DE2022787A1

DE2022787A1 - Verfahren zur Sicherung von Unterwasserbetonsohlen gegen Auftrieb

Info

Publication number: DE2022787A1
Application number: DE19702022787
Authority: DE
Inventors: Gregor Dipl-Ing Loers
Original assignee: Philipp Holzmann AG
Current assignee: Philipp Holzmann AG
Priority date: 1970-05-09
Filing date: 1970-05-09
Publication date: 1971-11-25
Also published as: NL7106279A; DE2022787C3; DE2022787B2

Description

Verfahren zur Sicherung von Unterwasserbetonschlen gegen Auftrieb Bei Bauten, die in Tiefen unterhalb des Grundwasserspiegels reichen oder völlig unterhalb einer Wasseroberfläche zu erstellen sind, z.B. bei U-Bahn-Tunnelröhren, , sznd Vorkehrungen zu treffen, um den auf die Betonsohle durch den Wasserüberdruck ausgeübten Auftriebskräften entgegenzuwirken.
Die frilher am häufigsten verwendete methode bestand darin, die Sohle so stark auszubilden. daß durch das Eigengewicht der Unterwasserbetonsohle der maximale Auftrieb mit Sicherheit ausgeglichen werden konnte. Abgesehen von dem hierdurch bedingten recht erheblichen Materialaufwand besteht aber der Nachteil, daß auch die Aushubtiefe wie auch die Einbindetiefe der Baugrubenwand erhöht wird.
Eine zweite Möglichkeit besteht darin, im Unterwasserbeton eine Gewölbewirkung zu erzeugen. Bei dieser Lastabtragung muß aber die Baugrubenwand zusätzlich Horizontalkräfte und in vertikaler Richtung wirkende Querkräfte aufnehmen können.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Grundwasser abzusenken, um den Wasserüberdruck zu verringern oder zu eliminieren. Diese Lösung ist in der Regel kostspielig und insbesondere bei Bauten, die sich dber räumlich weite Bereiche erstrecken,, nicht sinnvoll.
Die Erfindung bezieht sich auf ein anderes bekanntes Verfahren, bei dem unterhalb der Unterwasserbetonsohle eingebrachte, vorgespannte Zugpfähle die Sicherung gegen Auftrieb bewirken. Ein solches Verfahren hat den Vorteil, daß die Stärke der Unterwasserbetonsohle auch bei hohem Wasserüberdruck wesentlich verringert werden kann. Hierdurch.
wiederum wird bei gleicher nutzbarer BaiigrLbentiefe die Aushubtiefe kleiner, was sich auch auf die Einbindetiefe und die Fläche der Baugrubenwand günstig auswirkt. Bisher war es dabei allerdings erforderlich, im Bauzustand den Wasserüberdruck unterhalb der Betonsohle durch geeignete Maßnahmen, z.B. durch Grundwasserabsenkung zu beseitigen, um Uberhaupt die Zugpfähleeinbauen zu können. Der Vorteil der geringeren Stärke der Unterwasserbetonsohle muß dabei also durch den erheblichen zusätzlichen Aufwand der Baugrubenentleerung bei der Bauwerkserstellung erkauft werden. Bei dem erwähnten Beispiel des Baus von U-Bahn-'llunnelröhren kann dies aufgrund der Länge des Bauwerkes zu so großen Mehrkosten führen, daß die sich durch das Prinzip der vorgespannten Zugpfähle ergebenden Vorteile wieder aufgehoben werden oder sogar noch eine Kostensteigerung gegendber der herkömmlichen Methode der Auftriebskompensation durch Eigengewicht eintritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren fur die Auftriebssioherung mittels vorgespannter Zugpfähle zu schaffen, das sich durch hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnet und insbesondere auch eine Anwendung dieser Art der Auftriebssicherung bei Streckenbauten erschließt, die die Vorteile der geringeren Sohlen stärke voll zur Auswirkung gelangen läßt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß oberhalb des Wasserspiegels eine Arbeitsbühne angeordnet wird, von der aus die Zugpfähle nach Herstellung der Betonsohle eingebaut und vorgespannt werden.
In zweckmäßiger Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Zugpfähle aus Spann stahl durch Bohrlöcher in der Betonsohle in den Baugrund eingetrieben, und die Länge der Zugpfähle wird so bemessen, daß das obere Ende bei eingebautem Pfahl aber das Bohrloch vorsteht, und wenigstens das vorstehende Ende wird. mit Gewinde zur Auinahme einer Ankermutter versehen. Im Anschluß daran wird nacheinander über jedes vorstehende Zugpfahlende ein Spannstuhl gesetzt, der an seinem oberen Ende eine von der Arbeitsbtihne bedienbare Spannpresse trägt, wobei dei Spannpresse über ein VerbindungsgLied mit dem jeweiligen Zugpfahlende zur Aufbringung der Vorspannung gekuppelt und die Kupplung wieder gelöst wird, nachdem die Ankermutter auf dem vorgespannten ZugpSahl gegen eine sich an der Betonsohle abstützende Ankerplatte angezogen worden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich also bei mit Wasser gefüllter Baugrube durchführen, d.h., es sind während der Bauwerkserstellung keinerlei Maßnahmen zur Verminderung des Wasserüberdrucks oder zur Entleerung der Baugrube erforderlich, was für die Wirtschaftlichkeit von entscheidender Bedeutung ist. Es ist lediglich der einmalige Aufwand des Spannstuhles und d-er vorzugsweise verfahrbaren oder versetzbaren Arbeitsbühne erforderlich. Dieser Aufwand fällt aber mit zunehmender Länge des Bauwerkes um so weniger ins Gewicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten Fig. 1 ein Baugrundquerschnitt mit Unterwasserbetonsohle zur Erläuterung der ,Auftriebssicherung durch Eigengewicht der Sohle oder durch Gewälbewirkung; Fig. 2 einen Baugrundquerschnitt mit Unterwasserbetonsohle zur Erläuterung der Vorteile der Auftriebssicherung durch vorgespannte Zugpfähle; Fig. 3 einen Baugrundquerschnitt mit den zur.
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Hilfsmitteln in schematischer Darstellung und Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3 in vergrößerter Darstellung.
In Fig. 1 ist am Grund einer durch seitliche -Wände 1 und 2 begrenzten Baugrube eine Unterwasserbetonsohle 3 vorgesehen. Mit B1 ist die Gesamthöhe der Baugrubenwände 1 und 2 bezeichnet, wobei angenommen ist, daß das obere Ende der Baugrube um die Länge C1 über dem Wasserspiegel 4 liegt, während sich das untere Ende um die Einbindetiefe E1 über den Baugrubengrund hinaus in den Untergrund erstreckt. Unter der Voraussetzung, daß der Wasserüberdruck H1 durch das Eigengewicht der Sohle 3 aufgenommen werden sol2, ergibt sich eine Stärke t1 für die Sohle. (I)ie gestrichelte Linie in der Sohle deutet die Möglichkeit der Lastabtragung durcn Gewölbewirkung an, bei der von der Baugrubenwand zusätzlich elne Horizontalkraft H sowie eine Querkraft Q aufgenommen werden muß. Die Stärke t1 der Betonsohle müßte in diesem Fall natürlich entsprechend den Gegebenheiten dieses Verfahrens bemessen werden).
Bei der in Fig. 2 dargestellten Lastabtragung mitte ls vorgespannter Zugpfähle 5 ist die Stärke der Unterwasserbetonsohle t2 unabhängig vom Wasserüberdruck H20 Die Stärke t2 richtet sich im wesentlichen nur nach den Erfordernissen beim Einbau des Unterwasserbetons. Ein Vergleich mit Fig. 1 zeigt, daß bei gleicher nutzbarer Baugrubentiefe (T1 = die Aushubtiefe T2 2 + t2 kleiner wird als die Aushubtiefe T1 + t1 in Fig. 1. Durch die geringere Aushubtiefe wird auch die Einbindetiefe E2 der Baugrubenwand kleiner gegenüber E1 in Fig. 1. Damit wird auch der Gesamtaufwand an Baugrube wandfläche geringer.
Fig. 3 veranschaulicht das Einbringen und Vorspannen der Zugpfähle 5 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Zu diesem Zwekc wird oberhalb des Wasserspiegels 4 in der baugrube eine Arbeitsbühne 6 vorgesehen9 die beispielsweise wie dargestellt auf der obersten Querabsteifung 7 der Baugrube ruht. Die Arbeitsbühne 6 ist zweckmäßigerweise so ausgebildet und gelagert9 daß sie in Richtung der Längsausdehnung der Baugrube verfahrbar oder versetzbar ist Auf der Arbeitsbühne befinden sich sämtliche Geräte und Maschinen, die zur Durchführung des Arbeitsauflaufes benötigt werden, Zunächst werden, nach dem die Unterwasserbetonsohle hergestellt worden ist, Ankerlöcher 8 in die Sohle gebohrt9 worauf die Zugpfähle 5 eingerammt und in der Verankerungszone 9 in bekannter eie verpreßt werden, so daß die spater aufzubringenden Vor spannungskräfte in den Untergrund abgetragen werden können.
Vorzugsweise werden Zugpfähle aus Spannstahl mit durchgehendem Gewinde verwendet. Die Länge der Zugpfähle wird so bemessen, daß die eingebauten Pfähle mit ihrem oberen Ende über die Bohrlöcher vorstehen.
Nach dem Erhärten der Verankerungszone wird ein Spannstuhl 10 auf die Beton sohle 3 aufgesetzt, der oben aus dem Wasserspiegel herausragt, so daß dort eine Spannpresse 11 angesetzt und von der Arbeitsbühne 6 aus bedient werden kann. Die Spannpresse 11 wird dann über ein Verlängerungsglied 12 mittels einer Muffe 13 (Fig. 4) mit dem aus dem Bohrloch 8 herausragenden Ende des Zugpfahls 5 gekuppelt, nachdem zuvor äuf das Zugpfahlende eine Ankermutter 14 aufgeschraubt worden ist. Nunmehr wird von der Arbeitsbühne mittels der Spannpresse 11 der Zugpfahl vorgespannt.
Im Anschluß daran wird die Ankermutter 14 mit einem Spezialschlüssel von der Arbeitsbühne aus oder mit gl'aucherhilfe fest gegen eine sic an der Betonsohle 3 abstützende Ankerplatte 15 angezogen. Zwischen Ankerplatte, 15 und Betonsohle ist noch eine Dichtung 16 vorgesehen. Nunmehr kann die Verlängerung 12 vom Zugpfåhl 5 wieder entkuppelt und der Spann stuhl 10 entfernt werden. Der gleiche Vorgang wiederholt sich dann beim nächsten Zugpfahl, bis schließlich s>mtliche Zugpfähle des jeweiligen Bauabschnittes vorgespannt sind.
Arbeitsbühne und Spann stuhl können dann abgebaut und in gleicher Weis beim nächsten Bauabschnitt wieder verwendet werden. Es ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren aufgrund der Tatsache, daß sämtliche Arbeiten bei gefüllter Baugrube durchgeführt werden können und aufgrund der Wiederverwendbarkeit der benötigten Hilfsmittel sowohl bezüglich der Bauzeit als auch bezüglich der für die Herstellung des Baus notwendigen Vorarbeiten eine hohe Wirtschaftlichkeit garantiert, die mit keinen der bisherigen Verfahren erreicht werden konnte.
-Patentansprüche--

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e : Verfahren zur Sicherung von Unterwasserbetonsohlen gegen Auftrieb mittels vorgespannter, in den Baugrund unterhalb der Betonsohle eingebrachter Zugpfähle, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Wasserspiegels (4) eine Arbeitsbühne (6) angeordnet wird, von der aus die Zugpfähle (5) nach Herstellung der Betonsohle (3) eingebaut und vorgespannt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zugpfähle (5) aus Spannstahl durch Ankerlöcher (8) in der Betonsohle (3) in den Baugrund eingetrieben werden und deren Länge so bemessen wird, daß das obere Ende bei eingebautem Pfahl über das Ankerloch (8) vorsteht, und daß wenigstens das vorstehende Ende mit Gewinde zur Aufnahme einer Ankermutter (14) versehen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander Uber jedes vorstehende Zugpfahlende ein Span:-stuhl (10) gesetzt wird, der an seinem oberen Ende eine von der Arbeitsbühne bedienbare Spannpresse (all) trägt, daß dann die Spannpresse (11) über ein Verbindungsglied (12) mit dem jeweiligen Zugpfahlende zur Aufbringung der Vorspannung gekuppelt wird und daß die Kupplung wieder gelöst wird, nachdem die Ankermutter (14) auf dem vorgespannten Zugpfahl gegen eine sich an der Betonsohle (3) abstützende Ankerplatte (15) angezogen worden ist.