DE2747937C2

DE2747937C2 - Verfahren zum Einrammen von Spundwandbohlen in einen Gesteinuntergrund

Info

Publication number: DE2747937C2
Application number: DE2747937A
Authority: DE
Inventors: Winfried 3063 Obernkirchen Rosenstock
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-26
Filing date: 1977-10-26
Publication date: 1985-11-14
Also published as: JPS59161516A; US4222684A; SU946409A3; DE2747937A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrammen der unteren Enden von Spundwandbohlen in einen unter Wasser liegenden, nicht rammbaren Gesteinunter- grund, der durch Sprengen entlang der späteren Spundwand zertrümmert wird.

Bei dem Ausbau von Fluß- und Seehäfen müssen oftmals starke Wasserstandsunterschiede und wegen des Trends zu größeren Schiffen erhebliche Tiefgänge berücksichtigt werden. Als Anlegestelle werden dabei im allgemeinen Spundwände verwendet, die zu ihrer sicheren Verankerung besonders tief eingerammt werden müssen. Oftmals kann die theoretisch errechnete Rammtiefe jedoch nicht erreicht werden, da bereits in geringer Tiefe ein Gesteinuntergrund innerhalb der Bodenstruktur vorhanden ist, der keine über ciiese Tiefe hinausgehende Einrammung gestattet

Eine solche, durch einen Gesteinuntergrund begrenzte Ratnmtiefe ist dann unschädlich, wenn die unteren Enden der zu einer Spundwand zusammengesetzten Spundwandbohlen in dem Gesteinuntergrund verankert werden können, wodurch dann die Bohlen auch ohne Erreichen der theoretisch ermittelten, auf weichen Bodenverhältnissen basierenden Rammtiefe genügend so Halt bekommen. Wenn ein besonders weicher Gesteinuntergrund vorliegt, kann die notwendige Eindringtiefe der unteren Bohlenenden ohne große Schwierigkeiten wegen der scharfen Unterkanten der Bohlen erreicht werden. Bei einem härteren Gesteinuntergrund gelingt diese sehr einfache Verankerung jedoch nicht, v/eil die unteren Enden der Bohlen beim Rammversuch gestaucht werden oder zur Seite abknicken.

Aus der DE-PS 6 44 992 ist für diese schwierigen Bodenverhältnisse ein Verfahren bekannt, bei dem die Spundwandbohlen nicht mehr gerammt werden, sondern in eine in den Gesteinuntergrund gesprengte Rinne eingesetzt und darin mittels Unterwasserbeton einbetoniert werden. Dieses Verfahren ist außerordentlich aufwendig und kostenintensiv, da vor dem Heraussprengen der im allgemeinen V-förmigen Rinne alles oberhJb des Gesteinuntergrundes liegende Geröll und dergl. entfernt werden muß, wobei bei lockeren Überlagerungen Böschungswinkel mit einer Neigung von 3 :1 eingehalten werden müssen, um das Verschüttetwerden der Rinne nach der Sprengung mit Sicherheit zu verhindern. Wach dem Einsetzen der Bohlen in die V-Rinne und dem sich daran anschließenden Betoniervorgang ist es häufig erforderlich, die mit viel Mühe weggesctefften Geröllmassen wieder anzuschütten, um die endgültige Stabilität der aus den Bohlen bestehenden Spundwand sicherzustellen. Die eigentlichen Vorteile einer Spundwand, nämlich die Verankerung innerhalb des Bodens durch Einrammen, gehen dabei vollständig verloren, vielmehr wird die Spundwand nach Art einer freistehenden Mauer eingesetzt

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Einrammen der unteren Enden von Spundwandbohlen zu schaffen, das auch cei einem harten Gesteinuntergrund oberhalb der theoretisch ermittelten Rammtiefe einer Spundwand ohne Verlast der Stabilität und ohne Beschädigung der einzelnen Bohlen durchführbarist

Die Erfindung besteht darin, daß entlang der späteren Spundwand in vorgegebenen Abständen Löcher durch eine eventuell vorhandene Überlagerung hindurch in den Gesteinuntergrund gebohrt werden, daß in jedes Loch ein eine Sprengladung enthaltender, wasserdichter Behälter eingesetzt wird, wobei der Volumenanteil der Sprengladung gering gegenüber dem Volumen des Behälters ist, daß die Sprengladungen mindestens zweier benachbarter Löcher gleichzeitig gezündet werden, daß die vorgegebenen Abstände der Löcher und die Stärke der Sprengladungen so gewählt sind, daß ein rammbarer Bereich dadurch entsteht, daß der Gesteinuntergrund dieses Bereichs nur in seinem Gefüge zertrümmert, in seiner äußeren Form jedoch annähernd unverändert ist, und daß dann die unteren Enden der Spundwandbohlen in den rammbaren Bereich eingerammt werden.

Die Erfindung sieht also nach wie vor das Einrammen der einzelnen, zu einer Spundwand gehörenden Bohlen vor, wobei jedoch der harte Gesteinuntergrund vorher »aufgeweicht« wird. Der Gesteinuntergrund wird also mittels einer Sprengung rammbar gemacht, wobei die Sprengung kein Wegschießen im üblichen Sinne ist, sondern eine Art Erschütterungssprengung, die mittels einer erfindungsgemäß vorbereiteten Sprengladung durchgeführt wird.

Abweichend von dem Anbringen einer Ladung zum Wegsprengen z. B. von Gestein, wird bei der Erfindung die Sprengladung innerhalb eines Expansionsraumes untergebracht, der als erster Ausdehnungsräum nach der Zündung dient. Es hat sich nämlich gezeigt, daß von den Randzonen dieses Expansionsraumes Druckwellen ausgehen, die wohl in der Lage sind, das Gefüge auch eines sehr harten Gesteins zu zertrümmern, jedoch nicht eine nennenswerte Lageveränderung zu bewirken. Dieser Effekt tritt in alle Richtungen rings um die Druckwellenquelle auf, er kann jedoch gezielt in einer bevorzugten Richtung dadurch verstärkt werden, daß in

einem vorgegebenen Abstand eine zweite, derartige Druckwellenquelle, also eine erfindungsgemäß vorbereitete Sprengladung, angesetzt wird. Bei richtig gewähltem Abstand — er beträgt etwa das Zehnfache des Bohrlochdurchmessers, in der Regel 60 bis 150 cm — ist dann das gesamte, zwischen den beiden Bohrlöchern befindliche Gefüge auf einer Breite von mindestens der dreifachen Bohrlochbreite so weit zertrümmert, daß eine Spundwandbohle mit etwa 25 bis 40 Schlagen pro 10 cm dort hineingerammt werden kann.

Zur Bildung des Expansionsraumes in der Umgebung der Sprengladung wird erfindungsgemäß ein Behälter verwandt, der vorzugsweise aus Kunststoff, keinesfalls jedoch aus Metall bestehen sollte. Wenn nämlich nach dem Zünden der Sprengladung Teile des Behälters in dem Bereich zurückbleiben, in den später die Spundwandbohlen gerammt werden, so behindern irgendwelche Kunststoffreste niemals die Rammbewegung, während Metallstücke doch eine erhebliche Behinderung verursachen können. Am einfachsten werden die Behälter durch fortlaufendes Abschneiden von PVC-Rohren gebildet, wobei dann die Rohrstückenden mit entsprechenden Kappen verschlossen werden. Derartige Rohre sind als Drainagerohre usw. zu günstigen Preisen im Handel erhältlich.

Nachfolgend wird das erfindungsgernäße Verfahren anhand eines praktischen Beispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine schematische Draufsicht aur eine Bohrlochreihe und

F i g. 2 eine schematische Seitenansicht im Schnitt d2r Bohrlochreihe gemäß F i g. 1.

!n F i g. 1 ist mit Hilfe einer gestrichelten Linie 1 schematisch der Verlauf einer einzurammenden Spundwand (nicht gezeigt) angedeutet. Entlang dieser gestrichelten Linie 1 sind mehrere Bohrlöcher 2 niedergebracht, wobei aus F i g. 2 die Tiefe der Bohrung zu erkennen ist. Sie reicht durch eine Überlagerung 4 hindurch bis in die obere Schicht eines Gesteinuntergrundes 6 hinein. Zur Verankerung der Spundwand sollen deren Bohlen bis zu einer Tiefe in den Gesteinuntergrund 6 zwecks Verankerung hineingerammt werden, die annähernd der Tiefe der Bohrung 2 innerhalb des Gesteimuntergrundes 6 entspricht (z. B. 30 cm).

jedes Bohrloch 2 wird zunächs* mit Hilfe eines Rohres 8 ausgekleidet, so daß kein loses Geröll aus der Überlagerung 4 in die frische Bohrung riachfallen kann. Nach Beendigung der Bohrung wird durch das Rohr 8 ein Behälter 10 annähernd bis auf den Grund der Bohpjng hineingeschoben. Er besteht vorzugsweise aus einem Stück PVC-Rohr, das an seinen Enden jeweils mit Kappen verschlossen ist. In einer der Kappen befindet sich eine nicht dargestellte, wasserdichte Durchführung für die Zündung einer innerhalb des Behälters angebrachten, schematisch dargestellten Sprengladung 12. An den unteren Enden der Behälter 10 sind jeweils Auftriebsbremsen 14 angebracht, die sich beim Hineinschieben des Behälters 10 in das Bohrloch 2 an den Behälter anlegen und bei einer aus dem Bohrloch herausgerichteten Bewegung sich spreizen und damit den Behälter innerhalb des Bohrloches verklemmen.

Nach dem Unterbringen des jeweiligen Behälters wird das Rohr 8 aus dem Bohrloch 2 herausgezogen, wobei das Geröll der Überlagerung das; Bohrloch mitsamt dem Behälter wieder unter sich bedeckt. Dies gilt natürlich nur für den Fall, daß die Überlagerung 4 aus losem, einen Schüttkegel bildenden Geröll besteht. Wenn die Überlagerung 4 aus einem festeren Material besteht, bleibt die Bohrung im wesentlichen voll erhalten, wcs für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unerheblich ist Abweichend von der Darstellung gemäß F i g. 2 kann auch ohne Nachteile Geröll aus der Überlagerung 4 in den Zwischenraum hineinrieseln, der zwischen dem Bohrloch 2 und der Außenseite des Behälters 10 vorhanden ist. In jedem Fall verbleibt innerhalb des Behälters 10 ein genügend großer Expansionsraum zur Vorexpansion nach der Zündung der ίο Sprengladung 12.

Zur Zentrierung der Sprengladung 12 innerhalb des Behälters 10 brauchen im allgemeinen keine besonderen Vorkehrungen getroffen zu werden, da es für den beschriebenen Effekt der Vorexpansion unerheblich ist, is ob dabei die meisten in Form von Schnüren eingebrachte Sprengladung 12 an der Wandung des Behälters 10 anliegt oder sich in der Mitte befindet Falls aus irgendwelchen Gründen doch eine Zentrierung erwünscht ist können entsprechende Distanzhalter verwendet werden. Wichtig ist dabei nur, daß hv<erhalb des Behälters 10 ein genügend großer Gasraum zur Verfügung steht, der als Expansionsraums dient

Je nach der Belastbarkeit der Umgebung bzr.v. je nach der Länge der zu errichtenden Spundwand werden anschließend die Sprengladungen 12 abschnittweise oder auf einmal zur gleichen Zeit zur Zündung gebracht, wodurch die Zertrümmerung des Gefüges zwischen den Bohrlöchern 2 in dem gewünschten Maße eintritt Dabei sind die Sprengwirkung sowie die Bohrlochtiefe vorher anhand von Probebohrungen und Probesprengungen empirisch ermittelt worden — dazu reichen in der Regel zwei bis drei Versuche aus — so daß der Erfolg der Sprengung mit außerordentlich großer Wahrscheinlichkeit eintritt.

Die von einem Bohrtoch 2 ausgehenden Druckwellen richten besonders innerhalb der in Fig. i schematisch angedeuteten, in strichpunktierten Linien ausgezogenen Kegel die intensivste Zertrümmerung des Gesteinuntergrundes 6 an, was in erster Linie darauf zurückzuführen ist, daß die von zwei Bohrlöchern 2 mit einer Geschwinuigkeit von ca. 6000m/sec aufeinandertreffenden Druckwellen untereinander und an frisch gebildeten Rissen innerhalb des Gesteinuntergrundes 6 reflektiert werden, sich verstärken und ablenken, ohne jedoch den Gesteinuntergrund dabei wegzublasen. Dabei wird ein Teil der Überlagerung hochgeschleudert, der aber im wesentlichen wieder vertikal nach unten sinkt, da er durch das darüberstehende Wasser abgebremst wird.

Nach der Sprengung eines Abschnittes bzw. aller Sprengladungen 12 ist an der Bodenstruktur kaum eine Veränderung eingetreten. Nach wie vor liegt die Überlagerung mit ggf. stärker schwankender Dicke über einem äußerlich kaum veränderten Gesteinuntergrund 6, der jedoch nun rammbar ist. Eventuell innerhalb des Gesteinuntergrundes 6 verbliebene Behälterreste sind für eine spätere Rammung ohne nachteilige Wirkung, da sie von der unteren Kante einer Spundwandbohle zerteilt bzw. zur Seite gedrückt werden. Im übrigen hat sich gezeigt, daß übliche Spundwandbohlen mit einer •Schlagzahl von 25—40, im Höchstfalle vor 5fc für 10 cm in den im Gefüge zertrümmerten Gesteinuntergrund 6 eingerammt werden können.

Das erfindungr,gemäße Verfahren ist anhand einer Bodensituation beschrieben worden, bei der über dem Gesteinuntergrund 6 eine Überlagerung 4 und darüber Wasser vorhanden ist Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur Rammbarma-

chung eines Gesteinuntergrundes 6 verwendet werden, der ohne Überlagerung unter Wasser liegt Eine derartige, sehr einfache Bodensituation ist jedoch selten anzutreffen, so daß eine Überlagerung als der Normalfall angesehen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einrammen der unteren Enden von Spundwandbohlen in einen unter Wasser liegenden, nicht rammbaren Gesteinuntergrund, der durch Sprengen entlang der späteren Spundwand zertrümmert wird, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der späteren Spundwand in vorgegebenen Abständen Löcher (2) durch eine eventuell vorhan- ic dene Oberlagerung (4) hindurch in den Gesteinuntergrund (6) gebohrt werden, daß in jedes Loch (2) ein eine Sprengladung (12) enthaltender, wasserdichter Behälter (10) eingesetzt wird, wobei der Volumenanteil der Sprengladung (12) gering gegen- über dem Volumen des Behälters (10) ist, daß die Sprengladungen mindestens zweier benachbarter Löcher (2) gleichzeitig gezündet werden, daß die vorgegebenem Abstände der Löcher (2) und die Stärke der Sprengladungen so gewählt sind, daß ein rammbarer Bereich dadurch entsteht, daß der Gesteinuntergrund (6) dieses Bereichs nur in seinem Gefüge zertrümmert, in seiner äußeren Form jedoch annähernd unverändert ist, und daß dann die unteren Enden der Spundwandbohlen in den rammbaren Bereich eingerammt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Behälter aus Kunststoff, insbesondere aus PVC verwendet und gegen den Auftrieb mit Hilfe von Auftriebssperren gesichert werden.