DE19604525A1 - HDI-Sohle mit Filterauflage - Google Patents

Description

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren, bei dem die Gesamtsicherheit gegen Grundbruch einer Hochdruckinjektions-Abdichtungssohle für den Fall von Ausführungsfehlern deutlich erhöht wird.

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 mit Kopfplatten 16 mit der Sohlplatte 9 verbunden sind. Diese Kopfplatten 16 werden dann von einem Taucher gesetzt.

Die Herstellung der Sohlplatte 9 stellt sich dabei als sehr schwieriges und teueres Verfah­ ren dar, was insbesondere auch in dem Einsatz von Tauchern liegt.

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 19525724.3 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.

Die in Fig. 2 dargestellten hochliegenden Sohlabdichtungen 9, die entweder als Unter­ wasserbetonsohle oder als Hochdruckinjektionssohle ausgeführt werden, bringen weiter die Gefahr mit sich, daß bei Fehlstellen in der Sohlplatte ein hohes Gefahrpotential be­ steht, da das Erdreich unterhalb der Sohlplatte beim Absenken des Wasserspiegels innerhalb des Troges mit nachströmendem Wasser aus Bereichen unterhalb des Troges ausgespült wird bzw. in den Innenraum der Baugrube gelangt. Dies kann zu gefährlichen Ausspülungen unterhalb der Sohlplatte 9 führen, welche zu aufwendigen Sanierungsmaß­ nahmen führen, da diese Hohlräume kraftschlüssig verfüllt werden müssen.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat nun die Aufgabe, das Risiko bei der Herstellung der hochliegenden Sohlplatte 9 zu minimieren, d. h. die Grundbruchgefahr beim Auftreten von Fehlstellen in der Sohle so gering wie möglich zu halten.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die Aufgabe entsprechend dem gattungsbildenden Anspruch auf die Weise, daß es in folgenden Verfahrensschritten ausgeführt wird:

Nach dem Herstellen der Baugrubenumschließung 13 wird von Bereichen oberhalb des Grundwasserspiegels 18 nach bekannten Verfahren eine Hochdruckinjektionssohle 1 hergestellt.

Die Oberkante dieser Sohle ist anders als bei den üblichen hochliegenden Hochdruckinjek­ tionssohlen nicht identisch mit der späteren Gründungssohle 7.

Die Oberkante der erfindungsgemäßen Sohle 1 wird so orientiert, daß sie unter einer gewachsenen Bodenschicht 6 liegt, welche zwischen der Oberkante der Sohle 1 und der späteren Gründungsebene 7 liegt.

Anders als bei einer tiefliegenden Abdichtungssohle 11 ist die Bodenschicht 6 von nur verhältnismäßig geringer Schichtdicke, da diese Schicht kein Bodenpaket darstellt, wel­ ches als reine Bodenauflast gegen die Auftriebskräfte wirken muß. Das Bodenpaket 6 hat eine gänzlich andere Wirkung. Die Schichtdicke 8 liegt bevorzugterweise in einem Bereich von 1 bis 2 m, und ihre erforderliche Dicke ergibt sich einmal aus der Durchlässigkeit des Bodenpakets 6 und zum anderen aus der Potentialdifferenz des Grundwasserspiegels. Zu dem darf die Bodenschicht 6 nicht aus einem beliebigen Boden bestehen, sondern sie muß in jedem Fall wasserdurchlässig sein.

Treten in der Sohle 1 Fehlstellen auf, d. h. Stellen in denen nicht ausreichend erhärtetes Bindemittel vorhanden ist, so stellt sich innerhalb dieser Sohlplatte 1 eine Grundwasser­ strömung ein, bei der das Wasser unterhalb der Abdichtungssohle 1 in Bereiche oberhalb der Abdichtungssohle strömt. Befindet sich nun kein Bodenpaket 6 auf der Abdichtungs­ sohle 1, so wird mit dem ausströmenden Wasser durch die Fehlstelle 23 auch Bodenmate­ rial aus Bereichen unterhalb der Dichtsohle 1 nach oben in die Baugrube gefördert. Dieses Verhalten wird als hydraulischer Grundbruch bezeichnet und führt entweder zur Zerstörung der Sohle 1 oder zumindest zu erheblichen Hohlräumen unterhalb der Sohlplatte. Soll nun später ein Gebäude auf der Sohlplatte gegründet werden, so müssen durch umfangreiche Injektionsmaßnahmen diese Unterhöhlungen mit Injektionsgut ausgefüllt werden, da sonst erhebliche Setzungen des gesamten Bauwerks auftreten können. Die Injektion dieser Hohlräume erweist sich als sehr schwierig, da sie einmal gegen einen erheblichen Wasser­ druck ausgeführt werden muß und zum zweiten sehr teure Injektionsmittel verwendet werden müssen, da diese ja möglichst weit in den aufgelockerten Boden eindringen sollen. Wird nun die erfindungsgemäße Filterauflast 6 angeordnet, so kann dieser hydraulische Grundbruch nicht eintreten.

Beim Auftreten einer Fehlstelle strömt zwar Wasser durch diese Fehlstelle nach oben, aber in der als Filtermedium wirkenden Bodenschicht 6 mit einer erforderlichen Schicht­ dicke 8 baut sich der Strömungsdruck so ab, daß die Bodenpartikel aus Bereichen un­ terhalb der Sohle 1 nicht mehr in die Baugrube ausgewaschen werden können.

Die Auftriebssicherheit der hochliegenden Sohle 1 erfolgt durch Zugpfähle 5, die zweck­ mäßigerweise vor Durchführung der Aushubarbeiten von einem Niveau oberhalb des Grundwassers aus hergestellt werden. Bei der Auftriebsverankerung bzw. den Zugpfählen handelt es sich um Bohrungen 21, in denen Zugstangen 4 angeordnet sind, welche im wesentlichen die Auftriebskräfte über Verbundlängen in die Sohlplatte 1 übertragen.

Befindet sich über der geplanten Dichtsohle 1 kein ausreichend wasserdurchlässiger, gewachsener Boden zur Bildung der Bodenschicht 6, so kann diese Schicht auch nach Herstellung der Dichtsohle 1 aufgebracht werden. Dazu kann ein gut abgestufter durch­ lässiger Boden oder auch ein einfach oder mehrfach gestufter Filtersand oder Filterkies verwendet werden.

Bei der HDI-Sohle 1 handelt es sich im wesentlichen um ein Gemisch aus dem anstehen­ den Boden und aus Zementleim, wobei der Anteil des Zements variabel ist.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt und einen Grundriß durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Baugrube.

Fig. 2 zeigt eine nach dem Stand der Technik hergestellte Baugrube mit einer auf Höhe der späteren Aushubsohle 7 hergestellten Sohlplatte 9.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsvarianten gleichzeitig eingetragen. Einmal werden die Zugelemente 5 über eine Verbundlänge 15 mit der Sohlplatte 9 verbunden, wobei aufgrund der verhältnismäßig geringen Dicke der Sohlplatte auch nur geringe Zugkräfte in die Platte eingeleitet werden können.

Eine weitere Variante zeigt die Ausführung mit einer Kopfplattenkonstruktion 10, mit der es unter größerem Aufwand möglich ist, auch in dünnere Platten größere Zugkräfte ein­ zuleiten. Werden die Zugelemente 5 erst nach der Herstellung der Sohlplatte 9 eingebaut, so erfolgt die Übertragung der Zugkräfte über eine nachträglich durch Taucher aufgebrach­ te Kopfkonstruktion 16. Der Aushub muß bei diesem nach dem Stand der Technik ausge­ führten Verfahren unter Wasser erfolgen.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsvariante nach dem Stand der Technik, bei dem eine tieflie­ gende Sohlplatte 11 angeordnet ist, die sich den darüberliegenden Boden als Auflast zu Nutze macht. Die Schichtdicke des darüber liegenden Bodens ist dabei so bemessen, daß keine Auftriebspfähle bzw. keine Zugelemente nötig sind. In der gleichen Figur ist auch eine Variante eingetragen, bei der das Bodenauflastpaket geringer wird durch den Einsatz von Verbundpfählen 17, die das Bodenpaket überhalb und unterhalb der Dichtungssohle 11 miteinander kraftschlüssig verbinden. Bei dieser Variante muß die tiefliegende Sohle 11 nicht ganz so tief liegen und die Umschließungswände 13 werden etwas kürzer.

Claims (6)

1. Hochliegende Abdichtungssohle mit erhöhter Sicherheit gegen hydraulischen Grund­ bruch beim Auftreten von Fehlstellen in der Sohlplatte dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtungssohle (1) von einer wasserdurchlässigen Bodenschicht (6) überdeckt ist, die dazu dient, wie ein Filter den Strömungsdruck bei Leckagen in der Sohlplatte (1) so abzubauen, daß keine Bodenpartikel aus Bereichen unterhalb der Sohlplatte (1) nach oben ausgewaschen werden können und daß die Dicke (8) dieser Bodenschicht nach strömungstechnischen Berechnungsmethoden und nach Filterge­ setzen minimiert wird und daß diese Bodenschicht (6) im wesentlichen der Grün­ dungshorizont des späteren Bauwerks wird.

2. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die wasserdurchlässige Bodenschicht (6) gewachsener bzw. anstehender Boden ist.

3. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die wasserdurchlässige Bodenschicht (6) gesondert aufgebracht wird und zweck­ mäßigerweise nach Herstellung der Abdichtungssohle (1).

4. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung der Bodenschicht (6) hinsichtlich der Korndurchmesser nach Filtergesetzmäßigkeiten erfolgt.

5. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (8) der wasserdurchlässigen Schicht (6) bevorzugterweise zwischen 0,3 m und 3 m gewählt wird.

6. Hochliegende Abdichtungssohle nach Anspruch 3 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß die wasserdurchlässige Bodenschicht (6) aus einfach oder mehrfach gestuften Filtersanden oder Filterkiesen besteht.