DE4219078C2 - Vorrichtung zum Absenken eines Gründungsteils eines Bauwerkes in eine mit Grundwasser gefüllte Baugrube - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum lage- und lastkontrollierten Absenken eines in Form eines schwimmfähigen wasserdichten Kastens erzeugten Grün­ dungsteils eines Bauwerkes in eine mit Grundwasser ge­ füllte Baugrube im Zuge der Vergrößerung des Gründungs­ teils zum Bauwerk, wobei das Gründungsteil über Hydrau­ likzylinderkolbenanordnungen und auf Pfahlköpfen von in der Baugrube angeordneten, vertikalen Pfählen be­ festigte Aufhängeträger an den Pfählen aufgehängt ist und mit die Pfähle umgebenden, das Grundwasser zurück­ haltenden sowie an ihrem oberen Ende verlängerbaren Dichtrohren versehen ist.

Im Rahmen von bekannten Maß nahmen zum Errichten eines Bauwerkes in Grundwasser (DE-Zeitschrift "Bautechnik", 68 (1991), H. 5, Seite 147 bis 153) wird das Gründungs­ teil neben der Baugrube erstellt, danach in die Bau­ grube verbracht und durch entsprechende Verteilung von Art und Ort der Bauwerksvergrößerung lage- und last­ kontrolliert frei schwimmend abgesenkt. Das ist in erheblichem Maße aufwendig und unzulänglich.

Bei Gründungen von Bauwerken unterhalb des natürlichen Grundwasserspiegels wird dieser im Baugrubenbereich häufig abgesenkt, damit der Bauablauf unter normalen Bedingungen erfolgen kann. Dies setzt allerdings voraus, daß infolge der Senkung in den angrenzenden Bo­ denbereichen und bei den angrenzenden vorhandenen Bau­ werken keine ungleichmäßigen Setzungen ausgelöst bzw. diese als unbedenklich eingestuft werden. In zunehmen­ dem Maße sind Grundwasserabsenkungen aber unerwünscht, wenn davon der Bestand an Bäumen und anderen Pflanzen gefährdet sein kann.

Grundsätzlich ist es bekannt, Bauwerke in einem offenen Gewässer oder in einer mit Grundwasser gefüllten Bau­ grube zu gründen, z. B. Unterwassertunnel. Hierbei werden einzelne vorgefertigte Tunnelsegmente vorüber­ gehend schwimmfähig ausgebildet, zur Einbaustelle bug­ siert und in die endgültige Position abgesenkt. Ferner sind Gründungen gebräuchlich, bei denen z. B. eine Fun­ damentplatte unter Wasser bewehrt und betoniert wird.

Im Rahmen der oben bereits behandelten bekannten Maß­ nahmen wird über den Bau einer Pumpstation berichtet. Dabei wurde ein zunächst schwimmfähig hergestelltes Teilbauwerk in der wassergefüllten Baugrube abgesenkt, indem es während des systematisierten Betonierfort­ schrittes bis zum Erreichen der Gründungssohle schwimm­ fähig gehalten wurde. Dabei vollführte der an Masse und Volumen zunehmende Baukörper Taumelbewegungen, die durch die sich ständig verändernde Schwerpunktlage beim abschnittsweisen Schalen, Bewehren und Betonieren ent­ standen. Die ausführungstechnische Schwierigkeit be­ stand hierbei darin, daß die Schalungen und alle vor­ montierten Bauteile nicht absolut horizontal bzw. ver­ tikal, sondern nur relativ zum Achssystem des taumeln­ den Körpers ausgerichtet werden konnten. Dies bedingt zweifelsohne eine bedeutende Erschwernis.

Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art (US-PS 3 499 292) sind die Hydraulikzylinderkolbenan­ ordnungen zwischen den auf den Pfahlköpfen montierten Aufhängeträgern und dem Gründungsteil angeordnet; ist der Hub der Hydraulikzylinderkolbenanordnungen ausge­ schöpft, werden die Kolbenstangen der Hydraulikzylin­ derkolbenanordnungen durch Einsetzen entsprechender Verlängerungsstücke verlängert. Hierzu muß das Grün­ dungsteil aber an den Pfählen festgesetzt werden. Das geschieht durch Verschweißen der Dichtrohre mit den Pfählen, weshalb die Dichtrohre praktisch auf den Pfählen gleiten müssen. Das führt jedoch aufgrund un­ vermeidlicher Maßabweichungen zu Zwängungen, deren Folgen so ohne weiteres nicht zu beseitigen sind. Hinzu kommt, daß das Anschweißen der Dichtrohre an die Pfähle und das anschließende Beseitigen dieser Schweißver­ bindung recht aufwendig und umständlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der eingangs genannten Art so weiter zu ent­ wickeln, daß das lage- und lastkontrollierte Absenken der Gründungsteils im Zuge der Vergrößerung ohne Zwängungen möglich ist und das von Zeit zu Zeit erforderliche Festsetzen des Gründungsteils schnell und ohne große Probleme zwischen den Absenkphasen durch­ geführt werden kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Dichtrohre die Pfähle mit Freispielraum umgeben, daß die Hydraulikzylinderkolbenanordnungen zwischen den auf den Pfahlköpfen montierten Aufhänge­ trägern sowie darüber angeordneten weiteren Aufhänge­ trägern angeordnet sind und daß das Gründungsteil über durch die Aufhängeträger hindurchgeführte sowie wech­ selweise in diesen festsetzbare, an ihrem oberen Ende verlängerbare Aufhängestangen aufgehängt ist.

Durch das Vorsehen von zwei Aufhängeträgern, durch die Aufhängestangen hindurchgeführt sind, welche an diesen Aufhängeträgern festsetzbar sind, sind die erforder­ lichen Verlängerungen unabhängig von der Dichtrohran­ ordnung ohne Schwierigkeiten möglich. Folglich können die Dichtrohre mit Freispielraum von den Pfählen ange­ ordnet werden, so daß Zwängungen von vornherein ausge­ schlossen sind und unvermeidbare Maßabweichungen zwischen Soll- und Istlage der Pfähle aufgenommen werden können.

Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind dem Gründungsteil und den auf den Pfahlköpfen befestigten Aufhängeträgern Abstützpressen zwischengeschaltet. Ein­ fach gestaltet es sich, wenn die Aufhängestangen mit Ankermuttern an den Aufhängeträgern festsetzbar sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbei­ spiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 schematisch in einem Schnitt eine Vorrichtung zum Errich­ ten eines Bauwerkes im Grundwasser und

Fig. 2a)-d) die Einzelschritte beim Errichten des Bauwerkes.

Die Gründungsarbeiten beginnen mit dem Herstellen einer Bau­ grubenumschließung, z. B. einer Spundwand und dem Setzen von Pfählen 3. Anschließend erfolgt der Bodenaushub bis auf die vorgesehene Gründungssohle. In der entstehenden Baugrube steht Grundwasser an. Bedarfsweise oder dann, wenn die Gründung in einem offenen Gewässer erfolgt werden die Pfähle 3 von der Wasseroberfläche aus gesetzt. Zwischen den Pfählen 3 wird über dem Grundwasserspiegel eine verlorene oder mittragende Schalung montiert, deren Eigengewicht sowie evtl. bereits zusätzlich auftretende Lasten über um die Pfähle 3 angeordnete Aufhängungen in Form von Aufhängestangen 17 in Hydraulikzylinderkol­ benanordnungen 21 auf den Pfahlköpfen eingeleitet wird.

Danach werden Dichtrohre 7 aus Stahl um die Pfähle 3 montiert beispielsweise zwei Zylinderhalbschalen, die durch vertikale Schweißnähte geschlossen und wasserdicht mit der verlorenen Schalung verbunden werden. Ihre Länge richtet sich nach der erforderlichen Eintauchtiefe des zu erzeugenden wasserdichten Kastens 6 und wird im Zuge des Absenkens stückweise nach oben verlängert.

Anschließend wird eine Bodenplatte 24 nach Einbau der Bewehrung zumindest bis zu der Dicke betoniert, die für Stabilität und Standsicherheit des Bauzustandes erforderlich ist. Horizontale Kopfbolzen, Ringe oder dergleichen sorgen an den Dichtrohren 7 in Höhe der Bodenplatte 24 für einen kraftschlüssigen und dichten Anschluß zwischen den Dichtrohren 7 und der Bodenplatte 24. Die Kelleraußenwände werden jeweils bis zu einer solchen Höhe betoniert, daß ein schwimmfähiger Kasten 6 entsteht. Zu diesem Zeitpunkt hängt das gesamte Gewicht des Kastens 6 oberhalb des Wasserspiegels über die Aufhängungen 17 und Hydraulikzylinder­ kolbenanordnungen 21 an den Pfahlköpfen (Fig. 2a).

In der Ausgangsposition (Fig. 2a) hängt der Schwimmkörper 6 an den Aufhängestangen 17, die ihre Last über die Ankermuttern 18, 19 und 20 an Konsolen 9 und Aufhängeträger 15 bzw. 16 ableiten. Der Aufhängeträger 16 gibt seine Last über die als Absenkpressen eingesetzten Hydraulikzylinderkolbenanordnungen 21 in den Aufhängeträger 15 ab, der fest auf dem Pfahlkopf montiert ist. Eine Abstützpresse 22 leitet die nicht durch die Auflast kompensierbaren Auftriebskräfte in den Aufhängeträger 15 und von dort als Zugkraft in den Pfahl 3 ab (Fig. 1).

Nunmehr wird der schwimmfähige wasserdichte Kasten 6 mit Hilfe der Hydraulikzylinderkolbenanordnungen 21 schrittweise oder konti­ nuierlich lage- und lastkontrolliert abgelassen (Fig. 2b).

Abhängig von der Steifigkeit der Pfähle 3 wird eine im einzelnen nicht näher dargestellte, demontierbare horizontale Aussteifung aus Stahl oder anderen geeigneten Materialien in Höhe der Pfahlköpfe eingebaut, welche Horizontallasten außerhalb der Baugrube in den Baugrund einleitet. Diese Aussteifung kann u. a. durch die Aufhängeträger 15 übernommen werden, die die Pfahlköpfe unter­ einander verbinden.

Der Schwimmkasten 6 wird bei seiner Absenkung am oberen Ende oder an tiefergelegenen Stellen der Baugrubenumschließung 2 durch nicht dargestellte Fender geführt, deren Abstand zum Schwimmkörper 6 durch Hydraulikpressen einstellbar ist. Die Horizontallasten werden in steife Baugrundkonstruktionen hinter der Umschließung 2 eingeleitet.

Im Zuge des Baufortschrittes werden die zunehmenden Bauwerkslasten zunächst über die Aufhängungen 17, die Festsetzungen 20, den Aufhängeträger 16, die Hydraulikzylinder 21 und den Aufhängeträger 15 in den Pfahl 3 geleitet. Die Festsetzung 19 ist nicht wirksam. Wenn ein bestimmter Bauzustand erreicht ist, werden die Hydraulikzylinderkolbenanordnungen 21 gleichmäßig abgelassen, und dadurch das Bauwerk weiter in das Grundwasser gesenkt. Wenn der verfügbare Weg der Hydraulikzylinderkolbenan­ ordnung 21 aufgebraucht ist wird die Festlegung 19 aktiviert und anschließend die Festlegung 20 gelöst, wonach der abgesenkte Aufhängeträger 16 ohne Last in seine obere Ausgangsposition zurück gebracht werden kann und für eine neue Belastungsfolge zur Verfügung steht. Pressenweg und -last können genau kontrolliert und gesteuert werden (Fig. 2c).

Im Ringraum B zwischen Dichtungsrohr 7 und Pfahl 3 steht Grundwasser 4 an. Nach Erreichen der endgültigen Position wird der Zwischenraum zwischen vorbereiteter Bauwerkssohle 1 und Unterkante Bauwerk mit Beton 25 verpreßt (Fig. 2d). Das kann beispielsweise über den Zwischenraum 8 zwischen Pfahl 3 und umschließendem Dichtungsrohr 7 erfolgen, in welchem zu diesem Zeitpunkt das Grundwasser 4 in voller Höhe ansteht. Anschließend wird auch dieser Zwischenraum 8 verfüllt oder verpreßt. Die endgültigen Bauwerkslasten können dabei über die Bodenplatte 24 allein, aber auch zusätzlich über die Pfähle 3 oder über die Pfähle 3 allein ohne oder mit einem tragfähigen Verguß innerhalb des Stahlmantels 7 in den Baugrund abgetragen werden.

Das Bauwerk kann in der beschriebenen Weise über den gesamten Grundriß in einem Stück oder auch getrennt in jeweils für sich schwimmfähigen einzelnen Abschnitten erstellt werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum lage- und lastkontrollierten Absenken eines in Form eines schwimmfähigen wasserdichten Kastens erzeugten Grün­ dungsteils eines Bauwerkes in eine mit Grundwasser gefüllte Baugrube im Zuge der Vergrößerung des Gründungsteils zum Bau­ werk, wobei das Gründungsteil über Hydraulikzylinderkolbenanord­ nungen und auf Pfahlköpfen von in der Baugrube angeordneten, vertikalen Pfählen befestigte Aufhängeträger an den Pfählen aufgehängt ist und mit die Pfähle umgebenden, das Grundwasser zurückhaltenden sowie an ihrem oberen Ende verlängerbaren Dicht­ rohren versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtrohre (7) die Pfähle (3) mit Freispielraum umgeben,
daß die Hydraulikzylinderkolbenanordnungen (21) zwischen den auf den Pfahlköpfen montierten Aufhängeträgern (15) sowie darüber angeordneten weiteren Aufhängeträgern (16) angeordnet sind und
daß das Gründungsteil (6) über durch die Aufhängeträger (15, 16) hindurchgeführte sowie wechselweise in diesen festsetzbare, an ihrem oberen Ende verlängerbare Aufhängestangen (17) aufgehängt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gründungsteil (6) und den auf den Pfahlköpfen befestigten Auf­ hängeträgern (15) Abstützpressen (22) zwischengeschaltet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängestangen (17) mit Ankermuttern (19, 20) an den Aufhängeträgern (15, 16) festsetzbar sind.