DIN 4093-2015 Design of strengthened soil - Set up by means of jet grouting deep mixing or grouting《加固土壤的设计 采用喷射灌浆 深层搅拌或灌浆进行装置》.pdf

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1、November 2015DEUTSCHE NORM Preisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 93.020!%F6“2351991www.din.deDIN 4093Bemessung von verfestigten Bodenkrpern Hergeste

2、llt mit Dsenstrahl, DeepMixing oder InjektionsVerfahrenDesign of strengthened soil Set up by means of jet grouting, deep mixing or groutingDimensionnement des renforcements de sol Colonnes de solciment ralises par jet, colonnes de sol trait ou injectionAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag Gmb

3、H, 10772 BerlinErsatz frDIN 4093:201208www.beuth.deGesamtumfang 19 SeitenDDIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau)DIN 4093:2015-11 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich . 4 2 Normative Verweisungen . 4 3 Begriffe und Formelzeichen 5 3.1 Begriffe 5 3.2 Formelzeichen 7 4 Bodenverfestigung 8 4.1 All

4、gemeine Anforderungen 8 4.2 Zuordnung zu Geotechnischen Kategorien 9 4.3 Einwirkungen und Beanspruchungen . 9 4.3.1 Allgemeines . 9 4.3.2 Grundbauspezifische Einwirkungen 9 4.3.3 Dynamische Einwirkungen . 10 4.3.4 Charakteristische Beanspruchungen 10 4.3.5 Bemessungswerte der Beanspruchung 10 4.4 Wi

5、derstnde . 10 4.4.1 Allgemeines 10 4.4.2 Charakteristische Festigkeit . 10 4.4.3 Angaben zum Verformungsverhalten . 12 4.4.4 Bemessungswert der Festigkeit 12 4.4.5 Verankerungen in Dsenstrahlsohlen 13 4.4.6 Abmessungen von verfestigten Bodenkrpern . 13 4.5 Dauerhaftigkeit . 14 4.6 Nachweis der Tragf

6、higkeit 14 4.7 Nachweis der Gebrauchstauglichkeit 15 4.8 Prfungen und Kontrollen 15 Anhang A (normativ) Durchfhrung von Festigkeitsprfungen . 16 Anhang B (normativ) Durchfhrung von Kriechversuchen . 17 B.1 Allgemeines 17 B.2 Bodenverfestigungen mit Zement 17 B.3 Bodenverfestigungen mit Silikatgel 18

7、 DIN 4093:2015-11 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 005-05-08 AA, Injektionen, Dsenstrahlverfahren, tiefreichende Bodenstabilisierung (Spiegelausschuss zu CEN/TC 288/WG 17 und WG 18), im DIN-Normenausschuss Bauwesen (NABau) als Ergnzung zu DIN 1054:2010-12 und DIN EN 1997-1:200

8、9-09 ausgearbeitet. Planung, Ausfhrung und Prfung des Eindsens, des Einmischens beim Deep-Mixing und des Injizierens (Einpressen) im Untergrund erfordern grndliche Kenntnisse und Erfahrungen mit diesen Bauverfahren, bei denen der Boden als Baustoff herangezogen wird. Wenn mit dem Eindsen, Einmischen

9、 oder Einpressen in den Boden Stoffe in das Grundwasser eingebracht werden, bedarf es einer Erlaubnis nach dem Wasserhaushaltsgesetz. Die nach Landesrecht zustndigen Be-hrden sind rechtzeitig einzuschalten. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhr

10、en knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 4093:2012-08 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) nderungen in den Abschnitten 2, 3 und 4; b) berarbeitung des Abschnitts 4.4.2; c) Neuformul

11、ierung des Anhangs A; d) Neuformulierung des Anhangs B; e) Anpassung des englischen Titels; f) redaktionelle berarbeitung. Frhere Ausgaben DIN 4093: 1962-06, 1987-09, 2012-08 DIN 4093:2015-11 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr die Bemessung von unbewehrten Verfestigungskrpern als Tragelemente,

12、 die durch Ein-dsen, Einmischen und Injizieren von verfestigenden Stoffen in Bden hergestellt werden, und deren Planung und Prfung. Regelungen zu den verfestigenden Stoffen sind in DIN EN 12715, DIN EN 12716 und DIN EN 14679 enthalten. Manahmen, die ausschlielich der Baugrundverbesserung, der Durchl

13、ssigkeitsnderung oder der Schadstoff-Immobilisierung dienen, sind nicht Gegenstand dieser Norm. Die Verfestigung von Fels ist nicht Gegenstand dieser Norm. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung dieses

14、Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 1045-2, Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton Teil 2: Beton - Festlegung, E

15、igenschaften, Herstellung und Konformitt; Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1 DIN 1045-3, Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton Teil 3: Bauausfhrung Anwendungsregeln zu DIN EN 13670 DIN 1054:2010-12, Baugrund Sicherheitsnachweise im Erd- und Grundbau Ergnzende Regelungen zu DIN EN 1997-1 DIN 4

16、020, Geotechnische Untersuchungen fr bautechnische Zwecke Ergnzende Regelungen zu DIN EN 1997-2 DIN 4150-3:1999-02, Erschtterungen im Bauwesen Teil 3: Einwirkungen auf bauliche Anlagen DIN EN 206-1, Beton Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformitt DIN EN 1992-1-1, Eurocode 2: Beme

17、ssung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln fr den Hochbau DIN EN 1997-1:2009-09, Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 1: Allgemeine Regeln; Deutsche Fassung EN 1997-1:2004 + AC:2009 DIN EN 1997-1/

18、NA, Nationaler Anhang National festgelegte Parameter Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 1: Allgemeine Regeln DIN EN 1997-2: Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 2: Erkundung und Untersuchung des Baugrunds DIN EN 1997-2/NA, Nationaler

19、Anhang National festgelegte Parameter Eurocode 7: Entwurf, Berechnung und Bemessung in der Geotechnik Teil 2: Erkundung und Untersuchung des Baugrunds DIN EN 12390-2:2009-08, Prfung von Festbeton Teil 2: Herstellung und Lagerung von Probekrpern fr Festigkeitsprfungen; Deutsche Fassung EN 12390-2:200

20、9 DIN EN 12390-3, Prfung von Festbeton Teil 3: Druckfestigkeit von Probekrpern DIN EN 12504-1, Prfung von Beton in Bauwerken Teil 1: Bohrkernproben Herstellung, Untersuchung und Prfung der Druckfestigkeit DIN 4093:2015-11 5 DIN EN 12715, Ausfhrung von besonderen geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefb

21、au) Injektionen DIN EN 12716, Ausfhrung von besonderen geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefbau) Dsenstrahlverfahren (Hochdruckinjektion, Hochdruckbodenvermrtelung, Jetting) DIN EN 14199, Ausfhrung von besonderen geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefbau) Pfhle mit kleinen Durchmessern (Mikropfhle) DIN

22、 EN 14679, Ausfhrung von besonderen geotechnischen Arbeiten (Spezialtiefbau) Tiefreichende Bodenstabilisierung 3 Begriffe und Formelzeichen 3.1 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die folgenden Begriffe. 3.1.1 Bodenverfestigungen sind im Sinne dieser Norm Bodenbereiche, die durch Injek

23、tionsverfahren, Dsenstrahlverfahren oder Deep-Mixing-Verfahren gezielt verfestigt und in der Planung und Bemessung als Tragelemente bercksichtigt werden 3.1.2 charakteristische Festigkeit Festigkeit, von der angenommen wird, dass sie unter Bercksichtigung der Nutzungsdauer des Bauwerks und der entsp

24、rechenden Bemessungssituation mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht unterschritten wird 3.1.3 Deep-Mixing-Verfahren Verfahren, bei dem mechanische Werkzeuge den Boden an Ort und Stelle intensiv durchmischen und dabei ein Bindemittel einbringen Anmerkung 1 zum Begriff: Das in DIN EN 14679 mit Tiefreiche

25、nde Bodenstabilisierung“ bezeichnete Verfahren wird in dieser Norm als Deep-Mixing-Verfahren“ bezeichnet. 3.1.4 Dsenstrahlverfahren Hochdruckinjektion, Hochdruckbodenvermrtelung, Jetting Vorgang, der darin besteht, dass Boden oder mig festes Gestein in seine Bestandteile zerlegt und mit zementhaltig

26、er Mischung versetzt bzw. teilweise durch diese Mischung ersetzt wird. Das Auflsen des Bodengefges wird durch einen energiereichen Flssigkeitsstrahl bewirkt, wobei die Flssigkeit die Zementsuspension sein kann. QUELLE: DIN EN 12716:2001-12 3.1.5 Eignungsprfung Prfung vor Beginn der Bauausfhrung zum

27、Nachweis, dass das Einbringverfahren mit dem Injektionsgut oder dem Bindemittel unter den Verhltnissen der betreffenden Aufgabenstellung fr den jeweiligen Zweck geeignet ist DIN 4093:2015-11 6 3.1.6 Grundsatzprfung Prfung bei Bodenverfestigungen mit Silikatgel zum Nachweis der Eignung des Einpressgu

28、ts unabhngig von der Verwendung im Einzelfall 3.1.7 Injektionsverfahren Verfahren, bei dem das Korngefge des Bodens durch Einpressen von Injektionsgut verfestigt wird 3.1.8 Kontrollprfung Prfung zum Nachweis, dass der Verfestigungskrper die in den bautechnischen Unterlagen geforderten Ei-genschaften

29、 erreicht hat 3.1.9 Reichweite beim Dsenstrahlverfahren Strecke von der Achse des Dsentrgers betrachtet, auf der der Boden verfestigt wird 3.1.10 Reichweite bei Injektionen Strecke von der Austrittsstelle aus betrachtet, auf der der Boden verfestigt wird 3.1.11 Verfestigungskrper Bodenvolumen, das m

30、it dem Injektionsverfahren bzw. Dsenstrahlverfahren oder Deep-Mixing-Verfahren verfestigt wird 3.1.12 Verfestigungsabschnitt Bereich eines Verfestigungskrpers, fr den einheitliche Bodenverhltnisse vorliegen sowie gleiche Herstel-lungsparameter und ablufe gelten und fr den die charakteristische Festi

31、gkeit einheitlich ermittelt wird DIN 4093:2015-11 7 3.2 Formelzeichen AvFlche des zu Ivgehrenden Querschnitts des Verfestigungskrpers d Durchmesser der Zylinderprobe EdBemessungswert der Beanspruchungen Ekcharakteristischer Wert der Beanspruchungen fb,kcharakteristische Verbundfestigkeit fb,dBemessu

32、ngswert der Verbundfestigkeit fmZylinderdruckfestigkeit des Verfestigungskrpers (m fr Material) fm,dBemessungswert der Druckfestigkeit des Verfestigungskrpers (m fr Material) fm,kcharakteristische Zylinderdruckfestigkeit des Verfestigungskrpers (m fr Material) fm,mittelMittelwert der Zylinderdruckfe

33、stigkeit der Proben einer Serie fm,minMinimalwert der Zylinderdruckfestigkeit der Proben einer Serie h Hhe der Zylinderprobe i Trgheitsradius IvFlchenmoment 2. Grades des kleinsten Querschnitts des Verfestigungskrpers lvVerankerungslnge RdBemessungswerte der Widerstnde Rz,dBemessungswert des Widerst

34、andes hinsichtlich des Verbunds von Druck- oder Zuggliedern in einem Verfestigungskrper Rz,kcharakteristischer Wert des Widerstandes hinsichtlich des Verbunds von Druck- oder Zuggliedern in einem Verfestigungskrper Rz,iHerausziehwiderstand beim Eignungsversuch s Verformung skKnicklnge Beiwert zur Er

35、mittlung der charakteristischen Druckfestigkeit aus dem Mittelwert von Prfergeb-nissen aTeilsicherheitsbeiwert fr den Herausziehwiderstand FTeilsicherheitsbeiwert fr Einwirkungen und Beanspruchungen mTeilsicherheitsbeiwert fr die Zylinderdruckfestigkeit des Verfestigungskrpers Teilsicherheitsbeiwert

36、 fr den Reibungswinkel Erddruckneigungswinkel KUnterschiedsbetrag der Kriechdehnung KKriechdehnung Schlankheit DIN 4093:2015-11 8 Druckspannung oder die Standardabweichung der Zahlenwerte des natrlichen Logarithmus der Einzelfestigkeiten 1, 2,3Hauptspannungen (siehe Bild 1) crkonstante Druckspannung

37、 als Prfbeanspruchung beim Kriechversuch Schubspannung BodenReibungswinkel des Bodens dBemessungswert des Reibungswinkels von verfestigtem Boden dBemessungswert des effektiven Reibungswinkels des unverfestigten Bodens kcharakteristischer Wert des effektiven Reibungswinkels 4 Bodenverfestigung 4.1 Al

38、lgemeine Anforderungen (1) Zustzlich zu DIN EN 12715, DIN EN 12716 und DIN EN 14679 sind DIN EN 1997-2, DIN EN 1997-2/NA und DIN 4020 fr die Bodenuntersuchungen zu bercksichtigen. (2) Die grundstzliche Eignung des Herstellungsverfahrens fr die Bodenverfestigung muss in einem geo-technischen Untersuc

39、hungsbericht nachvollziehbar festgestellt werden. (3) Bei der Wahl und Planung des Herstellungsverfahrens sind Zustand und Abstand vorhandener baulicher Anlagen, insbesondere hinsichtlich ihrer Verformungsempfindlichkeit zu beachten. ANMERKUNG Die Durchfhrung einer Beweissicherung an baulichen Anlag

40、en wird empfohlen. (4) Wenn ein Verfestigungskrper als Teil einer Grndung oder eines Sttzbauwerkes geplant wird, sind die zugehrigen Sicherheitsnachweise nach DIN EN 1997-1, DIN EN 1997-1/NA und DIN 1054 zu erbringen. (5) Sofern bei verfestigten Bodenkrpern, die durch Wasserdruck beansprucht sind, b

41、ei einem lokalen Verlust der Dichtigkeit die Standsicherheit gefhrdet ist, sind zwei voneinander unabhngige Abdichtungsebenen oder eine zustzliche andere Sicherungsmanahme vorzusehen. (6) Bei Entwurf und Bemessung von Verfestigungskrpern sind die Auswirkungen der Bodenverhltnisse einschlielich ihrer

42、 Schichtung und gegebenenfalls eingelagerter Hindernisse auf die Form und Festigkeit des Verfestigungskrpers zu bercksichtigen. (7) Bei Entwurf und Bemessung von Bodenverfestigungen sind Festlegungen ber den Arbeitsablauf, die zulssigen Toleranzen und erforderlichen Festigkeiten zu treffen. Es muss

43、sichergestellt sein, dass der einge-brachte Stoff nicht durch Erosion ausgetragen wird. DIN 4093:2015-11 9 4.2 Zuordnung zu Geotechnischen Kategorien (1) Bodenverfestigungen sind in der Regel der Geotechnischen Kategorie GK 3 nach DIN 1054:2010-12, A.2.1.2, zuzuordnen. (2) Die Einordnung in die Geot

44、echnische Kategorie GK 2 ist mglich, wenn folgende Voraussetzungen alle erfllt sind: Bei der Bemessung der Verfestigungskrper wird bei Anwendung des Deep-Mixing-Verfahrens eine charakteristische Zylinderdruckfestigkeit von fm,k 8 N/mm2 und bei anderen Bodenverfestigungen von fm,k 4 N/mm2zu Grunde ge

45、legt; der Verfestigungskrper wird nicht oder nur einseitig freigelegt; Unterfangungskrper oder Wnde werden auf maximal 2 m Hhe und bei Injektionskrpern auf maximal 1 m Hhe freigelegt; bei Dsenstrahlkrpern ist die allseitig im Boden eingebettete Hhe maximal 4 m; auf den Verfestigungskrper wirkt kein

46、Wasserdruck, der aus einer Wasserstandsdifferenz von mehr als 1 m entsteht; der Verfestigungskrper ist hchstens einem schwachen chemischen Angriff entsprechend der Expositionsklasse XA1 (bzw. bei Sulfatangriff XA2) nach DIN EN 206-1 und DIN 1045-2 ausgesetzt; es stehen gleichmige Bodenverhltnisse im

47、 zu verfestigenden Bereich an, die eine einheitliche Boden-verfestigung erwarten lassen; es treten keine dynamischen Beanspruchungen (siehe DIN 1054:2010-12, A.2.4.2.1) des Verfesti-gungskrpers auf, die die Werte nach DIN 4150-3:1999-02, Tabelle 1, Zeile 3, fr Fundamente berschreiten. 4.3 Einwirkung

48、en und Beanspruchungen 4.3.1 Allgemeines Bei der Bodenverfestigung, welche abschnittsweise vorgenommen wird, kommt der Umlagerung der Grn-dungslasten eines bestehenden Bauwerks eine besondere Bedeutung zu. Dabei haben verfahrensbedingte Besonderheiten (z. B. noch nicht ausreichend erhrtete Bereiche) sowie der Bauablauf (z. B. Herstellreihenfolge), Einflsse, deren Auswirkungen zu bercksichtigen sind. 4.3.2 Grundbauspezifische Einwirkungen (1) Bei der Ermittlung gnstig wirkender Eigenlasten von Verfestigungskrpern zum Nachweis des Grenzzustandes des Verlustes der Lagesicherheit darf nur die W