DE19725077A1 - Verfahren zum Stabilisieren einer Böschung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stabilisieren einer Böschung während einer Baumaßnahme, bei der die Böschung sukzessive zurück- bzw. abgebaut wird.

Das hierin Rede stehende Verfahren soll insbesondere im Rahmen von Baumaß­ nahmen zum Einsatz kommen, bei denen eine angesteilte Böschung sukzessive zu­ rückgebaut wird, wobei der Neigungswinkel der Böschung aufrechterhalten werden soll bzw. variabel eingestellt werden soll.

Als Beispiel für eine solche Baumaßnahme sei hier das Durchpressen eines Tunnel­ bauwerks unter einer Gleisanlage genannt. Das Tunnelbauwerk ist vortriebsseitig mit einer Schneidenkonstruktion versehen, die in die geböschte Ortsbrust des Bodens unter der Gleisanlage vorgepreßt wird. Parallel zum Vorpressen des Tunnelbauwerks wird die Ortsbrust zurückgebaut, wobei der Abbau des Bodens der Vorderkante der Schneiden nicht vorauseilen sollte. Der Boden unter der Gleisanlage und insbeson­ dere die Ortsbrust müssen während der gesamten Baumaßnahme uneingeschränkt standsicher sein, wenn der Zugverkehr über die Gleisanlage aufrecht erhalten wer­ den soll. Um nun eine Kopflastigkeit des Tunnelbauwerks durch zu große Schneiden zu vermeiden und den besonders kritischen Bereich zwischen dem Tunnelbauwerk und dem noch unversehrten Boden unter der Gleisanlage möglichst klein zu halten, wird eine möglichst kurze Schneidenkonstruktion verwendet. Dazu muß die Ortsbrust entsprechend steil angeböscht sein. Zur Realisierung einer derartigen Böschung müssen entweder geeignete Bodenverhältnisse vorliegen, oder es müssen durch entsprechende Bodenverbesserungsmaßnahmen solche Bodenverhältnisse ge­ schaffen werden.

Die Standsicherung einer sukzessive zurückgebauten Böschung ist in der Praxis oft­ mals problematisch. In einem bekannten Verfahren wurde der Boden vor der Orts­ brust zur Stabilisierung mit vertikalen Holzpfählen verdübelt. Die Holzpfähle mußten dann parallel zum sukzessiven Abbau der Ortsbrust in Teilstücken abgesägt und entfernt werden. Die vertikale Verdübelung, des Bodens erfolgt hier von der Gelän­ deoberfläche ausgehend, was bspw. im Falle der Durchpressung eines Tunnelbau­ werks unter einer Gleisanlage nicht ohne eine erhebliche Beeinträchtigung des Schienenverkehrs möglich ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in Rede stehenden Art so auszugestalten und weiterzubilden, daß die Standfestigkeit des die Böschung bildenden Bodens unter Vermeidung von Baumaßnahmen auf der Geländeoberflä­ che erhöht wird, so daß sich die Böschung unter Beibehaltung des Böschungswin­ kels sukzessive zurückbauen läßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die voranstehende Aufgabe durch die Merk­ male des Patentanspruches 1. Danach ist das eingangs genannte Verfahren so aus­ gestaltet, daß der die Böschung bildende Boden in im wesentlichen horizontaler Richtung verdübelt wird.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß sich die Standsicherheit des Bodens einer Böschung nicht nur durch eine vertikale Verdübelung erhöhen läßt, sondern daß dies auch mit einer horizontalen Bodenverdübelung erreicht werden kann. Erkannt worden ist außerdem, daß sich dieses Verfahren insbesondere zur Bodenverbesserung an Böschungen eignet, da die horizontale Verdübelung hier von der geneigten Bö­ schungsoberfläche ausgehend vorgenommen werden kann. Eine horizontale Verdü­ belung erhöht die Scherfestigkeit des Bodenkörpers und verhindert die Ausbildung von Gleitflächen. Außerdem wird die Ausbreitung von Vertikallasten im Boden ver­ bessert.

Grundsätzlich kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene horizontale Bodenverdü­ belung in unterschiedlicher Form realisiert werden. In Frage kommen dazu bspw. ho­ rizontal orientierte Holzpfähle oder auch horizontal in die Böschung getriebene Me­ tallelemente.

In einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden von der geneigten Oberfläche der Böschung ausgehend in einem Raster angeord­ nete Löcher in den Boden getrieben und anschließend mit einer selbstabbindenden Masse verfüllt. Diese Maßnahme zielt nicht unbedingt auf eine Bodenverbesserung durch Hohlrauminjektion ab, sondern in erster Linie auf die Herstellung von in ihren Abmessungen begrenzten Pfählen des abgebundenen Materials. Hierfür kann je nach der Beschaffenheit des vorliegenden Bodens Zement oder Mörtel oder ein an­ deres aufgrund seiner Festigkeit geeignetes Material verwendet werden. Die voran­ stehend beschriebene Art der Verdübelung ist insbesondere im Hinblick auf das suk­ zessive Zurück- bzw. Abbauen der Böschung von Vorteil. Die im Boden erstellten Pfähle lassen sich nämlich einfach Stück um Stück zusammen mit dem sukzessiven Abbau der Böschung abbrechen.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, wie die Löcher von der Oberfläche der Bö­ schung ausgehend in den Boden getrieben werden können. In einer technisch sehr einfachen und daher auch sehr wirtschaftlichen Variante werden die Löcher mit Hilfe eines Bohrgeräts erstellt. Da in der Regel ein guter Reibungskontakt zwischen den die Verdübelung bildenden Pfählen und dem umliegenden Boden angestrebt wird sollte eine etwaige Verrohrung des Bohrlochs beim Verfüllen mit einer selbst­ abbindenden Masse wieder entfernt werden.

Aufgrund besonderer Bodenverhältnisse kann es vorteilhaft sein, die im Boden er­ stellten Löcher unter Druck zu verfüllen. Dies kann beispielsweise im Rahmen eines Hochdruckinjektionsverfahrens erfolgen. In jedem Falle sollte dabei allerdings verhin­ dert werden, daß unerwünschte Bodenhebungen auftreten. Insbesondere im Falle einer Durchpressungsmaßnahme unter einer Gleisanlage sind Hebungen im Gleisbe­ reich unbedingt auszuschließen.

Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erstellten Pfähle im Baugrund werden in erster Linie auf Schub belastet bzw. auf Abscheren beansprucht. Meist liegt aber auch eine Biegebelastung der Pfähle vor. Die Biegezugfestigkeit der Pfähle läßt sich in vorteilhafter Weise durch Einbetten einer Bewehrung in die selbstabbin­ dende Masse erhöhen. Als Bewehrung kommen Zugglieder, bspw. Stahlzugglieder oder auch Glasfaserzugglieder in Frage, die beim sukzessiven Abbau der Böschung abschnittsweise abgetrennt werden. Alternativ zu Zuggliedern als Bewehrung kann auch eine Bewehrungsfasern enthaltende selbstabbindende Masse verwendet wer­ den. Die damit hergestellten Pfähle halten zwar relativ großen, im Baugrund auftre­ tenden Scherbelastungen und Biegebelastungen stand, lassen sich aber dennoch mit dem sukzessiven Abbau der Böschung Stück um Stück abbrechen.

Die Länge der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erstellten Pfähle hängt zum einen von den vorliegenden Bodenverhältnissen ab und zum anderen von den für ihre Herstellung verwendeten Werkzeugen. Sie liegt üblicherweise in der Größenord­ nung zwischen 25 und 50 m. Je nach den vorliegenden Bodenverhältnissen ist der die Böschung bildende Boden dann bis in eine Tiefe von etwa 20 bis 45 m stabilisiert so daß die Böschung unter Beibehaltung des Böschungswinkels bis zu dieser Tiefe zurückgebaut werden kann. Der sich dann an die Böschungsoberfläche anschlie­ ßende Boden sollte noch bis in eine Tiefe von 5 bis 10 Metern verdübelt sein. Soll nun die Böschung weiter zurückgebaut werden, so ist es von Vorteil, den sich anschließenden Boden erneut zu verdübeln, und zwar so, daß sich die verdübelten Bodenbereiche überlappen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in vorteilhafter Weise auch zur Stabilisierung eines Damms - der zu beiden Seiten eine Böschung aufweist - eingesetzt werden. Die Verdübelung des den Damm bildenden Bodens kann hier in vorteilhafter Weise von den beiden Böschungsoberflächen des Damms ausgehend vorgenommen wer­ den. Auch in diesem Zusammenhang erweist es sich als vorteilhaft, wenn sich die verdübelten Bodenbereiche überlappen, um die Standsicherheit des Bodens zu ge­ währleisten.

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 der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß verdü­ belten Damm mit einer Gleisanlage während einer Durchpressungs­ maßnahme und

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Ortsbrust der in Fig. 1 darge­ stellten Situation.

Auf dem in Fig. 1 dargestellten Damm 1 verlaufen die Gleise 2 einer Gleisanlage. Zur Untertunnelung der Gleisanlage wird ein Tunnelbauwerk durch den Damm 1 gepreßt. Das Tunnelbauwerk besteht aus mehreren Tunnelsegmenten 3, 4, die aneinander anschließend durch den Damm 1 gepreßt werden. Das Tunnelsegment 3, das als erstes durch den Damm 1 gepreßt wird, ist vortriebsseitig mit einer Schneidenkon­ struktion 5 versehen. Mit der Schneidenkonstruktion 5 wird der anstehende Boden des Damms 1 aufgeschnitten und dann vom Innenraum des Tunnelbauwerks ausge­ hend abgetragen. Die Ortsbrust, die dadurch sukzessive zurückgebaut wird, sollte immer auf der Höhe der Schneidenvorderkanten liegen. Die dem eigentlichen Tun­ nelbauwerk vorgelagerte Schneidenkonstruktion 5 ist relativ kurz, zum einen um die Kopflastigkeit des Tunnelbauwerks möglichst klein zu halten und zum anderen um den Bereich zwischen dem Tunnelbauwerk und dem noch nicht aufgeschnittenen Boden möglichst klein zu halten. In diesem Bereich wird nämlich die auf dem Damm 1 befindliche Gleisanlage weder durch das Tunnelbauwerk noch durch den Damm 1 getragen, sondern lediglich durch ein in Fig. 1 mit 6 bezeichnetes Gleissicherungs­ system und die in Fig. 1 nicht näher dargestellte Konstruktion der Schneidenab­ deckung. Die Kürze der Schneidenkonstruktion 5 bedingt die Ausbildung einer relativ steilen Ortsbrust, die zur Absicherung der darüberliegenden Gleisanlage gesichert werden muß.

Bei der Wahl von geeigneten Maßnahmen zur Erhöhung der Standsicherheit der die Ortsbrust bildenden Böschung müssen zum einen die Böschungsneigung und die zu erwartenden Belastungen der Böschung und zum anderen auch die jeweiligen Bo­ denkennwerte berücksichtigt werden.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Standsicherheit des Damms 1 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine im wesentlichen horizontale Verdübelung des den Damm 1 bildenden Bodens erreicht. Dazu werden von der Ortsbrust ausgehend horizontale Bohrungen mit Hilfe eines Ankerbohrgeräts in den Boden vorgetrieben und mit Verpreßmörtel oder einer Zementsuspension verfüllt. Dabei entstehen unbewehrte horizontal orientierte Pfähle 7 im Boden, die insgesamt die Scherfestigkeit des Bodenkörpers erhöhen. Die Pfähle 7 sind hier nur schematisch in Form ihrer Längsachsen dargestellt. Eine Stabilisierung des Bodens ist auch dann noch gegeben, wenn die Pfähle 7 im Verlauf der Baumaßnahme stel­ lenweise brechen sollten. Die Bodenverbesserung beruht im vorliegenden Falle nicht in erster Linie auf Hohlrauminjektionen, sondern auf der gezielten Herstellung von in ihren Abmessungen begrenzten Pfählen 7 aus Verpreßmörtel bzw. Zementstein.

Die Bohrungen werden horizontal mit einer Länge von jeweils 25 bis 50 Metern aus­ geführt. Je nach den vorliegenden Rahmenbedingungen kann es auch von Vorteil sein, die Bohrlöcher leicht nach oben oder nach unten geneigt auszurichten. So kann bspw. das Auslaufen der selbstabbindenden Masse beim Verfüllen der Bohrlöcher einfach durch eine leichte Ausrichtung der Bohrlöcher nach unten vermieden werden.

Die Länge der Pfähle 7 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel so gewählt, daß ein Tunnelsegment 3 in den Baugrund gepreßt werden kann, wobei die Pfähle zusam­ men mit dem sukzessiven Abbau der Ortsbrust Stück um Stück abgebrochen wer­ den. Danach werden nochmals - wieder ausgehend von der dann vorliegenden Orts­ brust - horizontale Pfähle im Boden erstellt, die in Fig. 1 ebenfalls nur schematisch dargestellt sind und mit 8 bezeichnet sind. Die mit den Pfählen 7 und 8 verdübelten Bereiche überlappen sich, um die Standfestigkeit des Bodens über die gesamte Breite des Damms 1 zu gewährleisten.

Die überlappende Verdübelung des in Fig. 1 dargestellten Damms 1 könnte auch im Vorfelde der eigentlichen Durchpressungsmaßnahme realisiert werden, indem von beiden Böschungsoberflächen des Damms 1 ausgehend eine Bodenverdübelung vorgenommen wird.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die die Pfähle 7, 8 bildende selbstabbin­ dende Masse praktisch ohne Verpreßdruck in die Bohrlöcher eingebracht, um He­ bungen im Gleisbereich auszuschließen. Aus bautechnischen Gründen könnte die selbstabbindende Masse aber auch mit einem geringen Verpreßdruck eingebracht werden, wobei die Verpreßmenge auf das etwa 1,3fache der theoretischen Menge zum Verfüllen eines Bohrlochs begrenzt werden könnte.

Zur Erhöhung des Scherwiderstandes oder wenn die Pfähle 7 und 8 neben einer Scherbelastung auch einer Biegebelastung standhalten sollen, so kann es vorteilhaft sein, in die selbstabbindende Masse jedes Pfahls mindestens ein Zugglied, bspw. aus Stahl oder Glasfasern, einzubetten.

In Fig. 2 ist ein Bohrraster für die Verdübelung des Bodens hinter der Ortsbrust dar­ gestellt. Das Raster umfaßt vier Querreihen mit je sechs Pfählen. In diesem Zusam­ menhang sei nochmals angemerkt, daß die erforderliche Dimensionierung und die im Einzelfall notwendigen Abstände der die Verdübelung bildenden Pfähle sowie deren Art, d. h. Materialbeschaffenheit, von der Böschungsneigung, der zu erwartenden Last und den jeweiligen Bodenkennwerten abhängen.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Stabilisieren der Orts­ brust im Rahmen der in den Figuren dargestellten Durchpressungsmaßnahme kann die Standfestigkeit des sich an die Ortsbrust anschließenden Bodens verbessert werden, ohne daß dafür Arbeiten im Gleisbereich erforderlich wären. Durch die hori­ zontale Verdübelung des Damms 1 wird außerdem eine günstige Verteilung von Ver­ tikallasten im Boden bewirkt. Wird der Boden mit unbewehrten Verpreßmörtelpfählen oder Zementsteinpfählen verdübelt, so gestaltet sich auch das Zurückbauen der Ortsbrust als unproblematisch, da diese Pfähle mit Hilfe von Maschinen Stück um Stück abgebrochen und damit abgetragen werden können, die üblicherweise zum Zurückbauen der Ortsbrust verwendet werden.

Claims (10)

1. Verfahren zum Stabilisieren einer Böschung während einer Baumaßnahme, bei der die Böschung sukzessive zurück- bzw. abgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß der die Böschung bildende Boden in im wesentlichen horizontaler Richtung verdübelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdübelung der Böschung mit Hilfe von in einem Raster angeordneten Holzpfählen und/oder Metallelementen realisiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der geneigten Oberfläche der Böschung ausgehend in einem Raster angeordnete Löcher in den Boden getrieben werden und daß die Löcher mit einer selbstabbindenden Masse verfüllt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher mit Hilfe eines Bohrgeräts erstellt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher unter Druck verfüllt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfüllen der Löcher eine Bewehrung in die selbstabbindende Masse eingebettet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine selbstabbindende Masse mit Bewehrungsfasern verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Böschung bildende Boden zunächst in einem ersten sich an die Oberfläche der Böschung anschließenden Bereich bis in eine bestimmte Tiefe verdübelt wird, daß der erste verdübelte Bereich nur bis zu einem Teil seiner Tiefe abgebaut wird und daß der sich dann an die neue Oberfläche der Böschung anschließende zweite Be­ reich bis in eine bestimmte Tiefe verdübelt wird, so daß sich der erste und der zweite verdübelte Bereich überlappen.

9. Verfahren zur Stabilisierung eines Damms mit zwei Böschungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der den Damm bildende Boden von beiden Böschungsoberflächen des Damms ausgehend in im wesentlichen horizon­ taler Richtung verdübelt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die von den bei­ den Böschungsoberflächen des Damms ausgehend verdübelten Bereiche überlap­ pen.