DE19740800A1 - Verfahren zum Einbringen von Bohlen in Erdreich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von Bohlen, insbesondere von Spundbohlen oder Kanaldielen in Erdreich mit Hilfe von Vibrationsbären.

Das Einbringen von Bohlen, insbesondere von Spundbohlen oder Kanaldielen ins Erdreich, wird für den temporären oder verlorenen Verbau verwendet, um z. B. verbaute Gräben oder Baugrubenumschließungen herzustellen. Der Einsatz dieser Bohlen als konstruktives Element bei Bauwerken, wie z. B. bei Fundamenten und Wänden ist ebenfalls möglich.

Verfahren, diese Bohlen durch Vibrationsbären in Erdreich einzubringen, sind z. B. aus BMT 2, April 1995 (Bauverfahrenstechnik) bekannt. Hier kommen Vibrationsbären zum Einsatz, deren Arbeitsfrequenz mit 30 bis 50 Hz weit über den Eigenfrequenzen des normalen Baugrundes liegt und daher ein erschütterungsarmes Arbeiten ermöglichen.

Um gerade bei Böden mit großer Lagerungsdichte das Einbringen der Bohlen ins Erdreich zu vereinfachen, werden zur Unterstützung der Rammtätigkeit im wesentlichen zwei Rammhilfen verwendet.

Hierbei handelt es sich zum einem um eine Spülung mit Wasser und zum anderen um die Anordnung von Entlastungsbohrungen. Beide Methoden sind z. B. aus der Zeitschrift TIEFBAU 3/1995 bekannt.

Bei der bekannten Spülmethode werden an der Spundbohle Spüllanzen angebracht, durch die Wasser am unteren Ende der Bohlen ins Erdreich eingepreßt wird. Der Spüldruck richtet sich hier nach der Bodenbeschaffenheit. Durch diese Aufschwemmung des Bodens am Ende der Bohlen wird eine Baugrundauflockerung erreicht, die es ermöglicht, mit einem geringeren Arbeitsaufwand die Bohlen einzutreiben.

Bei der Bohrmethode werden Entlastungsbohrungen, deren Durchmesser sich nach der Bodenbeschaffenheit richten, in der Spundwandtrasse niedergebracht, um die angetroffene Lagerungsdichte zu verringern.

Bei der Wasserspülung hat es sich als nachteilig erwiesen, daß die Bodenauflockerungen nicht wieder nachträglich verdichtet werden können, so daß es bei Belastung des Grundes zum Beispiel zu Setzungen kommen kann, die insbesondere Gebäudeschäden hervorrufen können.

Weiterhin ist nachteilig, daß es bei Betrieb eines Hochfrequenzvibrationsbären zu einer Abstrahlung von kinetischer Energie kommt, die zu Schäden an der benachbarten Bausubstanz führt. Ebenfalls wird eine verstärkte Schallabstrahlung beobachtet. Dies umso mehr, da die Bohlen im aufstehenden Zustand wie große schallerzeugende Membranen wirken.

Bei der Verwendung von hochfrequent betriebenen Vibrationsbären hat es sich gezeigt, daß mit zunehmender Eindringtiefe der Bohlen und der damit verbundenen höheren Leistungsaufnahme die Drehzahl unter den Hochfrequenzbereich fallen kann, so daß dies wiederum zu einer unerwünschten Schwingungsausbreitung im Bereich der Eigenfrequenzen des Bauuntergrundes und der Überschreitung vorgegebener Mindestwerte der Schwinggeschwindigkeit führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß eine Auflockerung des Baugrundes ausschließlich nur während der Einbringtätigkeit der Bohlen erzeugt wird und die Schall- und Schwingungsemission beim Einsatz von insbesondere hochfrequenten Vibrationsbären über das bekannte Maß hinaus reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter gleichzeitiger Verwendung einer thixotropen Bentonit-Suspension als Schmier- und Spülmittel und einem niederfrequent bis hochfrequent betriebenen Vibrationsbär die Bohlen ins Erdreich eingetrieben werden.

Wegen der thixotropischen Eigenschaften wird die Bentonit-Suspension erst unter mechanischer Beanspruchung, wie sie z. B. beim Einvibrieren der Bohlen auftritt, flüssig und weist dabei, im Vergleich zu Wasser, wesentlich bessere Schmierungseigenschaften auf. Hierdurch wird erreicht, daß die Bohlen mit einem geringeren Arbeitsaufwand in das Erdreich eingebracht werden und der Schwingungsgeschwindigkeitsbeiwert reduziert wird.

Darüberhinaus resultiert aus der Schmierung mit der Bentonit-Suspension eine deutliche Verringerung der Abstrahlung kinetischer Energie, wodurch Schäden an der umliegenden Bausubstanz vermieden werden. Die Schallemission wird so ebenfalls verringert.

Weiterhin ergibt sich durch die Thixotropie der Bentonit- Suspension, daß sich diese im Ruhezustand wieder verfestigt und sich so nach dem Einbringen der Bohlen, oder aber auch nach dem Ziehen der Bohlen mit diesem Verfahren ein optimaler und belastbarer Bauuntergrund vorliegt.

Es ist von Vorteil, wenn die Bentonit-Suspension mit Hilfe wenigstens einer an den Bohlen befestigten Spüllanze im unteren Bereich der Bohlen in das Erdreich eingepreßt wird, da in diesem Fall die Suspension nicht nur den Boden im Fußbereich der Bohlen auflockert, sondern auch von dort aus zur Oberfläche des Baugrundes strömt und so auch noch die Mantelreibung zwischen der Bohle und dem Erdreich herabsetzt.

Hierfür ist es von besonderem Vorteil, wenn die thixotrope Bentonit-Suspension verpreßfähig und insbesondere ohne Klumpenbildung aufbereitet wird, so daß die Spüllanzen für die Bentonitschmierung mittels eines Pumpaggregats permanent beaufschlagt werden können, um die Suspension mit bis zu 250 bar Druck, d. h. insbesondere mit hohem Druck bei geringem Durchfluß oder aber mit geringem Druck bei hohem Durchfluß während des Vibrationsvorgangs in das Erdreich einzupressen.

Als ebenfalls vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn vor dem Einbringen der Bohlen der Baugrund mit Bohrungen versehen wird, deren Durchmesser sich nach der Bodenbeschaffenheit richtet. Die Position der Bohrungen ergibt sich durch die Art der verwendeten Spundbohlenprofile, so daß insbesondere im Bereich der Schlösser zweier Bohlen eine leichtere Bodenverdrängung erreicht wird.

Von Vorteil zeigt sich bei diesem Verfahren, daß die Steuerung der Vorschubkraft am Vibrationsbär nachgeschaltet wird, wodurch gewährleistet ist, daß das Einvibrieren der Bohlen während der gesamten Betriebsdauer und unabhängig von der Eindringtiefe der Bohlen mit einer konstanten Frequenz von insbesondere 40 Hz erfolgt. Hierdurch wird sichergestellt, daß der Vibrationsbär immer in hinreichend großen Abstand vom Eigenfrequenzbereich des Bodens und der benachbarten Bebauung von etwa 18 Hz arbeitet.

Bei dem hier vorgestellten Verfahren kann vorteilhafterweise auch während des Einvibrierens der Bohlen fortwährend an mehreren Meßstellen rechnergesteuert die Emission der Schwingungen anhand mehrerer Parameter kontrolliert und graphisch ausgewertet werden. Somit wird gewährleistet, daß vorgebene Grenzwerte der Schwinggeschwindigkeit und Schallemission nicht überschritten werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zeigte sich, daß die Schwingungs- und Schallemission gegenüber herkömmlichen Verfahren um einen Faktor in der Größe von mindestens 2 bis 10 unterschritten wird.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der anhängenden Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

An der Stelle des Baugrundes mit der Oberfläche 1, wo eine Spundwand gesetzt werden soll, werden zunächst mit einer Bohrschnecke 2 an den Orten senkrechte Bohrungen mit einem Durchmesser von 150 bis 400 mm, insbesondere von 250 mm eingebracht, wo sich bei der späteren Spundwand die Verbindungsschlösser der einzelnen Spundwandelemente 3a befinden.

An dem Spundwandelement 3a wird mittig eine Spüllanze 5 angebracht, die mit ihrer Düsenöffnung 6 am unteren Ende des Wandelements 3a befestigt wird. Die Spüllanze 5 wird sodann mittels einer hydrostatischen Pumpe 8 durch die Verbindungsleitung 7 mit der Bentonit-Suspension beaufschlagt, die zuvor klumpenfrei und verpreßfähig durch einen Zementagitator und ein Mischaggregat aufbereitet wurde.

Die Pumpe 8 erzeugt einen Druck von bis zu 250 bar, der jedoch aufgrund von Reibungsverlusten in der Verbindungsleitung 7 an der Düsenöffnung auf etwa 20-50 bar abgefallen ist.

Unter Einsatz der Bentonit-Spülung wird nun das Spundwandelement 3a mit Hilfe eines vorschubgeregelten Vibrationsbären 4 mit einer Frequenz von 30 bis 50 hz, vorzugsweise mit 40 Hz senkrecht in den Baugrund einvibriert, wobei die Schwingungs- und Schallemission rechnerunterstützt fortwährend kontrolliert und gesteuert wird.

Von dem nun einvibrierten Spundwandelement 3b wird die Spüllanze 5 entfernt, so daß diese zum Einbringen des nächsten Elementes wieder zu Verfügung steht.

Claims (7)

1. Verfahren zum Einbringen von Bohlen, insbesondere von Spundbohlen oder Kanaldielen ins Erdreich mit Hilfe eines Vibrationsbären, dadurch gekennzeichnet, daß unter gleichzeitiger Verwendung einer thixotropen Bentonit- Suspension als Schmier- und Spülmittel und einem niederfrequent bis hochfrequent betriebenen Vibrationsbär (4) die Bohlen (3a, b) ins Erdreich (1) eingetrieben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bentonit-Suspension mit Hilfe wenigstens einer an den Bohlen (3a, b) befestigten Spüllanze (5) im unteren Bereich der Bohlen (3a, b) in das Erdreich (1) eingepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Bohrungen mit Durchmessern von 150-400 mm vor dem Einbringen der Bohlen (3a, b) zur Entspannung des Erdreichs (1) gesetzt werden.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vibrationsbär (4) mit einer konstanten Frequenz von 30 bis 50 Hz und einer permanenten Vorschubkraftsteuerung betrieben wird.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bentonit-Suspension verpreßfähig und ohne Klumpenbildung aufbereitet wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohlen (3a, b) durch die thixotrope Eigenschaft der Bentonit-Suspension in Verbindung mit der hochfrequenten Schwingung des Vibrationsbären (4) und einer permanenten rechnergesteuerten Kontrolle der emittierten Schwingungen über Dauermeßstellen erschütterungsarm ins Erdreich (1) eingebracht werden.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bentonit-Suspension nach dem Vibrieren verfestigt und einen verdichteten Baugrund (1) bildet.