Gründung eines Stahlwerks in Brasilien

Das knapp 9 km² große Werks­ge­lände umfasst zwei Hochöfen, eine Kokerei, eine Sinter­an­lage, Konverter und Gießanlagen, Lager­flä­chen für Rohstoffe, einschließ­lich zugehöriger Infra­struk­tur mit Tief­see­ha­fen und Eisen­bahn­stre­cke. Ein Kraftwerk, Aufbe­rei­tungs­an­la­gen für Wasser und Abwasser sowie verschie­dene Anlagen für die Nach- und Weiter­be­hand­lung der Stahl­bram­men und der Hoch­ofen­schla­cke kommen hinzu. Für die Fläche bestand Über­flu­tungs­ge­fahr. Vor Baubeginn wurde daher das Gelände durch Aufspülen von rund 10 Mio. m³ Meeressand um 1-2 m aufgehöht. Auch der Untergrund war aus Grün­dungs­sicht extrem schwierig: Bis in Tiefen von 25 m liegen weiche organische Tone vor. Darunter folgen Sande in lockerer bis dichter Lagerung mit einge­schal­te­ten Tonlinsen. Etwa 35 m unter Ursprungs­ge­lände stehen Fest­ge­steine aus Granit und Gneis an, die in den oberen Metern verwittert sind. Die Sande sind grund­was­ser­füh­rend, wobei der Druck­was­ser­spie­gel bis zur Gelän­de­ober­kante reicht.

Das hohe Gewicht der Bauwerke und Lager-, Montage- und Fahrflächen erforderten in Verbindung mit dem schlechten Untergrund innovative Gründungslösungen. Als geotechnische Herausforderung für die Planung und Bauausführung gestaltete sich vor allem die Einhaltung zulässiger Verformungen in Verbindung mit den extrem setzungsanfälligen Böden. Das Abklingen der Verformung der belasteten Tonschichten dauert ohne Zusatzmaßnahmen mehrere Jahre.

Um diese komplexe Anforderung zu meistern, erstellten wir auf Basis geotech­ni­scher Feld- und Labor­ver­su­che ein Baugrund­mo­dell. Unsere Berech­nun­gen zu Erdstatik, Setzungen und Stand­si­cher­heit mündeten darin, die Anlagen und Gebäude vorrangig auf Fertig­pfähle aus Beton und Stahl oder Ortbe­ton­pfähle zu gründen. Bei den weniger setzungs­emp­find­li­chen Lager-, Arbeits­flä­chen und Standorten für Schwer­last­krane setzten wir nahezu die gesamte Palette der Baugrund­ver­bes­se­rungs­ver­fah­ren zur Verdichtung, Verfes­ti­gung oder des Ersatzes des anstehenden Bodens ein. Oft nutzten wir Sand- und Schot­ter­säu­len, meist in Kombination mit geokunst­stoff­be­wehr­ten Trag­schich­ten (Geogitter), die mit Hilfe numerischer Berech­nun­gen entworfen und auf Grundlage vorher­ge­hen­der Tests in entspre­chen­den Versuchs­fel­dern bestätigt und überwacht wurden. Die Vorwegnahme von Setzungen durch Vorbe­las­tun­gen und Drai­na­ge­ele­mente als Konso­li­die­rungs­be­schleu­ni­ger war ein wichtiges Element unseres Grün­dungs­kon­zepts.

CDM Smith half, die Über­flu­tungs­ge­fahr des Geländes zu beseitigen. Unser Projektteam überwachte sämtliche Grün­dungs­ar­bei­ten auf der Groß­bau­stelle vor Ort. Für die Gründung des Stahlwerks wurden rund 2.200 km Pfähle, 5.000 km Sand-, Kies- und Schot­ter­säu­len hergestellt, 5.000 m³ Boden vermörtelt, 3.500 km Verti­kald­rä­na­gen in den Baugrund einge­sto­chen und etwa 500.000 m³ Vorlast­ma­te­rial bewegt.