EP2453062B1

EP2453062B1 - Verfahren und System zur Spriessung von Baugruben

Info

Publication number: EP2453062B1
Application number: EP10191340.8A
Authority: EP
Inventors: Alessandro Minotto; Christian Reinhard; Albino Barone
Original assignee: Marti AG Bern Moosseedorf
Current assignee: Marti AG Bern Moosseedorf
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2030-11-16
Also published as: EP2453062A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den technischen Bereich des Tiefbaus, und insbesondere auf die Spriessung von seitlichen Wänden in Baugruben.
Bei Tiefbauarbeiten müssen die Seitenflächen des ausgegrabenen Volumens stets so abgestützt werden, dass die benachbarte Erdmasse nicht einstürzt. Zur Sicherung von Baugruben werden heute Anker, etappierte Bauweise mit Bermen oder Spriessungen in einer Baugrube oder einem Teilbauwerk angewendet. Bei schmalen Baugruben und Gräben kommen oft Spriessungen zur Anwendung. Solche Spriessungen sind zum Beispiel mit einem Gewinde versehen und können somit manuell verstellt und angespannt werden. Sie sind üblicherweise geeignet, um eine individuelle Belastung von bis zu 200 Tonnen zu tragen.
Bei sehr tiefen Gruben, wie zum Beispiel bei einem unterirdischen Parkhaus oder beim Unterbau eines grösseren Gebäudes liegen die abzustützenden Seitenflächen der Baugrube weit auseinander. Bei solchen Grossbauten sind die statischen Kräfte, welche für das Abstützen der grossen Erdmasse notwendig sind, auch wesentlich grösser, und zwar bis zu 1000 Tonnen oder mehr. Herkömmliche Spriessungen sind für solche Abstände und solche Kräfte nicht ausreichend. Daher werden die Seitenflächen in solchen Fällen üblicherweise mittels Erdanker abgestützt. Erdanker werden tief in die benachbarten Erdmengen eingelassen. Eine Voraussetzung für die Anwendung von Erdankern ist die Gegebenheit einer Geologie, welche die Anwendung von Erdankern erträgt bzw. erlaubt. In dicht bebauten Gebieten ist es jedoch oftmals nicht möglich, in das Nebengrundstück einzudringen, weil das Erdreich schon mit Fundamenten, Abwasserkanälen, Stromkabeln und dergleichen belegt ist. Ferner ist es üblich, dass der Besitzer des Nachbarterrains sogenannte Fremdterrainnutzungsabgaben verlangt, welche die gesamten Kosten solcher Erdanker in die Höhe treiben können. Die Nutzung des Nachbarterrains durch Anker wird nicht nur wegen den hohen Kosten, sondern auch wegen des Bewilligungsverfahrens und der Bodenverdichtungs- (Spannungen im Boden) und Grundwassereinflüsse (z.B. Zement und Zusatzstoffe) immer problematischer.
Es wurde versucht, in solchen grossen Baustellen, lange Spreizbalken, auch Spriesse oder Spriessungen genannt, einzusetzen. Diese Spreizbalken wurden in situ nach Mass auf der Baustelle gefertigt, üblicherweise aus Stahlprofilen, und erstreckten sich über die ganze Breite der Grube. Um die gegenüberliegenden Seitenflächen in wirksamer Weise gegenseitig zu stützen, mussten diese Spreizbalken gewissermassen angespannt werden, um dadurch einen statischen Druck zwischen den Seitenflächen zu erwirken. Der notwendige statische Druck zwischen Spreizbalken und Wandfläche wurde anschliessend mit Füll- oder Packmaterial erreicht.
In diesen Versuchen wurden die Spreizbalken auf die Abmessungen der Baugrube zugeschnitten bzw. darin aufgebaut. Solche Arbeit ist sehr aufwendig, erfordert die Anwesenheit eines erfahrenen Schweisstechnikers, sowie dessen Schweissausrüstung und erzwingt den Stopp anderer Bauaktivitäten für längere Zeit (zum Beispiel mehrere Tage oder Wochen) während des Erstellens der Spriessung. Sollten die Spreizbalken schräg zur Wandfläche eingesetzt werden, so wird die Wandfläche zuerst mit einem entsprechenden Winkelteil ausgestattet, welches mit einer schrägen Anschlussfläche orthogonal zum Spreizbalken versehen ist. Auf diese Weise wird die statische Last entlang der Spriessachse orthogonal in die Wandfläche geleitet.
Die notwendigen statischen Druckkräfte werden von Bauingenieuren vorgängig berechnet, und müssen während der ganzen Bauzeit bzw. des Bauzustandes stets eingehalten werden. Bei herkömmlichen Verfahren können die statischen Druckkräfte beim Einbau der Spreizbalken höchstens grob eingeschätzt werden; danach ist es schwierig, die Spannung in den Spriessbalken präzise zu messen.
Das Dokument US2010/0054869 (Meyer ) beschreibt ein Spriessungsverfahren in welchem reguläre Stahlträger (H-Profile) als Spriessbalken angewendet werden. Spezielle Eck- und Verbindungselemente werden bereitgestellt, um die Stahlträger in Position zu halten. Die gesamte Struktur wird, z.B. durch Ketten, suspendiert, während die Pfählunger rundum die Spriessungsstruktur eingerammt werden. Dieses Dokument beschreibt ein Verfahren in weiches ein Satz von Spriessmodulen bereitgestellt wird, darunter eine Mehrzahl von länglichen Spriessabschnitten und eine Mehrzahl von Endanschiussmodulert wobei jedes Spriessmodul mindestens einen mechanischen Kupplungsanschluss aufweist, einen zweiten Schritt, ir welchem mindestens ein länglicher Spriessaufbau aus längs aneinander zusammen befestigten Spriessmodulen zusammengestellt wird, wobei der Spriessaufbau (3) aus mindestens einem der genannten Spriessabschnitte besteht, und wobei jedes Ende des Spriessaufbaus (3) mit einem der genannten Endanschlussmodule versehen ist.
Das im Dokument US2010/0054869 beschriebene modulare Spriessungssystem umfasst einen Satz von Spriessmodulen, welche zum Aufbau eines länglichen Spriessaufbaus längs miteinander befestigbar sind, die Spriessmodule umfassend eine Mehrzahl von länglichen Spriessabschnitten und eine Mehrzahl von Endanschlussmodulen, wobei jedes Spriessmodul mindestens einen mechanischen Kupplungsanschluss aufweist, und eine Mehrzahl von Haltemodule, welche an den seitlichen Flächen der Baugrube befestigbar sind, wobei jedes Haltemodul ein Spriessanschlussteil aufweist, und wobei jedes Spriessanschlussteil mit mindestens einem der Endanschlussmodule gegenseitig mechanisch anschhessbar ist.
Das im Dokument US2010/0054869 beschriebene Spriessungsverfahren bzw. -system hat den Nachteil, dass die Spriessungsbatken unter Berücksichtigung der Ausmasse der Baugrube vorgefertigt werden müssen. Ferner müsse man, wenn sie zusammengesetzten Spreizbacken zwischen zwei schon bestehenden Seitenflächen einer Baugrube eingestellt werden sollen, zum Füll- oder Packmaterial greifen, wie oben beschrieben, um den notwendigen statischen Druck zwischen Spreizbalken und Wandfläche zu erreichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und ein Spriesssystem anzubieten, welches unter anderem die oben genannten Nachteile der herkömmlichen Verfahren beseitigt.
Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur gegenseitigen Spriessung mindestens zweier seitlichen Flächen einer Baugrube bereitzustellen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

einen ersten Schritt, in welchem ein Montagesatz von Spriessmodulen bereitgestellt wird, darunter eine Mehrzahl von länglichen Spriessabschnitten, mindestens ein länglich ausdehnbares Anspannungsmodul und eine Mehrzahl von Endanschlussmodulen, wobei jedes Spriessmodul mindestens einen mechanischen Kupplungsanschluss aufweist, welcher beliebig an den jeweiligen Kupplungsanschlüssen der anderen Spriessmodule ankuppelbar ist,
einen zweiten Schritt, in welchem mindestens ein länglicher Spriessaufbau aus längs aneinander zusammen befestigten Spriessmodulen zusammengestellt wird, wobei der Spriessaufbau aus mindestens einem der genannten Spriessabschnitte und einem genannten Anspannungsmodul besteht, und wobei jedes Ende des Spriessaufbaus mit einem der genannten Endanschlussmodule versehen ist,
einen dritten Schritt, in welchem der Spriessaufbau zwischen den mindestens zwei abzuspriessenden Flächen angeordnet, und durch eine Ausdehnung des Anspannungsmoduls gegen die Flächen angespannt wird, wobei das Anspannungsmodul mittels einer vorübergehend angebrachten oder eingesetzten Anspannungsvorrichtung betätigt wird,
einen vierten Schritt, in welchem das Anspannungsmodul in einem angespannten Zustand mittels einer Blockieranordnung bzw. -vorrichtung (z.B. mechanisch) verriegelt wird,
einen fünften Schritt, in welchem die Anspannungsvorrichtung von dem Anspannungsmodul derart entfernt wird, dass das Anspannungsmodul in seinem angespannten, verriegelten Zustand bleibt.

Diese modulare Bauweise ermöglicht eine sehr schnelle Montage der Spriessungen, sowie einen sehr schnellen und einfachen Abbau. Die Module werden vorzugsweise lösbar zusammengestellt, was zur Folge hat, dass die Module immer wieder verwendbar sind, und zwar für viele unterschiedliche Baugruben. Da das Anspannungsmodul mittels einer separaten, entfernbaren Anspannungsvorrichtung (etwa eine Presse) angespannt werden kann, ist die Installation mehrerer Spriessungen mit nur einer Presse möglich. Das Verriegeln des Anspannungsmoduls ermöglicht eine leichte Handhabung und einen schnellen und einfachen Einbau der Spriessungen.
In einer Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens umfasst die genannte Mehrzahl von länglichen Spriessabschnitten Spriessabschnitte von vorbestimmten unterschiedlichen Längen, wobei im zweiten Schritt die Spriessabschnitte derart ausgewählt werden, dass das längliche Mass des zusammengestellten Spriessaufbaus grob an den Abstand zwischen den abzuspriessenden seitlichen Flächen angepasst wird, und wobei im dritten Schritt das längliche Mass des Spriessaufbaus durch die Ausdehnung des Anspannungsmoduls fein an den Abstand zwischen den abzuspriessenden seitlichen Flächen angepasst wird. Die unterschiedlichen Längen der Spriessabschnitte (zum Beispiel 0,75m, 3m, 4m, 6m) erlauben, durch entsprechende Auswahl der Spriessabschnitte einen Zusammenbau der Spriessungen (auch Spriessaufbau genannt) um deren Längen grob festzulegen. Die feinen Anpassungen werden dann mit dem Anspannungsmodul ausgeführt. Wenn das Anspannungsmodul zum Beispiel über einen Verstellbereich von ca. 300mm verfügt, so muss die grob zusammengebaute Spriessung um höchstens 300mm kürzer sein als das abzuspreizende Mass.
In einer Variante umfasst das Verfahren der Erfindung einen sechsten Schritt, in welchem Haltemodule an die seitlichen Flächen angebracht werden, wobei jedes Haltemodul ein Spriessanschlussteil aufweist, und wobei während des dritten Schrittes mindestens eines der Endanschlussmodule mit einem angebrachten Spriessanschlussteil in einem mechanischen Gefüge zusammengebracht wird. Die Anwendung von vorinstallierten Haltemodulen an den seitlichen Flächen hat den Vorteil, dass der Einsatz der Spriessungen in zwei Etappen ausgeführt werden kann. Die Haltemodule (etwa Wandplatten mit einem Anschluss, an welchen eine Spriessung befestigt werden kann) können in einer ersten Etappe montiert werden, ohne andere Bauarbeiten zu stören. In einer zweiten Etappe können die vorgefertigten Spriessungen einfach und schnell eingesetzt und an die vorbereitenden Haltemodule angeschlossen werden. Es werden auch Haltemodule eingesetzt, deren Spriessanschlussteile so gestaltet sind, dass der Spriessaufbau schräg an das Haltemodul angebracht werden kann. Diese Winkelhaltemodule ermöglichen auf sehr schnelle und einfache Weise die schräge Montage der Spriessungen an die seitlichen Flächen, wobei dadurch auch die Anspannkräfte der Spriessungen auf sichere Weise in die Wand (Fläche) geleitet werden.
Gemäss einer weiteren Variante des Verfahrens wird in einem siebten Schritt eine zweite Anspannungsvorrichtung an das Anspannungsmodul angebracht oder in das Anspannungsmodul eingesetzt, das Anspannungsmodul durch Betätigung der zweiten Anspannungsvorrichtung angespannt, das angespannte Anspannungsmodul durch eine zweite Betätigung der Anspannvorrichtung entriegelt, und das angespannte Anspannungsmodul durch eine zweite Betätigung der Anspannungsvorrichtung abgespannt. Auf diese Weise können die Spriessungen schnell und einfach abgebaut werden. Dies ist besonders wichtig gegen Ende der Tiefbauphase, da zu diesem Zeitpunkt oft keine grossen Kräne mehr zur Verfügung stehen, und die relativ kleinen Spriessmodule können z.B. mit einem kleinen Kran oder einen Gabelstapler gehandhabt werden.
In einer weiteren Variante werden im ersten Schritt die Kupplungsanschlüsse der zusammengestellten Spriessmodule lösbar aneinander befestigt, wobei im siebenten Schritt die Befestigungen der zusammen befestigten Kupplungsanschlüsse mindestens teilweise abgelöst werden, bevor die Anspannungsvorrichtung abgespannt wird. Die Lösbarkeit der Kupplungsanschlüsse zwischen benachbarten Modulen bringt den Vorteil (sie können z.B. mit Schrauben zusammenbefestigt werden), dass sie sehr schnell und einfach zusammen- und abgebaut werden können, und, dass die Module beim Zusammen- und Abbau nicht beschädigt werden (wie das etwa bei zusammengeschweissten Balken der Fall wäre), und können daher immer wieder verwendet werden.
Vorzugsweise wird die breite Baugrube vor dem dritten Schritt des erfindungsgemässen Verfahrens mit mindestens einem Knickhalterungsträger versehen, wobei der Spriessaufbau mit dem Knickhalterungsträger knickfest verbunden wird. Die Spriessaufbauten (auch Spriessungen, Spreizbalken oder Spreizrohre genannt) können in beliebig breiten Baustellen eingesetzt werden, und können die Kompressionskräfte auch zwischen sehr weit entfernten Flächen (z.B. 30m, 50m, 100m oder mehr) halten, solange die Spriessungen keine Richtungsänderung erfahren. Um ein Knicken der Spriessungen zu vermeiden, werden Träger eingesetzt, an welchen die Spriessungen befestigt werden können, um sie lateral zu halten und dadurch ein Knicken zu verhindern.
Ferner sieht die Erfindung vor, ein modulares Spriessungssystem zur gegenseitigen Spriessung mindestens zweier seitlichen Flächen einer Baugrube zur Verfügung zu stellen, wobei das Spriessungssystem umfasst: einen Satz von Spriessmodulen, welche zum Aufbau eines länglichen Spriessaufbau längs aneinander zusammen befestigbar sind, die Spriessmodule umfassend eine Mehrzahl von länglichen Spriessabschnitten, mindestens ein länglich ausdehnbares Anspannungsmodul und eine Mehrzahl von Endanschlussmodulen, wobei jedes Spriessmodul mindestens einen mechanischen Kupplungsanschluss aufweist, welcher beliebig an die jeweiligen Kupplungsanschlüsse der anderen Spriessmodule ankuppelbar ist, wobei das Spriessungssystem eine Anspannungsvorrichtung zur länglichen Ausdehnung des Anspannungsmoduls umfasst, wobei das Ausdehnen und Einfahren des Anspannungsmoduls durch vorübergehendes Einsetzen oder Anbringen der Anspannungsvorrichtung in bzw. an das Anspannungsmodul anspannbar ist, eine Blockieranordnung zur Verriegelung des Anspannungsmoduls in seinem angespannten Zustand, wobei das Anspannungsmodul derart gestaltet ist, dass die Anspannungsvorrichtung vor einem Anspannungsablauf in das Anspannungsmodul eingesetzt, und nach dem Anspannungsablauf von dem Anspannungsmodul entfernt werden kann, eine Mehrzahl von Haltemodulen, welche an die seitlichen Flächen der Baugrube befestigbar sind, wobei jedes Haltemodul ein Spriessanschlussteil aufweist, und wobei jeder Spriessanschlussteil mit einem der Endanschlussmodule gegenseitig mechanisch anschliessbar ist.
Die vielfältige Einsetzbarkeit dieser modularen Bauweise ermöglicht auch eine sehr schnelle Montage der Spriessungen, sowie einen sehr schnellen und einfachen Abbau. Da das Anspannungsmodul mittels einer separaten, entfernbaren Anspannungsvorrichtung (etwa eine Presse) gespannt werden kann, ist die Installation mehrerer Spriessungen auch möglich, wenn nur eine Presse zur Verfügung steht. Das Verriegeln des Anspannungsmoduls ermöglicht eine leichte Handhabung und einen schnellen und einfachen Einbau der Spriessungen.
Gemäss einer Variante umfasst das modulare Spriessungssystem der Erfindung mindestens eine Messvorrichtung zur Messung der axialen Spannung im Spriessaufbau, wobei die Messvorrichtung an eine äussere Fläche eines im Spriessaufbau eingegliederten Spriessabschnitts anbringbar ist. Vorzugsweise ist die Messvorrichtung ein Dehnungsmesser, welcher an die äussere Oberfläche eines der Spriessabschnitte angebracht wird.
Gemäss einer weiteren Variante des Verfahrens bzw. des Systems der Erfindung weist das Anspannungsmodul ein erstes und ein zweites starres Gebilde auf, welche zusammen, durch eine relative Bewegung derselben, einen länglich verstellbaren Körper bilden, wobei das erste Gebilde eine erste Anspannungsfläche und das zweite Gebilde eine zweite Anspannungsfläche aufweist, und wobei die erste und zweite Anspannungsfläche derart gestaltet sind, dass eine Anspannungsvorrichtung vorübergehend an die Anspannungsflächen angebracht bzw. zwischen den Anspannungsflächen eingesetzt werden können und zwar auf solche Weise, dass eine Betätigung der Anspannungsvorrichtung die genannte relative Bewegung erwirkt.
Gemäss einer weiteren Variante des Verfahrens bzw. des Systems ist die Blockieranordnung derart gestaltet, dass das Anspannungsmodul über den Verstellbereich des Anspannungsmoduls stufenlos verriegelbar ist. Das Anspannungsmodul ist somit stufenlos ausdehnbar, und kann auch stufenlos in beliebiger Ausdehnung verriegelt werden. Dadurch kann die Anspannung der Spriessung sehr präzise bestimmt werden.
Gemäss einer weiteren Variante des Verfahrens bzw. des Systems werden die Kupplungsanschlüsse der Spriessmodule so gebildet, dass sie mindestens zwei Symmetrieachsen orthogonal zur Längsachse des jeweiligen Spriessmoduls haben. Unter anderem hat dieses Merkmal den Vorteil, dass die Module viel einfacher und schneller zusammenbaubar sind, und dass die Auswechselbarkeit der Module und daher die Vielfältigkeit der möglichen Spriessaufbau-Gestaltungen wesentlich erhöht werden. Bei asymmetrischen Modulen, wie etwa die Schräg-Montage-Platten (Haltemodule mit schwenkbarem Anschluss), können die Position und der Winkel des Haltemoduls durch eine rotierende Positionierung des Kupplungsanschlusses festgelegt werden
Gemäss einer weiteren Variante des Verfahrens bzw. des Systems sind die Spriessabschnitte Rohrstücke, wobei die Kupplungsanschlüsse Flansche auf den Enden der Rohrstücke sind. Die Anwendung von (zylindrischen) Rohrstücken ermöglicht eine optimale Belastungsfähigkeit für einen minimalen Platzbedarf. Kreisförmige Flansche mit (z.B. 24) regelmässig verteilten Verbindungslöchern lassen sich sehr einfach und vielfältig aneinander kuppeln und befestigen.
In einer weiteren Ausführung sind die Flansche derart normiert gestaltet, dass jeder Flansch eines jeden Spriessmodules beliebig an die Flansche jedes anderen Spriessmodules ankuppelbar ist.
In einer weiteren Ausführung umfasst der Satz von Spriessmodulen mindestens ein Wandhaltemodul, welches Wandhaltemodul eine mit einem Haftprofil versehene Wandmontagefläche aufweist. Mittels mehrerer Vorsprünge oder gar einer Aufrauhung an der Wandmontagefläche kann eine laterale Bewegung des Wandhaltemodules verhindert werden.
In einer weiteren Ausführung ist das Haftprofil ohne Hinterschneidung gebildet, wobei die Wandmontagefläche lösbar an einer der seitlichen Flächen der Baugrube derart montierbar ist, dass das Haftprofil in eine Ausnehmung in der seitlichen Fläche vergiessbar ist. Dadurch kann eine optimale, jedoch nachher ablösbare Haftung der Wandmontagefläche an die seitliche Fläche erreicht werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren, das System und das Anspannelement werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. In diesen Zeichnungen werden gleiche Bezugszeichen für identische oder funktionsähnliche Elemente verwendet.

Fig. 1 zeigt eine Planansicht einer beispielhaften Baustelle.
Fig. 2 zeigt im Schnitt eine Baustelle gemäss Figur 1.
Fig. 3 zeigt einen Vorbereitungsschritt für das Verfahren der Erfindung.
Fig. 4 bis 9 zeigen in perspektivischer Ansicht Schritte eines Verfahrens, in welchem Gebrauch von der Erfindung gemacht wird.
Fig. 10 zeigt eine Planansicht eines Wandhaltemoduls gemäss der Erfindung.
Fig. 11 zeigt wie das Wandhaltemodul von Fig. 10 montiert wird, um das Ende einer Spriessung aufzunehmen.
Fig. 12 und 13 zeigen in Plan- bzw. Perspektivansicht einen Spriess gemäss der Erfindung.
Fig. 14 zeigt ein Anspannelement gemäss der Erfindung.
Fig. 15a und 15b zeigen im Schnitt bzw. in Perspektivdarstellung eine erste Art von Wandanschlussmodul gemäss der Erfindung.
Fig. 16a und 16b zeigen im Schnitt bzw. in Perspektivdarstellung eine Knickhalterung gemäss der Erfindung.
Fig. 17a und 17b zeigen im Schnitt bzw. Perspektivdarstellung eine zweite Art von Wandanschlussmodul gemäss der Erfindung.

Die beigefügten Zeichnungen sind lediglich als illustrative Beispiele vorgesehen, welche dem besseren Verständnis der Erfindung dienen sollen. Sie stellen keine Einschränkung der beanspruchten Erfindung dar.
Aus Fig. 1 ist der Grundriss einer Baugrube ersichtlich, welche von Bauten bzw. Objekten umgeben ist, wie etwa Bäumen 33, einem Haus 32, einer Strasse 31, einem Hochhaus 34 und einer Eisenbahn 35. Diese Baugrube wird auch im Schnitt in Figur 2 gezeigt, wobei das Volumen 1' aus dem Erdreich 2 auszugraben ist. Wegen der unterirdischen Etagen des benachbarten Hochhauses, sowie des Hauses 32 und dessen Erdwärmesonde 36 und der gesamten Kanalisation, den sämtlichen Leitungen usw., kommt die Anwendung von Ankern nicht in Frage. Eine offene Böschung ist auch nicht möglich. Deshalb müssen die Seitenwände der Baugrube abgespreizt werden. Weil die in Fig. 1 angezeigte Baugrube 1 einen ungleichen Umriss hat, müssen mehrere Spriessungen 3 verschiedener Längen und Winkeln schräg zu den Seitenflächen eingesetzt werden. Mit einem herkömmlichen Spriessungssystem müsste jede Spriessung individuell zugeschnitten und montiert werden, und jeder schräge Anschluss einer Spriessung an eine Wand bedürfte eines sondergefertigten Vorsprungs mit einer schrägen Fläche, wie oben erwähnt. Die Vorbereitungsarbeiten und das Bereitstellen der verschiedenen Einzelspriessungen sind sehr zeitaufwendig, wie oben erwähnt.
Wie unten beschrieben, hingegen, ermöglicht das Spriessungsverfahren der Erfindung eine wesentlich schnellere, einfachere und sicherere Absicherung einer solchen ungleichförmigen Baugrube.
Das Verfahren wird nachfolgend beschrieben anhand eines einfachen Beispiels, wie in den Figuren 3 bis 9 dargestellt.
Fig. 3 zeigt ein auszugrabendes Volumen 1', welches aus dem Erdreich 2 ausgehoben werden soll. Dieses Beispiel soll das Prinzip des Verfahrens erklären, ist jedoch nur als ein Beispiel von vielen möglichen Ausführungen anzusehen. In Fig. 3 sind Pfosten bzw. Stahlprofile 10 dargestellt, welche so tief in den Boden hineingerammt oder gebohrt sind, dass sie noch nach Vollenden des Erdaushubs vom darunterliegenden Boden gestützt werden. Diese Pfosten 10 werden später dazu verwendet, die Knickhalterungen der Spriessungen zu halten.
Fig. 4 zeigt die Baustelle von Fig. 3 nach dem Aushub der ersten Schicht der Baugrube 1. Ein erster Längsträger 11 ist schon an den Pfählen 10 angebracht worden. Weitere Längsträger 11 werden anschliessend an ihren entsprechenden Pfählen 10 angebracht, wie in Fig. 5 dargestellt. Die Grundriss-Dimensionen der Baugrube könnten in einem solchen Beispiel in der Grössenordnung von ca. 30m x 20m oder grösser sein.
Fig. 6 und 7 zeigen im Grundriss die Baustelle der Fig. 1 bis 5, in welcher Spriessungen 3 in die Baugrube eingelegt werden. Vorteilhafterweise wird die Spriessung vorgefertigt und jeweils als ganzer Aufbau in die Baugrube tiefer gelegt. Die Spriessungen können auf den Träger 11 gelegt werden. Die Höhe der Träger, sowie die ganze Spriessung werden vorzugsweise im Voraus detailliert geplant. Die vier schrägen Spriessungen 3, welche sich in den vier Ecken der in Fig. 6 und 7 dargestellten Baugrube befinden, werden jeweils an zwei speziellen, vormontierten Winkel-Haltemodulen 5 angeschlossen. Diese Winkel-Haltemodule werden nachstehend im Detail beschrieben. Die fünf langen Träger in Fig. 6 und 7, welche orthogonal zur Wandfläche stehen, brauchen keine Winkel-Haltemodule 5, und können einfache Platten als Endstücke haben. Üblicherweise werden Longarinen, wie z.B. H-Schnitt- oder I-Schnitt-Träger entlang der Seitenwand befestigt, und die Spriessungen 3 werden an die Longarinen angebracht. Solche Longarinen sind in den Zeichnungen des Beispiels nicht gezeigt. Alternativ können die fünf langen Spriessungen 3 jeweils mit lastverteilenden Kopfplatten versehen werden, so genannten Druckverteilplatten, wie in Zusammenhang mit Fig. 17a und 17b beschrieben werden.
Jede der in diesem Beispiel dargestellten Spriessungen 3 ist aus mehreren Modulen nach den Massvorgaben der Bauingenieure vorgefertigt. Die schrägen Spriessungen in Fig.3, zum Beispiel, bestehen jeweils aus vier Rohrstücken verschiedener Längen, welche ausgewählt wurden, um grob an die gewünschte Abspreizentfernung angepasst zu werden. Ferner hat jede schräge Spriessung ein Anspannungsmodul 4 und zwei Schräghaltemodule 5.
Die Schräghaltemodule (Wandplatten) 5 werden zuerst an den Seitenwänden montiert (diese Montage wird in Zusammenhang mit Fig. 10 und 11 beschrieben). Um die lateralen Kräfte besser in das Material der Seitenfläche zu leiten, werden die Wandplatten 5, welche mit einem Haftprofil auf deren Wand-Kontakt-Seite versehen sind, an die Wandfläche oder in einer Ausnehmung in der Wand verklebt oder vergossen. Das Haftprofil dient dazu, jegliche seitliche Bewegung in der Ebene der Wandfläche zu verhindern.
Die Fig. 8 und 9 zeigen, wie der Erdaushub in diesem Beispiel etappenweise weitergeführt wird. Der senkrechte Abstand zwischen den Spriesslagen wird nach den Berechnungen des Bauingenieurs festgelegt. Für jede Lage wird zuerst ausgegraben, danach die Seitenwände vorzugsweise betoniert (falls die Baugrube von einer so genannten Schlitzwand umgeben ist, ist die betonierte Wand schon vorhanden), dann werden die Schräghaltemodule/-platten 5 an der Wand befestigt und gegebenenfalls verklebt bzw. vergossen. Die schrägen Spriessungen können anschliessend (mit ihren Anspannungsmodulen im eingefahrenen Zustand) an den entsprechenden Wandhaltemodulen angebracht werden. Eine Presse wird dann in das Anspannungsmodul eingesetzt und betätigt, um das Anspannungsmodul auszudehnen und die Spriessung zwischen den Wandhaltemodulen vorzuspannen. Die Elemente der sukzessiv ausgegrabenen und gespriessten Schichten werden in den Fig. 8 und 9 als 3', 3", bzw. 11', 11", usw. bezeichnet.
Der etappenweise Einbau ist nur eine von vielen möglichen Einsatzmöglichkeiten, welche angewendet werden könnten. Ein regelmässiger oder lagenweiser Einbau der Spriessungen hat jedoch den Vorteil, dass die Bauarbeiten einfacher zu planen sind und dass der Aufbau des Knickhalterungsgerüstes 10, 11 vereinfacht wird. Die Spriesse können jedoch beliebig positioniert werden, und zwar schräg aus der waagerechten Ebene, oder an jeden beliebigen Winkel zu jeder beliebigen Fläche der Baugrube, dank der Schräghaltemodule.
Ein Beispiel eines Haltemoduls (das sogenannte Schräghaltemodul 5), welches einen schrägen Anschluss zwischen Spriesse 3 und Wand 2 ermöglicht, ist in Figur 10 in Planansicht dargestellt. Das Schräghaltemodul 5 umfasst eine Montageplatte 12 und eine Haltanordnung, welche in diesem Beispiel aus zwei parallelen Halteplatten 51 besteht. Die Halteplatten 51 sind in perspektivischer Ansicht in Fig. 13 besser sichtbar. Die Halteanordnung 51 ist so gestaltet, dass ein Endanschlusselement 6 einer Spriesse 3 schräg über einen bestimmten Winkelbereich in die Halteanordnung 51 eingreifen kann, und von der Halteordnung gehalten bzw. gestützt werden kann, während die Spriesse angespannt wird und angespannt bleibt. Fig. 10 zeigt auch, wie eine Ausnehmung 27 in der Wand 2 eingearbeitet werden kann, in welche das Halteprofil 8 des Haltemoduls 5 hineinragt, indem das Haltemodul mittels z.B. Schrauben 9 an die Wand über die Ausnehmung 8 montiert wird.
Fig. 11 zeigt wie das Endanschlussmodul 6 mit einem (z.B. Hammerkopf-förmigen) Anschlussteil 7 ausgestaltet ist, welches in eine entsprechende Form (in diesem Fall Ausnehmungen in den jeweiligen Halteplatten 51) des Haltemoduls eingreift. Die mechanischen Eigenschaften dieses Anschlusses zwischen Anschlussteil 7 und Halteanordnung 51 sind so, dass der Anschluss lastübertragend über einen breiten Winkelbereich (Winkel zwischen der Längsachse der Spriesse und der Ebene der Montageplatte bzw. der Wand) erfolgen kann. Im dargestellten Beispiel umfasst das Endanschlussmodul 6 ferner Eingreifelemente (die zwei Platten 13), welche eine laterale Bewegung des Anschlussteils 7 relativ zur Halteanordnung 51 verhindert.
Fig. 11 zeigt auch, wie der Leerraum 27 hinter der montierten Platte 12 mit einem aushärtenden Material wie z.B. Beton vergossen wird. Dieser Leerraum 27 wird mit z.B. Wasserstrahl ausgeschnitten; vorher wird eine Schablonenplatte an der Wand befestigt (z.B. mit Schrauben 9), dann wird in den exponierten Beton mit Wasserstrahl geschnitten. Die Schablone und die Schrauben werden anschliessend entfernt, woraufhin die Halteplatte 12 an die Wand gehalten wird, und der ausgeschnittene Leerraum 27 mit aushärtendem Material 27' vergossen wird.
Das Halteprofil 8 wirkt dabei mit dem ausgehärteten Material 27', um jegliche Bewegungen des Haltemoduls in der Ebene der Wandfläche zu verhindern.
Fig. 12 zeigt einen Spriessaufbau, bestehend in diesem Beispiel aus vier Spriessabschnitten 21, 22, 23 und 24 unterschiedlicher Länge, einem Anspannmodul 4 und zwei Endanschlussmodulen 6. Dieser Spriessaufbau wird auch in grösserer, abgekürzter Form, und in perspektivischer Ansicht, in Fig. 13 dargestellt. Fig. 13. zeigt auch wie die Endanschlussmodule 6 und die Wandhaltemodule (in diesem Fall Schräghaltemodule 5) gegenseitig ineinandergreifen.
Fig. 14 zeigt ein Beispiel eines Anspannmoduls 4. Das Modul 4 besteht aus zwei Gebilde, 46 und 45, welche länglich zueinander ein- und ausgefahren werden können. Jedes der Gebilde 45, 46 hat ein Anschlussteil (Flansche 40 bzw. 41), mit welchem das entsprechende Gebilde an ein benachbartes Spriessmodul angeschlossen werden kann, wie etwa an einem Endanschlussmodul 6, 16, 29 oder einem Spriessabschnitt 21, 22, 23, 24. Das in Fig. 14 dargestellte Anspannmodul 6 ist so ausgestaltet, dass eine Anspannvorrichtung (wie etwa eine hydraulische Presse), in das Anspannmodul eingesetzt werden kann, um den Körper, der aus den zwei Gebilden 45 und 46 besteht, auszudehnen. Im dargestellten Beispiel wird die Presse zwischen Andrückfläche 48 und Anschlussplatte 40, in die sogenannte Pressnische 47 eingesetzt und die zwei Flächen werden anschliessend auseinandergetrieben. Das Anspannmodul in diesem Beispiel umfasst auch eine Blockieranordnung, bestehend aus 4 Gewindestangen 42 und entsprechenden Muttern, mit welchen das Anspannmodul in einer beliebigen Position blockiert werden kann, wie etwa, wenn das Anspannmodul 4 in seinem angespannten Zustand ist.
Fig. 15a und Fig. 15b zeigen in seitlicher bzw. perspektivischer Ansicht eine alternative Montageweise, für den Fall, dass eine Spriesse orthogonal gegen die Wandfläche angebracht werden soll. In diesem Fall wird zuerst ein lastverteilender Träger 14, welcher in dieser Anordnung als Haltemodul funktioniert, an der Wand angebracht. Endanschlussmodul 16 ist derart ausgestaltet, z.B. mit einem Haken 15, dass es von dem Träger 14 gehalten werden kann, während die Spriesse 24 angespannt wird, und/oder während sie angespannt bleibt.
Fig. 16 und Fig. 16b zeigen beispielsweise, wie eine Spriesse 3 an einem Knickhalterungsträger 11 lösbar befestigt wird. In diesem Beispiel werden zwei bügelförmige Klammern 50 verwendet, um die Spriesse 3 an dem Knickhalterungsträger 11 zu befestigen. Die Enden der Klammer 50 werden an zwei Stäben 52 auf der unteren Seite des Trägers 11 befestigt. Auf diese Weise werden die Spriesse knickfest gehalten, jedoch nicht beschädigt, z.B. durch Schweissen. Die lösbare Befestigung der Knickhalterung an den Träger hat auch den Vorteil, dass sie überwacht und bewertet werden kann. Eine auf der Baustelle geschweisste Befestigung müsste gegebenenfalls mittels z.B. eines Ultraschallbilds kontrolliert werden.
Fig. 17a und 17b zeigen in seitlicher bzw. perspektivischer Ansicht eine weitere alternative Montageweise, für den Fall, dass eine Spriesse orthogonal gegen die Wandfläche angebracht werden soll. In diesem Fall ist das Endanschlussmodul als lastverteilende Platte 30 ausgebildet, welche am Ende der Spriesse befestigt wird. In dieser Variante muss kein separates Haltemodul an die Wandfläche vormontiert werden, und die Spriesse kann direkt an das Material der Wand angespannt werden. Auch hier kann das lastverteilende Element (in diesem Beispiel eine Platte) mit einem Haftprofil versehen werden.
Um eine übermässige Erwärmung der Spriesse durch Sonnenlicht zu vermeiden, werden mindestens die Spriessabschnitte weiss gestrichen, bzw. mit einem wärmeabweisenden Material beschichtet. Änderungen in der Anspannung der Spriesse durch Temperaturschwankung können ausgeglichen werden, indem die Anspannung in den Spriessen überwacht wird, z.B. mittels eines Dehnungsmessers auf der Oberfläche eines Spriessmoduls, wobei die Anspannung gegebenenfalls erhöht oder gesenkt wird, indem eine Presse wieder in das Anspannmodul eingesetzt und betätigt wird.
In den Zeichnungen wurden nur Beispiele dargestellt, in welchen lineare Spriessaufbauten verwendet werden. Das modulare System und Verfahren der Erfindung eignet sich jedoch auch für Anordnungen, in welchen die Module anders zusammengestellt werden, z.B. als dreiarmige Spriesse in einer Ebene, oder mehrarmige Spriesse in drei Dimensionen. Solche mehrarmigen Spriessanordnungen können gleichzeitig mehrere Wandflächen abspriessen, sogar mit nur einer Anspannpresse.

Claims

Verfahren zur gegenseitigen Spriessung mindestens zweier seitlicher Flächen (12) einer Baugrube (1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
einen ersten Schritt, in welchem ein Satz von Spriessmodulen (4, 6, 21, 22, 23, 24) bereitgestellt wird, darunter eine Mehrzahl von länglichen Spriessabschnitten (21, 22, 23, 24), mindestens ein länglich ausdehnbares Anspannungsmodul (4) und eine Mehrzahl von Endanschlussmodulen (6, 16) wobei jedes Spriessmodul (4, 6, 21, 22, 23, 24) mindestens einen mechanischen Kupplungsanschluss (25, 26, 28, 40) aufweist, welcher beliebig an den jeweiligen Kupplungsanschlüssen (25, 26, 28, 40) der anderen Spriessmodule (4, 6, 21, 22, 23, 24) ankuppelbar ist,

einen zweiten Schritt, in welchem mindestens ein länglicher Spriessaufbau (3) aus längs aneinander zusammen befestigten Spriessmodulen (4, 6, 21, 22, 23, 24) zusammengestellt wird, wobei der Spriessaufbau (3) aus mindestens einem der genannten Spriessabschnitte (21, 22, 23, 24) und einem genannten Anspannungsmodul (4) besteht, und wobei jedes Ende des Spriessaufbaus (3) mit einem der genannten Endanschlussmodule (6, 16) versehen ist,

einen dritten Schritt, in welchem der Spriessaufbau (3) zwischen den mindestens zwei abzuspriessenden Flächen angeordnet ist, und durch eine Ausdehnung des Anspannungsmoduls (4) gegen die Flächen angespannt wird, wobei das Anspannungsmodul (4) mittels einer vorübergehend angebrachten oder eingesetzten Anspannungsvorrichtung betätigt wird,

einen vierten Schritt, in welchem das Anspannungsmodul (4) in einem angespannten Zustand mittels einer Blockieranordnung (42, 43, 44) verriegelt wird,

einen fünften Schritt, in welchem die Anspannungsvorrichtung von dem Anspannungsmodul (4) derart entfernt wird, dass das Anspannungsmodul (4) in seinem angespannten, verriegelten Zustand bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die genannte Mehrzahl von länglichen Spriessabschnitten (21, 22, 23, 24) Spriessabschnitte von vorbestimmten unterschiedlichen Längen umfasst,
wobei im zweiten Schritt die Spriessabschnitte (21, 22, 23, 24) derart ausgewählt werden, dass das längliche Mass des zusammengestellten Spriessaufbaus (3) grob an den Abstand zwischen den abzuspriessenden seitlichen Flächen angepasst wird, und
wobei im dritten Schritt das längliche Mass des Spriessaufbaus (3) durch die Ausdehnung des Anspannungsmoduls (4) fein an den Abstand zwischen den abzuspriessenden seitlichen Flächen angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem sechsten Schritt Haltemodule (5, 16, 29) an die seitlichen Flächen angebracht werden, wobei jedes Haltemodul (5, 16, 29) ein Spriessanschlussteil (26, 28) aufweist, wobei während des dritten Schrittes mindestens eines der Endanschlussmodule (6) mit einem angebrachten Spriessanschlussteil (26, 28) in einem mechanischen Gefüge zusammengebracht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei in einem siebenten Schritt
eine zweite Anspannungsvorrichtung an das Anspannungsmodul (4) angebracht oder in das Anspannungsmodul (4) eingesetzt wird,
das Anspannungsmodul (4) durch Betätigung der zweiten Anspannungsvorrichtung angespannt wird,
das angespannte Anspannungsmodul (4) durch eine zweite Betätigung der Anspannvorrichtung entriegelt wird, und
das angespannte Anspannungsmodul (4) durch eine zweite Betätigung der Anspannungsvorrichtung abgespannt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei im ersten Schritt die Kupplungsanschlüsse (25, 26, 28, 40) der zusammengestellten Spriessmodule (4, 6, 21, 22, 23, 24) lösbar aneinander befestigt werden, und wobei im siebten Schritt die Befestigungen der zusammen befestigten Kupplungsanschlüsse (25, 26, 28, 40) mindestens teilweise abgelöst werden, bevor die Anspannungsvorrichtung abgespannt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem dritten Schritt die Baugrube (1) mit mindestens einem Knickhalterungsträger (10) versehen wird, und wobei im dritten Schritt der Spriessaufbau (3) an den Knickhalterungsträger (10) knickfest gebunden wird.
Modulares Spriessungssystem zur gegenseitigen Spriessung mindestens zweier seitliche Flächen einer Baugrube (1), das Spriessungssystem umfassend:
einen Satz von Spriessmodulen (4, 6, 21, 22, 23, 24, 29), welche zum Aufbau eines länglichen Spriessaufbaus (3) längs aneinander zusammen befestigbar sind, die Spriessmodule (4, 6, 21, 22, 23, 24, 29) umfassend eine Mehrzahl von länglichen Spriessabschnitten (21, 22, 23, 24), mindestens ein länglich ausdehnbares Anspannungsmodul (4) und eine Mehrzahl von Endanschlussmodulen (6,16), wobei jedes Spriessmodul (4, 6, 21, 22, 23, 24, 29) mindestens einen mechanischen Kupplungsanschluss (25, 26, 28, 40) aufweist, welcher beliebig an den jeweiligen Kupplungsanschlüssen (25, 26, 28, 40) der anderen Spriessmodule (4, 6, 21, 22, 23, 24) ankuppelbar ist,

eine Anspannungsvorrichtung zur länglichen Ausdehnung des Anspannungsmoduls, wobei das Ausdehnen und Einfahren des Anspannungsmoduls (4), durch vorübergehendes Einsetzen oder Anbringen der Anspannungsvorrichtung in bzw. an das Anspannungsmodul (4) anspannbar ist,

eine Blockieranordnung (42, 43, 44) zur Verriegelung des Anspannungsmoduls (4) in seinem angespannten Zustand, wobei das Anspannungsmodul (4) derart gestaltet ist, dass die Anspannungsvorrichtung vor einem Anspannungsablauf in das Anspannungsmodul (4) eingesetzt, und nach dem Anspannungsablauf von dem Anspannungsmodul (4) entfernt werden kann,

eine Mehrzahl von Haltemodulen (5, 16, 29), welche an die seitlichen Flächen der Baugrube befestigbar sind, wobei jedes Haltemodul (5, 16, 29) ein Spriessanschlussteil aufweist (18, 26, 28, 40), und wobei jeder Spriessanschlussteil (18, 26, 28, 40) mit mindestens einem der Endanschlussmodule (6,16) gegenseitig mechanisch anschliessbar ist.
Modulares Spriessungssystem nach Anspruch 7, umfassend mindestens eine Messvorrichtung zur Messung der axialen Spannung im Spriessaufbau (3), wobei die Messvorrichtung an eine äussere Fläche eines im Spriessaufbau (3) eingegliederten Spriessmoduls (4, 6, 21, 22, 23, 24, 29) anbringbar ist.
Spriessungsverfahren bzw. -system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem das Anspannungsmodul (4) ein erstes (45) und ein zweites (46) starre Gebilde aufweist, welche zusammen, durch eine relative Bewegung derselben, einen länglich verstellbaren Körper (4) bilden,
wobei das erste Gebilde (45) eine erste Anspannungsfläche (48) und das zweite Gebilde eine zweite Anspannungsfläche (40) aufweist,
wobei die erste und zweite Anspannungsflächen (48, 40) derart gestaltet sind, dass eine Anspannungsvorrichtung vorübergehend an die Anspannungsflächen (48, 40) angebracht bzw. zwischen den Anspannungsflächen (48, 40) eingesetzt werden können und zwar auf solche Weise, dass eine Betätigung der Anspannungsvorrichtung die genannte relative Bewegung erwirkt.
Spriessungsverfahren bzw. -system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die Blockieranordnung (42, 43, 44) derart gestaltet ist, dass das Anspannungsmodul (4) über den Verstellbereich des Anspannungsmoduls (4) stufenlos verriegelbar ist.
Spriessungsverfahren bzw. -system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupplungsanschlüsse (25, 26, 28, 40) der Spriessmodule (4, 6, 21, 22, 23, 24, 29) mindestens zwei Symmetrieachsen orthogonal zur Längsachse des jeweiligen Spriessmodule (4, 6, 21, 22, 23, 24, 29) haben.
Spriessungsverfahren bzw. -system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die Spriessabschnitte (21, 22, 23, 24) Rohrstücke sind, und in welchem die Kupplungsanschlüsse (25, 26, 28, 40) Flansche auf den Enden der Rohrstücke sind.
Spriessungsverfahren bzw. -system nach Anspruch 12, wobei die Flansche (18, 25, 26, 27, 28, 40, 41) derart normiert gestaltet sind, dass jede Flansch (18, 25, 26, 27, 28, 40, 41) jedes Spriessmoduls (4, 6, 21, 22, 23, 24) beliebig an die Flansche (18, 25, 26, 27, 28, 40, 41) jedes anderen Spriessmoduls (4, 6, 21, 22, 23, 24) ankuppelbar ist.
Spriessungsverfahren bzw. -system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem der Satz von Spriessmodulen (4, 6, 21, 22, 23, 24) mindestens ein Wandhaltemodul (5), umfasst, welches Wandhaltemodul (5) eine mit einem Haftprofil (8) versehene Wandmontagefläche (12) aufweist.
Spriessungsverfahren bzw. -system nach Anspruch 14, in welchem das Haftprofil (8) ohne Hinterschneidung gebildet ist, wobei die Wandmontagefläche (12) lösbar an einer der seitlichen Flächen der Baugrube (1) derart montierbar ist, dass das Haftprofil (8) in eine Ausnehmung (27) in der seitlichen Fläche (2) vergiessbar ist.