DE19608092C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen einer Spundwand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer Spundwand entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches und eine Vorrichtung zum Einbringen entsprechend dem Oberbegriff des fünften Patentanspruches.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich zum Einbringen von Spundwänden, insbesondere von Spundwänden der Bauart Peine in einen Untergrund, der sich unter einer Wasseroberfläche befindet.

Aus DE 36 18 613 A1 geht ein Verfahren zum Einbringen einer Spundwand mit einem Senkkasten hervor, bei dem Stützflüssigkeit verwendet wird und Spundbohlen eingesetzt werden. Die zum Verfahren gehörende Konstruktion an einer Maschine erleichtert das Einbringen von Kanaldielen, Folien oder fließfähigen Materialien in den Boden. Im Wasser ist dieses Verfahren bei großer Gewässertiefe und großen Spundwandbohlen nur sehr bedingt einsetzbar.

Weiterhin geht aus DE 41 00 137 C2 eine Dichtwand mit in gegenseitigen Abständen voneinander niedergebrachten, nicht erhärteten Pfählen mit starren Dichtwandelementen zwischen den Pfählen hervor, bei deren Erstellen zunächst die Pfahlbohrungen niedergebracht und anschließend Spundbohlen eingerammt oder gerüttelt werden, die die Bohrungen verbinden. Mit dieser Dichtwand lassen sich vorteilhaft kontaminierte Böden schließen.

Spundwände werden in der Regel mit Rammgeräten oder Rüttlern in den Untergrund eingebracht. Dies gilt sowohl für den Fall, daß der Verlauf der Spundwand über trockenes Gelände führt als auch für die Situation, daß die Rammflucht durch das Wasser verläuft, d. h. die Bodenoberfläche, in die die Spundwandelemente eindringen müssen, unter Wasser liegt.

Diese Einbringverfahren gelten als Stand der Technik, sind jedoch mit erheblichen Nachteilen verbunden. Sie verursachen einen hohen Aufwand mit erheblichen Kosten, sind zeitaufwendig, erzeugen störende Geräusche und Erschütterungen im Erdreich, was zu Schäden bei Nachbarbauwerken führen kann. Hindernisse im Untergrund werden gar nicht oder zu spät registriert und verursachen Schäden an der Spundwand.

Wenn der Spundwandverlauf über trockenes Gelände verläuft, gibt es neuerdings eine Alternative zu o.g. Verfahren, die die oben aufgelisteten Nachteile mindert bzw. beseitigt. Mit einem schmalen Schlitzwandgreifer wird in Richtung der Rammflucht ein Graben mit einer Tiefe bis zur gewünschten Unterkante der einzubringenden Spundwand ausgehoben. Kurze, beidseitige Leitwände im Bereich der Geländeoberkante nehmen den Erddruck des oberen Aushubabschnittes auf und dienen der Führung des Schlitzwandgreifers, womit eine präzise Einhaltung des gewünschten Grundrisses möglich wird. Eine Stützflüssigkeit, die während des Aushubs in diesen Graben geleitet wird und später aushärtet, verhindert den Einsturz der Wandungen dieses Grabens; ihre Rezeptur ist auf das Korngerüst des anstehenden Bodens abgestimmt. Nachdem die gewünschte Aushubtiefe erreicht ist, können nacheinander die Spundwandelemente in die Stützflüssigkeit abgesenkt und dabei mittels ihrer Schloßkonstruktionen gekoppelt werden, so daß eine geschlossene Spundwand entsteht.

Mit dieser Alternative zum Bau einer Spundwand ist es nicht möglich, Spundwände in einen Boden unter Wasser einzubringen, denn auf dem Grund von Gewässern ist ein freistehender, stabiler Graben in der Regel nicht aushebbar, Leitwände mit einer Oberkante Gewässersohle sind nur mit hohem Aufwand realisierbar und der Einsatz einer Stützflüssigkeit in einem Graben unter Wasser ist nicht möglich, da bei einer Vermischung der Stützflüssigkeit mit Wasser die Eigenschaften der Stützflüssigkeit verlorengehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik, dessen Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, womit das Einbringen von Spundwänden in einen Boden unter Wasser kostengünstig und weitestgehend geräuschlos möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des ersten und fünften Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungen der Erfindung wieder.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch folgende Merkmale aus. Zwei oder mehrere Senkkästen werden im ein- oder mehrfachen Abstand eines Spundwandelementes in Arbeitsrichtung auf dem vorgesehenen Gewässergrund abgesetzt und eingebracht. Dieses Einbringen kann mittels Rüttler oder einem anderen geeigneten Gerät erfolgen. Innerhalb und unterhalb des Senkkastens kann der Boden mittels Schlitzwandgreifer oder -fräser so weit ausgehoben werden, bis die gewünschte Rammtiefe erreicht ist. Dazu ist jedoch eine Stützflüssigkeit in den Senkkasten einzubringen. Das geschieht praktischerweise, indem die Stützflüssigkeit mittels Schlauch unten in den Senkkasten eingeleitet wird und das darüber befindliche Wasser verdrängt und mit fortschreitendem Aushub ständig nachgefüllt wird. In den jeweiligen Senkkasten werden dann nacheinander Spundwandelemente in die Stützflüssigkeit abgesenkt. Diese Spundwandelemente können Doppel-T-, Z- oder U-förmig sein. Sie werden in der Regel durch Schlösser miteinander verbunden.

Soweit sich das technisch anbietet, werden Doppel-T, Z- und U-förmige Spundwandelemente vormontiert und als ein Stellelement aus mehreren Einzelelementen eingebracht, wobei die Einzelelemente eine unterschiedliche Länge haben können und zwischen den Elementen auch ein oder mehrere Stützbleche angeordnet sein können. Diese Stützbleche, die die Transportstabilität zwischen den Elementen erzeugen sollen, können beim Einbringen des Gesamtelementes wieder entfernt werden.

Sind alle Spundwandelemente in den Senkkasten eingebracht, erfolgt ein Abpumpen der Stützflüssigkeit oberhalb der Gewässersohle. Sind mehrere Senkkästen vorhanden, kann bei Bedarf die Stützflüssigkeit auch direkt in den nächsten, dafür vorgesehenen Senkkasten weitergepumpt werden. Danach kann der vorhergehende Senkkasten gezogen werden. Auf diese Weise werden in einem vorgegebenen Abstand mehrere Spundwandteile, bestehend aus Elementen, gebaut.

Um die Lücke zwischen den so entstandenen Spundwandteilen mit dem gleichen Verfahren zu schließen, wird ein Senkkasten, bestehend aus zwei Teilen, benötigt.

Die beiden Teile des Senkkastens können eine unterschiedliche Länge haben und sollen die Lücke zwischen den Spundwandteilen zu beiden Seiten verschließen. Dazu müssen sie mit den Spundwandteilen fest verbunden sein und eine Kammer bilden, die ein Arbeiten des Schlitzwandgreifers oder -fräsers ohne eine Beschädigung der Schlösser erlaubt und die verhindert, daß die Stützflüssigkeit ausläuft.

Das längere Teil des Senkkastens weist auf jeder Seite ein Schloß auf und ist damit mit den benachbarten Doppel-T-Trägern kraftschlüssig und dichtend verbindbar.

Das gegenüberliegende Teil des Senkkastens ist kürzer gestaltet und wird in ein Schloß an einem Z-förmigen Spundwandelement am Doppel-T-Träger eingezogen. Dazu weist das kürzere Senkkastenelement auf beiden Seiten eine Kante auf, die in einen Schloßstahl einziehbar ist.

Zwischen dem Schloßstahl des kürzeren Senkkastenteils und einem weiteren Schloß, welches an das Z-förmige Spundwandelement angebracht wurde, wird eine Schutzkappe eingezogen. Diese Schutzkappe kann rechtwinklig ausgebildet sein, aber auch andere, z. B. gerundete Formen aufweisen und dient dazu, das Schloß, welches sie umgibt, vor Beschädigungen durch den Schlitzwandgreifer oder -fräser zu schützen. Diese Schutzkappe wird separat gezogen, wenn die Aushubarbeiten zwischen den Senkkastenteilen beendet sind und das nächste Z-förmige Teil als Verbindung zwischen den bestehenden Spundwandteilen eingebracht werden soll.

Sobald der Senkkasten zwischen den jeweiligen Spundwänden eingebracht ist, kann ein Schlitz zwischen und unter den Senkkastenwänden bis auf die benötigte Tiefe ausgehoben werden. Zuvor ist es nötig, Stützflüssigkeit in den Senkkasten einzubringen. Das kann in analoger Weise wie in den anderen Senkkästen geschehen. Sobald dieser Vorgang beendet ist, werden zunächst einseitig die Schutzkappe nach oben gezogen und von einer zur anderen Seite die Spundwandelemente an die bestehende Spundwand angefügt. Sobald die andere Seite erreicht ist, kann die dortige Schutzkappe in den Schlössern gezogen werden, wonach das letzte Spundwandelement zwischen den stehenden Wänden eingezogen werden kann. Nachdem die Stützflüssigkeit oberhalb der Gewässersohle abgepumpt worden ist, was analog zum Vorgang in den anderen Senkkästen erfolgen kann, können die Senkkästen zu beiden Seiten der Spundwand gezogen und zur nächsten Lücke der Spundwand umgesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß es möglich ist, Spundwände geräuscharm und erschütterungsfrei in das Erdreich unter dem Wasser einzubringen. Besser als beim Rammen oder beim Einrütteln von Spundwänden ist es möglich, im Untergrund befindliche Hindernisse aufzuspüren und zu beseitigen. Weiterhin können Spundwände sehr schnell und sehr kostensparend fertiggestellt werden. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von zwölf Figuren und einem Ausführungsbeispiel beschrieben:

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 Senkkasten ohne Spundwand

Fig. 2 und 3 Senkkasten mit Stützflüssigkeit und unterschiedlichem Fertigstellungsgrad mit Spundwandelementen

Fig. 4 In Arbeitsrichtung angeordnete Senkkästen, wobei ein zweiter Senkkasten noch leer ist

Fig. 5 In Arbeitsrichtung angeordneter zweiter Senkkasten, in den eine Spundwand eingebracht wurde

Fig. 6 Zwei fertiggestellte Spundwandteile mit Abstand eines geteilten Senkkastens

Fig. 7 Zweiteiliger Senkkasten zwischen zwei fertiggestellten Spundwandteilen

Fig. 8 Fertiggestellte Spundwand vor Demontage des zweiteiligen Senkkastens

Fig. 9 Fertiggestellte Spundwand mit umgesetztem zweiteiligen Senkkasten

Fig. 10 Detail A aus Fig. 7

Fig. 11 Detail B aus Fig. 8

Fig. 12 Stellelement, bestehend aus Doppel-T- und Z-förmigen Elementen

Die Fig. 1 zeigt einen Senkkasten 1, der in Arbeitsrichtung 12 auf den Boden eines Gewässers abgesetzt wird. Der Senkkasten 1 weist dickere Wandungen auf, da er stabil auf dem Boden des Gewässers stehen muß und den Druckverhältnissen, die durch bewegtes Wasser entstehen, eine besondere Stabilität entgegenbringen muß. Das stabile Aufsetzen auf den vorgesehenen Untergrund kann auch bedeuten, daß der Senkkasten in den Untergrund eingerüttelt wird. In den Senkkasten 1 wird Stützflüssigkeit 13 eingebracht. Das geschieht in der Weise, daß Stützflüssigkeit durch einen Schlauch von unten in den Senkkasten gepumpt wird, wobei das darüber befindliche Wasser, welches leichter ist, verdrängt wird. Sobald genügend Stützflüssigkeit 13 im Senkkasten 1 ist, wird mittels Stützwandgreifer der Boden bei ständigem Nachfüllen der Stützflüssigkeit unter dem Senkkasten 1 auf die Rammtiefe der Spundwandelemente ausgehoben. Sobald die erforderliche Rammtiefe erreicht ist, werden die einzelnen Spundwandelemente 2 nacheinander in den Senkkasten 1 eingebracht und in der Stützflüssigkeit abgesenkt. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Spundwandelemente bereits vor dem Einbringen zu sogenannten Stellelementen zusammenzufügen.

Fig. 12 zeigt ein Stellelement, welches aus zwei Doppel-T-Trägern 16 und zwei Z-förmigen Spundwandelementen 15 mit Schlössern zusammengefügt ist. Um zu verhindern, daß sich die Z-förmigen Elemente 15 durch ihre Labilität gegenüber den Doppel-T-Trägern 16 verformen, sind sie mittels Stützblech 14 gegenüber einem Doppel-T-Träger 16 fixiert. Im vorliegenden Fall sind mehrere Stützbleche 14 über die Höhe mit beiden Elementen verschweißt. Vorteilhafter ist es für die fortlaufende Montage, die gezeigten Stützbleche zwischen dem Schenkel des Z-förmigen Spundwandelementes 15 und der Rundung am Doppel-T-Träger 16 anzuschweißen, so daß die Enden des Trägers für eine weitere Schloßverbindung frei sind.

Die Fig. 2 und 3 zeigen in die Stützflüssigkeit 13 des Senkkastens eingebrachte Spundwandelemente 2. Beim Einbringen dieser Elemente 2 in den Senkkasten können die Stützbleche 14 wieder entfernt werden.

Fig. 4 zeigt einen weiteren Senkkasten 1, der in Arbeitsrichtung 12 und einem Abstand 5, der einem Mehrfachen der Spundwandelemente entspricht, angeordnet ist, ohne Stützflüssigkeit. Da im ersten Senkkasten alle Spundwandelemente eingebracht wurden, kann die Stützflüssigkeit 13 von dem ersten Senkkasten in den zweiten umgepumpt werden, wobei die Flüssigkeit nur bis auf die Höhe des Gewässerbodens abgepumpt werden muß.

In analoger Weise wird nun auch der Senkkasten in Fig. 5 genutzt um weitere Spundwandelemente 2 in den Boden unter der Gewässersohle einzubringen, wonach dieser Senkkasten 1 nach Abpumpen der Stützflüssigkeit bis auf Gewässerbodenniveau ebenfalls gezogen und umgesetzt wird. Um den Abstand 5 zwischen den Senkkästenenden 2 (Fig. 6) mit Spundwandelementen 2 zu versehen, wird ein zweiteiliger Senkkasten 3, 4 benötigt.

Die Fig. 7 zeigt schematisch, wie die Senkkastenteile 3 und 4 zwischen den beiden letzten Spundwandelementen 2 eines jeden Teiles der Spundwand angeordnet sind. Die dadurch entstehende Kammer wird in analoger Weiser mit Stützflüssigkeit 13 gefüllt, wonach ein Ausgraben des darunter befindlichen Bodens mittels Schlitzgreifer oder -fräser möglich ist und anschließend das Einsetzen weiterer Spundwandelemente nacheinander erfolgt.

Die Fig. 10 zeigt das Detail A aus Fig. 7. Dieser Fig. 10 ist zu entnehmen, daß für die Montage des langen Senkkastens 4 zwischen dem Z-förmigen Element 15 und dem Doppel-T-förmigen Profil 16 ein Stützblech 14 so angeordnet ist, daß die Montage mit einem Schloß 7 nicht behindert wird. Das lange Senkkastenteil 4, an dessen beiden Enden diese Schlösser 7 angeordnet sind, wird zwischen den Keulen der Doppel-T-Träger eingeschoben. Ein kurzer Senkkasten 3 wird zu beiden Seiten in das Schloß 9 des Z-förmigen Elementes 15 eingeschoben, wobei das Schloß 9 für die Montage des Senkkastenteiles 3 an einer geeigneten Stelle des Z-förmigen Elementes 15 angeordnet wurde. Um eine Beschädigung des Schlosses 10 durch den Schlitzwandgreifer oder -fräser zu verhindern, wurde zwischen dem Schloß 6 und dem Schloß 10 eine Schutzkappe 8 angeordnet, die rechteckig ausgeführt ist. Das kurze und das lange Senkkastenteil 3, 4 reichen in ihrer Länge von der Wasseroberfläche bis zum Grund des Gewässers und bilden eine Kammer, in die die Stützflüssigkeit eingefüllt und das Ausheben eines Schlitzes erfolgen kann, wobei ein übergreifender Bereich 11 beim Aushub existiert.

Danach kann, wie in Fig. 7 gezeigt, das Montieren der Spundwandelemente in den Schlitz erfolgen, bis der Abstand 5 zwischen den Senkkästen 2 mit Spundwandelementen gefüllt ist (Fig. 8).

Bevor jedoch das erste Spundwand- oder Stellelement 2 montiert wird und die Ausgrabearbeiten beendet sind, wird die Schutzkappe 8 aus den Schlössern 10 und 6 gezogen, so daß das Schloß 10 für die Montage eines Z-förmigen Spundwandelementes 15 frei wird (Fig. 11).

Sobald der Abstand 5 zwischen den Spundwandelementen 2 mit Spundwand- oder Stellelementen 2 gefüllt ist (Fig. 8), kann die Stützflüssigkeit bis auf die Höhe des Gewässerbodens herausgepumpt werden und ein Ziehen des kurzen und des langen Spundwandkastenteiles 3, 4 erfolgen. Vorteilhafterweise können diese beiden Teile zum Füllen eines weiteren Abstandes 5 wieder zwischen zwei Spundwandelementen 2 angeordnet werden (Fig. 9).

Bezugszeichenliste

1 Senkkasten
2 Spundwandelement 1 Stellelement aus Spundwandelementen
3 kurzes Senkkastenteil
4 langes Senkkastenteil
5 Abstand zwischen den Senkkästen
6 Schloß des kurzen Senkkastenteiles 3 als Halterung für die Schutzkappe
7 Schloß des langen Senkkastenteiles 4
8 Schutzkappe
9 Schloß des Spundwandelementes 2
10 Schloß an einem Spundwandelement 2
11 Übergreifungsbereich beim Aushub
12 Arbeitsrichtung
13 Stützflüssigkeit
14 Stützblech für die Positionierung des Z-förmigen Spundwandelementes
15 Z-förmiges Spundwandelement
16 Doppel-T-förmiges Spundwandelement

Claims (7)

1. Verfahren zum Einbringen einer Spundwand, vorzugsweise aus Peiner Spundwandelementen in einen Untergrund unter Wasser mittels Senkkasten, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• - zwei oder mehr Senkkästen werden im ein- oder mehrfachen Abstand (5) eines Spundwandelementes (2) in Arbeitsrichtung (12) auf den vorgesehenen Untergrund unter Wasser standfest abgesetzt
• - in jeden der Senkkästen (1) wird unter Verdrängen des Wassers eine Stützflüssigkeit eingebracht,
• - unterhalb der Senkkästen (1) wird Boden auf die erforderliche Rammtiefe ausgehoben unter ständigem Nachfüllen von Stützflüssigkeit,
• - in den abgesetzten Senkkästen (1) werden nacheinander Spundwandelemente (2) in den Untergrund eingebracht, wonach die Stützflüssigkeit z. T. wieder abgesaugt wird,
• - die abgesetzten Senkkästen (1) werden wieder entfernt
• - ein bestehender Senkkasten aus zwei Teilen (3, 4) wird zwischen den im Abstand (5) eingebrachten Spundwandelementen (2) in analoger Weise eingebracht,
• - in diesen Senkkasten werden wiederum in analoger Weise nacheinander Spundwandelemente (2) eingebracht, bis die Lücken zwischen den schon eingebrachten Spundwandelementen (2) geschlossen sind,
• - wonach die Stützflüssigkeit z. T. wieder abgesaugt wird und die Senkkastenteile (3, 4) wieder gezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflüssigkeit von unten in den Senkkasten (1, 3, 4) eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spundwand (2) aus Doppel-T-Trägern (16) und Z-förmigen Spundwandelementen (15) besteht, daß der aus zwei Teilen (3, 4) bestehende Senkkasten eingebracht wird, indem das Teil mit der längeren Senkkastenwand (4) mit seinen Schlössern (7) an beiden Enden an die Stirnkanten der Doppel-T-Träger (16) angesetzt wird und das Teil mit der kürzeren Senkkastenwand (3) an beiden Enden mit einem Schloß (9) an dem Spundwandelement (15) verbunden wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Schloß (6) an der kürzeren Senkkastenwand (3) und einem Schloß (10) am Ende des Spundwandelementes (15) eine Schutzkappe (8) eingebracht wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch:

• - einen Senkkasten (3, 4), bestehend aus Wänden, die unterschiedlich lang sind,
• - wobei an der längeren Senkkastenwand (4) an jedem Ende ein Schloß (7) zur Verbindung mit einem Spundwandelement (2, 16) angeordnet ist
• - und an der kürzeren Senkkastenwand (3) an jedem Ende ein Schloß (6) für eine entfernbare Schutzkappe (8) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzere Senkkastenwand (3) mit ihrem abgewinkelten Ende mit einem Schloß (9) an einem Spundwandelement (2, 15) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schloß (10) an einem Ende eines Spundwandelementes (2, 15) angeordnet ist, daß die entfernbare Schutzkappe (8) rechtwinklig ausgebildet ist und daß sie mit ihren Enden in die zwei Schlösser (6, 10) mündet.