Die Einleitung von Zugkräften in den Baugrund Ein Erfahrungsbericht 1
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
Zum Einsatz von Verankerungen 3
Neubau Schleuse Berlin-Spandau: Blick in die fertige Baugrube nach dem Lenzen F W = 750 kn, Sand 4
Bau der Kylltalbrücke im Zuge der BAB 60 F W = 2.700 kn, Sand- und Tonstein (Buntsandstein) 5
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
Prüfung von Kleinbohrpfählen: Versuchsaufbau Probebelastung 7
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
Verpressvorgang mit Manschettenrohr Verpresskappe Verpresskappe 9
Grenzlast von Ankern in bindigen Böden ohne Nachverpressung (nach Ostermayer) 10
Grenzlast von Ankern in bindigen Böden mit Nachverpressung (nach Ostermayer) 11
Grenztragfähigkeit von Verpressankern in bindigen Böden Regelausführung: Krafteintragungslänge 5 m, Bohrdurchmesser real 150 mm Bodenart Grenztragfähigkeit* Bezeichnung Bodengruppe Konsistenz ohne NI** mit NI** DIN 18196 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 870 1.180 620 890 400 620 Ton TA steif 200 k. A. * ermittelt nach Ostermayer ** NI = Nachinjektion 12
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 1.500 dicht 1.120 mitteldicht 800 Sand, kiesig 8-10 sehr dicht 1.000 dicht 760 mitteldicht 520 locker 220 Mittel- bis Grobsand 3,5-4,5 sehr dicht 1.000 kiesig dicht 760 mitteldicht 520 locker 220 Fein- bis Mittelsand 1,6-3,1 dicht 680 mitteldicht 430 * ermittelt nach Ostermayer 13
Bauarten für Verankerungen im Baugrund Verpressanker DIN 4125 Zugglied Einstab- oder Litzenanker Gebrauchslast bis 6.000 kn für Litzenanker Verpresspfähle DIN 4128 Zugglied zum Beispiel GEWI Stahl 555/700, Ø 63,5 mm Gebrauchslast bis 1.028 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 1.000 kn Hinweis: Die Bauarten nach 1. bis 3. sind Systeme mit allgemeiner bauaufsichtlicher Zulassung 14
Schachtschleuse Minden 1967/1968 F W = 300 kn, Mergel 15
Vergleich Verbund-/Duplexanker 16
MLK Abbesbüttel 1973/1974 F W = 500 kn, Tonmergel / Geschiebemergel 17
MLK Peine 1975/1976 F W = 450 kn, Kalkmergel / Sand 18
MLK Schwicheldt 1984 F W = 380 kn, Mergel 19
1988: MLK Haimar bei Hannover F W = 400 kn, Ton / Unterkreide 20
1988: MLK Haimar bei Hannover F W = 400 kn, Ton / Unterkreide 21
MLK Fallersleben 2002/2003 F W = 500 kn, Sand schluffig 22
Girlandenwand Teltowkanal Berlin F w = 584 kn, Sand, mitteldicht 23
Spezielles Hängegerüst für Kaimauersanierungen F W = 1.200 kn, Sand kiesig schluffig Sanierung AG-Weser, Bremen, Pier I 24
Hochwasserschutzmaßnahmen, Hamburg F W = 1.075 1.204 kn, Sand Köhlfleet Elbstraße 25
Nachträgliche Spundwandsicherung mit Verpressankern im Tide-Bereich F W = 900 kn, Sand schluffig Sanierung AG-Weser, Bremen, Pier II 26
Sonderanwendungen von Verpresspfählen und Dauerankern F W = 1.320 kn, Sand kiesig Kirchenpauerkai, Hamburg 27
1991: Sicherung Kammereckfelsen F W = 2.000 kn, Fels 28
Globale Hangsicherung für einen Straßentunnel F W = 2.000 kn, Fels 29
Querschnitt Stützwand Hombach NBS Köln Rhein/Main F W = 1.110 kn, Tonstein 30
Sonderanwendungen von Verpresspfählen und Dauerankern DIN 4125 5.1.3 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 40-100 mg/l stark angreifend 31
Verdrängung des Kluftwassers durch Vorinjektion Kluftwasser Injektion Krafteinleitungsstrecke 32
Sonderanwendungen von Verpresspfählen und Dauerankern Abteufen der Bohrung Vorinjektion Krafteinleitungstrecke aufbohren WD-Test durchführen nein Kriterium erfüllt ja Anker Einbau 33
Bohrarbeiten mit Magazinbohrgerät 34
Baugrubensicherung Dorotheenblöcke, Berlin mit ausbaubaren Temporärankern F W = 1.005 kn, Sand 35
Dorotheenblöcke Berlin: Arbeitsschritte zum vollständigen Ausbau des Ankers Sprengen der Krafteinleitungsstrecke Abgedichteter Ankerkopfbereich Ausziehen der Litzen 36
Edertalsperre: Bohrgerätegruppe - Querschnitt Bauwerk F W = 4.500 kn, Grauwacke / Tonstein 37
Probebelastung Edertalsperre Weltrekord mit 12.500 kn Prüflast 38
Edertalsperre: Arbeitsablauf für die Ankerbohrungen 39
Edertalsperre: Details Ankerausbildung 40
Edertalsperre: Einbau des ersten Ankers 41
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
www.stump.de 43