DE2913394C2 - Zusammengesetzte Spundwand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Spundwand, die aus Rohren und Spundbohlen besteht, wobei an der Außenfläche jedes Rohres mindestens zwei Spundbohlen derart befestigt sind, daß mindestens einer

ίο der Schenkel jeder Spundbohle mit einer anschließenden Spundbohle der Spundwand verbindbar ist.

In den letzten Jahren ist das Bedürfnis nach immer stärkeren Spundwänden zunehmend größer geworden. So ist bei dem Bau von neuen Hafenkajen zu berücksichtigen, daß die Fracht- oder Containerschiffe heute schon Wasser- bzw. Tauchtiefen von mehr als 14 m erfordern, so daß beim Bau von Hafenkajen, deren »Arbeitsfläche« sich ja mehrere Meter über dem Wasser befinden muß, Geländesprünge von insgesamt über 20 m überwunden werden müssen. Diesen Forderungen lassen sich die aus bekannten Elementen zusammengebauten Spundwände nur schwer und unter erheblichem Aufwand anpassen.
Um stärkere Spundwandbohlen als sie zur Zeit lieferbar sind, zu produzieren, sind auch entsprechend größere Herstellungsvorrichtungen als bisher erforderlich. Dieser Weg ist aber wegen der hohen Kosten nicht wirtschaftlich und würde den Bau von Spundwänden erheblich verteuern.

Es ist schon der Weg beschritten worden, höher beanspruchbare Spundwände unter Verwendung von Rohren aufzubauen. Durch die Weiterentwicklung der Rammtechnik vor allem mit schwimmenden Geräten ist nämlich das Einbringen von Rammelementen bis zu Gewichten von beispielsweise 50 Tonnen je Rammeinheit möglich geworden, und hier lassen sich Rohre vorteilhaft einsetzen. Man muß berücksichtigen, daß die Rammtechniken mit solchen großen Gewichten Rammeinheiten mit entsprechend hoher Knicksteifigkeit erfordern. Dies ist aber bei einem Rohr bekanntermaßen erfüllt, welches somit an sich ideal als Rammeinheit geeignet ist. Außerdem lassen sich Rohre je nach Wunsch in weiten Grenzen hinsichtlich ihrer Wanddikke, Stahlgüte und ihres Durchmessers variieren und in

Serie aus Breitbandblechen voll maschinell fertigen.

Den beschriebenen Vorteilen des Rohres als Rammelement steht aber entgegen, daß ein Rohr aufgrund seiner Geometrie beulgefährdet und daher bekanntlich nur begrenzt als Biegeelement tauglich ist. Die

Beanspruchung auf Biegung spielt jedoch bei den Elementen einer Spundwand eine entscheidende Rolle. Es ist daher erforderlich, die Rohre mit relativ großer Wanddicke und großem Durchmesser herzustellen, wodurch ihr Einsatz aber schnell an Wirtschaftlichkeit verliert. Außerdem müssen die nebeneinanderliegenden Rohre der Spundwand miteinander verbunden werden, wozu Schlösser verwendet werden. Jedoch hat sich bei höher beanspruchbaren Spundwänden mit Rohren die Entwicklung einer sicheren Schloßverbindung als

problematisch erwiesen. Deshalb war bislang der Einsatz von Rohren bei Spundwänden mit großen Schwierigkeiten verbunden, so daß auch auf diesem Weg kein wirtschaftlicher Aufbau höher beanspruchbarer Spundwände erreicht werden konnte.

Durch die DE-OS 19 63 243 ist eine aus Rohren und Spundbohlen zusammengesetzte Spundwand bekannt, von der die Erfindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht. Bei dieser bekannten Spundwand

sind an der Außenfläche jedes Rohres mindestens zwei Spundbohlen derart befestigt, daß mindestens einer der Schenkel jeder Spundbohle mit einer anschließenden Spundbohle der Spundwand verbindbar ist Bei der fertigen Spundwand wechseln sich in I ängsrichtung gesehen also Rohre und Spundbohlen ab. Die Spundbohlen sind einstückig ausgeführt und weisen über ihre gesamte Breite eine etwa gleichmäßige halbkreisförmige Krümmung auf. Der Zweck der speziellen Ausbildung der Spundbohlen besteht darin, die Abtragung der Spundbohlenkräfte in horizontaler Richtung statisch nachweisen zu können, denn die Spundbohlen müssen zum überwiegenden Teil .die angreifenden Kräfte in Horizontalrichtung auf die benachbarten Rohre abtragen. Bei der bekannten Spundwand erzeugt der Erddruck in jeder Spundbohle eine Ringspannung, deren Größe statisch ermittelt werden kann.

Die bekannten Maßnahmen erfüllen allerdings nicht die weiter oben erwähnten Anforderungen nach Errichtung einer höher beanspruchbaren Spundwand, weil sich die DE-OS 19 63 243 lediglich mit den Spundbohlen befaßt, die Beulgefährdung des Rohres bei Biegebeanspruchung aber außer acht läßt. Daher läßt sich eine höhere Beanspruchung der bekannten Spundwand nur durch den nachteiligen Weg erzielen, die Rohre mit relativ großer Wanddicke und großem Durchmesser herzustellen, was aus wirtschaftlichen Gründen aber unerwünscht ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zusammengesetzte Spundwand der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne technische Schwierigkeiten und ohne wirtschaftliche Nachteile für hohe Beanspruchungen geeignet ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Spundbohlen derart an der Außenwand des Rohres befestigt sind, daß jeweils beide Schenkel vom Rohr wegragen, wobei jeweils der in den Beulbereich des Rohres ragende Schenkel Teil einer hutförmigen Versteifung ist, die in Längsrichtung des Rohres verläuft und mit diesem einen Hohlraum bildet.

Durch die Erfindung wird ein neuer Weg geschaffen, die als Rammelemente an sich so vorteilhaften Rohre ohne Problem bei zusammengesetzten Spundwänden einsetzen zu können, indem das in der Lastebene beulgefährdete Rohre in seinen überwiegend auf Biegung beanspruchten Bereichen ausgesteift wird.

Zur Festlegung der auf Biegung beanspruchten Bereiche kann dem Rohr gedanklich ein Quadrat einbeschrieben werden, dessen parallel zur Spundwand verlaufenden Seiten jeweils einen Quadranten des kreisförmigen Querschnitts des Rohres definieren, wobei diese Quadranten die beulgefährdeten Bereiche sind. Durch die außen an dem Rohr symmetrisch angebrachten hutförmigen Versteifungen, die etwa in den Eckpunkten des erwähnten Quadrates schubfest mit dem Rohr verbunden sind, wird eine wesentliche Verminderung der Beulgefährdung erreicht. Es ist daher nicht erforderlich, die Rohre besonders dickwandig auszubilden. Vielmehr lassen sich Rohre mit üblichen Wanddicken verwenden, um eine Spundwand aufzubauen, die auch sehr hohen Beanspruchungen standhält.

Als vorteilhaft für die Versteifung hat sich eine Larssen-Dreifach-Bohle gezeigt, deren beiden äußeren Einzelbohlen an ihren Berührungsstellen mit dem Rohr schubfest verschweißt sind, wobei die Berührungsstellen so gewählt sind, daß jeweils der schon erwähnte Quadrant des Rohres überdeckt wird.

Bei einer Spundwand, die — wie bei der Erfindung — aus Rohren und dazwischen befindlichen Spundbohlen aufgebaut ist, werden die Rohre üblicherweise als Tragelemente und die dazwischenbefindlichen Spundbohlen als Füllelemente bezeichnet. In dieser Terminologie wird das Tragelement bei der Erfindung also durch die versteiften Rohre gebildet Wenn für die Versteifung die erwähnten Larssen-Dreifach-Bohlen verwendet werden, sind gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung

ίο der Erfindung auch für die Füllelemente entsprechende in die Fädelschlösser passende Larssen-Bohlen vorgesehen, so daß eine einfache Verbindung mit den Tragelementen möglich ist. Das weiter oben erwähnte Problem, das sich bei der Verwendung von Rohren für Spundwände bei der Realisierung ausreichend sicherer Schloßverbindung stellt, tritt daher bei der Erfindung gar nicht auf. Sinngemäß können bei Verwendung von Hoesch-Doppel-Bohlen für die Versteifung der Rohre entsprechende Hoesch-Doppel-Bohlen oder Z-Bohlen eingefädelt werden.

Die Verwendung von Larssen-Bohlen als Fülleiemente hat folgenden Vorteil: Bekanntlich werden bei einer aus Trag- und Füllelementen bestehenden Spundwand zuerst die Tragelemente in den vorgegebenen Abständen voneinander eingerammt, und danach werden zwischen den Tragelementen die Füllelemente eingebracht. Die Fädelschlösser sorgen nun für eine sichere Führung, wodurch Abweichungen weitgehend vermieden werden. Darüber hinaus läßt die im Querschnitt einer Harmonika ähnelnden Form der miteinander verbundenen Spundbohlen einen gewissen Ausgleich zwischen zwei Tragelementen zu, wenn diese beim Einrammen infolge von ungewollten Abtriebskräften von ihrer Sollage abweichen.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß zur Versteifung der überwiegend auf Schub beanspruchten Bereiches des Rohres in dessen Inneren ein Versteifungsblech vorgesehen ist, welches längs einer den auf Schub beanspruchten Bereich umfassenden Bogensehne verläuft und an den Berührungspunkten mit dem Rohr verschweißt ist. Dadurch wird der bekannten Eigenschaft des Rohres entgegengewirkt, bei einer axialen Biegebeanspruchung und einer gleichzeitigen Beanspruchung auf Schub dieser Beanspruchung durch »Ovalisieren« auszuweichen. Wenn die zusammengesetzte Spundwand beidseitig mit Füllelementen versehen ist, kann der Raum zwischen den Schubquadranten zweier benachbarter Rohre mit Boden ausgefüllt werden, wodurch die schubgefährdeten Quadranten ebenfalls im erwünschten Sinne ausgesteift werden, ohne daß hierzu besondere Maßnahmen an dem Rohr selbst erforderlich sind. Auch der durch die hutförmige Versteifung gebildete Hohlraum, der sich in axialer Richtung längs des Rohres erstreckt, kann zur weiteren Erhöhung der Stabilität der Spundwand in zweckmäßiger Weise mit einer Füllmasse ausgefüllt werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Erfindung dadurch, daß die durch die versteiften Rohre gebildeten Tragelemente an ihren unteren Enden mit Verpreßfüßen versehen werden und somit sogleich als Verpreßpfähle dienen können.

Günstig ist auch die durch die Erfindung geschaffene Möglichkeit, auf einfache Art die Position der Tragelemente und somit deren eventuellen Abweichungen von der Sollage meßtechnisch mit bekannten Meßverfahren zu erfassen, ohne daß zusätzliche Meßkanäle erforderlich sind. Dies läßt sich erreichen,

wenn gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Hohlraum am unteren Ende abgeschlossen ist und somit ein Meßkanal zur Verfügung steht, um z. B. das sogenannte Fotolot-Verfahren durchführen zu können.

Für den Aufbau einer erfindungsgemäßen Spundwand lassen sich übliche Großrohre verwenden, deren Durchmesser z. B. mehr als 1 m beträgt. Dabei werden wegen der hutförmigen Versteifung sehr große Widerstandsmomente erreicht. Es gibt aber auch Grenzbereiche, in denen ein großes Widerstandsmoment sowohl mit Rohren ohne als auch mit Versteifung erzielt werden kann. Untersuchungen haben nun gezeigt, daß die Erfindung in diesen Grenzbereichen erheblich wirtschaftlicher ist. Es lassen sich mit der Erfindung besonders hohe Widerstandsmomente erzielen, z. B. in der Größenordnung von 39 000 cmVm.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand des Patentanspruchs 9. Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Spundwand mit versteiften Rohren und mit eine Doppelwand bildenden Füllelementen,

F i g. 2 eine Ansicht wie in F i g. 1, jedoch mit weniger Füllelementen zwischen den Tragelementen,

Fig.3 eine Draufsicht auf eine andere Spundwand mit versteiften Rohren und mit einer Wand mit Füllelementen aus Hoesch-Doppelbohlen,

Fig.4 eine ohne Füllelemente aufgebaute Spundwand.

Die in F i g. 1 gezeigte Spundwand ist aus Trag- und Füllelementen zusammengesetzt, wobei die Tragelemente durch Rohre 1 gebildet sind, die in ihrem überwiegend auf Biegung beanspruchten Bereichen mittels je einer Larssen-Dreifach-Bohle 13 versteift sind, wobei jede Larssen-Dreifach-Bohle 13 durch drei einzelne Bohlen 7, 7', 8,8', 9,9' gebildet ist, die an ihren gemeinsamen Schloßverbindungen miteinander verschweißt sind. Die Füllelemente sind ebenfalls durch einzelne Larssen-Bohlen 10, 11, 12 bzw. 10', 11', 12' gebildet.

Zum besseren Verständnis ist dem einen Rohr 1 mit gestrichelten Linien ein Quadrat einbeschrieben, um die überwiegend auf Biegung beanspruchten Bereiche 2 und die überwiegend auf Schub beanspruchten Bereiche 3 des Rohres 1 zu verdeutlichen. Die beiden Viertelrohrbogen 4 des Rohres 1 sind also überwiegend auf Biegung beansprucht. Um die als Rammelemente idealen Rohre 1 auch als Biegeelemente in einer Spundwand verwenden zu können, werden außen an den Rohren 1 _Μ die Larssen-Dreifach-Bohlen 13 angeschweißt wobei die Verbindung mit dem Rohr 1 durch vier maschinell herstellbare Schweißnähte 14 vorgenommen werden kann, die sich in etwa an den Ecken des erwähnten eingeschriebenen Quadrates befinden. Auf diese Weise werden die überwiegend auf Biegung beanspruchten Bereiche 2 durch die Bohlen 8 bzw. 8' sowie zum Teil auch durch die Bohlen 7,9 bzw. T, 9' überdeckt, und es entsteht jeweils ein Hohlraum 16 zwischen der Rohraußenwand und der Larssen-Dreifach-Bohle 13. ^ Diese erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Länge des Rohres 1. Wichtig ist, daß die Verbindung zwischen dem Rohr 1 und den Larssen-Dreifach-Bohlen 13 mittels der Schweißnähte 14 schubfest ist, so daß das Tragelement als eine Rammeinheit eingerammt werden _ω kann.

Bei der Errichtung einer Spundwand werden zunächst die Tragelemente entlang der Spundwandachse 19 in vorgegebenen Abständen voneinander eingerammt. Danach werden die Füllelemente 10,11 und 12 (als eine geschlossene Einheit) eingebracht, die kürzer als die Rohre 1 sein können. Um eine besonders hohe Stabilität der Spundwand zu erreichen, können auch noch gegenüberliegend weitere Füllelemente 10', 11', 12' eingebracht werden. Auch als Füllelemente lassen sich in vorteilhafter Weise einfache Larssen-Bohlen verwenden, denn deren Fädelschlässer 5 gewährleisten eine sichere Führung beim Einbringen der Füllelemente. Wenn beispielsweise die ersten Füllelemente 10,11, 12 eingerammt werden, gewährleistet die Führung in den Fädelschlössern 5 (bei den Bohlen 10 bzw. 12), daß größere Abweichungen von der Rammrichtung vermieden werden. Die Füllelemente werden dabei als geschlossene Rammeinheit aus drei 10,11,12 bzw. einer 10 Larssen-Bohle zwischen den Tragelementen eingebracht.

Die Draufsicht in F i g. 1 zeigt, daß sich bei Verwendung von Wellenprofilen als Füllelemente eine harmonikaähnliche Form ergibt, und diese Form läßt es zu, daß auch Abweichungen in den vorgegebenen Abständen zwischen den Rohren 1 in gewissen Grenzen ausgeglichen werden können. Wenn eine doppelte Füllwand vorgesehen wird, entsteht zwischen den Füllelementen ein Raum 6, der zweckmäßiger Weise mit Boden gefüllt wird. Durch diesen Boden wird eine Versteifung der überwiegend auf Schub beanspruchten Bereiche 3 der Rohre 1 erreicht, ohne daß hierzu an den Rohren 1 selbst Maßnahmen getroffen werden müssen. Dies ist von besonderem Vorteil, wenn man berücksichtigt, daß ein auf Biegung beanspruchtes Rohr 1 naturgemäß zum Ovalisieren neigt Ein auf Biegung beanspruchtes Rohr 1 reagiert nämlich so, daß zwei gegenüberliegende Seiten sich annähern, während die beiden anderen gegenüberliegenden Seiten sich voneinander entfernen, d. h., der kreisförmige Querschnitt geht in einen ellipsenförmigen Querschnitt über. Durch den zwischen den Füllelementen in den Raum 6 eingebrachten oder durch das Rammen verdichteten Boden wird einem solchen Ovalisieren entgegengewirkt wodurch im Ergebnis die Wirkung der Versteifung durch die Larssen-Dreifach-Bohle 13 noch erhöht wird.

Gleichwohl kann es noch zweckmäßig sein, die überwiegend auf Schub beanspruchten Bereiche 3 des Rohres 1 zusätzlich durch ein Versteifungsblech 15 zu versteifen, welches im Innern des Rohres 1 längs einer Bogensehne verläuft die den überwiegend auf Schub beanspruchten Bereich 3 abdeckt Das Versteifungsblech 15 wird etwa an der Stelle mit dem Rohr 1 verschweißt an der sich außen auch die Schweißnähte 14 befinden. Die Versteifungsbleche 15 brauchen sich in Längsrichtung nur über einen relativ geringen Bereich der gesamten Längsabmessung des Rohres 1 zu erstrecken, so daß die Versteifungsbleche 15 beispielsweise quadratisch ausgebildet sein können.

In Anpassung an die jeweiligen Anforderungen kann die Anzahl der Füllelemente zwischen den Tragelementen unterschiedlich gewählt sein. So ist bei der in F i g. 2 gezeigten Spundwand jeweils nur ein Füllelement 10 (bzw. 10') zwischen den Tragelementen 1, 7, 8, 9 vorgesehen. Weiterhin besteht bei der Spundwand auch die Möglichkeit einer zusätzlichen Verankerung der Rohre 1 mittels Anker 17. Diese können in einfacher Weise an einem Befestigungsteil 18 befestigt werden, welches sich längs der Spundwandachse 19 am oberen Ende des Rohres 1 durch entsprechende öffnungen innerhalb des Rohres 1 erstreckt In Verbindung mit den

Zur Erhöhung der Tragfähigkeit der Bohlen im verfestigten Boden kann das bekannte Verfahren der »Verpreßpfahltechnik mit Verpreßbeton« angewandt werden, indem in den erwähnten äußeren Hohlräumen 16 Verpreßbeton eingebracht wird.

Es läßt sich auch eine Spundwand aufbauen, die nur aus Rohren 1 besteht, alsb keine Füllelemente aufweist, wie dies in F i g. 4 dargestellt ist. Die versteiften Rohre 1 werden dabei durch die äußeren Fädelschlösser 22 der Doppelbohlen 21 zusammengehalten. Der Durchmesser der verwendeten Rohre 1 ist natürlich geringer zu halten als der Abstand der äußeren Fädelschlösser 22 der zur Versteifung vorgesehenen Doppelbohlen 21.

an den beiden Außenseiten des Rohres 1 befindlichen Ankern 17, die gegebenenfalls auch horizontal verlaufen können, läßt sich somit eine optimale Einleitung von Horizontal- und/oder Vertikallasten in die Spundwand erreichen.

F i g. 3 zeigt eine Spundwand mit Rohren 1, bei den sowohl zur Versteifung der Rohre 1 als auch für die Füllelemente jeweils sogenannte Hoesch-Doppelbohlen 21 bzw. 20,20' verwendet sind. Die Füllelemente 20, 20' werden, nachdem die versteiften Rohre 1 eingerammt sind, als eine Rammeinheit in den Boden eingebracht. Sie sind zuvor zu einer Doppelbohle zusammengezogen und verschweißt worden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Zusammengesetzte Spundwand, die aus Rohren und Spundbohlen besteht, wobei an der Außenfläche jedes Rohres mindestens zwei Spundbohlen derart befestigt sind, daß mindestens einer der Schenkel jeder Spundbohle mit einer anschließenden Spundbohle der Spundwand verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spundbohlen (7, 9, 7', 9', 21) derart an der Außenwand des Rohres (1) befestigt sind, daß jeweils beide Schenkel vom Rohr

(1) wegragen, wobei jeweils der in den Beulbereich

(2) des Rohres (1) ragende Schenkel Teil einer hutförmigen Versteifung ist, die in Längsrichtung des Rohres (1) verläuft und mit diesem einen Hohlraum (16) bildet

2. Spundwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hutförmigen Versteifungen durch zwei einander entsprechende," spiegelbildlich angeordnete Wellenprofile mit Fädelschlössern (5,22) gebildet sind, deren vier am Rohr (1) tangierende Rücken mit dem Rohr (1) verschweißt (14) sind, und deren äußere Fädelschlösser (5, 22) zur Aufnahme von Füllelementen (10, 10', 11, U', 12, 12', 20, 20') vorgesehen sind.

3. Spundwand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenprofile durch aus den Spundbohlen (7, 8, 9 bzw. 7', 8', 9') bestehenden Dreifach-Bohlen (13) gebildet sind.

4. Spundwand nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenprofile aus einer Hoesch-Doppel-Bohle (21) bestehen.

5. Spundwand nach einem der Ansprüche 2—4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllelemente aus in den Fädelschlössern (5) zu den Spundwandprofilen (7, 8, 9, 21) passenden Einfach-(IO), Doppel-(20, 20') oder Dreifach-Bohlen (10, 11, 12; 10', 11', 12') bestehen.

6. Spundwand nach einem der Ansprüche 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß der Raurn (6) zwischen den Füllelementen (10, 11, 12; 10', 11', 12'; 20, 20') zur Versteifung der überwiegend auf Schub beanspruchten Bereiche (3) der Rohre (1) mit Boden gefüllt ist.

7. Spundwand nach einem der Ansprüche 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (16) mit einer Füllmasse ausgefüllt ist.

8. Spundwand nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Versteifung der überwiegend auf Schub beanspruchten Bereiche (3) des Rohres (1) in dessen Inneren ein Versteifungsblech (15) vorgesehen ist, welches längs einer den auf Schub beanspruchten Bereich (3) umfassenden Bogensehne verläuft und an den Berührungspunkten mit dem Rohr (1) verschweißt ist.

9. Spundwand nach einem der Ansprüche 1—8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (1) in einer senkrecht zur Spundwandachse verlaufenden Ebene gelenkig mit zwei Ankern (17) verbunden sind.

10. Spundwand nach einem der Ansprüche 1—9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der aus Tragelementen (1,7,7', 8,8', 9,9', 21) und Füllelementen (10, 10', 11,11', 12,12', 20,20') gebildeten Spundwand die Tragelemente (1, 7, 8, 9, 21,; 7', 8', 9') an ihren unteren Enden mit Verpreßfüßen versehen sind und somit zugleich als Verpreßpfähle dienen.

11. Spundwand nach einem der Ansprüche 1 —10,

dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (16) am unteren Ende abgeschlossen ist