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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff Patentanspruch
1.
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Insbesondere
zum Rückhalten
von Wasser ist es bekannt, in einem Untergrund oder Boden (Baugrund)
so genannte Schmalwände
zu errichten, und zwar dadurch, dass durch Eintreiben eines schwertartigen Öffnungswerkzeugs
im Untergrund durch seitliches Verdrängen des Bodens sukzessiv, d.
h. in mehreren aufeinander folgenden Arbeitsschritten aneinander
anschließend
schlitzförmige Hohlräume erzeugt
und diese jeweils z. B. beim Ziehen des Öffnungswerkzeuges mit einer
die Schmalwand nach dem Aushärten
bildenden Masse verfüllt werden.
Das Eintreiben des Öffnungswerkzeuges
erfolgt dabei vorzugsweise durch Rütteln mit einem geeigneten
Rüttelgerät, und zwar
bis zu einer Tiefe die dem untersten Niveau der zu erzeugenden Schmalwand
entspricht.
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Die
zur Erstellung der Schmalwand verwendete Masse ist eine Suspension,
die ein hydraulisches Bindemittel (Zement), Wasser und einen Füller enthält, d. h.
beispielsweise Beton.
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Das
Abbinden der die Schmalwand bildenden Masse nimmt gewisse Zeit in
Anspruch. Bei diesem Verfahren ist daher nicht auszuschließen, daß beim Eintreiben
des Öffnungswerkzeuges
erzeugte Vibrationen oder Erschütterungen
dazu führen,
daß durch
den an einem noch nicht abgebundenen Abschnitt der Schmalwand anstehenden
Boden dieser Abschnitt in einem Teilbereich zusammengedrückt wird
und sich dadurch eine Reduzierung der Schmalwanddicke oder sogar
undichte Bereiche in der Schmalwand ergeben. Problematisch ist dies
insbesondere bei Böden,
die einen hohen Wasser- oder Feuchtigkeitsanteil aufweisen und in
denen sich daher die beim Einbringen des Öffnungswerkzeugs auftretenden
Erschütterungen
besonders wirksam fortpflanzen, beispielsweise bei stark lehmhaltigen
Böden.
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Aus
der
AT 308 004 B ist
ein Verfahren zur Herstellung einer dünnen Dichtungsschürze im Erdreich
durch aufeinander folgendes Eintreiben eines Werkzeuges von I-förmigen Querschnitt
bekannt, bei dem ein Injektionsgut bereits beim Eintreiben des Werkzeuges
in den Boden zugeführt
wird, und zwar ein Schmiermittel zur Herabsetzung der Reibung zwischen
Boden und Werkzeug.
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Aus
der
DE 694 19 110
T2 ist ein Verfahren zur Herstellung von dünnen Wänden im
Untergrund oder Boden bekannt, um insbesondere fortlaufende, wasserdichte
Barrieren zu bilden. Hierbei wird der Untergrund oder Boden sukzessiv
durch Eintreiben eines Öffnungswerkzeuges,
insbesondere eines Spundwandprofils geöffnet und in dem hierbei entstehenden
Hohlraum eine Wandung bildende Masse, insbesondere ein flüssiges Einpressgut
auf der Basis von Wasser, Bentonit, Zusätzen und Zement eingebracht.
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Die
DE 42 19 150 C1 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung einer Mörtelsäule im Erdreich, bei dem eine
Bohrschnecke in den Boden bzw. Untergrund eingedreht wird und über Austrittsöffnungen
an der Bohrerspitze der Bohrschnecke eine Suspension in das Erdreich
abgegeben wird. Die zugegebene Suspension besteht aus einem selbsthärtenden Wasser-
und Bindemittelgemisch und härtet
nach Herausziehen der Bohrschnecke zu einer geschlossenen Mörtelsäule aus.
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Die
DE 41 25 576 A1 betrifft
ein Verfahren zum Einpressen von Pulver in einem weichen Bodenabschnitt
mittels eines Rohres oder Schlauches zur Stabilisierung und/oder
Verdrängung
des weichen Erdreiches bekannt, bei dem trockenes Pulver, insbesondere
Kalkmehl durch das Rohr oder den Schlauch pneumatisch in den Untergrund
eingepresst wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, welches es ermöglicht,
Schmalwände mit
einer verbesserten Qualität
zu fertigen. Zur Lösung
dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem Patentanspruch
1 ausgebildet.
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Bei
der Erfindung wird der Boden oder Untergrund vor dem Eintreiben
des Öffnungswerkzeugs durch
Einbringen eines anorganischen Binde- und/oder Stabilisierungsmittels
zumindest in einem die spätere
Schmalwand umgebenden Bodenbereich stabilisiert, wobei das anorganische
Binde- und/oder Stabilisierungsmittel unter Verwendung einer Mischschnecke
in den Boden oder Untergrund eingebracht wird. Das anorganische
Binde- und/oder Stabilisierungsmittel ist dabei insbesondere so
ausgewählt, dass
durch Einbringen dieses Mittels dem Boden Wasser entzogen wird.
Als anorganisches Binde- und/oder Stabilisierungsmittel eignet sich
insbesondere Kalk und dabei speziell hochaktiver Kalk bzw. Weißkalk (ungelöschter Kalk).
Das Einbringen des Binde- und/oder Stabilisierungsmittels erfolgt
in einem Gasstrom, vorzugsweise mit Druckluft.
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Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird im
Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung und in Draufsicht eine in einem Untergrund
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellte Schmalwand, zusammen mit einer für das Herstellen der Schmalwand
verwendeten Rüttelbohle
(Rüttelträger);
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2 in
schematischer Darstellung einen vertikalen Schnitt des Untergrundes
beim Herstellen der Schmalwand;
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3 in
Einzeldarstellung einen Schnitt durch die Rüttelbohle entsprechend der
Linie I–I
der 2;
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4 einen
Schnitt durch das untere Ende der Rüttelbohle entsprechend der
Linie II–II
der 3.
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In
den Figuren ist 1 ein Untergrund bzw. ein Boden, in welchem
zur Abdichtung beispielsweise einer Baugrube eine so genannte Schmalwand 2 fortschreitend
bzw. abschnittsweise erstellt wird, d. h. in mehreren ineinander übergehenden
bzw. einander überlappenden
Abschnitten 2' und
unter Verwendung einer ein Bindemittel (z. B. Zement), Wasser und
Zuschläge
enthaltenden Masse (nachstehend als Suspension bezeichnet).
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Das
fortschreitende Erstellen der Schmalwand 2 erfolgt mit
einem in den Boden 1 eintreibbaren Öffnungswerkzeug, nämlich mit
einer Rüttelbohle 3,
die u. a. aus einem Doppel-T-Träger 4 aus
Stahl besteht, mit den beiden außen liegenden, voneinander
beabstandeten und parallel zueinander angeordneten Schenkeln 4' und dem diese
Schenkel verbindenden Mittelsteg 4''.
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Das
untere Ende 3' der
Rüttelbohle 3 ist
in der in der 4 wiedergegebenen Weise ausgebildet,
d. h. an diesem unteren Ende 3' ist beidseitig vom Mittelsteg 4'' und auf diesem befestigt jeweils eine
Panzerung in Form eines sich zum unteren Ende 3' hin verjüngenden
Körpers
oder Aufsatzes 5 aus einem hochfesten Stahl vorgesehen,
beispielsweise durch Aufschrauben. Jeder Aufsatz 5 erstreckt sich über die
gesamte Breite des Steges 4',
und zwar von dem einen Schenkel 4' bis an den anderen Schenkel 4', und liegt
mit seiner Längserstreckung senkrecht
zur Längsachse
L der Rüttelbohle 3.
An den sich zum Ende 3' keilförmig verengenden
Aufsatz 5 schließt
sich in Richtung zur Oberseite der Rüttelbohle hin ein weiterer
Aufsatz 6 an, der ebenfalls aus hochfestem Stahl gefertigt
ist und bei der Darstellung der 4 einen
quadratischen oder rechteckförmigen
Querschnitt aufweist, wobei die senkrecht zur Ebene des Steges 4'' verlaufende Querschnittseite des
Aufsatzes 6 gleich der benachbarten Querschnittseite des
Aufsatzes 5 ist. Grundsätzlich
besteht die Möglichkeit,
beide Aufsätze 5 und 6 einstückig herzustellen.
Im Aufsatz 6 ist ein Kanal 7 mit wenigstens einer
Austrittsöffnung 8 zum
Ausbringen der Suspension vorgesehen.
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An
den Aufsatz 6 in Richtung zur Rüttelbohlenoberseite anschließend ist
beidseitig vom Steg 4'' ein weiterer
Aufsatz 9 mit einem Verteilerkanal 10 vorgesehen.
Der Verteilerkanal 10 weist seitliche Austritts- oder Düsenöffnungen 11 auf
und kann zum Ausbringen von einem Luft-Kalk-Gemisch in den Untergrund 1 dienen.
Der Aufsatz 9 ist bei der dargestellten Ausführungsform
jeweils von einem U-Profil aus Stahl gebildet, welches mit seiner
Längserstreckung
senkrecht zur Längserstreckung
der Rüttelbohle 3 angeordnet
ist, und zwar mit der offenen Profilseite an dem Steg 4'' anliegend und dort mit dem Steg 4'' in geeigneter Weise verbunden,
beispielsweise verschweißt,
so dass das U-Profil mit seiner Ausnehmung den geschlossenen Verteilerkanal 10 bildet.
Bei der dargestellten Ausführungsform schließt der jeweilige Aufsatz 9 nicht
unmittelbar an den Aufsatz 8 an, sondern zwischen beiden
ist ein Spalt 12 gebildet, der jeweils im Bereich der dem Steg 4'' entfernt liegenden Außenseite
der Aufsätze 6 und 9 offen
ist, d. h. dort eine schlitzförmige Öffnung bildet.
Es besteht hierdurch die Möglichkeit,
Düsenöffnungen 11' so anzuordnen,
dass sie jeweils in den Spalt 12 münden und hierdurch beim Einbringen der
Rüttelbohle 3 in
den Untergrund besonders gut geschützt sind. Die Aufsätze 5, 6 und 7 bilden
zusammen mit dem Steg 4'' am unteren
Ende 3' ein
Kopfstück 13.
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Zum
Zuführen
der Suspension an die Kanäle 7 sowie
zum Zuführen
des Luft-Kalk-Gemisches
an die Verteilerkanäle 10 sind
in den Eckbereichen, die jeweils zwischen einem Schenkel 4' und dem Steg 4'' gebildet sind, Zuführleitungen 14 vorgesehen,
die beispielsweise von Stahlrohren gebildet und jeweils durch eine
von einem Winkelprofil aus Stahl gebildete Abdeckung 15 geschützt sind.
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Die
Rüttelbohle 3 ist
einschließlich
des Kopfstücks 13 bei
der dargestellten Ausführungsform symmetrisch
zu einer Mittelebene M ausgebildet, die auch die Mittelebene des
Steges 4'' ist.
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Im
Bereich des unteren Endes 3' steht über die
dem Steg 4'' abgewandte
Seite eines Schenkels 4' ein
Rüttelsporn 16 weg,
der ein- oder mehrlagig aus einem Stahlblech gefertigt ist und mit
seiner Mittelebene ebenfalls in der Mittelebene M liegt. Der Rüttelsporn 16 weist
bei der dargestellten Ausführungsform
einen trapezartigen Zuschnitt auf, d. h. er ist mit der längeren Basisseite
an der Außenseite
des Schenkels 4' anliegend
befestigt, und zwar derart, dass diese Basisseite parallel zur Längsachse
L der Rüttelbohle 3 liegt.
Mit der ebenfalls parallel zur Längsachse
L angeordneten kürzeren
Seite des Trapezzuschnitts steht der Rüttelsporn 16 über den Schenkel 4' nach außen weg.
An dieser Seite ist eine Abgabeöffnung 17 vorgesehen,
und zwar für
den zusätzlichen
Austritt der Suspension. Die Öffnung 17 ist über einen
Versorgungskanal 18 beispielsweise mit einem der Kanäle 17 oder
aber mit einer an einen solchen Kanal führenden Leitung 14 verbunden.
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Die
Erstellung der Schmalwand 2 erfolgt, wie oben bereits ausgeführt, abschnittsweise
oder fortschreitend, wie dies in den 1 und 2 mit
dem Pfeil A angedeutet ist, wobei der Rüttelträger 3 mittels eines
geeigneten Gerätes
(Rüttlers)
mit dem Kopf 13 voraus in den Boden eingebracht und beim Wiederziehen
des Rüttelträgers 3 in
den hierbei von dem Steg 4'' bzw. dem Kopf 13 freigegebenen schlitzförmigen Hohlraum
die Suspension eingebracht wird, die nach dem Aushärten des
Bindemittels die Schmalwand 2 bildet. Beim Eintreiben der Rüttelbohle 3 (Rüttelträger) wird
der anstehende Boden durch den Kopf 13 zur Seite gedrückt, womit dann
nicht nur der schlitzförmige
Hohlraum zum Einbringen der die Schmalwand bildenden Suspension erzeugt
wird, sondern gleichzeitig auch eine mechanische Verfestigung des
anstehenden Bodens erzielt wird.
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Wie
oben ebenfalls ausgeführt,
erfolgt die fortschreitende Erstellung der Schmalwand 2 überlappend,
d. h. das Einbringen bzw. Abteufen der Rüttelbohle 3 in den
Untergrund 1 wird in jedem Arbeitsschritt so durchgeführt, dass
sich die den Rüttelsporn 16 aufweisende
Seite der Rüttelbohle 3 und
dabei insbesondere auch der Rüttelsporn 16,
der als Führungselement
oder Führungsschwert
wirkt, beim Abteufen in einem bereits bestehenden Abschnitt 2' nach unten
bewegen. Die über
die Öffnung 17 ausgebrachte
Suspension wirkt dabei stabilisierend auf den bereits erstellten
Abschnitt 2' beim
Einbringen, insbesondere aber auch beim Ziehen der Rüttelbohle 3. Die
in jedem Arbeitsgang hergestellten Abschnitte 2' besitzen also
eine Breite, die kleiner ist als die Breite der Rüttelbohle 3.
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Bei
der Erstellung der Schmalwand 2 wird die Rüttelbohle 3 selbstverständlich derart
in den Boden 1 eingebracht, dass die Mittelebene M mit
der vertikalen Mittelebene der Schmalwand 2 zusammenfällt.
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Ein
Problem bei dem beschriebenen Verfahren besteht nun darin, dass
die Schmalwand 2 erst nach dem Abbinden des Bindemittels
der die Schmalwand bildenden Suspension eine ausreichende Festigkeit
aufweist, so dass beispielsweise in Böden mit einem hohen Lehm- und
Wasseranteil durch die beim Einbringen der Rüttelbohle 3 erzeugten
Vibrationen bereits erstellte Abschnitte 2' der Schmalwand 2 in Teilbereichen
durch den angrenzenden Boden zusammengedrückt werden und sich dadurch undichte
Bereiche in der Schmalwand 2 ergeben können.
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Um
dies zu vermeiden, wird bei dem in den 1 und 2 dargestellten
Verfahren der anstehende Boden vor dem Erstellen der Schmalwand 2 in einem
die spätere
Schmalwand umgebenden Bereich 19 durch Zugabe von Kalk
aufbereitet und stabilisiert. Der hoch reaktive Kalk bewirkt eine
Verbesserung und Stabilisierung der Bodenstruktur durch Wasserentzug
und Krümelbildung.
Die bodenmechanischen Eigenschaften werden damit so verändert, dass
die Gefahr eines Zusammendrückens
von bereits erstellten Abschnitten 2' der Schmalwand 2 durch
den angrenzenden Boden beim Einbringen der Rüttelbohle 3 nicht
mehr besteht.
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Die
Aufbereitung des Bodens erfolgt mittels einer Mischschnecke 20,
die in den Boden 1 abschnittsweise eingebracht wird, und
zwar entlang des Bereichs, an dem nachfolgend die Schmalwand 2 errichtet
werden soll, und derart, dass sich aneinander anschließende aufbereitete
Bodenabschnitte 19' ergeben,
die in ihrer Gesamtheit den stabilisierten Bereich 19 bilden.
Die Mischschnecke 20 besitzt Mittel, über die der Kalk ausgebracht
wird. In der 2 sind diese Mittel von einer
Austrittsdüse 21 gebildet.
Als Fördermittel
für das
Ausbringen des Kalks dient Druckluft. Die Aufbereitung des Bodens
erfolgt dem Erstellen der Schmalwand 2 bzw. der Abschnitte 2' vorauseilend.
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- 1
- Boden
bzw. Untergrund
- 2
- Schmalwand
- 2'
- Schmalwandabschnitt
- 3
- Rüttelbohle
oder Rüttelträger
- 3'
- Ende
- 4
- Doppel-T-Träger
- 4'
- Schenkel
- 4''
- Steg
- 5,
6
- Aufsatz
- 7
- Kanal
- 8
- Abgabeöffnung für Suspension
mit Bindemittel
- 9
- Aufsatz
- 10
- Verteilerkanal
- 11,
11'
- Düsenöffnung
- 12
- Schlitz
- 13
- Kopfstück
- 14
- Versorgungsleitung
- 15
- Schutz
- 16
- Rüttelsporn
oder Führungsschwert
- 17
- Austrittsöffnung
- 18
- Kanal
- 19
- stabilisierter
Bodenbereich
- 19'
- Bodenbereich-Abschnitt
- 20
- Mischschnecke
- 21
- Austrittsöffnung für Luft und
Bindemittel bzw. Kalk