DE2131501A1

DE2131501A1 - Verfahren zum Unterwasserfundieren eines Bauelementes

Info

Publication number: DE2131501A1
Application number: DE19712131501
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Veen Romke Van Der; Albert Dipl-Ing Griffioen
Original assignee: Combinatie Westerschelde VOF
Current assignee: Combinatie Westerschelde VOF
Priority date: 1970-06-26
Filing date: 1971-06-24
Publication date: 1971-12-30
Also published as: DK139440C; CH528640A; BE768386A; DE2131501B2; KE2537A; FR2099939A5; SE369430B; JPS5135764B1; GB1343198A; NL155324B; NL7009507A; DK139440B; MY7500171A

Description

Patentanwälte Dipl. Ing. C.Wallach

Dipl. Ing. G. Koch _)L . .

Dr. T. Haibach ^i% ^Juni

8 München 2 01 ^ 1 ζΠ1

Kaufingerstr. 8, Tel. 240275 . ZlOlOUI

Combinatie Westerschelde v.o.f. in Utrecht, Mederlande

Verfahren zum Unterwasser Fundieren eines Bauelementes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterwasser Fundieren eines Bauelementes, z.B. Tunnelelementes oder Senkkastens, wobei Baum unterhalb des Bauelementes mit Fundierungsmaterial, z.3. Sand, aufgefüllt wird, indem eine Suspension von Fundierungsmaterial mit Wasser an mindestens einer Zufuhrstelle unterhalb des Bauelementes zugeführt wird.

Ein derartiges Verfahren ist bekannt.

Bei dem bekannten Verfahren wird eine Suspension von Fundierungsmaterial mit Wasser von einem oder mehreren festen Punkten aus unter das Bauelement gespritzt, so dass erst die am weitesten entfernt liegenden Teile und sukzessive die dichter bei der Zufuhrstelle liegenden Teile des Raumes gefüllt werden. Zugleicherzeit wird nahezu eine selbe Menge Wasser in der Nähe der Zufuhrstelle abgesaugt wie Suspension der Zufuhrstelle zugeführt wird. Anhand des Prozentsatzes an Fundierungsmaterial im angesaugten Y/asser wird das Mass der Auffüllung des Baumes in der Fähe der Zufuhrstelle geschätzt. Bei diesem bekannten Verfahren ist an jedem festen Punkt ein zugehöriges Absaugrohr und ein bis unterhalb des Bauelementes reichendes drehbares Spritzrohr erforderlich.. Um das Fundierungsmaterial von dem festen Punkt aus über die diesen festen Punkt umgebenden Fundierungsstellen unterhalb des Bauelementes zu verteilen, muss das Spritzrohr kontrolliert gericntet werden und muss das Fundierungsmaterial von der Mündung des Spritzrohres durch Spritzung an seine Stelle gebracht werden, um zu verhindern, dass Hohlräume in der gebildeten Fundierungs-

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schicht unaufgefüllt bleiben.

Zudem wird sich der im Baum unterhalb des Bauelementes angesammelte Schlamm durch das Spritzen mit der Suspension mischen und sich zusammen mit dem Pundierungsmaterial absetzen, wodurch die Tragfähigkeit der so gebildeten Pundierungsschicht reduziert wird.

Bei diesem bekannten Verfahren besteht die Gefahr, dass die Pundierungsschicht sich durch die unregelmässige Auffüllung und durch daß Vorhandensein von Schlamm erheblich mehr senkt als berechnet ist. Es ist dann bei diesem bekannten Verfahren nicht möglich diese Senkung durch eine ergänzende Schicht Pundierungsmaterial auszugleichen.

Die Erfindung schafft ein Verfahren der eingang erwähnten Art, bei dem die vorstehend genannten Nachteile dadurch vermieden oder wenigstens vermindert sind, dass unterhalb des Bauelementes und ringsum die Zufuhrstelle herum ein Krater gebildet wird, indem im Baum unterhalb des Bauelementes und ringsum die Zufuhrstelle herum ein Pundierungsmaterialdeich gelegt und danach der Baum ringsum den Krater herum mit Pundierungsmaterial aufgefüllt wird, indem man bis in den Krater Suspension flihrt und Über den Band des Kraters strömen lässt. Bei diesem Verfahren wächst der Kraterrand sukzessive zu einer geschlossenen Pundierungsschicht an. Die Suspension von Pundierungsmaterial mit Wasser, die Über den Kraterrand strömt, ist schwerer als der um den Krater vorhandene Schlamm und staut denselben vox sich her aus dem Baum unterhalb des Bauelementes, ohne sich mit demselben zu vermischen, weil die Strömungsgeschwindigkeit der Suspension niedrig ist. Die Pundierungsschicht senkt sich demzufolge sehr wenig und in einem vorher zuberechnenden Masse.

Zudem kann durch das ergänzend Zufuhren von Suspension zu der Zufuhrstelle die Senkung ausgeglichen werden.

Die Erfindung schafft sogar ein weiterentwickeltes Verfahren,

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bei dera das Bauelement in bezug auf Bezugsmittel in die richtige Lage bringbar ist, wenn mehrere Krater unterhalb des Bauelementes gebildet werden und die Zufuhr von Suspension zu diesen Kratern selektiv erfolgt.

Palis das Bauelement sich in einer Einne befindet und falls der Baum der Einne seitlich des Bauelementes mit Fundierungsmaterial aufgefüllt werden soll, erfolgt dies vorzugsweise dadurch, dass man von dem Krater aus Suspension über den Kraterrand zu dein neben dem Bauelement liegenden Baum strömen lässt. Dann dringt das Pundierungsmaterial ganz unter den sich in der Sinne angesammelten Schlamm.

Die Arbeit der vorhergehenden Entfernung von sich in der Senkrinne angesammeltem Schlamai wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren vorzugsweise unterlassen.

Die Erfindung betrifft und schafft zugleich ein Bauelement , fundiert unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens.

Die genannten und weitere Merkmale der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Zeichnung erläutert.

Es stellen schematisch dar:

Figur 1 eine Seitenansicht eines Tunnels während der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens,

Figur 2 in grösserem Masstab einen Schnitt nach der Linie II-II der Pigur 1,

Pigur 3 einen teilweisen Längsschnitt nach der Linie III-III der Pigur 2,

Figuren 4, 5 und 6 Längsschnitte einer Einzelheit eines Tunneleleraentee in einem jeweils weiter vorgerückten Stadium des erfindungsgemässen Verfahrens,

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Figuren 7» 8 und 9 Draufsichten der Figuren 4, 5 bezw. 6,

Figur 10 einen Querschnitt eines Tunnelelementes in einem noch weiter vorgerückten Stadium als in Figur 9»

Figuren 11 und 12 eine Draufsicht und einen Querschnitt eines Tunnelelementes während der Durchführung eines weiterentwickelten erfindungsgemässen Verfahrens,

Figuren 13 und 14 Querschnitte eines Bauelementes mit Fundierungsschicht in aufeinanderfolgenden Stadien während der Durchführung eines weiteren erfindungsgemässen Verfahrens,

Figur 15 eine Draufsicht der Figur 13,

Figur 16 eine Einzelheit eines Tunnelelementes der Figur 1-12, und

Figur 17 einen Schnitt eines anders ausgeführten Bauelementes.

Unterhalb einer Flussohle 1 wird eine Senkrinne 2 mit einem Binnenboden 3 gebaggert. In diese Senkrinne 2 werden Tunnelelemente 4a-4e anschliessend an offene Ausfahrten 5 verlegt. In Figur 1 ist Tunnelelement 4a bereits verlegt und mit Sand unterspUlt. Das Tunnelelement 4b ist bereits gesenkt, auf die vor-A _s ■ läufigen Abstutzungen 6 eingestellt und mit seiner Anscnlussseite 36 an das Tunnelelement 4a angeschlossen. Sand wird in einem Prahm 7 zugeführt und ausserhalb der Fahrrinne durch einen schwimmenden Saugbagger 8 aufgesaugt und über eine Druckleitung 9» Suspensionsleitungen 10 und an die Suspensionsleitungen 10 an- geschlossene Zuführmunde 11 bis an eine Zufuhrstelle 37 im Baum 35 unterhalb des Tunnelelementes 4b gebracht. Die Tunnelelemente 4c, 4d und 4e müssen noch gesenkt werden.

An den Fahrzeugen 16 ist erkennbar, dass das erfindungsgemässe Verfahren die Schiffahrt über den Tunnelementen 4b, 4c und 4d nicht hindert»

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Jeder Zufuhrmund 11 ist im Tunnelboden 18 angeordnet und ist •über ein Ventil 19 an eine durchgehende Suspensionsleitung 10b angeschlossen. Diese Suspensionsleitung 10b besitzt an jedem Ende des Tunnelelementes 4b ein Kupplungssbück 20b, das mit einem Ventil 22 versehen ist und das durch Arbeitskräfte mittels einet flexiblen leitung 21 an die KupplungsstUcke 20a und 20c der Tunnelelemente 4a und 4c angeschlossen wird.Die Arbeitskräfte gelangen Über Kannlöcher 23 in den Koppschottwänden 24 zu den KupplungsstUcken.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist am klarsten aus den Figuren 4-10 ersichtlich. Den drei Zufuhrstellen 37 wird zugleicherzeit oder sukzessive Suspension von Sand und Wasser durch einen Zufuhrmund 11 zugeführt. Der Sand setzt sich aus derselben erst wie ein Berg 12 ab (siehe Figur 4 und 7). Anschliessend v/ird durch ständige Zufuhr von Suspension ein Sanddeich 13 um die Zufuhrstelle 37 gelegt, der bis an den Tunnelboden 18 reicht, so dass ein Krater 14 entsteht. Danach wird der Baum 35 rund um und anschliessend an den Krater 14 mit Sand aufgefüllt, indem Suspension aus dem Krater 14 gezwungen wird Über den Band des Kraters 14 unter dem Tunnelboden 18 durchzuströmen. Dies wird dadurch bewirkt, dass noch stets Suspension in den Krater 14 aus •dem Zufuhrmund 11 zugeführt wird. Die Suspension strömt aus dem Krater 14 durch einen Kanal 15» der durch Fluidisierung von schon abgesetztem Sand durch einen Druckunterschied zwischen dem Druck im Krater und dem Druck ausserhalb desselben gebildet wird. Der Kanal 15 entsteht in der Richtung des Kraters 14» in der der Widerstand von zufluidisierendem, schon abgesetztem Sand am geringsten ist, d.h. an der Seite, an der die. Breite des an dem Tunnelboden 18 anliegenden Sandplateaus 17 am geringsten ist, oder mit anderen V/orten an der Seite des Kraters 14, an der die Anflillung von Sand zur Auffüllung des Baumes 35 am meisten erforderlich ist. So entstehen scheibenförmige Sandplateaus um die Zufuhrstellen 37» wo jeweils eine Sanddüne 55 am Ende des Kanals 15 an die Aussenseite des Sandplateaus abgesetzt wird. Nachdem der 7/iderstand in Bichtung des Kanals 15 bei Verlängerung dieses Kanals 15 zunimmt, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit

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—tain diesem Kanal ab. Dadurch nimmt die Absetzung in diesem Kanal 15 und damit der Strömungswiderstand noch./stärker zu, bis der erforderliche Druckunterschied für die Strömung zwischen dem Krater 14 und dem Raum.35 ausserhalb des Sandplateaus 17 grosser ist als der erforderliche Druckunterschied zur Bildung eines anderen Kanals 15 in eine andere Richtung, wo der Radius des Sandplateaus in diesem Moment am kleinsten ist.

Der Prozess des gleichmässigen AuffUllens des Raumes 35 kontinuiert sich auch, wenn Sandplateaus 17 einander berühren. Wie Figur 10 zeigt, kann die Senkrinne 2 neben den Tunnelelementen 4 sogar durch Suspensionszufuhr aus dem Krater 14 durch einen Suspensionskanal 15» der sich sowohl unterhalb wie seitlich des Tunnelelement es 4 erstreckt,mit Sand 38 aufgefüllt werden.

Sowohl während des Bildens eines Berges 12, des Legens eines Sanddeiches 13, des AuffUllens des Raumes 35 um den Krater 14 herum wie des AuffUllens des Saumes 39 der Senkrinne 2 neben dem Tunnelelement 4 treibt die schwere Suspension, die unter den leichteren Schlamm 40 dringt, diesen Schlamm 44 vor sich her.

Sobald genügend Sand, ζ.S. mit Peilstöcken 29» im Raum 39 festgestellt wird, wird das Ventil 19 verschlossen. Nach Benutzung der Zufuhrmunde 11 werden dieselben, sowie die sich an dieselben anschliessenden Krater 14 Über Einspritzrohre 31 mit wasserdichtem, erhärtendem Mörtel gefüllt.

Nach Beendung des erfindungsgemässen Verfahrens bei allen zu senkenden Tunnelelementen 4a-4e werden die Suspensionsleitungen 10 unterhalb der Ventile 19 abgeschnitten und entfernt.

Die vorläufige Abstützung 6 besteht aus Fussplatten 34 und auf denselben stehenden, durch den Boden 18 hindurchgefUhrten StellfUssen 33, auf denen das Tunnelelement 4b mittels Kraftgeräten 32 lagert.

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Die ZufuhrmUnde 11 sind vorzugsweise in Form von Diffusor en ausgebildet, um die Ausströmungsgeschwindigkeit der Suspension zu vermindern, so dass der Krater 14, der hinterher mit Zement aufgefUllt wird oder nicht, möglichst klein ist.

Während des erfindungsgemässen Verfahrens wird dafür gesorgt, dass die Tunnelelemente 4 mit genügendem Ballast auf ihren vorläufigen Abstutzungen 6 gehalten werden.

Es ist nach dem weiterentwickelten erfindungsgemässen Verfahren möglich das Tunnelelement 4b in bezug auf Tunnelelement 4a zu richten. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen. Zum Beispiel dadurch, dass der Ballast in der Ecke 41 des Tunnelelementes 4, die zu niedrig steht, vermindert wird (siehe Figuren 11 und 12). Dann druckt die Über die Sandplateaus 17 strömende Suspension das Tunnelelement im Bereiche der Ecke 41 nach oben, so dass ergänzende Sandplateaus 25 entstehen. Wiederum wird die Suspension in die Bichtung getrieben, die am meisten Anfüllung von Sand erfordert. Der schräge Kaum 30 wird so trotz seiner asymmetrischen Form in bezug auf die Zufuhrstellen 37 doch gleichmässig mit Sand aufgefüllt .

Das Eichten kann, ausser durch das selektiv Kegeln von nicht dargestelltem Ballast Über die Oberfläche des Tunnelbodens 18, einfacher erfolgen, indem der Druck und/oder die Konzentration der den Zufuhrstellen 37 zugefUhrten Suspension selektiv geregelt wird. An der Zufuhrstelle 37 des Tunnelelementes 4, an der das Tunnelelement in die Höhe kommen soll, wird dann die Suspension mit einem höheren.Druck und/oder einer.höheren Konzentration an Sand zugeführt als an den anderen Zufuhrstellen 37.

Die Figuren 13-15 zeigen ein Verfahren zum Unterwasser Anlegen eines Sanddeiches 42. Zu diesem Zweck wird eine Betonplatte 43 auf den Boden 44 des Wassers 45 herabgelassen. In regelmässigen Abständen voneinander und wechselweise ausserhalb der längsebene 46 sind Zufuhrstellen 37 zum Zuführen von Suspension, wie vorstehend beschrieben, vorgesehen. Diese Zufuhrstellen 37

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besitzen je einen Zufuhrmund 11, der an eine flexible Suspensionsleitung 47 angeschlossen ist, die je hinwieder über ein Ventil 48 an eine Druckleitung 49 eines Saugbaggers 50, der Sand aus einem Prahm 51 aufsaugt, angeschlossen sind.

Durch selektiv Hegeln des Druckes der den Zufuhrstellen 37 züge-. führten Suspension ist die Platte 43 horizontal zu halten. Die Platte 43 wird fortwährend und gleichmässig durch den Suspensionszufuhrdruck angehoben, falls das Gewicht der Platte 43 genügend niedrig ist, um durch den Druck der Suspension Überwunden zu werden.

Bei dem weiterentwickelten erfindungsgemässen Verfahren (siehe Figur 16) wird, insbesondere für das Eichten des Bodens 18 des Bauelementes 4, bei der Zufuhrstelle 37 ein Druckaufnehmer 53, der den Druck im Krater 14 aufnimmt, und ausserhalb des Kraters 14 ein Druckaufnehmer 52, der daselbst den Druck aufnimmt, angeordnet. Dieser Aufnehmer 53 und eventuell eine grössere Anzahl von Druckaufnehmern 52 können nützliche Auskunft über die AuffUllung von Sand im Raum 35 geben.

Der Boden 18 des Tunnelelementes 4 braucht nicht genau flach zu sein. Es ist sogar möglich, jedes Tunnelelement als ein Bundrohr 54 auszubilden (siehe Figur 17), das an seiner unteren Seite und seitlich unter Anwendung des erfindungsgemässen. Verfahrens mittels an einer Zufuhrstelle 57 durch einen Zufuhrmund 58 zugeführter-Suspension von Sand mit Wasser in einer Senkrinne 56 mit Sand 59 fundiert wird.

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Claims

PATEh'TANSPHUECHE

1. j Verfahren zum Unterwasser Fundieren eines Bauelementes, z.B. ^Hfunnelelementes oder Senkkastens, Wobei Kaum unterhalb des Bauelementes mit Fundierungsmaterial, z.B. Sand, aufgefüllt wird, indem eine Suspension von Fundierungsmaterial mit Wasser an mindestens einer Zufuhrsteile unterhalb des Bauelementes zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Bauelementes (4a-4e) und ringsum die Zufuhrstelle (37) herum ein Krater (H) gebildet wird, indem im Raum (35) unterhalb des Bauelementes (4a-4e) und ringsum die Zufuhrstelle (37) herum ein Fundierungsmaterialdeich (13) gelegt und danach der Raum (35) ringsum den iCrater (14) herum mit Fundierungsmaterial aufgefUllt wird, indem man bis in den Krater (14) Suspension zufuhrt und Über den Rand des Kraters (14) strömen lässt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension durch einen Boden (18) des Bauelementes (4a-4e) hindurch bis unter das Bauelement (4a-4e) zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum neben dem Bauelement (4a-4e) mit Fundierungsmaterial aufgefüllt wird, indem man Suspension aus dem Krater (14) über den Kraterrand zu den neben dem Bauelement (4a-4e) liegenden Raum strömen lässt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck der zugeführten Suspension und/ oder der Druck an mindestens einer Aufnahmestelle ausserhalb des Kraters (14) aufgenommen wird.

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5. Verfahren nach eines der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Krater (14) unterhalb des Bauelementes (4a-4e) gebildet werden und durch das selektiv Zuführen von Suspension zu diesen Kratern (14) das Bauelement (4a-4e) in bezug auf Bezugsmittel gerichtet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Legen einer ersten Fundierungsschicht(17) von Fundierungsmaterial das Bauelement (4) wenigstens an mindestens einer seiner Seiten angehoben wird und dass eine zweite ergänzende Fundierungsschicht (25) auf die erste angebracht wird,

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fundierungsschicht (44) unterhalb des Bauelementes (43) gebildet wird, indem das Bauelement (43) allmählich angehoben wird, so dass die schon gebildete Fundierungsschicht' (44) allmählich auf gehöht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeicnnet, dass das Bauelement (43) mittels des Druckes der der Zufuhrstelle .(37) zugeführten Suspension angehoben wird.

9· Bauelement, fundiert unter Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

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