DE19527608C2 - Unterwasser-Verbundpfähle - Google Patents

Description

Die Patentanmeldung beschreibt ein Verfahren zur Verankerung von vertikalen Verbau­ wänden in Böden mit hohem Grundwasserspiegel, bei denen oberhalb des Grundwasser­ spiegels die Köpfe vorgespannter Injektionsanker angeordnet sind und unterhalb des Grundwasserspiegels zusätzliche Zugelemente liegen.

Verfahren nach dem Oberbegriff zur Verankerung von vertikalen Verbauwänden sind aus mehreren Ausgaben der Zeitschrift Bautechnik ausreichend bekannt. Zunächst wird eine dichte Baugrubenumschließung hergestellt, welche entweder bis in eine Tiefe reicht, wo eine dichte Bodenschicht auftritt oder in diese dichten Baugrubenumschließungen wird eine Sohle eingebaut, welche gegen die Baugrubenwände abdichtet. Diese Sohle kann entweder als Weichgelsohle, als Injektionssohle, als Hochdruckinjektionssohle oder als Unterwasserbetonsohle eingebaut werden.

Wenn auf den Baugrubenwänden ein hoher Wasserdruck aufgrund eines hohen Wasser­ spiegels lastet, so ist der jetzige Stand der Technik, daß die dichten Baugrubenwände, welche in der Mehrzahl als Schlitzwände ausgeführt werden, nur mit Ankern am Kopf der Schlitzwand verankert werden. Dies kommt daher, daß man vermeiden will, gegen drüc­ kendes Wasser Anker zu bohren. Dabei treten sehr hohe Ankerlasten auf und enorme Biegemomente auf die Verbauwände. Daraus folgt, daß die Schlitzwände sehr dick werden, wobei die Dicke bis zu 2 m ausgeführt werden muß, und daß diese Wände sehr tief geführt werden müssen, um auch noch unterhalb der Dichtsohle über Einspann­ momente die Kräfte aufnehmen zu können. Diese dicken Schlitzwände sind enorm teuer. Ein weiterer Grund dafür, daß nur oberhalb des Grundwasserspiegels die Injektionsanker angeordnet werden, liegt darin, daß es einige Böden - insbesondere Sande - gibt, bei denen es enorm gefährlich ist, gegen drückendes Wasser zu bohren. Trotz vieler Patente zum Bereich "Bohren gegen drückendes Wasser" bleiben alle diese Techniken mit hohen Risiken verbunden, daß mit dem Wasseraustritt auch größere Mengen Boden in sehr hoher Geschwindigkeit ausgetragen werden können. Dieser Bodenaustrag führt zu Setzungen hinter der Verbauwand und zu erheblichen Schäden an der angrenzenden Bebauung.

Die Patentanmeldung DE 35 35 319 A1 würdigt die Problematik für das Bohren gegen drückendes Wasser und hält deshalb den Wasserspiegel zu beiden Seiten der Verbau­ wand gleich hoch. Bei diesem Verfahren muß jedoch vor Beginn der Bohrungen ein Aushub innerhalb der Baugrube unter Wasser stattfinden, damit die Bohransatzpunkte frei zugängig sind. Dieser Aushub unter Wasser stellt jedoch ein sehr kostenintensives Verfahren dar. Des weiteren müssen für das Ansetzen der Bohrungen Taucher einge­ schaltet werden, was das Verfahren zusätzlich verteuert.

Ein weiterer deutlicher Nachteil des Verfahrens nach DE 35 35 319 A1 sowie der Verfahren, bei denen nur eine Ankerlage im oberen Bereich der Schlitzwand angeordnet ist, liegt darin, daß die Durchbiegungen bzw. Verformungen dieser Schlitzwände relativ groß sind, was wiederum bei angrenzender Bebauung durch Setzungen zu Schäden führen kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die dichten Verbauwände wieder schlanker und weniger tief zu gestalten und dabei das Risiko bei der Herstellung zu minimieren. Die Erfindung löst die Aufgabe entsprechend dem Wortlaut des ersten Anspruches.

Die Lösung der Aufgabe wird anhand der Fig. 1 und 2 erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Baugrube, bei der die erfindungsgemäßen Bohrun­ gen 7 durch ein Bohrgerät 5 von einer Bohrebene 3 oberhalb des Grundwasserspiegels 2 aus hergestellt werden. Das selbsterhärtende Füllmaterial 9 ist eingefüllt.

Zwischen dem statisch erforderlichen Zugglied 12 und dem Hilfsstab 13 ist eine Verbin­ dungsmuffe 11 angeordnet, welche auf Wunsch gelöst werden kann. Im Durchdringungs­ bereich 8 können gegebenenfalls zusätzliche Maßnahmen zur Verbesserung des Ver­ bundes durchgeführt werden, was somit zur Erhöhung der übertragbaren Kräfte vom Zugglied 12 in die Verbauwand 1 führt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Baugrubenumschließung im Bereich der Durch­ dringungsstelle 8. Die Durchdringungsstelle 8 weist unterschiedliche Durchmesser auf, die daher kommen, daß z. B. mit einem größeren Kernbohrrohr ein Teil der Wand durch­ bohrt wurde. Der Absatz begünstigt dabei die Verbundwirkung.

Um die Durchbiegung der Wand auch bei geringerem Querschnitt zu reduzieren, werden mehrere zusätzliche Verpreßpfähle 7 eingebaut. Diese Verpreßpfähle werden nach Herstellung der Verbauwand 1 von einem Niveau 3 aus gebohrt, welches über dem Grundwasserspiegel 2 liegt. Nachdem zuerst die Injektionsanker 6 am Kopf der Verbau­ wand 1 hergestellt und gespannt worden sind, werden vom Niveau 3 aus sehr lange, flachgeneigte Bohrungen 7 abgeteuft. Diese Bohrungen durchdringen in unterschiedli­ chen Tiefen die Verbauwand 1. Zweckmäßigerweise werden diese Bohrungen 7 verrohrt hergestellt. Nach dem Erreichen der Endtiefe wird in die Bohrung ein Zugglied 12 einge­ führt und die Bohrung unter Zurückziehen des Gestänges mit einem selbsterhärtenden Medium (wie z. B. Zementleim) verfüllt. Zum lagegenauen Einbau des Zuggliedes 12 wird dieses zweckmäßigerweise mit Hilfe einer lösbaren Verlängerung 13 eingeführt, welche für den späteren Aushub wieder entfernt wird. Die Zementleimverfüllung 9 reicht dabei vom Bohrlochende bis in einen Bereich 10, der vor der Verbauwand 1 liegt. Zweck­ mäßigerweise wird während des Ziehvorganges so lange weiterer Zementleim eingepreßt, bis das Gestänge ebenfalls im Bereich 10 vor der Verbauwand angelangt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird nun zweckmäßigerweise die Verlängerung 13 des Zuggliedes 12 abmon­ tiert. Anschließend wird die Verrohrung vollständig ausgebaut.

Nachdem der Zementleim bzw. das Bindemittel 9 erhärtet ist, erfolgt die Kraftübertragung zwischen der Verbauwand 1 und dem Zugglied 12 während des Aushubes im Bereich 10 nur über reine Verbundspannungen im Bereich der Durchdringung 8.

Um nun einen besonders guten Verbund zwischen dem Zugglied 12 und der Verbauwand 1 im Bereich der Durchdringung zu erreichen, kann es zweckmäßig sein, im Bereich der Durchdringung der Bohrlochwandung möglichst rauh zu gestalten. Dies kann beispiels­ weise durch Einbringen von Rillen oder eine Aufrauhung der Oberfläche erfolgen. Dazu wird entweder die Bohrspitze des Gestänges besonders gestaltet oder ein gesondertes Werkzeug eingesetzt. Eine weitere Variante der Durchdringung 8 besteht darin, daß in einem vorausgehenden Arbeitsgang die Durchdringungen 8 im Durchmesser ganz oder teilweise größer gestaltet werden als der werkzeugbedingte Durchmesser der Bohrung 7. Ein Beispiel hierzu ist in Fig. 2 dargestellt.

Als weitere Verbesserung des Haftverbundes dient der orientierte Einbau einer Nachver­ preßvorrichtung im Bereich der Durchdringung. Die Nachverpreßeinrichtung kann ein Manschettenrohr sein, dessen Ventile bevorzugterweise im Bereich der Durchdringung 8 angeordnet werden. Der Nachverpreßvorgang erfolgt zweckmäßigerweise nach dem Erhärtungsbeginn der Erstverfüllung.

Wenn später der lagenweise Aushub erfolgt, so kann der Zementstein, der in den Be­ reich 10 ragt, entfernt werden und durch zusätzliche Kopfplatten und Muttern oder son­ stige kraftschlüssige Verbindungselemente ergänzt werden. Diese zusätzlichen Verbin­ dungsmittel werden zu einem Zeitpunkt angebracht, an dem die Kräfte in den Zugelemen­ ten 12 der entsprechenden Lage aufgrund der noch nicht erreichten Endtiefe noch deutlich geringer als die spätere Endlast sind. Dies bedeutet, daß die erreichbaren Verbundspannungen im Durchdringungsbereich nicht der maximalen Beanspruchung der Zugelemente im Endzustand entsprechen müssen.

Durch den Einbau mehrerer höhenmäßig gestaffelter Zugelemente 12, welche über ihre gesamte Länge Kräfte in den Boden übertragen, wird erreicht, daß sich die Durchbiegung der Wand verringert und gleichzeitig kann das erdseitige Auflager 15 der Verbauwand 1 verkürzt werden.

Als Zugglieder werden Stähle, Glasfaserstäbe und hochfeste Kunststoffelemente verwen­ det. Dabei kann es sich um Einzelstäbe oder Stabbündel mit und ohne Rippen oder Gewinde handeln.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verankerung von vertikalen Verbauwänden in Böden mit hohem Grundwasserspiegel, bei denen oberhalb des Grundwasserspiegels die Köpfe vorgespannter Injektionsanker angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Planum (3) innerhalb der später auszuhebenden Baugrube und oberhalb des nicht abgesenkten Grundwasserspiegels (2) aus Bohrungen (7) für zusätzliche Verpreßpfähle abgeteuft werden, welche die vertikalen Verbauwände (1) in Durch­ dringungsstellen (8) unterhalb des Grundwasserspiegels durchdringen und bis in einen Bereich (14) reichen, der hinter der Verbauwand (1) liegt, und daß in diese Bohrungen (7) von einem Ort oberhalb des Grundwasserspiegels aus Zugglieder (12) eingebaut werden, welche anschließend unter Zurückziehen des Bohrgestänges mit einem selbsterhärtenden Medium (9) verfüllt werden, welches mindestens so weit in die Bohrung (7) eingefüllt wird, daß die Durchdringungsstellen (8) damit ausgefüllt sind, so daß nach Erhärten des Mediums (9) ein dichter, kraftschlüssiger Haftver­ bund im Bereich der Durchdringungsstelle (8) zwischen dem Zugglied (12) und der vertikalen Verbauwand (1) hergestellt wird und daß die Zugglieder (12) schlaff eingebaut und schlaff belassen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß während des lagen­ weisen Aushubes im Bereich (10) und vor Erreichen der Endaushubtiefe mit dem Freilegen der Durchdringungsstellen (8) die Zugglieder zusätzlich zum Verbund in der Durchdringungsstelle (8) auf der Luftseite mit einer Kraftverteilungsvorrichtung versehen werden, über die die Kräfte direkt aus dem Zugglied (12) mittels Muttern oder Keilen oder Schweißnähten und über Lastverteilungsplatten auf die Wandfläche der Verbauwand (1) übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei Beton-Ver­ bauwänden die Mantelfläche der Durchdringung durch ein gesondertes Werkzeug bearbeitet wird, das die Verbundwirkung durch Vergrößerung der Rauhigkeit erhöht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Durchdringung (8) ein zusätzliches Nachverpreßsystem für selbst­ erhärtende Bindemittel angeordnet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Zugelemente (12) in einem Bereich zwischen 0° und 60° zur Horizonta­ len liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Durchdringungspunkte (8) über die Wandtiefe verteilt sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Zugglieder aus stabförmigem Stahl, Kunststoff oder Glasfaser bestehen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß bei Beton-Verbauwänden die Durchdringungsstelle (8) aus mehreren Bohrungsabschnit­ ten mit unterschiedlichen Durchmessern besteht.