Arbeitsschutz im Wandel - VDRIvdri.de/fileadmin/downloads/fachinformationen/2015_09_11...Einbringen von oben nach unten der Ausschachtung folgend Beginn des Einbringens spätestens

Baugruben und Gräben

Arbeitsschutz im Wandel Neumünster am 11.09.2015

300783

VDRI

Dipl.-Ing. Christian Wegener

DGUV Fachbereich Bauwesen Sachgebiet Tiefbau Themenfeld Baugruben und Gräben

Tel. 0381- 4050440 oder 0173- 8634691 [email protected]

11.09.2015 Seite 2 Ch. Wegener Baugruben und Gräben

Graben ca. 2,6 m tief, Erdboden ca. 0,4 m tief gefroren, Einsturz der rechten Grabenwand auf ca. 6 m Länge, 1 Toter und 1 Schwerverletzter


Natürliches Gleichgewicht des Bodens


Störung des natürlichen Gleichgewichts


durch Verbau

Wiederherstellung des Gleichgewichts


Wiederherstellung des Gleichgewichts

durch Böschung


Erddruck


BAUGRUBE… GRABEN ?

Vorschriftenhinweis


Vorschriftenhinweis

Bei Arbeiten an tiefer gelegenen Standorten sind Standsicherheit und Stabilität zu gewährleisten… Bei Ausschachtungen sind geeignete Verschalungen oder Abschrägungen vorzusehen…


Dabei sind alle Einflüsse zu berücksichtigen, die die Standsicherheit des Bodens beeinträchtigen können.

s. Unfallverhütungsvorschrift „Bauarbeiten“

Wände von Baugruben und Gräben sind so abzuböschen, zu verbauen oder anderweitig zu sichern, dass sie während der einzelnen Bauzustände standsicher sind.

Vorschriftenhinweis


Durchführungsanweisung zu §§ 6,28 Die Forderung ist erfüllt, wenn DIN 4124 „ Baugruben und Gräben- Böschungen, Verbau, Arbeitsraumbreiten

„

eingehalten wird.

Vorschriftenhinweis


UVV „Bauarbeiten“ VI Bestimmungen für Arbeiten in Baugruben und Gräben…

§ 28 Sicherung gegen Abrutschen von Massen § 29 Maschineller Aushub im Hochschnitt § 30 Beräumen von Erd- und Felswänden § 31 Verkehrswege an Gruben und Gräben § 32 Arbeitsraumbreiten § 33 Um- und Ausbau des Verbaus § 34 Neuartige Verbaugeräte

Vorschriftenhinweis


DIN 4124… unverbaute Erdwände

DIN

412

4

Rechnerischer Nachweis der Standsicherheit

Max. Böschungsneigung je nach Bodenart gemäß DIN 4124

Baugruben und Gräben ≤ 1,25 m Tiefe

Baugruben und Gräben ≤ 1,75 m Tiefe

Kein Standsicherheits-nachweis erforderlich, bei Einhaltung der vorgegebenen Rahmen-bedingungen

Sonderfälle

Ausnahme


DIN 4124… verbaute Erdwände

DIN

412

4

Rechnerischer Nachweis der Standsicherheit

Ausnahmen

Waagerechter Verbau

Regelausführung

Senkrechter Verbau

Regelausführung

Einsatz von Grabenverbaugeräten

Kein Standsicherheitsnachweis erforderlich, bei Einhaltung der

vorgegebenen Rahmenbedingungen

statisch „vorbemessen“ Belastungen sind noch

zu ermitteln


Böschungswinkel - Positivbeispiele


nicht bindiger Boden (Sand, Kies, Steine) Gewichtsanteil Feinkorn (unter 0,06 mm) < 5 %

bindiger Boden (Ton, Schluff) Gewichtsanteil Feinkorn (unter 0,06 mm) > 40 % Konsistenz nach DIN 4022

weicher bindiger Boden (leicht knetbar) steifer bindiger Boden (schwer knetbar, noch ausrollbar)

halbfester bindiger Boden (bröckelt beim Ausrollen)

Fels

Die Einstufung bei Feinkornanteilen zwischen 5 und 40 % richtet sich danach, ob das plastische Verhalten des Bodens durch den Feinkornanteil bestimmt wird

gemischtkörniger Boden (toniger Sand, Lehm, Mergel)

Arten des Baugrundes nach DIN 1054


4.1.2 Kriterien zur Unterscheidung von nichtbindigen und bindigen Böden sind in DIN 1054 angegeben. Vereinfachend darf diese Beurteilung im Rahmen der vorliegenden Norm auch wie folgt vorgenommen werden: Der Boden ist als nichtbindig einzustufen, wenn eine Bodenprobe bei Wasserzugabe in einen breiigen Zustand übergeht, bzw. wenn sie im ausgetrockneten Zustand bei mäßigem Fingerdruck zerfällt. Der Boden darf als bindig eingestuft werden, wenn eine Bodenprobe bei Wasserzugabe ihre Form behält bzw. wenn sie im ausgetrockneten Zustand nur bei Anwendung eines erheblichen Fingerdrucks in einzelne Teilstücke zerbricht.

Verbale Beschreibung nach DIN 4124


Böschungswinkel


Böschungswinkel


Böschungswinkel


Böschungswinkel - Negativbeispiele


Die genannten Böschungswinkel (DIN 4124) gelten nicht, wenn ungünstige Gegebenheiten oder Einflüsse die Standsicherheit gefährden, wie:

(Klüfte , Verwerfungen, zur Einschnittsohle hin einfallende Schichtungen)

Störungen des Bodengefüges

Verfüllungen oder Aufschüttungen

Erhebliche Anteile an Seeton, Beckenschluff, organischen Bestandteilen im Fall eines weichen bindigen Bodens

(z.B. im Bereich bestehender Versorgungsleitungen)

(offene Wasserhaltung, Grundwasserabsenkung, Schichtenwasser) Grundwassereinfluss im Feinsand oder Schluffboden

Böschungswinkel


(Verkehr, Rammarbeiten, Verdichtungsarbeiten, Sprengungen) starke Erschütterungen

nicht entwässerter, zum Fließen neigender Boden

In diesen Fällen ist die Standsicherheit nachzuweisen, oder die Wandhöhe bzw. der Böschungswinkel sind zu verringern, wenn dies nach vorliegenden Erfahrungen zuverlässig festgelegt werden kann

Die genannten Böschungswinkel (DIN 4124) gelten nicht, wenn ungünstige Gegebenheiten oder Einflüsse die Standsicherheit gefährden, wie:

(Verlust der Kapillarkohäsion) Austrocknen nichtbindiger Böden

Böschungswinkel


Die Standsicherheit geböschter Wände ist… nach DIN 4084 nachzuweisen, wenn die Böschungswinkel nach DIN 4124 (45°, 60°,80°) überschritten werden, wobei ein Winkel von mehr als - 80° bei nicht bindigen und bindigen Böden - 90° bei Fels nicht zulässig ist eine Böschung mehr als 5 m hoch ist die Standsicherheit von Gebäuden, Leitungen, anderen baulichen Anlagen oder Verkehrsflächen gefährdet werden kann ungünstige Gegebenheiten oder Einflüsse die Standsicherheit gefährden und die zulässige Wandhöhe bzw. der Böschungswinkel nicht nach Erfahrung zuverlässig festgelegt werden können Die zulässigen Abstände von Fahrzeugen und Baugeräten zur Böschungskante nicht eingehalten werden

Standsicherheitsnachweis


Standsicherheitsnachweis

Wenn sich der Standsicherheits-nachweis nicht mit den Verfahren der DIN 4084 führen lässt, ist die Standsicherheit im Rahmen eines geotechnischen Gutachtens anhand anderer Verfahren oder Beurteilungskriterien nachzuweisen.

Die Standsicherheit geböschter Wände ist nach DIN 4084 nachzuweisen, wenn…

Ein Sachverständigengutachten sind nur noch in Ausnahmefällen zulässig


Diese Lösung ist nur zulässig, wenn Fahrzeuge und Baugeräte die zulässigen Abstände zur Böschungskante einhalten keine ungünstigen Gegebenheiten oder Einflüsse vorliegen keine baulichen Anlagen gefährdet werden

< 1,

25 m

Gräben und Baugruben bis 1,25 m Tiefe



0,5 m > 0,6 m

< 1,

75 m

< 1,

25 m

Diese Lösung ist nur zulässig, in mindestens steifen, bindigen Böden, wenn Fahrzeuge und Baugeräte die zulässigen Abstände zur Böschungskante einhalten keine ungünstigen Gegebenheiten oder Einflüsse vorliegen keine baulichen Anlagen gefährdet werden die Geländeoberfläche nicht steiler als 1:10 ansteigt

45°


Diese Lösung ist nur zulässig, in mindestens steifen, bindigen Böden, wenn Fahrzeuge und Baugeräte die zulässigen Abstände zur Böschungskante einhalten keine ungünstigen Gegebenheiten oder Einflüsse vorliegen keine baulichen Anlagen gefährdet werden die Geländeoberfläche nicht steiler als 1:10 ansteigt


> 0,6 m

< 1,

75 m

< 1,

25 m

> 0,05m


Mindestabstände von Fahrzeugen und Baugeräten zu Böschungskanten

a

a ≥ 1 m für - Baugeräte bis 12 t - Fahrzeuge, die die Achslasten nach § 34 StVZO einhalten


Mindestabstände von Fahrzeugen und Baugeräten zu Böschungskanten

a

a ≥ 2 m für - Baugeräte über 12 t bis 40 t - Fahrzeuge, die die Achslasten nach § 34 StVZO überschreiten


Verbau von Baugruben und Gräben


Grabenverbaugeräte Waagerechter und senkrechter Grabenverbau Trägerbohlwände Spundwände Schlitzwände Pfahlwände Oberflächensicherungen aus Spritzbeton (Unterfangungswände nach DIN 4123)

in besonderen Fällen… HDI, Vereisung, tiefreichende Bodenstabilisierung, Bodenvernaglung

Verbauarten im Überblick



Grabenverbaugeräte



Waagerechter und senkrechter Verbau



Trägerbohlwand (links Essener Verbau, rechts Berliner Verbau)



Spundwand mit Gurtung und Rückverankerung



Schlitzwandgreifer Schlitzwand


Bohrpfahlwand



Spritzbeton (in Kombination mit Bohrpfahlwand)



Düsenstrahlverfahren (Hochdruckinjektion)



Bodenvernagelung



Statische Berechnungen anfertigen (Ausnahmen: Regelausführung des waager. oder senkr. Verbaus) Die Standsicherheit muss in allen Bau- und Rückbauzuständen sichergestellt sein Einbringen von oben nach unten der Ausschachtung folgend Beginn des Einbringens spätestens nach 1,25 m Tiefe Dicht und lückenlos Von der Sohle bis mind. 5 cm bzw. 10 cm über Gelände Verfüllen von Hohlräumen hinter dem Verbau Holzbohlen Mindestdicke in der Regel 5 cm Rundholzsteifen min. Güteklasse II ; Mindestdurchmesser 10 cm Stählerne Kanalstreben müssen den „Grundsätzen für die Prüfung von Aussteifungsmitteln im Leitungsgrabenbau“ entsprechen

Verbau – Allgemeine Anforderungen


- bis 2 m Tiefe min. 5 cm über OKG - bei mehr als 2 m Tiefe min. 10 cm über OKG

Siehe auch ATV DIN 18303 „Verbauarbeiten“ (Der Überstand über OKG ist zu bezahlen)

Verbau – Allgemeine Anforderungen Oberer Rand des Verbaus


Verbau – Allgemeine Anforderungen Ausnahme

mindestens steifer, bindiger Boden

vorübergehender Bauzustand

keine ungünstigen Gegebenheiten oder Einflüsse kein Erddruck aus Bauwerks- lasten

Weitergehende Ausnahmen sind zulässig, wenn die Standsicherheit nachgewiesen wird.

< 0,

50 m

Bauzustand, der in wenigen Tagen beendet ist

> 0,05 m bzw. 0,10 m


Verbau – Allgemeine Anforderungen Ausnahme

Stirnwände von verbauten Gräben bis 1,75 m Tiefe und 1,25 m Breite dürfen in mindestens steifen bindigen Böden senkrecht und unverbaut ausgeführt werden


Grabenverbaugeräte Einsatzvoraussetzungen und - bedingungen

Die Verwendungsanleitung des Herstellers beachten (Sie muß auf der Baustelle vorliegen) Zusätzliche Belastung aus Bauwerken, Verkehrslasten berücksichtigen nur in Böden einsetzen, die nicht ausfließen, Grundwasser absenken nicht durch den Graben ziehen (Ausnahme: Schleppbox) Der Abstand der Platten darf sich in keinem Bauzustand nach unten verringern Bauart nach Auswirkung auf die Umgebung auswählen (z. B. vorhandene Gebäude, Gleisanlagen…)

Es sollten nur Grabenverbaugeräte verwendet werden, die von einer Prüfsstelle bewertet worden sind.


GVG mit nur einer Strebe nur als Aufsatz auf Grundgeräten verwenden (an allen vorgesehen Stellen untereinander verbinden)

Grabenverbaugeräte Einzelheiten in senkr. und waager. Richtung


Die Einsatztiefe ist wie folgt begrenzt: - randgestützte GVG auf 6,0 m - mittiggestützte GVG auf 4,0 m

GVG mit nur einer Strebe nur als Aufsatz auf Grundgeräten verwenden (an allen vorgesehen Stellen untereinander verbinden) Gleitschienen müssen bis zum unteren Rand der Platten reichen Nicht vermeidbare Lücken (z.B. bei Leitungskreuzungen) gesondert verbauen





< 1,25 m

Stirnseite ist durch Verbau zu sichern

(z.B. mit einer Stahlplatte)




Grabenverbaugeräte - Sonderanwendung


Grabenverbau- Absturzsicherung ???


Grabenverbau- Absturzsicherung

„Tiefbau“ Heft 08/1994 Heft 09/1996


Waagerechter Verbau


Waagerechter Verbau - Allgemein

> 0,6 m > 0,05 bzw. 0,10 m

Steifen: geprüfte, stählerne Kanalstreben oder Rundhölzer, > 10 cm (gegen Herabfallen sichern)

Bohlen: bei mehr als 1,25 m Tiefe mindestens 5 cm dick

Aufrichter (Brusthölzer): Breite: Dicke ≤ 2; breite Seite an den Bohlen anliegend

Aufrichter (Brustträger): U- Profil


Waagerechter Verbau - Regelausführung

> 0,6 m > 0,05 bzw. 0,10 m

Steifen: Rundhölzer, 10 oder 12 cm (gegen Herabfallen sichern)

Bohle 5 ; 6 ; 7 cm dick

Aufrichter (Brusthölzer): 8 cm x 16 cm ; 12 cm x 16 cm


Waagerechter Verbau – Regelausführung Aufrichter 8 x 16 cm

Bemessungsgröße

Größte Wandhöhe h Größte Stützweite I1 der Bohlen

Größte Kraglänge I2 der Bohlen

Größte Kraglänge I3 der Aufrichter

Größte Stützweite I4 der Aufrichter

Größte Kraglänge Iu der Brusthölzer

Größte Knicklänge Sk von Rundholzsteifen

Größte Steifenkraft P

Bohlendicke s 6 cm 5 cm 7 cm

3,00 1,90 0,50 0,70 0,30 0,60 1,65 31

3,00 2,10 0,50 0,70 0,30 0,60 1,55 34

4,00 2,00 0,50 0,65 0,30 0,55 1,50 37

5,00 1,90 0,50 0,60 0,30 0,50 1,45 40

5,00 2,10

0,50 0,60 0,30 0,50 1,35 43

Aufrichter 8 cm x 16 cm bzw. 12 cm x 16 cm d = 10 bzw. 12 cm

m

m m m

m

m

m kN

l1 l1 l2 l2

l u l 3

l 4 l 4

h

l 4

Sk

Geprüfte Kanalstrebe oder Rundholzsteife

2,50 < L < 4,50


Senkrechter Verbau, hier mit Kanaldielen


Senkrechter Verbau


Senkrechter Verbau – Regelausführung Gurthölzer 16 x 16 cm Gurtholz 16 cm x 16 cm bzw. 20 cm x 20 cm

Bemessungsgröße

Größte Wandhöhe h Größte Kraglänge I0 der Bohlen

Größte Stützweite I1 der Bohlen

Größte Kraglänge Iu der Bohlen

Größte Stützweite I2 der Gurthölzer

Größte Kraglänge I3 der Gurthölzer

Größte Knicklänge Sk von Rundholzsteifen

Größte Steifenkraft P

Bohlendicke s 6 cm 5 cm 7 cm

3,00 0,50 1,80 1,20 1,60 0,80 1,70 61

3,00 0,60 2,00 1,40 1,50 0,75 1,65 62

4,00 0,60 1,90 1,30 1,40 0,70 1,50 70

5,00 0,60 1,80 1,20 1,30 0,65 1,30 79

5,00 0,70 2,00 1,40 1,20 0,60 1,25 80

m m m m m m

kN

m

l2 l3 l3 h

Sk

l u l 1

>

l 0 l 0

l 1 >

l 0

d = 10 bzw. 12 cm Geprüfte Kanalstrebe oder Rundholzsteife


Trägerbohlwände


Trägerbohlwände - Unfälle


Trägerbohlwände - Unfälle

Quelle: Polizeifotos


Trägerbohlwände - Ausführungsmängel

Erdarbeiten zwischen Trägern: - nicht mit Großgerät - Leistung des Einbohlers

vorauseilender Erdaushub: - max 1 Bohlenbreite bei wenig standfestem Boden - max 0,5 m bei nichtbindigem B. - max 1,0 m bei steifem b. B.


Trägerbohlwände - Details

Schachteinstieg über Steigleiter mit Rückenschutz und Zwischenpodest

1 Hartholzkeil je Kantholz Keilleiste oder Hinternagelung


Trägerbohlwände – vorgehängt


Trägerbohlwände – vorgehängt - Details


Arbeitsraumbreite und …?


Maßnahmen; (Gefährdungen durch Motorabgase)

Motorabgase

- keine „alten“ Benzinmotore - nur neue schadstoffarme Motore (siehe Arbeitsschutzprämien) - Dieselmotore plus PSA - Fernsteuerung - evtl. Bewetterung


Maßnahmen; (Alternativen)

Motorabgase

- Baggeranbaugeräte - Stampfer - Akku betrieben - Gas betrieben - Flüssigboden


keine Regelungen im staatl. oder bgl. Recht!

Arbeitsraumbreite und Mindestgrabenbreite


Arbeitsraumbreite Verbaute Baugruben ohne Behinderung durch Gurte und Steifen

Spundwand Trägerbohlwand

Ausfachung aus Kanthölzern

Gurt

Baukörper

Abdichtung

Schutzschicht

Steife

> 2,00 m

> 0,60 m > 0,60 m

Bohlträger

Gurt

> 2,00 m


Arbeitsraum bei verbauter Baugrube mit Rückverankerung

Baukörper

Abdichtung

Schutzmauer

Ankerkopfabstand < 1,50 m

> 0,60 m

Trägerbohlwand

< 2,0 m

Arbeitsraumbreite


Arbeitsraumbreite Arbeitsraum bei geböschter Baugrube und an das Erdreich betoniertem Fundament

Baukörper

Schalungs- konstruktion

< 1,75 m

> 0,50 m

Verlängerung der Bodenfläche

Arbeitsraumbreite


Arbeitsraumbreite


Arbeitsraumbreite, hier Mindestgrabenbreite

DIN 4124

DIN EN 1610

aber: Detailregelungen auch für Abwasser nur in DIN 4124




Lichte Mindestbreite für Gräben ohne Arbeitsraum (Tabelle gilt nicht für Abwasserkanäle und -leitungen nach DIN EN 1610)


Tabelle 5 der DIN 4124

Tätigkeiten können sein… - Herstellen einer steinfreien Sohle - Kabel ausrichten - Einsanden - Abdecken mit leichtem Material - Einlegen und Entfernen von Kabelrollen - Ausheben des Grabens von Hand


Lichte Mindestbreite b m

Verbauter Graben Geböschter Graben

Regelfall Umsteifung

Äußerer Leitungs- bzw. Rohrschaft- Durchmesser OD

m

OD + 0,40 OD + 0,70

ß < 60° ß > 60°

OD + 0,40

OD + 0,40

OD + 0,70 OD + 0,70 OD + 0,85

OD + 1,00

bis 0,40

über 0,40 bis 0,80 über 0,80 bis 1,40

über 1,40

Lichte Mindestbreite für Gräben mit Arbeitsraum in Abhängigkeit vom äußeren Leitungs- bzw. Rohrschaftdurchmesser

(Tabelle gilt nicht für Abwasserkanäle und -leitungen nach DIN EN 1610)




Hinweis: Der größere Wert (Tabelle 6 oder 7) ist maßgebend

Art und Tiefe des Grabens Lichte Mindestbreite b m

Geböschter Graben bis 1,75 m Teilweise verbauter Graben bis 1,75 m Verbauter Graben bis 1,75 m Verbauter Graben über 1,75 m bis 4,00 m

Verbauter Graben über 4,00 m 1,00

0,80

0,70

0,60

Lichte Mindestbreite für Gräben mit Arbeitsraum und senkrechten Wänden in Abhängigkeit von der Grabentiefe

(Tabelle gilt nicht für Abwasserkanäle und -leitungen nach DIN EN 1610)





Mindestgrabenbreite in Abhängigkeit von der Nennweite DN für Abwasserleitungen und -kanäle

Lichte Mindestbreite (OD + x) m

Verbauter Graben Unverbauter Graben

DN

OD + 0,40

ß < 60° ß > 60°

OD + 0,40

OD + 0,50

OD + 0,70

OD + 0,85

< 225

> 225 bis < 350

> 350 bis < 700

> 700 bis < 1200

> 1200 OD + 1,00

OD + 0,50 OD + 0,40

OD + 0,40

OD + 0,40

OD + 0,40

OD + 0,70

OD + 0,85

OD + 1,00

Tabelle 1 der EN 1610



Mindestgrabenbreite m

Grabentiefe m

keine Mindestgrabenbreite vorgegeben

0,80

0,90

1,00 > 4,00

> 1,75 < 4,00

> 1,00 < 1,75

< 1,00

Mindestgrabenbreite in Abhängigkeit von der Grabentiefe für Abwasserleitungen und -kanäle



Tabelle 2 der EN 1610


Graben mit geböschten Wänden

b



Mit Verbaugeräten gesicherter Graben

b


Hinweis: Beim Teilverbau wird zwischen den Erdwänden gemessen.


Verkehrswege, hier Einstiege und Übergänge

Treppenturm oder Leiter


Verkehrswege, hier lastfreier Streifen


www.baumaschine.de

Arbeitsraumbreiten/Grabenbreiten 2003 Heft 1 Sicherung von Rohrleitungsgräben 2005 Heft 8 Grabenverbaugeräte auf der bauma 2007 Heft 8 Träger- Bohl- Wand 2008 Heft 8 Grabenverbaugeräte auf der bauma 2010 Heft 8 Die neue DIN 4124 im Entwurf 2010 Heft 12 DIN 4124 neu erschienen 2012 Heft 2

Fachartikel im „Tiefbau“ bzw. „Bauportal“



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