Verfahren und Vorrichtung zur Sicherung der Böschung eines rutschenden oder kriechenden Hanges Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sicherung der Böschung eines rutschenden oder kriechenden Hanges. Je nach der Scherfestigkeit des Erdreichs können ungeschützte Erd- böschungen mit grösserer oder kleinerer Böschungsnei gung und Böschungshöhe ausgeführt werden. über schreitet die Böschungshöhe ein zulässiges Mass oder wird die Böschungsneigung zu steil gewählt, so kann dies infolge zu geringer Standsicherheit dazu führen, dass ein rutschender oder kriechender Hang entsteht.
In der Nähe des kritischen Wertes für die Standsicherheit tre ten zuerst Kriechbewegungen auf, bei welchen das Erd reich mit konstanter Geschwindigkeit, die Zentimeter beträge pro Jahr ausmachen kann, zu Tal fliesst. Ausser diesen Kriechbewegungen können bei noch ungünstige ren Stabilitätsbedingungen Rutschungen auftreten, bei denen mehr oder weniger grosse Erdschollen und kom pakte Erdreichmengen abgetragen werden.
Aber selbst bei anfänglich richtig dimensionierten Böschungen kön nen Rutschungen oder Kriechbewegungen durch nach träglich eintretende, ungünstige hydrologische Umstände wie beispielsweise durch Zunahme des iGrundwasser- spiegels verursacht werden. In diesem Zusammenhang spielt auch die Verwitterung des Gesteins eine wesent liche Rolle, wenn nämlich das verwitterte Gestein eine im Verhältnis zum Ausgangsgestein undurchlässige Masse bildet, die nach Erreichen einer kritischen Dicke abrutscht. Dieser letztgenannte Vorgang kann nach Art und Umfang durch die Bildung von Porenwasserüber- drücken ein beträchtliches Ausmass erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe Böschungen entweder von vornherein höher und/ oder steiler angelegt werden können oder erst nachträg lich aufgetretene Rutsch- oder Kriechbewegungen zum Stillstand gebracht werden können.
Erfindungsgemäss ist hierfür vorgesehen, dass in den Hang von der Böschungsseite her eine Dränagebohrung mit einer leichten Neigung gegen die Horizontale einge- bracht wird und dass in der Bohrung eine Verankerung verlegt wird. Zweckmässig beträgt die Neigung der Bohrung weniger als 25 gegenüber der Horizontalen. Durch das als Brunnen wirksam werdende Bohrloch kann dem Erdreich des zu sichernden Hanges Feuch tigkeit entzogen werden. Eine besonders gute Wirkung kann dann auftreten, wenn die Bohrung mit fortschrei tender Bohrungstiefe im Erdreich ansteigt, so dass ein natürlicher Ablauf des entzogenen Wassers gewährleistet ist.
In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass für die in der Bohrung zu verlegende Verankerung entweder ein Zuganker in das ohne weitere Auskleidung bleibende Bohrloch eingeführt oder dass die Bohrung mit einem Filterrohr ausgestattet wird, das auf Zug be ansprucht werden kann und in Form von an seinem Umfang angreifenden Haftspannungen die Schubkräfte im Erdreich aufnehmen kann. Ein d: rartiges Filterrohr kann aus Stahl, Kunststoff oder Aluminium bestehen und kann zahlreiche Perforierungen aufweisen.
Beide Mass nahmen können zur weiteren Erhöhung der Standfistig- keit des Hanges auch in Kombination angewendet wer den, indem zusätzlich zu dem auf Zug beanspruchten und als Auskleidung der Bohrung dienenden Filterrohr ein Zuganker in das Filterrohr eingebracht wird. Ferner können vom Filterrohr aus und durch dieses hindurch erhärtende Bindemittel, insbesondere Zement oder Ze mentmörtel in das die Bohrung umgebende Erdreich ausgepresst werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform können mehrere Dränagebohrungen nebeneinander, vorzugs weise in gleichem Abstand voneinander ausgeführt wer den und mit einem aus Metall bestehenden oder wenig stens elektrisch leitfähig gemachten Filterrohr ausgeklei det werden. Di: se Filterrohre können in abwechselnder Folge als Kathoden und die diesen benachbarten Filter rohre als Anoden an einer Gleichstromquelle angeschlos sen werden, die zweckmässig eine Spannung von weniger als<B>100</B> V, vorzugsweise eine Spannung von 30 bis 80 V hat.
Weitere Einzelheiten und zweckmässige Weiterbil- dungen ergeben sich aus den nachstehend beschriebanen Ausführungsbeispielen der Erfindungen, welche teilweise in der Zeichnung dargestellt sind.
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch einen an einer Bö schung abgesicherten Hang und Fig. 2 diesen Hang ausschnittsweise in der Ansicht von oben, Fig. 3 einen Querschnitt durch einen anderen Hang, der durch einen Erdanker mit äusserer Ankerplatte ge sichert ist, während Fig. 4 einen horizontalen Querschnitt durch diesen Erdhang und die Anordnung mehrere Ankerplatten und ihrer zugehörigen Verankerungen in der Draufsicht zeigt.
Fig. 5 zeigt ausschnittsweise eine überlastsicherung für eine solche Verankerung.
In den zu schützenden Hang nach Fig. 1. und 2 werden von der Böschungsseite her mehrere Dränage bohrungen 1 bzw. 2 so eingebracht, dass sie annähernd horizontal oder mit einer kleinen, bis zu 25 gegen die Horizontale nach oben oder unten gerichteten Nei gung verlaufen. Wie Fig. 2 zeigt, werden diese Bohrun gen in etwa gleichen Abständen, deren Grösse von der jeweiligen Bodenbeschaffenheit abhängt, ausgeführt. In diese Dränagebohrungen werden nach Beendigung des Bohrvorganges Filterrohre F eingebracht, die als Brun nen wirksam werden und dabei dem Boden Feuchtigkeit entziehen.
Die Filterrohre bestehen in bekannter Weise aus Stahl, Kunststoff oder Aluminium und weisen an ihrem Mantel zahlreiche Perforationslöcher auf oder können mindestens teilweise aus Siebgewebe bestehen oder ein solches Siebgewebe enthalten.
Um den Wasserentzug aus der Böschung zu steigern, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vorgese hen, dass die aus Metall bestehenden oder wenigstens elektrisch leitfähig gemachten Filterrohre F in alternie render Folge an die Klemmen einer Gleichstromquelle mit weniger als 100 V Spannung, vorzugsweise mit einer Spannung zwischen 30 und 80 V angeschlossen werden. Dieser Anschluss erfolgt in der Weise, dass jeweils die in den Bohrlöchern 1 liegenden Filterrohre als Anoden verwendet und an der Gleichstromquelle angeschlossen werden, während die in den Bohrlöchern 2 verlegten Filterrohre als Kathoden dienen. Hierdurch wird in an sich bekannter Weise zusätzlich ein elektroosmotischer Wasserentzug bewirkt.
Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die als Anoden wirksamen, in den Bohr löchern 1 verlegten Filterrohre aus Stahl oder Alu minium bestehen. In diesem Falle wird nämlich um diese Rohre herum eine Zone elektrochemisch verfestig ten Bodens geschaffen, was sich wegen der stabförmigen Ausdehnung der Bohrung sehr günstig auf die Stabilisie rung des Hanges auswirkt. Die Verfestigung kann weiter hin dadurch gesteigert werden, dass zusätzlich in die Filterrohre, vor allem in die als Anoden wirkenden Rohr eine sich nach dem Austritt aus diesen Rohren ver festigende oder erhärtende Flüssigkeit unter Druck ein gepresst wird. In diesem Falle kann unter der Wirkung des elektrischen Stromes die Eindringzone der verfesti genden Flüssigkeiten vergrössert werden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Filterrohr F aus zugfestem Material besteht und daher die über- tragung von Zugkräften möglich macht. Wird nämlich die Bohrung 1 bzw. 2 bis-in standfeste Partien der Bö- schung oder des Erdreiches vorgetrieben, so kann da durch in einfacher Weise eine Verankerung des locke ren Bodens, der sich in der Nähe der Böschungsober fläche befindet, erreicht werden.
Hierzu reicht es in vielen Fällen aus, in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise auf das an der Böschungsoberfläche vorstehende Ende der eingesetzten Filterrohre F jeweils eine Ankerplatte anzusetzen. Die Ankerplatten können eine Grösse von etwa 1 m x 1 m haben und werden je nach den Scher- festigkeitseigcnschaften des Erdreiches an der zu si chernden Böschung in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise mit Abstand so nebeneinander verlegt und jeweils mit einem Filterrohr F oder einem nicht dargestellten,
an stelle eines Filterrohres in die ohne Auskleidung blei bende Bohrung eingebrachten Schubankerstab verbun den, dass sich zwischen diesen als Sicherungselemente wirksamen Ankerplatten Gewölbe ausbilden können. Bei grösseren Böschungsflächen empfiehlt es sich, diese Si cherungselemente rasterförmig mit Abstand voneinander anzuordnen.
Mit Rücksicht auf die Überbelastungen, denen die Zugankerstäbe oder die auf Zug beanspruchten Drä nagerohre F bei einer solchen Böschungsverankerung durch kriechende Bodenformationen ausgesetzt sein kön nen, wird die Grösse der Ankerplatten so knapp gewählt, dass ohne Überschreitung der höchst zulässigen Zugkraft in den Verankerungselementen der Boden erforderli chenfalls an den Ankerplatten 3 vorbei grundbruchartig in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise an den Zwischen zonen Z der Platten heraustreten kann. Auf diese Weise wird eine gute Überlastungssicherung erzielt.
Denn, wenn auch zwischen den einzelnen Verankerungselementen zeitweise Erdreich austritt, so bleibt doch die dauernde Tragfähigkeit der Verankerung gewährleistet. Beim An- spannen der Verankerung und gegebenenfalls beim Aus pressen der Primärbohrungen konsolidiert der Boden um diese Primärbohrungen herum und kann den dabei auftretenden Porenwasserüberdruck in die Sekundär bohrungen entspannen.
Wenn die Zugkräfte, die ein nach den Fig. 3 bzw. 4 verlegtes und mit einer Ankerplatte 3 versehenes Filter rohr F zu übertragen imstande ist, nicht ausreichen, so können zur Steigerung der Zugwiderstandsfähigkeit Zugankerstäbe in das Filterrohr eingelegt und mit er härtendem Bindemittel verpresst werden.
Die Kraft übertragung des zugfest im Erdreich beispielsweise mit Widerhaken oder dergleichen verankerten Teiles der Zugankerstäbe erfolgt dann bei Bewegung des Erd- reiches selbsttätig in Form von Haftspannungen, die unmittelbar in den Boden eingeleitet werden.
Unter Ausnutzung dieser Möglichkeit ist bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel in das Filter rohr F ein Zugankerstab A eingeführt und an seinem vordersten, aus dem Ende des Filterrohres F vorstehen den Ende durch eine Erstinjektion mit Zement oder einem anderen erhärtenden Bindemittel in der durch dichte Schraffur verdeutlichten Kopfankerzone K fest verankert. Sobald das Injektionsgut an dieser Kopfzone erhärtet ist, wird der Zugankerstab A mit einer sich gegen die Ankerplatte 3 abstützenden bekannten Vor richtung vorgespannt, wobei er sich elastisch dehnt.
Durch eine Zweitinjektion wird der bisher nicht um mantelte Teil mit einer Zone Z umschlossen und kraft schlüssig mit dem umliegenden Boden verbunden. Nach dem Aushärten dieser Zone Z wird die Vorspannung gelöst. Durch das Bestreben des Ankerstabes, zurück- zufedern, werden am Umfang der Zweitinjektionszone Z Haftspannungen aktiviert, die auf dem grössten Teil der Ankerstablänge verteilt sind, was sich bei rutschen den oder kriechenden Massen besonders vorteilhaft auswirkt.
Wenn eine Anordnung von Ankerplatten auf der Böschungsoberfläche nicht erwünscht ist, so kann eine Ausreisssicherung der oben geschilderten Art, entweder als Filterrohre oder Zugankerstäbe oder deren Kombi nation ausgebildeten Zugelemente in der Weise erfolgen, dass auf die zu sichernde Böschung anstelle einer aus Beton bestehenden Ankerplatte ein flexibler Verbau 4 grossflächig in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise auf gebracht wird. Dort ist mit 8 ein Zugankerstab bezeich net, welcher an seinem aus der Böschung vorstehenden und durch den Verbau 4 hindurchtretenden Ende ein Schraubgewinde 9 trägt.
Zwischen diesem Zuganker und dem Verbau 4 ist eine überlastsicherung vorgesehen, welche aus einem Hohlzylinder 5 z. B. aus Stahl aus einem in dessen Innenraum hineinragenden Kolben 7 besteht, welcher sich gegen eine auf das Gewinde 9 aufgeschraubte Mutter abstützt. Der zwischen der Stirn fläche des Kolbens 7 und dem Boden des Zylinders verbleibende Zylinderraum 6 ist mit einem Medium gefüllt, das erst von einer bestimmten Druckspannung ab zu fliessen beginnt, beispielsweise Blei.
Wenn dieser Wert erreicht wird, kann das Medium durch eine in der Nähe des Zylinderbodens angeordnete Drosselbohrung 11 entweichen, wobei der Kolben 7 in den Zylinder raum 6 um den bei 12 angedeuteten Dehnweg nachrut- schen kann. Nach Erschöpfen dieses Überlastdehnweges ist es in einfacher Weise möglich, den Zugankerstab 8 zu verlängern und eine neue Überlastsicherung unter Auffüllen des Zylinderraumes 6 einzubauen. Der Vor teil gegenüber der in Fig. 4 dargestellten Anordnung mit Ankerplatten besteht darin, dass kein Durchfliessen des Bodens möglich ist und dass ausserdem die Überlast sicherung einstellbar ist.
Method and device for securing the slope of a sliding or creeping slope The invention relates to a method and a device for securing the slope of a sliding or creeping slope. Depending on the shear strength of the earth, unprotected earth embankments can be constructed with a greater or lesser slope and slope height. If the embankment height exceeds a permissible level or if the slope inclination is chosen to be too steep, this can lead to a slipping or creeping slope due to insufficient stability.
In the vicinity of the critical value for stability, creeping movements occur first, in which the earth flows down into the valley at a constant speed, which can amount to centimeters per year. In addition to these creeping movements, landslides can occur under even more unfavorable stability conditions, in which more or less large clods of earth and compact amounts of soil are removed.
But even with embankments that are initially correctly dimensioned, landslides or creeping movements can be caused by unfavorable hydrological conditions that occur later, such as an increase in the groundwater level. In this context, the weathering of the rock also plays an essential role, namely when the weathered rock forms an impermeable mass in relation to the original rock, which slips off after reaching a critical thickness. This last-mentioned process can reach a considerable extent in terms of type and scope due to the formation of excess pore water.
The invention has for its object to drive a Ver and to provide a device with the help of which slopes can either be created higher and / or steeper from the start or slipping or creeping movements that have occurred later can be brought to a standstill.
According to the invention it is provided for this purpose that a drainage hole is drilled into the slope from the side of the embankment with a slight inclination to the horizontal and that an anchorage is laid in the hole. The inclination of the bore is expediently less than 25 relative to the horizontal. Moisture can be withdrawn from the soil of the slope to be secured through the borehole acting as a well. A particularly good effect can occur if the borehole increases as the depth of the borehole progresses in the ground, so that a natural drainage of the withdrawn water is guaranteed.
In a further embodiment it can be provided that for the anchoring to be laid in the bore either a tie rod is inserted into the bore that remains without further lining or that the bore is equipped with a filter tube that can be subjected to tension and in the form of at its Extensive adhesive stresses that can absorb shear forces in the ground. A similar filter tube can be made of steel, plastic or aluminum and can have numerous perforations.
Both measures can also be used in combination to further increase the stability of the slope by inserting a tie rod into the filter tube in addition to the filter tube that is subjected to tensile stress and serves as the lining of the bore. Furthermore, from and through the filter tube, hardening binding agents, in particular cement or cement mortar, can be pressed into the soil surrounding the bore.
In a preferred embodiment, several drainage bores can be carried out next to one another, preferably at the same distance from one another and are lined with a filter tube made of metal or at least made electrically conductive. These filter tubes can be connected in alternating sequence as cathodes and the adjacent filter tubes as anodes to a direct current source which expediently has a voltage of less than 100 V, preferably a voltage of 30 to 80 V. Has.
Further details and expedient developments result from the exemplary embodiments of the inventions described below, some of which are shown in the drawing.
1 shows a cross-section through a slope secured on a slope and FIG. 2 shows a detail of this slope in a view from above, FIG. 3 shows a cross-section through another slope which is secured by a ground anchor with an outer anchor plate, while Fig. 4 shows a horizontal cross section through this earth slope and the arrangement of several anchor plates and their associated anchors in plan view.
Fig. 5 shows a detail of an overload protection device for such an anchoring.
In the slope to be protected according to Fig. 1. and 2 several drainage holes 1 and 2 are introduced from the slope side so that they run approximately horizontally or with a small, up to 25 against the horizontal incline up or down supply . As shown in FIG. 2, these Bohrun conditions are carried out at approximately equal intervals, the size of which depends on the nature of the soil. After completion of the drilling process, filter pipes F are inserted into these drainage holes, which act as wells and thereby remove moisture from the soil.
The filter tubes are made in a known manner from steel, plastic or aluminum and have numerous perforation holes on their jacket or can at least partially consist of screen mesh or contain such a screen mesh.
In order to increase the drainage of water from the embankment, in the illustrated embodiment it is provided that the metal or at least electrically conductive filter tubes F are connected to the terminals of a direct current source with less than 100 V voltage, preferably with a voltage between 30 and 80 V can be connected. This connection takes place in such a way that the filter tubes located in the boreholes 1 are used as anodes and connected to the direct current source, while the filter tubes laid in the boreholes 2 serve as cathodes. In this way, an electroosmotic dehydration is additionally effected in a manner known per se.
It is of particular advantage here if the effective as anodes, installed in the drill holes 1 filter tubes made of steel or aluminum are made. In this case a zone is created around these pipes electrochemically verfestig th soil, which has a very beneficial effect on the stabilization of the slope because of the rod-shaped extension of the bore. The solidification can be further increased by additionally injecting a solidifying or hardening liquid under pressure into the filter tubes, especially into the tubes acting as anodes after exiting these tubes. In this case, the penetration zone of the solidifying liquids can be enlarged under the effect of the electric current.
In the exemplary embodiment described above, it has proven to be advantageous if the filter tube F is made of tensile strength material and therefore enables the transmission of tensile forces. If the bore 1 or 2 is driven forward into stable parts of the slope or the ground, an anchoring of the loose soil, which is located in the vicinity of the slope surface, can be achieved in a simple manner.
For this purpose, it is sufficient in many cases, in the manner shown in FIG. 3, to place an anchor plate on each of the end of the inserted filter pipes F protruding from the slope surface. The anchor plates can have a size of about 1 mx 1 m and, depending on the shear strength properties of the soil on the slope to be secured, are laid next to each other in the manner shown in FIG. 4 and each with a filter tube F or not illustrated,
Instead of a filter tube, the shear anchor rod, which is introduced into the bore that remains without a lining, ensures that arches can form between these anchor plates, which act as securing elements. For larger slope areas, it is advisable to arrange these securing elements in a grid with a distance from one another.
Taking into account the overloads to which the tie rods or the tensile strained drainage pipes F can be exposed to such a slope anchoring by creeping ground formations, the size of the anchor plates is chosen so tight that the ground is not exceeded without exceeding the maximum permissible tensile force in the anchoring elements If necessary, the anchor plates 3 can emerge in the manner shown in FIG. 4 at the intermediate zones Z of the plates. In this way, a good overload protection is achieved.
Because even if soil occasionally emerges between the individual anchoring elements, the permanent load-bearing capacity of the anchoring is guaranteed. When the anchorage is tightened and, if necessary, when the primary bores are pressed out, the soil consolidates around these primary bores and can relieve the excess pore water pressure that occurs in the secondary bores.
If the tensile forces that are transferred according to FIGS. 3 or 4 and provided with an anchor plate 3 filter tube F is not sufficient, tie rods can be inserted into the filter tube and pressed with it hardening binder to increase the tensile strength .
The power transmission of the tensile strength anchored in the ground with barbs or the like then takes place automatically when the ground moves in the form of adhesive tensions that are introduced directly into the ground.
Taking advantage of this possibility, in the embodiment shown in Fig. 3 in the filter tube F, a tie rod A is inserted and at its foremost, protruding from the end of the filter tube F the end by an initial injection of cement or another hardening binder in the density Hatching made clear head anchor zone K firmly anchored. As soon as the injection material has hardened at this head zone, the tie rod A is biased with a known device that supports itself against the anchor plate 3, whereby it expands elastically.
By means of a second injection, the previously uncovered part is enclosed in a zone Z and positively connected to the surrounding soil. After this zone Z has hardened, the prestress is released. The effort of the anchor rod to spring back causes adhesive stresses to be activated on the circumference of the second injection zone Z, which are distributed over most of the anchor rod length, which is particularly advantageous in the case of slipping or creeping masses.
If an arrangement of anchor plates on the slope surface is not desired, an anti-tear device of the type described above, either as filter pipes or tie rods or a combination of tension elements designed in such a way that on the slope to be secured instead of an anchor plate made of concrete flexible shoring 4 is brought on over a large area in the manner shown in FIG. There, a tie rod 8 is designated net, which has a screw thread 9 at its end protruding from the slope and passing through the shoring 4.
Between this tie rod and the shoring 4 an overload protection is provided, which consists of a hollow cylinder 5 z. B. consists of steel from a protruding into the interior of the piston 7, which is supported against a nut screwed onto the thread 9. The cylinder space 6 remaining between the end face of the piston 7 and the bottom of the cylinder is filled with a medium which only begins to flow from a certain compressive stress, for example lead.
When this value is reached, the medium can escape through a throttle bore 11 arranged in the vicinity of the cylinder base, the piston 7 being able to slide into the cylinder space 6 by the expansion path indicated at 12. After this overload expansion path has been exhausted, it is possible in a simple manner to lengthen the tie rod 8 and to install a new overload protection device while filling up the cylinder space 6. The advantage over the arrangement shown in Fig. 4 with anchor plates is that no flow through the soil is possible and that also the overload protection is adjustable.