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Verfahren zur Gründungsherstellung von
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schalenfbrmigen Behältern.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gründungsherstellung von
schalenförmigen Behältern gemB Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Als schalenförmige Behalter sind ellipsoide, kugelfbrmige, rotationssymmetrische
oder Behälter ähnlicher Form bezeichnet, die zumindest im Gründungsbereich schalenfbrmig
oder schalenähnlich sind, wie z. B. Faulbehälter, Derartige Behalter können geschlossen
oder nach oben of fen sein und sind vorzugsweise aus Stahlbeton, Stahl oder ggf.
Kunststoff hergestellt.
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Diese Belter stehen im Erdreich auf ihrer Unterseite angepaBten Fundamenten,
die vor Absetzen des Behälters zu fertigen sind.
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Hierzu ist es bekannt, Baugruben mit seitlichen, senkrechten Begrenzungen
zu schaffen, wobei die erforderliche Solltiefe über die ganze Baugrubensohle vorgesehen
ist.
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Als Baugrubensicherung ist die Baugrube meist von einer Spund-, Schlitz-
oder Bohrpfahlwand umgeben und meist noch durch den Einbau von Ringelementen ausgesteift.
Die Baugrubensicherung muB dem Erd- und Wasserdruck standhalten und ist dahcr entsprechend
stark auszubilden.
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Zum Trockenlegen der Baugrube muß zudem eine Grundwasserabsenkung
vorgenommen werden, wobei der Durchmesser des Absenktrichters in der Tiefe der Baugrubensohle
mindestens den Abmessungen der Baugrubensohle selbst entsprechen muß, was unter
Umständen eine erhebliche Grundwassersenkung erfordert.
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Oft sind neben den genannten Baugrubensicherungen noch Injektionen
mit Zement oder chemischen Mitteln erforderlich, um das Erdreich zu verfestigen
und/oder eine Abdichtung gegen Grundwasser zu erzielen.
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In einem ersten Betonierabschnitt wird dann die Baugrube mit bewehrtem
bzw. unbewehrtem Füllbeton z. B. treppenformig abgestuft ausgekleidet. Soll ein
Stahlbehälter eingesetzt werden, so werden dessen Teile in ihrer Einbaulage in der
Baugrube gehalten, wobei zwischen dem ersten Betonierabschnitt aus FülIbeton und
dem Behälter noch ein ausreichender Arbeitsraum zurn Schweißen des Behälters vorgesehen
sein muß, der nach Fertigstellung des Behälters mit Beton auszuftillen ist.
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Ist ein Stahlbetonbehälter vorgesehen, so wird zwischen dem senkrechten
Baugrubenverbau und der späteren Behälteraußenschale ein Fulibeton eingebaut, der
gegen eine Schalung betoniert wird. Nach Erhärten des Füllbetons wird eine weitere
Schalung zur Herstellung der Behälterschale betoniert.
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Diese bekannte Grundungsherstellung erfordert-einen erheblichen Aufwand
an Zeit und Material und weist noch weitere erhebliche Nachteile auf. So fuhrt die
erforderliche Grundwasserabsenkung insbesondere bei Baugruben mit groBer Grundfläche
und groBer Tiefe zu Störungen des Grundwasserspiegels, was insbesondere aufgrund
weiter wachsender Umweltbelastungen vermieden werden mums. Die fur die Bauzeit
erforderliche
Baugrubensicherung muß meist aus Gründen des Umweltschutzes - wenn überhaupt möglich
- wieder entfernt werden, was hohe Kosten verursacht, oder verbleibt ungnnutzt im
Boden, so daB Material verlorengeht. Injektionen zur Bodenverfestigung sind ohnehin
nicht wieder rückgängig zu madhen und sind daher im Hinblick auf Umweltschutzprobleme
besonders problematisch.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben,
mit dem bei geringem Materialaufwand und bei geringster Umweltbelastung, insbesondere
bei geringster Veränderung des Grundwasserspiegels,eine Grundung fur einen schalenfbrmigen
Behälter geschaffen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gels, Da die Baugrube dem Behälter im Gründungsbereich weitgehend
angepaßt ausgehoben wird, ist ein übermäßiger Erdaushub vermieden, so daB ein sonst
notwendiger Transport auf Deponien entfällt. Dieser Vorteil ist sehr bedeutend,
da bereits heute bei der Ablagerung von Erdreich auf Deponien Platzprobleme auftreten,
die in Zukunft eher noch haufiger werden.
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Weiterhin entfällt aufgrund des verringerten Erdaushubs das kostenintensive
Wiederauffullen voluminbser, nicht benötigter Leerräume in der Baugrube, so daß
weniger Rohstoffe wie Beton, Kies und Sand als beim Stand der Technik benbtigt werden.
Durch die Rohstoffeinsparung ergeben sich dahr nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
geringe Erstellungskosten fur die Grundung.
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Ferner hat aufgrund der an den Gründungsbereich des Behalters angepaBten
Form der Baugrube diese eine Sohlenfläche
mit gegenuber dem Stand
der Technik verhältnismäBig geringen Abmessungen, so daB der Absenktrichter des
Grundwassers entsprechend kleiner ausgebildet sein kann, was eine geringere Grundwasserabsenkung
bedeutet. Die Form der Baugrube ist gemäB der Erfindung dem Absenktrichter des Grundwassers
ähnlich, so daB neben der geringeren Absenkung als beim Stand der Technik die Wirkung
der Grundwasserabsenkung besser ausgenutzt werden kann.
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Mußte beim Stand der Technik die Gründung im wesentlichen in zwei
aufwendigen Betonierabschnitten mit zusätzlicher Schalung erfolgen, so ist bei dem
erfindungsgemäBen Verfahren eine schalenfdrrnige Baugrubensicherung vorgesehen,
die die Baugrube auskleidet und -der Behälterform im Grtindungsbereich etwa angepaßt-gleichzeitig
als Grundung für den Behälter verwendet wird. Die schalenförmige Baugrubensicherung
ist hierzu den auftretenden Belastungen entsprechend angepaBt ausgebildet.
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Die Baugrube kann beim erfindungsgemäBen Verfahren kontinuierlich,
d. h. in einem durchgehenden Arbeitsgang ausgehoben werden, um danach die schalenförmige
Baugrubensicherung auf die Böschung aufzubringen. Aufgrund der Anpassung an den
vorzusehenden schalenfbrmigen Behälter wird der Bbschungswinkel so sein, daB auf
zusätzliche Baugrubensicherungen wie Spundwände meist verzichtet werden kann.
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Je nach Standfestigkeit des vorhandenen Erdreichs kann es vorteilhaft
sein, aufeinanderfolgend die Baugrube abschnittsweise auszuheben und die schalenförmige
Baugrubensicherung einzubringen. Hierbei kann die Baugrube lagenweise mit jeweils
vorgegebener Tiefe ausgehoben und dann die Baugrubensicherung
eingebracht
und/oder auch sektorweise ausgehoben und dann die schalenfbrmige Baugrubensicherung
sektorweise eingebracht werden.
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Die freistehenden Böschungen der Baugrube werden vorzugsweise durch
das Aufbringen einer Deckschicht aus Spritzbeton gesichert. Es kann auch vorteilhaft
sein, Stahlfaserspritzbeton, Kunststoffbeton oder eine Kunststoffschicht aufzuspritzen.
In Weiterbildung des erfindungsgemäBen Verfahrens kann es vorteilhaft sein, die
Böschung durch Verlegen von Betonfertigteilen, Stahlteilen oder Kunststoffteilen
zu sichern, die dann die schalenförmige Baugrubensicherung bilden.
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Es kann vorteilhaft sein, zusammen mit der schalenfbrmigen Baugrubensicherung
ringfbrmige Aussteifungselemente vorzusehen, die vorzugsweise als ringförmige Verdickungen
der Schale auf der der Böschung zugewandten Seite an der Baugrubensicherung vorgesehen
sind. Zusammen mit der Böschungsdeckschicht, d. h. der Baugrubensicherung, bilden
die Ringelemente bei entsprechender Dimensionierung ein Schalentragsystem, welches
seitliche Kräfte aufnehmen kann, so daB keine zusätzlichen SicherungsmaBnahmCen
erforderlich sind.
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Besteht die Gefahr, daB der anstehende Beton sich bei dem Erdaushub
entspannt bzw. quillt oder durch den Zutritt von Luft sehr schnell verwittert, so
kann durch sofortiges Abdecken der freigelegten Bbschungsflachen - z. B. mit Spritzbeton
- und durch einen mdglichst schnellen RingschluB der Bbschungsdeckschicht und der
Aussteifungselemente weitgehend verhindert werden, daB es zu einer nennenswerten
Verschlechterung des Untergrundes kommt, welche zu späteren zusätzlichen Setzungen
fiihren könnte. Die schalenförmige Baugrubensicherung bildet eine statische Schale,
die Kräfte vom Erdreich aufnimmt und spatter Kräfte aus dem Behälter in den Untergrund
abträgt.
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Vorteilhafterweise entspricht die Form der eingebrachten Baugrubensicherung
nach Fertigstellung der gesamten Baugrube der negativen Behälterform. Der zu errichtende
Behalter aus Stahlbeton kann so ohne weitere Schalung direkt auf die Baugrubensicherung
betoniert werden, wobei die Bewehrung vorzugsweise durch Abstandshalter auf die
Baugrubensicherung aufgelegt wird.
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Ist ein Stahlbehälter für die geschaffene Gründung vorgesehen, so
wird dieser mit Abstand von der Baugrubensicherung gehalten, so daB zwischen der
Baugrubensicherung und dem Stahlbehälter ein Zwischenraum gebildet ist.
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Dieser Zwischenraum wird mit einem kraftübertragenden Material vergossen
oder verpreBt, so daB eine satte Auflage des Stahlbehälters auf der Grundung sichergestellt
ist. Das Material ist vorteilhafterweise zugleich als Korrosionsschutz für den Stahlbehälter
vorgesehen. Der Abstand zwischen der Stahlbehälterwand und der Gründung wird dem
verwendeten Material sowie der auftretenden Belastung angepaßt gewählt.
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Vorzugsweise wird zur Grundwasserabsenkung in Baugrubenmitte ein Absenkbrunnen
gesetzt. Um den GrundwasserzufluB zu reduzieren, wird rings u die Baugrube vorteilhafterweise
eine ringförmige Dichtwand im Erdreich eingelassen.
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Aufgrund der erfindungsgemäßen Anpassung der Baugrubenform an den
Behälter im Gründungsbereich braucht die Dichtwand keine Erddruckkräfte aufzunehmen,
so daB als Dichtwand auch wasserdichte Folien oder ähnliche mbranartige Element
einsetzbar sind. Die Bessung der Dichtwand richtet sich flach den Untergrundverhältnissen,
der Baugrubengeometrie, dem Wasserandrang und der späteren Verwendung der Dichtwand.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen
Querschnitt einer mit dem erfindungsgemäBen Verfahren hergestellten Gründung mit
Stahlbetonbehälter, Fig. 2 ein Schema einzelner Verfahrensschritte bei lagenweiser
Herstellung einer Gründung für einen Stahlbehälter, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine
schalenförmige Baugrubensicherung mit Stahlbetonbehalter.
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In Fig. 1 ist im Querschnitt eine Baugrube gezeigt, die dem Querschnitt
eines Behälterunterteils 4 im Grtindungsbereich angepaBt ausgehoben ist. Die BBschung
1 der Baugrube ist durch eine schalenfbrmige Deckschicht als Baugrubensicherung
2 abgedeckt, wobei zusätzlich auf der zur Böschung gewandten Seite Aussteifungsringe
3 an der Baugrubensicherung 2 angeordnet sind, die einerseits Druckkräfte des Erdreichs
aufnehmen und andererseits die Belastungen aus dem Behälter in das Erdreich abtragen.
Die Baugrubensicherung bildet so eine Schale1 die als Fundament den Behälter tract.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die schalenfbrmige Baugrubensicherung
der Form des Behälterunterteils entsprechend einer Negativform angepaßt ausgebildet,
so daB das Behälterunterteil 4 des aus Stahlbeton zu erstellenden Behälters unmittelbar
auf der Baugrubensicherung als Schalung betoniert werden kann. Die Bewehrung des
Behälters wird dabei mittels Abstandshaltern auf die Schale der Baugrubensicherung
aufgelegt.
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Steht im Bereich der Baugrube Grundwasser an, so kann in der Mitte
der Baugrube ein Zentralbrunnen 5 angelegt werden, wodurch die Baugrube etwa mittig
in dem sich ergebenden Absenktrichter 7 liegt. Da die Baugrube der Form des Absenktrichters
ahnelt und ihre Sohle nur sehr geringe Abmessungen hat, reicht ein relativ kleiner
Absenktrichter 7
aus, so daB die Grundwasserabsenkung nicht sehr
stark sein mums. Gegenuber dem bekannten Stand der Technik kann durch das erfindungsgemäße
Verfahren die Grundwasserabsenkung, falls uberhaupt erforderlich, erheblich geringer
gehalten werden.
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Um die abzupumpende Grundwassermenge so gering wie mglich zu halten,
kann es vorteilhaft sein, eine ringförmige Dichtwand 6 im Erdreich um die Baugrube
herum vorzusehen. Die Bemessung der Dichtwand 6 ist nicht nur von den Untergrundverhältnissen,
dem Wasserandrang und ihrer späteren Verwendung, sondern auch von der Baugrubenform
charakterisiert durch den Böschungswinkel ß abhängig.
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Falls erforderlich, kbnnen anstelle des Zentralbrunnens 5 auch mehrere
Einzelbrunnen innerhalb oder auBerhalb der Baugrube eingesetzt werden.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist der Erdaushub auf das unbedingt
erforderliche Maß begrenzt, so daB wertvolle Rohstoffe, wie Beton, Sand und Kies,
nicht als Füllstoff verwendet werden müssen. Da die Baugrubensicherung 2 zugleich
als Gründung für den Behälter dient, fallen komplizierte und aufwendige Arbeitsvorgänge
zur Schalung des Behälters bzw. zur Bildung eines Fundamentes fort.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird die Baugrube 9 lagenweise
ausgehoben. In einer ersten Stufe I wird eine erste Lage bis in eine Tiefe t mit
den lichen Erdabbaugeräten ausgehoben, wonach in einer zweiten Stufe II die
Böschung
1 durch Aufbringen einer Deckschicht 2 aus Spritzbeton gesichert wird. Nach dem
RingschluB der Deckschicht 2, die den ersten Teil der Baugrubensicherung bildet,
erfolgt der nächste lagenweise Aushub um eine weitere Tiefe t mit anschließender
Sicherung der neuen Böschungsoberfläche (Stufen III und IV). Je nach den statischen
Erfordernissen werden als Verdickungen der Deckschicht 2 ringfbrmige Aussteifungen
3 zur Sicherung der Baugrube vorgesehen, die auf der der Boschung 1 zugewandten
Seite der Baugrubensicherung liegen (Stufe IV).
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Die Aushubtiefe je Lage richtet sich in erster Linie nach dem Bbschungswinkel
ß und der Beschaffenheit des Erdreichs. Vorteilhafterweise wird die Tiefe t je Aushubabschnitt
weiterhin in Abhängigkeit vom Abstand a der Dichtwand 6 von der schalenfbrmige Baugrubensicherung
2 und den erdstatischen Verhältnissen derart gewählt, daB aufgrund der Gewblbewirkung
der ungesicherte Böschungsbereich 1 nicht gefährdet wird (Bild Stufe III). Die Wasserdruckkräfte,
die auf eine Dichtwand 6 auBerhalb der schalenförmigen Baugrubensicherung 2 wirken,
kbnnen so aufgrund der Gewölbewirkung den ungesicherten Böschungsbereich nicht gefährden.
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Die ggf. erforderliche Grundwasserabsenkung mittels eines Zentralbrunnens
5 erfolgt parallel zum Baufortschritt derart, daB die jeweilige temporary Baugrubensohle
10 trocken und gegen Auftrieb gesichert ist.
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Beim weiteren Aushub der Baugrube 9 wiederholen sich die Stufen I
und II abwechselnd, wobei jedoch die Abmessungen der Baugrubensqhle 10 immer geringer
und der Durchmesser der Baugrube 9 kleiner wird. In der letzten Aushubphase wird
die endgültige Baugrubensohle erreicht und ebenfalls mittels einer Deckschicht gesichert,
so daB.die Baugrubensicherung 2 etwa als Negativform des späteren Behälters 4 fertiggestellt
ist.
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Im Bild der Endstufe VI ist ein Behälter aus Stahl oder einem anderen
Baustoff als Stahlbeton gezeigt. Der Behalter wird auBerhalb der Baugrube vorgefertigt
und dann als ganzes Stuck oder Teilstück in die statische Schale der Baugrubensicherung
2 eingesetzt. Im Ausftihrungsbeispiel der Fig. 2 entspricht die Form der Baugrube
9 und die Form der schalenförmigen Baugrubensicherung 2 in etwa dem Querschnitt
des Behälterunterteils 4 im Gründungsbereich.
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Der Behälter bzw. sein Unterteil 4 wird mittels Abstandshaltern oder
frei schwebend in der Schale der Baugrubensicherung 2 angeordnet, wonach der zwischen
Behälterwand und Schale bestehende Zwischenraum mit einem kraftübertragenden Material
vergossen oder verpreBt wird. Besteht der Behälter bzw. das Behälterunterteil 4
aus Stahl, so kann das in den Zwischenraum gepreßte Material vorzugsweise auch als
Korrosionsschutz dienen. Das eingepreßte Material 8 gewährleistet eine satte Auflage
des Behälters 4 auf der Gründung, so daB eine gute Kraftübertragung gewahrleistet
ist. Der Abstand zwischen Behälterunterteil 4 und der Schale der Baugrubensicherung
2 ist auf das Material der VerguBmasse abgestimmt.
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Es kann zweckmäBig sein, die Baugrubensicherung aus Stahlfaserspritzbeton
oder durch Verlegen von Betonfertigteilen herzustellen. Ebenso ist das Verfestigen
der Böschung bzw. die Bildung der Gründung durch einen Kunststoffbeton oder eine
Kunststoffschicht vorteilhaft. Auch kbnnen neben Verlegen von Stahlelementen Kunststoffelemente
zur Bildung der als Gründung verwendeten Bausicherung vorteilhaft angeordnet werden.
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