DE2755677A1

DE2755677A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von schlitzen im erdreich

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Publication number: DE2755677A1
Application number: DE19772755677
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl Ing Dr In Bauer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1979-06-21
Also published as: ES481055A1; ES475957A1; CH639447A5; JPS5490816A; GB2010361A

Description

ichrobenhausen/Obb.

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schlitzen im Erdreich.

Die Erfindung hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Schlitzen im Erdreich zum Gegenstand, die insbesondere für die Herstellung von Schlitzwänden geeignet sind, die als Fundamente von Gebäuden oder als Stützwände für Baugruben dienen.

Es ist bekannt, Schlitzwände durch Aushub des Schlitzes mit einer Fräse oder mit Greifern herzustellen, wobei zum Stützen der Innenwände des Schlitzes eine Stützflüssigkeit, beispielsweise Bentonit verwendet wird und nach dem Erreichen der vorgesehenen Schlitztiefe der Schlitz - gegebenenfalls nach vorheriger Einbringung von Armierungen mit Beton verfüllt und dadurch die Stützflüssigkeit verdrängt wird. Derartige Verfahren sind jedoch durch die Verwendung der schweren Stützflüssigkeit und die notwendige spätere Abfuhr und Beseitigung des Bentonitschlammes sehr aufwendig. Es ist ferner bekannt, Stützwände durch sogenannten Berliner Verbau herzustellen, in dem in bestimmten Abständen Träger in das Erdreich gerammt oder in zuvor hergestellte Bohrungen eingesetzt und die Zwischenräume im Zuge des Baugrubenaushubes von oben nach unten mit Holz, beispielsweise Eisenbahnschwellen oder Schalbeton ausgefacht werden. Derartige Verfahren sind langwierig und arbeitsintensiv, da nur schrittweise mit dem Aushub der Baugrube gearbeitet werden kann.

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Es ist ferner bekannt, Stützwände aus nebeneinander oder ineinander geschnittenen Ortsbetonpfählen herzustellen, was insbesondere bei stark druckbelasteten Stützwänden notwendig ist. Diese Verfahren sind sehr zeitraubend und kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, mit dem schmale und damit arbeits- und materialsparende Schlitzwände hergestellt werden können, die allein oder in Verbindung mit den bekannten Stützwandelementen, beispielsweise Trägern oder Pfählen als Stützwände verwendet werden können.

Die Lösung der Aufgabe wird in einem Verfahren gesehen, von der Erdoberfläche aus zunächst mit geeigneten Geräten in einem vorbestimmten Schlitzabschnitt das Erdreich aufzulockern, das als Stützmittel der Innenwände des Schlitzes dient und sodann das aufgelockerte Erdreich von unten nach oben unter gleichzeitigem Aushub des freiwerdenden Schlitzes mit erhärtenden Baustoffen zu verfüllen.

Bei sandigen oder rolligen Böden kann es dagegen vorteilhaft sein, das aufgelockerte Erdreich ganz oder teilweise als Zuschlagsmittel für die erhärtenden Baustoffe zu verwenden, indem während oder nach der Auflockerung des Erdreiches im Schlitzbereich erhärtende Baustoffe in das aufgelockerte Erdreich injiziert und mit diesem vermischt werden.

Um das Verfahren zügig von Schlitzabschnitt zu Schlitzabschnitt durchführen zu können, ohne das Aushärten der Baustoffe abwarten zu müssen, ist es vorteilhaft, die einzelnen Schlitzabschnitte gegeneinander abzuschotten. Zum Abschotten können

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sowohl Mittel verwendet werden, die zugleich als Bestandteil der herzustellenden Stützwand dienen, als auch Mittel, die lediglich vorübergehend nur zur Abschottung verwendet werden. So können Fertigbetonpfähle, die mit einer Nut für den Eingriff der Schlitzwand versehen sind, oder Doppel-T-Träger, wie sie im Berliner Verbau verwendet werden, als Abschottungsmittel zur Anwendung kommen.

Auf die Verwendung von Abschottungen kann allerdings verzichtet werden, wenn bis zum Abbinden gewartet wird, was durch die Verwendung von Abbindebeschleunigern abgekürzt werden kann.

Um die dem seitlichen Erddruck ausgesetzten Stützwandabschnitte möglichst material- und raumsparend und damit dünnwandig auszubilden, ist es vorteilhaft, den Schlitzabschnitt gewölbeartig bogen- oder polygonförmig gegen das Erdreich anzuordnen, so dass diese nur oder im wesentlichen auf Druck beansprucht werden. Dadurch kann eine Horizontalbewehrung der erhärtenden Baustoffe entfallen, während eine Vertikalbewehrung vor dem Erhärten leicht durch Einrammen von Bewehrungsstählen eingebracht werden kann, solange die Baustoffe noch plastisch sind. Die einzelnen Abschnitte untereinander werden gegen die als Abschottungsmittel dienenden Pfähle oder Träger abgestützt, die ihrerseits in bekannter Weise durch Verankerungen im Erdreich gehalten werden.

Die einzelnen Stützwandabschnitte können unter Verzicht auf Pfähle oder Träger auch in Form einer Lisenenwand angeordnet werden.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht aus einem Vielfach-Schneckenbohrgerät, bei dem mehrere, an

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sich bekannte Bohrschnecken nebeneinander linear, bogen- oder polygonartig angeordnet sind und jede Schneckenseele hohl als Injektionsrohr ausgebildet ist.

Das Vielfach-Schneckenbohrgerät besteht aus einem der gewünschten Bohrtiefe oder den längsten Schneckenabschnitten angepassten hohen Mäkler, an dem ein Schneckenschlitten geführt ist. Der Schneckenschlitten ist austauschbar linear, bogenförmig oder polygonförmig ausgebildet. In dem Schlitten sind Halterungen und Antriebe der Schnecken vorgesehen. Die Schnecken werden über ein Getriebe von einem oder mehreren auf dem Schlitten angeordneten, elektrischen oder hydraulischen Motoren angetrieben. Es können aber auch für jede Schnecke Einzelantriebe vorgesehen werden, die über ein leichtes Synchrongetriebe so aufeinander abgestimmt werden, dass alle Schnecken mit gleicher Geschwindigkeit mitdrehen. Es ist vorteilhaft, die Schnecken gleichdrehend und ineinanderdrehend anzuordnen.

Am unteren Ende des Mäklers ist vorzugsweise eine Führungshülse für die Schnecken angeordnet. Bei grossen Bohrlängen ist es vorteilhaft, im Bereich der unteren Enden der Schnecken diese mit einer Führungsschelle miteinander zu verbinden, um ein Ineinanderlaufen der Schnecken zu verhindern.

Für die Herstellung eines Berliner Verbaus unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens werden zunächst die Doppel-T-Träger in bekannter Weise durch Rammen oder Bohrungen eingesetzt. Der Abstand der Träger entspricht der Länge der Sehne des Bogens eines Schlitzwandabschnittes. Sodann wird mit dem Vielfach-Schneckenbohrgerät der Schlitz in der

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Weise gebohrt, dass die Schnecken im Vortrieb das durchdrungene Erdreich lockern ohne es zu fördern, was durch Bremsen des Schneckenvortriebes mit dem Schlitten geschieht. Reicht die Länge eines Schneckenabschnittes nicht aus, um die vorbestimmte Bohrtiefe zu erreichen, werden die Schnecken vom Schlitten gelöst, ein weiterer Schneckenabschnitt aufgeschraubt oder aufgesteckt und mit dem in die Ausgangslage zurückgeführten Schlitten und dem Antrieb verbunden. Sodann wird bis in die vorgesehene Bohrtiefe weiter vorgetrieben.

Bei bindigen Böden werden nun erhärtende Baustoffe durch die hohle Schneckenseele, die an ihrem unteren Ende vor der letzten Windung der Schnecke seitliche Austrittsöffnungen aufweist, ausgepresst, wobei die Schnecken gegebenenfalls unter langsamem Antrieb durch den am Mäkler laufenden Schlitten langsam gezogen werden. Bei sandigen oder rolligen Böden werden die Schnecken so gezogen, dass durch die Drehbewegung eine Vermischung des Injektionsgutes mit dem gelockerten Erdreich bewirkt wird.

Sobald die Schnecken aus dem Schlitz gezogen sind, werden gegebenenfalls Bewehrungsstähle in den Schlitz eingerammt.

Nach dem Erhärten der Baustoffe kann ohne Unterbruch mit dem Aushub der Baugrube und abschnittsweise mit der zumeist notwendigen Verankerung der Stützwand begonnen werden, ohne dass schrittweise die freiwerdenden Stützwandabschnitte von oben nach unten ausgefacht werden müssen. Das Verfahren hat bei einem Berliner Verbau vor allem bei rolligen oder sandigen Böden den Vorteil, dass das Auslaufen von Material im noch nicht ausgefachten, aber bereits ausgeschachteten unteren Teil der Stützwand vermieden wird. Dadurch wird das hinter der Stützwand liegende Erdreich nicht gestört und vermieden,

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die Stützwand in ihrer Standfestigkeit durch plötzlich auftretende Druckveränderungen und Erdschichtverschiebungen zu beeinträchtigen.

Das erfindungsgemässe Verfahren und die Vorrichtung sind auch zur Abteufung von Schächten geeignet, in dem schrittweise zu einem Kreis oder polygon angeordnete Schlitzwandabschnitte hergestellt werden, so dass vor dem Beginn der Ausschachtungsarbeiten der Schacht vollständig gegen Einsturz gesichert ist.

Ferner sind Verfahren und Vorrichtung geeignet, den Einbau von Spundwänden oder stählernen Ausfachungselementen dort zu ermöglichen, wo ein Einrammen oder Eindrücken und Einpressen von Trägern oder Elementen in das nicht gelockerte Erdreich nicht mehr möglich war.

Mit dem Verfahren und der Vorrichtung lassen sich ohne Beschränkung je nach Ausbildung des Gerätes beliebige Bohrtiefen erreichen, sofern die Schichten des Erdreiches für die Schnecken durchdringbar sind.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer an sich bekannten Bohrlafette, die senkrecht an einem Hydraulikbagger aufgehängt ist, die mit einer Vorschubeinrichtung versehen ist. An der Bohrlafette ist ein mit der Vorschubeinrichtung beweglicher Kraftdrehkopf angeordnet, der mit einer Mehrzahl von Halterungen zur Aufnahme von Bohrschnecken versehen ist. Die Bohrschnecken haben eine hohle Seele und weisen an ihrem oberen Ende eine Rotationsdurchführung und an ihrem unteren Ende eine oder mehrere Austrittsöffnungen auf.

Am unteren Ende der Bohrlafette ist vorzugsweise eine Führungshülse für die Bohrschnecken angeordnet.

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Die Bohrschnecken sind vorzugsweise an ihren unteren Enden mit einer Führungsschelle verbunden.

Es ist zweckmässig, die Austrittsöffnung am unteren Ende der Bohrschnecken mit einem Rückschlagventil zu versehen.

Der Kraftdrehkopf ist vorzugsweise so ausgebildet, dass alle Bohrschnecken gleichläufig angetrieben werden.

Um entsprechend dem Verfahren bogen- oder winkelförmige Schlitzwandabschnitte bohren zu können, ist der Kraftdrehkopf vorzugsweise bogenförmig oder stumpfwinklig mit gleichlangen Schenkeln ausgebildet.

Zur weiteren Erläuterung der erfindungsgemässen Vorrichtung wird auf das in der beigefügten Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel verwiesen. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung; Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung.

Die Vorrichtung besteht aus einer Bohrlafette 1, die in üblicher Weise an einem nicht dargestellten Hydraulikbagger angebracht ist. Die Bohrlafette 1 weist eine Vorschubeinrichtung 2 auf, die das Auf- und Abbewegen des Kraftdrehkopfes 3 mittels der Vorschubeinrichtung 2 an der Bohrlafette 1 erlaubt.

Der Kraftdrehkopf 3 weist eine Mehrzahl von Halterungen für die Aufnahme von beispielsweise 10 Bohrschnecken 5 auf. Die Bohrschnecken 5 haben eine hohle Seele, die in ihrem oberen Ende in einem Rotationsanschluss 6 endet, an den ein Rohr oder Schlauch zum Einpressen des Injektionsgutes angeschlossen werden kann. Am unteren Ende der Bohr-

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schnecke unmittelbar nach der ersten Windung ist eine Austrittsöffnung 7 vorgesehen, die mit einem Rückschlagventil 10, beispielsweise einer Gummimanschette verschlossen ist.

Um ein Auseinanderschlagen der Bohrschnecken zu vermeiden, werden diese in einer am unteren Ende der Bohrlafette 1 fest angeordneten Führungshülse geführt. Ferner ist es sinnvoll, vor allem bei grossen Bohrtiefen, die unteren Enden der Bohrschnecken 5 durch eine Führungsschelle 9 miteinander zu verbinden.

Zum Herstellen eines Schlitzabschnittes nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden die gleichläufigen Bohrschnecken 5 mit der Vorschubeinrichtung 2 der Bohrlafette 1 so in das Erdreich abgesenkt, dass der Vortrieb der Schnecken, der korkenzieherartig erfolgt, leicht gebremst wird. Dadurch wird das Erdreich nicht glatt durchfahren, sondern beim Durchfahren der Bohrschnecken gleichzeitig aufgelockert. Das aufgelockerte Erdreich dient gleichzeitig als Stützmittel anstelle der sonst verwendeten Stützflüssigkeiten wie Bentonit und verhindert ein Einstürzen des Schlitzes.

Reicht die Höhe der Bohrlafette 1 für die vorgesehene Bohrtiefe nicht aus, so werden nach Erreichen des ersten Bohrungsabschnittes die Bohrschnecken 5 aus ihren Halterungen 4 im Kraftdrehkopf 3 gelöst, dieser mit der Vorschubeinrichtung in die Ausgangslage zurückbewegt und weitere Bohrschneckenabschnitte auf die bereits im Erdreich sitzenden Bohrschnecken aufgeschraubt oder aufgesteckt und mit den Halterungen 4 verbunden.

In bindigen Böden, bei denen eine Vermischung des Injektionsgutes mit dem Erdreich nicht erwünscht

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wird, werden nach dem Erreichen der Bohrtiefe die Bohrschnecken 5 gleichzeitig langsam durch die Vorschubeinrichtung 2 ohne Drehung oder mit geringer Drehung der Schnecken gezogen und gleichzeitig durch die Rotationsöffnung 6 erhärtende Baustoffe aus der Austrittsöffnung 7 in den frei werdenden Schlitz gepresst. Durch das Ziehen der Bohrschnecken 5 in stillstehendem Zustand wird das aufgelockerte Erdreich vollständig aus dem Schlitz entfernt, während der Schlitz durch die injizierten Baustoffe gefüllt wird. Sobald die Schnecken vollständig aus dem Schlitz gezogen sind, wird das ausgehobene Erdreich durch gegenläufige Bewegung der Schnecken von den Windungen geschleudert.

Bei sandigen oder rolligen Böden, bei denen das Erdreich als Zuschlagstoff zu den erhärtenden Baustoffen verwendet werden kann, werden beim Ziehen der Bohrschnecken 5 diese langsam rückläufig angetrieben, so dass gleichzeitig mit dem Einpressen der erhärtenden Baustoffe Windung für Windung Erdreich mit diesen vermischt wird. Da die Bohrschnecken 5 rückläufig angetrieben werden, muss die Vorschubeinrichtung 2 den Rücktrieb der Bohrschnecke 5 bremsen, um eine gute Vermischung des von den Schneckenwindungen freiwerdenden Erdreiches mit dem Injektionsgut zu erreichen.

Sobald die Bohrschnecken 5 aus dem Schlitz entfernt sind, können Bewehrungsstähle in den Schlitz eingerammt werden, um den Schlitzwandabschnitt gegen vertikale Druckbewegungen nach dem Freiwerden der Schlitzwand zu verstärken. Eine Bewehrung gegen horizontale Druckbewegungen ist nicht notwendig, wenn der Schlitzwandabschnitt im Bogen oder stumpfwinklig gegen den zu erwartenden Erddruck ausgebildet ist.

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Sollen die Schlitzwandabschnitte zur Ausfachung zwischen den Trägern eines Berliner Verbaus dienen, werden die Bohrschnecken vorzugsweise nach dem Einbau der Doppel-T-Träger zwischen den Doppel-T-Trägern angesetzt, die selbstverständlich in einem Abstand voneinander angeordnet sein müssen, der der Länge der Sehne des Schlitzwandbogens oder des Winkels entspricht. Die Doppel-T-Träger können aber auch nach dem Herstellen eines Schlitzwandabschnittes an den jeweiligen Enden des Abschnittes durch die noch nicht ausgehärtete Schlitzwand bzw. das benachbarte Erdreich eingerammt werden, was den Vorteil hat, dass das Erdreich in diesem Bereich schon teilweise gelockert ist. Das gleiche Verfahren kann bei der Verwendung von Betonpfählen angewandt werden.

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L e e r s e i t e

Claims

Dr.-Ing. Karlheinz Pavier
Schrobenhausen/Obb.

Patentansprüche;

M. j Verfahren zum Herstellen von Schlitzwänden im Erdreich, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdreich von der Erdoberfläche aus in voneinander getrennten Abschnitten bis in die vorgesehene Tiefe aufgelockert und unter gleichzeitigem Aushub des aufgelockerten Erdreiches von unten nach oben der freiwerdende Schlitzbereich mit erhärtenden Baustoffen verfüllt wird.
2. Verfahren zum Herstellen von Schlitzwänden im

Erdreich mit sandigen oder rolligen Böden, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdreich von der Erdoberfläche aus in voneinander getrennten Abschnitten bis in die vorgesehene Tiefe ausgelockert und das im Schlitz befindliche aufgelockerte Erdreich von unten nach oben mit erhärtenden Baustoffen vermischt wird.
3· Verfahren nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nebeneinanderliegende Schlitzabschnitte bis zum vollständigen Aushärten der Baustoffe gegeneinander abgeschottet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Abschottungsmittel Fertigbetonteile verwendet werden, die an ihren den Schlitzabschnitten zugewandten Seiten mit einer Nut in Breite der herzustellenden Schlitzwand versehen sind.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Abschottungsmittel Doppel-T-Träger verwendet wurden.

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6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Abschottungsmittel mit Bentonit gefüllte Fugenrohre verwendet werden, die nach dem Aushärten der Baustoffe benachbarter Schlitzabschnitte mit dem Bentonit gezogen werden und die freiwerdende Bohrung mit erhärtenden Baustoffen verfüllt werden.
7. Verfahren nach vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aushärten der Baustoffe Bewehrungsstähle in die Schlitzabschnitte eingebracht werden.
8. Verfahren nach vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzwandabschnitte bogenförmig angeordnet werden.
9. Verfahren nach vorangehenden Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzwandabschnitte gewinkelt angeordnet werden.
10. Verfahren nach vorangehenden Ansprüchen 1-3, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schlitzwandabschnitte lisenenartig angeordnet werden.
11. Vorrichtung zum Herstellen von Schlitzwänden gemäss Ansprüchen 1 - 10, bestehend aus einer Bohrlafette mit Vorschubeinrichtung, gekennzeichnet durch einen an der Bohrlafette (1) angeordneten Kraftdrehkopf (3), der mit Halterungen (4) für die Aufnahme einer Mehrzahl von Bohrschnecken (5) versehen ist, die eine hohle Seele aufweisen und deren oberes Ende eine Rotationsdurchführung (6) und deren unteres Ende im Bereich hinter der ersten Schneckenwindung eine Austrittsöffnung (7) aufweist.

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12. Vorrichtung gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass am unteren Ende der Bohrlafette (1) eine Führungshülse (8) für die Bohrschnecken (5) angeordnet ist.
13. Vorrichtung gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrschnecken (5) an ihrem
unteren Ende mit einer Führungsschelle (9) verbunden sind.
14. Vorrichtung gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (10) mit einem Rückschlagventil (11) versehen ist.
15. Vorrichtung gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrschnecken (5) im Kraftdrehkopf (3) gleichläufig angeordnet sind.
16. Vorrichtung gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftdrehkopf (3) bogenförmig ausgebildet ist.
17. Vorrichtung gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftdrehkopf (3) in einem
stumpfen Winkel mit gleichlangen Schenkeln ausgebildet ist.

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