DE19525590C2

DE19525590C2 - Construction of an excavation pit with anchoring below the water table

Info

Publication number: DE19525590C2
Application number: DE1995125590
Authority: DE
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2015-07-14
Also published as: DE19525590A1

Description

Unsere Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Baugrube in Gebieten mit hohen Grundwasserspiegeln, bei denen zusätzlich ein Absenken nicht zugelassen ist.Our invention relates to a method for producing an excavation pit in areas with high groundwater levels, where an additional Lowering is not permitted.

Der Normalfall für eine Erstellung einer Baugrube in einem solchen Gebiet wäre eine Bauweise, die zumindest zeitlich begrenzt eine Grundwasserabsenkung vorsieht. Bei einer Grundwasserhaltung wird mit Brunnen der Grundwasserspiegel in der Baugrube abgesenkt und das abgepumpte Grundwasser abgeleitet. Der Grundwasserspiegel unter den umliegenden Liegenschaften wird dabei ebenfalls betroffen, da sich der Grundwasserspiegel in Form eines Absenktrichters je nach Durchlässigkeit des Untergrundes, Durchlässigkeit des Grundwasser horizontes, Absenktiefe und Dauer der Absenkung bis in mehrere Kilo meter Entfernung absenken kann.The normal case for creating a construction pit in one The area would be a construction method, at least for a limited time Groundwater lowering. In the case of groundwater management with the well the groundwater level in the excavation pit and the drained groundwater drained off. The water table among the surrounding properties is also affected, since the groundwater level changes depending on the shape of a lowering funnel Permeability of the subsoil, permeability of the groundwater horizons, lowering depth and duration of lowering up to several kilos meters distance.

In manchen Städten bestehen sehr hohe Anforderungen bezüglich der Beeinflussung des Grundwasserstandes, so daß es nicht einmal mög lich ist, für eine Baumaßnahme das Grundwasser 2 bis 3 m abzusen ken. Zudem werden Injektionssohlen, die Baugruben unten mit einer Art Deckel abschließen, nicht immer zugelassen, da sie teilweise mit dem Einbringen von Chemikalien arbeiten und wegen der Auftriebssicherheit sehr tief geführte Baugrubenwänden erforderlich sind. Die Injektions sohle ist wegen der Auftriebssicherheit etwa in gleicher Tiefe unter der Baugrubensohle anzuordnen wie das Grundwasser über der Baugru bensohle steht. Für den Fall, daß Bauherr oder die Genehmigungsbe hörde keine solche Injektionssohle als wasserdichten Sohlabschluß oder keine so tiefen Dichtungswände zuläßt, muß die Sohle der Bau grube mit Unterwasserbeton betoniert werden.In some cities there are very high requirements regarding the Influencing the groundwater level so that it is not even possible Lich is to sink the groundwater 2 to 3 m for a construction measure ken. In addition, injection soles, the construction pits below with a kind Lock the lid, not always approved, since it is partially with the Introducing chemicals work and because of the buoyancy safety very deep excavation walls are required. The injection sole is about the same depth below the ground due to the safety against buoyancy Arrange the pit of the pit like the groundwater above the building plot sole stands. In the event that the client or the approval do not hear such an injection sole as a waterproof sole cover or does not allow such deep sealing walls, the sole of the construction must pit to be concreted with underwater concrete.

Unsere Erfindung befaßt sich mit der Herstellung einer Baugrube unter den Bedingungen, daß kein Grundwasser, auch nicht kurzfristig, abge senkt werden darf und daß eine Sohle aus Unterwasserbeton zu erstel len ist. Bisher konnte in einem solchen Fall die die Baugrube umschlie ßende Baugrubenwand lediglich oberhalb des Grundwasserspiegels verankert werden. Dadurch entstanden für die Baugrubenwände große Spannweiten zwischen der Unterwasserbetonsohle als unteres Aufla ger der Baugrubenwand und den Ankeransatzpunkten als oberes Auf lager. Die Baugrubenwand muß damit wesentlich höhere Biegemo mente und Verformungen aufnehmen als bei tiefer gesetzten Ankeran satzpunkten. Die Biegemomente steigen mehr als quadratisch zum Abstand zwischen den Ankerpunkten, deshalb sind Baugrubenwände mit größerer Spannweite erheblich stärker auszulegen. Die Kosten für die Baugrubenwände, die ja oft nur zeitlich begrenze Auflagen erfüllen müssen, steigen damit entsprechend.Our invention is concerned with the manufacture of an excavation pit the conditions that no groundwater, even in the short term, abge may be lowered and that a sole made of underwater concrete len is. So far, in such a case, the pit could be enclosed The excavation pit wall only above the groundwater table be anchored. This resulted in large ones for the pit walls Spans between the underwater concrete floor as a lower support the top of the pit and the anchor attachment points camp. The pit wall must therefore have a much higher bending rate absorbing elements and deformations than when the anchor is set lower sentence points. The bending moments increase more than quadratically Distance between the anchor points, therefore there are construction pit walls to be designed much stronger with a wider span. The price for the pit walls, which often only meet temporary requirements must rise accordingly.

Unsere Erfindung beseitigt die Nachteile der großen Durchbiegungen der Baugrubenwände durch ein Herstellverfahren, das den Einbau von Ankern unter den genannten restriktiven Verhältnissen auch unterhalb des Grundwasserspiegels zuläßt. Wegen der exponentiellen Zunahme der. Biegemomente und der Durchbiegungen ist das hier vorgesehenen Verfahren gerade bei tiefen Baugruben, die unten von einer Un terwasserbetonsohle und oben von nur einer Ankerlage gesichert wer den können, die zudem oberhalb des Wasserspiegels liegen muß, vorteilhaft.Our invention eliminates the drawbacks of large deflections of the pit walls through a manufacturing process that involves the installation of Anchoring below the restrictive conditions mentioned below of the groundwater level. Because of the exponential increase of the. Bending moments and deflections is what is provided here Procedure especially for deep construction pits, which are marked by an Un water concrete base and above secured by only one anchor layer who can, which must also be above the water level, advantageous.

Die Durchführung unseres erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich an hand der Fig. 1 bis 4 erläutern.The implementation of our method according to the invention can be explained with reference to FIGS. 1 to 4.

Fig. 1 Baugrube mit Verankerung gemäß Stand der Technik Fig. 1 pit with anchoring according to the prior art

Fig. 2 Baugrube mit Graben Fig. 2 pit with trench

Fig. 3 Spannen des Ankers im Schutz eines Betonkastens Fig. 3 tensioning the anchor in the protection of a concrete box

Fig. 4 Ausbau der Baugrube Fig. 4 removal of the excavation pit

Fig. 1 (Stand der Technik) stellt einen Schnitt durch eine Baugrube dar. Von der Oberfläche (1) aus werden die begrenzenden Baugrubenwände (2) in den Baugrund eingebracht. Das Grundwasserniveau (4) reicht sehr nahe an die Oberfläche heran. Die Baugrube soll bis zum Niveau (3) ausgehoben werden. Nach dem Stand der Technik würden im Bereich oberhalb des Grundwassers die Anker (5") mit den Verpreßkörpern (6") gesetzt. Das Spannen der Anker kann konventionell oberhalb des Grundwasserspiegels erfolgen. Danach würde der Erdaushub erfolgen, die Baugrube bleibt mit Grundwasser gefüllt stehen. Als Abschluß würde die Sohle aus Unterwasserbeton erstellt und das Wasser abgepumpt. Die Bau grubenwand müßte den gesamten Erddruck zwischen den Punkten A" und B abfangen. Fig. 1 (prior art) depicts a section through a pit. From the surface (1) of the limiting excavation walls (2) are introduced into the ground. The groundwater level ( 4 ) is very close to the surface. The construction pit should be excavated up to level ( 3 ). According to the prior art, the anchors ( 5 ") with the pressing bodies ( 6 ") would be set in the area above the groundwater. The anchors can be tensioned conventionally above the groundwater table. Then the earth would be excavated, the excavation pit remains filled with groundwater. The bottom would be made of underwater concrete and the water would be pumped out. The pit wall would have to absorb the entire earth pressure between points A "and B.

Fig. 2 zeigt das Vorgehen in unserem erfindungsgemäßen Verfahren. Zunächst wird die Baugrubenwand erstellt. Dabei kommen je nach An forderung Schlitzwände oder Stahlspundwände zum Einsatz. Anschlie ßend wird längs der Baugrubenwand ein Graben ausgehoben, der zur Baugrubeninnenseite angeböscht wird. Die Basisbreite des Graben muß einige Meter betragen. Von der Oberfläche (1) der Baugrube aus werden dann die Anker eingebracht. Das Ankergerät (7) steht dabei auf dem ursprünglichen Niveau der Erdoberfläche oder auf einem Planum knapp über dem Grundwasserspiegel. Die Bohrrichtung für das Anker gerät kann über eine Rohrführung des Bohrgestänges vorgegeben werden. Damit können die Anker unterhalb des Grundwasserspiegels im richtigen Winkel gesetzt werden. Gegebenenfalls ist die Rohrführung an der Baugrubenwand (2) zu fixieren. Ist die Baugrubeneinfassung ei ne Schlitzwand, können Aussparungen in der vorher bestimmten Posi tion vorgesehen sein. Falls notwendig kann ein Taucher die Öffnungen nach dem Herstellen des Grabens freilegen und das Bohrgestänge einführen. Bei einer Spundwand ist unter Wasser eine Öffnung her zustellen, nach dem Einsetzen des Bohrgestänges am richtigen An satzpunkt A wird der Anker in üblichen Verfahren hergestellt. Beispiel haft ist in Fig. 2 ein Verpreßanker gezeigt. Der Ankerstab oder das Spannstahlbündel am Ankerkopf muß bei dieser Art der Herstellung ei ne größere Toleranz erhalten, damit nicht das Problem entsteht, daß der Stahl zu kurz aus der Baugrube hervorsteht und beim späteren Spannvorgang nicht richtig erfaßt werden kann. FIG. 2 shows the procedure in our invention. First, the construction pit wall is created. Depending on the requirements, diaphragm walls or sheet piling are used. Then a trench is dug along the wall of the excavation pit, which is then blown open to the inside of the excavation pit. The base width of the trench must be a few meters. The anchors are then introduced from the surface ( 1 ) of the construction pit. The anchor device ( 7 ) is at the original level of the earth's surface or on a level just above the groundwater level. The drilling direction for the anchor device can be specified via a pipe guide of the drill pipe. This allows the anchors to be placed at the correct angle below the water table. If necessary, fix the pipe guide to the construction pit wall ( 2 ). If the pit is a diaphragm wall, recesses can be provided in the previously determined position. If necessary, a diver can uncover the openings after making the trench and insert the drill pipe. In the case of a sheet pile wall, an opening has to be made under water, after the drill pipe has been inserted at the correct point A, the anchor is manufactured using conventional methods. An injection anchor is shown by way of example in FIG. 2. The anchor rod or the prestressing steel bundle on the anchor head must have a greater tolerance in this type of manufacture so that there is no problem that the steel protrudes too short from the excavation pit and cannot be correctly grasped during the later tensioning process.

Fig. 3 zeigt den Spannprozeß des gesetzten Ankers im Grundwasser. Ein Betonkasten (10), der aufgrund seines hohen Gewichts im Grund wasser abgesenkt werden kann, wird über einen Hebeeinrichtung (8) in den mit Wasser gefüllten Graben eingeschwenkt und abgesenkt. Der Betonkasten ist an einer Stirnseite und oben offen. Längs der Beran dung der offenen Kastenseite befindet sich ein Dichtungselement (11). Die Dichtung kann aufblasbar oder über einen Hydraulik bedienbar sein. Ist der Kasten in der Position, die man zum Spannen des Ankers vorgesehen hat, wird die Dichtung aktiviert und der Innenraum vom Wasser entleert. Der Horizontaldruck des außerhalb stehenden Was sers preßt den Kasten an die Dichtwand und man erhält eine gute Dichtigkeit. Eine beispielhafte Größe des Kastens wäre eine Tiefe von 2 bis 4 m, eine Breite von 2 bis 3 m und eine offene Längsseite von 2 bis 6 m. Fig. 3 shows the tensioning process of the set anchor in the groundwater. A concrete box ( 10 ), which can be lowered due to its high weight in the ground water, is pivoted and lowered into the trench filled with water via a lifting device ( 8 ). The concrete box is open at one end and at the top. Along the edge of the open box side there is a sealing element ( 11 ). The seal can be inflatable or operated via a hydraulic system. If the box is in the position intended for tensioning the anchor, the seal is activated and the interior is drained of water. The horizontal pressure of the water standing outside presses the box against the sealing wall and you get a good seal. An exemplary size of the box would be a depth of 2 to 4 m, a width of 2 to 3 m and an open long side of 2 to 6 m.

Im Kasten können dann alle Arbeiten zum Spannen der Anker erfolgen. Der Ankerpunkt A und der spätere Auflagerpunkt der Baugrubenwand an der Unterwasserbetonsohle B liegen mit diesem Verfahren wesent lich näher beieinander. Die Baugrubenwand kann damit erheblich günstiger dimensioniert werden.All work for tensioning the anchors can then be carried out in the box. The anchor point A and the later support point of the excavation wall with this method, the underwater concrete base B is essential closer together. The pit wall can thus be considerable be dimensioned more favorably.

In Fig. 4 wird das weitere Vorgehen skizziert. Nach dem Setzen und Spannen der "Unterwasseranker" wird das Erdreich in der Baugrube ausgehoben. Auf der Aushubsohle wird der Unterwasserbeton (12) eingebracht. Die Betonsohle muß auftriebssicher gestaltet werden. Entweder wird eine Schwergewichtssohle eingebaut oder die Sohle wird nach unten verankert. Anschließend kann man das Grundwasser abpumpen.The further procedure is outlined in FIG. 4. After the "underwater anchors" have been set and tensioned, the soil in the construction pit is excavated. The underwater concrete ( 12 ) is placed on the excavation base. The concrete base must be designed to be buoyancy-proof. Either a heavyweight sole is installed or the sole is anchored down. You can then pump off the groundwater.

Eine weitere Ausführungsform unserer Erfindung verwendet statt des Betonkastens einen Kasten aus Stahl, der eventuell mit Ballast be schwert werden muß.Another embodiment of our invention uses instead of Concrete box, a box made of steel, which may be ballasted must be sword.

Reference list

11

Oberfläche
surface

22nd

Baugrubenwand
Pit wall

33rd

Baugrubensohle
Excavation pit

44th

Grundwasserspiegel
Groundwater level

55

Anker
anchor

66

Verpreßkörper
Grouting body

77

Ankergerät
Anchor device

88th

Hebezeug
Hoist

99

Aufhängung
suspension

1010th

Kasten
box

1111

Dichtung
poetry

1212th

Unterwasserbetonsohle
Underwater concrete sole

Claims

1. A method for producing a construction pit in areas with high groundwater levels that cannot be lowered, using construction pit walls and a buoyancy-proof underwater concrete base as the bottom-side construction pit seal, in which

1. a.) First the construction pit wall ( 2 ) is created,
2. b.) To form a trench along the excavation wall ( 2 ), the soil within the excavation pit is removed,
3. c.) Anchors are introduced from a surface ( 1 ) or a flat surface above the groundwater table ( 4 ), anchoring members with anchor attachment points (A) lying several meters below the groundwater table ( 4 ) being produced,
4. d.) A box ( 10 ) which is open at the top and also has a side opening, into which the trench filled with water is introduced and the box ( 10 ) with the side opening is arranged in a sealed manner on the construction pit wall ( 2 ),
5. e.) The box ( 10 ) is then pumped empty, so that the anchoring points (A) are dry, whereby
6. f.) The anchors ( 5 ) are then stretched dry,
7. g.) The box ( 10 ) is removed after execution of all anchorings,
8. h.) The earth is excavated in the construction pit,
9. i.) On the excavation base ( 3 ) of the underwater concrete ( 12 ) and
10. k.) After the concrete ( 12 ) has solidified, the groundwater is pumped out in the excavation pit.

2. The method according to claim 1, wherein the starting point (A) and the direction of the armature ( 5 ) via a pipe guide of the drill are determined.

3. The method according to at least one of claims 1 and 2, in which a trench wall is used as the excavation wall ( 2 ).

4. The method according to claim 3, wherein the piping of the Drilling device is fixed to the diaphragm wall.

5. The method according to at least one of claims 1 and 2, in which steel sheet pile walls are used as the excavation pit walls ( 2 ), into which openings at the starting point (A) of the anchor ( 5 ) are separated under water into which the drill pipe is inserted.

6. The method according to at least one of claims 1 to 5, wherein the water-displacing box ( 10 ) consists of concrete or steel.

7. The method according to at least one of claims 1 to 6, in which the lateral opening of the water-displacing box ( 10 ) is sealed by a sealing element ( 11 ) located on the edge of the lateral opening against water ingress between the pit wall ( 2 ) and box ( 10 ) .

8. The method according to claim 7, wherein the sealing element ( 11 ) at the side opening of the water-displacing box ( 10 ) is designed as an expandable sealing hose which is pneumatically or hydraulically driven.