DE10039769C2 - Verfahren zur Stabilisierung von Böschungen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Stabilisierung von Böschungen (6) oder Dämmen (1) insbesondere solche, auf denen ein Verkehrsweg (2) angeordnet ist, bei dem zunächst der Böschungsbruchkreis oder die Gleitlinien (4, 5) in dem zu stabilisierenden Bereich der Böschung berechnet und ermittelt wird bzw. werden und Verankerungselemente in der Weise eingebracht werden, daß diese den Böschungsbruchkreis bzw. die potentiellen Gleitlinien (4, 5) schneiden. DOLLAR A Um Böschungen schnell und mit geringem Aufwand zu stabilisieren, wird vorgeschlagen, mit Hilfe einer mit einem Führungsgerüst (9) und einer 10 m bis über 30 m langen Lanze (8) ausgestatteten Baggerlafette (7) hochfeste textile Ankerbänder (10) in der Weise einzubringen, daß die Ankerbänder den Böschungsbruchkreis (4) bzw. Böschungsbruchkreise (4, 5) in dem jeweils günstigen Winkel schneiden und am vorderen Ende der Ankerbänder Anker zu befestigen, die sich im festeren Untergrund verankern und die anderen Enden der Ankerbänder mit sich auf die Böschung (6) abstützende, lastverteilende Elemente wie Platten, Schienen oder Wülste zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung von Böschungen, Dämmen oder Deichen, insbesondere solche, auf denen ein Verkehrsweg angeordnet ist, bei dem zunächst der Böschungsbruchkreis bzw. die Gleitlinie oder die Böschungsbruchkreise bzw. die Gleitlinien in dem zu stabilisierenden Bereich der Böschung berechnet und ermittelt wird bzw. werden und die Verankerungselemente in der Weise eingebracht werden, daß diese den Böschungsbruchkreis bzw. potentielle Gleitlinien schneiden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 42 26 067 A1 bekannt. Zur Stabilisierung von rutschgefährdeten Hanglagen an einer Böschung entlang eines Verkehrs­ weges wird bei diesem bekannten Verfahren im Randbereich des Verkehrswe­ ges durch Abtragung des Bodens der vorhandenen Böschung ein Einschnitt mit waagerechter Sohle gebildet, und in die Sohle wird eine Reihe von Stahlpfählen vertikal in den Böschungsuntergrund soweit eingebracht, daß diese potentielle Gleitflächen durchdringen, und die aus dem Erdboden herausragenden Abschnitte der vertikalen Stahlpfähle werden mit schräg ins Böschungserdreich eingetriebenen Schrägpfählen aus Stahl verbunden, wobei auch die Schrägpfähle potentielle Gleitflächen durchdringen.

Dieses Verfahren ist relativ aufwendig, zumal auch die Schrägpfähle aus Stahl Injektionspfähle sind, durch welche zur Verfestigung des umgebenden Erdreichs Zementmilch injiziert wird.

Aus der DE 43 25 048 C1 ist ein Verfahren zur Sicherung von rutschungsgefähr­ deten Hängen bekannt, bei dem

• - von einer Stelle außerhalb des Hanges eine Bohrung durch die Gleitfläche der Rutschung hindurch vorangetrieben wird und
• - von der Bohrung aus Injektionsmittel zur Verfestigung des umliegenden Bodenbereiches der Bohrung in den Boden injiziert werden.

Dieses Verfahren ist nur an solchen Böschungen und Hängen mit Erfolg anwendbar, deren Bodenstruktur ausreichend körnig ist, so daß durch Ein­ spritzen eines Verfestigungsmittels, z. B. Zementsuspension, um die Bohrung ein verfestigter Bereich entsteht.

Ferner ist aus der DE 36 30 969 A1 ein Verfahren zur Stabilisierung rutschge­ fährdeter Erdmassen bekannt, bei dem durch die rutschgefährdeten Erdmassen hindurch mehrere Löcher geformt werden, eine Bewehrung in jedem Loch angeordnet und anschließend ein Füllstoff in jedes Loch eingebracht wird, wobei als Bewehrung eine elastisch verformbare Kunststoffmatte verwendet wird, die vor ihrer Anordnung in dem jeweiligen Loch rohrförmig gebogen wird, und als Füllstoff ein schüttfähiges Gut verwendet wird, das in den von der Kunststoffmatte begrenzten Raum eingebracht wird. Als Füllstoff wird Schotter, Kies oder Schlacke verwendet.

Ferner ist bekannt, daß zur schnelleren Konsolidierung von Böden unter Aufschüttungen Vertikaldrains eingesetzt werden, um dem Boden Wasser zu entziehen und eine schnellere Setzung des Untergrundes einzuleiten. Diese Drains werden mit Hilfe von Lanzen vertikal in den weichen Untergrund eingebracht. Damit sie beim Herausziehen der Lanzen im Boden verbleiben, werden sie mit Hilfe von Ankerplatten im Boden festgehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine bruchgefährdete Böschung schnell und mit geringem Aufwand stabilisiert oder saniert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit Hilfe einer mit einem Führungsgerüst und einer 10 m bis über 30 m langen Lanze ausgestat­ teten Baggerlafette hochfeste textile Ankerbänder eingebracht werden in der Weise, daß die Ankerbänder den Böschungsbruchkreis bzw. die Böschungs­ bruchkreise in dem jeweils günstigsten Winkel schneiden und am vorderen Ende der Ankerbänder Anker befestigt sind, die sich im festeren Untergrund verankern und daß die anderen Enden der Ankerbänder mit sich auf die Böschung abstützende, lastverteilende Elemente wie Platten, Stangen, Schienen oder Wülste verbunden werden. Die Anker sorgen dafür, daß die Bänder beim Herausziehen der Lanze vorgespannt werden können. Zweckmä­ ßigerweise sind die Anker aufklappbar, so daß sie durch Zurückziehen der Ankerbänder aufklappen.

Die Ankerbänder sind beispielsweise 8 cm bis 12 cm breit und 10 m bis 30 m lang. Ihre maximale Zugfestigkeit kann beispielsweise 100 kN oder 200 kN betragen. Beim Herausziehen der Lanzen oder auch später werden Zugkräfte auf das Ankerband ausgeübt, wodurch sich der aufklappbate Anker öffnet und das Ankerband vorgespannt wird.

Bereits kurz nach dem Herausziehen der Lanzen schließt sich der weiche Boden fest um die Ankerbänder, was zu einem sehr hohen Widerstand gegen Herausziehen und damit zu hohen Ankerkräften führt, insbesondere, wenn der Anker aus einer offenen Gitterstruktur besteht, in die sich der Boden einpressen kann.

Um die Ankerkräfte zu erhöhen und damit eventuell die Ankerlänge zu verringern oder die Anzahl der Bänder zu reduzieren, kann die Affinität des weichen Bodens noch dann verstärkt werden, wenn die Ankerbänder gleich­ zeitig dränen können. Es bilden sich dann um die Ankerbänder Zonen von stärker konsolidiertem Boden, die einen höheren Widerstand gegen Heraus­ ziehen gewähren.

Die Ankerbänder werden in Abhängigkeit ihrer Belastbarkeit und in Abhän­ gigkeit von den aufzunehmenden, dem Böschungsbruch entgegengerichteten Kräften in Abständen von 0,25 m bis 1,50 m nebeneinander in Längsrich­ tung der Böschung oder des Dammes gesetzt.

Der Schnittwinkel sollte größer sein als 10° und kleiner als 55° weil bei einem zu kleinen Schnittwinkel die Gefahr besteht, daß der nicht präzise bestimmbare Böschungsbruchkreis nicht geschnitten wird und bei einem zu großen Schnittwinkel die Zugkraft des Ankerbandes nicht genügend der Bewegung der brechenden Böschung entgegengerichtet ist.

Zur Verankerung und Kraftverteilung des oberen, an der Böschung heraus­ tretenden Endes der Ankerbänder werden die Ankerbänder so eingesetzt, daß ein Stück von etwa 3 m bis 6 m Länge übersteht. Dieser überstehende Teil wird nach Umschlingung eines länglichen Körpers, der sich im wesentlichen horizontal in Längsrichtung des Dammes oder der Böschung erstreckt, zurückgefaltet und verankert.

Der längliche Körper kann beispielsweise eine Schiene oder dergleichen sein, an dem mehrere Ankerbänder angreifen. Vorteilhafterweise wird der längliche Körper von mindestens einem mit Erde, Sand oder Kies gefüllten geotextilen Schlauch gebildet. Der längliche Körper kann aber auch von einem Erdpolster oder einem Erdwulst gebildet sein, der von einer geotexti­ len Bahn, z. B. einem Vliesstoff oder einem Gittergewebe, umhüllt ist.

Oberhalb des Einsatzes der Ankerbänder kann die Böschung bis zur Hori­ zontalen über einen Bereich von beispielsweise 3 m bis 5 m abgetragen werden und nach Einsetzen, Spannen und Umfalten eines Ankerbandes Boden, Sand, Steine auf die Rückfaltung des Ankerbandes aufgeschüttet werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Ankerbänder in den weichen Boden getrieben, die aufgrund ihrer offenen Struktur besonders gut im Boden haften, so daß eine hohe Kraft benötigt wird, sie aus dem Boden herauszuziehen. Die wasserabführende Wirkung der Ankerbänder erhöht deren Haftkraft. Gleichzeitig wird der die Ankerbänder umlagernde Boden konsolidiert und damit seine Scherfestigkeit verbessert. Die im Boden fixierten Ankerbänder durchschneiden den Gleitkreis in einem jeweils zu bestimmenden optimalen Winkel und verhindern somit den Grundbruch. Je höher die Haftkraft, desto kürzer sind die benötigten Längen der Ankerbän­ der. Die an den Enden der Bänder angebrachten Anker dienen nur zum Festhalten während des Einbauens und haben nach der Konsolidierung des Bodens keine Funktion mehr, weil die Haftung der Ankerbänder im Boden ausreicht.

In der folgenden Beschreibung wird das Verfahren nach der Erfindung sowie die dabei zur Anwendung kommenden Ankerbänder unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Erddamm,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung mit Lafette beim Einbringen einer Lanze,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung mit einem mit der Lanze eingesetzten Ankerband,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung mit Aufschüttung;

Fig. 5 Detaildarstellung der oberen Verankerung,

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Drain-Ankerband,

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Drain-Ankerband.

Die Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Damm 1, über den ein Verkehrsweg 2, zum Beispiel eine Straße oder eine Eisenbahnstrecke, verläuft und die neben einem Gewässer 3, z. B. einem Flußlauf oder einem Kanal, angeordnet ist. In einem derartigen, durch Aufschüttung des am Ort befindlichen Bodens errichteten Dammes 1 bilden sich Gleitlinien 4 und 5 aus, entlang denen der Damm 1 unter entsprechenden Umständen bricht. Ein Dammbruch kann auftreten, wenn nach längerem Regen der Damm durchfeuchtet ist und von Verkehrsweg dynamische Kräfte wie Vibrationen und Erschütterungen auf den Damm 1 einwirken. Auch plötzliche Veränderungen des Standes des Wassers 3 können einen Dammbruch auslösen.

Um einem derartig gefährdeten Damm 1 eine gute Standsicherheit zu geben, werden von der Böschung 6 aus mit Hilfe von 10 m bis über 30 m langen Lanzen 8 Ankerbänder 10 tief in den Damm 1 eingesetzt, und zwar so, daß die Ankerbänder 10 die Gleitlinien 4 oder 5 schneiden. Die Lanze 8, mit deren Hilfe die Ankerbänder 10 in den Damm 1 eingesetzt werden, ist in einem in der Neigung verstellbaren Führungsgerüst 9 einer Baggerlafette 7 geführt und wird hydraulisch angetrieben. Hier können mit relativ geringen Modifikationen die gleichen Geräte eingesetzt werden, wie sie für die Installation von Vertikaldrains verwendet werden.

Wie die Fig. 3 zeigt, ist das untere Ende des Ankerbandes 10 mit Hilfe eines aufklappbaren Ankers 11 im Boden des Dammes 1 verankert. Der Anker 11 hat mindestens einen aufklappbaren Flügel, der sich öffnet, wenn nach dem Einsetzen des Ankerbandes 10 in den Damm 1 das Ankerband 10 etwas zurückgezogen wird. Der Anker 11 kann auch zwei oder mehrere aufklapp­ bare Flügel aufweisen. In Nähe der Dammböschung 6 wird der obere Teil des Ankerbandes 10 zum Dammkern hin umgeschlagen. Damit vom Anker­ band 10 sehr große Kräfte aufgefangen werden können, besteht dieses aus hochfesten, hochmodulen, kriecharmen, synthetischen Garnen und Fäden, die zu einer Gitterstruktur miteinander verbunden sind und eventuell mit Polymer beschichtet sind. Sie können auc aus extrudierten Kunststoffbändern bestehen, die durch entsprechende Verstreckung hohe Festigkeiten erlangen können. Die Ankerbänder 10 sind beispielsweise 8 bis 12 cm breit, beste­ hen vorzugsweise aus Polyester, jedoch sind bei entsprechender Belastung auch andere Polymere wie Polyethylene oder Polypropylene, Polamide usw. und auch Glasgarne oder ähnliches einsetzbar. Je nach Anwendung haben sie eine Festigkeit von 50 bis 200 kN/Band. Für manche Anwendungsfälle haben die Ankerbänder 10 vorteilhafterweise auch eine wasserabführende Funktion. Die Ankerbänder 10 haben zwischen den lastaufnehmenden Fäden Hohlräume, durch welche das Wasser abgeführt wird. Das Eindringen von Boden in die Hohlräume zwischen den lastaufnehmenden Elementen des Ankerbandes wird dadurch verhindert, daß das Ankerband von einem Vliesstoff umhüllt wird, der mit dem Ankerband kraft- und formschlüssig verbunden ist. Je nach der Zusammensetzung des Bodens, aus dem der Damm 1 besteht und je nach der Gefährdung des Dammes oder Deiches sind die Ankerbänder 10 in Abständen von 0,5 m bis 1 m längs des Dammes 1 anzubringen. Je nach Höhe des Dammes oder der Böschung sind Ankerbän­ der 10 in einer Reihe oder in zwei oder drei Reihen anzubringen.

Dort, wo die Ankerbänder 10 in die Böschung 6 des Dammes 1 eindringen und der überstehende Teil 14 des Bandes 10 umgeschlagen wird, erstrecken sich längs des Dammes 1 geotextile Armierungen oder mit Boden gefüllte Gewebeschläuche 13, welche von den Ankerbändern 10 umschlungen sind und die die Ankerkräfte auf eine größere Fläche verteilen.

Wie die Fig. 4 zeigt, wird auf den zum Dammkern hin umgeschlagenen Teil 14 des Ankerbandes 10 eine Bodenaufschüttung 15 aufgebracht und auf der Damm- oder Deichkrone eine Straße oder ein anderer Verkehrsweg verlegt. Neigt der Damm jetzt durch Rotation zum Grundbruch, werden die Ankerbänder sofort auf Zug belastet, während sie gleichzeitig den Gleitkreis durchschneiden. Die kombinierte Funktion von Zugbelastung und Wider­ stand gegen Rotation kann bei vergleichbaren Kosten von keinem anderen System erfüllt werden.

Wie die Fig. 6 und 7 zeigen, können die Ankerbänder 10 aus mehreren Bündeln 16 hochmoduler Kunststoff-Fäden bestehen, die auf eine Vlies­ stofflage 18 aufgeraschelt sind. Die Raschelfäden 19 verbinden die Faden­ bündel 16 mit der Vliesstofflage 18. Durch Umfalten der Vliesstofflage 18 derart, daß die Fadenbündel 16 innen liegen und die obere Bündellage zur unteren Bündellage um eine halbe Bündelbreite versetzt ist, entstehen Zwischenräume 17, durch welche Wasser abgeführt werden kann. Diese Drainagewirkung bewirkt, daß die das Ankerband 10 umgebenden Erd­ schichten schneller konsolidieren.

Bezugszeichenliste

1

Damm

2

Verkehrsweg, Straße

3

Wasser

4

Gleitlinie, Böschungsbruchkreis

5

Gleitlinie, Böschungsbruchkreis

6

Böschung

7

Raupenfahrzeug, Lafette

8

Lanze

9

Rig bzw. Führungsgerüst für die Lanze

10

Ankerband

11

aufklappbarer Anker

12

obere Verankerung

13

gefüllter Gewebeschlauch

14

Rückfaltung des Ankerbandes

10

15

Aufschüttung

16

Bündel hochmoduler Fäden

17

Zwischenräume

18

Vliesstoff

19

Raschelfaden

20

Naht

Claims (10)

1. Verfahren zur Stabilisierung von Böschungen (6), Dämmen (1) oder Deichen, insbesondere solche, auf denen ein Verkehrsweg (2) angeordnet ist, bei dem zunächst der Böschungsbruchkreis bzw. die Gleitlinie (4) oder die Böschungsbruchkreise bzw. die Gleitlinien (4, 5) in dem zu stabilisierenden Bereich der Böschung berechnet und ermittelt wird bzw. werden und Veranke­ rungselemente in der Weise eingebracht werden, daß diese den Böschungs­ bruchkreis bzw. potentielle Gleitlinien (4, 5) schneiden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit Hilfe einer mit einem Führungsgerüst (9) und einer 10 m bis über 30 m langen Lanze (8) ausgestatteten Baggerlafette (7) hochfeste textile Ankerbänder (10) eingebracht werden in der Weise, daß die Ankerbänder (10) den Böschungsbruchkreis (4) bzw. die Böschungsbruchkreise (4, 5) in dem jeweils günstigsten Winkel schneiden und am vorderen Ende der Ankerbänder (10) Anker (11) befestigt sind, die sich im festeren Untergrund verankern und daß die anderen Enden der Ankerbänder (10) mit sich auf die Böschung (6) abstützende, lastverteilende Elemente wie Platten, Stangen, Schienen oder Wülste verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker (11) durch Zurückziehen der Ankerbänder (10) aufklappbar sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Einsetzen eines Ankerbandes (10) ein Stück von mindestens 2 Meter Länge übersteht und dieser überstehende Teil (14) zurückgefaltet wird, wobei dieser Teil einen horizontal zur Böschung verlaufenden lastverteilenden, länglichen Körper (13) umschlingt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Körper von mindestens einem mit Erde, Sand oder Kies gefüllten geotextilen Schlauch (13) gebildet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Körper von einem Erdwulst gebildet wird, der von einem Geotextil, z. B. Vliesstoff oder Gittergewebe, umhüllt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Einsatzes der Ankerbänder (10) die Böschung bis zur Horizontalen über einen Bereich von mindestens 3 m abgetragen ist und nach Einsetzen, Spannen und Umfalten eines Ankerbandes (10) Boden auf die Rückfaltung (14) des Ankerbandes (10) aufgeschüttet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar auf die Rückfaltung (14) des Ankerbandes (10) Schotter oder Kies aufgebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Rückfaltung (14) des Ankerbandes (10) in der Aufschüttung (15) verankert ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankerbänder (10) mehrere lastaufnehmende Bündel (16) hochmoduler Kunststoff-Fäden und zwischen den Bündeln wasserabführende Zwischenräu­ me (17) aufweisen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die lastauf­ nehmenden Bündel (16) hochmoduler Kunststoff-Fäden prallel zueinander und in gleichen Abständen, die kleiner sind als die Durchmesser der Bündel (16), auf eine Vliesstofflage (18) aufgeraschelt oder aufgenäht sind und die Vlies­ stofflage in ihrer Längsmitte so gefaltet ist, daß die Bündel (16) innen liegen und die oberen Bündel (16) zu den unteren Bündeln (16) so versetzt sind, daß sie jeweils zwischen den unteren Bündeln (16) zu liegen kommen und daß sich zwischen den Bündeln (16) wasserabführende Zwischenräume (17) befinden.