DE3908005A1 - Verfahren zur gruendung eines baukoerpers durch absenken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gründung eines Baukörpers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Zur Flachgründung vorgesehene Baukörper mit durchgehender Sohlplatte werden üblicherweise auf einer entsprechend vorbereiteten Gründungssohle auf dem Erdboden hergestellt. Abgesehen von der Tragfähigkeit des Baugrundes treten Probleme allenfalls dann auf, wenn die Gründungssohle unterhalb der Geländeoberfläche, ja sogar noch unterhalb des Grundwasserspiegels liegt. Bei der Gründung von Baukörpern unterhalb des Grundwasserspiegels wird, wenn in offener Baugrube gearbeitet werden muß, üblicherweise der Grundwasserspiegel abgesenkt. Dies hat oft einschneidende Veränderungen im Grundwasserhaushalt zur Folge, die auch den Boden in der Umgebung der eigentlichen Baustelle nachhaltig beeinträchtigen.

Bei der Errichtung von Tunnelbauwerken in einem Gewässer unterhalb des Wasserspiegels ist es auch bekannt, das gesamte Bauwerk in einzelnen Bauwerksteilen vorzufertigen, diese einzuschwimmen und sie auf ein auf der Gewässersohle vorbereitetes Planum abzusetzen. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, ein Tunnelbauwerk auf einer auf einem entsprechenden Planum angelegten Verschiebebahn in Richtung seiner Längsachse in seine endgültige Lage zu verschieben.

Schließlich ist beispielsweise bei der Gründung von Brückenpfeilern auch die sogenannte Caisson- oder Senkkastenbauweise bekannt, bei der ein bis auf die Grundfläche geschlossener Kasten auf den Erdboden abgesetzt und durch Entfernen des Bodens innerhalb des Kastens langsam bis auf den vorgesehenen Gründungshorizont abgesenkt wird. Die dabei durchzuführenden Arbeiten sind nicht nur aufwendig, sondern auch gefährlich, weil unterhalb des Wasserspiegels im Druckluftbetrieb gearbeitet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Gründung eines Baukörpers mit durchgehender Sohlplatte unterhalb der Geländeoberfläche, insbesondere auch unterhalb eines Grundwasserspiegels aufzuzeigen, bei dem die Nachteile der bekannten Gründungsverfahren, insbesondere einer Gründung in offener Baugrube vermieden werden.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der jeweilige Baukörper in Höhe oder wenig unterhalb der Geländeoberfläche, jedenfalls oberhalb des Grundwasserspiegels, auf einfache und wirtschaftliche Weise, also gut zugänglich hergestellt werden kann, während das Absenken auf den eigentlichen Gründungshorizont durch langsamen, gleichmäßigen Austrag des in der Gründungssohle durch entlang der Sohlfläche des Baukörpers geführte Bodenbearbeitungswerkzeuge bewerkstelligt wird. Der unterhalb der Sohlfläche des Baukörpers anstehende Boden wird nach der Erfindung in dünnen Schichten mittels geeigneter Bodenbearbeitungswerkzeuge gelöst und gefördert, die an einem Zugmittel mit linearer Erstreckung angeordnet sind, das in hin- und hergehender Weise sowie rechtwinklig zu dieser Bewegungsrichtung die gesamte Sohlfläche des Baukörpers überstreichend unter diesem bewegt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Schnittdarstellung den Absenkvorgang eines Baukörpers mit im wesentlichen ebener Sohlplatte,

Fig. 2 in einer Schnittdarstellung den Absenkvorgang eines Baukörpers mit gekrümmter Sohlplatte,

Fig. 3 in Querschnittsdarstellung den Absenkvorgang eines Baukörpers unter Verwendung einer Kette als Zugmittel und die

Fig. 4a und b Detaildarstellungen für die Ausbildung der Bodenbearbeitungswerkzeuge.

In Fig. 1 ist im Querschnitt ein Baukörper 1, z.B. ein Teil eines Tunnelbauwerks mit Rechteckquerschnitt dargestellt, der von einem unterhalb der Geländeoberfläche 2 gelegenen Herstellungshorizont 3 auf einen Gründungshorizont 4 abgesenkt werden soll, der unterhalb des Grundwasserspiegels 17 liegt. Der Baukörper 1 besteht aus Stahlbeton. Auf einer Sohlplatte 5 mit gekrümmter Grundfläche 6 erheben sich zwei Seitenwände 7, die eine Deckplatte 8 tragen.

Zweckmäßigerweise wurde bereits bei der Herstellung der Sohlplatte 5 unterhalb ihrer Grundfläche 6 ein Zugmittel, z.B. ein Stahlseil 9, eingelegt, das zu seitlich des Baukörpers 1 auf der Geländeoberfläche angeordneten Seilwinden 10 führt. Eine der im rechten Teil der Fig. 1 erkennbaren Seilwinde 10 entsprechende Seilwinde ist auch auf der linken Seite der Anordnung vorzusehen. An einer Stelle des Stahlseils 9 sind über einen Teil seiner Länge Bodenbearbeitungswerkzeuge zum Lösen und Fördern des Bodens vorgesehen. Diese können, wie z.B. Fig. 4a zeigt, aus einem bandartigen Teil 11 bestehen, der mit einer Sägezahnung 12 aus einzelnen Zähnen 13 versehen ist; das bandartige Teil 11 ist an beiden Enden am Stahlseil 9 befestigt. Dieses Bodenbearbeitungswerkzeug kann ebenfalls schon vor Herstellen der Sohlplatte 5 unterhalb derselben angeordnet sein oder nachträglich von der Seite aus mittels der Seilwinde 10 eingezogen werden.

Nach Fertigstellung des Baukörpers 1 wird er von dem Herstellungshorizont 3 auf den endgültigen Gründungshorizont 4 abgesenkt. Dies erfolgt in der Weise, daß das Stahlseil 9 mit den Bodenbearbeitungswerkzeugen mittels der Seilwinden 10 abwechselnd in Richtung der Pfeile 14 unterhalb der Sohlplatte 5 durch den Boden gezogen wird. Durch die Bodenbearbeitungswerkzeuge, in Fig. 4a durch die Sägezahnung 12, wird dabei der Boden gelöst und in den Bereichen zwischen den einzelnen Zähnen 13, die zu diesem Zweck mit rechtwinklig zur Längsachse ausgebildeten Flanken 15 versehen sind, gefördert und seitlich außerhalb der Sohlplatte 5 ausgetragen. Zur Aufnahme des Aushubes sind dort zweckmäßigerweise Vertiefungen 16 vorgesehen, aus denen der Aushub zur Geländeoberfläche 2 gefördert werden kann.

Um die gesamte Grundfläche 6 der Sohlplatte 5 zu überstreichen, muß das Stahlseil 9 mit den Bodenbearbeitungswerkzeugen selbstverständlich auch in zu seiner hin- und hergehenden Bewegung rechtwinkliger Richtung bewegt werden. Dies geschieht dadurch, daß die Seilwinden 10 in Längsrichtung verfahrbar ausgebildet, z.B. mit Fahrwerken ausgestattet sind, mit denen sie auf Schienen verfahrbar sind. Auf diese Weise kann in kontinuierlicher Arbeit in ganz flachen Schichten ein langsames gleichmäßiges Absenken des Baukörpers auf seinen endgültigen Gründungshorizont 4 erreicht werden. Dabei ist ohne weiteres auch ein Arbeiten unterhalb des Grundwasserspiegels möglich, d.h. es kann auf eine Grundwasserhaltung verzichtet werden.

Während in Fig. 1 ein Baukörper mit im wesentlichen ebener Sohlplatte dargestellt ist, ist die Erfindung auch auf einen Baukörper mit z.B. kreisbogenförmig gekrümmter Sohlplatte anwendbar wie die in Fig. 2 dargestellte Alternative zeigt. Der Baukörper 20 ist hier mit einer halbkreisförmig gekrümmten Sohlplatte 21 ausgestattet, über die eine Deckplatte 22 gespannt ist. Da die Sohlplatte 21 entlang eines vollständigen Halbkreises gekrümmt ist, ist es möglich, das Stahlseil 9 tangential zur Krümmung der Sohlplatte 21 nach oben und über Umlenkrollen 23 zu einem Antrieb 24 zu führen, der das in sich geschlossene Stahlseil 9 abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen bewegt. Im übrigen entspricht der Vorgang des Absenkens demjenigen, der oben im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde.

Fig. 3 zeigt nochmals einen der Fig. 1 ähnlichen Baukörper 30 mit ebener Sohlplatte 31, die an ihrer Grundfläche 32 schwach gekrümmt verläuft. Das Zugmittel besteht hier aus einer Kette 33, die durch an den Längsseiten der Sohlplatte 31 abgestützte Hohlkolbenpressen 34 in hin- und hergehende Bewegung versetzt werden kann. Durch die ringförmige Gestalt der Kettenglieder und deren um 90 Grad versetzte Anordnung zueinander gelingt es, allein durch die hin- und hergehende Bewegung den Boden in der Gründungsfuge zwischen der Sohlplatte 31 und dem Planum zu lösen und den dabei innerhalb der Kettenglieder eingeschlossenen Boden zur Seite hin zu fördern und auszutragen. Dieser Effekt kann selbstverständlich noch dadurch gesteigert werden, daß in die Kette in entsprechender Weise ausgebildete Bodenlöse- und -transportwerkzeuge integriert werden und so die einfache Kette gewissermaßen zu einer Fräskette wird.

Wie solche Bodenbearbeitungswerkzeuge ausgebildet sein können, ist in den Fig. 4a und b beispielhaft angedeutet. Dabei ermöglicht die Sägezahnung 12 der Bodenbearbeitungswerkzeuge gemäß Fig. 4a das Lösen und Transportieren des Bodens in nur einer Richtung (siehe Pfeil); um auch ein Lösen und Transportieren in der Gegenrichtung zu bewirken, müßte die Platte 11 auf der gegenüberliegenden Seite mit einer spiegelbildlich ausgebildeten Sägezahnung 12 versehen sein.

Das in Fig. 4b dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bodenbearbeitungswerkzeug ermöglicht das Lösen und Fördern des Bodens in beiden Richtungen. Hier sind an einem bandartigen Teil 35 nach Art gleichschenklig-rechtwinkliger Dreiecke ausgebildete Zähne 36 um Gelenkpunkte 37 schwenkbar befestigt. Die Zähne 36 sind dabei an dem bandartigen Teil 35 so angelenkt, daß sie jeweils um den Scheitel der beiden rechtwinklig zueinander stehenden Katheten schwenkbar sind. Dabei stellen sich die Zähne 36 in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Stahlseils 9 jeweils so ein, daß eine der beiden Katheten rechtwinklig zur Bewegungsrichtung zeigt; die jeweils andere Kathete findet einen Anschlag an einer Kante 38 an dem bandartigen Teil 35. Bei Umkehr der Bewegungsrichtung werden die Zähne 36 verschwenkt, so daß sie sich mit der jeweils anderen Kathete rechtwinklig zur Bewegungsrichtung stellen und ein Austrag des gelösten Bodens zur gegenüberliegenden Seite des Baukörpers erfolgt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Gründung eines Baukörpers durch Absenken auf mit mechanischen Mitteln abbaubarem Boden, dadurch gekennzeichnet, daß der eine durchgehende Sohlplatte aufweisende Baukörper mit seiner Sohlfläche oberhalb des Gründungshorizonts hergestellt und auf diesen dadurch abgesenkt wird, daß der unter dem Baukörper (1, 20, 30) anstehende Boden mittels unterhalb der Sohlfläche (6) in hin- und hergehender Weise bewegbarer Bodenbearbeitungswerkzeuge gelöst, gefördert und seitlich des Baukörpers (1, 20, 30) ausgetragen wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zumindest über Teilbereiche seiner Länge flexibles Zugmittel (9) mit im wesentlichen linearer Erstreckung, das mittels mindestens einer Antriebsvorrichtung in der Gründungsfuge des Baukörpers (1, 20, 30) in hin- und hergehender Weise bewegbar ist und an dem die Bodenbearbeitungswerkzeuge vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung des Zugmittels zwei seitlich des Baukörpers (1, 30) angeordnete Zugvorrichtungen vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel den Baukörper (20) umschließend geschlossen ausgebildet und mittels einer Antriebsvorrichtung (24) bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel (9) zumindest über einen Teil seiner Länge selbst als Bodenbearbeitungswerkzeug ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel (9) eine Kette (33) ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugmittel (9) über einen Teil seiner Länge mit Bodenbearbeitungswerkzeugen besetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenbearbeitungswerkzeuge als Sägezahnung (12) mit Zähnen (13, 36) ausgebildet sind, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung verlaufende Flanken aufweisen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sägezahnung zu beiden Seiten der Längsachse des Zugmittels vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (36) jeweils die Form eines gleichschenklig-rechtwinkligen Dreiecks aufweisen und im Scheitelpunkt der Katheten am Zugmittel gelenkig derart angeschlossen sind, daß sie je nach Bewegungsrichtung des Zugmittels bis zu einem Anschlag um den Gelenkpunkt (37) schwenkbar sind.