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EP4296431A1 - Method for laying out and forming a supporting wall in the ground and supporting wall - Google Patents

Method for laying out and forming a supporting wall in the ground and supporting wall Download PDF

Info

Publication number
EP4296431A1
EP4296431A1 EP22180995.7A EP22180995A EP4296431A1 EP 4296431 A1 EP4296431 A1 EP 4296431A1 EP 22180995 A EP22180995 A EP 22180995A EP 4296431 A1 EP4296431 A1 EP 4296431A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ground
support beams
stiffness
mortar
wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22180995.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus IDDA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bauer Spezialtiefbau GmbH
Original Assignee
Bauer Spezialtiefbau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bauer Spezialtiefbau GmbH filed Critical Bauer Spezialtiefbau GmbH
Priority to EP22180995.7A priority Critical patent/EP4296431A1/en
Priority to PCT/EP2023/060898 priority patent/WO2023247094A1/en
Publication of EP4296431A1 publication Critical patent/EP4296431A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D15/00Handling building or like materials for hydraulic engineering or foundations
    • E02D15/02Handling of bulk concrete specially for foundation or hydraulic engineering purposes
    • E02D15/06Placing concrete under water
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D15/00Handling building or like materials for hydraulic engineering or foundations
    • E02D15/08Sinking workpieces into water or soil inasmuch as not provided for elsewhere
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E02D3/126Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil and mixing by rotating blades
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/20Bulkheads or similar walls made of prefabricated parts and concrete, including reinforced concrete, in situ

Definitions

  • the invention relates to a method for designing and forming a supporting wall in the ground with a required target wall strength from a floor mortar, which is produced in the ground by mixing soil material and a cement suspension, and vertically directed support beams, which are set into the floor mortar and arranged therein , wherein the arrangement of the support beams is designed with an overall beam stiffness, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a retaining wall in the ground with a required target wall strength made of a soil mortar which is produced in the ground by mixing soil material and a cement suspension and vertically directed supports which are set and arranged in the ground mortar to form the retaining wall, wherein the arrangement of the support beams is designed with an overall beam stiffness, according to the preamble of claim 10.
  • Such a retaining wall can serve, for example, as a construction pit enclosure.
  • Such a method of creating a retaining wall in the ground from a soil mortar is also called the CSM TM method.
  • a major advantage of the process for creating a retaining wall with a soil mortar is that there is little or ideally no waste of removed soil material that needs to be disposed of. This reduces transportation and landfill costs for removed soil material. In addition, the consumption of gravel and sand and the associated costs are reduced accordingly or, ideally, even avoided entirely.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a supporting wall with which particularly good safety and economic efficiency can be achieved with a supporting wall in the ground.
  • the object is achieved on the one hand by a method with the features of claim 1 and on the other hand by a supporting wall with the features of claim 10.
  • the method according to the invention is characterized in that the support beams are arranged in such a way that the designed overall beam stiffness is smaller than the required target wall stiffness, and that when designing and arranging the support beams, an additional stiffness component is included, which results from at least one adjacent wall section Floor mortar results.
  • a basic idea of the invention is to design the necessary support beams in terms of their size, number and arrangement when forming a supporting wall from a soil mortar in such a way that their total total beam stiffness is smaller than a designed and required target wall stiffness of the supporting wall. In this way, material for support beams can be saved and the effort required to adjust support beams can be reduced. This reduces the work and time required and therefore the costs of creating the retaining wall.
  • the target wall stiffness can be specified in particular by a building approval authority or by static specifications for a building to be built.
  • the invention is based on the finding that in the case of a retaining wall made of soil mortar, the surrounding soil mortar demonstrably contributes to the wall rigidity of the retaining wall.
  • the total beam stiffness of the set support beams can be at least 10%, preferably at least 20%, below the required value for the target wall stiffness of the supporting wall to be formed.
  • the invention is based on intensive tests and calculations by the applicant that, depending on its design, the floor mortar contributes a reliable portion of the stiffness and also the strength of the supporting wall.
  • a preferred embodiment of the invention is that, apart from the support beams, no additional reinforcing elements are introduced into the floor mortar. As a test, only the essentially vertically directed support beams are inserted into the hole in the floor with the floor mortar before the floor mortar has hardened. Additional cross beams or cross plates on the support beams can be omitted.
  • support beams are longitudinal or support profiles produced by rolling or casting with a substantially uniform cross-sectional profile.
  • steel beams in particular with the C-profile, an H-profile or an I-profile, are used as support beams.
  • Such steel support beams are available relatively inexpensively and reliably as standard profiles with a specified stiffness and strength.
  • a further preferred embodiment variant of the invention is that the support beams are kept free of composite elements to the floor mortar.
  • the elongated steel supports can be kept free of screws, hooks or other projections, which would otherwise have to be attached to the elongated support supports in a complex manner before being introduced into the floor mortar.
  • ym is the partial safety factor for the material with a magnitude of preferably between 1.5 - 1.8 [-].
  • fcd is the reduced value of the compressive strength of the building material with a magnitude of preferably between 0.5 - 30 [MPa].
  • fmk is the unreduced value of the compressive strength of the building material with a magnitude of preferably between 0.5 - 50 [MPa].
  • Acx is the area of the pressure area in cross section with a magnitude of preferably between 0.5 - 3 [m 2 ].
  • Dcd is the compressive force.
  • the order of magnitude results from the calculation of the values given above [MN].
  • ecd is an inner lever arm of Dcd with a magnitude of preferably between 0.1 -0.5 [m].
  • the retaining wall in the ground can be made using the ground mortar in any suitable way.
  • a milling slot is formed in the ground by milling, with removed soil material in the milling slot being processed into the ground mortar by feeding and mixing it with a cement suspension.
  • the soil mortar is thus formed in situ within the milling slot by mixing the milled soil material with the supplied cement suspension.
  • the cement suspension can be fed directly into the area of the cutting wheels on a trench wall cutter.
  • the milling wheels can take on a multiple function, namely milling off the soil material and at the same time mixing the milled soil material with the supplied cement suspension. In this way, a floor mortar can be created directly in the milling slot in a particularly expedient manner.
  • a further preferred embodiment variant of the invention is that a borehole is formed in the ground by drilling, with removed soil material in the borehole being processed to feed and mix with a cement suspension to form the ground mortar.
  • the borehole can in particular be created by an earth drilling device with an elongated drilling tool, which has a removal device on its underside for removing soil material.
  • the removed soil material can be conveyed into a rear area of the borehole via a screw conveyor.
  • mixing elements protruding radially on a drill string can be arranged, through which the drilled and crushed soil material is mixed with supplied cement suspension to form the floor mortar.
  • the cement suspension can preferably be supplied via a hollow drill string of the drilling tool and exit into the borehole at the lower end of the drill string and/or through outlet openings along the drill string.
  • a particularly efficient method variant results from the fact that, to form the supporting wall, several boreholes are formed next to each other in the ground by drilling.
  • the drilling tools can be arranged and designed parallel to one another in such a way that they create overlapping drill holes so that elongated slot elements can be created in the ground.
  • the invention further comprises a support wall in the ground, which is characterized in that the support beams are arranged such that the designed total beam stiffness is smaller than the required target wall stiffness, and that the support beams are designed and arranged with an additional stiffness component, which results from at least one adjacent wall section made of floor mortar.
  • the supporting wall can in particular be formed by the method according to the invention described above. This can result in the advantages described above.
  • the retaining wall can form a linear or curved wall in the ground.
  • a particularly preferred embodiment of the supporting wall according to the invention is that it is designed in a ring shape to form an excavation pit enclosure.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslegen und Bilden einer Stützwand im Boden mit einer geforderten Soll-Wandsteifigkeit aus einem Bodenmörtel, welcher im Boden durch Vermischen von Bodenmaterial und einer Zementsuspension hergestellt wird und vertikal gerichteten Stützträgern, welche in den Bodenmörtel eingestellt und darin angeordnet werden, wobei die Anordnung der Stützträger mit einer Gesamtträgersteifigkeit ausgelegt ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stützträger derart angeordnet werden, dass die ausgelegte Gesamtträgersteifigkeit kleiner als die geforderte Soll-Wandsteifigkeit ist, und dass bei der Auslegung und Anordnung der Stützträger ein zusätzlicher Steifigkeitsanteil zugerechnet wird, welcher sich aus zumindest einem angrenzenden Wandabschnitt aus Bodenmörtel ergibt.The invention relates to a method for designing and forming a supporting wall in the ground with a required target wall stiffness from a soil mortar, which is produced in the ground by mixing soil material and a cement suspension, and vertically directed support beams, which are set in the ground mortar and arranged therein, wherein the arrangement of the support beams is designed with an overall beam stiffness. According to the invention, it is provided that the support beams are arranged in such a way that the designed overall beam stiffness is smaller than the required target wall stiffness, and that when designing and arranging the support beams, an additional stiffness component is included, which consists of at least one adjacent wall section made of floor mortar results.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auslegen und Bilden einer Stützwand im Boden mit einer geforderten Soll-Wandfestigkeit aus einem Bodenmörtel, welche im Boden durch Vermischen von Bodenmaterial und einer Zementsuspension hergestellt wird, und vertikal gerichteten Stützträgern, welche in den Bodenmörtel eingestellt und darin angeordnet werden, wobei die Anordnung der Stützträger mit einer Gesamtträgersteifigkeit ausgelegt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for designing and forming a supporting wall in the ground with a required target wall strength from a floor mortar, which is produced in the ground by mixing soil material and a cement suspension, and vertically directed support beams, which are set into the floor mortar and arranged therein , wherein the arrangement of the support beams is designed with an overall beam stiffness, according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Stützwand im Boden mit einer geforderten Soll-Wandfestigkeit aus einem Bodenmörtel, welcher im Boden durch Vermischen von Bodenmaterial und einer Zementsuspension hergestellt ist und vertikal gerichteten Trägern, welche zum Bilden der Stützwand in den Bodenmörtel eingestellt und darin angeordnet sind, wobei die Anordnung der Stützträger mit einer Gesamtträgersteifigkeit ausgelegt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.The invention further relates to a retaining wall in the ground with a required target wall strength made of a soil mortar which is produced in the ground by mixing soil material and a cement suspension and vertically directed supports which are set and arranged in the ground mortar to form the retaining wall, wherein the arrangement of the support beams is designed with an overall beam stiffness, according to the preamble of claim 10.

Aus der EP 1452645 B2 geht ein Verfahren zum Erstellen einer Schlitzwand im Boden hervor, bei welchem eine Schlitzwandfräse mit drehend angetriebenen Fräsrädern in den Boden abgesenkt wird, wobei Bodenmaterial abgeräumt und zerkleinert wird. Das abgeräumte Bodenmaterial wird innerhalb des Frässchlitzes mit einer abbindbaren Flüssigkeit durchmischt, wobei ein sogenannter Bodenmörtel gebildet wird. Vor einem Aushärten des Bodenmörtels wird die Schlitzwandfräse wieder aus dem mit Bodenmörtel gefüllten Frässchlitz rückgezogen. Weiterhin ist es möglich, vor dem Aushärten des Bodenmörtels zu der Stützwand Stützträger über einen Kran in den Bodenmörtel einzusetzen.From the EP 1452645 B2 describes a method for creating a diaphragm wall in the ground, in which a diaphragm wall cutter with rotating cutting wheels is lowered into the ground, whereby soil material is cleared away and shredded. The cleared soil material is mixed with a setting liquid within the milling slot, forming a so-called soil mortar. Before the soil mortar hardens, the trench wall cutter is withdrawn from the milling slot filled with soil mortar. Furthermore, it is possible to insert support beams into the floor mortar using a crane before the floor mortar has hardened to form the supporting wall.

Eine derartige Stützwand kann beispielsweise als eine Baugrubenumschließung dienen.Such a retaining wall can serve, for example, as a construction pit enclosure.

Ein derartiges Verfahren zum Herstellen einer Stützwand im Boden aus einem Bodenmörtel wird auch als CSM - Verfahren bezeichnet.Such a method of creating a retaining wall in the ground from a soil mortar is also called the CSM method.

Grundsätzlich ist es auch bekannt, mittels einer Bohr- und Mischschnecke und insbesondere einer Anordnung von parallelen nebeneinander angeordneten Bohr- und Mischschnecken in ähnlicher Weise eine Stütz- oder Bohrwand im Boden aus einem Bodenmörtel zu bilden. Dabei wird das beim Bohren abgetragene Bodenmaterial noch in der Bohrung mit einer abbindbaren Flüssigkeit zum Bilden eines Bodenmörtels vermengt. Zum Erreichen einer gewünschten Tragfähigkeit der Wand werden in den Bodenmörtel Stützträger vertikal eingesetzt.In principle, it is also known to similarly form a supporting or drilling wall in the ground from a soil mortar by means of a drilling and mixing screw and in particular an arrangement of parallel drilling and mixing screws arranged next to one another. The soil material removed during drilling is mixed with a setting liquid in the hole to form a soil mortar. To achieve the desired load-bearing capacity of the wall, support beams are inserted vertically into the floor mortar.

Ein großer Vorteil der Verfahren zur Erstellung einer Stützwand mit einem Bodenmörtel besteht darin, dass kaum oder idealerweise kein Abraum an abgetragenen Bodenmaterial anfällt, der entsorgt werden muss. Dies reduziert Transport- und Deponiekosten für abgetragenes Bodenmaterial. Zudem wird ein Verbrauch von Kies und Sand und damit verbundenen Kosten entsprechend reduziert oder im Idealfall sogar ganz vermieden.A major advantage of the process for creating a retaining wall with a soil mortar is that there is little or ideally no waste of removed soil material that needs to be disposed of. This reduces transportation and landfill costs for removed soil material. In addition, the consumption of gravel and sand and the associated costs are reduced accordingly or, ideally, even avoided entirely.

Allerdings ist bei der Nutzung von Bodenmörtel, welcher in situ in einem Frässchlitz oder einem Bohrloch erzeugt wird, hinsichtlich einer Querkraftbelastung, welche eine Stützwand im Boden ausgesetzt ist, kein definierter Festigkeitswert zuordbar. Für diese Belastung ist es bei der Erstellung von Stützwänden mit Bodenmörtel üblich, Stützträger so auszulegen und in der Stützwand anzuordnen, dass eine geforderte Soll-Wandsteifigkeit schon allein durch die Gesamtträgersteifigkeit der eingestellten Stützträger gegeben und sichergestellt ist. Die Summe der Steifigkeiten/Festigkeiten der eingesetzten Stützträger ist somit größer als die geforderte Soll-Wandsteifigkeit oder Gesamtfestigkeit der zu erstellenden Stützwand.However, when using soil mortar, which is created in situ in a milling slot or a borehole, no defined strength value can be assigned with regard to the transverse force load that a retaining wall in the ground is exposed to. For this load, when creating retaining walls with floor mortar, it is common practice to design support beams and arrange them in the retaining wall in such a way that the required target wall stiffness is given and ensured solely by the overall beam stiffness of the set support beams. The sum of the stiffness/strength of the support beams used is therefore greater than the required target wall stiffness or overall strength of the supporting wall to be created.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Stützwand anzugeben, mit welchen eine besonders gute Sicherheit und Wirtschaftlichkeit bei einer Stützwand im Boden erreicht werden.The invention is based on the object of specifying a method and a supporting wall with which particularly good safety and economic efficiency can be achieved with a supporting wall in the ground.

Die Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch eine Stützwand mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.The object is achieved on the one hand by a method with the features of claim 1 and on the other hand by a supporting wall with the features of claim 10.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stützträger derart angeordnet werden, dass die ausgelegte Gesamtträgersteifigkeit kleiner als die geforderte Soll-Wandsteifigkeit ist, und dass bei der Auslegung und Anordnung der Stützträger ein zusätzlicher Steifigkeitsanteil zugerechnet wird, welcher sich aus zumindest einem angrenzenden Wandabschnitt aus Bodenmörtel ergibt.The method according to the invention is characterized in that the support beams are arranged in such a way that the designed overall beam stiffness is smaller than the required target wall stiffness, and that when designing and arranging the support beams, an additional stiffness component is included, which results from at least one adjacent wall section Floor mortar results.

Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, beim Bilden einer Stützwand aus einem Bodenmörtel die notwendigen Stützträger hinsichtlich ihrer Größe, Anzahl und Anordnung derart auszulegen, dass deren in Summe gebildete Gesamtträgersteifigkeit kleiner ist als eine ausgelegte und geforderte Soll-Wandsteifigkeit der Stützwand. Hierdurch kann Material für Stützträger eingespart und der Aufwand zum Einstellen von Stützträgern reduziert werden. Dies vermindert den Arbeits- und Zeitaufwand und damit die Kosten zur Erstellung der Stützwand. Die Soll-Wandsteifigkeit kann dabei insbesondere durch eine Bauzulassungsbehörde oder durch statische Vorgaben für ein zu erstellendes Bauwerk vorgegeben sein.A basic idea of the invention is to design the necessary support beams in terms of their size, number and arrangement when forming a supporting wall from a soil mortar in such a way that their total total beam stiffness is smaller than a designed and required target wall stiffness of the supporting wall. In this way, material for support beams can be saved and the effort required to adjust support beams can be reduced. This reduces the work and time required and therefore the costs of creating the retaining wall. The target wall stiffness can be specified in particular by a building approval authority or by static specifications for a building to be built.

Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass bei einer Stützwand aus Bodenmörtel der umgebende Bodenmörtel nachweislich zur Wandsteifigkeit der Stützwand beiträgt. Insbesondere kann so die Gesamtträgersteifigkeit der eingestellten Stützträger in Summe um zumindest 10%, vorzugsweise um zumindest 20% unterhalb des geforderten Wertes für die Soll-Wandsteifigkeit der auszubildenden Stützwand liegen.The invention is based on the finding that in the case of a retaining wall made of soil mortar, the surrounding soil mortar demonstrably contributes to the wall rigidity of the retaining wall. In particular, the total beam stiffness of the set support beams can be at least 10%, preferably at least 20%, below the required value for the target wall stiffness of the supporting wall to be formed.

Die Erfindung beruht auf intensiven Versuchen und Berechnungen der Anmelderin, dass der Bodenmörtel abhängig von seiner Ausgestaltung einen zuverlässigen Anteil der Steifigkeit und auch der Festigkeit der Stützwand beiträgt.The invention is based on intensive tests and calculations by the applicant that, depending on its design, the floor mortar contributes a reliable portion of the stiffness and also the strength of the supporting wall.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass außer den Stützträgern keine zusätzlichen Bewehrungselemente in den Bodenmörtel eingebracht werden. Zur Bewährung werden ausschließlich die im Wesentlichen vertikal gerichteten Stützträger vor dem Aushärten des Bodenmörtels in das Loch im Boden mit dem Bodenmörtel eingesetzt. Zusätzliche Querträger oder Querbleche an den Stützträgern können entfallen.A preferred embodiment of the invention is that, apart from the support beams, no additional reinforcing elements are introduced into the floor mortar. As a test, only the essentially vertically directed support beams are inserted into the hole in the floor with the floor mortar before the floor mortar has hardened. Additional cross beams or cross plates on the support beams can be omitted.

Im Sinne der Erfindung sind Stützträger durch Walzen oder Gießformen hergestellte Längs- oder Tragprofile mit einem im Wesentlichen einheitlichen Querschnittsprofil. Besonders bevorzugt ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass als Stützträger Stahlträger, insbesondere mit dem C-Profil, einem H-Profil oder einem I-Profil eingestellt werden. Derartige Stützträger aus Stahl sind als Standardprofile mit einer vorgegebenen Steifigkeit und Festigkeit relativ kostengünstig und zuverlässig erhältlich.For the purposes of the invention, support beams are longitudinal or support profiles produced by rolling or casting with a substantially uniform cross-sectional profile. According to one embodiment of the invention, it is particularly preferred that steel beams, in particular with the C-profile, an H-profile or an I-profile, are used as support beams. Such steel support beams are available relatively inexpensively and reliably as standard profiles with a specified stiffness and strength.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung liegt darin, dass die Stützträger frei von Verbundelementen zum Bodenmörtel gehalten sind. Insbesondere können so die länglichen Stahlträger frei von Schrauben, Haken oder sonstigen Vorsprüngen gehalten werden, welche vor einem Einbringen in den Bodenmörtel ansonsten in aufwendiger Weise an den länglichen Stützträgern angebracht werden müssten.A further preferred embodiment variant of the invention is that the support beams are kept free of composite elements to the floor mortar. In particular, the elongated steel supports can be kept free of screws, hooks or other projections, which would otherwise have to be attached to the elongated support supports in a complex manner before being introduced into the floor mortar.

Eine weitere zweckmäßige Verfahrensvariante besteht darin, dass sich der zusätzliche Steifigkeitsanteil Mc,d an einem Stützträger durch den mindestens einen angrenzenden Wandabschnitt aus Bodenmörtel bestimmt nach der Formel: M c , d = D c , d × e c , d ,

Figure imgb0001

  • wobei: Dc,d = Ac,x x 0,85 x fcd mit: fc,d = ac × fm,k : γm und
  • wobei:
    • Dc,d die Design-Druckkraft des Bodenmörtels ist;
    • der Index c (concrete) eine Größe kennzeichnet, die dem Bodenmörtel zuzuordnen ist; der Index d (design) eine Bemessungsgröße kennzeichnet, d.h. bei der Bestimmung wurden entsprechende Teilsicherheiten berücksichtigt; und
    • der Index x sich auf die Beton-Druckzone bezieht, also hier im auf die Druckzone des Bodenmörtels.
Another expedient method variant is that the additional stiffness component M c,d on a support beam is determined by the at least one adjacent wall section made of floor mortar according to the formula: M c , d = D c , d × e c , d ,
Figure imgb0001
  • where: D c,d = A c,x x 0.85 xf cd with: f c,d = a c × f m,k : γm and
  • where:
    • D c,d is the design compressive force of the floor mortar;
    • the index c (concrete) indicates a size that can be assigned to the floor mortar; the index d (design) indicates a design variable, ie corresponding partial safety factors were taken into account during the determination; and
    • the index x refers to the concrete pressure zone, i.e. here in the pressure zone of the floor mortar.

Weiter ist ym ("Gamma m") der Teilsicherheitsbeiwert für das Material mit einer Grö-βenordnung von vorzugsweise zwischen 1,5 - 1,8 [-].Furthermore, ym ("Gamma m") is the partial safety factor for the material with a magnitude of preferably between 1.5 - 1.8 [-].

fcd ist der abgeminderte Wert der Druckfestigkeit des Baustoffes mit einer Größenordnung von vorzugsweise zwischen 0,5 - 30 [MPa].fcd is the reduced value of the compressive strength of the building material with a magnitude of preferably between 0.5 - 30 [MPa].

fmk ist der nicht abgeminderte Wert der Druckfestigkeit des Baustoffes mit einer Größenordnung von vorzugsweise zwischen 0,5 - 50 [MPa].fmk is the unreduced value of the compressive strength of the building material with a magnitude of preferably between 0.5 - 50 [MPa].

Acx ist die Fläche des Druckbereiches im Querschnitt mit einer Größenordnung von vorzugsweise zwischen 0,5 - 3 [m2].Acx is the area of the pressure area in cross section with a magnitude of preferably between 0.5 - 3 [m 2 ].

Dcd ist die Druckkraft. Die Größenordnung ergibt sich aus der Berechnung der oben angegeben Werte [MN].Dcd is the compressive force. The order of magnitude results from the calculation of the values given above [MN].

ecd ist ein innerer Hebelarm von Dcd mit einer Größenordnung von vorzugsweise zwischen 0,1 -0,5 [m].ecd is an inner lever arm of Dcd with a magnitude of preferably between 0.1 -0.5 [m].

Nach einer Weiterbildung ist es zudem bevorzugt, dass sich die Gesamtträgerfestigkeit MR,d ergibt aus der Formel: M R , d = D i , d × e i , z = D c , d × e c , d + D s , d × e s , d + Z s , d × e s , z ,

Figure imgb0002
wobei MR,d ≥ ME,d und

  • der Index eine Größe bezeichnet, die dem Stützträger-Teilquerschnitt zuzuordnen ist; der Index R für resistance, also Widerstände steht;
  • der Indes E für Einwirkungen steht;
  • M Momente bezeichnet;
  • D Druckkräfte und Z Zugkräfte bezeichnen; und
  • e der innere Hebelarm ist.
According to a further development, it is also preferred that the total support strength M R,d results from the formula: M R , d = D i , d × e i , e.g = D c , d × e c , d + D s , d × e s , d + Z s , d × e s , e.g ,
Figure imgb0002
where M R,d ≥ M E,d and
  • the index denotes a size that is to be assigned to the support beam partial cross-section; the index R stands for resistance;
  • where E stands for influences;
  • M denotes moments;
  • D denote compressive forces and Z tensile forces; and
  • e is the inner lever arm.

Grundsätzlich kann die Stützwand im Boden mit dem Bodenmörtel in jeder geeigneten Weise hergestellt werden. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass ein Frässchlitz im Boden durch Fräsen gebildet wird, wobei abgetragenes Bodenmaterial im Frässchlitz durch Zuleiten von und Vermengen mit einer Zementsuspension zu dem Bodenmörtel verarbeitet wird. Der Bodenmörtel wird somit In Situ innerhalb des Frässchlitzes durch Vermengen des abgefrästen Bodenmateriales mit zugeführter Zementsuspension gebildet. Die Zement-suspension kann dabei unmittelbar an einer Schlitzwandfräse in den Bereich der Fräsräder zugeführt werden. Die Fräsräder können dabei eine mehrfache Funktion übernehmen, nämlich das Abfräsen des Bodenmateriales und gleichzeitig ein Vermischen des abgefrästen Bodenmateriales mit der zugeführten Zementsuspension. Hierdurch kann in besonders zweckmäßiger Weise ein Bodenmörtel unmittelbar in dem Frässchlitz erstellt werden.In principle, the retaining wall in the ground can be made using the ground mortar in any suitable way. According to one embodiment of the invention, it is particularly expedient that a milling slot is formed in the ground by milling, with removed soil material in the milling slot being processed into the ground mortar by feeding and mixing it with a cement suspension. The soil mortar is thus formed in situ within the milling slot by mixing the milled soil material with the supplied cement suspension. The cement suspension can be fed directly into the area of the cutting wheels on a trench wall cutter. The milling wheels can take on a multiple function, namely milling off the soil material and at the same time mixing the milled soil material with the supplied cement suspension. In this way, a floor mortar can be created directly in the milling slot in a particularly expedient manner.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung besteht darin, dass ein Bohrloch im Boden durch Bohren gebildet wird, wobei abgetragenes Bodenmaterial im Bohrloch zu Zuleiten von und Vermengen mit einer Zementsuspension zu dem Bodenmörtel verarbeitet wird. Das Bohrloch kann insbesondere durch ein Erdbohrgerät mit einem länglichen Bohrwerkzeug erstellt werden, welches an seiner Unterseite eine Abtragseinrichtung zum Abtragen von Bodenmaterial aufweist. Das abgetragene Bodenmaterial kann über eine Förderschnecke in einen rückwärtigen Bereich des Bohrlochs abgefördert werden. In diesem Bereich können radial an einem Bohrstrang vorstehende Mischelemente angeordnet sein, durch welche das abgebohrte und zerkleinerte Bodenmaterial mit zugeführter Zementsuspension zu dem Bodenmörtel vermischt wird. Die Zementsuspension kann vorzugsweise über einen hohlen Bohrstrang des Bohrwerkzeuges zugeleitet werden und am unteren Ende des Bohrstranges und/oder durch Austrittsöffnungen entlang des Bohrstranges in das Bohrloch austreten.A further preferred embodiment variant of the invention is that a borehole is formed in the ground by drilling, with removed soil material in the borehole being processed to feed and mix with a cement suspension to form the ground mortar. The borehole can in particular be created by an earth drilling device with an elongated drilling tool, which has a removal device on its underside for removing soil material. The removed soil material can be conveyed into a rear area of the borehole via a screw conveyor. In this area, mixing elements protruding radially on a drill string can be arranged, through which the drilled and crushed soil material is mixed with supplied cement suspension to form the floor mortar. The cement suspension can preferably be supplied via a hollow drill string of the drilling tool and exit into the borehole at the lower end of the drill string and/or through outlet openings along the drill string.

Eine besonders effiziente Verfahrensvariante ergibt sich dabei dadurch, dass zum Bilden der Stützwand mehrere Bohrlöcher nebeneinander im Boden durch Bohren gebildet werden. Die Bohrwerkzeuge können dabei parallel zueinander so angeordnet und ausgebildet sein, dass diese sich überschneidende Bohrlöcher erstellen, so dass längliche Schlitzelemente im Boden erstellt werden können.A particularly efficient method variant results from the fact that, to form the supporting wall, several boreholes are formed next to each other in the ground by drilling. The drilling tools can be arranged and designed parallel to one another in such a way that they create overlapping drill holes so that elongated slot elements can be created in the ground.

Die Erfindung umfasst weiterhin eine Stützwand im Boden, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Stützträger derart angeordnet sind, dass die ausgelegte Gesamtträgersteifigkeit kleiner als die geforderte Soll-Wandsteifigkeit ist, und dass die Stützträger mit einem zusätzlichen Steifigkeitsanteil ausgelegt und angeordnet sind, welcher sich aus zumindest einem angrenzenden Wandabschnitt aus Bodenmörtel ergibt. Die Stützwand kann insbesondere durch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren gebildet sein. Hierbei können sich die zuvor beschriebenen Vorteile ergeben.The invention further comprises a support wall in the ground, which is characterized in that the support beams are arranged such that the designed total beam stiffness is smaller than the required target wall stiffness, and that the support beams are designed and arranged with an additional stiffness component, which results from at least one adjacent wall section made of floor mortar. The supporting wall can in particular be formed by the method according to the invention described above. This can result in the advantages described above.

Grundsätzlich kann die Stützwand eine lineare oder gebogene Wand im Boden bilden. Ein besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stützwand besteht darin, dass diese ringförmig zum Bilden einer Baugrubenumschließung ausgebildet ist.Basically, the retaining wall can form a linear or curved wall in the ground. A particularly preferred embodiment of the supporting wall according to the invention is that it is designed in a ring shape to form an excavation pit enclosure.

Claims (11)

Verfahren zum Auslegen und Bilden einer Stützwand im Boden mit einer geforderten Soll-Wandsteifigkeit aus einem Bodenmörtel, welcher im Boden durch Vermischen von Bodenmaterial und einer Zementsuspension hergestellt wird und vertikal gerichteten Stützträgern, welche in den Bodenmörtel eingestellt und darin angeordnet werden, wobei die Anordnung der Stützträger mit einer Gesamtträgersteifigkeit ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützträger derart angeordnet werden, dass die ausgelegte Gesamtträgersteifigkeit kleiner als die geforderte Soll-Wandsteifigkeit ist, und dass bei der Auslegung und Anordnung der Stützträger ein zusätzlicher Steifigkeitsanteil zugerechnet wird, welcher sich aus zumindest einem angrenzenden Wandabschnitt aus Bodenmörtel ergibt. Method for designing and forming a retaining wall in the ground with a required target wall stiffness a floor mortar, which is produced in the ground by mixing soil material and a cement suspension and vertically directed support beams, which are set into the floor mortar and arranged therein, the arrangement of the support beams being designed with an overall beam stiffness, characterized, that the support beams are arranged in such a way that the designed overall beam stiffness is smaller than the required target wall stiffness, and that when designing and arranging the support beams, an additional stiffness component is added, which results from at least one adjacent wall section made of floor mortar. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass außer den Stützträgern keine zusätzlichen Bewehrungselemente in den Bodenmörtel eingebracht werden.
Method according to claim 1
characterized,
that apart from the support beams, no additional reinforcing elements are inserted into the floor mortar.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Stützträger Stahlträger, insbesondere mit einem C-Profil, einem H-Profil oder einem I-Profil eingestellt werden.
Method according to claim 1 or 2,
characterized,
that steel beams, in particular with a C-profile, an H-profile or an I-profile, are set as support beams.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stützträger frei von Verbundelementen zum Bodenmörtel gehalten sind.
Method according to one of claims 1 to 3,
characterized,
that the support beams are kept free of composite elements to the floor mortar.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zusätzliche Steifigkeitsanteil Mc,d an einem Stützträger durch den mindestens einen angrenzenden Wandabschnitt aus Bodenmörtel bestimmt nach der Formel: M c , d = D c , d × e c , d ,
Figure imgb0003
wobei: Dc,d = Ac,x × 0,85 × fcd mit: fc,d = ac × fm,k : YM und wobei: Dc,d die Design-Druckkraft des Bodenmörtels ist; der Index c (concrete) eine Größe kennzeichnet, die dem Bodenmörtel zuzuordnen ist; der Index d (design) eine Bemessungsgröße kennzeichnet, d.h. bei der Bestimmung wurden entsprechende Teilsicherheiten berücksichtigt; und der Index x sich auf die Beton-Druckzone bezieht, also hier im auf die Druckzone des Bodenmörtels.
Method according to one of claims 1 to 4, characterized, that the additional stiffness component M c,d on a support beam is determined by the at least one adjacent wall section made of floor mortar according to the formula: M c , d = D c , d × e c , d ,
Figure imgb0003
where: D c,d = A c,x × 0.85 × f cd with: f c,d = a c × f m,k : Y M and where: D c,d is the design compressive force of the floor mortar; the index c (concrete) indicates a size that can be assigned to the floor mortar; the index d (design) indicates a design variable, ie corresponding partial safety factors were taken into account during the determination; and the index x refers to the concrete pressure zone, i.e. here in the pressure zone of the floor mortar.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gesamtträgerfestigkeit MR,d ergibt aus der Formel: M R , d = D i , d × e i , z = D c , d × e c , d + D s , d × e s , d + Z s , d × e s , z ,
Figure imgb0004
wobei MR,d ≥ ME,d und der Index eine Größe bezeichnet, die dem Stützträger-Teilquerschnitt zuzuordnen ist; der Index R für resistance, also Widerstände steht; der Indes E für Einwirkungen steht; M Momente bezeichnet; D Druckkräfte und Z Zugkräfte bezeichnen; und e der innere Hebelarm ist.
Method according to one of claims 1 to 5, characterized, that the total beam strength M R,d results from the formula: M R , d = D i , d × e i , e.g = D c , d × e c , d + D s , d × e s , d + Z s , d × e s , e.g ,
Figure imgb0004
where M R,d ≥ M E,d and the index denotes a size that is to be assigned to the support beam partial cross-section; the index R stands for resistance; where E stands for influences; M denotes moments; D denote compressive forces and Z tensile forces; and e is the inner lever arm.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Frässchlitz im Boden durch Fräsen gebildet wird, wobei abgetragenes Bodenmaterial im Frässchlitz durch Zuleiten von und Vermengen mir einer Zementsuspension zu dem Bodenmörtel verarbeitet wird.
Method according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that a milling slot is formed in the ground by milling, with removed soil material in the milling slot being processed into the ground mortar by feeding and mixing with a cement suspension.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Bohrloch im Boden durch Bohren gebildet wird, wobei abgetragenes Bodenmaterial im Bohrloch durch Zuleiten von und Vermengen mir einer Zementsuspension zu dem Bodenmörtel verarbeitet wird.
Method according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that a borehole is formed in the ground by drilling, with removed soil material in the borehole being processed into the ground mortar by feeding and mixing it with a cement suspension.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zum Bilden der Stützwand mehrere Bohrlöcher nebeneinander im Boden durch Bohren gebildet werden.
Method according to claim 8,
characterized,
that in order to form the supporting wall, several boreholes are formed next to each other in the ground by drilling.
Stützwand im Boden, welche insbesondere nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gebildet ist, mit einer geforderten Soll-Wandsteifigkeit aus einem Bodenmörtel, welcher im Boden durch Vermischen von Bodenmaterial und einer Zementsuspension hergestellt ist und vertikal gerichteten Stützträgern, welche zum Bilden der Stützwand in den Bodenmörtel eingestellt und darin angeordnet sind, wobei die Anordnung der Stützträger mit einer Gesamtträgersteifigkeit ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützträger derart angeordnet sind, dass die ausgelegte Gesamtträgersteifigkeit kleiner als die geforderte Soll-Wandsteifigkeit ist, und dass die Stützträger mit einem zusätzlichen Steifigkeitsanteil ausgelegt und angeordnet sind, welcher sich aus zumindest einem angrenzenden Wandabschnitt aus Bodenmörtel ergibt. Supporting wall in the ground, which is formed in particular according to a method according to one of claims 1 to 9, with a required target wall stiffness from a soil mortar, which is produced in the ground by mixing soil material and a cement suspension, and vertically directed support beams, which are used to form the Supporting wall is set in the floor mortar and arranged therein, the arrangement of the support beams being designed with an overall beam stiffness, characterized, that the support beams are arranged in such a way that the designed overall beam stiffness is smaller than the required target wall stiffness, and that the support beams are designed and arranged with an additional stiffness component, which results from at least one adjacent wall section made of floor mortar. Stützwand nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Stützwand ringförmig zum Bilden einer Baugrubenumschließung ausgebildet ist.
Supporting wall according to claim 10,
characterized,
that the supporting wall is designed in a ring shape to form an excavation pit enclosure.
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