DE2809098C2 - Method of driving the lower end of a sheet pile pile into a non-pile-driving rock bedrock - Google Patents
Method of driving the lower end of a sheet pile pile into a non-pile-driving rock bedrockInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einrammen des unteren Endes einer Spundwandbohle in einen nicht rammbaren Gesteinuntergrund, bei dem zunächst mindestens ein Loch in den Gesteinuntergrund gebohrt und dann in jedes Loch ein eine Sprengladung enthaltender Behälter eingesetzt wird, wobei der Volumenanteil der Sprengladung klein gegenüber dem Volumen des Behälters ist, worauf durch Zünden der Sprengladung eine Erschütterungssprengung durchgeführt wird, bei der der Gesteinuntergrund nur in seinem Gefüge zertrümmert wird, in seiner äußeren Form jedoch annähernd unverändert bleibt, worauf schließlich die Spundwandbohle in den durch die Erschütterungssprengung rammbar gemachten Gesteinuntergrund eingerammt wird.The invention relates to a method for driving the lower end of a sheet pile pile into a non Rammable bedrock, in which at least one hole is first drilled in the bedrock and then a container containing an explosive charge is inserted into each hole, the volume fraction of the Explosive charge is small compared to the volume of the container, whereupon by igniting the explosive charge a Vibration blasting is carried out, in which the rock substrate is only shattered in its structure is, however, remains almost unchanged in its outer shape, whereupon the sheet pile pile finally is rammed into the rock substrate made rammable by the vibratory blast.
Ein solches Verfahren ist in der älteren Anmeldung P 27 47 937.4 in Verbindung mit der Herstellung einer Spundwand beschrieben.Such a method is in the earlier application P 27 47 937.4 in connection with the production of a Sheet pile described.
Nach dem Errichten einer Spundwand, also nach dem Einrammen der einzelnen Spundwandbohlen, kann es erforderlich sein, das obere Ende der Spundwand gegen eine Verlagerung zu sichern, was in der Regel mit Hilfe von Ankern bewerkstelligt wird, die annähernd unter 45° schräg von der oberen Kante der Spundwand nach unten verlaufen. Eine derartige Verankerung wird insbesondere bei Spundwänden vorgenommen, die einem hohen einseitigen Bodendruck ausgesetzt sind, und die nur am unteren Ende infolge der vorhandenen Bodenstruktur in eingerammtem Zustand Halt finden. Sehr häufig kommen diese Verhältnisse bei der Befestigung von Ufern bzw. beim Bau von Kaianlagen an Wasserwegen vor.After a sheet pile wall has been erected, i.e. after the individual sheet pile piles have been driven in, it can It may be necessary to secure the upper end of the sheet pile wall against displacement, which is usually done with the help of is accomplished by anchors, which are approximately 45 ° obliquely from the upper edge of the sheet pile wall run down. Such anchoring is carried out in particular in sheet piling, which one are exposed to high unilateral soil pressure, and only at the lower end as a result of the existing soil structure Find a hold when rammed in. These conditions very often occur when fastening from banks or when building quays along waterways.
Das übliche Verfahren zum Einbringen der Anker auf der dem Land zugekehrten Seite der Spundwand besteht darin, daß von der Wasserscite aus von der oberen Kante der Spundwand schräg nach unten Bohrungen angelegt werden, in die dann einfache Anker in Form von Flach- oder Winkelstahl zunächst lose hineingesteckt werden. Anschließend werden die Bohrungen, die im Durchmesser größer als die Anker sind, mit den eingesteckten Ankern mit Beton vergossen, der nach dem Erstarren infolge von Reibung zwischen sich und der Bohrungswandung Haltekräfte aufzubringen vermag. Hierbei handelt es sich in erster Linie um eine Haftreibung, so daß also die Reibungsfläche zwischen dem Beton und der Bohrungswandung das Maß der Haltekräfte bestimmt Aus diesem Grunde müssen die Anker oft sehr lang ausgeführt werden, wodurch die Kosten für das Bohren stark ansteigen.The usual procedure for installing the anchors is on the land-facing side of the sheet piling in that from the water scite from the upper edge of the sheet pile wall obliquely down holes are created, into which simple anchors in the form of flat or angle steel are initially loosely inserted will. Then the holes, which are larger in diameter than the anchor, are inserted with the Anchors poured with concrete, which after solidification as a result of friction between itself and the Bore wall able to apply holding forces. This is primarily a static friction, so that the friction surface between the concrete and the wall of the bore determines the holding forces For this reason, the anchors must often be made very long, which reduces the cost of the drilling increase sharply.
Ein weiterer Nachteil dieses Verankerungsverfahrens liegt darin, daß bei einer kurzzeitigen Aufhebung der Haftreibung z. B. infolge eines Schlages oder eines Stoßes nur noch eine Gleitreibung wirksam ist, die bekanntlich niedrigere Haltekräfte aufzubringen vermag als die Haftreibung.Another disadvantage of this anchoring method is that if the Static friction z. B. as a result of a blow or a shock only a sliding friction is effective, which is known is able to apply lower holding forces than the static friction.
Derartige Stöße können z. B. durch ein unvorsichtiges Landemanöver eines an der Spundwand anlegenden Schiffes bewirkt werden, so daß dann die Wirksamkeit der Anker in diesem Bereich verloren geht.Such impacts can, for. B. by a careless Landing maneuvers of a ship berthing against the sheet pile wall are effected, so that the effectiveness the anchor is lost in this area.
Häufig kommt es jedoch vor, daß der Untergrund in dem Bereich, in dem die Anker angebracht werden, aus Gestein besteht, in das Bohrungen mit einem so großen Durchmesser, daß darin beispielsweise als Anker verwendete Spundbohlen eingesetzt und mit Beton vergossen werden können, mit den derzeit verfügbaren technischen Mitteln nicht herstellbar sind.It often happens, however, that the subsoil in the area in which the anchors are attached from There is rock in the bores with such a large diameter that it is used, for example, as an anchor Sheet piles can be used and poured with concrete, with the currently available technical Means cannot be produced.
Aus der DE-PS 6 44 992 ist für die Herstellung von Spundwänden bei diesen schwierigen Bodenverhältnissen ein Verfahren bekannt, bei dem die Spundwandbohlen in eine in den Gesteinuntergrund gesprengte Rinne eingesetzt und darin einbetoniert werden. Dieses Verfahren ist außerordentlich aufwendig und kostenintensiv, da vor dem Heraussprengen der im allgemeinen V-förmigen Rinne das oberhalb des Gesteinuntergrundes liegende Erdreich entfernt werden muß, wobei der Böschungswinkel sehr flach sein muß, um das Verschüttetwerden nach der Sprengung mit Sicherheit zu verhindern. Eine ausreichende Festigkeit ist auch hier nicht erreichbar, weil hohe Zugkräfte von dem Anker nicht aufgenommen werden können.From DE-PS 6 44 992 is for the production of sheet piling in these difficult soil conditions a method is known in which the sheet pile piles in a channel blasted into the bedrock used and embedded in concrete. This process is extremely complex and costly, because before the bursting out of the generally V-shaped channel that above the bedrock Soil lying on the ground must be removed, whereby the angle of repose must be very shallow in order to avoid being buried after the demolition to prevent with certainty. There is also insufficient strength here achievable because high tensile forces cannot be absorbed by the anchor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen von Ankern zu schaffen, das eine sichere Festlegung auch bei Auftreten von nahen Erschütterungen gewährleistet, und das einen verhältnismäßig geringen Aufwand erfordert.The invention is based on the object of creating a method for introducing anchors, the one secure fixation is guaranteed even in the event of nearby vibrations, and that in a proportionate manner requires little effort.
Ausgehend von dem eingangs erwähnten vorgeschlagenen Verfahren besteht die Erfindung darin, daß für den Einsatz der Spundwandbohle als Anker für eine Spundwand ein oder zwei nebeneinanderliegende Schrägbohrungen landeinwärts von der Spundwand in den Gesteinuntergrund eingebracht werden, deren Durchmesser kleiner als die maximale Breite der Bohle ist, und daß nach der Erschütterungssprengung die Bohle bei einem vorhandenen Bohrloch annähernd mit ihrer Mittelachse entlang der Bohrlochachse und bei zwei Bohrlöchern annähernd mit ihren äußeren Rändern im Bereich jedes Loches eingerammt wird.Based on the proposed method mentioned above, the invention consists in that for the use of the sheet pile as an anchor for a sheet pile wall one or two adjacent Inclined bores are drilled inland from the sheet pile wall into the bedrock, whose Diameter is smaller than the maximum width of the screed, and that after the shock explosion the screed with an existing borehole approximately with its central axis along the borehole axis and with two Boreholes is rammed approximately with their outer edges in the area of each hole.
Es werden also nur verhältnismäßig kleine Löcher gebohrt, die problemlos in dem Gesteinuntergrund angebracht werden können, wobei der vorher nicht rammbare Gesteinuntergrund mit Hilfe einer besonderen Sprengung »aufgeweicht« wird. Es handelt sich bei dieser Sprengung nicht um das Wegschießen im üblichenSo only relatively small holes are drilled, which can be made in the rock substrate without any problems can be, with the previously not pile-driven rock substrate with the help of a special Explosion is "softened". This explosion is not about shooting away in the usual way
Sinne, sondern um eine Erschütterungssprengung, bei der das Gefüge auch eines sehr harten Gesteins lediglich zertrümmert wird, ohne daß eine nenrenswerte Lageveränderung des Gesteins bewirkt wird.Senses, but rather a shock explosion in which the structure of even a very hard rock is merely is smashed without a significant change in location of the rock is effected.
Das Volumen der Sprengladung ist dabei gegenüber dem Volumen des Behälters so bemessen, daß das Gefüge des die Bohrung umgebenden Gesteins in einem ausreichenden Bereich eintritt, während der Gasdruck, der durch die plötzliche Verbrennung des Sprengstoffes erzeugt wird, nur in milder Form zur Wirkung kommt, so daß allenfalls eine Aufweitung der Bohrung aber kein Wegblasen der das Loch bildenden Wandung die Folge ist Dabei kann das Volumenverhältnis zwischen der Sprengladung und dem Behältervolumen nicht fest vorgegeben werden, sondern es richtet sich jeweils nach dem Gesteinuntergrund, in den der Anker eingebracht wsrden soll. Es ist offensichtlich, daß bei einem weicheren Gestein untergrund der wirksame Gasdruck geringer sein muß als bei einem besonders harten Gesteinuntergrund. Die Gefügezerstörung ist grundsätzlich notwendig, damit der Gesteinuntergrund rammbar wird. Durch die Aufweitung der Bohrung zu einem Loch und das anschließende Einbringen der Bohle erfolgt eine Verdichtung des umliegenden und durch die Sprengung gelockerten Gesteinuntergrundes. Dies führt zu einer Erhöhung der Haltekräfte des einzurammenden Ankers und damit zu einer Einspannung des Ankers bzw. der Bohle.The volume of the explosive charge is dimensioned in relation to the volume of the container so that the structure of the rock surrounding the borehole enters a sufficient area, while the gas pressure, the produced by the sudden combustion of the explosive, only comes into effect in a mild form, so that at most a widening of the hole but no blowing away of the wall forming the hole results The volume ratio between the explosive charge and the container volume cannot be fixed it depends on the rock substrate into which the anchor is placed should wsrden. It is obvious that the effective gas pressure is lower when the rock is softer must be than with a particularly hard rock substrate. The structural destruction is fundamentally necessary, so that the bedrock can be rammed. By widening the bore to a hole and the subsequent introduction of the screed results in a compaction of the surrounding area and the blasting loosened rock subsoil. This leads to an increase in the holding forces of the anchor to be driven in and thus to a clamping of the anchor or the plank.
Vor der Sprengung weisen die Löcher einen Durchmesser von ca. 32 bis 65 mm auf. Nach der Zündung der Sprengladungen, deren Bemessung sich nach den Erfahrungen von vorangegangenen Probesprengungen richtet, ist in der Regel ein Bereich von ca. 500 mm Durchmesser um das Loch herum entlang dessen Achse durch die Sprengung verändert, also insbesondere im Gefüge zerstört. Vom Außendurchmesser des Loches zum Rand des veränderten Bereiches hin nimmt — bei eingerammten Bohlen — die Gesteinverdichtung zunehmend ab.Before the blast, the holes have a diameter of approx. 32 to 65 mm. After the ignition of the Explosive charges, the dimensions of which are based on experience from previous test explosions, is usually an area of about 500 mm in diameter around the hole along its axis the blast changed, that is to say, in particular, the structure was destroyed. From the outside diameter of the hole to the edge towards the changed area - with piles driven in - the rock compaction increasingly decreases.
Bei einer Verankerung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können entweder weniger Anker oder kürzcre Anker zur Erzielung derselben Spundwandstabilität verwendet werden. Dadurch und durch das zuvor erwähnte Entfallen des Forträumens einer oberhalb des Gesteinuntergrundes befindlichen Überlagerung sind die Vorbereitungsarbeiten billiger, so daß das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur eine sichere, sondern auch eine preisgünstigere Verankerung al? bisher ermöglicht. When anchoring according to the method according to the invention, either fewer anchors or shorter ones can be used Anchors can be used to achieve the same sheet pile wall stability. Through this and through that before mentioned omission of clearing away an overburden above the rock subsoil the preparatory work cheaper, so that the inventive method is not only a safe, but also a cheaper anchoring al? so far made possible.
Bei außerordentlich hohen Anforderungen an den Anker bezüglich seiner Haltekräfte ist bei entsprechend ungünstigen Bodenverhältnissen ein etwas längerer Anker und damit eine größere Bohrungslänge erforderlich. Es kann dann zweckmäßig sein, den Behälter ir mehrere Behälter zu unterteilen, die bezogen auf die Bohrungsachse hintereinander angeordnet sind, so daß in jeder Tiefe annähernd die gleichen Gesteinveränderungen eintreten. Abweichend davon kann auch ein entsprechend langer Behälter gewählt werden, in dem dann mehrere bezüglich des Volumens auf die Verhältnisse abgestimmte Sprengladungen hintereinander angeordnet sind. Unabhängig von der Anordnung werden in jedem Fall alle einem Loch zugeordneten Sprengladungen gleichzeitig gezündet.In the case of extraordinarily high demands on the anchor with regard to its holding forces, it is appropriate for In unfavorable soil conditions, a slightly longer anchor and thus a larger bore length is required. It can then be expedient to subdivide the container into several containers which are related to the axis of the bore are arranged one behind the other, so that approximately the same rock changes at every depth enter. Notwithstanding this, a correspondingly long container can also be selected, in which then arranged one behind the other with respect to the volume of the explosive charges matched to the conditions are. Regardless of the arrangement, all explosive charges assigned to a hole are in each case ignited at the same time.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl für trokken liegendes Gestein, als auch für Gesteinuntergründe unter Wasser geeignet, wobei ggfs. auch eine rammbare Überlagerung oberhalb des Gesteinuntergrundes nicht weiter stört. Das Einbringen der Behälter in die Bohrungen geschieht am zweckmäßigsten mit Hilfe von Rohren, die bereits während der l-'ntstehung der Bohrungen dem Bohrwerkzeug nachgeführt werden, und so das neuerliche Verschütten der frischen Bohrung verhin dern. Nach dem Einsetzen der Behälter durch diese Rohre hindurch können sie ohne weiteres entfernt werden, selbst wenn dabei die Bohrung verschüttet wird. Für den Effekt der Sprengung ist das keinesfalls schädlich. The method according to the invention is applicable to both dry rock and rock substrates Suitable under water, although a pile-driven overburden above the bedrock is not possible further disturbs. The introduction of the containers into the boreholes is best done with the help of pipes, those already during the formation of the holes the drilling tool can be tracked, thus preventing the fresh hole from spilling again change. After inserting the containers through these tubes, they can be easily removed, even if the hole is buried in the process. This is in no way harmful to the effect of the blasting.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Anwendungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigtThe method according to the invention is explained below using an application example that is shown in FIG Drawing is shown. It shows
F i g. 1 eine schematische Querschnittsansicht durch eine Spundwand mit einem zugeordneten Anker undF i g. 1 shows a schematic cross-sectional view through a sheet pile wall with an associated anchor and
F i g. 2A und B eine schematische Draufsicht auf den Anker in Rammrichtung.F i g. 2A and B a schematic plan view of the anchor in the driving direction.
In F i g. 1 ist schematisch im Querschnitt der Ausschnitt einer typischen Uferlandschaft gezeigt, die mit Hilfe einer Spundwand 1 befestigt und begradigt worden ist Die einzelnen Bohlen 2 der Spundwand sind durch eine rammbare Überlagerung 4 hindurch in einen felsigen Gesteingrund 6 eingerammt, was z. B. mit Hilfe eines ähnlichen Verfahrens für Spundwände bewerkstelligt worden ist. Die oberen Enden der einzelnen Bohlen der Spundwand 1 sind mit Hilfe eines Holmgurtes 8 als oberem Abschluß zusammengefaßt.In Fig. 1 is shown schematically in cross section the detail of a typical bank landscape, which with Using a sheet pile wall 1 has been fixed and straightened The individual planks 2 of the sheet pile wall are rammed through a rammable overlay 4 into a rocky ground rock 6, which z. B. with help a similar process has been accomplished for sheet piling. The top ends of each Planks of the sheet pile wall 1 are combined with the help of a spar belt 8 as an upper conclusion.
Der Bereich rechts der Spundwand 1, der in der dargestellten Situation noch mit Wasser gefüllt ist, ist nach Fertigstellung der Befestigung und Begradigung der Uferlandschaft mit Füllmaterial aufgefüllt, so daß dann auf die Spundwand 1 ein nach links gerichteter Bodendruck vorhanden ist. Dieser übt auf die Spundwand ein Biegemoment und eine Querkraft auf, die durch die Spundwand selbst nicht kompensiert werden können. Es muß deshalb vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen entlang der Spundwand eine Verankerung vorhanden sein, die üblicherweise in Form von landseitigen, annähernd unter einem Winkel von 45° schräg von der Oberseite der Spundwand nach unten verlaufenden Anker 10 in den Boden eingebracht wird.The area to the right of the sheet pile wall 1, which is still filled with water in the situation shown, is after Completion of the fortification and straightening of the bank landscape filled with filler material, so that then on the sheet pile wall 1 there is a ground pressure directed to the left. This exercises on the sheet pile wall Bending moment and a shear force that cannot be compensated by the sheet pile wall itself. It there must therefore be anchoring at regular intervals along the sheet pile wall be, usually in the form of landside, at an angle of approximately 45 ° obliquely from the top the sheet pile wall downwardly extending anchor 10 is introduced into the ground.
Während bisher diese Anker 10 die Gestalt eines Winkelprofiles bzw. eines Flachprofiles hatten, sieht die Erfindung nunmehr vor, daß als Anker 10 ebenfalls eine Spundwandbohle 2 verwendet wird. Wie bisher auch schon wird zur Einbringung des Ankers 10 unter demselben Winkel, unter dem später der Anker 10 verläuft, eine Bohrung 12 durch die Überlagerung 4 hindurch in den Gesteinuntergrund 6 niedergebracht, die einen Durchmesser von ca. 32—65 mm aufweist. Zugleich wird mit dem Fortschreiten der Bohrung ein Rohr (nicht dargestellt) nachgeführt, damit die Bohrung 12 nach dem Herausziehen des Bohrers nicht wieder zufällt. Durch dieses Rohr hindurch werden gemäß der Erfindung ein oder mehrere wasserdichte Behälter pro Bohrung 12 dort hineingebracht und gegen Aufschwimmen gesichert. Anschließend kann das Rohr gezogen werden, wobei eine gänzliche oder teilweise Verschüttung der Bohrung 12 unerheblich ist.While so far this anchor 10 had the shape of an angle profile or a flat profile, sees the Invention now suggests that a sheet pile 2 is also used as anchor 10. As usual to introduce the anchor 10 at the same angle at which the anchor 10 later runs, a bore 12 drilled through the overlay 4 in the rock substrate 6, the one 32-65 mm in diameter. At the same time, a pipe (not shown) so that the hole 12 does not close again after the drill is pulled out. According to the invention, one or more watertight containers per bore are placed through this pipe 12 brought in there and secured against floating. Then the pipe can be pulled, Whole or partial burial of the bore 12 is insignificant.
Je nach den vorhandenen Bodenverhältnissen wird für jede als Anker 10 dienende Bohle 2 ein einziges Loch (Fig.2A) oder zwei nebeneinander liegende Löcher (Fig.2B) niedergebracht und mit entsprechenden Ladungen innerhalb von wasserdichten Behältern beschickt. Bei besonders langen Bohrungen 12 kann die Anordnung von mehreren Behältern hintereinander zweckmäßig sein, wenn mit einem einzigen Behälter und der darin befindlichen Sprengladung eine nicht genügend regelmäßige Veränderung des die Bohrung 12Depending on the existing soil conditions, a single hole is made for each plank 2 serving as an anchor 10 (Fig.2A) or two holes lying next to each other (Fig.2B) and with corresponding charges charged inside watertight containers. With particularly long holes 12, the Arrangement of several containers one behind the other can be useful if with a single container and the explosive charge located therein, an insufficiently regular change in the bore 12
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umgebenden Gesteines entlang der Bohrungsachse in
der gewünschten Weise erreichbar ist. Unabhängig davon, welche Bohrungs- bzw. Behälterzahl gewählt wor- ■-.)
den ist, werden alle der später zu rammenden Bohle 2 ; zugeordneten Sprengladungen gleichzeitig gezündet, 5 ι
wobei die Stärke der Sprengladungen und die zugehöri- -^
gen Expansionsräume innerhalb der Behälter so abge- vj stimmt sind, daß die Umgebung der Bohrung im Gefüge M
zerstört wird, und außerdem die Bohrung zu einem im j Durchmesser leicht vergrößerten unregelmäßigen Loch io -..;
12' verändert wird. Beim Einrammen der Bohle 2 in das '.;,
Loch 12' tritt eine Verdichtung des umliegenden Ge- $ steins auf, die nach dem Einrammen der Bohle 2 für |
einen besonders guten Sitz, insbesondere für eine au- i<
ßerordentlich hohe Haltekraft verantwortlich ist. 15surrounding rock along the axis of the borehole in
can be reached in the desired manner. . Whichever bore or container number selected WOR ■ -) is the be all the later ramming pile 2; assigned explosive charges ignited at the same time, the strength of the explosive charges and the associated expansion spaces within the container are so coordinated that the area around the hole in the structure M is destroyed, and also the hole has a diameter of j slightly enlarged irregular hole io - ..; 12 'is changed. When pile-driving of the pile 2 in the ';., Hole 12' occurs a compression of the surrounding overall $ steins, after the ramming of the screed 2 for | a particularly good fit, in particular responsible for an extraordinarily high holding force. 15th
Die Veränderung in der Umgebung des Loches 12' ■■; The change in the vicinity of the hole 12 '■■ ;
beträgt ca. 500 mm im Durchmesser und ist in F i g. 1 in ]'is approx. 500 mm in diameter and is shown in FIG. 1 in] '
Form von strichpunktierten Linien 14 schematisch an- % The form of dash-dotted lines 14 schematically an- %
gedeutet Die Bohle 2 bleibt während des gesamten
Rammvorganges innerhalb dieses Bereiches, so daß die 20
Rammbarkeit lediglich von der bei fortschreitendem
Rammen zunehmenden Länge der Reibflächen zwischen der Bohle 2 und dem Gesteinuntergrund 6 abhängt.
Am Ende des Rammvorganges ist die Bohle 2
also auf ihrer gesamten, im Gesteinuntergrund geramm- 25
ten Länge fest eingespannt.interpreted The screed 2 remains during the entire
Ramming process within this area, so that the 20th
Rammability only from that as it progresses
Ramming increasing length of the friction surfaces between the screed 2 and the rock substrate 6 depends. At the end of the pile-driving process, screed 2 is
that is, on their entire 25
th length firmly clamped.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
3030th
4040
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |