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Verfahren zur abschnittsweisen Herstellung einer Schlitzwand
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In den letzten Jahren haben Schlitzwände eine zunehmende Bedeutung
für die Herstellung senkrechter Wände erhalten, sei es als tragende Wände aus Stahlbeton
oder als Dichtungswände zur Verhinderung des Grundwasserstromes.
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Gegenüber Spundwänden besitzen Schlitzwände erhebliche Vorteile,
denn sie lassen sich ohne Lärm und Erschütterung ausführen und erfüllen dann die
Forderung zahlreicher Städte, in Wohngebieten, in der Nähe von Krankenhäusern und
Erholungsheimen sowie nahe erschütterungsempfindlicher Gebäude nicht zu rammen.
Ihr Einsatz ermöglicht es in vielen Fällen, auf eine Grundwasserabsenkung zu verzichten
oder sie einzuschränken und damit wirtschaftlicher zu bauen, denn bei Grundwasserabsenkungen
besteht oft die Gefahr von Setzungen mit Schäden an nebenliegenden Gebäuden, und
schließlich ermöglichen es Schlitzwände beim Bau von Tiefstraßen, Tiefbahnen usw.
unmittelbar neben bestehenden Gebäuden die bei Unterfangungen eintretenden Schäden
an Nachbargebäuden weitgehend zu vermeiden.
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Die Herstellung der Schlitzwände erfolgt dabei abschnittsweise, wobei
z. B. ein Abschnitt einer bestimmten Länge ausgehoben und betoniert wird, worauf
in gleicher Weise der übernächste Abschnitt ausgehoben und betoniert wird, so daß
anschließend der zwischen den beiden hergestellten Abschnitten verbliebene Abschnitt-
ausgehoben und betoniert werden kann.
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Für den Bodenaushub werden Spezialgreifer verwendet, wobei je nach
Schwere des Bodens ein Abschnitt auf seiner ganzen Länge ausgehoben werden kann
oder aber im Untergrund im Abstand voneinander zwei Löcher hergestellt werden, die
so breit wie die spätere Schlitzwand sind und bis zu deren endgültiger Tiefe reichen,
worauf dann anschließend der zwischen den Löchern verbliebene Untergrund
durch
einen Greifer entfernt wird.
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In jedem Fall ist es bei der Schlitzwandherstellung üblich, den ausgehobenen
Boden mit einer thixotropen Flüssigkeit auszufüllen, die in der Lage ist, auf die
Wandungen eine stark stützende Wirkung auszuüben. Solche mit thixotroper Flüssigkeit
ausgefüllten Wände bleiben auch bei völlig kohäsionslosen Böden senkrecht ohne Aussteifung
stehen.
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Schlitzwände werden im allgemeinen in Stärken von etwa 40 bis 60
cm erstellt. Ihre Tiefe kann dabei zwischen etwa 10 bis 50 m betragen. Bisher gab
es jedoch keine Möglichkeit, Schlitzwände zu errichten, wenn der Untergrund Gesteinsschichten
enthält, denn Greifer sind dann nicht mehr einsatzfähig, und Bohrwerkzeuge, die
mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand in der Lage sind, Löcher mit einem Durchmesser
von 110 bis 60 cm bis zu den erforderlichen Tiefen zu bohren, sind bisher nicht
verfügbar.
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Andererseits besteht aber häufig das Bedürfnis, auch bei einem Gesteinsuntergrund
eine Schlitzwand vorzusehen, z. B.
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um beim Talsperrenbau die Talsohle unterhalb des Dammfußes abzudichten.
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Die Erfindung geht von einem Verfahren zur abschnittsweisen Herstellung
einer Schlitzwand aus, bei dem ein Abschnitt dadurch gebildet wird, daß im Untergrund
im Abstand voneinander zwei Löcher hergestellt werden, die so breit wie die spätere
Schlitzwand sind und bis zu deren endgültiger Tiefe reichen, und die bei ihrer Herstellung
mit einer thixotropen Flüssigkeit ausgefüllt werden, daß anschließend der zwischen
den Löchern verbliebene Untergrund entfernt und ebenfalls mit der thixotropen Fliissigkeit
ausgefüllt wird, und daß daraufhin schließlich der gesamte Abschnitt von unten nach
oben mit Beton unter Verdrängung der thixotropen Flüssigkeit ausgefüllt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der vorgenannten
Art zu schaffen, das auch bei einem Gesteinsuntergrund anwendbar ist.
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Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
bei Herstellung der Schlitzwand in einem gegebenenfalls mit einer Überlagerung versehenen
Gesteinsuntergrund in den Untergrund zwischen den beiden Löchern ein Bohrloch hergestellt
wird, das über seiner Länge mit einer ersten Sprengladung versehen wird, daß am
unteren Ende der beiden Löcher kurzzeitig eine Druckwirkung erzeugt wird, durch
die die thixotrope Flüssigkeit vorübergehend aus den Löchern nach oben verdrängt
wird, und daß während der Verdrängung der thixotropen Flüssigkeit die erste Sprengladung
gezündet wird.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß der Gesteinsuntergrund zwischen
den beiden Löchern in Schichten abgelöst wird und anschließend mit einem Greifer
entfernt werden kann Die Sprengladung ist dabei nur schwach und so bemessen, daß
eine dislozierende Wirkung über die Breite der späteren Schlitzwand hinaus nicht
auftritt, wobei aber die Dislozierung in der Ebene der zu erstellenden Schlitzwand
dadurch ermöglicht wird, daß die beiden Löcher, die mit der thixotropen Flüssigkeit
gefüllt sind, vorübergehend eine Expansionsbewegung des zwischen ihnen befindlichen
Gesteins zulassen. Ohne diese Maßnahme würde sich die Sprengung nicht in dem gewünschten
Sinne auswirken können, da die thixotrope Flüssigkeit inkompressibel ist und dem
Explosionsdruck einen unendlichen Widerstand entgegensetzen würde.
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Die Druckwirkung in den Löchern wird vorzugsweise dadurch erzeugt,
daß am Boden der Löcher je eine zweite Sprengladung angebracht wird, und daß die
zweiten Sprengladungen kurz vor der ersten Sprengladung gezündet.werden.
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Stattdessen kann aber auch vor der Zündung der ersten Sprengladung
am Boden der beiden Löcher ein Druckluftstoß erzeugt werden.
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Um aber überhaupt die beiden Löcher in dem Gesteinsuntergrund herstellen
zu können, ist in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen,
daß zunächst in der Mittellinie der Trasse der Schlitzwand zwei im Vergleich zur
Schlitzwanddicke kleine Löcher gebohrt werden, daß in jedes Loch ein oder mehrere
je eine Sprengladung enthaltende Behälter eingesetzt werden, wobei der Volumenanteil
der Sprengladungen gering gegenüber dem Volumen der Behälter ist, daß die Stärke
der Sprengladungen so gewählt wird, daß der Gesteinsuntergrund etwa im Bereich der
Dicke der späteren Schlitzwand nur in seinem Gefüge zertrümmert, in seiner äußeren
Form jedoch annähernd unverändert bleibt, und daß dann in das zertrümmerte Gefüge
die Löcher mit ihrem endgültigen großen Durchmesser gebohrt werden.
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Durch dieses Verfahren, das in Verbindung mit der Herstellung von
Spundwänden bekannt ist, um einen Gesteinsuntergrund zum Einrammen der Spundwandbohlen
vorzubereiten, wird überhaupt erst eine Bohrung ohne den andernfalls untragbaren
Verschleiß von Bohrwerkzeugen durchführbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung bedeuten: Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Schlitzwandabschnitt
und Fig. 2 einen Querschnitt entsprechend der Darstellung in Fig. 1 In Fig. 1 sind
die Linien 1 und 2 die seitlichen Begrenzungen einer Schlitzwand, und die Kreise
3 und 4 sind die
Konturen von Großbohrlöchern, die der Breite der
Schlitzwand entsprechen und einen Schlitzwandabschnitt 5 begrenzen.
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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Schlitzwand in einem Gelände
angebracht werden soll, das unter seiner Oberfläche 6 und einer Überlagerung 7 einen
Gesteinsuntergrund 8 aufweist.
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Die Schlitzwand hat beispielsweise eine Breite von 600 mm, und der
Mittenabstand der Kreise 3 und 4 beträgt bei--spielsweise etwa 1,4 m. Wie oben bereits
erwähnt wurde, lassen sich in einem Gesteinsuntergrund die von den Kreisen 3 und
4 umgebenen Großbohrlöcher 9 und 10 nicht durch einen Bohrvorgang herstellen.
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Zu diesem Zweck werden zunächst im Zentrum der Kreise 4 und 5 Bohrlöcher
11 und 12 eingebracht, die im Vergleich zu den Großbohrlöchern 9 und 10 verhältnismäßig
klein sind, und in die beiden Bohrlöcher 10 und 11 werden ein oder mehrere je eine
Sprengladung 13 enthaltende Behälter 14 eingesetzt, wobei der Volumenanteil der
Sprengladungen gering gegenüber dem Volumen der Behälter ist, und anschließend werden
die Sprengladungen 13 gezündet, wobei aber die Stärke der Sprengladungen so bemessen
wird, daß der Gesteinsuntergrund etwa im Bereich der Dicke der späteren Schlitzwand
nur in seinem Gefüge zertrümmert, in seiner äußeren Form jedoch annähernd unverändert
bleibt, so daß auf diese Weise der Gesteinsuntergrund für die Bohrung der Großbohrlöcher
9 und 10 vorbereitet wird, ohne daß dann anschließend beim Bohren ein großer Werkzeugverschleiß
auftritt. Hierbei wird also nur eine vergleichsweise kleine Sprengladung eingesetzt,
die bei der Explosion zwar ihre volle Schockwirkung in seitlicher Richtung auf das
Gestein ausüben kann, deren durch die Verbrennung expandierende Gase jedoch in dem
Behälter ein ausreichend großes Volumen vorfinden, um sich darin zunächst ausdehnen
zu können, ohne auf das dem Bohrloch benachbarte Gestein derartig einzuwirken, daß
dieses verlagert wird. Die Explosionsgase, die wegen des
massiven
Gesteinsuntergrundes nach unten nicht wirken können, entweichen daher aus dem Behälter
nach oben in das Bohrloch, ohne daß jedoch der sonst übliche Sprengtrichter entsteht.
Es wird also hierbei erreicht, daß das dem Bohrloch benachbarte Gestein nicht weggeschossen,
sondern nur in kleinste Kornfraktionen mit einer Größe von weniger als 0,5 cm zertrümmert
wird. In einen derartig vorbereiteten Gesteinsuntergrund kann dann das GroRbohrloch
ohne Schwierigkeiten eingebracht werden. In die Großbohrlöeher wird unmittelbar
in Verbindung mit ihrer Herstellung die thixotrope Flüssigkeit eingebracht, die
hier die Funktion hat, ein Einstürzen der Überlagerung 7 in die Großbohrlöcher 9,
10 zu verhindern.
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Um nun aber den zwischen den Großbohrlöchern 9 und 10 stehengebliebenen
Gesteinsuntergrund 15 entfernen zu können, wird darin etwa in der Mitte zwischen
den Großbohrlöchern 9 und 10 ein Bohrloch 16 eingebracht, in das eine über seine
Länge verteilte Sprengladung oder mehrere gestaffelt übereinander angeordnete Sprengladungen
17 eingebracht werden. Diese Sprengladungen sind notwendig, um den Untergrund 15
wirtschaftlich abtragen zu können. Sie müssen natürlich so schwach bemessen werden,
daß eine Dislozierung des dem Schlitzwandabschnitt benachbarten Gesteinsuntergrunds
nicht auftritt, d. h. die Wirkung der Sprengung soll auf die Schlitzwandbreite beschränkt
werden.
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Eine Zündung der in diesem Sinne bemessenen Sprengladungen 17 würde
bei dem herkömmlichen Verfahren, bei dem die Großbohrlöcher 9 und 10 mit der thixotropen
Flüssigkeit ausgefüllt sind, jedoch dazu führen, daß die Sprengkräfte auf einen
unendlichen Widerstand wirken, weil die thixotrope Flüssigkeit inkompressibel ist,
so daß damit die erwünschte Wirkung nicht erreichbar ist.
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Erfindungsgemäß wird nun vorgesehen, daß am Boden der beiden Großbohrlöcher
kurzzeitig eine Druckwirkung erzeugt wird,
durch die die thixotrope
Flüssigkeit vorübergehend nach oben verdrängt wird, und nach dieser Verdrängung
werden die Sprengladungen 17 gezündet, so daß sich dadurch die Gesteinsmassen aus
dem Bereich des Untergrunds 15 in Richtung auf die Großbohrlöcher bewegen können
und damit eine Struktur erhalten, die anschließend ohne Schwierigkeiten eine Entfernung
durch einen Greifer zuläßt.
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Die Druckwirkung am unteren Ende der Großbohrlöcher läßt sich auf
verschiedene Weise erzeugen. Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, daß auf
dem Boden der beiden Großbohrlöcher 9 und 10 je eine kleine zweite Sprengladung
18 deponiert wird, die kurz vor der Zündung der ersten Sprengladungen 20 gezündet
wird, so daß die Sprengladungen 17 ihre Wirkung entfalten können, solange die thixotrope
Flüssigkeit in den Großbohrlöchern 9 und 10 durch die Wirkung der Sprengladungen
18 verdrängt worden ist.
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Stattdessen kann aber auch am Boden der Großbohrlöcher 9 und 10 die
Druckwirkung durch eine Druckluftquelle aufgebaut werden, die zum erforderlichen
Zeitpunkt einen Druckluftstoß erzeugt.
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Da die Wirkung beider Sprengladungen 17 und 18 örtlich begrenzt ist,
bleiben die eingangs erwähnten Vorteile der Schlitzwand voll erhalten.
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