DE4219078C2

DE4219078C2 - Device for lowering a foundation part of a building into an excavation pit filled with groundwater

Info

Publication number: DE4219078C2
Application number: DE19924219078
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Dr Meisner; Hansachim Dr Ing Froehner; Georg Dipl Ing Milbrecht
Original assignee: Hochtief AG
Current assignee: Hochtief AG
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2012-06-12
Also published as: DE4219078A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lage- und lastkontrollierten Absenken eines in Form eines schwimmfähigen wasserdichten Kastens erzeugten Grün dungsteils eines Bauwerkes in eine mit Grundwasser ge füllte Baugrube im Zuge der Vergrößerung des Gründungs teils zum Bauwerk, wobei das Gründungsteil über Hydrau likzylinderkolbenanordnungen und auf Pfahlköpfen von in der Baugrube angeordneten, vertikalen Pfählen be festigte Aufhängeträger an den Pfählen aufgehängt ist und mit die Pfähle umgebenden, das Grundwasser zurück haltenden sowie an ihrem oberen Ende verlängerbaren Dichtrohren versehen ist.The invention relates to a device for location and load-controlled lowering one in the form of a buoyant waterproof box produced green part of a building into a ge with groundwater filled construction pit in the course of enlarging the foundation partly to the building, the foundation part via Hydrau like cylinder piston assemblies and on pile heads from in the vertical piles arranged fixed suspension bracket is suspended from the piles and back with the groundwater surrounding the piles holding and extendable at its upper end Sealing pipes is provided.

Im Rahmen von bekannten Maß nahmen zum Errichten eines Bauwerkes in Grundwasser (DE-Zeitschrift "Bautechnik", 68 (1991), H. 5, Seite 147 bis 153) wird das Gründungs teil neben der Baugrube erstellt, danach in die Bau grube verbracht und durch entsprechende Verteilung von Art und Ort der Bauwerksvergrößerung lage- und last kontrolliert frei schwimmend abgesenkt. Das ist in erheblichem Maße aufwendig und unzulänglich.As part of known measures to build a Building in groundwater (DE magazine "Bautechnik", 68 (1991), H. 5, pages 147 to 153) is the foundation Part created next to the construction pit, then in the construction pit and through appropriate distribution of Type and location of building enlargement, location and load controlled free floating lowered. Is in considerably complex and inadequate.

Bei Gründungen von Bauwerken unterhalb des natürlichen Grundwasserspiegels wird dieser im Baugrubenbereich häufig abgesenkt, damit der Bauablauf unter normalen Bedingungen erfolgen kann. Dies setzt allerdings voraus, daß infolge der Senkung in den angrenzenden Bo denbereichen und bei den angrenzenden vorhandenen Bau werken keine ungleichmäßigen Setzungen ausgelöst bzw. diese als unbedenklich eingestuft werden. In zunehmen dem Maße sind Grundwasserabsenkungen aber unerwünscht, wenn davon der Bestand an Bäumen und anderen Pflanzen gefährdet sein kann.When building structures below the natural one Groundwater level is in the construction pit area often lowered so that the construction process under normal Conditions can take place. However, this sets ahead that as a result of the lowering in the adjacent Bo areas and the adjacent existing construction no uneven settlements are triggered or these are classified as harmless. Increase however, groundwater subsidence is undesirable, if of which the stock of trees and other plants can be at risk.

Grundsätzlich ist es bekannt, Bauwerke in einem offenen Gewässer oder in einer mit Grundwasser gefüllten Bau grube zu gründen, z. B. Unterwassertunnel. Hierbei werden einzelne vorgefertigte Tunnelsegmente vorüber gehend schwimmfähig ausgebildet, zur Einbaustelle bug siert und in die endgültige Position abgesenkt. Ferner sind Gründungen gebräuchlich, bei denen z. B. eine Fun damentplatte unter Wasser bewehrt und betoniert wird.Basically, it is known to open structures Waters or in a construction filled with groundwater to found a pit, e.g. B. Underwater tunnel. Here individual prefabricated tunnel segments are over designed to be buoyant to the bug installation site siert and lowered into the final position. Further are foundations in which z. B. a fun is reinforced and concreted under water.

Im Rahmen der oben bereits behandelten bekannten Maß nahmen wird über den Bau einer Pumpstation berichtet. Dabei wurde ein zunächst schwimmfähig hergestelltes Teilbauwerk in der wassergefüllten Baugrube abgesenkt, indem es während des systematisierten Betonierfort schrittes bis zum Erreichen der Gründungssohle schwimm fähig gehalten wurde. Dabei vollführte der an Masse und Volumen zunehmende Baukörper Taumelbewegungen, die durch die sich ständig verändernde Schwerpunktlage beim abschnittsweisen Schalen, Bewehren und Betonieren ent standen. Die ausführungstechnische Schwierigkeit be stand hierbei darin, daß die Schalungen und alle vor montierten Bauteile nicht absolut horizontal bzw. ver tikal, sondern nur relativ zum Achssystem des taumeln den Körpers ausgerichtet werden konnten. Dies bedingt zweifelsohne eine bedeutende Erschwernis.As part of the known measure already discussed above reports on the construction of a pumping station. In the process, a float was initially manufactured Substructure lowered in the water-filled excavation pit, by it during the systematized concreting process step up to the bottom of the foundation was held capable. The accomplished in mass and Volume increasing building tumbling movements due to the constantly changing center of gravity at Sectional formwork, reinforcement and concreting stood. The technical difficulty be stood here in that the formwork and all in front assembled components are not absolutely horizontal or ver tical, but only relative to the axis system of the wobble the body could be aligned. This requires no doubt a major complication.

Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art (US-PS 3 499 292) sind die Hydraulikzylinderkolbenan ordnungen zwischen den auf den Pfahlköpfen montierten Aufhängeträgern und dem Gründungsteil angeordnet; ist der Hub der Hydraulikzylinderkolbenanordnungen ausge schöpft, werden die Kolbenstangen der Hydraulikzylin derkolbenanordnungen durch Einsetzen entsprechender Verlängerungsstücke verlängert. Hierzu muß das Grün dungsteil aber an den Pfählen festgesetzt werden. Das geschieht durch Verschweißen der Dichtrohre mit den Pfählen, weshalb die Dichtrohre praktisch auf den Pfählen gleiten müssen. Das führt jedoch aufgrund un vermeidlicher Maßabweichungen zu Zwängungen, deren Folgen so ohne weiteres nicht zu beseitigen sind. Hinzu kommt, daß das Anschweißen der Dichtrohre an die Pfähle und das anschließende Beseitigen dieser Schweißver bindung recht aufwendig und umständlich ist.In a known device of the type mentioned (U.S. Patent No. 3,499,292) are hydraulic cylinder pistons orders between those mounted on the pile heads Hanger brackets and the foundation part arranged; is the stroke of the hydraulic cylinder piston assemblies scoops, the piston rods of the hydraulic cylinder the piston assemblies by inserting appropriate ones Extension pieces extended. For this, the green part of the manure can be fixed on the piles. The happens by welding the sealing tubes to the Piles, which is why the sealing tubes practically on the Need to slide piles. However, due to un avoidable deviations from constraints, their Consequences cannot be easily eliminated. In addition comes that the welding of the sealing tubes to the piles and then eliminating this weld binding is quite complex and cumbersome.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung der eingangs genannten Art so weiter zu ent wickeln, daß das lage- und lastkontrollierte Absenken der Gründungsteils im Zuge der Vergrößerung ohne Zwängungen möglich ist und das von Zeit zu Zeit erforderliche Festsetzen des Gründungsteils schnell und ohne große Probleme zwischen den Absenkphasen durch geführt werden kann. The invention has for its object a Vorrich tion of the type mentioned at the beginning wrap that position and load controlled lowering the founding part in the course of the enlargement without Squeezes are possible from time to time required fixing the foundation part quickly and with no major problems between the lowering phases can be performed.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Dichtrohre die Pfähle mit Freispielraum umgeben, daß die Hydraulikzylinderkolbenanordnungen zwischen den auf den Pfahlköpfen montierten Aufhänge trägern sowie darüber angeordneten weiteren Aufhänge trägern angeordnet sind und daß das Gründungsteil über durch die Aufhängeträger hindurchgeführte sowie wech selweise in diesen festsetzbare, an ihrem oberen Ende verlängerbare Aufhängestangen aufgehängt ist.The inventive solution to this problem exists in that the sealing tubes provide the piles with clearance surround that the hydraulic cylinder piston assemblies between the hangers mounted on the pile heads carriers and other hangings arranged above them carriers are arranged and that the foundation part over passed through the suspension bracket and chang selectively in this fixable, at its upper end extendable hanging bars is suspended.

Durch das Vorsehen von zwei Aufhängeträgern, durch die Aufhängestangen hindurchgeführt sind, welche an diesen Aufhängeträgern festsetzbar sind, sind die erforder lichen Verlängerungen unabhängig von der Dichtrohran ordnung ohne Schwierigkeiten möglich. Folglich können die Dichtrohre mit Freispielraum von den Pfählen ange ordnet werden, so daß Zwängungen von vornherein ausge schlossen sind und unvermeidbare Maßabweichungen zwischen Soll- und Istlage der Pfähle aufgenommen werden können.By providing two suspension brackets through which Suspension rods are passed, which on these Hanger brackets can be fixed, are required extensions independent of the sealing tube order possible without difficulty. Hence can the sealing pipes with clearance from the piles be ordered, so that constraints from the outset are closed and unavoidable dimensional deviations between the target and actual position of the piles can be.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind dem Gründungsteil und den auf den Pfahlköpfen befestigten Aufhängeträgern Abstützpressen zwischengeschaltet. Ein fach gestaltet es sich, wenn die Aufhängestangen mit Ankermuttern an den Aufhängeträgern festsetzbar sind.According to a preferred embodiment of the invention Foundation part and the one attached to the pile heads Intermediate support presses interposed. A it is easy when the suspension rods are included Anchor nuts are fixable on the suspension brackets.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbei spiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention is based on an embodiment game representing drawing explained in more detail. Show it

Fig. 1 schematisch in einem Schnitt eine Vorrichtung zum Errich ten eines Bauwerkes im Grundwasser und Fig. 1 shows schematically in a section a device for Errich th a building in the groundwater and

Fig. 2a)-d) die Einzelschritte beim Errichten des Bauwerkes. Fig. 2a) -d) the individual steps in the construction of the building.

Die Gründungsarbeiten beginnen mit dem Herstellen einer Bau grubenumschließung, z. B. einer Spundwand und dem Setzen von Pfählen 3. Anschließend erfolgt der Bodenaushub bis auf die vorgesehene Gründungssohle. In der entstehenden Baugrube steht Grundwasser an. Bedarfsweise oder dann, wenn die Gründung in einem offenen Gewässer erfolgt werden die Pfähle 3 von der Wasseroberfläche aus gesetzt. Zwischen den Pfählen 3 wird über dem Grundwasserspiegel eine verlorene oder mittragende Schalung montiert, deren Eigengewicht sowie evtl. bereits zusätzlich auftretende Lasten über um die Pfähle 3 angeordnete Aufhängungen in Form von Aufhängestangen 17 in Hydraulikzylinderkol benanordnungen 21 auf den Pfahlköpfen eingeleitet wird.The foundation work begins with the manufacture of a construction pit enclosure, e.g. B. a sheet pile and the placement of piles 3 . Subsequently, the soil is excavated down to the foundation bed provided. Groundwater is present in the resulting excavation pit. If necessary or when the foundation is in an open body of water, the piles 3 are set from the water surface. Between the piles 3 , a lost or load-bearing formwork is installed above the groundwater table, the weight of which and any additional loads that may already occur are introduced to the pile heads by means of suspensions arranged around the piles 3 in the form of suspension rods 17 in hydraulic cylinder piston assemblies 21 .

Danach werden Dichtrohre 7 aus Stahl um die Pfähle 3 montiert beispielsweise zwei Zylinderhalbschalen, die durch vertikale Schweißnähte geschlossen und wasserdicht mit der verlorenen Schalung verbunden werden. Ihre Länge richtet sich nach der erforderlichen Eintauchtiefe des zu erzeugenden wasserdichten Kastens 6 und wird im Zuge des Absenkens stückweise nach oben verlängert.Then sealing tubes 7 made of steel are mounted around the piles 3 , for example two cylinder half-shells, which are closed by vertical weld seams and connected watertight to the lost formwork. Their length depends on the required immersion depth of the watertight box 6 to be produced and is gradually extended upwards in the course of the lowering.

Anschließend wird eine Bodenplatte 24 nach Einbau der Bewehrung zumindest bis zu der Dicke betoniert, die für Stabilität und Standsicherheit des Bauzustandes erforderlich ist. Horizontale Kopfbolzen, Ringe oder dergleichen sorgen an den Dichtrohren 7 in Höhe der Bodenplatte 24 für einen kraftschlüssigen und dichten Anschluß zwischen den Dichtrohren 7 und der Bodenplatte 24. Die Kelleraußenwände werden jeweils bis zu einer solchen Höhe betoniert, daß ein schwimmfähiger Kasten 6 entsteht. Zu diesem Zeitpunkt hängt das gesamte Gewicht des Kastens 6 oberhalb des Wasserspiegels über die Aufhängungen 17 und Hydraulikzylinder kolbenanordnungen 21 an den Pfahlköpfen (Fig. 2a).After installation of the reinforcement, a floor slab 24 is then concreted at least to the thickness required for stability and stability of the construction state. Horizontal head bolts, rings or the like on the sealing tubes 7 at the level of the base plate 24 ensure a non-positive and tight connection between the sealing tubes 7 and the base plate 24 . The basement outer walls are each concreted to such a height that a buoyant box 6 is created. At this time, the entire weight of the box 6 depends above the water level on the suspensions 17 and hydraulic cylinder piston assemblies 21 on the pile heads ( Fig. 2a).

In der Ausgangsposition (Fig. 2a) hängt der Schwimmkörper 6 an den Aufhängestangen 17, die ihre Last über die Ankermuttern 18, 19 und 20 an Konsolen 9 und Aufhängeträger 15 bzw. 16 ableiten. Der Aufhängeträger 16 gibt seine Last über die als Absenkpressen eingesetzten Hydraulikzylinderkolbenanordnungen 21 in den Aufhängeträger 15 ab, der fest auf dem Pfahlkopf montiert ist. Eine Abstützpresse 22 leitet die nicht durch die Auflast kompensierbaren Auftriebskräfte in den Aufhängeträger 15 und von dort als Zugkraft in den Pfahl 3 ab (Fig. 1).In the starting position ( Fig. 2a), the floating body 6 hangs on the suspension rods 17 , which derive their load via the anchor nuts 18 , 19 and 20 on brackets 9 and suspension brackets 15 and 16 , respectively. The suspension bracket 16 releases its load via the hydraulic cylinder piston assemblies 21 used as lowering presses into the suspension bracket 15 , which is fixedly mounted on the pile head. A support press 22 transfers the buoyancy forces that cannot be compensated for by the load into the suspension bracket 15 and from there as a tensile force into the pile 3 ( FIG. 1).

Nunmehr wird der schwimmfähige wasserdichte Kasten 6 mit Hilfe der Hydraulikzylinderkolbenanordnungen 21 schrittweise oder konti nuierlich lage- und lastkontrolliert abgelassen (Fig. 2b).Now the buoyant, watertight box 6 is drained with the help of the hydraulic cylinder piston assemblies 21 step-by-step or continuously in a position and load-controlled manner ( FIG. 2b).

Abhängig von der Steifigkeit der Pfähle 3 wird eine im einzelnen nicht näher dargestellte, demontierbare horizontale Aussteifung aus Stahl oder anderen geeigneten Materialien in Höhe der Pfahlköpfe eingebaut, welche Horizontallasten außerhalb der Baugrube in den Baugrund einleitet. Diese Aussteifung kann u. a. durch die Aufhängeträger 15 übernommen werden, die die Pfahlköpfe unter einander verbinden.Depending on the rigidity of the piles 3 , a detachable horizontal stiffener made of steel or other suitable materials, not shown in detail, is installed at the level of the pile heads, which introduces horizontal loads outside the excavation pit into the ground. This stiffening can be carried out, inter alia, by the suspension beams 15 which connect the pile heads to one another.

Der Schwimmkasten 6 wird bei seiner Absenkung am oberen Ende oder an tiefergelegenen Stellen der Baugrubenumschließung 2 durch nicht dargestellte Fender geführt, deren Abstand zum Schwimmkörper 6 durch Hydraulikpressen einstellbar ist. Die Horizontallasten werden in steife Baugrundkonstruktionen hinter der Umschließung 2 eingeleitet. The floating box 6 is guided in its lowering at the upper end or at lower points of the construction pit enclosure 2 by fenders, not shown, whose distance to the floating body 6 is adjustable by hydraulic presses. The horizontal loads are introduced into rigid foundation structures behind enclosure 2 .

Im Zuge des Baufortschrittes werden die zunehmenden Bauwerkslasten zunächst über die Aufhängungen 17, die Festsetzungen 20, den Aufhängeträger 16, die Hydraulikzylinder 21 und den Aufhängeträger 15 in den Pfahl 3 geleitet. Die Festsetzung 19 ist nicht wirksam. Wenn ein bestimmter Bauzustand erreicht ist, werden die Hydraulikzylinderkolbenanordnungen 21 gleichmäßig abgelassen, und dadurch das Bauwerk weiter in das Grundwasser gesenkt. Wenn der verfügbare Weg der Hydraulikzylinderkolbenan ordnung 21 aufgebraucht ist wird die Festlegung 19 aktiviert und anschließend die Festlegung 20 gelöst, wonach der abgesenkte Aufhängeträger 16 ohne Last in seine obere Ausgangsposition zurück gebracht werden kann und für eine neue Belastungsfolge zur Verfügung steht. Pressenweg und -last können genau kontrolliert und gesteuert werden (Fig. 2c).As the construction progresses, the increasing structural loads are first passed into the pile 3 via the suspensions 17 , the fixings 20 , the suspension bracket 16 , the hydraulic cylinders 21 and the suspension bracket 15 . Fixing 19 is not effective. When a certain state of construction is reached, the hydraulic cylinder piston assemblies 21 are evenly drained, thereby lowering the structure further into the groundwater. When the available path of the hydraulic cylinder piston arrangement 21 is used up, the fixing 19 is activated and then the fixing 20 is released , after which the lowered suspension bracket 16 can be returned to its upper starting position without load and is available for a new load sequence. Press travel and load can be precisely controlled and controlled ( Fig. 2c).

Im Ringraum B zwischen Dichtungsrohr 7 und Pfahl 3 steht Grundwasser 4 an. Nach Erreichen der endgültigen Position wird der Zwischenraum zwischen vorbereiteter Bauwerkssohle 1 und Unterkante Bauwerk mit Beton 25 verpreßt (Fig. 2d). Das kann beispielsweise über den Zwischenraum 8 zwischen Pfahl 3 und umschließendem Dichtungsrohr 7 erfolgen, in welchem zu diesem Zeitpunkt das Grundwasser 4 in voller Höhe ansteht. Anschließend wird auch dieser Zwischenraum 8 verfüllt oder verpreßt. Die endgültigen Bauwerkslasten können dabei über die Bodenplatte 24 allein, aber auch zusätzlich über die Pfähle 3 oder über die Pfähle 3 allein ohne oder mit einem tragfähigen Verguß innerhalb des Stahlmantels 7 in den Baugrund abgetragen werden. Groundwater 4 is present in the annular space B between the sealing pipe 7 and the pile 3 . After the final position has been reached, the space between the prepared building base 1 and the lower edge of the building is pressed with concrete 25 ( FIG. 2d). This can take place, for example, via the space 8 between the pile 3 and the surrounding sealing tube 7 , in which the groundwater 4 is present in full at this time. Then this space 8 is also filled or pressed. The final structural loads can be removed in the building ground via the floor slab 24 alone, but also additionally via the piles 3 or via the piles 3 alone, or with a load-bearing potting compound within the steel jacket 7 .

Das Bauwerk kann in der beschriebenen Weise über den gesamten Grundriß in einem Stück oder auch getrennt in jeweils für sich schwimmfähigen einzelnen Abschnitten erstellt werden.The structure can in the manner described over the entire Floor plan in one piece or separately in each case buoyant individual sections are created.

Claims

1. Device for position and load-controlled lowering of a manure part of a building generated in the form of a buoyant watertight box into a construction pit filled with groundwater in the course of enlargement of the foundation part to the construction work, the foundation part via hydraulic cylinder piston arrangements and on pile heads of in the excavation pit arranged, vertical piles attached suspension bracket is suspended from the piles and is provided with sealing pipes surrounding the piles, retaining the groundwater and extendable at its upper end, characterized in that
that the sealing tubes ( 7 ) surround the piles ( 3 ) with free play space,
that the hydraulic cylinder piston assemblies ( 21 ) are arranged between the suspension brackets ( 15 ) mounted on the pile heads and further suspension brackets ( 16 ) arranged above them, and
that the foundation part ( 6 ) is suspended via suspension rods ( 17 ) which are guided through the suspension supports ( 15 , 16 ) and which can alternately be fixed therein and extendable at their upper end.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the foundation part ( 6 ) and the attached to the pile heads on suspension beams ( 15 ) support presses ( 22 ) are interposed.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the suspension rods ( 17 ) with anchor nuts ( 19 , 20 ) on the suspension brackets ( 15 , 16 ) can be fixed.