DE19604523A1 - HDI-Sohle mit Verdickungen - Google Patents

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, bei dem durch Verbesserung der Kraftübertragung vom Zugelement zur Sohlplatte die Anzahl Verankerungselemente einer Auftriebssiche­ rung minimiert werden.

Bei innerstädtischen Baugruben darf der Wasserspiegel um die Baugruben herum in zunehmendem Maße nicht mehr abgesenkt werden und so werden diese Baugruben als dichte Tröge ausgebildet.

Hierzu sind unterschiedliche Verfahren und Techniken bekannt. Fig. 2 zeigt eine Aus­ führung, bei der nach Erstellung der Baugrubenumschließung 13 der Boden innerhalb der Baugrube bis zu einem Niveau 14 unter Wasser ausgehoben wurde. Anschließend wurden Auftriebspfähle 5 mit Zugelementen 4 eingebaut, welche entweder über eine Haftlänge 15 oder über Kopfkonstruktionen 10 die Auftriebskräfte in eine Sohlplatte 9 übertragen.

Die Sohlplatte 9 ist entweder eine Unterwassersohle, oder es handelt sich um eine nach dem Hochdruckinjektionsverfahren hergestellte Sohle, welche nachträglich durchbohrt wird und dann über Kopfplatten 16 mit der Sohlplatte 9 verbunden sind. Diese Kopfplatten 16 werden dann von einem Taucher gesetzt.

Da die Sohlplatte aus Kostengründen so dünn wie möglich ausgeführt wird, d. h. ca. 1 m stark, können, wenn die Krafteintragung aus den Zugelementen über Verbund erfolgen soll, nur geringe Lasten je Zugelement eingeleitet werden, da die kurze Verbundlänge nicht mehr zuläßt. So müssen sehr viele Zugelemente eingebaut werden. Alternative ist eine aufwendige Kopfkonstruktion mit großen Kraftübertragungsplatten.

Die Herstellung der Sohlplatte 9 als Unterwasserbetonsohle stellt sich als sehr schwieriges und teueres Verfahren dar, mit erheblichen Dichtigkeitsproblemen am Übergang zur Baugrubenumschließung und durch die Gefahr von Schlammeinschlüssen.

In einem weiteren Verfahren werden tiefliegende Dichtungssohlen 11 ausgeführt, welche so tief unterhalb der Gründungssohle 7 hergestellt werden, daß der verbleibende Bau­ grund überhalb der Dichtsohle als Auflast gegen einen Grundbruch angesetzt wird. Die Fig. 3 zeigt so ein Verfahren.

Die Patentanmeldung 195 25 724.3 beschreibt ein Verfahren, bei dem die für den Grund­ bruch notwendige Bodenauflast weniger hoch ausgeführt werden muß, da die als Auflast wirkende Bodenschicht oberhalb der Dichtsohle über Zugelemente 17 mit der darunterlie­ genden Bodenschicht verankert ist. Auf diese Weise kann die Einbindetiefe der Baugru­ benumschließung 13 vermindert werden.

Die in der Fig. 3 dargestellten bekannten Bauverfahren zeichnen sich dadurch aus, daß die Sohlabdichtung 11 in sehr großer Tiefe ausgeführt werden muß, was besonders hohe Anforderungen an die Bohrgenauigkeit stellt. Die tiefliegende Abdichtungssohle 11 wird bevorzugt als Weichgel- oder als HDI-Sohle hergestellt. Die tiefen Bohrungen unter hoher Genauigkeit, welche zur Herstellung der Sohle 11 ausgeführt werden müssen, verteuern das Verfahren, ebenso wie die tiefreichenden Baugrubenumschließungswände 13.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat die Aufgabe, durch Verbesserung der Kraftüber­ tragung von den Zugelementen 5 in die Sohlplatte 1, die Anzahl der Auftriebspfähle 5 gegenüber den anderen Verfahren zu minimieren.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die Aufgabe entsprechend des gattungsbildenden Anspruches 1 durch folgende Verfahrensschritte:
Nach dem Herstellen der Baugrubenumschließung 13 wird von Bereichen oberhalb des Grundwasserspiegels 18 nach bekanntem Verfahren eine Hochdruckinjektionssohle 1 hergestellt. Diese Sohle 1 liegt nicht auf Baugrubensohle 7 wie die Unterwasserbetonsohle 9 und auch nicht wie eine tiefliegende Sohle 11 unter Bodenauflast, sondern sie liegt in einem verhältnismäßig geringen Abstand 8 unterhalb der geplanten Baugrubensohle 7. Diese Überdeckung der Sohle mit Boden hat den Vorteil, daß bei Undichtigkeiten in der Sohle 1 sich der unterhalb der Sohle anstehende Wasserdruck bis zur Baugrubensohle 7 hin nach oben soweit abbaut, daß keine Gefahr mehr besteht, daß Bodenmaterial un­ terhalb der Sohle 1 nach oben in die Baugrube gefördert werden kann. Durch den Abbau des Strömungsdruckes ist auch bei Fehlstellen in der Sohlplatte die Gefahr eines hydrau­ lischen Grundbruches durch die planmäßige Bodenauflage, welche bevorzugterweise aus dem anstehenden Sand der Baugrube besteht, nicht mehr gegeben. Je nach Aushubtiefe liegt diese Überdeckungsschicht 6 in einer Größenordnung von 0,6 m Stärke und mehr.

Die Überdeckungsschicht 6 dient gleichzeitig dazu, eine örtliche Verdickung 2 der Sohle 1 zu ermöglichen. Diese aus Kostengründen nur örtlich angeordnete Verdickung wird benutzt, aufgrund einer größeren Verbundlänge 3 zu ermöglichen, höhere Lasten aus den Zugelementen 5 in die Sohlplatte 1 über Verbund zu übertragen.

Diese vereinzelt angeordneten Verdickungen 2 in der Sohlplatte 1 können auf unter­ schiedliche Weise sichergestellt werden.

Eine Herstellmöglichkeit ist, daß bei der Herstellung der Sohlplatte 1 mit dem Hoch­ druckinjektionsverfahren an einigen Stellen nach Erreichen der Dicke 20, welche im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Fläche der Sohlplatte 1 vorhanden ist, die Säule in den Bereich 8 der Bodenauflage 6 hinein verlängert wird. Dabei ist es möglich, den gleichen Durchmesser wie im Bereich 20 auszuführen, aber es ist auch möglich, den Durchmesser zu verkleinern, da es hier nicht mehr notwendig ist, einen Mindestdurch­ messer zur Erreichung der Dichtigkeit wie im Bereich 20 zu erreichen.

Durch diesen Verdickungsbereich 2 wird nach Erhärten der Sohle 1 oder auch im frischen Zustand die Bohrung 21 hergestellt, welche in die Bereiche unterhalb der Sohle 1 reicht und die zur Aufnahme der Zugelemente 5 mit Zugstangen 4 dient.

Die Kraftübertragung zwischen Sohle 1 und Zugelement 5 erfolgt dabei im wesentlichen über Haftspannungen. Die Verfüllung der Bohrung 21 wird bevorzugterweise mit Zement­ leim oder Zementmörtel durchgeführt.

Eine weitere Variante zur Erreichung einer örtlichen Verdickung besteht darin, daß die Sohle 1 an einigen Stellen mit Hilfe eines Pfahlbohrgerätes angebohrt oder durchbohrt wird. In Fig. 1 ist die angebohrte Version (26) und die durchbohrte Version (22) dar­ gestellt.

Diese Durchbohrungen werden zweckmäßigerweise in einem wesentlich größeren Durch­ messer durchgeführt als der Durchmesser der Bohrungen 21 für die Zugelemente. Der größere Durchmesser ermöglicht die bessere Krafteinleitung in die Sohlplatte 1. Die bessere Krafteinleitung erfolgt einmal durch die größere Auflagerfläche und zum zweiten durch die größere Mantelfläche, wodurch ermöglicht wird, daß trotz kleinerer Druckfestig­ keiten und Schubfestigkeiten des Sohlmateriales größere Gesamtlasten in die Sohlplatte 1 eingeleitet werden können.

Durch die Konzentrierung der Lasten werden weniger Bohrungen für die Zugelemente notwendig, was Kosten einspart.

Zur Übertragung der Zugkräfte in die Sohlplatte 1 kann es zweckmäßig sein, in die Verdic­ kungen 2 Bewehrungskörbe 23 einzusetzen.

Die Zugstangen 4 sind bevorzugterweise Gewindestähle oder Baustähle mit Rippen. Es sind sowohl Einzelstäbe als auch Bündel von mehreren Stäben möglich.

Begünstigend auf die Verbundlänge 3 können sich weiterhin Endverankerungen 24 an den luftseitigen Enden der Zugstangen auswirken. Sie werden jedoch zweckmäßigerweise nur so groß gewählt, daß sie durch das Gestänge, welches zur Herstellung der Bohrungen 21 verwendet wird, passen.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Sohle 1 zwecks Verdickung örtlich durch­ bohrt ist, aber diese Verdickung erstreckt sich nicht in Richtung Baugrube, sondern erstreckt sich unterhalb der Sohlplatte 1.

Auch diese Maßnahme dient der Vergrößerung der Verbundlänge. In diesen Anwendungs­ fällen muß in jedem Fall eine Bewehrung 23 eingebracht werden, um ein Abreißen der Verdickung 25 durch die Zugelemente zu verhindern.

Wird die örtliche Verdickung 2 mit Hilfe des Hochdruckinjektionsverfahrens hergestellt, so kann es sich als zweckmäßig erweisen, mit dem gleichen Gerät nach Herstellung der Ver­ dickung die Bohrung 21 für die Zugelemente herzustellen. Auf diese Weise ist sicher­ gestellt, daß die Zugelemente auch wirklich im Bereich der Verdickungen liegen.

Fig. 1 zeigt eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte hochliegende Dichtsohle 1. Die erfindungsgemäßen Verdickungen sind einmal im Zuge des Hochdruck­ injektionsverfahrens hergestellt und in weiteren Anwendungsbeispielen ist die Verdickung durch nachträgliche Herstellung von Bohrungen erfolgt. Einmal schneidet die Bohrung nur einen Teil der Sohle 1 an und bindet über eine Mantelfläche 26 in die Sohlplatte 1 ein.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine nachträgliche Bohrung dargestellt, die die Sohlplatte durchdringt und eine Kontaktfläche 22 herstellt, über die die Kräfte aus den Zugelementen 5 rein über Haftspannungen in die Sohlplatte 1 eingetragen werden.

Die Fig. 1 zeigt weiter einen Grundriß, in dem die Anordnung einzelner Hochdruckinjek­ tionssäulen dargestellt ist. Diese Hochdruckinjektionssäulen müssen sich überschneiden, um eine dichte Sohle zu bewirken. Einige Säulen 2 haben eine größere Längenausdeh­ nung und in diesen Säulen sind die Zugstäbe 4 verankert. Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß über der hochliegenden Sohle 1 ein Bodenpaket 6 angeordnet ist, das einmal Platz bietet für die Verdickung der Platte und zum zweiten eine Schutzwirkung gegen hydraulischen Grundbruch darstellt. Wenn sich in der Sohle 1 Schadstellen befinden, d. h. Stellen mit größerer Durchlässigkeit, so wird durch die durch­ lässige Bodenschicht 6 verhindert, daß Bodenpartikel aus Bereichen, die unterhalb der Sohle 1 liegen, in die Baugrube ausgewaschen werden.

Fig. 2 zeigt eine hochliegende Dichtsohle 1, die entweder nach dem Verfahren der Hochdruckinjektion oder nach dem Verfahren einer Unterwasserbetonsohle hergestellt wurde.

Hierbei sind unterschiedliche Verankerungsformen der Zugelemente 5 dargestellt.

Fig. 3 zeigt eine tiefliegende Abdichtungssohle, bei der man sich zunutze macht, die notwendige Bodenauflast dadurch zu verkürzen, daß Bodenschichten oberhalb der Dichtungssohle 11 mit Bodenteilen unterhalb der Dichtungssohle über Zugelemente 17 verbunden werden.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform, wobei die Verdickungen nicht überhalb der Dichtsohle 1 angeordnet sind, sondern unterhalb der Dichtsohle. Dadurch wird die Verwendung einer Bewehrung 23 für die Verdickungsbereiche notwendig. Weiter­ hin ist in dieser Ausführungsform der Einsatz einer Endverankerung 24 gezeigt durch deren Einsatz die Verankerungslänge 3 verkürzt werden kann. In der dargestellten Aus­ führungsvariante sind die Endverankerungsköpfe 24 so klein ausgebildet, daß sie durch die Verrohrung passen, mit der die Bohrungen 21 für die Zugelemente hergestellt werden.

Claims (15)

1. Hochliegende Abdichtungssohle, hergestellt nach dem Hochdruckinjektionsverfahren oder nach dem Unterwasserbetonverfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungssohle (1) auf weniger als 50% ihrer Fläche örtliche Verdickungs­ stellen (2) besitzt, welche um einen Betrag (19) über die durchschnittliche Dicke der Sohle (1) nach oben hinausragen und/oder um einen Betrag (25) in den Bereich unterhalb der Sohle ragen und daß diese Verdickungen im wesentlichen dazu benutzt werden, die Kräfte der Zugelemente (5) über eine Haftverbundstrecke (3) in die Sohle (1) einzuleiten.

2. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungen (2) aus dem gleichen Material wie die Sohle (1) bestehen.

3. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungsstellen (2) aus einem hinsichtlich der Druck- und Scherfestigkeit besserem Material bestehen als die Abdichtungssohle (1) hochliegend.

4. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungsstellen (2) teilweise oder auf ihre gesamte Länge mit einer Bewehrung (23) versehen sind.

5. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die in der Sohle (1) sowie der Verdickung (19) verankerten Zugstangen (4) mit einem Gewinde oder Baustahlrippen versehen sind.

6. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstangen (4) zusätzlich zu den Gewinden oder Rippen noch mit einer Endverankerung (24) oder Verdickungen (27) versehen sind.

7. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstangen (4) aus Stahl, Kunststoff, Glasfasern oder faserbewährten Kunst­ stoffen besteht.

8. Verfahren zur Herstellung einer hochliegenden Abdichtungssohle nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungsstellen (2) in einem Arbeitsgang mit der Herstellung der Sohle (1) hergestellt werden.

9. Verfahren zur Herstellung einer hochliegenden Abdichtungssohle nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungsstellen (2) mit Hilfe des Hochdruckinjektionsverfahrens her­ gestellt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß Herstellung der Verdickungen (2) nach Herstellung der gesamten oder teil­ flächigen Sohle (1) erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickungsstelle (2) durch Eindrehen eines Bohrwerkzeuges in die Sohl­ platte (1) erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrwerkzeug zur Herstellung der Verdickung die Sohlplatte (1) nicht voll­ ständig, sondern nur teilweise durchbohrt.

13. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrwerkzeug zur Herstellung der Verdickung (2) die Sohlplatte (1) voll­ ständig und/oder bis in Bereiche (25) unterhalb der Sohlplatte (1) durchbohrt.

14. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen zur Herstellung der Verdickungsstellen (1) im Bereich der Verdic­ kungsstellen mit einem selbsterhärtendem Baustoff verfüllt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß als Bohrwerkzeug zur Herstellung der Verdickung (2) eine durchgehende Bohr­ schnecke oder eine Verrohrung mit innenarbeitendem Bohrwerkzeug verwendet wird.