DE4421461C2 - Verfahren zum Herstellen einer temporären Tragkonstruktion unter Verwendung eines durch Gefrieren von wasserhaltigem Füllmaterial hergestellten Tragkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer temporären Tragkonstruktion unter Verwendung eines durch Gefrieren von wasserhaltigem Füllmaterial hergestellten Tragkörpers.

Anwendung findet die Erfindung als ein Bauwesen (z. B. Brückenbau) anwendbares Tragwerk, das in der Regel vorübergehend bis zur Erstellung eines dauerhaften Bauwerks Lasten abträgt. Die Belastung kann dabei sowohl durch Erd- und Wasserdruck als auch durch das Gewicht weiterer Tragkonstruktionen (z. B. Brücken) wie auch durch Verkehrslasten gegeben sein.

Es ist seit langem bekannt, wasserhaltigen Boden durch Gefrieren zu verfestigen. Dabei werden vornehmlich auf Druck beanspruchte Baukörper wie Tunnel und Schächte hergestellt (siehe z. B. KLEIN, J.: Bautechnik von Tagesschächten im Steinkohlebergbau, Geotechnik 6 (1983), Nr. 3, Deutsche Gesellschaft für Erd- und Grundbau, Essen; BRAUN, B.: German and Swiss Experience with Ground Freezing, Tunnels & Tunneling 17 (1985) Nr. 12, Seite 47-50; JESSBERGER, H. L.: Bodenverfestigung durch Einpressen und Vereisung, Grundbautaschenbuch, Teil 2, Verlag Ernst und Sohn, Berlin).

In jüngeren Zeiten wurden gefrorene Tragkörper hergestellt, die neben der Druckfestigkeit auch die Zugfestigkeit gefrorenen Bodens ausnutzen und planmäßig auf Biegung beansprucht sind (siehe z. B. ORTH W., KUPPEL J., GOGOLOK A.: Baugrubensicherung und Böschungsstabilisierung, zwei ausgeführte Beispiele, Vortrag Baugrundtagung 1988, Hamburg, Deutsche Gesellschaft für Erd- und Grundbau Essen).

Zur Erhöhung der Biegefestigkeit von Frostkörpern wurden weiterhin Bewehrungsglieder, bestehend aus den Gefrierrohren und/oder gesonderten Zuggliedern vorgeschlagen (siehe Offenlegungsschrift 23 21 759).

Rein auf Druck beanspruchte Frostkörper sind aufgrund ihrer speziellen Form und Eigenart nur in begrenzten Fällen anwendbar. Bei Problemstellungen, die auf Biegung beanspruchte Tragkörper verlangen, wird die Anwendbarkeit gefrorener Tragkörper durch die geringe Biegefestigkeit infolge der im Vergleich zur Druckfestigkeit geringeren Zugfestigkeit begrenzt. Da gefrorene Böden insbesondere bei hoher Beanspruchung stark anwachsende Kriechverformungen aufweisen, kann dieses Problem auch durch eine Zugbewehrung nur vorübergehend gelöst werden, da diese durch die Kriechverformungen in der Druckzone des gefrorenen Materials im Laufe der Zeit entlastet wird, was nur durch ständiges Nachspannen vermieden werden könnte.

Ausschließlich aus Metall und/oder Beton bestehende Konstruktionen können wegen ihres Gewichts in der Regel nur in relativ kleinen Einheiten vorgefertigt werden, weil diese andernfalls nicht mehr transportierbar sind. Insbesondere bei Arbeiten auf nur kurzzeitig absperrbaren Verkehrswegen (Bahnlinien, Autobahnen) ist eine weitgehende Verlagerung der Montagearbeit von der Baustelle in die Vorfertigung notwendig. Weiterhin müssen schlanke Metallbauteile in der Regel gegen Stabilitätsversagen mit relativ aufwendigen Verbindungsmitteln versteift werden, was wiederum mit einem hohen Arbeitsanteil auf der Baustelle verbunden ist. Das Dämpfungsverhalten von reinen Metallkonstruktionen ist wegen ihres begrenzten Gewichts sowie wegen ihrer Materialeigenschaften insbesondere bei dynamischer Belastung (Verkehr) oftmals unbefriedigend. Schließlich sind Temporärkonstruktionen aus Metall und vor allem aus Beton in der Regel nur unter mehr oder weniger starker Beschädigung oder durch ihre Zerstörung rückbaubar, teilweise müssen sie auch im Boden zurückgelassen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit dem eine Tragkonstruktion hergestellt wird, welche möglichst biegefest ausgebildet und somit mit einer geringen Bauhöhe verwendbar, in hohem Maße vorgefertigt transportierbar, einfach zusammenbaubar sowie leicht und beschädigungsfrei wieder zerlegbar ist. Dabei sollen Umweltbelastungen in der Bauphase sowie das Zurücklassen fremder Stoffe oder Bauteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Herstellen einer temporären Tragkonstruktion unter Verwendung eines durch Gefrieren von wasserhaltigem Füllmaterial hergestellten Tragkörpers erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Einsatzort der Tragkonstruktion eine Anzahl von Biegeträgern angeordnet wird, daß zwischen die Biegeträger wasserhaltiges Füllmaterial eingefüllt wird, bis die Biegeträger im Füllmaterial eingebettet sind, daß das Füllmaterial gefroren wird, so daß ein Verbundtragwerk entsteht, daß am Ende der Nutzungsdauer das Füllmaterial aufgetaut und im wesentlichen wiederverwendbar entnommen wird und daß schließlich die Biegeträger abgebaut werden.

Die Träger können einzeln angeordnet oder vor dem Einfüllen des Füllmaterials untereinander verbunden werden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile gegenüber unverstärkten Frostkörpern bestehen in einer höheren Biegefestigkeit und damit einer geringeren Bauhöhe, einem einfacheren paßgenauen Vorprofilieren sowie einer einfacheren Befestigung von Einbauten (Fahrbahnen, Masten, Geländer usw.). Infolge des stark nichtlinearen Spannungs-Verformungsverhaltens von Eis und Eis-Granulatgemischen führt auch eine relativ geringe Lastumlagerung auf die Biegeträger durch die Verbundwirkung zu einer starken Verlangsamung der Kriechverformungen und damit zu erheblich größerer Standzeit. Gegenüber herkömmlichen Trägersystemen besteht der Vorteil, daß die Biegeträger oder Trägerroste nur für einen Teil der späteren Beanspruchung zu bemessen und deshalb kleiner und leichter sowie einfacher zu transportieren und paßgenau einzubauen sind. Die Komponente "Füllmaterial" kann als Schütt-, Pump- oder Blasgut einfach und schnell angeliefert und eingebaut werden. Gegenüber Verbundkörpern aus anderem Material (z. B. Stahl und Beton) besteht der Vorteil, daß die Elemente am Ende der Nutzungsdauer durch Auftauen einfach und zerstörungsfrei wieder getrennt und separat abtransportiert werden können. In der Regel ist damit eine volle Wiederverwendbarkeit gegeben.

Als Beispiel wird in Fig. 1 und Fig. 2 eine Gleissicherung nach dem Schwellenersatzträgerverfahren dargestellt. Dabei wird ein Rost aus Schwellenersatzträgern 3 mit dazwischenliegendem gefrorenem Boden 4 als Gleissicherung angewendet, um darunter einen vorgefertigten Tunnelkörper 2 unter Aufrechterhaltung des Verkehrs auf der Verbundplatte einpressen zu können. Die Verbundplatte, bestehend aus den Biegeträgern 3 und dem gefrorenen Boden 4, ruht auf dem Erddamm 1, im Laufe des Vortriebs wird sie zunehmend auf die Auflagen 8 des Stahlbetonrahmens 2 umgelagert. Gegenüber den bisherigen Anwendungen erlaubt die Anwendung der Erfindung eine geringere Höhe des Frostkörpers und vermeidet insbesondere das aufwendige sukzessive Entfernen desselben im Zuge des Vortriebs, da der nunmehr verstärkte Frostkörper zwischen Schwellen und Tunnelkörper Platz hat und somit unterfahren werden kann.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen einer temporären Tragkonstruktion unter Verwendung eines durch Gefrieren von wasserhaltigem Füllmaterial hergestellten Tragkörpers mit folgenden Merkmalen:

• - am Einsatzort der Tragkonstruktion wird eine Anzal von Biegeträgern angeordnet,
• - zwischen die Biegeträger wird wasserhaltiges Füllmaterial eingefüllt, bis die Biegeträger im Füllmaterial eingebettet sind,
• - das Füllmaterial wird gefroren, so daß ein Verbundtragwerk entsteht,
• - am Ende der Nutzungsdauer wird das Füllmaterial aufgetaut, das Füllmaterial wird im wesentlichen wiederverwendbar entnommen, und die Biegeträger werden abgebaut.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegeträger vor dem Einfüllen des Füllmaterials untereinander verbunden werden.