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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Führungselementen
als Leitwände
für Schlitzwände, Dichtwände, Bohrpfahlwände o. dgl.
sowie mittels dieses Verfahrens hergestellte Führungselemente als auch deren
Verwendung.
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Nach
dem Stand der Technik ist es bekannt, Schlitzwände, insbesondere Ortbetonschlitzwände, und
Dichtwände
herzustellen, wobei jeweils in einem ersten Schritt nach Räumung der
Schlitz- bzw. Wandtrasse u.a. von Altfundamenten oder ähnlichen
Hindernissen Betonleitwände
eingesetzt werden. Diese bestehen in aller Regel aus Betonfertigteilen
oder werden als Ortbetonelemente in Schalungen hergestellt und dienen
vor allem der Abstützung
der Schlitzoberkante gegen den anwirkenden Erddruck, geben darüber hinaus
aber auch der Baugrube einen Grundriss sowie dem für die Ausgreifung
des Schlitzes eingesetzten Greifer oder einem Meißel die
notwendige Führung.
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Nach
Einsetzen der üblicherweise
aus Beton hergestellten Leitwände
wird entlang der Schlitz- bzw. Wandtrasse Bodenmaterial bis zur
erforderlichen Tiefe ausgegriffen. Dabei auftretende Hindernisse
wie z.B. Felsen können
mittels eines Meißels entfernt
werden. Gleichzeitig wird zur Stützung
des Erdreichs eine flüssige
Suspension, üblicherweise eine
Bentonit-Suspension, eingefüllt,
wobei die Stützung
des Erdreichs durch den entgegenwirkenden hydrostatischen Druck
der flüssigen
Suspension erfolgt. Verluste der in den umgebenden Boden austretenden
Suspension erfordern u.U. die Nachfüllung flüssiger Suspension.
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Zur
Herstellung einer Schlitzwand, insbesondere Ortbetonschlitzwand,
werden nach Aushebung des Schlitzes auf Endtiefe an dessen beiden
Enden Abschalelemente eingesetzt. Der zwischen diesen Abschalelementen
verlaufende Schlitz gibt die Länge der
Lamelle vor. Übliche
Längen
der Lamellen liegen in einem Bereich zwischen etwa 2,8 und 15 m, übliche Breiten
der herzustellenden Schlitzwände
liegen in einem Bereich zwischen 0,4 und 2 m. In den ausgegriffenen
Schlitz wird zwischen die Abschalelemente ein Bewehrungskorb eingestellt
und anschließend
im sogenannten Kontraktorverfahren Beton über ein Schüttrohr, welches bis auf den
Boden des Schlitzes reicht, eingefüllt. Hierdurch wird die Suspension
nach oben verdrängt
und über
eine Entnahmeleitung zur Aufbereitung zu einem Entsander gepumpt.
Nach vollständiger
Füllung
des Schlitzes mit Beton härtet
dieser aus, eine Lamelle der Ortbetonschlitzwand ist fertiggestellt.
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Zur
Herstellung einer Dichtwand wird beim Ausgreifen des Schlitzes im
sogenannten Einphasenverfahren statt einer Suspension aus Bentonit gleich
ein flüssiges
Bentonit-Zement-Gemisch
zur Stützung
des Schlitzes eingesetzt. Dieses härtet anschließend aus
und bildet so eine wasserrückhaltende
Trennwand im Boden. Dabei können
Wandelemente aus Stahl, Beton oder Kunststoff eingestellt sein.
Alternativ kann in einem Zweiphasenverfahren zunächst der Schlitz mit der üblichen
Bentonit-Suspension ausgegriffen und anschließend die Suspension gegen ein
selbsthärtendes
Bentonit-Zement-Gemisch ersetzt werden. Eine Dichtwand erfordert
nicht die Vorsehung von Abschalelementen und damit eine lamellenweise
Erstellung, wie dies bei einer Schlitzwand vonnöten ist.
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Zusätzlich können aus
dem Stand der Technik bekannte Schlitzwände und Dichtwände noch
mit Ankern versehen werden.
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Insbesondere
das notwendige Setzen von Leitwänden
zu Beginn der Herstellung von Schlitzwänden, Dichtwänden o.
dgl. ist zeitintensiv, so dass gewünscht ist, die hiermit verbundenen
Mehrkosten zu reduzieren. Es besteht daher ein Bedarf, hierzu Alternativen
zu finden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren
zur Herstellung von Führungselementen
zur Verfügung
zu stellen, mittels welchem letztendlich Schlitzwände, Dichtwände, Bohrpfahlwände o. dgl.
schneller und kostengünstiger
hergestellt werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren zur Herstellung von Führungselementen, insbesondere
Leitwänden
und Bohrschablonen, für
Schlitzwände,
Dichtwände,
Bohrpfahlwände
o. dgl., wobei
- – in einem ersten Schritt Bodenmaterial
entlang einer Trasse mit einem Bindemittel versetzt wird;
- – in
einem zweiten Schritt nach Verfestigung des Materials dieses mit
mindestens einem Trennschnitt versehen wird, welcher dem Verlauf
der Trasse folgt; und
- – in
einem dritten Schritt das im Bereich der zu bildenden Wand, Pfahlreihe
o. dgl. vorliegende verfestigte Material zumindest teilweise ausgegriffen wird.
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Der
erste Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann mittels bekannter Vorrichtungen zur Vornahme von Bodenverbesserungen
durchgeführt werden.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass im Bereich der Trasse
befindliches Bodenmaterial vor Ort mit dem Bindemittel versetzt
wird, es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zunächst das
Bodenmaterial aus dem Bereich der Trasse zumindest teilweise entnommen
und separat mit einem Bindemittel versetzt und anschließend wieder
entlang der Trasse verfüllt
wird. Weiterhin kann alternativ auch bereits ausgehobenes Bodenmaterial
unmittelbar vor Ort mit einem Bindemittel versetzt und anschließend wieder
entlang der Trasse verfüllt
werden. Das Bindemittel selbst kann aus einer einzigen Komponente bestehen,
es kann jedoch auch eine Mischung mehrerer Komponenten sein.
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Die
im zweiten Schritt eingebrachten Trennschnitte in das verfestigte,
mit einem Bindemittel versetzte Bodenmaterial können ebenfalls mit aus dem Stand
der Technik bekannten Vorrichtungen, beispielsweise mit einem Fugenschneider
oder aber unter Einsatz eines Hochdruck-Wasserstrahlverfahrens,
vorgenommen werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird somit ein kostengünstiges
und mit üblichen
auf Baustellen vorhandenen Geräten
durchzuführendes
Verfahren zur Herstellung von Leitwänden zur Verfügung gestellt,
wodurch insbesondere die zusätzliche
Beschaffung und der Einbau von Betonfertigteilen zur Bildung von
Leitwänden
vollständig
entfällt.
Hierdurch werden Lager- und sonstige Kosten gespart. Das die Leitwände bildende
verfestigte Bodenmaterial gewährt
ebenso wie Betonfertigteile dem Greifer eine ausreichende Führung und
bietet außerdem eine
ausreichende Stütze
gegen den an der Schlitzoberkante angreifenden Erddruck. Vorteilhafterweise kann
das erfindungsgemäße Verfahren
als Linienprozess kontinuierlich durchgeführt werden, so dass innerhalb
einer kurzen Zeit der gesamte Grundriss einer Baugrube durch die
erfindungsgemäß hergestellten
Leitwände
vorgebbar ist.
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In
besonders vorteilhafter Weise werden mindestens zwei Trennschnitte
in dem verfestigten Bodenmaterial im zweiten Schritt vorgenommen. Hierdurch
entstehen Leitwandelemente an beiden Seiten der Schlitzoberkante
und die angreifenden Erddrücke
werden sicher abgefangen. Je nach örtlicher Gegebenheit ist es
jedoch auch ausreichend – bzw.
nicht anders zu verwirklichen –,
dass lediglich auf einer Seite der Schlitzwand eine Leitwand mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren
gebildet wird. Das zwischen den beiden Trennschnitten angeordnete
verfestigte Material wird teilweise oder ganz ausgegriffen, das
nicht ausgegriffene verfestigte Material bildet dann zu beiden Seiten
der Trasse je eine Leitwand. Die Trennschnitte können zur Erzielung bestimmter
Querschnittsformen der Führungselemente
je nach Anforderung ausgeführt
werden. So können
die Trennschnitte bevorzugt bei der Herstellung von Führungselementen,
insbesondere als Bohrschablonen, für Bohrpfahlwände kreisförmig ausgeführt werden,
wobei die Trennschnitte dann überschnitten,
tangierend oder mit Abstand zueinander ausgeführt werden können. Dabei
reicht die Vornahme eines einzigen, in etwa kreisförmig geführten Trennschnittes
aus.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird im vierten Schritt zur Bildung insbesondere einer Ortbetonschlitzwand
oder aber einer Dichtwand das sich unter dem verfestigten Bodenmaterial
im Bereich der Trasse befindliche Material ausgegriffen. Dies ist nicht
notwendig, wenn die erfindungsgemäß hergestellten Leitwände lediglich
als Bohrschablone dienen, beispielsweise um eine Pfahlwand herzustellen. Eine
Bohrschablone, bestehend aus den mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellten Leitwänden,
gibt hier eine ausreichende Fixierung und Führung für die üblicherweise eingesetzten Rammen.
Hierbei muss gegebenenfalls auch nur ein Teil des verfestigten,
zwischen zwei Trennschnitten angeordneten Materials ausgegriffen
werden.
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Das
Bindemittel wird vorteilhafterweise ausgewählt aus einer Gruppe umfassend
hydraulische und/oder bituminöse
Bindemittel. Bevorzugt sind hierbei hydraulische Bindemittel, ausgewählt aus
einer Gruppe umfassend Zement, Gips und/oder Kalk. Das Bindemittel
wird zur Bodenverfestigung in dem als Bodenverbesserung zu charakterisierenden
ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens
eingesetzt, wobei die Vermischung des Bodenmaterials mit dem Bindemittel
vorteilhafterweise als Baumischverfahren oder Zentralmischverfahren
vorgenommen wird. Unter Baumischverfahren wird die Mischung des
Bodenmaterials mit dem Bindemittel unmittelbar vor Ort auch ohne
eine separate und zentrale Mischanlage bezeichnet, wohingegen im
Zentralmischverfahren das Bodenmaterial entlang der Trasse zunächst entfernt
und separat in einer Mischanlage mit dem Bindemittel bzw. dem Bindemittelgemisch
versetzt und anschließend
wieder entlang der Trasse verfüllt
wird.
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Der
große
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt darin, dass dieses als Linienprozess kontinuierlich durchgeführt werden
kann. Dabei können
Leitwände
in großen
Längen
wirtschaftlicher als bisher mit unterschiedlichen Dicken, bevorzugt
mit Dicken in einem Bereich von etwa 0,4 m bis etwa 2,0 m hergestellt
werden. Falls erforderlich, können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
durch eine unterschiedlich tiefe Vermischung des Bodenmaterials
mit Bindemitteln z.B. auch L-profilförmige Leitwände hergestellt wer den. Dabei
wird unmittelbar benachbart dem auszuhebenden Schlitz das Bodenmaterial
bis zu einer größeren Tiefe,
beispielsweise etwa bis zu einer Tiefe von 1 bis etwa 1,5 m in einem
ersten Schritt mit einem Bindemittel oder einem Bindemittelgemisch
versetzt und anschließend
unmittelbar benachbart hierzu auf der dem Schlitz abgewandten Seite
des derart verbesserten Bodens Bindemittel in das Bodenmaterial
in einer Tiefe von beispielsweise etwa 0,5 m eingearbeitet. Das
Bindemittel führt
in Verbindung mit der für
die Abbindung benötigten Feuchtigkeit
zu einer Verfestigung des Bodenmaterials. Die Menge des einzusetzenden
Bindemittels bzw. Bindemittelgemisches richtet sich je nach der Art
und Beschaffenheit des vorliegenden Bodenmaterials.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Führungselemente, hergestellt
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren,
sowie die Verwendung solcher Führungselemente
als Leitwände
zur Herstellung von Schlitzwänden,
Dichtwänden
und/oder Spundwänden
oder als Bohrschablonen zur Herstellung von Pfahlwänden und/oder
Pfählen.
Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand
der Figuren näher
erläutert.
Es zeigen im Einzelnen:
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1:
die Herstellung einer Ortbetonschlitzwand bzw. Dichtwand nach dem
Stand der Technik;
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2:
die Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens in vier Schritten
anhand der Herstellung einer Dichtwand mit eingestellter Spundwand; und
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3:
eine schematische Draufsicht auf mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellte Bohrschablonen für
Bohrpfahlwände
in drei Ausführungsformen.
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1 zeigt
das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung
von Ortbetonschlitzwänden
und Dichtwänden.
Dabei wird in einem ersten Teil des aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens,
in 1 mit A bezeichnet, nach dem Setzen von Betonfertigteilen
als Leitwände 1.1 und 1.2. das
sich zwischen diesen befindliche Bodenmaterial 5 im Bereich
der Trasse mittels eines an einem Seil 4 befindlichen Greifers 3 unter
Zuhilfenahme eines Baggers 2 ausgegriffen. Die Leitwände 1.1 und 1.2 schließen schlüssig mit
der Bodenoberfläche 24 ab.
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Während des
Ausgreifens des Bodenmaterials 5 mittels des Greifers 3 wird
Suspension 6 über eine
Zuleitung 7 in Richtung des Pfeils 8 in den Schlitz
gegeben, um einen hydrosta tischen Gegendruck gegen den Erddruck
aufrechtzuerhalten und den Schlitz zu stabilisieren.
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Wie
Abschnitt B der 1 zu entnehmen ist, wird nach
Erreichen der Endtiefe des Schlitzes zur Herstellung einer Ortbetonschlitzwand
(linker Teil des Teils B der 1) ein Bewehrungskorb 9 in
den Schlitz eingestellt und durch diesen ein Schüttrohr 11 bis zum
Boden des Schlitzes geführt,
wobei in Richtung des Pfeils 12 im Kontraktorverfahren
anschließend
Beton 14 eingefüllt
wird. Dabei wird die z.B. Bentonit-Suspension 6 in Richtung
des Pfeils 13 über die
Zuführung 7 entnommen
und beispielsweise einem Entsander zugepumpt. Ist der Beton 14 bis
auf das Niveau der Bodenoberfläche 24 im
Schlitz eingefüllt,
wird das Schüttrohr 11 gezogen
und die Zuführung 7 entfernt.
Nach Aushärtung
des Betons 14 ist die Lamelle einer Ortbetonschlitzwand
fertiggestellt. Das Einsetzen von Abschalelementen zu beiden Seiten
der Lamelle ist dabei in 1 nicht gezeigt.
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Der
rechte Teil des Teils B der 1 zeigt eine
Dichtwand, wobei hier als Suspension 6 entgegen der Herstellung
einer Ortbetonschlitzwand nicht eine reine flüssige Bentonit-Suspension, sondern
ein Bentonit-Zement-Gemisch über
die Zuführung 7 in Richtung
des Pfeils 8 eingefüllt
wurde (Einphasenverfahren). Anschließend wurde noch eine Spundwand 10 in
den Schlitz eingestellt. Nach Aushärtung des Bentonit-Zement-Gemisches
wird eine wasserrückhaltende
Dichtwand im Boden erhalten.
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2 zeigt
nun das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung von Leitwänden 1.
Abschnitt A der 2 zeigt den ersten Schritt des
erfindungsgemäßen Verfahrens
einerseits in der Aufsicht, andererseits in einer Schnittansicht.
Aus Letzterer ist ersichtlich, dass in einem Bodenbereich 22,
welcher im Verlauf der Trasse 16, in welcher die Schlitzwand bzw.
Dichtwand oder aber die Bohrschablone hergestellt werden soll, das
vorhandene Bodenmaterial 5 mit einem Bindemittel 19,
zugeführt über eine
Zuführung 17 und
verdeutlicht durch den Pfeil 18, unmittelbar dem Bodenmaterial
vor Ort zugegeben wird (Baumischverfahren).
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Die
Vermischung des Bindemittels 19 mit dem Bodenmaterial 5 im
Bereich der Trasse 16 erfolgt über eine Tiefe T von beispielsweise
etwa 1 m, gemessen ausgehend von der Bodenoberfläche 24. Alternativ
kann auch das Bodenmaterial 5 im Bereich der Trasse 16 zunächst ausgegriffen
und getrennt in einem Mischer mit einem Bindemittel 19 versehen und
nachträglich
wieder in den Trassenbereich verfüllt werden.
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Das
mit dem Bindemittel 19 versetzte Material 5 im
Bereich der Trasse 16 härtet
aus, und nach der Aushärtung
werden, wie Teil B der 2 zeigt, mittels geeigneter
Vorrichtungen zwei Trennschnitte 20.1 und 20.2 in
das verfestigte Material 21 zur Herstellung von Schlitz-
oder Dichtwänden
bevorzugt über
die gesamte Tiefe T vorgenommen. Diese Trennschnitte 20.1 und 20.2 bilden
die dem Greifer 3 zugewandte Seite der zu bildenden Leitwände 1.
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Anschließend wird
gemäß Teil C
der 2 mittels eines Greifers 3, welcher an
einem Seil 4 befestigt ist, oder einem anderen Gerät nicht
nur das sich zwischen den Trennschnitten 20.1 und 20.2 befindliche
verfestigte Material 21, sondern zur Herstellung hier einer
Dichtwand mit eingestellter Spundwand auch das darunter befindliche
weitere Material 23 bis zur gewünschten Endtiefe ausgegriffen.
Hierdurch werden die Leitwände 1.1 und 1.2 gebildet. Gleichzeitig
mit dem Ausgreifen wird eine Bentonit-Zement-Suspension 6 über die
Zuführung 7 in Richtung
des Pfeils 8 in den sich bildenden Schlitz zur Ausübung eines
hydrostatischen Drucks gegen den angreifenden Erddruck zugegeben.
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Teil
D der 2 zeigt schließlich die fertiggestellte Dichtwand 25 mit
eingestellter Spundwand 15 sowie den erfindungsgemäß erzeugten
Leitwänden 1.1 und 1.2.
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3 zeigt
in einer Draufsicht drei Ausführungsformen
von Bohrschablonen, die bei der Herstellung von Bohrpfahlwänden Anwendung
finden können.
Die Bohrschablonen dienen dabei der Führung und Fixierung der üblicherweise
eingesetzten Rammen. Teil A der 3 zeigt
fünf Bohrschablonen 26.1 bis 26.5,
welche überschnitten
nebeneinander durch entsprechende Trennschnitte entlang einer Wandtrasse 29 angeordnet
werden. Teil B der 3 zeigt vier Bohrschablonen 27.1 bis 27.4,
wobei diese unmittelbar angrenzend zueinander angeordnet werden,
und Teil C der 3 zeigt schließlich vier
Bohrschablonen 28.1 bis 28.4, welche beabstandet
voneinander angeordnet werden.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
wird die kostengünstige
Herstellung von Leitwänden
direkt vor Ort ermöglicht,
wodurch erhebliche kostenmäßige Vorteile
erzielt werden. Zudem müssen
Lagerkapazitäten
für Betonfertigteile
zur Herstellung der Leitwände
nicht vorgesehen werden.