auch eine Reihe von Diensten müssen umgeleitet werden.

Derzeit gibt es einen 12 m hohen erhöhten Hang, der Teil der Deponie ist.

„Wir nehmen alles heraus und gehen dann noch tiefer. Wenn wir wieder hochkommen, werden wir einen großen, verstärkten Erddamm oder eine Erdbank errichten, und davor wird es eine Wasserrückhaltevorrichtung geben“, erklärt Fisher.

„Es wird also Geogitter für herkömmliche bewehrte Erde und GCL [geosynthetische Tonauskleidung] mit Dämpfungsfunktion geben.“

Hochfeste Geogitter werden verwendet, um Hohlräume über den Minenschächten zu überbrücken

Das Projekt umfasst eine breite Palette von Materialien, von Bodenverbesserungs-GCLs zur Eindämmung bis hin zu Geogittern zur Bodenstabilisierung.

Nicola Brusa, Direktorin von Tailor Engineering, sagt: „Einige Elemente der Bodenverbesserung sind eher Nischenelemente. Wir verwenden den BS 8006 Teil 1 [Verhaltenskodex für verstärkte/verstärkte Böden und andere Auffüllungen] für die Konstruktion aller hochfesten einachsigen Geogitter zur Überbrückung von Hohlräumen [über Minenschächten].“

Tailor Engineering hat diese Lösung auch bei Bergbauarbeiten in Karstgebieten und schwachem Kalkstein bei Projekten in ganz Großbritannien und Europa eingesetzt.

„Für alle Bereiche, die nach der Bildung eines Hohlraums vom Einsturz bedroht sein könnten, gilt die Platzierung einer hochfesten Geogitterbewehrung am Fuß einer Böschung heute als akzeptierte Tiefbautechnik“, erklärt Brusa.

„Die Geogitterverstärkung soll einen katastrophalen Einsturz der Böschung verhindern und unzulässige Oberflächenverformungen verhindern, die während der Auslegungslebensdauer des Bauwerks auftreten können.

„Hochfeste Geogitter sind für eine Lebensdauer von 100 bis 120 Jahren ausgelegt. Im Allgemeinen wird diese Methode für Infrastrukturdämme auf weichen Böden oder auf Pfählen verwendet. Geokunststoffe wurden jedoch verwendet, um Merkmale innerhalb von Wohnsiedlungen zu überspannen, die sich in ehemaligen Steinbrüchen oder historischen Minen befanden.“

Er fügt hinzu: „Diese Lösung, Hohlräume mit Geogittern zu überbrücken, ist nicht neu; Es wird seit den 1970er Jahren verwendet. Aber es handelt sich um eine Nischenanwendung in dem Sinne, dass nicht viele Auftragnehmer, Ingenieurbüros oder Projekte dies als nachhaltige Möglichkeit zur Stabilisierung eines Schachts in Betracht ziehen.“

Der Einsatz hochfester Geokunststoffe anstelle herkömmlicher Lösungen könnte auch nachhaltige und wirtschaftliche Vorteile sowie Schutz vor unerwarteten Einsturzen durch Bodensenkungen bieten.

„Das Geogitter, das wir verwenden, ist auch kein Standard-Geogitter; Wir sprechen hier von hochfesten 1.300 kN bis 1.600 kN Geogittern“, bemerkt Brusa.

Das für das Projekt ausgewählte Geogitter verfügt über eine Polyethylenbeschichtung, um eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Installationsschäden zu gewährleisten.

Dies liegt daran, dass ein aus einem Polymer wie PVA (Polyvinylalkohol) oder unbeschichtetem PET (Polyester) hergestelltes Geogitter/Geotextil aufgrund der Hydrolyse im Boden mit hohem Grundwasserspiegel an Festigkeit verlieren könnte.

Die Alternative zur Geogitterlösung wäre der Einsatz von Stahlbeton. Laut Fisher könnte das Stahlbetonbauteil jedoch 10 bis 15 Mal teurer sein. Darüber hinaus hat die geosynthetische Option einen geringeren CO2-Fußabdruck.

„Nachhaltigkeit spielt bei der Verwendung dieser Technik sicherlich eine große Rolle“, fügt Brusa hinzu, „und ich möchte auch darauf hinweisen, dass die Verwendung nicht nur wirtschaftliche und finanzielle Vorteile mit sich bringt, sondern auch aus gesundheitlicher und sicherheitstechnischer Sicht.“ , weil keine Fensterläden oder Stahlbetonarbeiten erforderlich sind und die Mobilisierung/Demobilisierung von Spezialmaschinen vermieden wird.“

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