DE19935366A1 - Wasserrückhaltende Baugrubenumschließung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine wasserrückhaltende Baugrubenumschließung aus einer etwa horizontalen Sohlplatte (1) und etwa senkrecht dazu stehenden Seitenwänden (2). Die Sohlplatte (1) liegt unterhalb einer Gründungsebene (5) der Baugrube (3) und ist gegen Auftriebskräfte durch eine Auflast (15) sowie über im Boden (6) verankerte Zuganker (7) gesichert. Zum gleichmäßigen Abfangen der Auftriebskräfte ist vorgesehen, die Sohlplatte (1) tiefer als die unteren Enden (4) der Seitenwände (2) zu legen und die Sohlplatte (1) über je einen gewölbeartigen Abschnitt (10) an dem benachbarten Ende (4) einer Seitenwand (2) abzustützen.

Description

Die Erfindung betrifft eine wasserrückhaltende Baugrubenum­ schließung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch wasserrückhaltende Baugrubenumschließungen ist es möglich, die Baugrube selbst dichtend von der Umgebung abzutrennen, so daß in dieser im Trockenen gearbeitet werden kann, ohne den Grundwasserspiegel der Umgebung absenken zu müssen. Derartige wasserrückhaltende Baugrubenumschließungen verwenden eine Sohlplatte, die entweder im Unterwasserverfahren (Unterwasser-Beton-Sohl­ platte) oder über ein Hochdruckinjektionsverfahren (HDI-Sohlplatte) hergestellt werden. Dabei kann sie unter­ schiedlich tief gegenüber der Gründungsebene der Baugrube liegen.

Aus der DE 196 04 525 C2 ist eine Baugrubenumschließung mit einer hoch liegenden HDI-Sohlplatte bekannt, die von der Gründungsebene durch eine Bodenschicht von etwa 1 bis 3 m getrennt ist. Diese Bodenschicht soll dazu dienen, den Strömungsdruck bei Leckage in der Sohlplatte abzubauen, um ein Ausspülen zu verhindern. Die Auftriebskräfte sind ausschließlich über Zuganker abzufangen, welche über die Fläche der Sohlplatte gleichmäßig verteilt liegen. Die Sohlplatte selbst liegt dabei oberhalb der unteren Enden der Seitenwände, die im Anschlußbereich an die Sohlplatte eine entsprechende Abdichtung aufweisen müssen.

Aus der DE 36 20 650 A1 ist eine Baugrubenumschließung mit einer tiefliegenden HDI-Sohlplatte bekannt, welche allein von dem Gewicht einer darüberliegenden Bodenschicht gegen Auftrieb gesichert ist. Die Bodenschicht hat eine Stärke von oft 10 m und mehr, so daß die Sohlplatte sehr tief im Erdreich gefertigt werden muß. Um die Dichtigkeit zu gewährleisten, müssen die Seitenwände der Baugrubenumschließung entsprechend tief in das Erdreich eingreifen. Derartige Baugrubenumschließungen mit tiefliegender Sohlplatte sind daher sehr kostenaufwendig und nur schwer zu beherrschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende, kostengünstige wasserrückhaltende Baugru­ benumschließung zu schaffen, deren auf die Sohlplatte wirkende Auftriebskräfte sicher abgefangen werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Sohlplatte liegt tiefer als die unteren Enden der Seitenwände, wobei die unteren Enden der Seitenwände über gewölbeartige Abschnitte mit der Sohlplatte verbunden sind. Diese Konstruktion bewirkt eine gegenseitige Abstützung der Sohlplatte und der Seitenwände über das Gewölbe. Ein Teil der Auftriebskräfte wird somit sicher über die als Widerlager und Auflast wirkenden Seitenwände abgefangen. Die Wände erhalten über das Gewölbe ein festes, verformungsarmes Auflager, das sich günstig auf das Tragverhalten und die Gebrauchstauglichkeit der Seitenwand auswirkt.

In Verbindung mit Zugankern und vorteilhaft einer Auflast auf der Sohlplatte wird eine günstige Kombination geschaffen, welche die auftretenden Auftriebskräfte sicher abfängt. Dabei kann bei der Fertigung der Seitenwände erheblich Material eingespart werden, da sie nicht bis über die Lage der Sohlplatte hinaus in das Erdreich vorgetrieben werden müssen. Die Sohlplatte selbst kann relativ hoch, d. h. nahe der Gründungsebene gefertigt werden, wodurch bei der Fertigung im HDI-Injektionsverfahren Vorteile gegeben sind. Eine derart nahe der Gründungsebene angeordnete Sohl­ platte ist einfach und sicher herzustellen, so daß bei nur geringem Fertigungsaufwand eine hohe Dichtigkeit gewähr­ leistet ist.

Die Wahl einer mitteltiefliegenden Sohlplatte in Verbin­ dung mit der gewählten Auflast und der erfindungsgemäßen Abstützung über gewölbeartige Abschnitte an den Seitenwänden ist ein optimierter Kompromiß zwischen der Berücksichtigung vorhandener Auftriebskräfte und dem Bau­ aufwand und damit den Baukosten. Die Anzahl der Veran­ kerungselemente kann auf ein Minimum reduziert werden; darüberhinaus können die Verankerungselemente auch kürzer gestaltet sein.

Die erfindungsgemäße wasserrückhaltende Baugrubenum­ schließung ist daher insbesondere auch bei großflächigen Bauausführungen vorteilhaft einsetzbar.

Die gewölbeartigen Abschnitte können im wesentlichen etwa der Stärke der Sohlplatte entsprechen; lediglich im Verbin­ dungsabschnitt an das Ende der Seitenwand kann zur Ausbil­ dung einer Stufe der Abschnitt stärker als die Sohlplatte ausgeführt sein.

Die Sohlplatte ist bevorzugt mit dem gewölbeartigen Abschnitt - und insbesondere den Zugankern - einteilig hergestellt. Hierzu wird mit üblichen Bohrverfahren ein Bohrloch in die Erde vorgetrieben, um nach Erreichen der gewünschten Bohrtiefe durch eine Düsenhaltevorrichtung das aushärtende Material in den Boden einzuspritzen. Dabei tritt im unteren Teil des Bohrgestänges durch Düsen mit hoher Geschwindigkeit z. B. eine Zementsuspension aus, welche den Boden im Bereich des Düsenstrahls zerschneidet und/oder verwirbelt. Beim Zurückziehen des Gestänges werden säulenförmige Injektionskörper gebildet, deren Größe und Festigkeit durch die Wahl bestimmter Parameter vorbestimmbar ist. Einzelne Hochdruckinjektionssäulen bilden - zusammen mit Zugstäben - die Zuganker; sich überschneidende Hochdruckinjektionssäulen bilden die Sohlplatte und die Gewölbeabschnitte.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungs­ beispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine wasserrückhaltende Baugrubenumschließung mit einer Sohlplatte,

Fig. 2 in vergrößerter Teildarstellung eine Seitenwand mit der über einen gewölbeartigen Abschnitt angeschlossenen Sohlplatte.

Die in Fig. 1 dargestellte wasserrückhaltende Baugrubenum­ schließung besteht aus einer etwa horizontalen Sohlplatte 1 mit im wesentlichen senkrechten Seitenwänden 2. Vor Ausheben der Baugrube 3 werden die Seitenwände 2 als Schlitzwände, Spundwände oder überschnittene Pfahlwände ausgebildet und enden mit ihren Enden 4 unterhalb einer späteren Gründungsebene 5 der Baugrube 3 im Erdreich 6. Nach Erstellen der Seitenwände 2 wird vor einem Erdaushub mittels Injektionslanzen die Sohlplatte 1 durch sich über­ schneidende Hochdruckinjektionssäulen gebildet. Hierzu wird aushärtbares Material, insbesondere Zementsuspensionen oder dgl. in sich überschneidenden Bereichen in das Erdreich unter Hochdruck eingespritzt. Die Sohlplatte 1 liegt dabei um ein Maß a tiefer im Erdreich 6 als die unteren Enden 4 der Seitenwände 2. Zur Verankerung der Sohlplatte 1 im Erd­ reich 6 werden zweckmäßig gleichmäßig über die Fläche der Sohlplatte 1 verteilt Zuganker 7 eingebracht, die aus einem die Sohlplatte 1 durchdringenden Zugstab 8 bestehen, welcher in einer Hochdruckinjektionssäule 9 eingebettet ist. Die Zuganker 7 werden bevorzugt gleichzeitig mit der HDI-Sohlplatte 1 gefertigt, so daß ein monolithischer Verbund entsteht.

Die Sohlplatte 1 ist an ihren Rändern mit einem gewölbe­ artigen Abschnitt 10 an das untere Ende 4 der Seitenwand 2 angebunden. Die konkavartige Innenseite 11 des Abschnitts 10 liegt dabei der Baugrube 3 zugewandt, wobei der an die Seitenwand anschließende Verbindungsabschnitt 12 des Abschnitts 10 bevorzugt stärker als die Sohlplatte selbst ausgeführt ist. Ansonsten weist der Abschnitt 10 im wesentlichen die Stärke der Sohlplatte 1 auf. Der Verbindungsabschnitt 12 ist dabei etwa stufenartig ausgebildet, wobei die der Baugrube 3 zugewandte Innenkante 13 der Seitenwand 2 in der Stufe 14 gehalten ist. Auf diese Weise wird die Seitenwand am unteren Ende 4 horizontal gegen den Brückenabschnitt 10 abgestützt und steht darüberhinaus auf dem Abschnitt 10 vertikal auf, so daß die Seitenwand 2 nicht nur als Auflast der Sohlplatte 1 gegen Auftriebskräfte, sondern auch als Widerlager zum Abfangen der Auftriebskräfte wirkt.

Der der Einfachheit halber gestuft ausgebildete Abschnitt 10 ist einteilig mit der Sohlplatte 1 und zweckmäßig auch den Zugankern 7 gefertigt, wodurch ein monolithischer Verbund gebildet ist. Dabei wird die Sohlplatte 1 und/oder die Brückenabschnitte 10 und zweckmäßig die Zuganker 7 im Hochdruckinjektionsverfahren gefertigt. Es ist aber auch möglich, die Zuganker 7 nach Fertigstellung der Sohle durch Durchbohren derselben, Hochdruckinjektion und Einbringen von Zugstäben 8 herzustellen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auf der Sohl­ platte 1 eine Auflast 15 vorgesehen, welche die gesamte Fläche der Sohlplatte 1 bedeckt und eine Stärke von etwa 3,50 m aufweist. Die Auflast 15 besteht aus einer Boden­ schicht 16, welche zweckmäßig gewachsener Boden ist.

Die Enden 18 der Zugstäbe 8 liegen innerhalb der die Auflast 15 bildenden Bodenschicht 16 in einem Kopfabschnitt 17, dessen Höhe h etwa der Höhe b des gewölbeartigen Abschnittes 10 entspricht. Die Kopfabschnitte 17 liegen vollständig in der Bodenschicht 16 und sind so gegen Fremdeinwirkung geschützt.

Bei dem folgenden Erdaushub der Baugrube 3 werden zur Abstützung der Seitenwände 2 horizontale Aussteifungen 20 eingesetzt, welche über Hilfsstützen 21 gegen den Boden ab­ gestützt sind. Eventuelles Grundwasser wird über eine Pumpe 22 (Fig. 2) abgezogen, mittels der der Wasserspiegel 19 in der Baugrube 3 bis unter die Gründungsebene 5 bzw. die Baugrubensohle abgesenkt wird. Durch Absenken des Wasserspiegels 19 in der Baugrube 3 kann auch eine Dichtig­ keitsprüfung vorgenommen werden, so z. B. bei einer Ausführung als Schleuse. Wird die wasserrückhaltende Bau­ grubenumschließung zur Absenkung des Grundwassers während eines Bauvorhabens genutzt, wird mit der Tauchpumpe 22 gleichzeitig sichergestellt, daß die Baugrube trocken bleibt.

Am oberen Rand der Seitenwände 2 ist ein Betongürtel 23 vorgesehen, welcher gleichzeitig zur Verankerung der Seitenwand 2 im Erdreich 6 genutzt werden kann. Es kann zweckmäßig sein, die Seitenwände 2 ebenfalls durch Anker­ stäbe 27 im Erdreich zu verankern, was insbesondere bei trockenstehenden Baugruben zweckmäßig ist. In einer Ausführung als Schleuse übt das innenstehende Wasser 26 einen ausreichenden Druck zur Stabilisierung der Seiten­ wände 2 aus; der Wasserdruck wird über gewachsene Boden­ schichten 28, Dämme 29 oder dgl. abgefangen.

Die durch das Grundwasser auf die Sohlplatte 1 wirkenden Auftriebskräfte werden in der Summe von den Zugankern 7, der Auflast 15 sowie den Seitenwänden 2 abgefangen. Durch die Kombination der Seitenwände 2, Auflast 15 und Zuganker 7 wird die Möglichkeit gegeben, mit geringem Kostenaufwand eine mitteltiefliegende Sohlplatte 1 für eine wasserrück­ haltende Baugrubenumschließung zu erstellen.

Claims (13)

1. Wasserrückhaltende Baugrubenumschließung aus einer etwa horizontalen Sohlplatte (1) und etwa senkrecht dazu stehenden Seitenwänden (2), wobei die Sohlplatte (1) unterhalb einer Gründungsebene (5) der Baugrube (3) liegt und gegen Auftriebskräfte, insbesondere durch eine Auflast (15) sowie über im Boden (6) verankerte Zuganker (7) gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohlplatte (1) tiefer liegt als die unteren Enden (4) der Seitenwände (2) und daß die Sohlplatte (1) über je einen gewölbeartigen Abschnitt (10) an dem benachbarten Ende (4) einer Seitenwand (2) abgestützt ist.

2. Baugrubenumschließung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Innenseite (11) des gewölbeartigen Abschnittes (10) zum Innenraum der Baugrube (3) gewölbt ist.

3. Baugrubenumschließung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gewölbeartige Abschnitt (10) im wesentlichen etwa der Stärke der Sohlplatte (1) entspricht.

4. Baugrubenumschließung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der an der Seitenwand (2) anliegende Verbindungsabschnitt (12) des gewölbeartigen Abschnittes (10) stärker als die Sohlplatte (1) ausge­ führt ist.

5. Baugrubenumschließung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gewölbeartige Abschnitt (10) zumindest auf der der Baugrube (3) zugewandten Seite das untere Ende (4) der Seitenwand (2) umgreift.

6. Baugrubenumschließung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohlplatte (1) mit dem gewölbeartigen Abschnitt (10) einteilig ausgebildet ist.

7. Baugrubenumschließung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohlplatte (1) und/oder die gewölbeartigen Abschnitte (10) und/oder die Zuganker (7) im Hochdruckinjektionsverfahren hergestellt sind.

8. Baugrubenumschließung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflast (15) aus einer Materialschicht, insbesondere einer Bodenschicht (16) besteht.

9. Baugrubenumschließung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenschicht (16) gewachsener Boden ist.

10. Baugrubenumschließung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker (7) die Sohl­ platte (1) durchragen und ihre Kopfabschnitte (17) In der Auflast (15) eingebettet sind.

11. Baugrubenumschließung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfabschnitte (17) eine Höhe (h) haben, die etwa der Höhe (b) des Gewölbeartigen Abschnittes (10) entspricht.

12. Baugrubenumschließung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich der Baugrube (3) etwa im Bereich bis zu einem Abstand von der Seitenwand (2), der etwa der Höhe der Seitenwand (2) entspricht, Auflast (15), Rückverankerung durch Zug­ anker (7) und Lastübertragung durch die gewölbeartigen Abschnitte (10) auf die Seitenwände (2) größenordnungs­ mäßig zu etwa gleichen Teilen zur Aufnahme der Auftriebskräfte auf die Sohlplatte (1) beitragen.

13. Baugrubenumschließung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflast eine Stärke von etwa 350 cm aufweist.