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Verfahren und Vorrichtung zum Absenken von Senkkästen, Schachtrohren
od. dgl. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Absenken
von zweiteiligen, mit Schneiden versehenen Senkkästen, Schachtrohren od. dgl., bei
denen eine mit Pressenkammern versehene Fuge zwischen dem Schneidenteil und dem
aufgehenden Schaft durch einen verlängerten Schneidenmantel gedeckt wird. Beim Absenken
von Senkkästen, Schachtrohren, Brunnenmänteln, Druckluftsenkkästen u. dgl. setzt
sich der zu überwindende Absenkwiderstand aus dem lotrechten Auflagerwiderstand
und der Mantelreibung zusammen. Zur überwindung dieser Widerstände wird die Auflagerfläche
des Mantels zur Schneide geformt, die unter der Last des Senkkastens in den Boden
eindringt und vom Innern des Gründungskörpers bzw. von der Arbeitskammer her immer
wieder freigelegt wird, so daß sie sich erneut unter der Last des Gründungskörpers
in den Untergrund eindrückt. Im Bedarfsfalle wird der Senkkasten daher durch Ballast
oder Pressendrücke von oben her zusätzlich belastet, wobei das Widerlager für etwaige
Pressen aus einem Bauwerk oder einem darüberliegenden zweiten Senkkasten oder aus
einer tiefen Grundverankerung bestehen kann.
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Ein bekanntes Verfahren zur Überwindung der Absenkwiderstände bei
Druckluftsenkkästen benutzt zwei übereinanderliegende Kästen, bei denen der obere
Kasten mit dem unteren durch Druck- und Zugorgane verbunden ist. Das Absenken erfolgt
hierbei durch wechselweises Ziehen des oberen bzw. Drücken des unteren Kastens,
wobei ein Kasten jeweils als Widerlager für den anderen dient.
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Eine weitere Maßnahme zur Verminderung der Mantelreibung ist die Anordnung
eines Absatzes oberhalb des Schneidenteils, wodurch eine Zone verminderter Reibung
entsteht. Es ist auch bekannt, in den durch den Absatz erzeugten Ringhohlraum zwischen
dem Erdreich und dem Schaft des Senkkastens eine Schicht thixotroper Flüssigkeit
einzufüllen, welche praktisch keine Reibung auf den Mantel ausübt.
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Eine weitere Möglichkeit, einen Brunnenmantel, der infolge hoher Mantelreibung
festhängt, zum Absinken zu bringen, besteht darin, auf der Sohle des Aushubs durch
eine Sprengung einen Erschütterungsschock auszulösen, durch den sofort oder mit
geringer Verzögerung die Reibungshaftung überwunden und das Absinken angeregt wird.
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Selbstverständlich können diese Maßnahmen in zweckmäßiger Weise gemeinsam
angewendet werden. Beispielsweise kann ein Senkkasten od. dgl. der mit einem Absatz
über dem Schneidenteil und darüber mit einem Mantel aus einer thixotropen Flüssigkeit
versehen ist, durch Sprengschüsse gelockert werden, wenn die Mantelreibung am Schneidenteil
zu groß wird.
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Es ist weiter bekannt, an der äußeren Mantelfläche durch Spülflüssigkeit
die Reibung zu vermindern.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung geht aus von der Verwendung eines
vom eigentlichen Schaft des Senkkastens, Schachtrohres od. dgl. getrennten Schneidenteiles,
das mit einem äußeren, nach oben die Fuge zwischen dem Schaft und dem Schneidenteil
deckenden Blechmantel versehen ist, wobei in der Fuge Nischen mit Pressen angeordnet
werden.
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Derartige Schachtrohre u. dgl. mit getrenntem Schneidenteil sind bisher
in der Weise abgesenkt worden, daß nach dem Erreichen einer gewissen Absenktiefe,
in der der Reibungswiderstand an der Mantelfläche des Schaftes das weitere Absenken
des Schaftes verhindert, der Schneidenteil mittels der Pressen tiefer gedrückt und
der Schaft oberhalb des Schneidenteiles nach unten verlängert worden ist. Anschließend
sind die Pressen gegen das angefügte Stück des Schaftes abgestützt worden. Dieser
Vorgang wiederholte sich nach dem Freigraben der Schneide. Dieses Verfahren, bei
dem der Schaft nach dem Festhängen nicht mehr bewegt wird und als Widerlager für
die Pressen beim Vortreiben des Schneidenteiles dient, entspricht dem bekannten
Schildvortrieb. Das Verfahren ist, insbesondere bei Druckluftsenkkästen, umständlich,
da die Baustoffe für die Verlängerung des Schaftes in die Arbeitskammer transportiert
werden müssen, wogegen beim Absenken des Schaftes seine Verlängerung an seinem oberen
Ende erfolgen kann.
Um einerseits von diesem Vorteil Gebrauch machen
und andererseits auf die Anwendung von Sprengschüssen oder zusätzlichem Ballast
verzichten zu können, besteht das Verfahren gemäß der Erfindung bei Verwendung des
beschriebenen zweiteiligen Senkkastens od. dgl. darin, daß der Schneidenteil nach
Freilegung und Unterfahrung der Schneide durch Abstützung gegen den Schaft mit Pressen
abwärts gepreßt wird, worauf nach dem Festsitzen der Schneide im Boden der Schaft
unter Abstützung gegen den Schneidenteil durch Pressendruck zur llberwindung der
ruhenden Reibung angehoben und unmittelbar darauf durch Entleeren der Pressenzylinder
bis zum Aufsitzen auf dem Schneidenteil abgesenkt wird, worauf sich der Vorgang
wiederholt.
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Bekanntlich sitzt ein Senkkasten im Boden um so fester, je länger
er unbeweglich steht; je kürzer hingegen die Zeitspanne zwischen zwei Abwärtsbewegungen
ist, um so leichter setzt sich der Senkkasten wieder in Bewegung. Es ist diese Tatsache
vergleichbar dem sogenannten Festwachsen der Pfähle, die z. B. eine Nacht im halb
hinuntergerammten Zustand stehenbleiben. Beim Wiederbeginn der Rammung am folgenden
Tage sind zunächst schwere Schläge nötig, um den Pfahl wieder zum »Ziehen« zu bringen.
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Genauso verhält es sich mit dem Senkkasten. Durch das »Anlüpfen« mit
den Pressen beim Aufwärtshub wird die ruhende Reibung überwunden, und der Vorgang
der Abwärtsbewegung, dessen Einleitung sonst immer einen gewissen überschuß an lotrechter
Kraft erfordert, beginnt im Anschluß an eine erzwungene Aufwärtsbewegung nun als
selbständige Abwärtsbewegung, bei welcher nur noch die gegenüber der ruhenden Reibung
geringere gleitende Reibung zu überwinden ist.
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Da beim Absinken die Preßflüssigkeit aus den Zylinderräumen widerstandslos
gedrückt wird, hat man nicht nur eine gute Kontrollmöglichkeit über den Verlauf
der Absenkung, sondern auch das Mittel in der Hand, die Absenkung jederzeit zu steuern
bzw. so zeitig zu stoppen, daß der Schaft des Senkkastens nicht wie ein Fallbär
auf den Schneidenteil stößt. Der Schaft wird also, bildlich gesprochen, von Stufe
zu Stufe herabgereicht.
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Gegenüber den bekannten Verfahren, die versuchen, zur Überwindung
der ruhenden Reibung die lotrechte Last des Senkkastens auf mehr oder weniger aufwendige
Art zu erhöhen, hat das Verfahren gemäß der Erfindung die großen Vorteile, daß nur
mit bekannten bzw. zu ermittelnden Kräften operiert wird, daß alle Vorgänge in jeder
Phase kontrolliert und dirigiert werden und daß keinerlei Massen nötig sind, die
etwa zusätzlich beschafft und später unter Kostenaufwand wieder entfernt werden
müssen. Ferner wird bei der Handhabung der Absenkung nach der Erfindung keinerlei
Erschütterung, wie etwa durch die Sprengung, in den umgebenden Boden übertragen.
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Der wirtschaftliche Aufwand besteht in der Herstellung des Schneiden-Unterstückes
und der Installation der Pressen; verglichen mit anderen Maßnahmen und besonders
im Hinblick auf die erreichbaren Vorteile ist er als geringfügig zu bezeichnen.
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Bei geeigneter Ausführung der Schneide ist es schließlich noch möglich,
dem Schneidenteil eine gewisse Tendenz der Absinkrichtung durch einseitig höhere
Pressendrücke zu geben und dadurch die beabsichtigte Endlage mit großer Sicherheit
zu erreichen, unter Korrektur von sich entwickelnden Schiefstellungen, die ein Verklemmen
des Senkkastens herbeiführen könnten.
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In Ergänzung zu der im Prinzip geschilderten Vorrichtung kann bei
einer Ausführung in Stahlbeton eine weitere Verbesserung in an sich bekannter Weise
angeordnet werden durch den Einbau einer Reihe von Zuleitungen mit nach oben gerichteten
Austrittskanälen innerhalb des Mantels, durch welche der beim Vortreiben der Schneide
entstehende Ringhohlraum von etwa eingedrungenem Boden freigespült wird, wobei gleichzeitig
die aus dem Schlitz zwischen dem Schleppblech der Schneide und dem Schaftmantel
nach oben austretende Spülflüssigkeit, z. B. Druckwasser, die Mantelfläche reibungsmindernd
bespült.
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In geeigneten Fällen, besonders bei großen Tiefen, kann zweckmäßig
bei dem Verfahren gemäß der Erfindung zur Verminderung der Mantelreibung eine thixotrope
Flüssigkeit verwendet werden, wobei der thixotrope Mantel im Maße des Absinkens
von unten nachgepreßt wird.
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Das Verfahren kann sowohl bei offenen Brunnen, Schächten und Senkkästen
beliebiger Grundrißgestaltung wie auch bei Druckluftsenkkästen Anwendung finden,
wobei nur der Schneidenteil als Arbeitskammer auszubilden ist. Der Schneidenteil
kann in Stahl oder Stahlbeton< oder in Kombination beider Baustoffe ausgeführt
werden, wobei unter Umständen auch Spannbeton für in der Höhe sehr gedrückte Schneiden
zweckmäßig sein kann.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der zur Durchführung
des Verfahrens gemäß der Erfindung dienenden Vorrichtung dargestellt.
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Es zeigt Fig. 1 einen Senkkasten mit einem aus einer Stahlkonstruktion
bestehenden Schneidenteil, welcher aus einer Schneide a und einer Konsole
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mit einer unteren Aufstandsfläche c und einer oberen Auflagerfläche
d für Pressen e besteht. Wenn die Pressen e voll ausgefahren sind,
ist die untere Aufstandsfläche c die das gesamte Gewicht auf den Untergrund übertragende
Grundfläche, auf welcher dann nach Umschaltung der Pressen und am Ende des Absinkens
der Senkkasten steht.
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Fig.2 zeigt die Ausbildung des Schneidenteils aus Stahlbeton mit einer
kurzen Stahlschneide j mit einem nach oben verlängerten Schneidenmantel g aus Blech,
der einen nach unten über die Pressenkammer verlängerten Teil des Schaftmantels
übergreift, wobei ein Ringhohlraum i gegebenenfalls für die Einleitung eines Druckwasserstrahles
oder einer thixotropen Suspension in den Raum zwischen dem Erdreich und dem Schaftmantel
in an sich bekannter Weise nutzbar gemacht werden kann. Der verlängerte Teil j des
Schaftmantels besteht dabei aus Stahlbeton. Statt dessen kann, wie Fig. 3 zeigt,
ein mit dem Schaftmantel verbundener Stahlzylinder k angeordnet werden; diese Anordnung
hat den Vorteil, daß der für die Schneidenausbildung maßgebende Hebelarm geringer
gehalten werden kann als bei der Ausführung nach Fig. 2.