Verfahren und Eimerkettenbagger zur Herstellung von Schlitzwänden
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schlitzwänden, bei welchem ein ausgehobener Schlitz im Boden mit einer Stützflüssigkeit gefüllt und an einer Stirnseite im wesentlichen kontinuierlich mittels eines Eimerkettenbaggers verlängert wird, sowie ein Eimerkettenbagger zur Ausführung des Verfahrens.
Die Schlitzwandbauweise hat in den letzten Jahren insbesondere für den Verkehrsausbau in Städten, z.B.
beim Bau von Untergrundbahnen eine grosse technische Bedeutung erlangt. Bei der Erstellung von Bauten in verkehrsreichen Stadtgebieten ist es jedoch besonders wichtig, die Bauzeit so kurz wie möglich zu halten, um die Verkehrsbehinderung zu reduzieren.
Zur Herstellung von Schlitzwänden wurde bisher eine Reihe von verschiedenen Verfahren entwickelt und meistens werden die Schlitzwände mittels Seilgreifern ausgehoben.
Es zeigte sich jedoch, dass das Greiferbaggern ebenso wie die verschiedenen anderen Verfahren sehr zeitaufwendig ist, was sich ungünstig auswirkt und in manchen Fällen insbesondere die Wirtschaftlichkeit der Schlitzwandbauweise in Frage stellt.
Auch ist bei den vorbekannten Verfahren meist nicht zu vermeiden, dass in den angrenzenden seitlichen Erdflächen Kavernen entstehen, die einen unnötig hohen Betonverbrauch und unebene Wandflächen zur Folge haben; ebenso ist es bei den bekannten Verfahren notwendig, um Betonieren der Schlitzwände gesonderte Endabsperrungen oder Endschalungen, z.B. Stahlrohre, einzusetzen, was umständlich und kostspielig ist.
Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das bei der Herstellung von Schlitzwänden eine schnellere, rationellere und wirtschaftlichere Baudurchführung ermöglicht.
Dieser Zweck der Erfindung wird dadurch erreicht, dass der Eimerkettenbagger gegen die seitlichen Wandungen des ausgehobenen Schlitzes und gegen die Sohle des Schlitzes so abgedichtet wird, dass auf der der genannten Stirnseite des Schlitzes zugekehrten Seite des Eimerkettenbaggers innerhalb des Schlitzes ein erster flüssigkeitsgefüllter Raum gebildet wird, der von einem hinter dem Eimerkettenbagger gelegenen zweiten flüssigkeitsgefüllten Raum abgetrennt ist, bei welchem weiter der Flüssigkeitsspiegel in dem genannten ersten flüssigkeitsgefüllten Raum gegenüber dem Flüssigkeitsspiegel in dem genannten zweiten flüssigkeitsgefüllten Raum abgesenkt wird, so dass der Eimerkettenbagger von der hydrostatischen Druckdifferenz vorwärts getrieben wird und wobei schliesslich der gebildete Schlitz nachfolgend mit Beton verfüllt wird.
Zur Sicherung des Erdreichs ist der Schlitz in jedem Fall mit vorteilhaft thixotroper Flüssigkeit gefüllt. Die zum Vortrieb notwendige Kraft wird also dadurch aufgebracht, dass in dem vom Eimerkettenbagger an der Stirnseite des Schlitzes umschlossenen Arbeitsraum der Flüssigkeitsspiegel niedriger gehalten wird als im dahinterliegenden Schlitzbereich. Auf diese Weise wird erreicht, dass auf den Eimerkettenbagger eine praktisch gleichmässig verteilte Vortriebskraft wirkt. Hierdurch wird die Möglichkeit des wirksamen Einsatzes eines Eimerkettenbaggers geschaffen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Eimerkettenbaggers zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass der Eimerkettenbagger einen sich längs der Eimerketten erstreckenden Kasten aufweist, dessen Breite etwas geringer ist als die Breite der herzustellenden Schlitzwand, der ferner mit nachgiebigen Dichtungen zur Abdichtung des genannten Kastens gegen die Seitenwandungen des ausgehobenen Schlitzes versehen ist, zum Zweck, dass sich jeweils vor und hinter dem Eimerkettenbagger zwei durch die Kastenwand voneinander getrennte Räume innerhalb des ausgehobenen Schlitzes bilden.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rückseite des Stahlkastens in einer für die Betonierfugen günstigen Form ausgebildet, so dass der Stahlkasten beim Betonieren der Schlitzwände zugleich als Fugenschalung benutzt werden kann.
Die Lenkung des Eimerkettenbaggers in Vortriebsrichtung, insbesondere dann, wenn gekrümmte Schlitzwände herzustellen sind, kann durch einen oberhalb des Geländeniveaus an der Vorrichtung angeordneten Leitarm ermöglicht werden.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. la einen Horizontalschnitt durch einen Eimerkettenbagger nach der Erfindung,
Fig. lb einen Horizontalschnitt durch einen Eimerkettenbagger mit einer anderen Ausbildung der Rückseite des Stahlkastens und
Fig. 2 einen vertikalen Längsschnitt in der Mittelachse eines Eimerkettenbaggers nach der Erfindung.
Anhand der Zeichnungen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Schlitzwand erläutert. Der Schlitz 1 wird mit Hilfe eines Eimerkettenbaggers 2 durch stirnseitigen Aushub des Bodens 3 verlängert.
Wie insbesondere aus den Fig. la und lb zu ersehen ist, enthält der Eimerkettenbagger 2 einen mit Bezug auf eine horizontale Schnittebene U-förmigen Stahlkasten 3, der etwas schmäler ist als der Schlitz 1. Die Eimerketten 4 sind so angeordnet, dass sie an der Stirnseite des Schlitzes von unten nach oben laufend den Boden 8 lösen und fördern. Es sind mindestens zwei Eimerketten 4a und 4b vorgesehen, die so ausgebildet sind, dass sie sich seitlich ineinanderschieben lassen und innerhalb des Stahlkastens 3 nach unten laufen können, wie der Fachmann den Fig. la und lb ohne Schwierigkeit entnehmen kann. Die Eimerketten 4a und 4b sind zweckmässigerweise dadurch gebildet, dass die einzelnen Eimer an Seile 15 angeschraubt werden. Die Führung der Eimer erfolgt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels Führungsschienen 5.
Mit Hilfe von Dichtungsblechen 6 kann der vom Stahlkasten 3 umschlossene Arbeitsraum vom dahinterliegenden Schlitzbereich flüssigkeitsmässig abgetrennt werden, so dass der Flüssigkeitsspiegel 7 im Arbeitsraum gegenüber dem Flüssigkeitsspiegel im dahinterliegenden Schlitzbereich abgesenkt werden kann. Infolge einer solchen Absenkung wirkt auf den Stahlkasten 3 eine praktisch gleichmässig verteilte Vortriebskraft. Auf diese Weise ist es möglich, den Eimerkettenbagger 2 vorzutreiben und die Eimer an das stirnseitige Erdreich 8 beliebig stark anzupressen, so dass eine optimale Förderleistung erzielt werden kann.
Da der Stahlkasten 3 eine durchgehend glatte Rückseite aufweist, ist es möglich, den genannten Stahlkasten beim Betonieren der Schlitzwand gleichzeitig als Fugenschalung zu verwenden. Wie Fig. la zeigt, ist die Rückseite des Stahlkastens 3 zu diesem Zweck in einer der gewünschten Betonierfuge entsprechenden Form ausgebildet, wobei zugleich eine Möglichkeit zum Einbau von Fugenbändern 9 vorgesehen werden kann.
Damit in den freien Raum zwischen dem Stahlkasten 3 und dem seitlichen Erdreich kein Frischbeton eindringen kann, sind an den hinteren Ecken des Stahlkastens weitere Dichtungen 12 angebracht, z.B. in Form aufgeblasener Schläuche aus elastischem Material.
Um ein sicheres Ablösen des Eimerkettenbaggers 2 vom Beton 13 nach dem Abbinden desselben zu erreichen, werden innerhalb des Stahlkastens Rohre 14 angeordnet, durch die über Düsen in die Fuge zwischen dem Stahlkasten 3 und dem Beton 13 Wasser, thixotrope Flüssigkeit oder Luft eingepresst werden kann. Hat sich nach dem Ablösen des Stahlkastens vom Beton ein genügend grosser Spalt gebildet, so kann der Vortrieb des Eimerkettenbaggers auf die oben beschriebene, erfindungsgemässe Weise fortgesetzt werden.
Fig. 1 b zeigt eine Alternative zu der Ausführungsform nach Fig. la. In diesem Fall ist die Fugenschalung 16 vom Eimerkettenbagger 2 während des Vortriebs getrennt und wird jeweils erst vor dem Betonieren der Schlitzwand in den Schlitz so eingesetzt, dass sie sich gegen den Stahlkasten 3 abstützt. Dadurch wird am Eimerkettenbagger selbst die schwierige Betriebsphase des Ablösens vom Beton vermieden, da an der Rückseite des Stahlkastens in jedem Fall eine für den Vortrieb notwendige Flüssigkeitssäule vorhanden ist. Es ist zweckmässig, die Fugenschalung 16 nicht direkt, sondern mittels lösbarer Verbindungen am Stahlkasten 3 abzustützen. Das kann beispielsweise, wie in Fig. 1b dargestellt, durch zwei aufblasbare Schläuche 18 geschehen.
Wird der Druck in den Schläuchen vor Wiederaufnahme des Vortriebs beseitigt, so werden die durch den Druck des Frischbetons an das Erdreich 8 angepressten Eimerketten 4 wieder frei und können unbelastet anlaufen.
Das Ziehen der Fugenschalung 16 nach Wiederaufnahme des Vortriebs und nach genügender Erhärtung des Betons 13 kann ebenfalls durch Einpressen geeigneter Mittel in die Fuge zwischen Beton 13 und Fugenschalung 16 erleichtert werden. Die getrennte Anordnung der Fugenschalung vom Eimerkettenbagger, bzw. deren Ausbau nach jedem Einsatz hat auch den Vorteil, dass die Fugenbänder 9 ausserhalb des Schlitzes auf einfache Weise in die Fugenschalung eingelegt werden können.
Bei Beginn des Vortriebs ist der Flüssigkeitsspiegel 7 im Arbeitsraum zweckmässig ebenso hoch wie im dahinterliegenden Schlitz 1 gehalten, so dass die Eimerketten 4a und 4b unbelastet anlaufen können. Wird dann durch den Betrieb der Eimerketten thixotrope Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum entnommen, so sinkt der Flüssigkeitsspiegel 7 ab und die notwendige Vortriebskraft kommt zur Wirkung. Sollte durch den Betrieb der Eimerketten 4a und 4b allein keine wirksame Spiegelabsenkung erzielt werden, so kann durch zusätzliche Pumparbeit der Flüssigkeitsspiegel 7 abgesenkt, bzw. niedrig gehalten werden. Sinkt der Flüssigkeitsspiegel dagegen während des Vortriebs zu stark ab, so kann durch eine verschliessbare Öffnung 11 im nötigen Masse wieder thixotrope Flüssigkeit vom Schlitz 1 in den Arbeitsraum laufen.
Zur Steuerung der Vortriebsrichtung des Eimerkettenbaggers dient ein oberhalb des Geländeniveaus angebrachter Leitarm 17. Sind gekrümmte Schlitzwände herzustellen, so kann damit der Eimerkettenbagger 2 leicht um seine vertikale Achse verdreht werden, da der Stahlkasten 3 genügend torsionssteif ausgebildet werden kann und der Spielraum zwischen dem Stahlkasten und dem seitlichen Erdreich eine Verdrehung gestattet.
Das Gewicht des Eimerkettenbaggers 2 und die beim Betrieb der Eimerketten auftretenden Reaktionskräfte werden zweckmässig von einem Portalkran 10 aufgenommen. Dadurch wird die Herstellung eines lotrechten Schlitzes gewährleistet und die beim Vortrieb des Eimerkettenbaggers auftretende Reibung auf ein Minimum reduziert. Ausserdem kann entsprechend der Hubhöhe des Portalkrans 10 die Schlitztiefe variiert werden.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist die hohe Förderleistung. Sie wird dadurch erreicht, dass die Eimerketten das Erdreich kontinuierlich fördern, wobei die beliebig zu erhöhende Vortriebskraft, welche über die Schlitztiefe hin gleichmässig wirksam ist, von ausschlaggebender Bedeutung ist.
Es ist somit möglich, die Bauzeit erheblich zu verkürzen und damit die Kosten entsprechend zu verringern.
Auch ist die Bildung von Kavernen im seitlichen Erd reich praktisch ausgeschlossen, so dass ein unnötig hoher Betonverbrauch vermieden wird und völlig ebene Schlitzwände hergestellt werden können.
Method and bucket ladder excavator for the production of diaphragm walls
The present invention relates to a method for the production of diaphragm walls, in which a dug slot in the ground is filled with a support fluid and is extended essentially continuously at one end by means of a bucket chain excavator, and a bucket chain excavator for carrying out the method.
The diaphragm wall construction has in recent years especially for the expansion of traffic in cities, e.g.
attained great technical importance in the construction of underground railways. When building structures in urban areas with heavy traffic, however, it is particularly important to keep the construction time as short as possible in order to reduce traffic obstruction.
A number of different methods have been developed for the production of diaphragm walls and the diaphragm walls are mostly excavated using rope grabs.
It turned out, however, that grab dredging, like the various other methods, is very time-consuming, which has an unfavorable effect and in some cases in particular calls into question the economic viability of the diaphragm wall construction.
Also, with the previously known methods, it is usually unavoidable that caverns arise in the adjacent lateral earth surfaces, which result in unnecessarily high concrete consumption and uneven wall surfaces; likewise it is necessary with the known methods to concretize the diaphragm walls with separate end barriers or end formwork, e.g. Steel pipes, which is cumbersome and expensive.
The purpose of the invention is to create a method which enables the construction of diaphragm walls to be carried out more quickly, more efficiently and more economically.
This purpose of the invention is achieved in that the bucket chain excavator is sealed against the side walls of the excavated slot and against the bottom of the slot in such a way that a first fluid-filled space is formed within the slot on the side of the bucket chain excavator facing the said end face of the slot, which is separated from a second liquid-filled space located behind the bucket ladder excavator, in which the liquid level in said first liquid-filled space is further lowered compared to the liquid level in said second liquid-filled space, so that the bucket ladder excavator is propelled forward by the hydrostatic pressure difference and finally the slot formed is subsequently filled with concrete.
To secure the ground, the slot is always filled with advantageously thixotropic liquid. The force required for propulsion is thus applied by keeping the liquid level lower in the working space enclosed by the bucket chain excavator on the front side of the slot than in the slot area behind it. In this way it is achieved that a practically evenly distributed propulsive force acts on the bucket chain excavator. This creates the possibility of effective use of a bucket chain excavator.
Another purpose of the invention is to create a bucket chain excavator for carrying out the method according to the invention, which is characterized in that the bucket chain excavator has a box extending along the bucket chains, the width of which is slightly smaller than the width of the diaphragm wall to be produced, which is also provided with flexible seals is provided for sealing said box against the side walls of the excavated slot, for the purpose that in front of and behind the bucket chain excavator two spaces separated by the box wall form within the excavated slot.
According to a preferred embodiment of the invention, the rear side of the steel box is designed in a shape that is favorable for the concreting joints, so that the steel box can also be used as joint formwork when concreting the diaphragm walls.
The steering of the bucket chain excavator in the advance direction, in particular when curved diaphragm walls are to be produced, can be made possible by a guide arm arranged on the device above the terrain level.
Using exemplary embodiments, the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Show it:
Fig. La is a horizontal section through a bucket chain excavator according to the invention,
Fig. Lb a horizontal section through a bucket chain excavator with a different design of the rear of the steel box and
Fig. 2 is a vertical longitudinal section in the central axis of a bucket chain excavator according to the invention.
A method for producing a diaphragm wall is explained with reference to the drawings. The slot 1 is lengthened with the aid of a bucket chain excavator 2 by excavating the soil 3 at the front.
As can be seen in particular from FIGS. La and lb, the bucket chain excavator 2 includes a steel box 3 which is U-shaped with respect to a horizontal cutting plane and which is slightly narrower than the slot 1. The bucket chains 4 are arranged so that they are attached to the Front side of the slot from bottom to top continuously loosen and promote the bottom 8. At least two bucket chains 4a and 4b are provided, which are designed so that they can be pushed into one another laterally and can run down within the steel box 3, as the person skilled in the art can see from FIGS. The bucket chains 4a and 4b are expediently formed in that the individual buckets are screwed to ropes 15. In the present exemplary embodiment, the buckets are guided by means of guide rails 5.
With the help of sealing plates 6, the working space enclosed by the steel box 3 can be separated in terms of liquid from the slot area behind it, so that the liquid level 7 in the working space can be lowered compared to the liquid level in the slot area behind it. As a result of such a lowering, a practically evenly distributed propulsion force acts on the steel box 3. In this way it is possible to drive the bucket chain excavator 2 and to press the buckets against the frontal soil 8 as much as desired, so that an optimal conveying capacity can be achieved.
Since the steel box 3 has a continuously smooth rear side, it is possible to use the mentioned steel box as a joint formwork when concreting the diaphragm wall. As FIG. 1 a shows, the rear side of the steel box 3 is designed for this purpose in a shape corresponding to the desired concreting joint, with the possibility of installing waterstops 9 at the same time being provided.
So that no fresh concrete can penetrate into the free space between the steel box 3 and the lateral soil, further seals 12 are attached to the rear corners of the steel box, e.g. in the form of inflated tubes made of elastic material.
In order to achieve a reliable detachment of the bucket chain excavator 2 from the concrete 13 after it has set, pipes 14 are arranged within the steel box, through which water, thixotropic liquid or air can be injected via nozzles into the joint between the steel box 3 and the concrete 13. If a sufficiently large gap has formed after the steel box has been detached from the concrete, the advance of the bucket chain excavator can be continued in the manner according to the invention described above.
Fig. 1b shows an alternative to the embodiment of Fig. La. In this case, the joint formwork 16 is separated from the bucket chain excavator 2 during the advance and is only inserted into the slot before concreting the diaphragm wall so that it is supported against the steel box 3. This avoids the difficult operating phase of detachment from the concrete on the bucket ladder excavator itself, as there is always a column of liquid necessary for the advance on the rear of the steel box. It is advisable not to support the joint formwork 16 directly but by means of detachable connections on the steel box 3. This can be done, for example, as shown in FIG. 1b, by means of two inflatable tubes 18.
If the pressure in the hoses is removed before the advance is resumed, the bucket chains 4 pressed against the ground 8 by the pressure of the fresh concrete are released again and can start unloaded.
The pulling of the joint formwork 16 after the advance has been resumed and after the concrete 13 has hardened sufficiently can also be facilitated by pressing suitable means into the joint between the concrete 13 and the joint formwork 16. The separate arrangement of the joint formwork from the bucket chain excavator, or its removal after each use, also has the advantage that the joint strips 9 can be easily inserted into the joint formwork outside the slot.
At the start of the advance, the liquid level 7 in the working space is expediently kept as high as in the slot 1 located behind it, so that the bucket chains 4a and 4b can start unloaded. If thixotropic liquid is then withdrawn from the working space as a result of the operation of the bucket chains, the liquid level 7 drops and the necessary propulsive force comes into effect. If the operation of the bucket chains 4a and 4b alone does not result in an effective lowering of the level, the liquid level 7 can be lowered or kept low by additional pumping work. If, on the other hand, the liquid level drops too much during the advance, thixotropic liquid can again run from the slot 1 into the working space to the required extent through a closable opening 11.
A guide arm 17 attached above the ground level serves to control the direction of advance of the bucket chain excavator. If curved slotted walls are to be produced, the bucket chain excavator 2 can be easily rotated about its vertical axis because the steel box 3 can be made sufficiently torsionally rigid and the clearance between the steel box and allows the lateral soil to twist.
The weight of the bucket chain excavator 2 and the reaction forces occurring during operation of the bucket chains are expediently absorbed by a gantry crane 10. This guarantees the creation of a vertical slot and reduces the friction that occurs when the bucket chain excavator is driven to a minimum. In addition, the slot depth can be varied according to the lifting height of the gantry crane 10.
A particular advantage of the invention is the high delivery rate. It is achieved in that the bucket chains continuously convey the soil, whereby the propulsive force, which can be increased as required and which is evenly effective over the depth of the slot, is of decisive importance.
It is thus possible to shorten the construction time considerably and thus reduce the costs accordingly.
The formation of caverns in the lateral soil is practically impossible, so that unnecessarily high concrete consumption is avoided and completely flat diaphragm walls can be produced.