Geozellen sind dreidimensionale Zellen aus polymeren Kunststoffen, die durch Schweißen, Kleben oder andere Verfahren miteinander verbunden, ein zusammenhängendes Netz einzelner Zellen bilden. Sie werden am Einsatzort aufgespannt und anschließend mit einem Füllmaterial befüllt und verdichtet. Die Zellenwände verhindern dabei das seitliche Ausdehnen des Füllbodens unter Belastung und erhöhen dadurch im Vergleich zum unbewehrten Boden die Steifigkeit und die Tragfähigkeit des Bodens.

Der wesentliche Bewehrungseffekt der Geozellen besteht darin, dass die Zellenwände den von ihnen eingeschlossenen Boden horizontal zusammenhalten und so die seitlichen Verformungen des Bodens unter Belastung einschränken, wodurch das Kraft-Verformungsverhalten des Bodens verbessert wird. Bei Belastung des mit Geozellen bewehrten Bodens wird die seitliche Ausbreitung des bewehrten Materials durch die Ringzugkräfte der Geozellen und den passiven Erdwiderstand der anliegenden Zellen zurückgehalten (Abbildung 01).

Abbildung 01: Tragsystem Geozellen

Da der passive Erdwiderstand mit zunehmenden Verformungen ansteigt, handelt es sich bis zu einer bestimmten Belastung um ein sich selbst stabilisierendes System. Die aufgebrachten Belastungen aktivieren Ringzugkräfte in den Geozellenwänden, welche dem eingebauten Boden zusätzliche Festigkeit verleihen, die, wie in Triaxialversuchen nachgewiesen wurde, als eine Art der scheinbaren Kohäsion betrachtet werden kann.

Durch Mobilisierung der scheinbaren Kohäsion, der damit verbundenen Festigkeitserhöhung und durch das Zusammenhalten des Bodens durch die Zellenwände, weist das Verbundsystem zwischen Geozelle und Boden im Vergleich zum unbewehrten Boden eine höhere Steifigkeit auf. Die Steifigkeit einer mit Geozellen bewehrten Tragschicht ist nach numerischen Berechnungen im Vergleich zu einer unbewehrten Tragschicht etwa doppelt so groß.

Die Bewehrung eines Bodens mit Geozellen beeinflusst dessen Tragverhalten. Durch die Ausbildung eines Verbundsystems zwischen Geozellen und Boden wird im Wesentlichen

• die Tragfähigkeit des Bodens erhöht
• die Verformungen des Bodens reduziert
• die Spannungsverteilung im Untergrund verändert.

Die positive Wirkung eines mit Geozellen bewehrten Systems gegenüber einem unbewehrten System besteht vor allem in einer signifikanten Erhöhung der Tragfähigkeit und einer Reduzierung der auftretenden Verformungen. Die Erhöhung der Tragfähigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung der auftretenden Verformungen konnte sowohl in Modellversuchen als auch bei ausgeführten Bauprojekten nachgewiesen werden.

Statische Belastungsversuche an einer mit Geozellen bewehrten Bodenschicht ergaben im Vergleich zu einer unbewehrten Tragschicht, dass zur Gewährleistung einer annähernd gleichen Tragfähigkeit eine unbewehrte Tragschicht im Vergleich zu einer mit Geozellen bewehrten Tragschicht mindestens die doppelte Dicke aufweisen muss.

Das wabenförmige Zellsystem der Geozellen wird vor Ort mit Material befüllt und anschließend verdichtet, um die Steifigkeit und Tragfähigkeit des Boden zu erhöhen. Dadurch reduziert sich die Gefahr für Bodenverformungen und das Füllmaterial wird dauerhaft stabilisiert. Zum Befüllen der Geozellen kann unterschiedliches Material, wie beispielsweise Sand, Kies oder Schüttmaterial vor Ort, verwendet werden. Auch eine direkte Bepflanzung oder Begrünung ist denkbar. Unsere TERRAM Geozellen lassen Nährstoffe und Wasser ungehindert durch und tragen so zur Unterstützung einer naturnahen und gesunden Bodenumgebung bei.

Geozellen sorgen im Straßenbau gezielt für die Erhöhung der Standsicherheit und schützen vor Erosionen. Zudem können sie durch die flexible Wabenstruktur nahezu an jeden Untergrund angepasst werden. Unsere TERRAM Geozellen erfüllen dabei höchste Standards und durchlaufen regelmäßig Qualitätskontrollen. Bereits seit über 40 Jahren werden sie erfolgreich in Infrastrukturprojekten eingesetzt.

Bei Projekten im Straßenbau, wie der Umsetzung von Autobahnen, Fahrbahnen, Brückenbauten oder auch Zufahrten, nehmen Stützkonstruktionen eine zentrale Rolle ein. Die Standsicherheit der als Schwergewichtsmauer, Winkelstützwand oder bewehrter Stützkonstruktion erstellten Geländesprünge wird hierbei durch das Gewicht der Stützwand oder horizontale Bewehrungselemente gesichert. Beide Konstruktionstypen können auch mittels Geozellen hergestellt werden.

Abbildung 02: Schwergewichtsmauer

Abbildung 03: Bewehrte Stützkonstruktion

Um beispielsweise eine dauerhafte Stabilisierung zu gewährleisten (aufgrund des geringeren Bodengewichts im Vergleich zum Beton), wäre in vielen Fällen eine einfach zu errichtende, dauerhafte Sicherung der Stützkonstruktion wünschenswert. Dies kann z.B. durch den Einsatz von Geozellen erreicht werden.

Wie eingangs erwähnt werden die Geozellen am Einsatzort aufgespannt und anschließend mit einem Füllmaterial befüllt und verdichtet. Sie verhindern das seitliche Ausdehnen des Füllbodens unter Belastung und erhöhen dadurch die Steifigkeit und die Tragfähigkeit des Bodens. Durch die Verhinderung der seitlichen Verformungen des Bodens unter Belastung wird das Kraft-Verformungsverhalten des Bodens verbessert. Durch die Tragwirkung des mit Geozellen bewehrten Bodens als „steife“ Platte werden die Spannungen im Untergrund erheblich reduziert. Dieses Tragverhalten bewirkt beim Bau der Stützkonstruktion vielfältige Vorteile, die nachfolgend beschrieben werden.

Der Einsatz der Geozellen kann sowohl im Rahmen des Baus einer Schwergewichtsmauer als auch einer bewehrten Stützkonstruktion erfolgen, siehe Abbildung 04 und 05.

Abbildung 04: Schwergewichtsmauer aus Geozellen

Sofern sich aus dem Einsatz der Geozellen ein hoher Materialbedarf ergibt, können anstelle einer bewehrten Stützkonstruktion auch Hybridlösungen errichtet werden. Hierbei stellen nur relativ schmale Geozellenabschnitte eine Außenhaut der Konstruktion dar. Zwischen die Außenhautelemente werden in statisch erforderlichen Abständen Bewehrungselemente eingelegt, die die Haupttragwirkung der Stützkonstruktion gewährleisten. Die statische Berechnung bestimmt die erforderliche Festigkeit und Länge der Geogitterbewehrung. Die Verdichtung (oftmals wird der gleiche Boden als Füllboden für die Geozellen und als Füllboden für die Gitterbewehrung verwendet) erfolgt gleichzeitig mit der Verdichtung des Hinterfüllmaterials.

Verglichen mit einer reinen Geogitterkonstruktion ergeben sich durch den Einsatz der mit Sand oder Kies gefüllten Geozellen zahlreiche Vorteile:

• Schnellere Bauweise, aufwändige Konstruktionen für Schalung oder Umschlagen der Geogitter entfallen.
• Kein Unterhaltungsaufwand für die Geozellen Außenhaut.
• Geogitter und Geozellen wirken durch Reibungskräfte, keine gesondertes Konstruktionselement zur Sicherung der Verbindung notwendig.

Abbildung 05: Bewehrte Stützkonstruktion aus Geozellen

Zusätzlich bieten Lösungen mit Geozellen zahlreiche architektonische und landschaftsgestalterische Vorteile. Die Geozellen können einerseits nahezu senkrecht aufeinandergestapelt werden, andererseits aber auch versetzt errichtet werden, sodass Bermen entstehen, auf denen Bäume oder Sträucher gepflanzt werden können und somit eine natürliche Sichtfläche ergeben. Alternativ können Rankpflanzen gepflanzt werden, sodass von der eigentlichen Konstruktion später nichts mehr zu sehen ist.

Zu beachten ist in jedem Fall eine ausreichende Durchlässigkeit gegen Stauwasser, damit dieses nicht hinter der Stützkonstruktion steht und einen zusätzlichen Druck auf die Stützkonstruktion ausübt. In der Praxis wird dies durch hinter oder unter der Stützkonstruktion geschüttete Drainagepolster aus durchlässigem Schüttmaterial erreicht.

Alternativ kann eine ausreichende Drainage auch durch die Einlage von Geotextilien sichergestellt werden. Geotextilien, wie das TERRAM GT Textilvlies, werden im Straßenbau oftmals dank ihrer hervorragenden Wasserdurchlässigkeit eingesetzt. Sie filtern kleinste Bodenbestandteile oder werden auch zur Trennung verschiedener Bodenarten genutzt. Dadurch wird die Stabilität im Unterbau verbessert.