Einbringen von Spundbohlen mit Wasserstrahlunterstützung

Strahlverfahren als Hilfsmittel beim Einbau von Spundbohlen

Obwohl das Einbringen von Spundbohlen mit Hilfe von Wasserstrahlantrieb eine bekannte Technik ist, werden die damit erzielten Ergebnisse allzu oft vertraulich behandelt oder gehen in den Tiefen archivierter Projekte verloren. Da Informationen im Allgemeinen nicht ausreichend veröffentlicht werden, erhält diese Technik nicht die Aufmerksamkeit, die sie verdient, und wenn sie tatsächlich zum Einsatz kommt, handelt es sich meist um unternehmensspezifische Methoden, die die Ergebnisse umfassenderer Forschungen und Erfahrungen anderer nicht berücksichtigen.

Diese Broschüre soll lediglich die Ergebnisse von Versuchen veröffentlichen, die von ArcelorMittal in Frankreich initiiert wurden und frühere Studien von Geotechnikern in Deutschland bestätigen, um eventuelle Zweifel von Bauherren und Planern an dieser Technik auszuräumen und einige grundlegende Richtlinien für Bauunternehmer aufzuzeigen.

Fragen, die im Zusammenhang mit dem Einbringen von Spundbohlen mit Hilfe von Strahlwasser aufkommen, sind:

  • Was sind die Vorteile dieser Technik?
  • Für welche Bodenarten ist diese Technik geeignet?
  • Nach welchen Prinzipien lässt sich die Strahltechnik für verschiedene Bodenarten optimieren?
  • Was passiert mit dem umgebenden Boden?

Der Artikel "Jetting-Assisted Sheet Pile

Der nachstehend abgedruckte Beitrag „Jetting-Assisted Sheet Pile Driving“ wurde auf der 9. Internationalen Konferenz über Pfahlgründungen und Tiefbau in Nizza im Juni 2002* vorgestellt.

Es fasst die Ergebnisse instrumenteller Versuche zusammen, die zwischen 1998 und 2001 an vier Standorten unter unterschiedlichen geologischen Bedingungen durchgeführt wurden:

  • Lehm in Mittersheim, Ostfrankreich
  • Kies in Straßburg, in der Nähe des Rheins
  • Sand und Kies in Lyon
  • Molasse in Toulouse.

* Geringfügige redaktionelle Änderung im Dezember 2013

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en Englisch AMCRPS_Jetting_Assisted_Sheet_Pile_Driving_GB.pdf de Deutsch AMCRPS_Rüttelspülverfahren_beim_Einbringen_von_Spundbohlen.pdf fr Französisch AMCRPS_Lançage_technique_aide_mise_en_oeuvre.pdf
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Seit 1997 führt ArcelorMittal in Zusammenarbeit mit dem Laboratoire Central des Ponts et Chaussées und dem Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées de Strasbourg eine umfangreiche Studie durch, um die Verbesserung des Einbringens von Spundbohlen durch Strahlverfahren zu qualifizieren und zu quantifizieren und dessen Auswirkungen auf den umgebenden Boden zu verstehen.

Die starren Stahlspritzrohre werden in der Regel an den Pfahl geschweisst und über Schläuche mit den Spritzpumpen verbunden. Der Wasserstrahl lockert den Boden und verringert so den Widerstand gegen das Eindringen der Pfahlspitze beim Einbringen.

Unter bestimmten Bodenverhältnissen wirkt das entlang des Pfahls strömende Wasser wie ein Schmiermittel und kann die Hautreibung verringern. Durch das Spritzen können Spundbohlen erfolgreich in dichte Böden eingebracht werden. In der Regel beschleunigt es die Pfahlinstallation und reduziert die induzierten Schwingungen, ohne die Pfähle zu beschädigen.

Foto 1 zeigt die Strahlen, die aus den Rohren an der Pfahlspitze austreten. Die Aufnahme entstand während einer Prüfung des Strahlbetriebs vor dem Einbringen.

Standortbedingungen

Der Boden in Mittersheim war lehmig, in einer Tiefe von mehr als 5 m leicht überkonsolidiert, sodass ab einer Eindringtiefe von 6 m ein schwerer Bärenhammer eingesetzt werden musste.

Die Konsistenz des Bodens war mittel bis gut mit folgenden Eigenschaften:

  • pι* = 0,6 bis 2,5 MPa
  • wι = 50 % bis 60 %, Iρ = 20 bis 35
  • φ = 25° bis 30° mit c' = 0 bis 20 kPa.

Untersuchte Konfigurationen

Folgende Konfigurationen wurden untersucht:

  • Spundbohlen AZ 18 und L 3S, Längenmass 9 m, als Doppelbohlen eingebracht;
  • 2, 4 oder 5 Düsen pro Doppelbohle;
  • offenes Düsenrohrende oder gerichtete Düse.

Toulouse

Standortmerkmale

Der zweite Versuch betraf hochdurchlässige Rheinmaterialien (0-60 mm Kies mit einigen >100 mm Kieseln, schlecht sortiert ohne Feinsand, überlagert von lokalem Schluff, der vom Versuchsstandort abgetragen wurde).

Die mechanischen Eigenschaften waren schlecht

(2,0 MPa < pι* < 4,7 MPa).

Der Grundwasserspiegel lag 1,30 m unter der Geländeoberkante.

Unter diesen Bedingungen sollte im Versuch geprüft werden, ob sich die Einbauzeit und die Vibration reduzieren lassen.

Eine Vorprüfung hatte gezeigt, dass das Einbringen mit Standard-Vibratoren allein möglich ist.