Die Einleitung von Zugkräften in den Baugrund. Ein Erfahrungsbericht

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Gertrud Bach
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1 Die Einleitung von Zugkräften in den Baugrund Ein Erfahrungsbericht 1

2 Gliederung Grundsätzliche Vorbemerkungen Erste Erfahrungen mit Dauerverpressankern im Bereich der Wasser- und Schiffahrtsverwaltung Einsatz von Dauerankern beim Ausbau von Mittellandkanal und Teltowkanal (Berlin) Besondere Anforderungen im Seewasserbau (Hafenbau) Sonderanwendungen Zusammenfassung und Ausblick 2

3 Zum Einsatz von Verankerungen 3

4 Neubau Schleuse Berlin-Spandau: Blick in die fertige Baugrube nach dem Lenzen F W = 750 kn, Sand 4

5 Bau der Kylltalbrücke im Zuge der BAB 60 F W = kn, Sand- und Tonstein (Buntsandstein) 5

6 Anforderungen an Daueranker Gesicherte innere Tragfähigkeit von Zugglied und Anschlusskonstruktion (Ankerkopf) Dauerhafte Funktionssicherheit unter den gegebenen Einbaubedingungen (Korrosionsschutz, robuste Ankerkopfausbildung, Maßnahmen gegen aggressive Medien) Sicherstellung der äußeren Tragfähigkeit, das heißt der Verbundwirkung zwischen dem Verpresskörper und dem umgebenden Baugrund in der Krafteintragungsstrecke 6

7 Prüfung von Kleinbohrpfählen: Versuchsaufbau Probebelastung 7

8 Wichtige Aspekte für die Planung von Dauerankern Lage des Verpresskörpers im geeigneten Verankerungsboden Wahl der geeigneten Bohrtechnik, vermeiden von festigkeitsmindernden Einwirkungen auf den umgebenden Baugrund bei der Herstellung der Bohrung Wahl der geeigneten Injektionstechnik Rezeptur der Zementsuspension Primärverpressung über das umgebende Bohrrohr im Bereich der Krafteintragungsstrecke oder Nachinjektion über Rückschlagventile als Ein- bzw. Mehrphaseninjektion, Vorgeben der zulässigen Mengen und Drücke 8

9 Verpressvorgang mit Manschettenrohr Verpresskappe Verpresskappe 9

10 Grenzlast von Ankern in bindigen Böden ohne Nachverpressung (nach Ostermayer) 10

11 Grenzlast von Ankern in bindigen Böden mit Nachverpressung (nach Ostermayer) 11

12 Grenztragfähigkeit von Verpressankern in bindigen Böden Regelausführung: Krafteintragungslänge 5 m, Bohrdurchmesser real 150 mm Bodenart Grenztragfähigkeit* Bezeichnung Bodengruppe Konsistenz ohne NI** mit NI** DIN kn kn Ton und Schluffmergel TL, TM, UM cu > 700 kn/m² sandige Mergel Ton und Schluff TM, UM halbfest TL, UL halbfest Ton TM steif TA halbfest Ton TA steif 200 k. A. * ermittelt nach Ostermayer ** NI = Nachinjektion 12

13 Grenztragfähigkeit von Verpressankern in nichtbindigen Böden Regelausführung: Krafteintragungslänge 5 m, Bohrdurchmesser real 150 mm Bodenart Grenztragfähigkeit* Bezeichnung Ungleichförmigkeit Lagerungsdichte U D kn Kies, sandig 5-33 sehr dicht dicht mitteldicht 800 Sand, kiesig 8-10 sehr dicht dicht 760 mitteldicht 520 locker 220 Mittel- bis Grobsand 3,5-4,5 sehr dicht kiesig dicht 760 mitteldicht 520 locker 220 Fein- bis Mittelsand 1,6-3,1 dicht 680 mitteldicht 430 * ermittelt nach Ostermayer 13

14 Bauarten für Verankerungen im Baugrund Verpressanker DIN 4125 Zugglied Einstab- oder Litzenanker Gebrauchslast bis kn für Litzenanker Verpresspfähle DIN 4128 Zugglied zum Beispiel GEWI Stahl 555/700, Ø 63,5 mm Gebrauchslast bis kn Boden- oder Felsnägel System GEWI Ø 16 bis 50 mm Bst 500/550 zulässige Gebrauchslast bis 561 kn Selbstbohrende Rohrpfähle System May oder Ischebeck, Stahl StE 460 zum Beispiel Titan Ø 40 mm Gebrauchslast 300 kn Sonderpfähle mit Zuggliedern aus Baustahl, zum Beispiel St 52, Vollstab- oder Rohrquerschnitt, Profilstahl oder anderes Gebrauchslasten bis über kn Hinweis: Die Bauarten nach 1. bis 3. sind Systeme mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung 14

15 Schachtschleuse Minden 1967/1968 F W = 300 kn, Mergel 15

16 Vergleich Verbund-/Duplexanker 16

17 MLK Abbesbüttel 1973/1974 F W = 500 kn, Tonmergel / Geschiebemergel 17

18 MLK Peine 1975/1976 F W = 450 kn, Kalkmergel / Sand 18

19 MLK Schwicheldt 1984 F W = 380 kn, Mergel 19

20 1988: MLK Haimar bei Hannover F W = 400 kn, Ton / Unterkreide 20

21 1988: MLK Haimar bei Hannover F W = 400 kn, Ton / Unterkreide 21

22 MLK Fallersleben 2002/2003 F W = 500 kn, Sand schluffig 22

23 Girlandenwand Teltowkanal Berlin F w = 584 kn, Sand, mitteldicht 23

24 Spezielles Hängegerüst für Kaimauersanierungen F W = kn, Sand kiesig schluffig Sanierung AG-Weser, Bremen, Pier I 24

25 Hochwasserschutzmaßnahmen, Hamburg F W = kn, Sand Köhlfleet Elbstraße 25

26 Nachträgliche Spundwandsicherung mit Verpressankern im Tide-Bereich F W = 900 kn, Sand schluffig Sanierung AG-Weser, Bremen, Pier II 26

27 Sonderanwendungen von Verpresspfählen und Dauerankern F W = kn, Sand kiesig Kirchenpauerkai, Hamburg 27

28 1991: Sicherung Kammereckfelsen F W = kn, Fels 28

29 Globale Hangsicherung für einen Straßentunnel F W = kn, Fels 29

30 Querschnitt Stützwand Hombach NBS Köln Rhein/Main F W = kn, Tonstein 30

31 Sonderanwendungen von Verpresspfählen und Dauerankern DIN Aggressiver Baugrund Daueranker dürfen nur dann bei starkem Angriffsgrad eingebaut werden, wenn durch Sondermaßnahmen die Tragfähigkeit auf Dauer sichergestellt ist, z. B. Bohrlochvergütung... DIN 4030 Tabelle 26 kalklösende Kohlensäure mg/l stark angreifend 31

32 Verdrängung des Kluftwassers durch Vorinjektion Kluftwasser Injektion Krafteinleitungsstrecke 32

33 Sonderanwendungen von Verpresspfählen und Dauerankern Abteufen der Bohrung Vorinjektion Krafteinleitungstrecke aufbohren WD-Test durchführen nein Kriterium erfüllt ja Anker Einbau 33

34 Bohrarbeiten mit Magazinbohrgerät 34

35 Baugrubensicherung Dorotheenblöcke, Berlin mit ausbaubaren Temporärankern F W = kn, Sand 35

36 Dorotheenblöcke Berlin: Arbeitsschritte zum vollständigen Ausbau des Ankers Sprengen der Krafteinleitungsstrecke Abgedichteter Ankerkopfbereich Ausziehen der Litzen 36

37 Edertalsperre: Bohrgerätegruppe - Querschnitt Bauwerk F W = kn, Grauwacke / Tonstein 37

38 Probebelastung Edertalsperre Weltrekord mit kn Prüflast 38

39 Edertalsperre: Arbeitsablauf für die Ankerbohrungen 39

40 Edertalsperre: Details Ankerausbildung 40

41 Edertalsperre: Einbau des ersten Ankers 41

42 Empfehlungen Der erreichte Qualitätsstandard vorgespannter Daueranker muss gesichert werden! Schlaffe Verpresspfähle nur dort, wo sich etwaiges Versagen durch Verformungen rechtzeitig ankündigt! Vergabe von Dauerankerarbeiten nur an erfahrene Fachfirmen, die über eigene Zulassungen verfügen 42

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