DE2160874A1

DE2160874A1 - Bituminoese kerndichtung in wasserstaudaemmen

Info

Publication number: DE2160874A1
Application number: DE2160874A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Feiner
Original assignee: Strabag Bau AG
Current assignee: Strabag Bau AG
Priority date: 1971-12-08
Filing date: 1971-12-08
Publication date: 1973-06-14
Also published as: DE2160874B2; CH563502A5; DE2160874C3; US3811286A; GB1376225A; FR2164151A5; CA960047A; JPS4864729A; JPS5431627B2; ES404342A1; IT956521B

Description

Strabag Bau-I.G. 5 Köln-Deutz, den 4_oDezo1971

Siegburger Str_o 241

Bituminöse Kerndichtung in WasserStaudämmen

Die Erfindung bezieht sich auf bituminöse Dichtungswände, die ■ sich über den gesamten Längsschnitt des Staudammes in dessen 'innerem erstrecken und deren Mineralskelett vorzugsweise betonartig; zusammengesetzt und in seiner Korngröße so ausgebildet ist, daß es sich mit den angrenzenden, luft- und wasserseitigen Dammaufschüttungen innig verzahnt«

Solche Kerndichtungen Z₀B₀ nach der deutschen Patentschrift 1 108 620 haben sich bei Staudämmen bis zu Höhen von etwa 35 ^ bewährt« Sie werden nach dem in der deutschen Patentschrift 1 170 529 offenbarten Verfahren hergestellt, das durch den lagenweisen Einbau des Kerndichtungsbaustoffes und der angrenzenden Dammaufschüttung und gleichzeitiges Verdichten der Lagen eine gute gegenseitige Verspannung der Kerndichtung mit den angrenzenden Dammschüttungen gewährleistete

Beobachtungen und Messungen an hohen Dammkörpern aus Lockergestein im letzten Jahrzehnt haben ergeben, daß die Schüttmassen des

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Dammes neben den im wesentlichen senkrechten Setzbewegungen auch Querbewegungen ausführen, die insbesondere durch den wachsenden Aufstau im mittleren und oberen Drittel des Dammes steigend nach der Wasserseite tendieren und erst im Zuge des Erreichens des Vollstaues der Luftseite sich zuwenden» ■

Diese Querbewegungen werden durch die größeren Setzbewegungen des wasserseitigen Stützkörpers gegenüber denen des luftseitigen ausgelöst, bedingt dur£h die Wasserspiegelschwankungen im Stauraum«

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Diese Querbewegungen verursachen im Kronenbereich des Dammes um so größere Auflockerungen Je höher der Damm und ^e geringer seine Lagerungsdichte ist„ Sie können hier zu Ausweitungen und Auflockerungen führen, die Risse verursachen, die zum Teil mehrere Metertief ins Damminnere reichen können,.

Bituminöse Kerndichtungen werden nach dem eingangs genannten Einbauverfahren senkrecht im Damm inneren angeordnet« Die senkrechte Kerndichtung bedingt einen optimal geringen Baustoff auf wand _β Sie erfährt nur geringe Zug- und Biege beanspruchung en unter den in der Dammschüttung auftretenden Setzbewegungen» Die senkrechTte Kerndichtung verlangt allerdings eine feste Einspannung zwischen der luftseitigen und der wasserseitigen Dammschüttung, um seitliches Ausbauchen derselben unter ihrem Eigengewicht mit Sicherheit auszuschließen.

Diese durch nachhaltige Verdichtung der Schüttlagen des Dammes erzeugte, feste Einspannung wird jedoch bei höheren Dämmen im oberen Drittel derselben durch die beschriebene Auflockerung um so mehr wieder gelöst, je höher der Damm ist. Während bei Dammhöhen bis zu 35 el erfahrungsgemäß kaum eine die Einspannung der Kerndichtung gefährdende Auflockerung zu beobachten ist, ist die Einspannung bei höheren Dämmen zunehmend gefährdet. Bei diesen muß damit gerechnet werden, daß die feste Einspannung der senkrechten Kerndichtung durch die Auflockerung besonders der wasserseitigen Dammschüttung so weit verlorengeht, daß deren Stabilität beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch die erläuterte Auflockerung im oberen Drittel der Dammaufschüttung bedingte Lockerung der Einspannung der Kerndichtung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kerndichtung mindestens im Bereich des oberen Drittels der Dammhöhe eine nach der Luftseite des Dammes hin gerichtete Schräglage aufweist, deren Neigung etwa in Richtung der dort zu erwartenden,

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durch unterschiedliche Setzbewegungen der luft- und wasserseiti-" gen Dammaufschüttung verursacnten Querbewegungen letzterer verlauft. Hierdurch wird erreicht, daß sich die'Dammschüttung beim Auflockern nicht von der Kerndichtung abzuheben vermag, und daß eine ausreichende Einspannung der Kerndichtung durch das Gewicht der auf dem schrägen Kerndichtungsteil aufliegenden, wasserseitigen Dammschüttung aufrechterhalten wird«

Die sich, nach "'unten zum iHiß des Dammes vermindernde Querbewegung ist im unterenBereich,der Dammhöheso gering, daß sie dort die Einspannung'der Kerndichtung zwischen'der luft- und wasserseitigen Dammschüttung nicht "mehr gefährden kann« Die Kerndichtung kann deshalb In weiterer Ausgestfaltung der Erfindung im Anschluß an ' *" ihre erfindungsgemäße Schräglage nach unten in die Senkrechte oder in beliebige andere Schräglagen ein— oder mehrfach abgewinkelt ■werden, die jedoch jeweils steiler sein sollen als im oberen Drittel der DammhÖhe«»

Die Abwinke lung der Kerndichtung in die Senkrechte ergibt einen optimal geringen Kerndiehtungsbaustoffaufwand, nicht nur weil die senkrechte Kerndichtung ohnehin das kleinste Bauvolumen aufweist, sondern weil auch ihre Dicke im Hinblick auf ihre oben angedeutete, günstige Beanspruchung verhältnismäßig klein bemessen werden kann.

Die Abwinkelung in die genannten anderen Schräglagen erlaubt es, den Verlauf der Kerndichtung den an den Hang- und Sohlflächen der Staustelle vorhandenen, geologischen und topographischen Verhältnissen weitgehend anzupassen« Auch die Dammstatik kann eine Schräglage der Dichtung zur wirtschaftlichsten Ausnutzung des Dammquerschnittes wünschenswert erscheinen lassen_e Hierbei können sowohl einfache als auch mehrfache Abwinkelungen der Kerndichtung in den unteren beiden Dritteln der Dämmhöhe in Betracht kommen«

Die ein- oder mehrfache Abwinkelung der Kerndichtung ergibt eine nach der Wasserseite des Dammes hin gerichtete Vorwölbung, die

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den-besonderen Vorteil hat, daß die Kerndichtung unter dem Wasserdruck im wesentlichen nur Druckbeanspruchungen erfährt. Diese Vorwölbung wird'erfindungsgemäß durch Wahl der Neigungswinkel der Sehragabschnitte in ihrer Scheitelhöhe mindestens so groß bemessen, daß sie unter den zu erwartenden Setzbewegungen der Damm auf schüttungen und dem Wasserdruck keine Durchwölbung nach der Luftseite des Dammes hin annehmen kann.»

Der Neigungswinkel der Kerndichtung im Bereich des oberen Drittels der Dammhöhe liegt nach einem weiteren Erfindungsmerkmal etwa zwischen 55° --73⁰O Ein solcher Neigungswinkel gewährleistet dort, trotz der beschriebenen Auflockerung der Dammschüttung, eine ausreichende Einspannung der Kerndichtung zwischen der luft- und Vizasserseitigen Dammaufschüttung durch die Auflast letzterer.

Die Höhenlage der Abwinkelung derKerndichtung im Bereich des oberen Drittels der Dammhöhe aus der erfindungsgemäßen Schräglage in die Senkrechte oder in andere Schräglagen richtet sich im wesentlichen nach dem Setzverhalten der Dammschüttung, das durch die Beschaffenheit des zur Verfügung stehenden Dammschüttgutes nach Korngröße, Kornform und Kornzusammensetzung und Verdichtbarkeit bestimmt ist«, So ist die zu erwartende Setzung der Dammschüttung umso geringer, Je stetiger ihre Kornzusammensetzung und damit ge geringer ihr Hohlraumvolumen im verdichteten Zustand ist. Das unterschiedliche Setzverhalten des zum Einbau gelangenden Dammschüttgutes in trokkenem Zustand und unter Wasser läßt sich durch Versuche mit ausreichender Genauigkeit bestimmen. Der Abstand der Abwinkelung von der Dammkrone sollte auch bei Dammschüttgütern mit geringer Setzbewegung den Betrag von 8 - 12 hl nicht unterschreiten«

Die erfindungsgemäße Schräglage der Kerndichtung setzt diese dort größeren Biegezug- und Scherbeanspruchungen aus,· die besonders während des Dammaufbaues und der ersten Betriebs^ahre durch größere Setzbewegungen im Bereich der Dammdichtung verursacht werden,, Die bituminöse Kerndichtung ist mit ihrem Miner aiko rnaufb au und dem

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bituminösen Bindemittel so zusammengesetzt, daß ihre Querdehnung mit der Verformung der beiderseitigen Stützkörper auch, bei den höchsten Belastungen im unteren Abschnitt im Gleichgewicht stehen, muß. Die dieser hohen Stabilität entsprechende Verformbarkeit (Plastizität) der Kerndichtung, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung im oberen Bereich des Dammes, insbesondere in den schrägen Kerndichtungsabschnitten und im Bereich ihrer Abwinkelungen vergrößerte Sie kann mit kleiner werdendem, lie igung sw inkel von Schräg ab schnitt zu Schrägabschnitt gegenüber der Verformbarkeit im unteren Kerndichtungsabschnitt um bis zu etwa 40 % vergrößert werden, da ein wachsender Gewichtsanteil der plastischen Dichtung vom luftseitigen Stützkörper aufgenommen und damit auch der Horizontaldruck auf den wasserseitigen Stützkörper entsprechend vermindert wird.

Damit ist eine größere Sicherheit gegen die erhöhten Beanspruchungen gewährleistet, denen die schrägen Kerndichtungsabschnitte durch die Setzbewegungen des Dammes ausgesetzt sind, die erfahrungsgemäß etwa im Bereich des mittleren bis oberen Drittel der Dammhöhe das Maximum erreichen und nach oben entsprechend der geringeren Auflast wieder abnehmen«

Die größere Verformbarkeit der schrägen Kerndichtungsabschnitte und der Abwinkelungen kann z.B_e ohne weiteres durch Einbau eines Kerndichtungsbaustoffes erreicht werden, der eine weichere Bitumensorte enthält und/oder eine veränderte Mineralkornzusammen-.setzung, insbesondere in seinem. Mörtelanteil aus Bitumen, Sand und Füllstoffen^:aufweist. .

Ein zusätzliches Mittel zum Auffangender erhöhten Biegezug- und Scherbeanspruchungen, insbesondere im Bereich des mittleren bis oberen Drittels der Dammhöhe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Kerndichtung dort dicker dimensioniert. wird₀ Dadurch kann ihr Formänderungsvermögen ohne Einbuße der Wasserundurchlässigkeit nach Bedarf weiter vergrößert werden.

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Die erfindungsgemäße Kerndichtung wird vorzugsweise nach dem in der DT Patentschrift 1 I70 329 offenbarten Verfahren hergestellt, nach dem der Kerndichtungsbaustoff und die benachbarten (luft- und -wasserseitigen) Dammaufschüttungen durch parallele, in Richtung des Staudammes auf dem Planum voranbewegte Trennwände räum-, lieh voneinander getrennt, gleichzeitig lagenweise aufgeschüttet, auf gleiches Hive au planiert und anschließend hinter den Trennwänden gemeinsam verdichtet werden, wobei die Trennwände zum Erzeugen der schrägen Kerndichtungsabschnitte erfindungsgemäß in einer der Neigung letzterer entsprechenden Querneigung auf dem Planum voranbewegt und von Schüttlage zu Schüttlage seitlich um einen Betrag versetzt werden, der die glatte, stufenlose Form des Kerndichtung s querschnitt es gewährleistete Mit dieser Abwandlung des bekannten Einbauverfahrens ist ein optimal geringer Kemdichtungsbaustoffverbrauch gewährleistet. Durch Ändern der Querneigung der Trennwände und gegebenenfalls ihre« gegenseitigen Abstandes läßt sich die Kerndichtung mit beliebigen und gegebenenfalls wechselnden Neigungen und Dicken in die Dammschüttung einbauen»

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Von den dargestellten Abbildungen zeigt: Pigο 1 einen beispielsweisen Querschnitt des Staudammes

mit der erfindungsgemäßen Kerndichtung, " 2 eine schematische Darstellung des Einbauverfahrens anhand eines Querschnittsteiles des Staudammes in dem Bereich der schrägen Kerndichtung _o

Der Staudamm besteht nach Figo 1 aus der wasserseitigen Dammaufschüttung 1, der luftseitigen Dammaufschüttung 2 und der die beiden Aufschüttungen voneinander trennenden wasserdichten Kerndichtung 3 aus bituminösem Mineralkorn, die sich in Gestalt einer Schürze über den gesamten Längsschnitt des Staudammes in dessen Innerem erstreckt. Die Kerndichtung weist, wie in dicken Linien dargestellt, in ihrem oberen Teil, etwa im Bereich des oberen

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Drittels h3 der Dammhöhe, eine nach der luftseite des Dammes hin gerichtete Schräglage auf, deren ITeigung />" gegen die Horizontale etwa in Richtung der dort zu erwartenden, durch unterschiedliche Setzbewegungen der luft- und" wasserseitigen Damm aufs chüt t ung verursachten, durch den Pfeil 4 angedeuteten Querbewegung der DanMaufschüttung verläuftρ Der Neigungswinkel P beträgt meistens 55° - 75°· Im. Anschluß an die Schräglage ρ ist die Kerndichtung, nach unten, "wie in dicker Idnie,..dargestellt, in die Senkrechte, oder, "wie gestrichelt dargestellt, in eine oder mehrere Schräglagen abgewinkelt, deren Neigungswinkel Y , A jedoch den Neigungswinkel P der Schräglage im oberen Drittel der Dammhöhe nicht unterschreiten. Diese Ausgestaltung ergibt, wie Fig, 1 ohne weiteres erkennen läßt, inggesamt eine Torwölbung der Kerndichtung 3 nach der Y/asserseite hin, die den Vorteil hat, daß die Kerndichtung unter dem Wasserdruck und, den Setzbewegungen der Dammschüttungen im wesentlichen nur Druckbeanspru£hungen erfährt„ Die Scheitelhöhe V der Torwölbung wird durch Wahl der Neigungswinkel P , Y" , q mindestens so groß bemessen, daß sie unter der zu erwartenden Setzbewegung der Dammaufschüttungen und dem Wasserdruck keine Durchwölbung nach der Luftseite des Dammes hin annehmen kann. Die zu erwartende Setzbewegung läßt sich aus Messungen des- Setzverhaltens der Danimaufschüttung in trockenem Zustand und unter Wasser mit ausreichender Genauigkeit bestimmen.

Im oberen Bereich hy des Dammes is:t. die Verformbarkeit der Kerndichtung 3 und ihrer Abwinkelungen K gegenüber ihrer Verformbarkeit im. unteren Dammbereich hx durch den Einbau von Kerndichtungsbaustoff von größerer Plastizität vergrößert. Der mittlere Teil hz dieses Bereiches der Kerndichtung, etwa im mittleren bis oberen Drittel der Dammhöhe, in dem erfahrungsgemäß die größten Verformungen der Kerndichtung durch die Setzbewegungen der Dammaufschüttungen zu erwarten sind, erhält vorzugsweise eine größere Dicke s2 als die Dicke s3 des oberen und die Dicke si des unteren Kerndichtungsabschnittes, wie es in Figo 1 strichpunktiert angedeutet ist. Die größere Dicke läßt auch größere Verformungen der Kern-

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dichtung zu, ohne daß das Auftreten von Undichtheiten befürchtet werden mußo

Das Einbauen des unteren senkrechten Abschnittes der Kerndichtung erfolgt, "wie in Figo 2 dargestellt, nach dem in der deutschen Patentschrift 1 "170 329 offenbarten Verfahren, nach dem der Kerndichtungsbaustoff 3 und die benachbarten, luft- und wasserseitigen Dammaufschüttungen 1, 2 durch parallele, in Richtung des ötau- · damm.es auf dem Planurn. voranbewegte Trennwände 5, 5' räumlich voneinander getrennt, gleichzeitig in Lagen a, b aufgeschüttet, auf gleiches Hive au planiert und in Bewegungsrichtung hinter den i'rennwänden gemeinsam verdichtet werden, Zum Einbauen der schrägen Kerndichtungsabschnitte p> , Y , ^ werden die Trennwände 5, 3'₅ wie in vollen Linien dargestellt, in einer den iieigungswinkeln / ' Y ' 6 ^en*^sP^reciien^-^en Querneigung auf dem Planum voranbewegt und von Schüttlage c zu Schüttlage d seitlich um. einen Betrag ζ versetzt, der die stufenlose Form des schrägen Kerndichtungsabschnittes gewährleistet. Die Terdielörung s2 kann dabei durch Vergrößern des gegenseitigen Abstandes der Trennwände 5, 5¹ erzeugt w erden ο

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Claims

Patentansprüche

1)yBituminöse Kerndichtung in Wass er Staudämmen, die sich in Gestalt einer Dichtungswand über den gesamten Längsschnitt des Staudammes in dessen Innerem erstreckt und deren Mineralmasse vorzugsweise betonartig'zusammengesetzt und in ihrer Korngröße so ausgebildet ist, daß sie sich mit den angrenzenden, luft- und wasserseitigen Dammaufschüttungen innig verzahnt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerndichtung (3) im Bereich des oberen Drittels der Dammhöhe eine nach der Luftseite (2) des Dammes hin gerichtete Schräglage ( ß ) aufweist, deren neigung etwa in.Richtung der dort zu erwartenden, durch unterschiedliche Setzbewegungen der luft— und wasserseitigen Dammaufschüttung verursachten,Bewegung (4) letzterer verläuft.

2) Bituminöse Kerndichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe im Anschluß an ihre Schräglage nach unten in die Senkrechte oder in beliebig nach der Luftseite des Dammes hin gerichtete Schräglagen ( Y , £ , β ο β.) ein- oder mehrfach abgewinkelt ist, die jedoch die Schräglage ( ß ) im oberen Drittel der Danunhöhe nicht unterschreiten.

3) Bituminöse Kerndichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Abwinkelungen ( β , Y , Q ) bedingte, nach der Wasserseite des Dammes hin gerichtete Vorwölbung der Kerndichtung (3) durch Wahl der Winkel ( ρ , Y ,(J ) in ihrer Scheitelhöhe (V) mindestens so groß bemessen ist, daß sie unter den zu erwartenden Setzbewegungen der Dammaufschüttungen (1, 2) und dem Wasser- · druck keine Durchwölbung nach der Luftseite des Dammes hin annehmen kann«

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4-) Bituminöse Kerndichtung nach. Anspruch. 1, 2 oder 3» dadurch, gekennzeichnet, daß der !Neigungswinkel (β) der Kerndichtung im Bereich, des oberen Drittels der Dammhöhe etwa 55° - 75° beträgt*

5) Bituminöse Kerndichtung nach einem der Ansprüche 1-4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformbarkeit (Plastizität) der Kerndichtung (3) im oberen Bereich (hy) des Dammes, insbesondere in den schrägen Kerndichtungsabschnitten ( ß , Y ,^* β . ο _β ) und im Bereich der Abwinke lung en (ii) gegenüber ihrer Verformbarkeit im unteren .bereich (hx) des Dammes vergrößert ist.

6) Bituminöse Kerndichtung nach einem der Ansprüche 1-5* dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe (3) etwa im Bereich (h2) des mittleren bis oberen Drittels der Dammhöhe eine größere Dicke (s3) aufweist als oben und unten»

7) Verfahren "-zürn, lagenweisen Einbauen der Kerndichtung nach den Ansprüchen 1-6, nach dem der Kerndichtungsbaustoff und die benachbarten (luft- und wasserseitigen) Dammaufschüttungen durch parallele, in Richtung des. Staudammes auf dem Planum voranbewegte Trennwände räumlich voneinander getrennt, gleichzeitig lagenweise aufgeschüttet, auf gleiches ITiveau planiert und verdichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der schrägen Kerndichtungsteile ( β , Y , J* ) die Trennwände (5_t 5') in einer der gewünschten Neigung letzterer entsprechenden Querneigung auf dem Planum voranbewegt und" von ächüttlage zu Schüttlage seitlich um einen Betrag (z) versetzt werden, der die stufenlose Form des schrägen Kerndichtungsquerschnittes gewährleistete

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