Startseite > Services > Seismische Tiefenbestimmung

Seismische Tiefenbestimmung von Fundamenten und Spundwänden

Die Tiefenbestimmung von Fundamenten und Spundwänden erfolgt hier mit dem Verfahren der Refraktionsseismik.
Dabei wird die physikalische Eigenschaft ausgenutzt, dass verschiedene Materialien unterschiedliche Wellengeschwindigkeiten besitzen. Da das Material eines Bauwerks immer eine höhere Wellengeschwindigkeit als das Erdreich besitzt, ist dieses Messverfahren anwendbar (Beton >3.500m/sec, Stahl ca. 6.000m/sec, Erdreich ca. 500m/sec).
Dass Messverfahren wird z.B. in der französischen Norm NF P 94-160-3 beschrieben.

Voraussetzungen für die Messung

Für die Messung ist es i.d.R. erforderlich, ein Messrohr neben dem Element, dessen Tiefe gemessen werden soll, in das Erdreich einzubringen. Dieses Messrohr sollte möglichst nah am Fundament bzw. der Spundwand eingebracht werden. Die Entfernung vom Messrohr zum Fundament bzw. der Spundwand sollte nicht größer als ein Meter und über die gesamte Länge möglichst konstant (also i.d.R. senkrecht) sein. Die Tiefe des Messrohres sollte deutlich unter der zu erwartenden Tiefe des Elements, dessen Tiefe gemessen werden soll, liegen. Das Messrohr sollte aus Kunststoff bestehen, so dass das Messsignal nicht zu stark gedämpft wird.
Das Messrohr wird vor dem Einbringen unten verschlossen, der Ringraum wird verfüllt und das Rohr wird für die Messung mit Wasser befüllt.

Messprinzip

In das Element, dessen Tiefe bestimmt werden soll, wird über der Erdoberfläche ein mechanischer Impuls eingeleitet. Dieser durchläuft das Fundament bzw. die Spundwand in die Tiefe, wird aber auch seitlich in das Erdreich abgestrahlt.
Beim Übergang des Impulses in das umliegende Erdreich, verlangsamt sich die Wellengeschwindigkeit, da diese im Bauteil wesentlich größer ist als im Erdreich.
Die Ankopplung des Sensors / der Sensoren erfolgt durch das im Messrohr befindliche Wasser über die Außenwand des Messrohres selbst.
Gemessen wird in verschiedenen Tiefen die Zeit, die zwischen der Einleitung des Messimpulses (Hammerschlag = t0) und der Registrierung des Impulses in den verschiedenen Messtiefen verstreicht (tn).

Möglichkeiten der Anwendung des Messverfahrens

Die Art der Einleitung des Messimpulses ist abhängig von den Gegebenheiten vor Ort und der Messtiefe. Muss ein starker Impuls eingebracht werden, ist u.U. ein geeignetes Baugerät vorteilhaft.
Bei Spundwänden, welche den Impuls sehr gut in die Tiefe leiten, ist i.d.R. ein Hammerschlag ausreichend.
Bei der Entscheidung Messkette / Einzelsensor spielt es eine Rolle, ob viele Messstellen vorhanden sind, so dass die höheren Kosten der Messkette gegenüber dem Einzelsensor durch die geringeren Personalkosten bei der schnelleren Abwicklung der einzelnen Messung aufgewogen werden.

Auswertung der Messungen


Wie in der Grafik zu sehen ist, wird die Messkurve (blau) aus den Messungen der Signallaufzeit (rot) in den verschiedenen Tiefen erstellt. Dabei setzen sich die Signallaufzeiten je Tiefe aus der Laufzeit des Bauteils und des Erdreichs zusammen. Die Gesamtlaufzeit besteht also aus der Addition dieser beiden Signallaufzeiten.
Im oberen Bereich laufen Bauteil und Messrohr parallel, so dass hier die hohe Wellengeschwindigkeit des Bauteils dominiert. Der Anteil des Signalweges vom Bauteil zum Messrohr ist konstant und damit lediglich ein Offset zur Signallaufzeit durch das Bauteil.
Ab der Tiefe, in der das Bauteil endet, bleibt der Anteil des Signalweges vom Bauteil konstant und die Gesamtsignallaufzeit steigt stark an, da nun der Anteil des Signalweges vom Bauteil zum Messrohr über die Tiefe immer stärker dominiert.
Dieser Abfall der Signalgeschwindigkeit (der Knick in der Messkurve) markiert die Tiefe des Fundaments bzw. der Spundwand.

Genauigkeit des Messverfahrens

Die Genauigkeit des Messverfahrens hängt von mehreren Faktoren ab:
nach oben