Die Erfindung betrifft eine mit Spundbohlen erstellte Spundwand mit einer Gurtung,
wobei mehrere Spundbohlen über Schlösser verbunden sind und die Profile der so
verbundenen Spundbohlen sog. Täler und Berge bilden, mit mehreren einseitig und
im wesentlichen in einer Höhe an der Spundwand befestigten Laschen als erste Gur
tungselemente, die sich jeweils zumindest über die Länge eines Tales erstrecken.
Spundwände werden im Tiefbau bei geeignetem Baugrund als vertikaler Baugruben
abschluß eingesetzt. Neben der Verwendung als Umschließung von Baugruben kön
nen Spundwände aber auch für Kaimauern mit großen Tiefen und im Rahmen um
fangreicher Wasserbauanlagen, wie z. B. Schleusen, eingesetzt werden. Spund
wände bestehen in der Regel aus stählernen Walzprofilen, den sog. Spundbohlen,
die über seitlich an den Walzprofilen angeordnete Schlösser miteinander verbunden
sind. Das Einbringen einer Spundwand bzw. der Spundbohlen in den Baugrund er
folgt meist durch Rammen oder Einvibrieren. Eine Spundwand kann aber auch seg
mentweise in einen vorgefertigten Schlitz eingestellt werden.
Spundwände, die als vertikaler Baugrubenabschluß eingesetzt werden, müssen die
Belastungen aus Erd- und Wasserdrücken aufnehmen und an evtl. Abstützungen
sowie an den passiven Erddruck unterhalb der Baugrubensohle abgeben. Eine Mög
lichkeit der Sicherung einer Baugrube besteht darin, den Baugrubenverbau mit Hilfe
von Erdankern bzw. Verpreßankern im angrenzenden Baugrund rückzuverankern.
Dabei werden die freiwerdenden Erddruckkräfte meist über eine horizontale Gurtung
in die Ankerköpfe eingeleitet.
Bekannt sind Gurtungen für Spundwände in Form von lastverteilenden Balken zur
Aufnahme der Ankerkräfte. Die Balken bilden einen steifen Gurt zur Linienstützung,
über den die Lastverteilung der Erdanker, deren Ankerköpfe auf den Balken auf
sitzen, auf die Spundwand erfolgt. Bei den Balken handelt es sich in der Regel um
Profilbalken in Form von Stahlprofilträgern oder Stahlbetonbalken, die einseitig, näm
lich baugrubenseitig, fortlaufend, im wesentlichen in einer Höhe an der Spundwand
montiert sind. Die einzelnen Balken übergreifen dabei mehrere Spundbohlen.
Die bekannte Gurtung ist in der Praxis problematisch, da sowohl die Balken der
Gurtung als auch die darauf montierten Ankerköpfe auf die Spundwandbohlen aufge
setzt sind und also aus der Spundwandebene hervortreten. Dadurch wird der
Freiraum innerhalb der Baugrube erheblich eingeengt. Außerdem ist sowohl die
Gurtung selbst als auch jeder Ankerkopf besonders exponiert und daher anfällig ge
gen mechanische Beschädigungen. Schließlich wächst auch das Unfallrisiko für Per
sonen im Bereich der Baugrube durch die exponierte Anordnung der bekannten
Gurtung mit den aufsitzenden Ankerköpfen.
Erwähnt sei an dieser Stelle noch eine zweite aus dem Stand der Technik bekannte
Variante zur Stabilisierung einer als vertikaler Baugrubenabschluß dienenden
Spundwand, bei der keine Gurtung eingesetzt wird, sondern jede Spundbohle bzw.
jedes Spundbohlenpaar für sich mit einem eigenen Erdanker bzw. Verpreßanker im
angrenzenden Baugrund rückverankert wird. Dieses Verfahren ist aufgrund der
großen Zahl der benötigten Erdanker besonders aufwendig.
Aus der DD 1 38 689 ist eine Verankerung von Spundwänden und in diesem Zu
sammenhang auch eine spezielle Gurtungsart bekannt. Die bekannte Verankerung
läßt sich sowohl auf geschlossene als auch auf sog. aufgelöste Ankerwände anwen
den. In jedem Falle ist die Spundwand aus mehreren über Schlösser miteinander
verbundenen Spundbohlen erstellt, wobei die Profile der miteinander verbundenen
Spundbohlen sog. Täler und Berge bilden.
Im Rahmen der bekannten Verankerung wird jeder Berg der Spundwand mit Hilfe ei
nes Spundwandankers im angrenzenden Baugrund verankert. Bei geschlossenen
Ankerwänden wird also an jeder Doppelbohle ein Spundwandanker angeordnet, wäh
rend bei aufgelösten Ankerwänden mit Gruppen von höchstens drei Spundbohlen
immer entweder ein oder zwei Spundwandanker vorgesehen sind. In jedem Falle sit
zen die Ankerköpfe hier immer auf den Bergen der Spundwand.
Zusätzlich zu dieser Art der Verankerung wird in der DD 1 38 689 noch vorgeschla
gen, die Stege der Spundbohlen, d. h. die Berge der Spundbohlen, unmittelbar über
oder unter der Ankerbefestigung mit einem Zugband kraftschlüssig zu verbinden, und
zwar vorzugsweise zu verschweißen. Diese Art der Gurtung soll die Übertragung von
Horizontalkräften in Längsrichtung der Ankerwand ermöglichen und die Richtungs
stabilität gewährleisten. Die bekannte Verankerung sieht also eine zusammenhän
gende, sich über die gesamte Länge der Ankerwand erstreckende Gurtung in Form
eines jeweils mit den Bergen kraftschlüssig verbundenen Zugbandes vor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit Spundbohlen erstellte Spund
wand mit einer Gurtung der in Rede stehenden Art anzugeben, die bei hinreichender
Aussteifung möglichst wenig in den Raum innerhalb der Baugrube hineinragt.
Die erfindungsgemäße Spundwand löst die voranstehende Aufgabe durch die Merk
male des Patentanspruches 1. Danach ist die eingangs genannte Spundwand derart
mit Hilfe von Erdankern verankert, daß die Ankerköpfe der Erdanker im wesentlichen
in einer Höhe, in nicht benachbarten Tälern angeordnet sind und die Laschen jeweils
zumindest die unverankerten Täler überbrücken und kraftschlüssig mit den dem je
weiligen Tal benachbarten Bergen verbunden sind.
Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, daß eine aussteifende Wirkung nicht
notwendigerweise ausschließlich von den einzelnen Gurtungselementen bzw. der
Gesamtheit der Gurtungselemente ausgehen muß, sondern durchaus auch durch
das Zusammenwirken der Spundbohlen mit einzelnen Gurtungselementen erzielt
werden kann. Es ist ferner erkannt worden, daß eine insgesamt hinreichende Aus
steifung der Spundwand nicht notwendigerweise mit einer fortlaufenden, zusammen
hängenden, sich über die gesamte Länge der Spundwand erstreckenden Gurtung
bewirkt werden muß, sondern daß sich eine hinreichende Aussteifung auch mit ein
zelnen gezielt angeordneten Gurtungselementen realisieren läßt. Erfindungsgemäß
ist schließlich erkannt worden, daß die Tragwirkung einer durchgehenden Spund
wand auch erhalten bleibt, wenn anstelle der Balken Laschen eingesetzt werden,
wobei diese erfindungsgemäß zumindest ein Tal der Spundwand überbrücken sollen
und kraftschlüssig mit den dem Tal benachbarten Bergen verbunden sein sollen.
Derartige Laschen sind im Gegensatz zu den bekannten Balken flach und bilden da
her keine Vorsprünge an der Spundwand. Wesentlich ist, daß bei der erfindungs
gemäß vorgeschlagenen gegurteten Spundwand die aussteifende Wirkung auf die
gesamte Spundwand nicht allein von den Gurtungselementen ausgeht, sondern hier
durch das Zusammenwirken der Laschen mit den Spundbohlen erzielt wird.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten zur Realisierung und Montage der Laschen
im Rahmen der erfindungsgemäßen Spundwand. Bewährt haben sich Laschen aus
Stahlblech, vorzugsweise aus 1 cm dickem Flachstahl, wegen ihrer hohen Belastbar
keit und Beständigkeit. Diese Art der Laschen sollte je nach Belastung, bedingt durch
die speziellen Randbedingungen des Einsatzortes mindestens 3-100 cm breit sein.
Als besonders vorteilhafte weil besonders stabile kraftschlüssige Verbindung zwi
schen Laschen und Spundwand hat sich das Verschweißen der Laschen mit den
Spundwandbohlen erwiesen.
Wie bereits angedeutet tritt die aussteifende Wirkung schon bei gezielter Anordnung
einzelner Laschen, d. h. bei gezielter Überbrückung einzelner Täler der Spundwand
auf. Unabhängig davon kann es aber aufgrund der speziellen Gegebenheiten einer
Baustelle auch sinnvoll und erforderlich sein, die Laschen fortlaufend an der Spund
wand zu befestigen, so daß sie eine durchgehende Lasche bilden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spundwand
werden neben ersten Gurtungselementen in Form von Laschen auch zweite
Gurtungselemente in Form von Druckkeilen verwendet, die in zumindest einem Teil
der Täler jeweils formschlüssig mit den beiden Flanken des Tales angeordnet sind.
Derartige Druckkeile verstärken und ergänzen in vorteilhafter Weise die versteifende
Wirkung der Laschen. Auch diese Druckkeile tragen nicht zusätzlich auf, da sie in
den Tälern der Spundwand angeordnet sind. Insgesamt ragen also weder die La
schen noch die Druckkeile als erste und zweite Gurtungselemente über die durch die
Berge der Spundwand gebildete Ebene hinaus bzw. in die Baugrube hinein.
Auch für die Ausgestaltung und Montage der Druckkeile gibt es verschiedene vorteil
hafte Möglichkeiten. Aus fertigungstechnischen Gründen besonders vorteilhaft ist die
Verwendung von aus Beton gefertigten Druckkeilen. Dazu werden die entsprechen
den Spundwandtäler einfach bereichsweise ausbetoniert. Je nach Belastung der zu
gurtenden Spundwand sollten die Druckkeile mindestens 10 cm breit sein. Außerdem
ist es oftmals vorteilhaft, Mittel zur Lagesicherung der Druckkeile vorzusehen. Dazu
werden Bewehrungsstäbe vorgeschlagen, die in der entsprechenden Höhe im Be
reich der Täler an den Spundbohlen festgeschweißt sind.
In einer besonders vorteilhaften Variante der erfindungsgemäßen Spundwand wer
den Druckkeile und Laschen insofern kombiniert eingesetzt als Druckkeile zusätzlich
in von Laschen überbrückten Tälern, hinter den Laschen angeordnet sind.
Wie bereits eingangs angedeutet gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie Spund
wände in den Boden eingebracht werden können. Nach einem dieser Verfahren wer
den Spundwände in bereits vorbereitete Schlitze eingestellt. Dazu werden ganze
Wandsegmente, die bereits aus mehreren zusammengefügten Spundbohlen beste
hen, in den Schlitz eingestellt, so daß die Spundwand praktisch segmentweise er
stellt wird. Im Rahmen dieses Verfahrens können beidseitig an der Spundwand
Gurtungselemente angeordnet werden. Die Gurtungselemente werden dann nämlich
an den Spundbohlen befestigt, bevor die Spundwand bzw. die einzelnen Wandseg
mente in den Schlitz eingestellt werden. Bei geeigneten Baugrundverhältnissen kann
eine solche Gurtung auch beidseitig an Spundwänden angeordnet werden, die durch
Einrammen oder Einvibrieren in den Boden eingebracht werden. Dazu werden die
einzurammenden Spundwandsegmente vorab zumindest einseitig, nämlich an der
der Baugrube abgewandten Seite, mit Gurtungselementen versehen. Baugrubensei
tig werden die Gurtungselemente erst nach dem erforderlichen Voraushub montiert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Laschen als erste Gurtungselemente zum min
dest die unverankerten Täler auf der Höhe der Ankerköpfe überbrücken. Die Laschen
fangen so die auf die nicht verankerten Täler wirkende Zugbelastung auf, die durch
die Anordnung der Erdanker bzw. Verpreßanker bedingt ist. Es ist daher wichtig, daß
die Laschen auf der geodätischen Höhe der Ankerköpfe angeordnet sind.
Vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist es, wenn zusätzlich Druckkeile in den ver
ankerten Tälern im Bereich der Ankerköpfe, vorzugsweise geringfügig unterhalb der
Ankerköpfe angeordnet sind. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die
Druckkeile etwa 10 cm unterhalb der Ankerköpfe anzuordnen.
Zusammenfassend ergeben sich im wesentlichen vier vorteilhafte Varianten für ver
ankerte Spundwände, wobei die Gurtungselemente jeweils lediglich einseitig oder
auch beidseitig an der Spundwand montiert sein können:
- 1. In Frage kommt eine Gurtung, mit der lediglich die unverankerten Täler mit
Laschen als erste Gurtungselemente überbrückt werden.
- 2. Diese Gurtung kann derart durch weitere Laschen ergänzt werden, daß auch
die verankerten Täler durch Laschen überbrückt werden und sich insgesamt eine
durchgehende Lasche als Gurtung ergibt.
- 3. In einer dritten Variante werden Laschen als erste Gurtungselemente zur
Überbrückung der unverankerten Täler in Kombination mit Druckkeilen verwendet,
die lediglich in den verankerten Tälern im Bereich der Ankerköpfe angeordnet sind.
- 4. Schließlich ist es auch möglich, zusätzliche Druckkeile hinter den Laschen in
den unverankerten Tälern anzuordnen.
An dieser Stelle sei noch darauf hingewiesen, daß bei verankerten Spundwänden die
Erdanker in der Regel immer reihenweise in einer Höhenlage der Baugrube montiert
werden. Dabei sind oftmals mehrere Ankerlagen übereinander, d. h. in unter
schiedlicher Tiefe, je nach Aushub der Baugrube erforderlich. Dementsprechend
können auch mehrere Gurtungen in unterschiedlicher Höhenlage an einer Spund
wand montiert sein. Je nach den Gegebenheiten des umliegenden Baugrundes kann
es erforderlich sein, jedes zweite Tal der Spundwand zu verankern. Im Rahmen der
Erfindung sind aber auch andere Ankerabstände, bspw. Abstände von drei und mehr
Tälern der Spundwand denkbar.
Schließlich läßt sich die erfindungsgemäße Spundwand auch in Verbindung mit
Baugrubenaussteifungen einsetzen, wobei in diesem Falle die Laschen zumindest
einen Teil der freien Täler vorzugsweise auf der Höhe der horizontalen Steifen über
brücken.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in
vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die
dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfol
gende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung
zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbei
spiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
die einzige Figur eine Aufsicht (von oben) auf eine erfindungsgemäße Spund
wand.
Die Figur zeigt einen Ausschnitt aus einer Spundwand 1, die aus mehreren U-förmi
gen Spundbohlen 2 bis 6 erstellt worden ist. Die seitlichen Kanten der Spundbohlen
sind beidseitig jeweils als Schloß 7 bis 10 ausgebildet. Über diese Schlösser 7 bis 10
sind die U-förmigen Spundbohlen derart wechselweise verbunden, daß die Spund
wand 1 insgesamt sog. Täler 11 und 12 und Berge 13 bis 15 aufweist. Die Gurtung
umfaßt mehrere einseitig und im wesentlichen in einer Höhe an der Spundwand 1
befestigte Gurtungselemente 16 und 17, wobei sich die einzelnen Gurtungselemente
16 und 17 zumindest über die Länge eines Tales 11 oder 12 erstrecken.
Die dargestellte Spundwand 1 dient als Geländesprungsicherung beispielsweise als
vertikaler Baugrubenabschluß. Die Täler 11 und 12 der Spundwand 1 sind dement
sprechend baugrubenseitig geöffnet, so wie die Gurtungselemente 16 und 17 bau
grubenseitig angeordnet sind.
Erfindungsgemäß dienen Laschen 16 als erste Gurtungselemente. Die in der einzi
gen Figur dargestellte Lasche 16 ist erfindungsgemäß kraftschlüssig mit den dem Tal
12 benachbarten Bergen 14 und 15 verbunden und überbrückt auf diese Weise das
Tal 12.
Die Lasche 16 ist aus Stahlblech gefertigt. Bevorzugt wird hierzu 1 cm dicker Flach
stahl verwendet. Die Dimensionierung der Lasche hängt in erster Linie von den zu
erwartenden Beanspruchungen der Lasche und also von den speziellen baugruben
abhängigen Randbedingungen ab. Vorgeschlagen wird die Verwendung von minde
stens 15 cm breiten Laschen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Lasche 16 mit den die entsprechenden
Berge 14 und 15 bildenden Spundbohlen 4 und 6 verschweißt. Diese Art der kraft
schlüssigen Verbindung ist hinsichtlich des Materials von Spundbohlen und des
verwendeten Stahlblechs besonders vorteilhaft.
Ergänzend zu der Lasche 16 als erstes Gurtungselement wird in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ein zweites Gurtungselement in Form eines Druckkeils 17 ein
gesetzt, welcher formschlüssig mit den beiden Flanken 18 und 19 in dem Tal 11 an
geordnet ist. Es handelt sich hier um einen aus Beton gefertigten Druckkeil 17, einen
sog. Betondruckkeil. Die Abmessungen, insbesondere die Breite dieses Druckkeils
17, sind auf die Lasche 16 abgestimmt. Die Breite des Druckkeils 17 beträgt dement
sprechend mindestens 15 bis 20 cm. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
liegt der Druckkeil 17 seitlich an den Flanken 18 und 19 des Tales 11 an. Außerdem
sitzt der Druckkeil 17 auf den beiden Schlössern 7 und 8 auf und wird insofern bereits
in seiner Lage stabilisiert. Zusätzlich sind aber noch Mittel zur Lagesicherung des
Druckkeils 17 vorgesehen, und zwar Bewehrungsstäbe 20, die an den Spundbohlen
2 und 4 im Bereich der Schlösser 7 und 8 festgeschweißt sind.
Bei der in der einzigen Figur dargestellten Spundwand 1 handelt es sich um eine
verankerte Spundwand, d. h. um eine Spundwand 1, die mit Hilfe von Erdankern 21
im rückwärtigen Baugrund verankert ist. Die Ankerköpfe 22 der Erdanker 21 sind im
wesentlichen in einer Höhe, in nicht benachbarten Tälern angeordnet. Die Figur zeigt
lediglich einen Ausschnitt der gesamten Spundwand 1, so daß hier lediglich das Tal
11 verankert ist. Die Spundwand 1 könnte bspw. in jedem zweiten oder jedem dritten
Tal verankert sein. Möglich wären ggf. auch noch größere Abstände zwischen den
verankerten Tälern.
Besonders vorteilhaft ist es nun, wenn, wie beispielhaft an der Lasche 16 dargestellt,
die Laschen 16 die unverankerten Täler 12 auf der Höhe der Ankerköpfe 22 über
brücken. Zusätzlich ist in den verankerten Tälern 11 im Bereich der Ankerköpfe 22
bzw. geringfügig unterhalb der Ankerköpfe 22 jeweils ein Druckkeil 17 angeordnet.
Anstelle des Druckkeils 17 oder auch zusätzlich zu dem Druckkeil 17 kann eine zu
sätzliche Lasche vor dem verankerten Spundwandtal 11 angeordnet werden. Diese
Lasche wird dann im Gegensatz zu der Lasche 16 hauptsächlich auf Druck bean
sprucht, während die Lasche 16 hauptsächlich auf Zug beansprucht wird, was auf die
Anordnung der Erdanker 21 zurückzuführen ist.
Andererseits ist es auch denkbar einen zusätzlichen Druckkeil in dem unverankerten
Tal 12 hinter der Lasche 16 anzuordnen.
Welche der vorgeschlagenen Varianten einer Gurtung letztendlich zur Anwendung
kommen soll, entscheidet sich im wesentlichen nach den speziellen Gegebenheiten
des Anwendungsfalls. In jedem Fall wird hier die aussteifende Wirkung auf die
Spundwand durch das Zusammenwirken der einzelnen Spundbohlen mit den Gur
tungselementen, d. h. den Laschen und/oder den Druckkeilen, erzielt. Bei verankerten
Spundwänden ist es daher zweckmäßig vor der Verankerung zunächst die
Gurtungselemente zu montieren, damit die Ankerkräfte in geeigneter Weise angreifen
können.