DE10140300A1

DE10140300A1 - Aufbau der Sohle einer Baugrube

Info

Publication number: DE10140300A1
Application number: DE2001140300
Authority: DE
Inventors: Stefan Brosig
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 2001-08-16
Filing date: 2001-08-16
Publication date: 2003-02-27

Abstract

Über einer natürlichen (z. B. Lehm) oder künstlich hergestellten Dichtungssohle, die bevorzugt durch Rückverankerung oder durch Auflast am Auftrieb gehindert wird, befindet sich eine wasserdurchlässige Schicht, die durch Behandlung des vormals dort befindlichen, gewachsenen geringer wasserdurchlässigen Bodens erzeugt wurde. Diese künstlich wasserdurchlässiger gemachte Schicht verteilt als Filterschicht den Strom von Grundwasser durch eventuell vorhandene Lecks in der Dichtungssohle auf eine größere Fläche und reduziert durch die Verhinderung einer Kanalbildung somit die Gefahr eines hydraulischen Grundbruchs.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft die Verminderung der Wahrscheinlichkeit hydraulischer Grundbrüche an Dichtungssohlen von Baugruben.

Stand der Technik

Bei tiefliegenden Baugrubensohlen ist es bekannt, die Filterwirkung der Auflast dazu auszunutzen, den Durchfluß von Grundwasser durch eventuelle Lecks in der Sohle so stark abzubremsen, daß kein hydraulischer Grundbruch, das heißt, keine Ausschwemmen von Material von unterhalb der Baugrubensohle nach oberhalb der Baugrubensohle auftritt. Die Strömung durch Lecks in der Sohle bleibt dann so schwach, daß sich, zumindestens innerhalb der Bauzeit, kein Kanal nach oben freispülen kann.

Es ist weiterhin schon bekannt gewesen, auf eine freigelegte rückverankerte Baugrubensohle nachträglich eine Filterschicht aufzubringen oder den Übergangsspalt zwischen Baugrubenwand und Sohle mittels einer Anschüttung abzudichten.

Es ist weiterhin aus der Reihe "Vorträge der Baugrundtagung 1990", "Versuchsschacht U-Bahn Strasbourg" bekannt, eine gewachsene Bodenschicht, in dem beschriebenen Falle ungefähr 2 Meter Sand, auf einer über Gewölbewirkung auf die Baugrubenwände verankerten Hochdruckinjektionssohle zu belassen.

Aus der japanischen Hei-4-64618 ist es zur Verhinderung eines hydraulischen Grundbruchs bekannt, eine natürliche (z. B. Lehm) oder künstlich hergestellte wasserundurchlässige Schicht mit darüber befindlicher wasserdurchlässiger Schicht in einer unter der dichtenden Schicht befindlichen Felsschicht rückzuverankern.

Aus der DE 196 04 525 A1 ist ebenfalls eine rückverankerte Dichtungssohle mit darüber befindlicher Filterschicht aus gewachsenem Boden bekannt.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß auf der Dichtungssohle befindliche wasserdurchlässige Schichten aus gewachsenem Boden (Sande) die Wahrscheinlichkeit eines hydraulischen Grundbruchs noch nicht ausreichend reduzieren. Es treten weiterhin sehr kostenträchtige Schadensfälle auf.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Wahrscheinlichkeit hydraulischer Grundbrüche bei Dichtungssohlen, auf denen eine Schicht aus gewachsenem Boden belassen wurde, zu reduzieren.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Wesentlich ist hierbei, die Wasserdurchlässigkeit des gewachsenen Bodens oberhalb der Dichtungssohle wenigstens in einer Schicht oder größeren Bereichen dieses gewachsenen Bodens künstlich zu erhöhen. Diese Schicht künstlich erhöhter Wasserdurchlässigkeit liegt bevorzugt direkt oberhalb der Dichtungssohle oder wenigstens dicht darüber.

Zwischen Dichtungssohle und der Schicht mit künstlich erhöhter Wasserdurchlässigkeit kann z. B. noch eine unveränderte Schicht gewachsenen Bodens von größenordnungsmäßig 30 Zentimetern vorhanden sein. Diese Trennschicht verhindert zum Beispiel eine Vermischung einer noch nicht ausgehärteten Düsenstrahlsohle mit der künstlich wasserdurchlässiger gemachten Schicht bei deren Herstellung.

Die Wirkung der künstlich wasserdurchlässiger gemachten Schicht beruht vermutlich darauf, daß Grundwasser, welches beim Abpumpen des Wassers aus der Baugrube durch ein ungewolltes Leck in der Dichtungssohle nach oben dringt, in dieser wasserdurchlässiger gemachten Schicht den Weg des geringsten Widerstandes nimmt und seitwärts ausweicht, wodurch es danach über eine wesentlich größere Fläche verteilt langsam nach oben aufsteigen kann, dadurch keine turbulenten Vorgänge erzeugt und sich keine Kanäle schafft, die am Leck in der Baugrubensohle zu einem hydraulischen Grundbruchs führen.

Um eine Schicht oberhalb der Dichtungssohle wasserdurchlässiger zu machen, werden die Hohlräume zwischen den Körnern des dort befindlichen gewachsenen Bodens künstlich vergrößert, wodurch sich der Durchflußwiderstand des Wassers deutlich verringert (in grober Näherung nach Hagen- Poiseuille mit 1/r⁴). Dies geschieht entweder dadurch, daß man gröbere Kornbestandteile in den gewachsenen Boden einbringt, oder, indem man das durch die lange Ablagerungszeit sehr dichte Gefüge des gewachsenen Bodens zerstört, woraufhin der Widerstand gegen den Durchfluß von Wasser abnimmt.

Die Zerstörung des Gefüges des gewachsenen Bodens oberhalb der Dichtungssohle kann z. B. mittels eines Schneidstrahles aus Wasser und/oder Luft erfolgen. Im Falle einer Düsenstrahlsohle kann dies gleich anschließend an die Herstellung eines solchen Dichtungssohlenelementes erfolgen, indem oberhalb der Dichtungssohle (eventuell mit etwas Abstand) beim Ziehen des Düsenstrahlgerätes die Zementinjektion abgestellt wird und nur mit Wasser und/oder Luft der Boden aufgeschnitten wird. Dieses Aufschneiden kann deutlich schneller, weniger gründlich und damit billiger erfolgen als die Bodenvermörtelung.

Eine künstlich wasserdurchlässiger gemachte Schicht darf nämlich Fehlstellen enthalten, solange diese nicht zu groß sind. Die Fläche einer Fehlstelle sollte etwa einen Quadratmeter nicht übersteigen.

Die bevorzugte Dicke einer wasserdurchlässiger gemachten Schicht beträgt etwa 10 cm bis einen Meter.

Die erfindungsgemäße wasserdurchlässiger gemachte Schicht ist vor allem bei solchen Dichtungssohlen sinnvoll, die nur relativ wenig auflagernden Boden aufweisen (hochliegende und mitteltiefliegende Sohlen), denn bei solchen Sohlen ist die Gefahr eines hydraulischen Grundbruches viel größer als bei einer dicken auflagernden Bodenschicht. Solche Dichtungssohlen sind, um deren Auftrieb zu verhindern, gewöhnlich rückverankert oder über gewölbeartige Bereiche an den Baugrubenwänden abgestützt.

Die Fig. 1 zeigt eine rückverankerte Dichtungssohle, über der sich eine künstlich wasserdurchlässiger gemachte Schicht befindet. Die Figur zeigt, wie das durch eine (ungewollte) Leckstelle in die Baugrube einströmende Grundwasser sich erst in der wasserdurchlässiger gemachten Schicht ausbreitet, bevor es langsam über eine große Fläche verteilt nach oben aufsteigt, ohne einen Kanal nach oben freizuspülen. Legende 1 Dichtungssohle
2 Rückverankerung
3 gewachsener Boden
4 künstlich wasserdurchlässiger gemachte Schicht
5 Baugrubenumschließung
6 Leck
7 Strömungsrichtung des einströmenden Grundwassers
8 Gründungssohle
9 Geländeoberkante
10 Grundwasserspiegel außerhalb der Baugrube

Claims

1. Sohlenkonstruktion einer Baugrube in drückendem Grundwasser, die als dichtenden Bestandteil mindestens eine Dichtungssohle aus einer natürlichen wasserundurchlässigen Schicht oder einer künstlichen wasserundurchlässigen Schicht aufweist, wobei sich oberhalb der Dichtungssohle und unterhalb der Gründungssohle gewachsener Boden befindet, dadurch gekennzeichnet, daß sich oberhalb der Dichtungssohle und unterhalb der Gründungssohle eine durch Veränderung des gewachsenen Bodens künstlich hergestellte Schicht mit größerer Wasserdurchlässigkeit als der gewachsene Boden befindet.

2. Sohlenkonstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich mindestens in Bereichen der Fläche der Sohlenkonstruktion zwischen der Dichtungssohle und der künstlich hergestellten wasserdurchlässigeren Schicht eine trennende Schicht aus gewachsenem Boden befindet.

3. Sohlenkonstruktion nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlich hergestellte wasserdurchlässigere Schicht eine Dicke von etwa 0,1 bis einen Meter aufweist.

4. Sohlenkonstruktion nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die trennende Schicht aus gewachsenem Boden eine Dicke von etwa 0,05 bis 0,5 Meter aufweist.

5. Sohlenkonstruktion nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlich hergestellte wasserdurchlässigere Schicht aus dem mit einem Düsenstrahl aus Wasser oder Luft oder beidem aufgeschnittenen gewachsenen Boden besteht.

6. Sohlenkonstruktion nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlich hergestellte wasserdurchlässigere Schicht aus dem Material des gewachsenen Bodens plus darin eingebrachtem grobkörnigeren Material besteht.

7. Sohlenkonstruktion nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlich hergestellte wasserdurchlässigere Schicht Fehlstellen geringerer Wasserdurchlässigkeit aufweist, und daß diese Bereiche kleiner als etwa ein Quadratmeter sind.

8. Sohlenkonstruktion nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die künstlich hergestellte wasserdurchlässigere Schicht aus, sich bevorzugt überlappenden, zylinder- oder diskusförmigen Bereichen zusammengesetzt ist.