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(Bild: Sicherung von Gräben und Schächten ohne Verbau in Anlehnung an DIN4124 - Senkrecht geböschte Wände)

Senkrecht geböschte Wände

(Bild: Sicherung von Gräben und Schächten ohne Verbau bei Tiefen > 1.25 m und ≤ 1.75 m in Anlehnung an DIN 4124 - Senkrecht geböschte Wände mit abgeböschten Kanten (mindestens steifer bindiger Boden))

Senkrecht geböschte Wände mit abgeböschten Kanten

(Bild: Sicherung von Gräben und Schächten ohne Verbau in Anlehnung an …
(Bild: Zulässige Böschungswinkel für Gräben und Schächte bei nichtbindigen oder weichen bindigen Böden in Anlehnung an [DIN4124c] [Bild: S&P GmbH])

Nichtbindiger oder weicher bindiger Boden

(Bild: Zulässiger Böschungswinkel für Gräben und Schächte bei mindestens steifen bindigen Böden in Anlehnung an [DIN4124c] [Bild: S&P GmbH])

Mindestens steifer bindiger Boden

(Bild: Zulässige Böschungswinkel für Gräben und Schächte bei Fels in Anlehnung an [DIN4124c] […

Wichtig:

Die Standsicherheit unverbauter Wände ist nach DIN 4124 mit dem Berechnungsverfahren der DIN 4084 oder durch Baugrundgutachten nachzuweisen.

Die Einleitung der Vortriebskräfte in die Böschungswand ist ebenfalls gesondert nachzuweisen.

[DIN4124:2012] [DIN4084:2012]

(Bild: Nicht verbaute, geböschte Startschächte - beim Mikrotunnelbau mit hydraulischer Förderung [FI-Herreb])

Mit zunehmender Tiefe des geböschten Schachtes nehmen die Aushubmassen …

Vorraussetzungen für den Einsatz von nicht verbauten Schächten:

  • Einhaltung eines Mindestabstandes zwischen Böschungskante und Fahrzeugen/ Baumaschinen (lastfreier Schutzstreifen an der Böschungskante)

  • Keine Einwirkung von dynamischen Lasten

  • Kein Zufluss von Schichtenwasser in den Schacht

  • Keine Klüfte oder Verwerfungen im Fels

(Bild: Plus/Minus)

Vorteile nicht verbauter Schächte:

  • Einfache Herstellung
  • Spezialgeräte nicht erforderlich
  • Verbaumaterial nicht erforderlich
  • Lärmarme und erschütterungsfreie Bauweise
  • Einsatz von Großgeräten sowohl beim Aushub als auch beim Herstellen des Bauwerkes ungehindert möglich, da keine Aussteifungskonstruktionen vorhanden
  • Sofortiger Baubeginn möglich, da keine vorbereitenden Maßnahmen erforderlich
  • Verdichtung der Rückverfüllung …

Unter rückbaubarem (wiedergewinnbarem, wiederverwendbarem) Verbau werden beim grabenlosen Leitungsbau Verkleidungs- und Aussteifungskonstruktionen verstanden, die nach Beendigung der Vortriebsarbeiten durch Verfüllung des Schachtes gefahrlos entfernt werden können und nicht dauerhaft im Baugrund verbleiben.

Zu den rückbaubaren Verbauarten zählen:

  • Waagerechter Verbau
  • Senkrechter Verbau
  • Verbaugeräte
  • Trägerbohlwand
(Bild: Waagerechter Normverbau (…
(Bild: Waagerechter Normverbau (ohne Darstellung der Befestigungsmittel in Anlehnung an [DIN4124c] [Bild: S&P GmbH])

Beim waagerechten Normverbau nach DIN 4124 werden die Schachtwände mit dem Aushub fortschreitend von oben nach unten mit waagerechten, dicht aneinanderliegenden Holzbohlen, Kanaldielen oder dergleichen verkleidet, die in der Regel mittels lotrechter Brusthölzer gesichert und durch Steifen abgestützt werden [DIN4124:2012] [Riege00b].

(Bild: Plus/Minus)

Vorteile des waagerechten Normverbaus:

  • Leichte Verbauelemente
  • Gute Anpassungsfähigkeit insbesondere bei kreuzenden Leitungen
  • Häufige Wiederverwendung möglich
  • Verdichtung der Rückverfüllung gegen den anstehenden Boden

Nachteile des waagerechten Normverbaus:

  • Weicher Verbau, Senkungsgefahr für benachbarte Bebauung oder Verkehrsflächen
  • Lohn- und zeitintensiv durch die notwendige manuelle Tätigkeit
  • Eingeschränkte Bewegungsfreiheit …

(Bild: Schachtsicherung auf Basis von 2-Flansch-Liner-Plates am Beispiel der Produkte der Fa. HAMCO [FI-Hamco] - Ansicht)

(Bild: Schachtsicherung aus 4-fach Liner-Plates)

Unter Liner-Plates sind gebogene (gekrümmte) und gegebenenfalls feuerverzinkte oder kunststoffbeschichtete bzw. epoxidharzbeschichtete, plattenförmige Elemente aus Stahl zu verstehen, die segmentweise werkseitig vorgefertigt und am Einsatzort miteinander zu Schachtringen verschraubt …

2-Flansch-Liner-Plates:
Profilierte Stahlplatten, die in Ringrichtung durch Überlappungsschraubverbindungen, in Richtung Schachttiefe durch Flanschverbindungen aneinandergefügt werden

(Bild: Schachtsicherung auf Basis von 2-Flansch-Liner-Plates am Beispiel der Produkte der Fa. HAMCO [FI-Hamco] - Ansicht)

4-Flansch-Liner-Plates:
Glattwandig gekrümmte Stahlplatten mit Flanschverbindung in jeder Richtung (auch als Stahlblechkassetten bezeichnet)

(Bild: …

Einstellverfahren (Liner-Plates):

  • Ausheben des Schachtes bis zur endgültigen Tiefe in einem Arbeitsgang
  • Einstellen der komplett vormontierten Liner-Plates-Auskleidung

Absenkverfahren (Liner-Plates):

  • Vormontierte Liner-Plates-Auskleidung wird bei gleichzeitigem Aushub des Bodens abgesenkt
(Bild: Schachtsicherung auf Basis von 2-Flansch-Liner-Plates am Beispiel der Produkte der Fa. HAMCO [FI-Hamco] - In Baugrube eingestellter Verbauabschnitt)
(Bild: Plus/Minus)

Vorteile von Liner-Plates:

  • Leichte Verbauelemente
  • Montage und Demontage der Liner-Plates kann ohne Hebezeug erfolgen
  • Häufige Wiederverwendung möglich
  • Steifigkeit erlaubt die komplette Vormontage und das Absenken des Schachtes
  • Liner-Plates stapelbar
  • wirtschaftlich

(Bild: Beispiel für einen senkrechten Grabenverbau mit Holzbohlen in Anlehnung an [DIN4124c] [Bild: S&P GmbH])

Beim senkrechten Normverbau nach DIN 4124 werden Holzbohlen oder Kanaldielen mit dem Aushub fortschreitend eingebaut oder in weichen, bindigen Lockergesteinen vorab senkrecht in den Boden eingetrieben, so dass sie in jedem Bauzustand mit ihrer Spitze mindestens 0,30 m im Boden stecken [DIN4124:2012].

Die auf die senkrechten Holzbohlen …

(Bild: Plus/Minus)

Vorteile des senkrechten Normverbaus:

  • Hoher Mechanisierungsgrad beim Erstellen des Verbaus
  • Relativ wenig Steifen und damit größere Bewegungsfreiheit
  • Aushub erfolgt i.A. nach dem Einbringen des Verbaus, damit größere Sicherheit für das Personal
  • Keine Mindestanforderung an die Standfestigkeit des Bodens
(Bild: Plus/Minus)

Nachteile des senkrechten Normverbaus:

  • Hohe Materialkosten
  • Boden muss rammfähig sein
  • Lärmbelästigung …
(Bild: Schachtsicherung auf Basis von Kanaldielen bzw. Spundbohlen - Kanaldielenprofil (Profiltyp ARBED RC) [FI-ISPC] [FI-Krupp])
(Bild: Spundwandprofil "System Larssen" in Anlehnung an [HSP06] [Bild: S&P GmbH])

Die stählernen Kanaldielen oder Spundbohlen mit Wanddicken zwischen 3 mm und 8 mm werden durch Rammen, Vibrieren (Rütteln) oder Einpressen in den Boden eingetrieben [EAU1990] [DIN18304] [DINEN12063] [Lackn97].

Die Wahl des geeigneten Einbringverfahrens …

Das schlagende Rammen ist die älteste Methode Bohlen in den Baugrund einzutreiben. Hierbei wirkt ein Fall- bzw. Schlaggewicht auf den Kopf der Bohle. Das Anheben des Schlaggewichtes erfolgt entweder über einen Seilzug (Freifallramme) oder durch Dampf-, Druckluft- oder Hydraulikbäre oder dieselbetriebene Bäre [Schne95].

(Tabelle: Eignung verschiedener Bodenarten für Rammverfahren [EAU1990])

Beim Vibrieren (Einrütteln) wird die Reibung zwischen den Bohlen und dem angrenzenden Baugrund gemindert. Auf die Bohle wirkt neben der dynamischen Belastung auch eine statische Belastung durch das Gewicht des Vibrationsbären und das Eigengewicht der Bohle. Das Vibrieren wird durch gegensinnig drehende Unwuchten erzeugt, wobei sich die horizontalen Komponenten der Fliehkräfte gegenseitig aufheben und nur die vertikalen Komponenten wirksam werden. …

Beim Einpressen wird im Gegensatz zum Rammen oder Vibrieren nur ein statischer Druck auf die Bohle ausgeübt. Über Presszylinder und ein Hydrauliksystem werden die Bohlen hydraulisch in den Boden gedrückt. Die hierfür erforderlichen Reaktionskräfte werden beim Einpressen der ersten Bohle aus dem Eigengewicht der Presse und der Bohle gewonnen. Mit dem Eindringen der Bohle in den Baugrund steht zunehmend die Mantelreibung als zusätzliche Reaktionskraft …

(Bild: Plus/Minus)

Vorteile beim Rammen:

  • effizient
  • umweltfreundlich

Nachteile beim Rammen:

  • erschütterungsbehaftet
  • hohe Lärmentwicklung

Vorteile beim Vibrieren:

  • geringe Lärmentwicklung
  • schonende Behandlung des Rammgutes
  • geringe Einbringzeiten (hohe Wirtschaftlichkeit)
  • Verfahren auch zum Ziehen der Bohlen geeignet

Nachteil beim Vibrieren:

  • erschütterungsbehaftet

Vorteile beim Einpressen:

  • effizient
  • umweltfreundlich
(Bild: Plus/Minus)

Spundbohlen weisen gegenüber Kanaldielen folgende Vorteile auf [Weiße75a]:

  • sie besitzen größere Abmessungen und lassen sich viel tiefer rammen als Kanaldielen
  • sie besitzen größere Widerstandsmomente, so dass sich größere Stützweiten überbrücken lassen
  • sie besitzen ineinandergreifende Schlösser und sind dadurch annähernd wasserdicht
  • sie weisen in Folge der Zug- und Druckfestigkeit der Schlösser eine lastverteilende Wirkung …
(Bild: Plus/Minus)

Vorteile von Spundwänden:

  • Schneller Baufortschritt
  • Aushub sofort nach Einbringen der Bohlen möglich, damit größere Sicherheit für das Personal
  • Witterungsunabhängig
  • Verbauteile wiedergewinnbar
  • Keine Mindestanforderung an die Standfestigkeit des Bodens
  • Auch im Grundwasser einsetzbar
  • Geringer Personalaufwand
  • Einfacher Geräteeinsatz
  • Übertragung von Vertikalkräften über Mantelreibungskräfte möglich
(Bild: Plus/Minus)…
(Bild: Randgestütztes Grabenverbaugerät)

(Bild: Startbaugrube aus Verbaugeräten für Mikrotunnelvortrieb)

Der Schachtverbau mit Verbaugeräten basiert im Wesentlichen auf dem Einsatz vorgefertigter, großformatiger Verbauelemente aus Stahl [Heß97] [Riege00a].

Man unterscheidet beim grabenlosen Leitungsbau:

  • Grabenverbaugeräte

  • Schachtverbaugeräte

Grabenverbaugerät:
Konstruktion aus vorgefertigten Bauteilen, die zur Abstützung vertikaler Grabenwände …

Für die Sicherung von Schächten kommen folgende, bei der offenen Bauweise des Leitungsbaus eingesetzte Grabenverbaugeräte zum Einsatz:

  • Randgestützte Grabenverbaugeräte (Typ ES)

  • Gleitschienen-Grabenverbaugeräte, Einfach- (RS), Zweifach- (RD) oder Dreifachtyp (RT)

Der Rückbau der Grabenverbaugeräte erfolgt durch Ziehen der Verbauplatten. Aufgrund der notwendigen Wanddicke der Stahlplatten verbleibt ein Spalt (Verbauspur) zwischen gewachsenem Baugrund …

Randgestützte Grabenverbaugeräte:
System, bei dem ein Plattenpaar durch Streben gestützt wird, die an vertikalen Plattenrändern befestigt sind (bis 6,84 m Tiefe) [DINEN13331-1a].

Gleitschienen-Grabenverbaugeräte
System, bei dem die Platten in einer oder mehreren Nuten von Gleitschienenpaaren, die durch Streben oder Stützrahmen gestützt sind, auf und ab bewegt werden können [DINEN13331-1a] (bis 8,26 m Tiefe).

(Bild: Randgestütztes Grabenverbaugerät)