DE19905569C2 - Verfahren und Schalvorrichtung zum Erzeugen eines Hohlraumes in einer Dichtwand - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Hohlraumes in einer aus selbstabbindender Dichtwandmasse gebildeten Dichtwand, wobei der Hohlraum zur Durchführung von Kontrollmessungen der Dichtigkeit der Dichtwand bestimmt ist, wobei eine Schalvorrichtung in die noch nicht ausgehärtete Dicht­ wandmasse eingestellt wird, so dass die Schalvorrichtung endseitig aus der Dicht­ wandmasse herausragt, und wobei die Schalvorrichtung nach dem weitgehenden Aushärten der Dichtwandmasse aus der Dichtwand gezogen wird. Des Weiteren be­ trifft die Erfindung noch eine Schalvorrichtung zur Durchführung eines solchen Ver­ fahrens.

Die Qualität von Dichtwänden und insbesondere deren Dichtigkeit werden in der Praxis häufig im Rahmen von in-situ-Absinkversuchen überprüft. Dazu wird innerhalb der Dichtwand ein Hohlraum mit einer möglichst glatten und rissfreien Wandung er­ stellt. Dieser Hohlraum wird mit Wasser aufgefüllt bzw. mit einer Flüssigkeit, deren chemische Zusammensetzung der des vor Ort vorliegenden Grundwassers ent­ spricht. Aus der Zeitdauer, die die Flüssigkeit benötigt, um aus dem Hohlraum abzu­ fließen bzw. durch die Wandung des Hohlraumes zu sickern, kann dann auf die mitt­ lere Durchlässigkeit der Dichtwand geschlossen werden. Auf dieselbe Weise kann auch die Dauerbeständigkeit einer Dichtwand überwacht werden, indem nämlich das Sickerverhalten einer geeigneten Flüssigkeit in einem solchen Hohlraum über einen längeren Zeitraum hinweg beobachtet wird. Das Durchführen von in-situ- Absinkversuchen als Überprüfungsverfahren für Dichtwände ist in "Geotechnik Heft 1, 1986, Seite 37" beschrieben.

Die Aussagekraft derartiger in-situ-Absinkversuche hängt maßgeblich davon ab, ob die Eigenschaften der Dichtwand in der Umgebung des Hohlraums repräsentativ für die gesamte Dichtwand sind. Das Erfüllen dieser Voraussetzung erweist sich häufig als problematisch, da die aus der Praxis bekannten Verfahren zum Erzeugen eines Hohlraums in einer Dichtwand in der Regel mit einer Beeinträchtigung der Qualität der den Hohlraum umgebenden Dichtwandmasse verbunden ist.

In einer häufig praktizierten Variante wird der Hohlraum im Rahmen einer Kernboh­ rung erst nach dem Fertigstellen der Dichtwand, d. h. erst nachdem die Dichtwand­ masse weitgehend ausgehärtet ist, erstellt. Dabei kommt es insbesondere bei Ein­ phasendichtwänden zu Schwächungen des Dichtwandmassenverbundes im Bereich der Kernbohrung und zu Haarrissbildungen, die die Ergebnisse von in-situ- Absinkversuchen verfälschen können.

In einer anderen aus der Praxis bekannten Variante, von der die hier vorliegende Er­ findung ausgeht, wird ein an seiner Unterseite geschlossenes Rohr als Schalvor­ richtung in die noch nicht ausgehärtete Dichtwandmasse eingestellt. Diese Schalvor­ richtung wird dann nach dem weitgehenden Aushärten der Dichtwandmasse aus der Dichtwand gezogen und hinterlässt dabei einen Hohlraum.

Bei diesem Verfahren muss zunächst darauf geachtet werden, dass die Rheologie der noch nicht ausgehärteten Dichtwandmasse beim Einstellen der Schalvorrichtung nicht gestört wird. Als besonders problematisch erweist sich hier allerdings das Zie­ hen der Schalvorrichtung aus der weitgehend erhärteten Dichtwandmasse. Dabei müssen nämlich zum einen die zwischen der weitgehend ausgehärteten Dichtwand­ masse und der Rohrwandung wirkenden Adhäsionskräfte überwunden werden. Da­ bei bleiben häufig Dichtwandmassenpartikel an der Rohrwandung haften, was mit ei­ ner Aufrauhung der Hohlraumwandung verbunden ist. Zum anderen treten beim Zie­ hen der Schalvorrichtung Reibungskräfte auf, die ebenfalls häufig zu einer Beein­ trächtigung des Dichwandmassenverbundes in der Umgebung des erzeugten Hohl­ raumes führen. Die Reibung zwischen der weitgehend erhärteten Dichtwandmasse und der Schalvorrichtung kann zwar durch Verwendung von geeigneten Schalungs­ ölen als Schmiermittel verringert werden. Diese Schmiermittel wirken sich aber eben­ falls negativ auf die Qualität der Dichtwand im Bereich des Hohlraumes aus bzw. ver­ fälschen die Ergebnisse von in-situ-Absinkversuchen.

Aus der US 3 422 627 ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Hohlraums in einer aus selbstabbindender Dichtwandmasse gebildeten Dichtwand mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt. Dabei beschäftigt sich dieses Doku­ ment mit der Dichtigkeit zwischen aneinander angrenzenden Abschnitten der Dicht­ wand.

Aus der DE-OS 21 61 250 ist ein Schalungselement zur Begrenzung von Betonier­ abschnitten einer Schlitzwand bekannt. Hierdurch werden quasi einzelne Wandab­ schnitte gebildet, ohne dass in den Wandabschnitten selbst Hohlräume gebildet wer­ den, die vom Wandmaterial seitlich vollständig umgeben sind. Hierzu sind die Scha­ lungselemente derart volumenveränderlich, dass sichere Sperren in vorgegebenen Schlitzen erzeugbar sind.

Aus der DE 25 27 879 A1 ist ebenfalls ein Schalungselement zur Begrenzung von Betonierabschnitten einer Schlitzwand bekannt. Auch hier werden quasi einzelne Wandabschnitte gebildet, ohne dass in den Wandabschnitten selbst Hohlräume ge­ bildet werden, die vom Wandmaterial seitlich vollständig umgeben sind. Dabei wer­ den volumenveränderliche Schalungselemente verwendet, so dass sichere Sperren in vorgegebenen Schlitzen erzeugbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schalvorrichtung anzugeben, mit denen sich ein Hohlraum in einer aus selbstabbindender Dicht­ wandmasse gebildeten Dichtwand erzeugen lässt, wobei die Qualität der Dicht­ wandmasse in der Umgebung des Hohlraums möglichst wenig beeinträchtigt werden soll.

Erfindungsgemäß ist die voranstehende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merk­ malen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist das Verfahren derart ausgestaltet und weitergebildet, dass eine volumenveränderliche Schalvorrichtung verwendet wird und dass das Volumen der Schalvorrichtung nach dem Aushärten der Dichtwand­ masse und vor dem Ziehen aus der Dichtwand vermindert wird und dass ein an sei­ ner Unterseite geschlossenes Rohr mit einer an der Unterseite des Rohres ge­ schlossenen, elastischen Umhüllung als volumenveränderliche Schalvorrichtung verwendet wird, wobei die elastische Umhüllung um die Unterseite des Rohrs geführt ist und so gedehnt wird, dass das von der elastischen Umhüllung umschlossene Vo­ lumen während des Aushärtens der Dichtwandmasse gegenüber dem von dem Rohr umschlossenen Volumen vergrößert ist, und dass die elastische Umhüllung nach dem Aushärten der Dichtwandmasse wieder entspannt wird, so dass sie sich von der erhärteten Dichtwandmasse löst.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass sich eine Schwächung der Dichtwand in der Umgebung des mit Hilfe einer Schalvorrichtung erstellten Hohlraums wirkungs­ voll vermeiden lässt, wenn die zwischen der weitgehend erhärteten Dichtwandmasse und der Schalvorrichtung wirkenden Adhäsionskräfte vor dem Ziehen der Schalvor­ richtung überwunden werden können und wenn zusätzlich noch das Auftreten von Reibung beim Ziehen möglichst verhindert wird. Erfindungsgemäß wird dazu vorge­ schlagen, das Volumen der Schalvorrichtung vor dem Ziehen aus der Dichtwand zu vermindern, so dass sich die Schalvorrichtung schon vor dem Ziehen von der weitge­ hend erhärteten Dichtwandmasse löst, die hier wirkenden Adhäsionskräfte also schon vor dem Ziehen überwunden werden. Da beim Ziehen der volumenvermin­ derten Schalvorrichtung auch praktisch keine Reibungskräfte entstehen, vereinfacht sich das Ziehen der Schalvorrichtung erheblich. Die Qualität der den Hohlraum um­ gebenden Dichtwandmasse und insbesondere der Hohlraumwandung wird vom Zie­ hen der Schalvorrichtung nicht mehr beeinträchtigt.

Dabei wird weiterhin ein Rohr mit einer an der Unterseite des Rohres geschlossenen elastischen Umhüllung als volumenveränderliche Schalvorrichtung verwendet. Nach dem Einstellen der Schalvorrichtung in die noch nicht ausgehärtete Dichtwandmasse wird die elastische Umhüllung so gedehnt, dass das von der elastischen Umhüllung umschlossene Volumen während des Aushärtens der Dichtwandmasse gegenüber dem von dem Rohr umschlossenen Volumen vergrößert ist. Erst nach dem weitge­ henden Aushärten der Dichtwandmasse wird die elastische Umhüllung dann wieder soweit entspannt, dass sie sich von der ausgehärteten Dichtwandmasse löst, so dass das Rohr zusammen mit seiner elastischen Umhüllung dann nach dem weitge­ henden Aushärten der Dichtwandmasse ungehindert aus der Dichtwand gezogen werden kann. Hier kann das Ablösen der elastischen Umhüllung von der weitgehend erhärteten Dichtwandmasse durch Erzeugen eines Unterdrucks unterstützt werden.

Die Dehnung der elastischen Umhüllung eines als Schalvorrichtung verwendeten Rohres könnte entweder hydraulisch, pneumatisch, mit Hilfe von Druckluft, oder auch mechanisch erfolgen.

Die hydraulische Dehnung der elastischen Umhüllung könnte in vorteilhafter Weise durch Einleiten einer Flüssigkeit in die elastische Umhüllung erfolgen, wobei das spe­ zifische Gewicht einer solchen Flüssigkeit größer sein müsste als das spezifische Gewicht der noch nicht ausgehärteten Dichtwandmasse, wenn die Flüssigkeit nicht mit Druck eingeleitet werden soll. Als Flüssigkeiten mit einem relativ hohen spezifi­ schen Gewicht, die auch umweltverträglich sind, kommen bestimmte Steinmehl-Sus­ pensionen in Frage, insbesondere eine Schwerspat-Suspension.

In Verbindung mit den voranstehend beschriebenen hydraulischen und pneumati­ schen Varianten erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Wandung des Rohres mit Durchtrittsöffnungen versehen ist. In diesem Falle kann die Flüssigkeit bzw. die Druckluft in das Rohr eingeleitet werden. Die Flüssigkeit bzw. die Druckluft strömt dann durch die Durchtrittsöffnungen in der Rohrwandung nach außen in die elasti­ sche Umhüllung, was zu einer in erster Linie umfänglichen Ausdehnung der elasti­ schen Umhüllung führt.

Die elastische Umhüllung des Rohres kann auch mechanisch mit Hilfe einer Spindel­ vorrichtung gedehnt werden. In diesem Falle sollte das Rohr allerdings über seine gesamte Länge geschlitzt sein, so dass es sich zusammen mit der elastischen Um­ hüllung von der in das Rohr eingeführten Spindelvorrichtung aufweiten lässt.

In einer anderen vorteilhaften Variante der mechanischen Dehnung wird die elasti­ sche Umhüllung mit Hilfe eines zweiten Rohres aufgeweitet. Die Schalvorrichtung besteht in diesem Falle aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Rohren, die von einer gedehnten elastischen Umhüllung umgeben sind. Diese Schalvorrichtung wird in die noch nicht ausgehärtete Dichtwandmasse der Dichtwand eingestellt und verbleibt während des Aushärtungsvorgangs unverändert in der Dichtwand. Erst nachdem die Dichtwandmasse weitgehend erhärtet ist, wird das äußere Rohr gezo­ gen, so dass sich die elastische Umhüllung entspannen kann und von der erhärteten Dichtwandmasse löst. Das Volumen dieser Schalvorrichtung wird also durch Entfer­ nen des äußeren Rohres vermindert. Danach wird das verbleibende innere Rohr zu­ sammen mit der entspannten elastischen Umhüllung aus der Dichtwand gezogen. Das Ziehen des äußeren Rohres kann durch Ausbildung einer Schmierschicht zwi­ schen dem inneren und dem äußeren Rohr und/oder zwischen dem äußeren Rohr und der elastischen Umhüllung möglichst reibungsarm gestaltet werden.

Grundsätzlich kann das Rohr der erfindungsgemäßen Schalvorrichtung sowohl einen runden, ovalen oder auch eckigen Querschnitt aufweisen. Als besonders vorteilhaft erweisen sich jedoch Rohre mit rundem Querschnitt, da diese beim Ziehen auch ge­ dreht werden können. Je nach der gewünschten Geometrie des zu erzeugenden Hohlraums können zylinderförmige oder auch konisch ausgebildete Rohre verwendet werden.

Des Weiteren erweist es sich als vorteilhaft, ein Gewicht an der Unterseite des Auf­ baus der erfindungsgemäß verwendeten Schalvorrichtungen anzuordnen, um die beim Einstellen der Schalvorrichtung in die noch nicht abgebundene Dichtwand­ masse auftretenden Auftriebskräfte zu überwinden und um eine zentrische Lage der Schalvorrichtung zu gewährleisten.

Schließlich sei an dieser Stelle noch darauf hingewiesen, dass sich das erfindungs­ gemäße Verfahren und die im Rahmen dieses Verfahrens verwendete volumenver­ änderliche Schalvorrichtung besonders zum Erzeugen von Hohlräumen in einer Ein­ phasendichtwand eignen, da sich bei diesem Dichtwandtyp mit den herkömmlichen Verfahren nicht ohne weiteres Hohlräume ohne Beeinträchtigung der Dichtwandqua­ lität erzeugen lassen.

Wie bereits erwähnt, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einer­ seits auf die in den Patentansprüchen angegebenen Verfahrens- und Vorrichtungs­ varianten und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbei­ spiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung einen Querschnitt durch eine Dichtwand mit einer eingestellten erfindungsgemäßen Schalvorrichtung vor und nach der Volumenverminderung.

Bei der in der einzigen Figur dargestellten Dichtwand 1 handelt es sich um eine Ein­ phasendichtwand, die in einem Schlitz 2 im Baugrund 3 erstellt wird.

Zum Erzeugen eines Hohlraums in der Dichtwand ist eine Schalvorrichtung 4 in die noch nicht ausgehärtete Dichtwandmasse eingestellt worden, so dass die Schalvor­ richtung 4 endseitig aus der Dichtwandmasse herausragt. Erfindungsgemäß ist hier eine volumenveränderliche Schalvorrichtung 4 verwendet worden, was nachfolgend näher erläutert wird.

In dem in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel wird die volumenver­ änderliche Schalvorrichtung 4 durch ein geschlitztes Stahlrohr 5 gebildet, das an sei­ ner Unterseite geschlossen ist und mit einer an der Unterseite geschlossenen elasti­ schen Umhüllung 6/7 in Form einer Gummimembran versehen ist. Der Aufbau der Schalvorrichtung 4 ist an ihrer Unterseite mit einem hier nicht näher bezeichneten Gewicht beschwert, um die auf die Schalvorrichtung 4 wirkenden Auftriebskräfte beim Einstellen in die noch nicht abgebundene Dichtwandmasse zu überwinden. Die Schalvorrichtung 4 ist im Wesentlichen mittig und lotrecht in die noch nicht abgebun­ dene Dichtwandmasse eingestellt.

Zur Vergrößerung des Volumens der Schalvorrichtung 4 wird das an seinem oberen Ende offene Stahlrohr 5 mit einer Flüssigkeit befüllt, deren spezifisches Gewicht grö­ ßer ist als das spezifische Gewicht der noch nicht abgebundenen Dichtwandmasse. Diese Flüssigkeit tritt aufgrund ihres hydrostatischen Drucks durch die in der Wan­ dung des Stahlrohres 5 ausgebildeten Schlitze nach außen und bewirkt dadurch eine im wesentlichen umfängliche Ausdehnung der elastischen Umhüllung 6/7, so dass das von der elastischen Umhüllung 6/7 umschlossene Volumen während des Aus­ härtens der Dichtwandmasse gegenüber dem von dem Rohr 5 umschlossenen Volu­ men vergrößert ist. Mit 6 ist die elastische Umhüllung im entspannten Zustand be­ zeichnet, während mit 7 die elastische Umhüllung im gedehnten Zustand bezeichnet ist.

Nach ausreichender Hydratation der Dichtwandmasse wird die Flüssigkeit aus dem Stahlrohr 5 herausgepumpt. Dabei entspannt sich die elastische Umhüllung 6/7 und zieht sich wieder zusammen, was insgesamt zu einer Volumenverminderung der Schalvorrichtung 4 führt. Wenn die Elastizität der Umhüllung 6/7 nicht ausreicht, um die Adhäsionskräfte zwischen der Umhüllung 6/7 und der ausgehärteten Dichtwand­ masse zu überwinden, so kann das Zusammenziehen der elastischen Umhüllung 6/7 auch durch Erzeugen eines Unterdrucks innerhalb des Stahlrohrs 5 erreicht werden. Danach lässt sich die Schalvorrichtung 4 dann reibungsfrei aus der Dichtwand 1 zie­ hen.

Abschließend sei nochmals darauf hingewiesen, dass das voranstehend beschrie­ bene Verfahren eine schonende Alternative zu den bisher verwendeten Verfahren zum Erzeugen eines Hohlraums darstellt, da hier zum Ziehen der Schalvorrichtung weder Reibungskräfte überwunden werden müssen, noch Schmiermittel zum Einsatz kommen, die einen erheblichen Einfluss auf die Qualität der Dichtwand nehmen kön­ nen.

Claims (16)

1. Verfahren zum Erzeugen eines Hohlraumes in einer aus selbstabbindender Dichtwandmasse gebildeten Dichtwand (1), wobei der Hohlraum zur Durchführung von Kontrollmessungen der Dichtigkeit der Dichtwand (1) bestimmt ist, wobei eine Schalvorrichtung (4) in die noch nicht ausgehärtete Dichtwandmasse eingestellt wird, so dass die Schalvorrichtung (4) endseitig aus der Dichtwandmasse herausragt, und wobei die Schalvorrichtung (4) nach dem weitgehenden Aushärten der Dichtwand­ masse aus der Dichtwand (1) gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine volumenveränderliche Schalvor­ richtung (4) verwendet wird und dass das Volumen der Schalvorrichtung (4) nach dem Aushärten der Dichtwandmasse und vor dem Ziehen aus der Dichtwand (1) vermindert wird und dass ein an seiner Unterseite geschlossenes Rohr (5) mit einer an der Unterseite des Rohres (5) geschlossenen, elastischen Umhüllung (6/7) als vo­ lumenveränderliche Schalvorrichtung (4) verwendet wird, wobei die elastische Um­ hüllung (6/7) um die Unterseite des Rohrs (5) geführt ist und so gedehnt wird, dass das von der elastischen Umhüllung (6/7) umschlossene Volumen während des Aus­ härtens der Dichtwandmasse gegenüber dem von dem Rohr (5) umschlossenen Vo­ lumen vergrößert ist, und dass die elastische Umhüllung (6/7) nach dem Aushärten der Dichtwandmasse wieder entspannt wird, so dass sie sich von der erhärteten Dichtwandmasse löst.

2. Verfahren Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der elasti­ schen Umhüllung (6/7) umgebene Volumen hydraulisch vergrößert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit in die elastische Umhüllung (6/7) eingeleitet wird, deren spezifisches Gewicht größer ist, als das spezifische Gewicht der noch nicht ausgehärteten Dichtwandmasse.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steinmehl- Suspension, insbesondere eine Schwerspat-Suspension, in die elastische Umhüllung (6/7) eingeleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der e­ lastischen Umhüllung umgebene Volumen pneumatisch durch Einleiten von Druckluft vergrößert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der e­ lastischen Umhüllung umgebene Volumen mechanisch vergrößert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 6, wobei die Wandung des Roh­ res mit Schlitzen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr mit Hilfe ei­ ner Spindelvorrichtung reversibel aufgeweitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Umhüllung des Rohres (erstes Rohr) mit Hilfe eines zweiten Rohres aufgeweitet wird, indem das zweite Rohr zwischen dem ersten Rohr und der elasti­ schen Umhüllung angeordnet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Rohr und/oder zwischen dem zweiten Rohr und der elasti­ schen Umhüllung eine Schmierschicht ausgebildet wird.

10. Schalvorrichtung (4) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch einen volumenveränderlichen Aufbau, wo­ bei der Aufbau ein an seiner Unterseite geschlossenes erstes Rohr (5) mit einer an der Unterseite des Rohrs geschlossenen, elastischen Umhüllung (6/7) umfasst, die um die Unterseite des Rohrs (5) geführt ist.

11. Schalvorrichtung (4) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass min­ destens eine Durchtrittsöffnung in der Wandung des ersten Rohres (5) ausgebildet ist.

12. Schalvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr über seine gesamte Länge geschlitzt ist.

13. Schalvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein zweites Rohr vorgesehen ist, dessen Querschnittsfläche größer ist als die Querschnittsfläche des ersten Rohres, so dass das zweite Rohr zwischen der entsprechend aufgeweiteten elastischen Umhüllung und dem ersten Rohr anorden­ bar ist.

14. Schalvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das erste Rohr (5) im Wesentlichen zylinderförmig ist.

15. Schalvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rohr im Wesentlichen konisch ausgebildet ist.

16. Schalvorrichtung (4) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein Gewicht an der Unterseite des Aufbaus angeordnet ist.