DE3824394C2 - Verfahren zum Einbau eines Bündelspannglieds großer Länge für Spannbeton mit nachträglichem Verbund - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbau eines Bündelspannglieds großer Länge für Spannbeton mit nachträglichem Verbund gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere im Offshore-Bereich besteht oft die Notwendigkeit, vergleichsweise hohe Bauwerksteile, z. B. vom Meeresboden bis über den Wasserspiegel hinausreichende Gründungselemente für Plattformen oder dergleichen in Spannbeton auszuführen. Üblicherweise werden diese Gründungselemente zunächst in einem Dock, dann in entsprechender Wassertiefe schwimmend im Wege der Gleitbauweise hergestellt, wobei das betreffende Bauwerksteil im Ausmaß seines Emporwachsens in die Tiefe sinkt. Im Zuge der Gleitbauweise können zwar schlaffe Bewehrungen und auch Hüllrohre zur Bildung von Spannkanälen eingebaut werden; die Spannglieder selbst können aber grundsätzlich erst nach Fertigstellung der Bauwerksteile selbst auf ganze Länge eingeführt, gespannt und verankert werden.

Da die Abmessungen solcher Kunstbauten schon aus wirtschaftlichen Gründen optimiert, d. h. möglichst gering gehalten werden, besteht das Problem, Spannglieder, meist Bündelspannglieder, für hohe Belastungen in sehr enge Spannkanäle einzuführen, die nur von einer Seite her zugänglich sind; das andere Ende liegt nicht selten 50 m und mehr unterhalb des Meeresspiegels. Dabei muß in diesem engen Spannkanal zugleich eine zuverlässige Verankerung erreicht werden, da nachträgliche Korrekturen nicht möglich sind. Diese Verankerung darf nicht mehr Platz beanspruchen als das Spannglied selbst, da das Hüllrohr für den Spannkanal, um das Spannglied einführen zu können, grundsätzlich über die gesamte Länge mit gleichem Durchmesser durchgeführt werden muß.

Das Einführen von Zuggliedern aus Stahl in nur von einem Ende her zugängliche Hohlräume ist zwar bei der Herstellung von Erd- und Felsankern grundsätzlich bekannt. Hier wird auch durch Injizieren einer Verankerungslänge in der Tiefe des Bohrloches mit erhärtendem Material eine Verankerungsstrecke erzeugt, die der festen Verankerung des Zuggliedes dient, das dann vom luftseitigen Ende her gespannt und mittels aus dem Spannbetonbau bekannter Ankervorrichtungen verankert wird. Die freie Stahllänge zwischen der Verankerungsstrecke und der luftseitigen Ankervorrichtung bleibt grundsätzlich frei dehnbar.

Bei der Verankerung von durch seitliche Kräfte belasteten Bauwerken, wie Stützmauern, Talsperrenmauern, Wehranlagen oder dergleichen ist es auch bekannt geworden, Bewehrungseinlagen mit an ihren Enden angeordneten Verdickungen in Löcher im Baugrund einzuführen und dort durch Vergießen mit Zementmörtel oder dergleichen zu verankern (DE-PS 6 18 328).

Die bei der Herstellung von Erd- und Felsankern bekannten Maßnahmen lassen sich nicht ohne weiteres auf die Herstellung von Spannbeton übertragen. Zum einen steht im Erdboden grundsätzlich genügend Platz zur Verfügung, um ausreichend große Bohrlöcher zu erzeugen, selbst wenn mit deren Durchmesser auch der Aufwand steigt. Außerdem ist es fast immer möglich, dann, wenn sich bei einer späteren Kontrolle ein Anker als nicht ausreichend tragfähig erweist, zusätzlich einen neuen Anker zu setzen. Dies ist bei Bauwerksteilen, die den Anforderungen an Bauteile aus Spannbeton genügen müssen, grundsätzlich nicht möglich.

Aus diesem Grunde hat man sich bei den eingangs geschilderten Bauaufgaben damit beholfen, die bei der Errichtung der Bauwerksteile aufgeführten Spannkanäle am unteren Ende mit haarnadelförmigen Umkehrstellen zu versehen, um so ein in einen solchen Spannkanal eingeführtes Spannglied an seinen beiden Enden von der Luftseite her spannen zu können. Da diese haarnadelförmigen Spannkanäle sich im Bereich der Umkehrstellen überdecken müssen, weil nur vergleichsweise große Krümmungsradien möglich sind, bedingt dies eine bedeutend größere Dicke der Bauwerksteile. Außerdem haben Spannglieder, auch in Form von Stahldrahtlitzen, eine zwar große, aber immerhin begrenzte Länge, so daß mit solchen haarnadelförmigen Spanngliedern nur Bauteilhöhen zu erreichen sind, die maximal der halben Spanngliedlänge entsprechen. Bei größeren Bauwerkshöhen sind Zwischenstöße mit wiederum haarnadelförmig ausgebildeten Spanngliedern notwendig.

Ganz allgemein ist es aus dem Stahlbeton- und Spannbetonbau auch bekannt, den Verbund von Bewehrungselementen örtlich durch zusätzliche Maßnahmen zu verbessern, beispielsweise durch Anbringen von Oberflächenprofilierungen, Verankerungskörpern oder dergleichen. So ist es z. B. bekannt, ein Spannglied, wie eine Litze oder einen Draht, bereits werkmäßig auf seine gesamte Länge mit fest daran angebrachten, gegenüber seinem Umfang stark hervortretenden ringförmigen Erhebungen zu versehen (DE 24 30 170 A1). Dadurch soll das Spannglied, das durch seine Oberflächengestalt selbst keine ausreichenden Verbundeigenschaften hat, so ausgebildet werden, daß es auf seine gesamte Länge einen Verbund ermöglicht; zugleich soll durch die Erhebungen ein ausreichender Abstand zwischen den ein Bündel bildenden Spanngliedern sichergestellt werden.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, um ein Spannglied, das in einen nur an einem Ende zugänglichen Spannkanal einzubauen ist, so auszubilden und in einer solchen Weise einzubauen, daß es nicht nur auch an dem nicht zugänglichen Ende zuverlässig verankert, sondern daß die satte Ausfüllung des Spannkanals zur Herstellung des nachträglichen Verbundes auch kontrolliert werden kann.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Während hinsichtlich der gegenständlichen Merkmale des Bündelspannglieds gemäß Patentanspruch 1 die Sicherheit der Verankerung auf engstem Raum im Vordergrund steht, ist dies hinsichtlich der Verfahrensmerkmale vor allem die Kontrollierbarkeit der Sicherheit. So ist es zur exakten Injektion der Verankerungslänge L_v und der späteren Injektion der Spannlänge L_s nicht nur erforderlich, zwei voneinander getrennte Injizierleitungen vorzusehen, die an beiden Enden der Verankerungslänge enden und deren Kontrolle ermöglichen, sondern auch den Spannkanal zuvor mit Süßwasser zu füllen und am luftseitigen Ende abzuschließen, um so das erhärtende Material aufsteigend gegen den Druck des darüber befindlichen Wassers injizieren zu können, das durch das aufsteigende Material verdrängt wird. Nur so ist es möglich, mit Sicherheit die Injektion der Verankerungslänge zu kontrollieren und die zugleich der Kontrolle dienende zweite Injizierleitung B freizuspülen, um sie für den späteren Injiziervorgang der Spannlänge L_s wieder verfügbar zu halten. Von Vorteil ist weiterhin, wenn die beiden Injizierleitungen A und B außerhalb des Spannkanals verlaufen; dadurch kann der Durchmesser des Spannkanals geringer gehalten werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen zweifach unterbrochenen Längsschnitt durch ein Bauwerksteil, z. B. eine Wand, mit in einen Spannkanal eingeführtem Spannglied,

Fig. 2 eine schematische Abwicklung der Einzelelemente des Spannglieds im Bereich der Verankerungslänge,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 und

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 sowie die

Fig. 5a bis i in jeweils schematischer Darstellung aufeinanderfolgende Arbeitszustände bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Wand 1, z. B. eine Zellenwand eines aus mehreren Zellen bestehenden Bauwerks aus Stahlbeton dargestellt. Dabei ist angenommen, daß sich die Wand am unteren Ende auf den Meeresboden oder auf ein Fundament gründet, während das obere Ende sich oberhalb des Wasserspiegels befindet; die Höhe des Bauwerks kann 85 m und mehr betragen.

Im Inneren des Bauwerksteils 1 ist durch ein in dieses eingebettetes Hüllrohr 2 ein Spannkanal 3 gebildet, in den ein Bündelspannglied 4 eingesetzt ist. Das Bündelspannglied 4 ist in der Darstellung der Fig. 1 nur aus drei Einzelelementen 5 bestehend dargestellt; es besteht tatsächlich aus einer größeren, grundsätzlich beliebigen Anzahl von Einzelelementen, im Beispiel der Fig. 2 bis 4 aus neunzehn Elementen 5, z. B. Stahldrahtlitzen. Neben der Spannbewehrung in Form solcher Spannglieder 4 umfaßt das Bauwerksteil 1 noch eine schlaffe Bewehrung 6, die in Fig. 1 lediglich entlang der Außenwand angedeutet ist.

Die Einzelelemente 5 sind, wie Fig. 4 zeigt, am unteren Ende 7 in dichter Lage zueinander miteinander verschweißt. In dem darüberliegenden, die Verankerungslänge L_v bildenden Bereich sind sie mit Mitteln 8 zur örtlich konzentrierten Krafteinleitung versehen. Diese Mittel 8 sind zweckmäßigerweise auf die einzelnen Stahldrahtlitzen 5 im Wege des Fließpressens aufgepreßte metallische Hülsen; sie sind, wie insbesondere Fig. 2 zeigt, in gleichen Abständen l voneinander gruppenweise zusammengefaßt, um sie über die Verankerungslänge L_v möglichst gleichmäßig zu verteilen. In diesem Bereich ist das Bündel aus den Einzelelementen 5 z. B. durch eine Umwicklung 9 (Fig. 3) fixiert.

Innerhalb des Bauwerksteils 1, aber außerhalb des Spannkanals 3 sind parallel zu diesem schlauchartige Leitungen hochgeführt, und zwar eine Injizierleitung A, die am unteren Ende der Verankerungslänge L_v bei 10 in den Spannkanal 3 mündet, und eine Spül- und Injizierleitung B, die etwa an der Grenze zwischen der Verankerungslänge L_v und der darüberliegenden Spannlänge L_s bei 11 in den Spannkanal 3 mündet. Eine weitere Leitung C führt von der Luftseite her in den Bereich des Spannkanals 3 unterhalb der Ankervorrichtung 12; eine vierte Leitung D ist an eine Abdeckkappe 13 angeschlossen, mit der der Spannkanal 3 im Bereich der Ankervorrichtung 12 während des Bauzustandes zeitweise verschlossen werden kann. Wenn der Durchmesser des Hüllrohres 2 entsprechend groß gewählt werden kann, ist es grundsätzlich auch möglich, die Leitungen A und B innerhalb des Spannkanals 3 zu führen.

Wie im einzelnen beim Einbau des Spanngliedes verfahren wird, wie dieses gespannt und in Verbund mit dem Bauwerksteil gebracht wird, wird nachstehend anhand der schematisch einige Arbeitsphasen symbolisierenden Darstellungen der Fig. 5a bis i erläutert.

Fig. 5a zeigt schematisch den Bauzustand nach der Herstellung des Spannkanals 3 mit den Injektionsleitungen A, B und C. Es ist erkennbar, daß die Leitung A am unteren Ende der Verankerungslänge L_v bei 10 in den Spannkanal 3 mündet; die Leitung B im Grenzbereich zwischen der Verankerungslänge L_v und der Spannlänge L_s bei 11 und die Leitung C etwas unterhalb des oberen Endes des Spannkanals 3.

Wenn es sich wie bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel um die Herstellung eines Bauwerksteils handelt, das schwimmend im Meerwasser gehalten ist, muß Vorsorge dagegen getroffen werden, daß der Spannkanal 3 sich nicht etwa mit Meerwasser füllt, das aggressive Eigenschaften hat und korrodierend sowohl auf das den Spannkanal 3 bildende Hüllrohr 2, wie auch auf das später einzuführende Spannglied 4 wirken kann. Der Spannkanal 3 wird deshalb zunächst mit Süßwasser gefüllt, was in Fig. 5b angedeutet ist. In den mit Süßwasser gefüllten Spannkanal 3 wird dann gemäß Fig. 5c das Spannglied 4 abgesenkt; es ist an seinem unteren Ende in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise mit Mitteln 8 zur zusätzlichen Verankerung versehen und am oberen Ende in einer Ankerscheibe 12 in an sich bekannter Weise verankert. In diesem Bauzustand wird der Spannkanal 3 an seinem oberen Ende im Bereich der Ankervorrichtung durch eine Abdeckkappe 13 verschlossen, an die eine Leitung D angeschlossen ist.

In dem in Fig. 5d dargestellten Bauzustand wird nun durch die Leitung A erhärtendes Material 14 in den Spannkanal 3 injiziert, das diesen vom Grunde her aufsteigend ausfüllt. Die Leitungen C und D sind geschlossen, so daß das den Spannkanal 3 ausfüllende Süßwasser durch die Leitung B entweicht. Der Spannkanal 3 ist dann über den Bereich der Verankerungslänge L_v vollständig gefüllt, wenn das erhärtende Material 14 am oberen Ende der Leitung B austritt. Die Injektion wird dann beendet und die Leitung A am oberen Ende geschlossen.

Im nächsten Arbeitsgang (Fig. 5e) wird über die Leitung D Süßwasser eingepreßt (Pfeil 15), durch das zunächst das noch in der Leitung B verbliebene erhärtende Material 14 ausgespült und der Spannkanal 3 bis unter die Ebene der Mündung 11 der Leitung B freigespült wird. Damit ist sichergestellt, daß einerseits die erforderliche Verankerungslänge L_v erreicht wird, daß andererseits aber auch die Leitung B für die später erfolgende Injektion der Spannlänge L_s wieder zur Verfügung steht. Dieser Spülvorgang wird fortgesetzt, bis das Material 14 erhärtet ist, um sicherzustellen, daß nicht durch Nachsacken von Resten die Mündung 11 der Leitung B in den Spannkanal 3 etwa wieder zugesetzt wird. Dabei kann es zweckmäßig sein, mehrere nebeneinander gelegene Spannkanäle 3 in der aus Fig. 5f angedeuteten Weise miteinander zu verbinden. Durch eine ovale Form der Austrittsöffnungen der Leitungen A und B in den Spannkanal, etwa in Gestalt eines Langloches, kann gewährleistet werden, daß selbst bei Absetzen des erhärtenden Materials der Durchgang offen bleibt.

Nach dem Erhärten des Injektionsmaterials 14 kann das Spannglied 4 gespannt werden (Fig. 5g). Hierzu dient eine hydraulische Presse 16, die in an sich bekannter Weise auf die Ankerscheibe 12 aufgesetzt wird. Die Einzelelemente werden dann in ebenfalls an sich bekannter Weise in der Ankerscheibe 12 verankert.

Nach Abschluß der Spannarbeiten wird wieder eine Abdeckkappe 13′ aufgesetzt und durch die Leitung B nunmehr in umgekehrter Richtung erhärtendes Material 14 vom Grunde der Spannlänge L_s an aufsteigend injiziert, bis es nacheinander aus den Leitungen C und D austritt (Fig. 5h). Zur Vermeidung des Absetzens von Wasser aus dem Injektionsmaterial kann nach Schließen der Leitung B am oberen Ende gegebenenfalls durch die Leitung C erhärtendes Material 14 nachinjiziert werden (Fig. 5i). Durch die am höchsten Punkt der Abdeckkappe 13′ austretende Leitung D kann sichergestellt werden, daß der gesamte Spannkanal 3 bis einschließlich des Bereiches der Ankervorrichtung 12 satt mit erhärtendem Material 14 gefüllt ist.

Claims (4)

1. Verfahren zum Einbau eines Bündelspannglieds großer Länge für Spannbeton mit nachträglichem Verbund, aus einer Mehrzahl von Einzelelementen, wie Stahlstäben, -drähten oder -drahtlitzen, das in einen in einem Bauwerksteil z. B. durch Einbau eines Hüllrohrs vorbereiteten, vertikal oder geneigt verlaufenden und nur an einem Ende zugänglichen Spannkanal einführbar und an diesem Ende mittels einer eine Ankerscheibe aufweisenden Ankervorrichtung gegenüber dem Bauwerksteil abstützbar ist, wobei die Einzelelemente an dem der Ankervorrichtung gegenüberliegenden Ende des Spannglieds fest miteinander verbunden und zur Verankerung über eine bestimmte Verankerungslänge mit Mitteln zur zusätzlichen Verankerung in dem zur Herstellung des nachträglichen Verbundes in den Spannkanal zu injizierenden erhärtenden Material versehen sind, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) der Spannkanal (3) wird mit Süßwasser gefüllt und nach dem Einführen des Spannglieds (4) am luftseitigen Ende durch eine Kappe (13) abgeschlossen (Fig. 5c);
• b) mittels einer ersten, am unteren Ende der Verankerungslänge (L_v) mündenden Injizierleitung (A) wird erhärtendes Material (14) über den Bereich der Verankerungslänge (L_v) in den Spannkanal (3) aufsteigend injiziert, wobei das dabei verdrängte Süßwasser durch eine zweite, am oberen Ende der Verankerungslänge (L_v) mündende Spül- und Injizierleitung (B) entweicht (Fig. 5d);
• c) das beim Injizieren etwa in den Bereich der über der Verankerungslänge (L_v) liegenden Spannlänge (L_s) eingedrungene erhärtende Material wird mittels Spülen vom freien Ende des Spannkanals (3) her durch die zweite Spül- und Injizierleitung (B) entfernt (Fig. 5e);
• d) nach dem Erhärten des injizierten Materials (14) wird das Spannglied (4) gespannt und am freien Ende des Spannkanals (3) mittels der Ankervorrichtung (12) verankert (Fig. 5g);
• e) schließlich wird mittels der zweiten Spül- und Injizierleitung (B) erhärtendes Material (14) über den Bereich der Spannlänge (L_s) des Spannglieds (4) in den Spannkanal (3) aufsteigend injiziert (Fig. 5h).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Injizierleitungen (A, B) außerhalb des Spannkanals (3) geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülvorgang bis zum Beginn des Erhärtens des Materials (14) fortgesetzt bzw. periodisch wiederholt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der luftseitige Verankerungsbereich über eine dritte, außerhalb des Spannkanals (3) verlaufende und unterhalb der Ankervorrichtung (12) in diesen mündende Injizierleitung (C) mit erhärtendem Material (14) nachinjiziert wird.