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Entwurf von Maßnahmen zur Sicherstellung des erforderlichen Gefälles der Basisdrainage im Falle einer nachträglichen Erhöhung einer Deponie


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Juli 2014

Beschreibung

Beschreibung

Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
Ziel dieser Arbeit ist es zunächst zu untersuchen, wie sich eine Änderung der Rand-bedingungen auf die Stabilität einer Haldendeponie auswirkt.
Konkret wurde von den Deponiebetreibern eine Erhöhung des Müllvolumens (Hausmüll) und damit auch der Schütthöhe um beinahe das Doppelte erwünscht.
Es galt nun zu untersuchen wie weit sich diese erhöhte Auflast auf die Verformung der Basisbarriere der Deponie auswirkt.
Es konnte aufgrund von numerischen Berechnungen und empirischen Ansätzen gezeigt werden, dass sich die Setzung infolge der zusätzlichen Müllschüttung von 0,97 m auf 1,94 m verdoppelt.
Aus weiteren Berechnungen geht hervor, dass die mineralische Abdichtung, als die eine Komponente der Basisbarriere, diese grossen Verformungen rissfrei mitmachen kann. Jedoch wird die Basisdrainage, als darüberliegende Entwässerungsschicht, durch eine Reduktion der Neigung auf unter 2 %, in ihrer Funktion beeinträchtigt.
Ausserdem schreibt auch die Deponieverordnung ein Mindestgefälle der Basisbarriere einer Mülldeponie von 2 % vor.
In weiterer Folge wurden geotechnische Massnahmen gesucht, um die Erhöhung des Müllvolumens trotz dieser grossen Setzungen durchführen zu können.
Da die unter dem, für die Basisbarriere aufgeschütteten, Planum eingelagerte Altlast als Hauptursache für die grossen und auch ungleichmässigen Setzungen ausgemacht wurde, war der erste Ansatzpunkt eine Verbesserung der Steifigkeit dieser Altlast.
Allerdings ist aufgrund der unzureichenden Untergrunderkundung eine genaue Vorhersage der erzielbaren Verbesserungswirkung von Verfahren wie der Dynamischen Intensivverdichtung nur schwer möglich. Andererseits sind Verfahren wie das Düsenstrahlverfahren für diese grosse Fläche der Deponie aus wirtschaftlichen Gründen nicht anwendbar.
Der zweite Ansatzpunkt war die Deponieentwässerung, auch bei einer Neigung der Basisbarriere von weniger als 2 %, durch zusätzlich vorgetriebene Horizontalfilterrohre sicherzustellen. Da allerdings an die Genauigkeit der Richtbohrung in diesem Fall besonders hohe Ansprüche gestellt werden, ist auch hier der Erfolg der Ausführung nur schwer abschätzbar.
Dritter und bester Ansatzpunkt unter all den untersuchten Lösungsvorschlägen ist schliesslich das Planum der Basisbarriere soweit aufzuschütten, dass auch nach erfolgter Setzung eine Restneigung von mehr als 2 % bestehen bleibt. Durch eine weitere numerische Berechnung wurde gezeigt, dass dies ab einer Ausgangsneigung des Planums von 3,26 % der Fall ist. Damit kann hier zumindest der theoretische Erfolg sichergestellt werden. Auch die Kosten und Baudauer dieser Methode liegen im Bereich der übrigen Alternativen.
Somit wurde zumindest ein wirtschaftlich und technisch ausführbarer Vorschlag gebracht um die Erhöhung der Mülldeponie auf die doppelte Schütthöhe realisieren zu können.
Es bleibt noch zu erwähnen, dass es neben den in dieser Arbeit dargestellten Lösungen der Problemstellung noch eine Reihe anderer mit den unterschiedlichsten Ansatzpunkten gibt. Diese sind aber meist auch wieder von Randbedingungen abhängig, die es für eine weitere Untersuchung der Methoden noch näher zu spezifizieren gilt.

Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
1.Aufgabenstellung1
2.Bodenaufbau1
3.Deponieaufbau2
4.Ermittlung der Kennwerte der vorhandenen Materialien2
4.1Wechselfolge aus Mittel-/Feinsanden und schmalen Kieshorizonten3
4.2Feinsandiger, schwach toniger Schluff3
4.3Sandiger Kies4
4.4Altlast aus schluffigem Sand, sandigem Kies und Bauschutt4
4.5Planum aus geschreddertem Bauschutt4
4.6Mineralische Dichtschicht5
4.7Basisdrainageschicht5
4.8Massenabfall5
4.9Zusammenstellung der für die Berechnungen erforderlichen Kennwerte6
5.Konventionelle Setzungs- und Standsicherheitsberechnung6
5.1Setzungsberechnung nach Jelinek und Steinbrenner7
5.2Sicherheit gegen hangparalleles Gleiten9
5.3Sicherheit gegen Böschungsbruch10
6.Setzungsberechnung mit dem numerischen Berechnungsprogramm BEFE12
6.1Wahl des Berechnungsausschnitts12
6.2Netzgenerierung12
6.3Erstellen der Materialdatenbank14
6.4Auflagerbedingungen14
6.5Berechnung des Primärspannungszustands15
6.6Berechnung17
6.7Ergebnisse18
6.8Berechnung mit stufenweise zunehmendem Elastizitätsmodul21
7.Setzungsberechnung mit dem numerischen Berechnungsprogramm PLAXIS33
7.1Wahl des Berechnungsausschnitts33
7.2Netzgenerierung33
7.3Erstellen der Materialdatenbank35
7.3.1Wechselfolge aus Mittel-/ Feinsanden und schmalen Kieshorizonten36
7.3.2Feinsandiger, schwach toniger Schluff36
7.3.3Sandiger Kies36
7.3.4Altlast aus schluffigem Sand, sandigem Kies und Bauschutt36
7.3.5Planum aus geschreddertem Bauschutt36
7.3.6Massenabfall36
7.4Auflagerbedingungen37
7.5Berechnung des Primärspannungszustandes37
7.6Berechnung38
7.7Ergebnisse38
7.8Berechnung mit linear zunehmendem Elastizitätsmodul40
8.Maßnahmen zur Verringerung der Setzungen im Bereich des Deponieplanums48
8.1Verbesserung der Steifigkeit der eingelagerten Altlast48
8.1.1Dynamische Intensivverdichtung49
8.1.2Rüttelstopfverdichtung54
8.1.3Düsenstrahlverfahren55
8.2Erhöhung des Planums56
8.3Zusätzliche Entwässerungsmaßnahmen59
9.Beurteilung der Wirtschaftlichkeit der möglichen Verbesserungsmaßnahmen61
9.1Dynamische Intensivverdichtung61
9.1.1Gerätekosten61
9.1.2Personalkosten64
9.1.3Materialkosten65
9.4.4Einzelkosten der Teilleistung65
9.2Rüttelstopfverdichtung67
9.3Düsenstrahlverfahren69
9.4Erhöhung des Planums70
9.4.1Gerätekosten70
9.4.2Personalkosten74
9.4.3Materialkosten75
9.4.4Einzelkosten der Teilleistung75
9.5Zusätzliche Entwässerungsmaßnahmen77
9.5.1Gerätekosten78
9.5.2Personalkosten78
9.5.3Materialkosten78
9.4.4Einzelkosten der Teilleistung78
10.Resümee79
Anhang A: Literaturverzeichnis81
Anhang B: Abbildungsverzeichnis83
Anhang C: Tabellenverzeichnis85

Technik

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Format: pdf eBook
Kopierschutz: Keiner
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