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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Ausfachungssystem für eine Schlitzwand sowie die Verwendung eines Ausfachungssystems. Ferner betrifft die Erfindung eine Schlitzwand, die bevorzugt als Baugrubeneinfassung zum Einsatz kommen kann. Beispielsweise kann ein solches Ausfachungssystem im Bereich des Tiefbaus zur Abdichtung einer Baugrube gegen Grundwasser zum Einsatz kommen.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind wasserdurchlässige und wasserdichte Baugrubenumschließungssysteme bekannt. Beispiele für wasserdichte Baugrubenumschließungssysteme sind sogenannte Spundwände und Schlitzwände.
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Die verformungsärmste Wandausbildung wird durch Schlitzwände erreicht, die bevorzugt im innerstädtischen Bereich eingesetzt werden, beispielsweise bei der Baugrubenumschließung von U-Bahn-Linien. Dabei handelt es sich um sogenannte einzelne Lamellen, die temporär mittels einer Betonitsuspension gestützt und nachfolgend mit Beton verfüllt werden. Die einzelnen, in den Untergrund eingebrachten Lamellen werden zu durchgehenden Wänden zusammengesetzt, die im Bedarfsfall auch rückverankert werden können. Derartige Schlitzwandsysteme sind in der Lage, Horizontallasten, die durch den Grundwasserdruck oder den Gebäudedruck eingebracht werden, aufzunehmen.
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Eine kostengünstigere Variante für ein wasserdichtes Baugrubenumschließungssystem ist eine Spundwand, bei der mehrere Spundwandelemente durch sogenannte Schlösser in den Untergrund eingebracht werden. Spundwände dienen oftmals einer temporären Baugrubenabdichtung und werden wieder aus dem Untergrund entfernt.
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Darüber hinaus gibt es Überlegungen, in einem ausgehobenen durch einen Schlitzwandgreifer oder eine Schlitzwandfräse eingebrachten Schlitz Stahlbetonelemente einzubringen und verfahrensbegleitend den Schlitz mit einem aushärtbaren Material zu verfüllen. Das ausgehärtete Material leitet die Lasten aus Erddruck und Wasser auf die Stahlbetonelemente über. Die Stahlbetonelemente nehmen bei einem solchen System die horizontalen Lasten aus den Gewölbebögen auf, und das ausgehärtete Material gewährleistet eine wasserdichte Baugrube.
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Allerdings ist es bei der zuletzt genannten Bauweise erforderlich, die Stahlbetonelemente für den Einzelfall zu genehmigen. Darüber hinaus hat dieses System den Nachteil, dass die derart erstellte Schlitzwand gegen Austrocknung zu schützen ist. Insbesondere werden Bewässerungssysteme vorgesehen, die eine kontinuierliche Durchfeuchtung der Schlitzwandoberfläche gewährleisten. Wird ein Teil der derart erstellten Schlitzwand freigelegt, insbesondere wenn die angrenzende Baugrube ausgehoben wird, so muss die freigelegte Schlitzwand beispielsweise durch vorgehängte Plastikfolien gegen Austrocknung und Frost geschützt werden.
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Gegenstand der Erfindung
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Die Erfindung zielt darauf ab, die zuvor genannten Nachteile zu beheben, und ein Ausfachungssystem bereitzustellen, das bei hoher Wirtschaftlichkeit eine zuverlässige Abdichtung im Untergrund ermöglicht.
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Der Gegenstand des Anspruchs 1 stellt ein entsprechendes Ausfachungssystem bereit. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt. Ferner betrifft die Erfindung eine Schlitzwand und die Verwendung eines Ausfachungssystems.
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Erfindungsgemäß wird ein Ausfachungssystem für eine Schlitzwand bereitgestellt, welches Ausfachungssystem umfasst: Trägerelemente zur Einbringung in den Untergrund, zumindest ein Ausfachungselement (bevorzugt mehrere Ausfachungselemente), das sich zwischen den Trägerelementen erstreckt, wobei das Ausfachungselement mit zumindest einem ersten Profilelement abgestützt ist, das sich zumindest abschnittsweise zwischen den Trägerelementen erstreckt.
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Das Ausfachungssystem hat den Vorteil, dass durch dieses Horizontalkräfte im Untergrund aufgenommen werden können, die beispielsweise durch Grundwasser oder durch benachbarte Gebäude hervorgerufen werden. Wird das Ausfachungssystem für eine Baugrube verwendet, die freigelegt wird, so kann das Ausfachungssystem eine Dichtwand gegen Austrocknung und gegen Frost schützt. Auch kann das Herausbrechen einzelner Schollen der Dichtwand verhindert werden.
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Es ist bevorzugt, dass das erste Profilelement U-Profil oder T-Profil ist, um die Steifigkeit des Ausfachungselements in einem bestimmten Bereich zu erhöhen.
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Ferner ist es bevorzugt, dass das zumindest eine Ausfachungselement ein Trapezprofil aufweist, so dass das Ausfachungselement im Vergleich zu einem planar ausgebildeten Ausfachungselement eine erhöhte Steifigkeit aufweist. Es ist bevorzugt, dass sich, wenn das Ausfachungssystem in einen Schlitz eingebracht ist, die trapezförmigen Erhebungen des Ausfachungselements in im Wesentlichen horizontaler Richtung erstrecken.
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In einer Ausführungsform ist das Ausfachungselement mit einer Dicke im Bereich von 1mm bis 2mm ausgeführt, um eine entsprechende Festigkeit bereitzustellen.
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In einer Ausführungsform ist/sind die Trägerelemente, das zumindest eine Ausfachungselement und/oder das zumindest eine erste Profilelement aus Stahl gefertigt ist/sind, um eine erhöhte Steifigkeit zu gewährleisten.
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Das erste Profilelement kann mittels Abstützelementen an den Trägerelementen oder mittels zumindest eines Abstützelements an einem sich zwischen den Trägerelementen erstreckenden Druckriegel befestigt sein, wobei das Abstützelement oder die Abstützelemente insbesondere als Stahlrundprofil ausgebildet ist, so dass das Profilelement an den Trägerelementen rückverankert ist.
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Es ist bevorzugt, dass das erste Profilelement in Erstreckungsrichtung der Trägerelemente, insbesondere mittig, abschnittsweise zwischen den Trägerelementen vorgesehen ist. Eine Verformung in Lastrichtung des zumindest eines Ausfachungselements wird im Bereich des ersten Profilelements somit zumindest auf ein gebrauchstaugliches Maß reduziert.
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In einer Ausführungsform ist es vorgesehen, dass abschnittsweise zwei oder mehr zweite Profilelemente zwischen den Trägerelementen angeordnet sind. Somit kann in diesem Bereich die Steifigkeit des Ausfachungssystems weiter erhöht werden. Dabei ist es bevorzugt, dass die zweiten Profilelemente derart angeordnet sind, dass die zweiten Profilelemente, bei Anordnung des Ausfachungssystems im Untergrund, in einem tieferen Bereich angeordnet sind als das erste Profilelement. Somit wird bei dieser Anordnung den erhöhten horizontal wirkenden Kräften im Untergrund Rechnung getragen, die beispielsweise durch den Druck des Grundwassers in unteren Schichten ansteigen können.
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Ferner stellt die Erfindung eine Schlitzwand bereit, umfassend das Ausfachungssystem gemäß einem der vorangegangenen Aspekte, wobei benachbart zum Ausfachungssystem eine Dichtungswand vorgesehen ist, wobei bevorzugt ist, dass die Dichtungswand aus einer zementhaltigen Suspension ausgebildet ist. Die Dichtungswand gewährleistet in diesem Fall eine Dichtigkeit, insbesondere gegen Grundwasser. Die auf die Schlitzwand wirkendenden Kräfte werden durch das Ausfachungssystem aufgenommen.
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Bei Einsatz der Schlitzwand zur Einfassung einer Baugrube kommen die Vorteile in besonderer Weise zum Tragen, insbesondere wenn das Ausfachungssystem an einer zu einer Baugruben-Innenseite weisenden Seite vorgesehen ist. So kann das Ausfachungssystem eine Dichtwand gegen Austrocknung und gegen Frost schützen. Auch kann das Herausbrechen einzelner Schollen der Dichtwand verhindert werden.
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Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung eines Ausfachungssystems zur Ausbildung einer Schlitzwand. Das Ausfachungssystem weist Trägerelemente, zumindest ein zwischen den Trägerelementen angeordnetes Ausfachungselemente (bevorzugt mehrere zwischen den Trägerelementen angeordnete Ausfachungselemente) sowie zumindest ein sich zumindest abschnittsweise zwischen den Trägerelementen erstreckendes Profilelement auf. Insbesondere kann ein Ausfachungssystem gemäß einem der oben genannten Aspekte zum Einsatz kommen.
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In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass der Verbund aus die Trägerelementen, Ausfachungselement und Profilelement gemeinsam in den Untergrund eingeführt werden, insbesondere in einen Schlitz im Untergrund, der beispielsweise mit einem Schlitzwandgreifer oder einer Schlitzwandfräse erstellt wurde. Auch kann der Verbund in einen Schlitz eingeführt werden, der durch Bohrschnecken erstellt wurde, die als Mischwerkzeuge dienen.
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Das Ausfachungssystem kann mit einem oder mehreren Ankern rückverankert werden, die bevorzugt geneigt in den umgebenden Untergrund eingetrieben werden.
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Es wird ferner ein Verfahren zur Ausbildung einer Schlitzwand bereitgestellt, wobei ein Ausfachungssystem eingesetzt wird. Das Ausfachungssystem umfasst Trägerelemente, zumindest ein zwischen den Trägerelementen angeordnetes Ausfachungselement sowie zumindest ein sich zumindest abschnittsweise zwischen den Trägerelementen erstreckendes Profilelement. Beispielsweise kann das Ausfachungssystem gemäß einem der obigen Aspekte (oder einem der Ansprüche 1-12) ausgebildet sein. Das Verfahren umfasst den Schritt, wonach das Ausfachungssystem in einen im Untergrund ausgebildeten Schlitz, in den ein aushärtbares Material eingeführt wird oder wurde, eingebracht wird. Nach Aushärten des aushärtbaren Materials kann dieses eine Dichtungswand ausbilden.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Ausfachungssystems für eine Schlitzwand gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung
- 2a zeigt eine Schnittansicht gemäß Schnitt A-A von 1
- 2b zeigt einen Schnitt gemäß Schnitt B-B gemäß 1
- 2c zeigt einen Schnitt entlang der Schnittebene C-C in 1
- 2d zeigt eine Schnittebene D-D in 1
- 3 zeigt eine Detailansicht zu 2b
- 4 zeigt eine Detailansicht zu 2c
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachfolgend wird anhand der beigefügten Figuren eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Detail erläutert. Obwohl die beschriebene Ausführungsform rein beispielhaft, und nicht einschränkend, zu verstehen ist, können Einzelmerkmale zur Spezifizierung der Erfindung herangezogen werden. Auch können bestimmte Modifikationen der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform einzeln miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.
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1 veranschaulicht ein Ausfachungssystem, das in den Untergrund eingebracht wurde. Die Baugrubensohle ist in 1 als Linie im Bereich zwischen Schnitt C-C und D-D angedeutet.
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Um das nachfolgend beschriebene Ausfachungssystem in den Untergrund einzubringen, wird im Baugrund zunächst ein sogenannter Schlitz erstellt, beispielsweise mittels eines Schlitzwandgreifers oder einer Schlitzwandfräse, wobei verfahrensbegleitend eine zementhaltige Suspension in den Schlitz eingeführt wird. In den Schlitz wird das nachfolgend erläuterte Ausfachungssystem eingebracht.
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Das Ausfachungssystem kann auch in Schlitze eingebracht werden, die mit Mischwerkzeugen in Form von Bohrschnecken ausgebildet werden. Dabei werden die sich in unterschiedlichen Richtungen drehenden Bohrschnecken in den Untergrund abgeteuft und nachfolgend auf- und ab bewegt. Währenddessen wird eine Suspension zugegeben, so dass sich die Suspension mit dem umgebenden Untergrund zu einem Bodenmörtel verbindet. Das Ausfachungssystem kann in den noch nicht ausgehärteten Bodenmörtel eingestellt werden.
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Das Ausfachungssystem umfasst eine Vielzahl von Trägerelementen 1, an denen Ausfachungselemente 2 angebracht sind. Die Trägerelemente 1 sind in der Ausführungsform T-Stahlträger oder U-Stahlträger. Die Ausfachungselemente 2 weisen ein Trapezprofil auf, so dass Kräfte in horizontaler Richtung besser aufgenommen werden können. Die Erhebungen des Trapezprofils sind in 1 durch horizontal verlaufende Striche angedeutet.
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Die Ausfachungselemente 2 sind jeweils plattenförmig ausgebildet und erstrecken sich zwischen zwei Trägerelementen 1. Jeweils zwei Trägerelemente 1 und zwischen diesen angeordnete Ausfachungselemente 2 sind zu einer Einheit verbunden und können in dieser Anordnung zur Baustelle transportiert werden.
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Die Ausfachungselemente 2 sind in der Ausführungsform derart an den Trägerelementen 1 angebracht, dass die Ausfachungselemente 2 zum Inneren einer abzudichtenden Baugrube weisen. Ein oberflächennaher Bereich des Ausfachungssystems (oberer Bereich in 1) wird durch eine solche Kombination aus Trägerelementen 1 und Ausfachungselementen 2 ausgebildet (siehe 2a).
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In einer bestimmten Tiefe des Schlitzes sind an den Trägerelementen 1 zusätzlich erste U-Profile 3 angebracht, die die die Ausfachungselemente 2 zusätzlich versteifen (2b). Dabei ist zwischen zwei Trägerelementen 1 jeweils mittig ein erstes U-Profil 3 vorgesehen, das sich in der Erstreckungsrichtung der Trägerprofile 1 entlang den Ausfachungselementen 2 erstreckt. Durch die ersten U-Profile 3 weist das Ausfachungssystem in diesem Bereich eine (gegenüber dem oberflächennahen Bereich) erhöhte Steifigkeit auf.
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Ein U-Profil 3 wird, wie in der Detailansicht von 3 dargestellt, gegenüber den Trägerelementen 1 abgestützt. Hierzu sind in bestimmten Abständen zwischen den Trägerelementen 1 Druckriegel 5 vorgesehen, die sich, wenn das Ausfachungssystem in den Schlitz eingebracht ist, im Wesentlichen in horizontaler Richtung erstrecken.
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Ferner sind Abstützelemente 5-1, 5-2 vorgesehen, die das U-Profil 3 gegenüber den Trägerelementen 1 abstützen. Der Druckriegel 5 stützt die Abstützelemente 5-1, 5-2 im Bereich der Anbringungsbereich am jeweiligen Trägerelement 1 ab.
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Auch wenn im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Abstützelemente 5-1, 5-2 dargestellt sind, kann gemäß einer Modifikation auch ein Abstützelement vorgesehen sein, welches das U-Profil am Druckriegel 5 rückverankert. Ein solches Abstützelement kann sich beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zum Druckriegel 5 erstrecken.
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In einer nochmals größeren Tiefe des Schlitzes sind anstelle der zuvor genannten ersten U-Profile zwei zweite U-Profile 4 vorgesehen, die zwischen den Trägerelementen 1 an den Ausfachungselementen 2 angebracht sind und die Ausfachungselemente 2 in diesem Bereich weiter versteifen (2c). Durch die paarweise angeordneten zweiten U-Profile 4 wird die Steifigkeit des Ausfachungssystems im tieferen Bereich des Schlitzes nochmals erhöht. Somit kann erhöhten, horizontal wirkenden Kräften, beispielsweise bedingt durch das außerhalb der Baugrube anstehende Grundwasser oder ein benachbart zur Baugrube angeordnetes Gebäude, entsprechend Rechnung getragen werden.
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Jedes der U-Profile 4 wird, wie in der Detailansicht von 4 dargestellt, gegenüber den Trägerelementen 1 abgestützt. Hierzu sind in bestimmten Abständen zwischen den Trägerelementen 1 Druckriegel 5 vorgesehen, die sich, wenn das Ausfachungssystem in den Schlitz eingebracht ist, im Wesentlichen in horizontaler Richtung erstrecken.
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Ferner sind Abstützelemente 5-3, 5-4 vorgesehen, die jeweils eines der U-Profile 4 gegenüber einem Trägerelement 1 abstützen. Der Druckriegel 5 stützt die Abstützelemente 5-3, 5-4 im Bereich der Anbringungsbereich am jeweiligen Trägerelement 1 ab.
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Da die zweiten U-Profile 4 voneinander beabstandet angeordnet sind, ist ferner ein Verbindungsstück 5-5, beispielsweise auf Ebene der Abstützelemente 5-3, 5-4, vorgesehen, um die zweiten U-Profile 4 aneinander zu koppeln.
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Auch wenn im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Abstützelemente 5-3, 5-4 dargestellt sind, kann gemäß einer Modifikation auch ein Abstützelement für jedes der zwei U-Profile 4 oder ein gemeinsames Abstützelement für die zwei U-Profile 4 vorgesehen sein, die oder das das U-Profil am Druckriegel 5 rückverankern/rückverankert. Solche Abstützelemente bzw. ein solches Abstützelement können/kann sich beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zum Druckriegel 5 erstrecken.
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Der in 2c gezeigte Bereich des Ausfachungssystems, der die paarweise angeordneten zweiten U-Profile 4 umfasst, erstreckt sich durch den Bereich der Baugrubensohle. Somit wird gewährleistet, dass nach Ausheben einer Baugrube bis zur Tiefe der Baugrubensohle die durch die zweiten U-Profile 4 verstärkte Bereich auch im untersten Bereich der Baugrube vorliegt.
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Die Trägerelemente 1 sind bis in einen Bereich unterhalb der Baugrundsohle in den Baugrund eingebracht, sodass das Ausfachungssystem fest im Untergrund gestützt ist. Da die Baugrundsohle in diesem untersten Bereich des Ausfachungssystems durchschritten ist, sind in diesem Bereich keine Ausfachungselemente vorgesehen.
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Das Ausfachungssystem kann in einem oder mehreren Bereichen rückverankert werden. Im Ausführungsbeispiel werden nach Aushub eines Teils des vom Ausfachungssystem umgebenen oder an diesen angrenzenden Bereichs in der Tiefe der ersten U-Profile 3 an den Trägerelementen 1 Anker 10 angebracht, die sich ins benachbarte Erdreich erstrecken und das Ausfachungssystem zusätzlich mit dem umgebenden Untergrund rückverankern.
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Während der Schlitz hergestellt wird, wird der Schlitz üblicherweise mit einer Dichtwandmasse verfüllt. In den mit der Dichtwandmasse gefüllten Schlitz wird das Ausfachungssystem eingebracht. Die später ausgehärtete Dichtwandmasse erfüllt dabei die Aufgabe, eine Dichtigkeit herzustellen. Die Dichtwandmasse selbst muss jedoch keine wesentlichen horizontalen Kräfte aufnehmen. Die Aufnahme dieser horizontalen Kräfte erfolgt durch das zuvor beschriebene Ausfachungssystem.
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Alternativ kann, wie bereits erwähnt, ein Verfahren zur Ausbildung einer Dichtwandmasse eingesetzt werden, bei dem das umgebende Erdreich mit einer Suspension, insbesondere zementhaltigen Suspension, vermischt wird.
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Da die Ausfachungselemente 2 in Richtung der Baugrube weisend angeordnet sind, wird die Dichtwandmasse durch die Ausfachungselemente 2 von der äußeren Umgebung zumindest teilweise abgeschirmt. Somit wird verhindert, dass die Dichtwandmasse bei deren Aushärtung austrocknet.
