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Verfahren zum nachträglichen Verankern von Spundwänden, sowie Bohr-Aufnahmevorrichtung
und Anker zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
nachträglichen Verankern von teilweise unter Wasser befindlichen Spundwänden mittels
Ankerpfählen, insbesondere für Spundwände aus Kastenprofilen als Tragelemente. Außerdem
befaßt sich die Erfindung mit einer Bohr-Aufnahmevorrichtung sowie mit einem Anker
zur Durchführung des Verfahrens.
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Spundwände für Ufereinfassungen oder Hafenanlagen werden bekanntlich
durch zumeist schräg verlaufende Ankerpfähle gesichert. Zwar wird die Spundwand
selbst sehr tief in den Boden eingerammt, dennoch werden die Ankerpfähle zusätzlich
vorgesehen, welche die auf die Spundwand einwirkenden Horizon talkräfte aufnehmen.
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In der Praxis kann die so erreichte Stabilität der Spundwände allerdings
gefährdet werden, wenn die Tiefe, mit der sich die eingerammte Spundwand im Boden
befindet, verringert wird. Dieser Fall tritt beispielsweise ein, wenn die Hafensole
tiefer gelegt werden muß. Eine Veranlassung hierfür können größere Schiffe mit größerem
Tiefgang oder auch Einflüsse durch veränderte Niedrigwasserstände geben.
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Wenn die Hafensole tiefer gelegt wird, befindet sich aber nur noch
ein kürzeres Stück der Spundwand als vorher im festen Boden, so daß es unbedingt
erforderlich ist, die Spundwand durch zusätzliche Anker zur Aufnahme von Horizontalkräften
zu sichern.
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Hier setzt die Erfindung ein, der zur Lösung der geschildert(*n Probic'rne
die Aufgabe zuclrunria3jegt, in Verfahren anzu(leben, welches ein nachträ<licjies
Verankern von Spundwänden, insbesondere von Spundwänden aus Kastenprofilen
als
Tragelemente, ermöglicht. Außerdem sollen durch die Erfindung sowohl eine Bohr-Aufnahmevorrichtung
als auch ein Anker zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.
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Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung die nachfolgenden Verfahrensschritte
vor: a) Befestigung einer Bohr-Aufnahmevorrichtung unter Wasser an der Spundwand;
b) Bohrung mittels des an der Bohr-Aufnahmevorrichtung befestigten Unterwasserbohrgerätes
durch das Tragelement der Spundwand hindurch unter Verwendung einer als Hohlrohr
ausgebildeten Bohrkrone; c) Zurücklassen der Bohrkrone nach der erfolgten Durchbohrung
in dem Tragelement der Spundwand zur Verwendung als Führungsrohr für den Anker;
d) Einführen des Ankerpfahles in das Führungsrohr und anschließendes Einrammen des
Ankerpfahles in das der Wasserseite der Spundwand gegenüberliegende Erdreich.
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Die Erfindung geht davon aus, daß eine nachträgliche Verankerung
nur von der Wasserseite her erfolgen kann.
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Deshalb besteht ein wichtiges Merkmal darin, durch das Tragelement
der Spundwand hindurch eine Bohrung nzubringen, so daß der Anker durch diese Bohrung
hindurchgeführt und dann in das hinter dtr Spundwand liegende Frdrc'icli eingerammt
werden kann.
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Das Bohren unter Wasser ist ein besonderes Problem, und daher ist
ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung darin zu sehen, daß eine besondere
Bohr-Aufnahmevorrichtung unter Wasser an der Spundwand befestigt wird. Als Bohrer
selbst wird eine als Hohlrohr ausgebildete Bohrkrone verwendet, die in vorteilhafter
Weise in dem Tragelement verbleibt, wenn dieses durchbohrt worden ist. Dadurch wird
ein ideales Führungsrohr für das nachtr;igliche Verankern der Spundwand geschaffen,
weil
der Anker dabei ja zunächst von der Wasserseite her durch die Spundwand geführt
werden muß. Dies wäre bei einem Kastenprofil für das Tragelement - also bei einer
doppelwandigen Spundwand - ohne das Führungsrohr sehr problematisch.
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Zwar ließe sich der Anker noch relativ leicht durch die erste Bohrung
hindurchführen, es wäre aber äußerst schwierig, danach auch die zweitc Bohrung "zu
treffen", wenn man berücksichtigt, daß unter Wasser erhebliche Strömungen auftreten
können und somit das Auffinden der genauen Position des Ankers, in welcher dieser
auch durch das zweite i3ohroch hindurchpaßt, erschwert ist. Somit erweist sich das
Zurücklassen der Bohrkrone in der Spundwand als erheblicher Vorteil bei der Erfindung.
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Bei der nachträglichen Verankerung von Spundwänden stellt sich das
bisher noch ungelöste Problem, die schon fertige Spundwand zu durchbohren, wobei
vergleichsweise große Durchmesser der Bohrlöcher gefordert werden. Ein praktischer
Wert liegt etwa bei 350 mm. Zur Lösung dieses Problems schafft die Erfindung eine
Bohr-Aufnahmevorrichtung, deren wichtigstes Merkmal vier Klammern sind, welche die
dem zu durchbohrenden Tragelement benachbarten Schlösser hintergreifen, und die
zu diesem Zweck aus je zwei Klauen bestehen, die durch Verbindungsmittel zusammengehalten
sind. An den vier Klammern, die an den Eckpunkten eines gedachten Rechteckes liegen,
läßt sich auf der der Spundwand abgewandten Seite eine Brustplatte als Basis für
die Befestigung des eigentlichen Bohrgerätes befestigen. Durch diese Anordnung läßt
sich die Bohrachse millimetergenau an die aus der ursprünglichen Rammung gegebene
Kontur, bei der Abweichungen von einigen Graden möglich sind, anpassen. Das Bohrloch
kann bis an die für die Lastabtragung wichtigen Stege herangeführt werden, ohne
sie zu gefährden.
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Somit wird bei der Erfindung das Bohrgerät durch die Spundwand selbst
getragen bzw. gehalt, welche die beim Bohren auftgetenden Kräfte aufnimmt. Das Durchbohren
der
Spundwand bringt im übrigen den Vorteil mit sich, daß auf jegliches
Schneiden oder Brennen verzichtet wird, denn diese Arbeiten sind unter Wasser sehr
problematisch. Demgegenüber läßt sich das Bohrgerät durch Schlauchleitungen sehr
leicht von einem festen Standpunkt oberhalb des Wassers aus bedienen.
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Die erforderlichen Taucherarbeiten beschränken sich daher auf das
Befestigen der Bohr-Aufnahmevorrichtung an der Spundwand mit Hilfe der erfindungswesentlichen
Klammern.
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Neben dem eigentlichen Verfahren und einer dafür geeigneten Bohr
Aufnahmevorrichtung wird durch die Erfindung schließ) ich aucli noch ein Anker zur
nachträg3 tchen Verankerung einer Spun(1wanct geschaffen. Der Anker ist als Hohlrohr
ausgebildet und an seinem Kopf mit einem Außenflansch versehen, der in der endgültigen
gewünschten Position des Ankers an der Spundwand bzw. an dem in der Bohrung verbliebenen
Führungsrohr anliegt. Um einen besonders sicheren Halt zu erreichen, ist der Anker
durch keilförmige Rippen abgestützt, die den Anker im Einbindebereich innerhalb
des Tragelementes versteifen.
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'g.ur Illei(hLerung des FinrammXns d( Ankers ist in zwockm;iniger
au Ausgestaltung der Erfindung am Kopf des Ankers ein Endstück als Ranlmjungfer
vorgesehen, welches mittels eines Endflansches lösbar an dem Außenflansch des Ankers
befestigt wird. Wenn der Anker vollständig eingerammt ist, läßt sich also dieses
Endstück wieder lösen und erneut verwenden.
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Um in den Anker Verpreßbeton einführen zu können, weist das Endstück
eine seitliche Öffnung auf, durch die der Beton eingeführt werden kann.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich sowohl
hinsichtlich des Verfahrens als auch der Bohr-Aufnahmevorrichtung und des Ankers
aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die schematische
Darstellung einer teilweise unter Wasser befindlichen Spundwand, Fig. 2 die Querschnittsansicht
zur Verdeutlichung der Profile der Spundwand, Fig. 3 die Seitenansicht einer an
der Spundwand befestigten Bohr-Aufnahmevorrichtung, Fig. 4 die Teil-Querschnittsansicht
der gemäß Fig. 3 an der Spundwand befestigten Bohr-Aufnahmevorrichtung, Fig. 5 die
QuerschnJ:ttsinsicht einer durchbohrten Spundwand mit durch die Bohrung hindurchgeführtem
Anker und Fig. 6 die Querschnittsansicht eines mit Führungsrippen versehenen Ankers.
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Die zeichnerisch dargestellte Sjundwand 1, auf der sich ein Kai 4
abstützt, ist in bekanlater Weise durch schräge Ankerpfähle gesichert, von denen
in Fig. 1 ein Ankerpfahl 2 dargestellt ist. Die Spundwand 1 besteht hier aus Tragelementen
12, welches durch zwei Kastenprofile 14 gebildet ist, und Füllelementen 16. Die
Kastenprofile 14 sind an den Schlössern 18 zusammengefügt, während die Verbindung
zwischen den Tragelementen 12 und den Füllelementen 16 über die Schlösser 20 erfolgt.
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1i(? W":isertiefe A möge beispic'lsweä.;e 10 m betragen und s sei
angenommen, daß die Hafensole 8 um 6 m bis zur gestrichelten Linie 10 tiefer gelegt
werden soll. Da sich dann nur ein geringerer Bereich der Spundwand 1 im Boden 7
befindet, muß die Spundwand 1 zuvor durch zusätzliche Anker 60 zur Aufnahme von
Horizontalkräften gesichert werden, wie dies in Fig. 1 durch den gestrichelt gezeichneten
Anker 60 dargestellt ist.
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Gemäß Fig. 3 wird zu diesem Zweck v(>n der Wasserseite her in
schräger Richtung ein Loch durch die beiden Wände des Tragelementes 12 gebohrt,
und zwar mittig im ]3ereich des Schlosses 18. Dabei wird eine Bohrkrone 22 verwendet,
die als Hohlrohr ausgebildet und vorne mit einem aufgesetzten Bohrvorsatz 24 als
eigentlicher Bohrer versehen ist. Der Bohrvorsatz 24 ist in an sich bekannter Weise
mit Diamanten besetzt. In Weiterentwicklung der bekannten Bohrkronen aus 4mm dickem
Rohr sind die in der Regel unterbrochenen Diamentplättchen in Form von gleich langen
Lücken dazwischen zu einem geschlossenen Ring an einem auf z.B. 8 mm verstirktem
Rohr ausgebildet. Die ist möglich, weil eine umfänfige Wasserkühlung, wie sie in
massiven ]3auteilen erforderlich ist, bei vergleichsweise dünnen Stahlteilen unter
Wasser entbehrlich ist.
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Um die Bohrkrone 22 zu tragen und sicher zu führen, und um die beim
Bohren auftretenden großen Kräfte aufzunehmen, wird an dem Tragelement 12 eine Bohr-Aufnahmevorrichtung
befestigt, die im wesentlichen eine Brustplate 50 mit einer entsprechend der gewünschten
Bohrung schräg angeordneten Bohrlafette 30 umfaßt. Zur Befestigung an dem Tragelement
12 sind Klammern 46 vorgesehen, die jeweils aus zwei Klauen 48 bestehen.
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Wie in Fig. 4 zu erkennen ist, hintergreifen die Klauen 48 der Klammern
46 die Außenschlösser 20, wodurch sich ein äußerst sicherer Halt ergibt. An jedem
Schloß 20 werden
zwei Klammern 46 angebracht, wobei die Klauen
4H durch ticwhr3uben zusammengehalten sind. An den Klammern 46 selbst wird dann
die Brustplatte 50 befestigt, und zwar unter Zuhilfenahme von zwei U-Profilstangen
58.
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An der der Spundwand 1 zugewandten Seite ist an der Brustplatte 50
eine Zentrierplatte 52 angeschweißt, um eine zentrische Anordnung zu gewährleisten.
Dabei umgreift eine Ausnehmung 54 der Zentrierplatte 52 das Mittelschloß 18 des
Tragelementes 12. Auf der anderen Seite der Brustplatte 50 ist die Bohrlafette 30
befestigt, wobei zur Erzielung einer sicheren Einbindung in das Tragelement 12 Rippen
56 vorgesehen sind.
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Die Bohrlafette 30 trägt eine Bohrkronenführung 26 sowie eine Antriebsführung
28. Am äußeren Ende befindet sich ein Vorschubmotor 32 für die Vorschubspindel 34,
während sich ein Antriebsmotor 44 für die Bohrkrone 22 auf der Antriebsführung 28
befindet. Der Antriebsmotor 44 treibt über die Antriebswelle 42 die mit einem Abschlußblech
40 versehene Bohrkrone 22 an.
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Während die Befestigung der soweit beschriebenen Bohr-Aufnahmevorrichtung
von Tauchern unter Wasser vorgenommen wird, kann die eigentliche Bedienung von außerhalb
des Wassers über eine Steuereinheit 38 erfolgen, die iiber Schlauchleitungen 36
mit dem Vorschubmotor 32 sowie mit dem Antriebsmotor 44 verbunden ist.
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Wenn mit der Bohrkrone 22 die beiden Wände des Tragelementc'.' 1
2 durchbohrt sind, wird di' Hohrkrorie 22 in der Spundwand 1 zurückgelassen, um
in vorieilhaftcr Weise als Führung für den Anker 60 zu dienen. Eine Wiederverwendung
der Bohrkrone 22 ist hier also bewußt nicht vorgesehen. Es braucht also lediglich
die Verbindung der Antriebtwelle 42 mit dem Abschlußdeckel 40 von Tauchern gelöst
zu werden, und danach kann die Bohr-Aufnahmevorrichtung mit der Bohrlafette 30 vertikal
längs
der Spundwand versetzt werden, um ggfs. eine neue Bohrung vorzunehmen. Wenn die
Bohr-Aufnahmevorrichtung vollständig entfernt werden soll, brauchen lediglich die
vier Klammern 46 von den Außenschlössern gelöst zu werden.
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Vor dfm Einbringen des Ankers 60 wird der Abschlußdeckel 40 durch
Taucher entfernt, wonach der Anker 60 dann in die als Führung dienende Bohrkrone
22 eingebracht werden kann. Bei sehr großen Ankerkräften empfiehlt sich ein Anker
60 mit Betonverlzressung, d.h. der Anker 60 ist als Hohlrohr ausgebildet, um während
des Einrammens mit Beton gefüllt zu werden.
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Fig. 5 zeigt einen vollständig eingerammten Anker 60, der durch seinen
Außenflansch 62 gehalten wird. Letzterer ist durch keilförmige Rippen 64 ausgesteift,
die in die zylindrische Bohrung passen und am Anker 60 verteilt sind. Die zurückgebliebene
Bohrkrone 22 wird beim Einrammen von dem Außenflansch 62 des Ankers 60 zur Landseite
verschoben, bis beispielsweise die in Fig. 5 dargestellte Lage erreicht ist, wobei
zwischen der Spundwand 1 und dem Außenflansch-62 ein Futter 76 angeordnet sein kann.
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An seinem Kopf ist der Anker 60 mit einem zur Wiederverwendung vorgesehenen
Endstück 66 versehen, dessen Flansch 70 lösbar mit dem Außenflansch 62 verbunden
ist, so daß die Rammung in vorteilhafter Weise über Wasser erfolgen kann. Zur Aussteifung
des Pfahlkopfes mit dem Flansch 70 dienen mehrere Rippen 68.
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Bei Ankern 60 mit Betonverpressung wird über einen Schlauch 72, der
zum Anschluß an einen weiteren nicht dargestellten Schlauch mit einem Flansch 74
versehen ist, Beton eingeführt.
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Während d<'s Einrammens des Ankers 60 kann es passicren, d dieser
sich um seine Längsachse dreht, so
daß nicht gewährleistet ist,
daß der bei einem schrägen Anker winklig angeordnete Außenflansch 62 auch tatsächlich
vollflächig an der Spundwand 1 bzw. an dem Tragelement 12 anliegt.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist deshalb vorgesehen,
daß der Anker 60 verdrehsicher eingerammt werden kann.
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Die Darstellung in Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf das Tragelement
12 mit einer Querschnittsansicht des Ankers 60. Dieser ist zum verdrehsicheren Einrammen
sowohl oben und unten mit je einer Führungsrippe 78 versehen, die hier durch Winkelstücke
gebildet sind. Diese Führungsrippen sind in Führungsnuten 80 geführt, welche durch
Ftihrungsklauen 82 gebildet sind. Dabei wird das Prinzip der weiter oben schon erwähnten
Klauen 48 angewandt, d.h. die beiden oberen und unteren Führungsklauen 82 hintergreifen
hier das Schloß 18 des Tragelementes 12 am oberen und unteren Ende des Bohrloches,
und die Führungsklauen 82 werden ebenso wie die Klauen 48 durch Schrauben zusammengehalten.
Damit werden also ortsfeste Führungsnuten 80 geschaffen, in welche die Führungsrippen
78 eingreifen, so daß ein Verdrehen des Ankers 60 um seine Langsachse während des
Einrammens nicht mehr mc>glich ist.
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Die Führungsrippen 80 lassen sich längs des Ankers 60 aufschweißen,
wobei dann nur noch zwei keilförmige Rippen 64 für den Außenflansch 62 vorgesehen
werden. Die Führungsklauen 82 werden kurz vor Beendigung der Rammung entfernt.
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