Eine HDI-Unterfangung wird auch Düsenstrahlverfahren genannt und gehört zu den Verfahren des Spezialtiefbaus. Der Zweck dieses Verfahrens ist die Erhöhung der Tragfähigkeit des Bodens, was sonst durch das Einrammen von Pfählen bewerkstelligt wird. Mit einer HDI-Unterfangung wird eine Tiefgründung erreicht, also eine Ableitung des Gewichts eines Bauwerks auf tiefer liegende Bodenschichten, die hinreichend aufnahmefähig sind. Umgesetzt wird das durch das Einspritzen eines Betongemischs, das sich mit dem natürlichen Boden verbindet und damit gehärtete Bodenteile ergibt, die meist eine zylindrische Form aufweisen.
Der Ablauf eines Hochdruck-Injektionsverfahrens
Das HDI- oder auch Düsenstrahlverfahren ist in Deutschland durch die DIN EN 12716 geregelt. Als ersten Schritt wird eine Lanze in den Boden abgesenkt oder abgeteuft, was senkrecht oder auch schräg erfolgen kann. Meistens handelt es sich dabei um eine Nassbohrung, die das Erdreich aus der Bohrung wegspült. Dann wird eine mineralische Suspension eingespritzt, bei der es sich um eine Mischung von Flüssigkeit und kleinen Festkörpern handelt. Diese Suspension steht unter einem Druck bis zu 600 bar und hat damit eine hohe Schneidewirkung. Damit wird weicher Boden weggedrückt und die Betonmischung verbindet sich mit dem Boden und verhärtet. Die Düse wird während des Sprühens aus dem Boden gezogen und so entsteht eine Säule im Boden mit einer Festigkeit ähnlich derer von Beton.
Technische Details einer HDI-Unterfangung
Der in diesem Verfahren entstehende Körper aus verhärtetem Bindemittel kann einen Durchmesser von bis zu 1,8 Metern erreichen. Anwendbar ist das Düsenstrahlverfahren in praktisch allen Bodenarten, aber je feinkörniger der natürliche Boden ist, umso geringer ist die erreichbare Festigkeit. Eine Bewehrung mit Stahlelementen kann in dieser Technik nicht eingebaut werden, was sich aus dem Ablauf ergibt. Deshalb können von den im Düsenstrahlverfahren hergestellten harten Bodenelementen keine Biegekräfte aufgenommen werden. Der Suspension kann auch Bentonit zugemischt werden. In diesem Fall ist schon der Frischbeton wasserdicht, was bei Anwendungen im Bereich von fließendem Grundwasser von Interesse ist.
Das Düsenstrahlverfahren lässt sich in drei Typen gliedern:
- Im Simplex-Verfahren kommt eine einzige Düse für den Bindemittelstrahl zum Einsatz. - Im Duplex-Verfahren ist der Bindemittelstrahl von Druckluft ummantelt. - Im Triplex-Verfahren schneidet ein mit Druckluft ummantelter Wasserstrahl zuerst den Boden auf. Erst in einem zweiten Arbeitsschritt wird dann das Bindemittel mit erheblich geringerem Druck eingebracht. Das schont die für das Bindemittel eingesetzte Düse.
Anwendungen für eine HDI-Unterfangung
Allgemein geht es um eine Stabilisierung und damit Nutzbarmachung von Grund, der in seinem natürlichen Zustand für ein Bauprojekt nicht hinreichend geeignet ist. Es ist klar, wie hoch die wirtschaftliche Bedeutung des Verfahrens ist, weil es direkt zur Linderung der Knappheit von Bauland beitragen kann. Eine HDI-Unterfangung stellt einen Körper her, der ähnlich wie ein Pfahl den Baugrund im Sinn einer Tiefgründung tragfähiger macht. Speziellere Anwendungen bestehen aus der Stabilisierung einer Baugrube und dem Abdichten und Festigen von Tunneln und Sohlen von Baugruben. Eine HDI-Unterfangung im engeren Sinn ist die Stabilisierung eines bereits bestehenden Gebäudes. Das kann insbesondere dann notwendig werden, wenn das Fundament eines daneben zu errichtenden Hauses tiefer liegt als das Fundament des bestehenden. Das vorhandene Gebäude wird dann durch die HDI-Unterfangung gestützt.
Wovon hängen die Kosten des Düsenstrahlverfahrens ab?
Es gibt einige wenige Parameter, deren Kenntnis die Kosten eines geplanten Projekts gut einschätzen lassen. Es gibt sogar Online-Tools, mit denen man diese Berechnung durchführen kann. Der erste Parameter ist die Dichte des vorhandenen Bodens und sein Wassergehalt. Dazu kommt die Größe des zu formenden Körpers, den das Düsenstrahlverfahren im Boden herstellen soll. Naheliegend ist auch, dass die Tiefe der Bohrung eine direkte Auswirkung auf die zu erwartenden Kosten hat. Zuletzt geht es um die gewünschte Dichte des DSV-Körpers. Die Dichte muss umso höher sein, je mehr Gewicht der DSV-Körper tragen muss.
Vorteile des Düsenstrahlverfahrens
Eine Tiefgründung lässt sich auch mit anderen Technologien umsetzen. Naheliegend sind die traditionell eingeführten Techniken der Pfahlgründung. Warum sollte man also auf ein DSV zurückgreifen? Zum ersten ist der Geräteaufwand gering und das bedeutet auch ein geringeres Gewicht der eingesetzten Maschinen. Das wiederum erweitert die Einsatzmöglichkeiten des Düsenstrahlverfahrens oder einer HDI-Unterfangung. Es ist sogar möglich, diese Verfahren im Inneren eines bereits bestehenden Gebäudes zu verwenden. Eine HDI-Unterfangung bedeutet fast zwangsläufig, dass man sich in unmittelbarer Nähe eines bestehenden Gebäudes bewegt. Gerade dann ist die geringere Vibrationsbelastung durch dieses Verfahren ein wesentlicher Vorteil. Einrammen von Pfählen wird aus diesem Grund in vielen Fällen nicht nur weniger vorteilhaft sein, sondern überhaupt nicht infrage kommen.