DE4447973B4

DE4447973B4 - Verfahren zum Feststellen von Schlosssprüngen an Spundwandbohlen

Info

Publication number: DE4447973B4
Application number: DE4447973A
Authority: DE
Inventors: Peter Loster
Original assignee: Arcelor Profil Luxembourg SA
Current assignee: ArcelorMittal Belval and Differdange SA
Priority date: 1994-11-25
Filing date: 1994-11-25
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2014-11-26
Also published as: DE4442015A1; DE4442015B4

Abstract

Ein Verfahren zum Feststellen von Schlosssprüngen während des Einbringens von Spundwandbohlen zeichnet sich dadurch aus, dass die in die Spundwandbohlen eingebrachte Energie oder Leistung, bzw. eine mit dieser Energie oder Leistung korrelierte Größe, fortlaufend gemessen und auf Schlosssprünge ausgewertet wird. Beim Vergleich unterschiedlicher Messungen werden abweichende Verläufe festgestellt und daraus Verläufe festgestellt und daraus Schlosssprünge abgeleitet.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Feststellen von Schloßsprüngen an Spundwandbohlen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Im Tiefbaubetrieb werden zum Stützen von Erdwänden bei Erdaushüben, z.B. bei Baugruben, im Kanalbau und dgl. Spundbohlen bzw. Pfähle verwendet, die zu einer kontinuierlichen Spundwand zusammenhängend montiert werden, um eine einwandfreie Abdichtung zu erzielen und die erforderliche mechanische Festigkeit zu gewährleisten. Dies wird dadurch erreicht, dass die einzelnen Spundwandbohlen miteinander durch Schlösser verbunden werden. Die Bohlen werden dabei in Form von Profilen nebeneinander und ineinandergreifend durch Rammen, Pressen, Vibrationen oder dgl. in den Boden eingetrieben. Bei den hohen Kräften, die während des Einbringens der Bohlen auftreten, entstehen extrem hohe Spannungen, die bei mechanischen Fehlern, Fehlern bei der Bauausführung, aus Gründen der Geologie oder dgl. einen Schloßsprung zur Folge haben können, d.h., dass die Verbindung zweier benachbarter Bohlen unterbrochen wird und die Profile, die die Schloßverbindung herstellen, ab einer bestimmten Tiefe nicht mehr miteinander verbunden sind. Nicht geschlossene Spundwände haben geringere mechanische Eigenschaften als berechnet und sind undicht. Dies kann kurzfristig oder auch erst nach Jahren zu erheblichen Schäden führen, wie z.B. undichte und einstürzende Baugruben oder Schäden durch Hinterspülen oder Absinken einer Kaibefestigung zeigen. Aus diesen Gründen ist es zur Qualitätssicherung erforderlich, die Schloßverbindungen gründlich zu überprüfen.
Um diese Probleme zu lösen, wurde bereits ein Verfahren vorgeschlagen, nach dem am Bohlenfuß ein Bolzen quer durch das Spundwandschloß geführt wird, der einen Stromkreis schließt. Die erforderlichen Kabel werden entlang des Spundwandschlosses nach oben geführt. Wenn die später gerammte Spundbohle den Bohlenfuß im Schloß erreicht hat, wird der Bolzen automatisch abgeschert und der Stromkreis unterbrochen. Ein derartiges Verfahren hat den Nachteil, dass die zu verlegenden Kabel relativ aufwendig sind und beschädigt werden können, so dass diese Methode keine ausreichende Sicherheit gewährleistet und keine größere Verbreitung gefunden hat.
Des weiteren wurde bereits vorgeschlagen, im Schloßbereich der zu rammenden Bohle einen Sensor zu montieren, der aus einer ein Magnetfeld erzeugenden Spule besteht. Dringt Metall in dieses Magnetfeld ein, führt dies zu einer Impedanzänderung, die von einem Messgerät registriert wird. Das Messgerät zeigt an, ob Metall im Schloß nicht vorhanden ist, d.h. ein Schloßsprung vorliegt, oder ob Metall im Schloß vorhanden ist, d.h. keine Schloßsprengung vorliegt. Diese Methode hat den Nachteil, dass sie aufgrund der aufwendigen Installation und hohen Kosten nur teilweise eingesetzt wurde, so dass eine Überprüfung des Schloßsprunges bei allen gerammten Bohlen aus wirtschaftlichen Gründen ausschied.
Zum Stand der Technik werden folgende Druckschriften benannt:
DE 37 16 431 A1 „Einrichtung zur Steuerung eines Pfahlrüttlers"
DE 32 05 855 A1 „Verfahren u. Vorrichtung zum automatischen Steuern des Einrammens eines länglichen bzw. verlängerten Teils in den Boden", und
DE 22 40 385 A „Verfahren zur Steuerung der Kraft beim Eintreiben eines Pfahls und Gerät zur Durchführung des Verfahrens"
Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zu schaffen, mit denen die Integrität von Spundwänden auf einfache und sichere Weise überprüft werden kann, ohne dass aufwendige Signalleitungen an den Bohlen verlegt werden oder die Bohlen zur Überprüfung wieder hochgezogen werden müssen bzw. der Boden ausgehoben werden muss.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, dass die in die Spundwandbohlen eingebrachte Energie oder Leistung oder eine mit dieser Energie oder Leistung korrelierte Größe oder Körperschall oder die Schwingungen, welche hierbei in den Nachbarbohlen erzeugt werden, tiefenabhängig gemessen werden, und dass solche Messungen verglichen werden, um abweichende Verläufe festzuhalten, welche Schlosssprünge anzeigen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In der Erfindung wird vorgeschlagen, Schloßsprünge während des Einbringens der Spundwandbohlen festzustellen, indem die bei einem Schloßsprung auftretenden physikalischen Phänomene beurteilt werden, die sich daraus ergeben, dass die eingebrachte Leistung sich aufteilt in die Überwindung des Spitzenwiderstandes Rt, der Oberflächenreibung Ra und der Schloßreibung Rs. Der Wert Rt bleibt abhängig von der geologischen Schichtung in etwa gleich groß, während die anderen beiden Werte mit zunehmender Tiefe ansteigen. Die eingebrachte Energie, die Leistung oder korrelierte Größen sowie die Tiefe werden bei dieser Methode gemessen. Tritt ein Schloßsprung auf, wird eine erhebliche Arbeit zum Aufbrechen des Schlosses benötigt, was zu einer erhöhten Energieaufnahme in einem bestimmten Tiefenbereich führt. Ist die Bohle aus dem Schloß gesprungen, erhöht sich der Anteil aufgrund der Schloßreibung nicht weiter. Durch Vergleich einer Messung bei einwandfrei geschlossener Bohle mit der Messung bei nicht geschlossener Bohle (Schloßsprung) treten somit nachweisbare Abweichungen in den aufgetragenen Werten auf.
Beim Einbringen der Bohlen werden Schwingungen auf die Nachbarbohlen durch die Schlösser übertragen. Die Messungen der Schwingungen bzw. des Körperschalls in einer Nachbarbohle zeigen, daß die Schwingungen mit zunehmender Tiefe und damit zunehmender Schließung zunehmen. Tritt ein Schloßsprung auf, bleibt die Länge der Schließung im Anschluss an den Schloßsprung weitgehend unverändert, so daß weniger Schwingungen übertragen werden. Werden diese Schwingungs- oder Schallsignale tiefenabhängig aufgezeichnet, ergeben sich entscheidende Änderungen in der Aufzeichnung. Auf diese Weise lassen sich durch tiefenabhängiges Messen der Schallsignale bzw. Schwingungen und entsprechende Auswertung Schloßsprünge feststellen. Dabei können bestimmte Schwingungen bzw. Schwingungsfrequenzen, etwa durch Einschalten eines Filters oder einer spe ziellen Messtechnik, z.B. Lock-In-Verstärker, zur Auswertung herangezogen werden. Es ist jedoch auch möglich, durch Vergleichen der Messergebnisse von Nachbarbohlen als Referenz Abweichungen und damit Schloßsprünge festzustellen.
Eine weitere Anordnung ermöglicht den Nachweis durch Anbringen einer Sperre, z.B. durch Zuschweißen oder Anschweißen eines Stahlstückes am unteren Ende des Schlosses der eingerammten Bohle. Erreicht die nachfolgende Bohle diese Stelle, kann durch erhöhte Vibrationsübertragung von einer ordnungsgemäßen Einbringung der Bohlen ausgegangen werden.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt.
1 eine schematische Darstellung der beim Einbringen von Bohlen auftretenden Leistung bei normal geschlossenem Schloß,
2 eine Darstellung entsprechend der nach 7 mit Schloßsprung,
3 eine Schallmessung bei geschlossenem Schloß,
4 eine Schallmessung bei Schloßsprung, und
5 die Darstellungeiner verbesserten Methode bei verschlossenem unterem Ende des Schlosses der gerammten Bohle.
Bei einem Verfahren zum Feststellen von Schloßsprüngen während des Einbringens der Bohlen nach den 1–4 wird davon ausgegangen, daß die eingebrachte Leistung aufgeteilt wird in die Überwindung, der Schloßreibung Rs, der Mantelreibung Ra und des Spitzenwiderstandes Rt. Rt ändert sich im wesentlichen mit der geologischen Schichtung, bleibt im Vergleich zur Nachbarbohle aber etwa gleich. Die entsprechenden Kurvenwerte sind mit 60, 61, 62 bezeichnet. Bei einem Schloßsprung wird, wie in 2 angedeutet, aufgrund des Wegfalls der Reibung Rs die Kurve 63 an der Stelle 64 des Schloßsprunges in einen Kurvenverlauf 65 abgeändert, wobei vom Schloßsprung 64 beginnend nach abwärts der Wert für die Schloßreibung Rs einen etwa konstanten Wert annimmt. Durch Vergleich der Werte Rs nach 1 und 2 lässt sich damit aufgrund der Abweichung der festge stellten Werte messen, ob ein Schloßsprung aufgetreten ist oder nicht. In den 3 und 4 ist schematisch dargestellt, wie beim Einrammen einer Bohle Schwingungen auf die Nachbarbohle durch die Schlösser übertragen werden. Die Messungen dieser Schwingungen bzw. des Körperschalls in einer Nachbarbohle nehmen mit zunehmender Tiefe und damit zunehmender Schließung kontinuierlich zu (Kurve 66). Im Falle eines Schloßsprunges 69 bleibt die Länge der Schließung gleich (Kurve 70), wodurch weniger von den Schwingungen übertragen wird. Bei einer tiefenabhängigen Aufzeichnung, wie in den 3 und 4, lässt sich somit bei entsprechender Messung und Auswertung der Schwingungen bzw. Schallsignale feststellen, ob Schloßsprünge aufgetreten sind oder nicht. Die Methode kann dadurch verbessert werden, daß nur bestimmte Schwingungen zur Auswertung herangezogen werden, z.B. durch Einsetzen eines Filters oder durch Anwendung einer bestimmten Meßtechnik, z.B. Lock-In-Verstärker. Die Normierung der Meßwerte mit der gemessenen Rammleistung oder korrelierter Werte ist in der Regel erforderlich.
Die Methode kann ferner dadurch verbessert werden, daß das untere Ende des Schlosses der bereits gerammten Bohle in geeigneter Weise geschlossen wird, wie in 5 schematisch angedeutet. Beim Erreichen dieser Stelle wird sowohl der Energieaufwand als auch die Schwingungsübertragung erhöht, was zu den in 2 mit 71 und 4 mit 72 bezeichneten Spitzen führt. Eine spezielle Ausführung ist durch Anschweißen eines Stahlblechs 73 am unteren Ende des Schlosses 74 gezeigt.

Claims

Verfahren zum Feststellen von Schlosssprüngen während des Einbringens von Spundwandbohlen, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Spundwandbohlen eingebrachte Energie oder Leistung oder eine mit dieser Energie oder Leistung korrelierte Größe oder der Körperschall oder die Schwingungen, welche hierbei in den Nachbarbohlen erzeugt werden, tiefenabhängig gemessen werden, und dass solche Messungen verglichen werden, um abweichende Verläufe festzustellen, welche Schlosssprünge anzeigen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Einbringen der Spundwandbohlen eingebrachte Energie oder Leistung oder eine mit dieser Energie oder Leistung korrelierte Größe tiefenabhängig aufgezeichnet wird und diese Aufzeichnungen auf Schlosssprünge ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Einbringen einer Bohle die Schwingungen oder Schallsignale aufgezeichnet werden, die über die Schlösser auf die Nachbarbohlen übertragen werden, und dass diese Aufzeichnungen auf Schlosssprünge ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen bzw. Schallisignale tiefenabhängig aufgezeichnet werden.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Schwingungen durch Verwendung eines Filters oder einer bestimmten Messtechnik herausgefiltert und ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Schwingungen durch Verwendung eines Lock-In-Verstärkers ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich der gemessenen Schwingungen mit der eingebrachten Energie oder ei ner der Energie korrelierten Größen vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messungen an Nachbarbohlen miteinander verglichen und durch Feststellen entsprechender Abweichungen Schlosssprünge festgestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung der Ausbreitung der Signale ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperre am unteren Schlossende der Vorläuferbohle angebracht und die erhöhte Leistung und/oder die Schwingungsübertragung von der Folgebohle beim Erreichen und/oder Durchbrechen dieser Sperre festgestellt bzw. gemessen wird.