Spundwand - ArcelorMittalspundwand.arcelormittal.com/uploads/files/bf53b670b0f559fb59a34a14d0b8... · 8 Abbildung 3 Bitumenprodukt: Heißeinbringung in die Schlösser von zusammengezogenen

Stahlspundwand

Spundwand

66, rue de LuxembourgL-4221 Esch-sur-Alzette (Luxemburg)

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Die Dichtheit von

Spundwandbauwerken

Teil 2: Ausführung

2-2-03-2-D

Einleitung .........................................................3

Die wichtigsten vertikalen undhorizontalenAbdichtungssysteme .....................................3

1. Vertikale Abdichtung......................4

1.1 Merkmale von Produkten und Verfahrenzur vertikalen Abdichtung.......................4

1.1.1 Heiß installierte Bitumenprodukte ............41.1.1.1 Produktmerkmale ...................................41.1.1.2 Verpackung ..........................................41.1.1.3 Anwendungsbedingungen......................41.1.1.4 Haltbarkeit des Produktes in

verschiedenen Umgebungen ...................41.1.1.5 Verbrauch.............................................41.1.1.6 Einbringen der Abdichtung im Werk .......61.1.1.7 Einbringen der Abdichtung

auf der Baustelle ..................................101.1.1.8 Transport der abgedichteten Bohlen ......101.1.1.9 Einbringen der Spundbohlen ................10

1.1.2 Quelldichtung......................................121.1.2.1 Merkmale des Produktes.......................121.1.2.2 Verpackung ........................................121.1.2.3 Anwendungsbedingungen....................121.1.2.4 Haltbarkeit des Produktes in

verschiedenen Medien .........................121.1.2.5 Verbrauch...........................................121.1.2.6 Einbringen der Abdichtung im Werk .....121.1.2.7 Einbringen der Abdichtung

auf der Baustelle ..................................121.1.2.8 Transport abgedichteter Bohlen.............181.1.2.9 Einbringen der Spundbohlen ................18

DIE DICHTHEIT VON SPUNDWANDBAUWERKEN TEIL 2: AUSFÜHRUNG

INHALT

1

1.1.3 Schweißen ..........................................211.1.3.1 Einführung ..........................................211.1.3.2 Mögliche Arten des Schweißens

von Spundwandschlössern....................211.1.3.3 Wahl des Baustellen-Schweißverfahrens ...211.1.3.4 Automatisierung des Schweißens

von Spundwandschlössern....................25

1.1.4. Andere Lösungen für dieVertikalabdichtung von Spundwänden ..27

1.1.4.1 Kombination Spundwand mitBentonitzement ....................................27

1.1.4.2 Vorbohren in Schloßachse....................271.1.4.3 Rammen unter Verwendung

eines Hilfsprofils ..................................271.1.4.4 Rammen unter Verwendung

eines speziellen Verdrängungsprofils.....271.1.4.5 Dichtungsinjektionen hinter die

Spundwand.........................................27

1.1.5 Reparatur von defektenSchloßabdichtungen ............................29

1.1.5.1 Reparaturen über Geländehöhe(Schlösser auf der Aushubseitezugänglich) .........................................32

1.1.5.2 Reparaturen unterhalbGeländehöhe ......................................33

1.1.5.3 Reparaturen im Wasser........................36

2. Horizontale Abdichtung ...............38

3. Literaturnachweis ..........................44

3

Die Wasserdichtheit der Wände ist eines der wichti-gen Auswahlkriterien für Bauverfahren bei bestimm-ten Arten von Arbeiten, wie zum Beispiel: Tief-garagen, Tunnelbauten, Deponien usw.

Spundwände, per definitionem das Trennelementzwischen zwei verschiedenen Materialien, stelleneine ideale Lösung für das Problem wasserdichterWände dar, vorausgesetzt, es ist möglich:

a) ein Verfahren zur präzisen Berechnung der Durch-satzrate durch die Schlösser

b) Lösungen für die praktischen Probleme, die sichwährend des Baus wasserdichter Wände ergeben,

zu finden.

Abschnitt (a) wird ausführlich in Teil 1: Bemessungbehandelt.

Abschnitt (b) bildet den Gegenstand der vorliegen-den Veröffentlichung, die die unterschiedlichenAbdichtungssysteme sowie die praktischen Gesichts-punkte im einzelnen darlegt.

Die wichtigsten vertikalen und horizontalen Abdichtungssysteme

Bei einer dichten Spundwand sind zwei Arten vonDichtung zu unterscheiden:

• vertikale Abdichtung, die darin besteht, dieSpundwandschlösser wasserdicht zu machen;

• horizontale Abdichtung, die aus der dichtenVerbindung zwischen der Spundwand und einemmit ihr verbundenen horizontalen Bauelementbesteht (zum Beispiel einer Betonplatte, einergeotextilen Membrane usw.).

Einleitung

4

1. Vertikale Abdichtung

Es werden mehrere Dichtungssysteme je nach Art derAnwendung vorgeschlagen:

A. Produkte, die in die Schlösser einge-bracht werden, entweder bevor oder nach-dem die Bohlen zusammengezogen sind:

• Bitumprodukt (heiß angewendet) fürAnwendungen, bei denen Durchschnittswerte (ρ = 6 • 10-8 m/s) hinsichtlich der Wasserdurch-lässigkeit gefordert sind (siehe Absatz 1.1.1.).

• wasserquellendes Produkt (kalt angewendet) fürhohe Anforderung (p = 3 • 10-10 m/s)(siehe Absatz 1.1.2.).

B. Schweißen für Anwendungen mithöchsten Anforderungen:

• im Werk für zusammengezogene Bohlen, die alsDoppel- oder Dreifachbohlen geliefert werden;

• in situ über Geländehöhe oder in geringer Tiefe unter dem Aushubboden für Schlösser, die vor Ort eingefädelt werden (siehe Absatz 1.1.3.).

C. Verschiedene sonstige Verfahren fürvertikale Abdichtung (siehe Absatz 1.1.4.).

1.1Merkmale von Produkten und Verfahren zur vertikalen Abdichtung

1.1.1 Heiß installierte Bitumenprodukte

1.1.1.1 Produktmerkmale

Zusammensetzung: Bitumen - Polymer - FüllmasseDichte bei 25°C: ~ 1,0Erweichungspunkt: ~ 90°CFarbe: schwarz-braun

Die Merkmale sind lediglich als Hinweis gegebenund können vom Lieferanten je nach Erfordernisgeändert werden.

1.1.1.2 Verpackung

Das Produkt kann in Fässern oder in Paketen verpacktwerden.

1.1.1.3 Anwendungsbedingungen

Nachstehend wird das Verhalten des Bitumenpro-duktes bei seiner (Heiß)installation erläutert:

• Anwendung auf einer mit stehendem Wasser bedeckten Oberfläche: zu vermeiden

• Anwendung auf feuchtem Metall (Taupunkt): sehr gut, jedoch soweit als möglich zu vermeiden

• Anwendung auf Metall bei -10°C bis +70°C: hervorragend

• Aushärtung im Regen: hervorragend• Trocknen unter UV-Licht: hervorragend

1.1.1.4 Haltbarkeit des Produktes in verschiedenen Umgebungen

d.h. Dauerhaftigkeit in der installierten Spundwand:

• Wasser mit pH 3.5 - pH 11.5: hervorragend• Meerwasser: hervorragend• Mineralöl: gering• Benzin: sehr gering• Rohöl: sehr gering

1.1.1.5 Verbrauch

a. Eingießen in eine freie Klaue (Abbildung 1-1):

Verbrauch ungefähr 0,3 l pro Meter Klaue.

b. Anwendung in zusammengezogenenSchlössern (Abbildung 1-2):

Verbrauch ungefähr 0,1 pro Meter Schloß auf jederSeite der Spundwand, d.h. 0,2 I/m, wenn die An-wendung auf beiden Seiten erfolgt.

5

Bitumenprodukt: Heißeinbringung in die Spundwandschlösser

1) Füllen einer freien Klaue:

8 mm min.

12 mm max.

8 mm min.

12 mm max.

2) Füllen von zusammengezogenen Schlössern unter Berücksichtigung der Wasserdruckseite

Abbildung 1

Wasser- / Erdseite

Aushubseite

AU/PU/LS/JSP Bohlen AZ Bohlen

AU/PU/LS/JSP Bohlen AZ Bohlen

6

1.1.1.6 Einbringen der Abdichtung im Werk(Abbildungen 2, 3 und 4)

Das Einbringen des Bitumenproduktes im Werkerfolgt unter Berücksichtigung folgender Gesichts-punkte:

• die Klauen müssen trocken sein; leichte Feuchtig-keit ist jedoch zulässig;

• die Bohlen müssen in vollkommen horizontaler Position ausgelegt sein;

• damit das Produkt in den Klauen haften kann,wird auch bei geringem Anrosten eine Reinigung mittels Druckluftstrahl, Stahldrahtbürste oder Hoch-druckwasserstrahl empfohlen. Frisch gewalzteSpundbohlen erfordern keinerlei besondere Vorkehrungen;

• um zu verhindern, daß das heiße flüssige Produkt aus den Enden der Spundbohlen ausfließt, müssendie Klauenenden mit Kitt verschlossen werden;

• des Produkt wird auf eine Maximaltemperaturerhitzt, wie sie auf dem beiliegenden Merkblattangegeben ist;

• das Produkt muß durch Umrühren vermischtwerden, damit sich eine homogene Masse ergibt;

• das Produkt wird unter Verwendung einesgeeigneten Gießgerätes in die Klauen gegossen;

• die Klauen werden unter Beachtung der Ramm-richtung und ihrer Lage zum Wasserdruck gefüllt;

* werden die Bohlen als Einzelbohlen geliefert, sowird eine freie Klaue pro Einzelbohle gefüllt (Abbildung 2);

* werden die Spundwandbohlen als Mehrfach-bohlen (Doppelbohlen) geliefert, so werdendie Zwischenschlösser und eine freie Klaue gefüllt(Abbildung 3);

• 8 bis 12 mm Füllhöhe in einer freien Klaue(Abbildung 1-1).

Anmerkung:

Um im Falle von zusammengezogenen und ver-preßten Bohlen die Kraftaufnahme der Preßpunktenicht herabzusetzen, ist das Bitumenprodukt aufzu-bringen, nachdem die Spundbohlen verpreßt sind.

7

Abbildung 2

Bitumenprodukt: Heißeinbringung in die Klauen von Einzelbohlen

1) AZ Bohlen

zu Detail "X" siehe Abbildung 1-1


2) AU/PU/LS/JSP Bohlen

Klaue ohne Produkt

Klaue ohne Produkt

"X"

"X"

"X"

"X"

voreilende Klauemit Produkt



Pos. B

Pos. Avoreilende Klauemit Produkt

Klaue ohne Produkt

Klaue ohne Produkt

Rammrichtung

Rammrichtung

8

Abbildung 3

Bitumenprodukt: Heißeinbringung in die Schlösser von zusammengezogenenSpundbohlen

1) AZ Bohlen



Klaue ohne Produkt

Klaue ohne Produkt

"X"

Klaue mit Produkt

Klaue mit Produkt

Rammrichtung

Rammrichtung


das Produkt in die Schlösser ander Wasserdruckseite eingießen

das Produkt in die Schlösser ander Wasserdruckseite eingießen

im Werk zusammen-gezogenes Schloß

im Werk zusammen-gezogenes Schloß

"X"

9

Beschreibung der Anwendung des Bitumenproduktes

1) Lieferung des Bitumenproduktes in 20-l-Topf oderPaket. Der Topf wird aufgeschnitten und dasProdukt stückweise entnommen.

2) Heizofen für Bitumenprodukt

3) vor Gebrauch umrühren20 Liter

Paket

Gas zum HeizenBitumenprodukt

(homogene Mischung)

Heizofen mit Ölbad

Hahn

Füllkanne

Füllkanne

Kittpropfen

Kittpropfen

Abbildung 4

4) Füllen der Klaueneiner Einzelbohle AU/PU/LS/JSP (inhorizontaler Lage)

10

1.1.1.7 Einbringen der Abdichtung aufder Baustelle

Das Einbringen des Bitumenproduktes in situ geschiehtin Übereinstimmung mit den Hinweisen, wie sie in1.1.1.6 für das Einbringen im Werk angegeben sind.

Bei trockenem Wetter stellt das Einbringen im Freienkein Problem dar.

Bei Regen muß sorgfältig darauf geachtet werden,eventuell durch Verwendung einer Plane oder einerPlastikbahn, das Eindringen von Wasser in die Klauenzu vermeiden, bevor diese mit dem heißen Bitumen-produkt gefüllt werden.

1.1.1.8 Transport der abgedichteten Bohlen

Wenn das Bitumenprodukt nicht ausgehärtet ist,müssen die behandelten Bohlen in horizontaler Lagetransportiert werden, wobei die Öffnungen der be-handelten Klauen nach oben gedreht sind.

Nach der Abkühlung des Produktes müssen dieBohlen gegen Überhitzung geschützt werden(Erweichungspunkt des Produktes: ~ 90°C) um zu ver-hindern, daß das Produkt aus der Klaue ausläuft.

1.1.1.9 Einbringen der Spundbohlen(Abbildung 5)

Spundbohlen, die unter Verwendung eines Bitumen-produktes abgedichtet wurden, können entweder miteinem Schlaghammer, Vibrator oder einer Presse ein-gebracht werden.

Einige Hinweise zum Einbringen:

• die voreilende Klaue wird mit dem Bitumenproduktversehen;

• beim Rammen abgedichteter Spundbohlen ist beider Führung sorgfältig darauf zu achten, daßverhindert wird, daß die Spundwandbohlen längsund quer aus dem Lot laufen. Die Verwendungeiner stabilen Führung ist absolut unerläßlich, umeine Maximaltoleranz von 1% in der Vertikaleneinzuhalten;

• werden Spundbohlen einfach ohne Rammeneingestellt, ist es möglich, daß die Bohlen nicht aufdie geforderte Tiefe gleiten wenn in den Klauenzuviel Dichtungsmaterial vorhanden ist, oder wenndas Produkt bei niedriger Temperatur steifgeworden ist. In derartigen Fällen muß vor Ort einRammgerät zur Verfügung stehen, um einkorrektes Einbringen zu ermöglichen, oder daswiderspenstige Schloß kann behutsam mit einerLötlampe erhitzt werden.

Achtung!!Den Erweichungspunkt des Produktes nicht über-schreiten.

11

Abbildung 5

Mit Bitumenprodukt abgedichtete SpundbohlenEinbringen

1) Mit Bitumenprodukt abgedichtete Einzelbohlen

Rammrichtung

Klaue ohne Produkt

Klaue ohne Produkt

voreilende Klaue mitBitumenprodukt

Klaue mit Bitumenprodukt

voreilende Klaue mit Bitumenprodukt

Klaue mit Bitumenprodukt

2) Mit Bitumenprodukt abgedichtete Doppelbohlen

eingezogenes Schloßmit Bitumenprodukt

Rammrichtung

12

1.1.2 Wasserquellendes Produkt(System Roxan®)

1.1.2.1 Merkmale des Produktes

Zusammensetzung: Urethan-PrepolymerDichte bei 20°C: 1.22Flammpunkt: 500°CMaximalesQuellvermögen: • Dauer-Immersion in

Süßwasser: 115%; in Meerwasser: 90%

• Wechselbelastung Süßwasser: 115%; Meerwasser: 90%

• keine Ausdehnung in Öl• Quellen in alkalinen Salzen:

identisch mit Trinkwasser Farbe: • hellgrau

Die Merkmale sind lediglich als Hinweis gegebenund können vom Lieferanten je nach Erfordernisgeändert werden.

1.1.2.2 Verpackung

Das Produkt wird in Kartuschen von 320 ml oder inFässern von ungefähr 15 I zum Spritzen geliefert.

1.1.2.3 Anwendungsbedingungen

Nachstehend wird das Verhalten des wasserquel-lenden Produktes erläutert:

• Anwendung auf einer mit stehendem Wasserbedeckten Oberfläche: unmöglich

• Anwendung auf feuchtem Metall (Taupunkt):hervorragend

• Anwendung auf Metall bei -10°C: heikel biskritisch

• Anwendung auf Metall bei +5°C bis +70°C:hervorragend

• Polymerisation bei Regen: heikel bis kritisch• Polymerisation unter UV-Licht: hervorragend

1.1.2.4 Haltbarkeit des Produktes inverschiedenen Medien

d.h. Haltbarkeit in der installierten Spundwand:• Wasser mit pH 3.5 - pH 11.5: hervorragend• Meerwasser: hervorragend• Mineralöl: hervorragend• Benzin: hervorragend• Rohöl: hervorragend

1.1.2.5 Verbrauch

Einbringung in eine offene Klaue (Abb. 6-1):Verbrauch: ~ 0,15 l pro Meter Klaue.

1.1.2.6 Anbringen der Abdichtung imWerk (Abbildungen 7, 8, 9)

Das Einbringen des wasserquellenden Produktserfolgt vorzugsweise im Werk und sollte folgendenBedingungen genügen:

• die Klaue muß trocken sein; leichte Feuchtigkeit istjedoch zulässig;

• eine vollkommen horizontale Lage der Bohlen istnicht erforderlich;

• damit das Produkt in den Klauen haften kann,müssen frisch gewalzte Spundbohlen mit einem Druckluftstrahl gereinigt werden. Sind dieBohlen angerostet, ist eine Reinigung mittelsStahldrahtbürste und/oder Hochdruckwasserstrahlerforderlich;

• Einbringen des Produktes mittels Spritzen undVerteilung des Produktes unter Verwendung einerspeziellen Schablone (ProfilARBED-PatentLU83397).

!! Vorsicht: die Verteilung durch die Spezialschab-lone ist wesentlich, um die Abdichtung des Schlosseszu gewährleisten.

Füllen der Klauen unter Berücksichtigung der Ramm-richtung:

• werden die Bohlen als Einzelbohlen geliefert, wirdeine freie Klaue pro Bohle gefüllt (Abbildung 7);

• werden Doppelbohlen geliefert (Abbildung 8):

* wird eine freie Klaue gefüllt;

* wird das Mittelschloß entweder vor demZusammenziehen verfüllt oder nach demZusammenziehen verschweißt.

Es bleibt anzumerken, daß die Bohlen verpreßt werdenkönnen, nachdem sie angedichtet und zusammen-gezogen sind.

1.1.2.7 Einbringen der Abdichtung auf derBaustelle

Die Anwendung des wasserquellenden Produktes aufder Baustelle wird nicht empfohlen, es sei denn, dieArbeit kann unter einer Schutzvorrichtung ausgeführtwerden. Sie muß dann nach denselben Richtlinienwie für die Anwendung im Werk ausgeführt werden.Die technische Abteilung von Arcelor Long CommercialSheet Piling steht für benötigte technische Hilfe zurVerfügung.

13

Abbildung 6

Wasserquellendes Produkt: Einbringen in die Spundwandklauen

1) Füllen der freien Klaue mit einem wasserquellenden Produkt

patentierte Schablone

AU/PU/LS/JSP Bohlen

AU/PU/LS/JSP Bohlen

AZ Bohlen

AZ Bohlen

2) Ausdehnung der wasserquellenden Dichtung in dem eingezogenen Schloß

Wasser- / Erdseite

Aushubseite

14

Abbildung 7

Wasserquellendes Produkt: Einbringung in die Klauen von Einzelbohlen

1) AZ Bohlen

Detail "X" siehe Abbildung 6-1


Klaue mit wasserquellendem Produkt

"X"

"X"voreilende Klaue

ohne ProduktPos. B

Pos. Avoreilende Klaueohne Produkt

Klaue mit wasserquellendem ProduktRammrichtung



"X"

"X"

voreilende Klaueohne Produkt



Rammrichtung

15

Abbildung 8

Wasserquellendes Produkt: Einbringung in die Klauen zusammengezogenerBohlen

1) AZ Bohlen



im Werk eingezogenes Mittelschloß:A)abgedichtet durch Schweißen oderB)abgedichtet unter Verwendung eines wasserquellenden Produktes

im Werk eingezogenes Mittelschloß:A)abgedichtet durch Schweißen oderB)abgedichtet unter Verwendung eines wasserquellenden Produktes

"X"



Rammrichtung


"X"

voreilende Klaue ohne ProduktKlaue mit wasserquellendem Produkt

Rammrichtung

16

Abbildung 9

Beschreibung des Einbringens eines wasserquellenden Produktes

1) Lieferung des wasserquellenden Produktesim 15 l-Topf oder in 320 ml-Kartuschen

2) das Produkt wird mit einer Druckpistole eingespritzt

15 l-Topf

Topf

320 ml

Kartusche


Wagen mit Pumpe

Pistole

wasserquellendes Produkt

Pistole

Pistole


3) Füllen der Klauen einer einzelnenAU/PU/LS/JSP Bohle

17

Abbildung 10

Mit wasserquellendem Produkt abgedichtete BohlenTransport und Lagerung

Klauen ohne Produkt

Klauen ohne ProduktKlauen mit wasserquellendem Produkt

Klauen mit wasserquellendem Produkt

Holzblock

Klauen ohne ProduktKlauen mit wasserquellendemProdukt

Holzblock

18

• beim Rammen von mit wasserquellendem Produktabgedichteten Spundbohlen ist beim Führensorgfältig darauf zu achten, daß ein längs oderquer Aus-dem-Lot-Laufen der Bohlen verhindertwird. Die Verwendung von Führungen ist absolutunerläßlich, und das Einbringen mit einerVertikaltoleranz unter 1% auszuführen;

• das Dichtungsprodukt muß vor dem Rammen unterVerwendung eines handelsüblichenSeifenproduktes geschmiert werden. DiesesProdukt ist mit einem Pinsel in der abgedichtetenKlaue zu verstreichen;

• werden Spundbohlen einfach ohne Rammen inPosition gebracht, ist es möglich, daß die Bohlenwegen des Dichtungsmaterials nicht auf diegeforderte Tiefe gleiten. In derartigen Fällen mußauf der Baustelle ein Rammgerät vorhanden sein,um ein korrektes Einbringen zu ermöglichen;

• wenn Spundbohlen unter Verwendung einesVibrators installiert werden, ist sorgfaltig daraufzu achten, daß die Temperatur in den Schlössern130°C nicht übersteigt (Gefahr der Beschädigungder Dichtung);

• bei anstehendem Wasser darf das Rammen einerteilweise gerammten Bohle für nicht mehr als zweiStunden ausgesetzt werden. Das Quellen desDichtungsproduktes würde bei Wiederaufnahmedes Rammvorgangs zur Zerstörung der Dichtungführen.

1.1.2.8 Transport abgedichteter Bohlen (Abbildung 10)

Mit dem wasserquellenden Produkt gedichtete Bohlensind so zu transportieren, daß verfüllte Klauen, dienicht eingefädelt sind, nicht mit stehendem Wasser inBerührung kommen. (Gefahr der Produktquellungdurch Polymerisation, Verlust der Haftung). Es istdeshalb sorgfältig darauf zu achten, daß die Bohlenmit den Öffnungen der abgedichteten freien Klauennach unten transportiert werden.

Im Falle von nicht verpreßten Doppelbohlen, bei denendas Mittelschloß und eine freie Klaue mit dem wasser-quellenden Produkt abgedichtet wurden, sind die zu-sammengezogenen Schlösser in ihrer Position zusichern, um zu vermeiden, daß die beiden Elementegegeneinander rutschen und die Dichtung dadurchbeschädigen.

1.1.2.9 Einbringen der Spundbohlen(Abbildung 11)

Eine Spundwand, die unter Verwendung eines wasser-quellenden Produktes abgedichtet wurde, wird in klas-sischer Weise entweder mit Fallhammer, Vibratoroder Presse eingebracht.

Das Einbringen sollte wie folgt ausgeführt werden:

• die voreilende Klaue ohne Dichtungsmaterial mußzuerst dadurch gereinigt werden, daß der abge-dichteten Klaue der nachfolgenden Bohle einReiniger vorgeschaltet ist, d.h. ein Reinigungs-werkzeug (Abbildung 12), das der Form derKlaue angepasst ist und die Verunreinigungenwegschiebt, welche das ordnungsgemäßeFunktionieren der Dichtung beeinträchtigenkönnten. Dieses Teil, das nicht zurückgewonnenwerden kann, kann von ProfilARBED geliefertwerden. In diesem Zusammenhang muß ange-merkt werden, daß Doppelbohlen, die im Werkzusammengezogen und abgedichtet worden sind,nicht als Einzelbohlen gerammt werden können;

Das unter 1.1.2 beschriebene System wird von ProfilARBED unter dem MarkennamenRoxan® angeboten.

19

Abbildung 11

Mit wasserquellendem Produkt abgedichtete Bohlen Einbringen1) Einzelbohlen mit wasserquellendem Produkt

2) Doppelbohlen mit wasserquellendem Produkt

voreilende Klaue ohne Produkt

Werkzeug zur Reinigung der Klaue

angeschnittene Klaue


Rammrichtung

Rammrichtung

Klaue mit wasserquellendem Produkt,das mit einem handelsüblichen Seifen-produkt geschmiert ist


Werkzeug zur Reinigung der Klaue

zusammengezogenes abgedichtetes Mittelschloß

angeschnittene Klaue


Klaue mit wasserquellendem Produkt,das mit einem handelsüblichen Seifen-produkt geschmiert ist

20

Abbildung 12

Mit wasserquellendem Produkt abgedichtete Bohlen

Reinigungswerkzeug für die Klauen

Rammposition

gerammte voreilende Klaue ohneDichtungsmaterial

angeschrägtes Klauenende

21

1.1.3 Schweißen

1.1.3.1 Einführung

Die meisten Elektro-Schweißverfahren sind für dieAbdichtung von eingezogenen Spundwandschlösserngeeignet.

Nicht nur der Schweißqualität sondern auch derDurchführbarkeit und der Wirtschaftlichkeit derSchweißverfahren kommt erhöhte Bedeutung zu.

Die Wirtschaftlichkeit eines Schweißverfahrens hängtvon mehreren Faktoren ab:

• die Schmelzgutrate in kg/St.,• die Schweißzeit, • die Effizienz des Schmelzproduktes (das Gewicht,

das sich tatsächlich pro kg des Produktes absetzt), • Vorbereitung der Fuge,• Schweißposition.

Wenn nicht unter Werksbedingungen gearbeitetwird, können die oben definierten Kriterien durchzahlreiche Faktoren beeinflußt werden. BesondereAufmerksamkeit muß dabei folgenden Punktengelten:

• der Zugangsmöglichkeit zur Bohle,• den Wetterbedingungen vor Ort,• der mechanischen Stärke der Schweißmetalls

(Dicke der Schweißnaht und Eindringung), • der Feuchtigkeit im Schloß, • die Schloßlänge, • der auf die Schweißnähte einwirkenden

Umwelteinflüsse.

Für jedes Projekt mit Schloßabdichtungen ist das denjeweiligen Bedingungen entsprechende Verfahren zuwählen. Der technische Beratungsdienst von ISPCsteht Ihnen zur Verfügung, um Sie bei der Festlegungdes geeigneten Verfahrens zu beraten.

1.1.3.2 Mögliche Arten des Schweißens von Spundwandschlössern(siehe Abbildungen 13 und 14)

Man unterscheidet zwei Arten von Schloßverbin-dungen und zwei Schweißpositionen:

• werden die Spundbohlen als Doppelbohlen gelie-fert, können die im Werk zusammengezogenenMittelschlösser im Werk oder auf der Baustelle ab-gedichtet werden, bevor sie gerammt werden. DiesesSchweißen muß in horizontaler Lage durchgeführtwerden;• Schloßverbindungen, die beim Rammen einge-fädelt werden, können auf der Baustelle geschweißtwerden, nachdem die Spundwand eingebracht ist,eventuell erst nach Aushub. Dieses Schweißen mußin vertikaler Position durchgeführt werden.

Tabelle 1 führt die hauptsächlichen Bedingungen auf,die die Wahl des Schweißverfahrens in unterschied-lichen Fällen bestimmen.

Anmerkung:Falls, um eine perfekte Abdichtung zu erzielen, beimRammen eingefädelte Klauen auf der Baustelle zuschweißen sind, wird eine provisorische Dichtung miteinem Bitumenprodukt empfohlen. Diese Dichtungverhindert, daß das Schloß zu feucht wird, was beimSchweißen ernsthafte Probleme verursachen könnte.Die Positionierung der Bitumendichtung muß wie inAbbildung 18, Detail A, gezeigt, erfolgen, was einenKontakt zwischen der Schweißung und dem Bitumen-produkt verhindert!!! Dies ist in der Spezifikation zuerwähnen.

1.1.3.3 Wahl der Baustellen-schweißverfahren

Durch die auf der Baustelle gegebenen Möglichkeitender Durchführung ist die Wahl der Verfahren auf diefolgenden Systeme beschränkt:

a) Lichtbogenhandschweißen

Vorteile:

• gängiges Verfahren, • universal verwendet, • Ieicht auszuführen, • gute Schweißqualität, • sehr wenig von Wetterbedingungen beeinflußt,• Facharbeiter leicht verfügbar,• minimale Investition in Maschinen, • robust.

Nachteile:

• eher geringe Schweißgutmenge (Abbildung 15).

22

2) Auf der Baustelle eingefädeltes Schloß– trockenes oder feuchtes Schloß– in vertikaler Position geschweißt

Schweißen mit Ausfütterung beigroßem Klauenabstand

Detail "X"

a) trockenes SchloßErdseite

Erdseite

Erdseite

Aushubseite

Aushubseite

Aushubseite

c) nasses Schloß(fließendes Wasser)

2

1

Erdseite

"X"Aushubseite

im Werk eingezogene

Doppelbohlen

im Werk eingezogene

Doppelbohlen

1) Im Werk eingezogenes Schloß– trockenes Schloß– in horizontaler Lage geschweißt

DichtungsschweißenAZ Doppelbohlen

Abbildung 13

23

2

1

Abbildung 14

2) Auf der Baustelle eingefädeltes Schloß– trockene oder feuchte Klaue– in vertikaler Position geschweißt

Detail "X"

Erdseite

"X"

"X"

Aushubseite

Erdseitea) trockene Klaue

c) nasse Klaue(fließendes Wasser)

Aushubseite

Erdseite

Aushubseite

1) Im Werk eingezogenes Schloß– trockene Klaue– in horizontaler Position geschweißt

DichtschweißenAU/PU/LS/JSP Doppelbohlen

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im Werk zusammenge-

zogene Doppelbohlen

im Werk zusammenge-

zogene Doppelbohlen

Schweißen mit Ausfütterung bei großemKlauenabstand

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25

b) Metall-Aktivgasschweißen mitDrahtelektrode (MAG)

Vorteile:

• leicht auszuführen,• hohe Schmelzgutmenge (Abbildung 15).

Nachteile:

• ausgebildete Facharbeiter,• höhere Investition in Maschinen,• Gasschutz fehlt, bei Wind Gefahr unregelmäßiger

Schweißqualität.

c) Metall-Aktivgasschweißen mitFülldrahtelektrode

Vorteile:

• universell verwendet,• Ieicht auszuführen,• hohe Schmelzgutmenge (Abbildung 15),• Verfahren, das die Vorteile des Elektroden-

schweißens mit einem halbautomatischenVerfahren kombiniert.

Nachteile:

• höhere Investition in Maschinen,• ausgebildete Facharbeiter.

1.1.3.4 Automatisierung des Schweißens von Spundwandschlössern

Aufgrund der mannigfachen Einflüsse auf die Aus-führung der Arbeit auf der Baustelle ist dieseMethode mit größter Zurückhaltung zu behandeln,da die Automatisierung gleichbleibende Schweiß-parameter erfordert.

Wegen der unterschiedlichen Abstände zwischen denKlauen und den variierenden Bedingungen vor Ortist eine Automatisierung schwierig und von geringemNutzen. Die Rendite auf die Investition bleibt geringund der zusätzliche Unterhalt der Ausrüstung würdewahrscheinlich die Schweißkosten erhöhen.

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Abbildung 15

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halbautomatisches Unterpulver-verschweißen mit Stabelektrode

26

Abbildung 16

Spundwand

Andere Lösungen für die Vertikaldichtung von Spundwänden

1) Kombination Spundwand mit Bentonitzementwand

2) Bentonitmantel um das Schloß

a) Vorbohren in Schloßachse

b) Verwendung eines Hilfsprofils

Bentonitzement

Bentonitzement

im Werk gedichtetes SchloßHilfsprofil(Injektion beim Ziehen des Profils)

Eindringtiefe im Falle einer undurchlässigen Schichtundurchlässige Schicht

27

1.1.4 Andere Lösungen für dieVertikaldichtung vonSpundwänden

Abgesehen von Produktfüllungen im Schloß, gibt esandere Verfahren zur Abdichtung von Stahlspund-wänden.

1.1.4.1 Kombination Spundwand mitBentonitzementwand (Abbildung16-1)

Diese Kombination verbindet die Dichtungsqualitätenvon Bentonit mit den mechanischen Eigenschaften derStahlspundwand. Dieses System gestattet gleichfallsdie Durchführung von Arbeiten in großer Tiefe undschwierigen Böden. Ein Nachteil dieser Technik ist dasAnfallen von Aushubmaterial, das als Sondermüllentsorgt werden muß.

1.1.4.2 Vorbohren in Schloßachse(Abbildung 16-2a)

Es wird ein Loch in der Achse der zu rammendenvoreilenden Klaue gebohrt. Bohrdurchmesser:zwischen 300 und 450 mm. Abstand zwischen denLöchern: Systemabstand der Doppelbohle. Der Boden-aushub wird durch Bentonit ersetzt. Diese Methodeerleichtert gleichfalls das Rammen und kann miteinem abgedichteten Schloß wie in Abschnitt 1.1beschrieben kombiniert werden. Die Erzeugung vonverunreinigtem Boden ist begrenzt.

1.1.4.3 Rammen unter Verwendung einesHilfsprofils (Abbildung 16-2b)

Ein Hilfsprofil wird an der voreilenden Klaue der zurammenden Bohle eingefädelt. Das Hilfsprofil wirdentweder mit der Bohle oder nachher gerammt, wenndie Eigenschaften des Bodens dies zulassen. An demHilfsprofil befinden sich Rohre welche das Erdreichvon der Klaue wegdrängen. Durch diese Rohre wirdeine Injektionsmasse gedrückt während dasHilfsprofil gezogen wird. Auf diese Weise wird dasErdreich nahe der voreilenden Klaue verdrängt unddurch Injektionsmasse ersetzt und erleichert so dasRammen der nächsten Bohle.

1.1.4.4 Rammen unter Verwendung einesspeziellen Verdrängungsprofils(Abbildung 17)

Für diese Arbeitsmethode werden zwei speziell ge-fertigte Verdrängungsprofile mit einem Spundwand-schloß verbunden. Die Profile bestehen aus einemTrägerabschnitt, auf den über die gesamte Länge anden Seiten Bleche aufgeschweißt sind, und an denein Schneidfuß montiert ist. Während des Rammens

wird das Erdreich beiseite geschoben. Ist die gefor-derte Tiefe erreicht, wird das Verdrängungselementzurückgezogen, während der so entstandene Hohlraummit Bentonit gefüllt wird. Die Spundbohlen werdendann in die Suspension gestellt oder gerammt. DieseMethode vermeidet die Entsorgung von Aushub-material.

1.1.4.5 Dichtungsinjektionen hinter dieSpundwand

Bei diesem System der Dichtungsinjektionen auf derErdseite handelt es sich um ein sehr einfaches abernicht sehr zuverlässiges Verfahren, da die Verteilungdes Dichtungsproduktes nicht kontrolliert werdenkann und stark von der Bodenbeschaffenheit ab-hängt.

28

Abbildung 17

Spezialprofil

Andere Lösungen zur Vertikaldichtung von Spundwänden– Benutzung eines speziellen Verdrängungsprofils

29

Abbildung 18

siehe Detail “A oder B” Aushubseite

Erdseite

Bitumenprodukt oderQuelldichtung

geschweißtesSchloß

geschweißtesSchloß

Bitumenprodukt oderQuelldichtung

Wasser -Erdseite

Wasser -Erdseite

Aushubseite

Aushubseite

Reparatur von defekten Schloßabdichtungen Lage der Abdichtung (U-Bohle)

Detail “A”

Detail “B”

1.1.5 Reparatur von defektenSchloßabdichtungen

Wenn beim Rammen eine Schloßabdichtungbeschädigt wird, gibt es Möglichkeiten derReparatur.

Die Wahl der Reparaturmethode hängt vonfolgenden Faktoren ab:

• Art des Dichtungsproduktes (z.B. bituminös,wasserquellend, Schweißung);

• Lage der Abdichtung (siehe Abbildungen 18und 19);

• Abstand der Klauen (siehe Abbildung 20); • Feuchtigkeit im Schloß;• Zugangsmöglichkeit.

Die unterschiedlichen Verfahren werden nachstehendaufgeführt, und Tabelle 2 zeigt die Kriterien, für dieWahl des angemessenen Verfahrens.

30

Abbildung 19

siehe Detail “A oder B”

Land -Wasserseite

Aushubseite

Wasser- / Erdseite

Bitumen- oder Quelldichtung geschweißtes Schloß

Bitumen- oder Quelldichtung geschweißtes Schloß

Aushubseite

Wasser- / Erdseite

Aushubseite

Reparatur von defekten Schloßabdichtungen Lage der Abdichtung (Z-Bohle)

Detail “A”

Detail “B”

31

Abbildung 20

Reparatur von defekten Schloßabdichtungen

Abstand der Klauen (U-Bohle)

A) Ohne Abstand B) Mit Abstand

Abstand der Klauen (Z-Bohle)

A) Ohne Abstand B) Mit Abstand

32

1.1.5.1 Reparaturen über Geländehöhe (Schloß auf der Aushubseite zugänglich)

Verfahren 1:

Abdichtung durch Anbringung einer Dichtschweißnaht am Schloß über die erforderliche Bohlenhöhe.

Verfahren 2:

Abdichtung durch Anschweißen eines Bleches oder eines Winkels über die erforderliche Bohlenhöhe.

Wasser- oder Erdseitedefekte Abdichtung (bituminös, wasserquellend oder geschweißt)

Aushubseite

Schweißgerät(manuell oder halbautomatisch)

Reparaturschweißnaht

Wasser- oder Erdseitedefekte Abdichtung (bituminös, wasserquellend oder geschweißt)

Blech oder Winkel(je nach Wassermenge)

Aushubseite

Schweißgerät(manuell oder halbautomatisch)

Schweißnaht

Schweißnaht

33

1.1.5.2 Reparaturen unterhalb Geländehöhe

Verfahren 4:

Aushub über die zu dichtende Schloßlänge und Dichtschweißung oder Dichtstopfen bis zur erforderlichen Tiefe.

Verfahren 3:

Abdichtung des Schloßspaltes mit Kunststoffstreifen, Quelldichtungsstreifen oder gepreßten Holzlattenüber die geforderte Bohlenhöhe.

Wasser- oder Erdseite

defekte Abdichtung (bituminös, wasserquellend oder geschweißt)

Kunststoffstreifen oder Holzlatte Quelldichtungsstreifen vorgepreßte Holzlatte

Aushubseite

abgedichtete Länge überdem Aushubniveau

Aushubniveau

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zusätzlicher Aushub nur an Stelle der Schlösser nach Rücksprache mitdem Statiker

abgedichtete Länge nachzusätzlichem Aushub

Spundbohle

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35

Verfahren 6:

Im Falle größerer Leckagen einen Graben längs der Aushubsohle anlegen, ein Dränagesystem installieren und anein Pumpsystem anschließen.

Verfahren 5: Injektion längs des zu dichtenden Schlosses (Blitzzement oder Bentonit).

Injektionsrohr

im Werk eingezogene und abgedichtete Klauen

auf der Baustelle eingefädelte Klauen

Einbringung der Zementbentonitmischung

Einbringung der Zementbentonitmischung

Aushubseite

Erdseite

Bohle

abgedichtete Länge überdem Aushubniveau

Aushubniveau

Entwässerungsrohr (an ein Pumpsystemangeschlossen)

Bohle

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Dränage nach Rücksprache mit dem Statiker

abgedichtete Länge nachzusätzlichem Aushub

36

1.1.5.3 Reparaturen im Wasser

Verfahren 7:

Beispiele für das Anbringen oder Reparieren einer wasserseitigen Dichtung gegeben die Abbildung 21a und 21b

Abbildung 21/a

Stahlprofil

Stahlprofil

Stahlprofil

Spundbohle

Wasserseite

Wasserseite

Wasserseite

Baugrubenseite

BaugrubenseiteBaugrubenseite

Injektion

Injektion

U Bohle Z Bohle

37

xx

Abbildung 21/b

Wasserseite Baugrubenseite

Mischung aus Sägemehl undBlitzzement

Wasserseite

Baugrubenseite

Schnitt x-x

Mögliche Abdichtungen von der Wasserseite

Spundbohle

38

Abbildung 22

Deckplatte

siehe Abb. 25-27

siehe Abb. 23-24

siehe Abb. 23-24

Sohlplatte

Spun

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and

1) Tunnel

2) Deponie

2. Horizontale Abdichtung

Die horizontale Abdichtung besteht aus der Herstellungeiner wasserdichten Verbindung zwischen zwei imwesentlichen verschiedenen Konstruktionselementen,der Spundwand, die steif und gewellt ist und demhorizontalen Bauelement, steif oder flexibel und imallgemeinen flach.

Generell gibt es zwei Arten der Abdichtung:• Sohlabdichtung, d.h. Herstellung einer

wasserdichten Verbindung in einem Bereich dermeist unter Wasser liegt;

• Abdichtung einer Deckenplatte.

Beispiele für die Abdichtung zwischen einer Spund-wand und einer Sohlplatte und einer Deckplattegeben die nachfolgenden Skizzen:

Abbildungen 23-24: Beispiele für dieVerbindung mit einer Sohlplatte.

Abbildungen 25-27: Beispiele für dieVerbindung mit einer Deckplatte.

39

2 3

5

6

1

4 7

1

24

5

6

7

Abbildung 23

Schnitt:

Doppelbohlea m i n = 6 mm

1) Spundwand2) Blech

(verschweißt)3) Sauberkeitsbeton4) Bolzen5) Dichtungsfolie

mechanisch oder mit Klebstoffbefestigt

6) Betonfundamentplatte7) Doppelbohle

Horizontaldichtung unter Verwendung eines Blech- und Folien-Systems für geringebis durchschnittliche Beanspruchung

40

5

16

1

6

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8

11 103

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16

14

18

10 158

12 13

Detail “x”

Doppelbohle

1) Spundwand2) Unterwasserbeton3) Blech (� 8-10 mm dick) verschweißt4) Schweißnaht5) Anstrich auf Epoxyharz-Basis6) Dränage7) Dränagebeton8) Dichtungsfolie9) Dichtungsfolie

(2 mm dick/400 mm breit)10) P.V.C. Bahn

(2 mm dick/140 mm breit)11) Punktschweißen12) angeschweißter Gewindebolzen mit

Mutter13) Stahlblech

(10 mm dick/100 mm breit)14) P.V.C. Bahn

(2 mm dick/400 mm breit)15) Dichtungsfolie

(2 mm dick/350 mm breit)16) Betonabdeckung17) Dichtungsstreifen18) Formstahlblech

(2 mm dick/300 mm breit)

Horizontaldichtung unter Verwendung eines Blech- und Folien-Systems für hoheBeanspruchung

Abbildung 24

“x”

41

9

3

8

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1

6

5

7

4

Abbildung 25

1) Spundwand2) Stahlbeton3) Fugenband Typ Sika oder ähnlich4) Auflagen5) Deckplatte aus Stahlbeton6) Dichtung7) Betonabdeckung oder Asphaltschicht8) Polystyren (verlorene Schalung)9) Verkleidung

Ausführungsphasen:a) Aushub, Bohlenköpfe auf Niveau bringen,

Reinigung, usw.b) Vorbereitung der Schalung für den Stahlbeton

Einbringen des unteren Auflagerteils,Bewehrung, Einbringen des Sika Fugenbandes,Betonieren

c) Verschalung für die Abdeckplatted) Einbringen:

– Dichtung– Betonabdeckung oder Asphaltschicht– Verkleidung

HorizontaldichtungBeispiel flexibler Verbindung zwischen Deckplatte und Stahlspundwand beianstehendem Wasser

42

6

4

5

1

7

2

3

Abbildung 26

1) Spundwand2) Sauberkeitsbeton3) Bewehrung4) Deckplatte aus Stahlbeton5) Dichtung6) Betonabdeckung oder Asphaltschicht7) Hinterfüllung, Betonplatte


Sauberkeitsbeton, Reinigung usw.b) Schalung für die Deckplattec) Einbringen:

– Dichtung– Betonschutz oder Asphaltschicht

d) Hinterfüllung, Betonplatte

Horizontale AbdichtungBeispiel für feste Verbindung zwischen Tunnel und Stahlspundwand beianstehendem Wasser

43

39

6

5

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11

7

4

Horizontale AbdichtungBeispiel für flexible Verbindung zwischen Tunnel und Stahlspundwand beianstehendem Wasser unter Druck

1) Spundwand2) Sauberkeitsbeton3) Stahlblech (� 8 mm dick)4) Dichtungsfolie

(Dachpappe � 5 mm dick)heiß verklebt oder mechanisch befestigt

5) Kupferblech6) Klemmplatte7) Dichtung8) Filterbahn9) Dränage

10) Deckplatte aus Stahlbeton11) Betonabdeckung oder Asphaltschicht

beziehungsweise Ziegelmauerwerk imVertikalbereich


Sauberkeitsbeton, Reinigung usw.b) Vorbereitung der Verschalung für den

Stahlbetonc) Schalung für die Deckplatted) Installation der Dichtung, Betonabdeckung oder

Asphaltschicht einschließlich Dränage

Abbildung 27

Dichtungsschweißnaht

44

3. Literaturnachweis

Zur Vertiefung der Thematik wird auf folgende Schriftenverwiesen:

1) Steel Sheet Pile Seepage Resistance,J.B. Sellmeijer,Fourth International Landfill Symposium,Cagliari, Italy, 1993

2) Joint Resistance of Steel Sheet PileJ.B. Sellmeijer,August 1993 (unpublished)

3) The Hydraulic Resistance of Steel Sheet Pile JointsJ.B. Sellmeijer, J.P.A.E. Cools, W.J. Post, J. Decker1993 (published by ASCE)

4) EAU 1990. Recommendations of the Committee for Waterfront Structures, Harbours and Waterways,Berlin, 1992

Die theoretischen Aspekte der Abdichtung vonSpundwänden sind in Teil 1 dieser Broschüre behandelt.

Stahlspundwand

Spundwand

66, rue de LuxembourgL-4221 Esch-sur-Alzette (Luxemburg)

Tel.: (+352) 5313 3105Fax: (+352) 5313 3290

E-mail: [email protected]: www.arbedspundwand.de

Die Dichtheit von

Spundwandbauwerken

Teil 2: Ausführung

2-2-03-2-D

Documents

Spundwand - ArcelorMittalspundwand.arcelormittal.com/uploads/files/bf53b670b0f559fb59a34a14d0b8... · 8 Abbildung 3 Bitumenprodukt: Heißeinbringung in die Schlösser von zusammengezogenen