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Einblick

Gefrorene Erde: Die Bodenvereisung hilft bei schwierigem Baugrund

von Regine Jagow-Klaff Technische Spezialistin
Das Problem ist aus Kind­heits­ta­gen im Sandkasten bekannt: Sie wollen ein tiefes Loch in sandigem Untergrund graben. Weit werden Sie nicht kommen, denn der Boden rutscht von den Seiten nach. Stabil werden die Wände erst, wenn der Boden feucht ist. Eine senkrechte Wand ist erst dann möglich, wenn der nasse Sand im Winter gefroren ist. Ein Prinzip, das sich Ingenieure im Tief- und Spezi­al­tief­bau zu Nutze machen.

Von der Grundidee her funk­tio­niert die künstliche Boden­ver­ei­sung ähnlich wie ein Tief­kühl­schrank: In den Untergrund werden Löcher gebohrt und Gefrier­rohre eingebaut. Ein Gefrierrohr besteht aus einem äußeren Rohr, das am unteren Ende verschlos­sen ist, und einem inneren Rohr, das unten offen ist. Durch das innere Rohr wird ein Kälteträger eingeleitet, strömt über den Ringraum zwischen innerem und äußerem Rohr wieder zurück und entzieht so dem umgebenden Boden Wärme. Auf diese Weise entstehen um die Gefrierrohre zylinderförmige Frostkörper. Je länger man den Prozess fortführt, desto größer wird der Frostkörper. Das Erdreich wird mit fallenden Frostkörpertemperaturen zunehmend fester und ist im gefrorenen Zustand wasserdicht.

Die Boden­ver­ei­sung ist ein besonders umwelt­freund­li­ches Verfahren: Der Boden wird vereist und das Bauwerk errichtet. Danach wird der Boden einfach wieder aufgetaut –ohne die ursprüng­li­chen Unter­grund­ver­hält­nisse maßgeblich verändert zu haben.
regine jagow-klaff, Expertin für Boden­ver­ei­sung

Je nach Rahmen­be­din­gun­gen kommen zwei unter­schied­li­che Varianten zum Einsatz. Bei der Solevereisung dient als Kälteträger eine spezielle Salzlösung, die sogenannte Sole, mit einer Temperatur von bis zu -35 °C. Soll der Frostkörper dagegen besonders schnell aufgebaut werden, wird mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Allerdings verdampft der flüssige Stickstoff auf dem Weg durch die Gefrierrohre. Anstelle des bei der Solevereisung erforderlichen Gefrieraggregats, das die Sole nach dem Wärmeentzug aus dem Boden wieder kühlt, muss bei der Stickstoffvereisung kontinuierlich Stickstoff aus Tanks nachliefert werden. Über längere Zeiträume ist dieses Verfahren daher sehr teuer. Mitunter werden auch beide Verfah­rens­ar­ten miteinander kombiniert: Erst wird der Frostkörper mit Stickstoff schnell ein­ge­fro­ren; aufrecht­er­hal­ten wird der Frost­kör­per dann jedoch mit einer Sole­ver­ei­sung.

Regine Jagow-Klaff Image Regine Jagow-Klaff Image
Bei schwierigen Verhältnissen kann die Vereisung die beste oder einzige Lösung sein.

Wussten Sie schon?

Die Boden­ver­ei­sung ist eine sichere und umwelt­freund­li­che Methode, um wasser­ge­sät­tigte Böden fester und wasser­dich­t zu machen. Der Kälteträger befindet sich in einem geschlos­se­nen Kreislauf und gelangt nicht ins Erdreich. Die Boden­ver­ei­sung kommt bei schwierigem Baugrund im Tief- und Tunnelbau sowie im Schachtbau zum Einsatz. Vor allem in inner­städ­ti­schen Bereichen hat sich die Baugrund­ver­ei­sung in den letzten Jahren bei Baumaß­nah­men oft bewährt. Um den Boden ohne weitere Zusatz­maß­nah­men vereisen zu können, muss er einen ausreichend hohen Wasser­ge­halt aufweisen und nur langsam vom Grundwasser durch­flos­sen werden.

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