Verfahren zur Erhöhung der Standsicherheit von Grundbauwerken. Für die Erhöhung der Standsicherheit. von Grundbauwerken hat man bisher lediglich vorgeschlagen, einen Boden in vertikaler Richtung mit Hilfe von zwischen Bauwerk und Gründungskörper eingebauten, beispiels weise hydraulisch wirkenden Drucekpressen vorzubelasten oder vorzuspannen. Mit Hilfe dieser besonderen Druckpressen, deren An wendung im Grundbau kostspielig ist, lässt sieh aber nicht eine Vorspannung im Boden in jeder beliebigen Richtung erzeugen und somit keine Verformung erzielen, die jeweils zum Erreichen des maximalen Erdwiderstandes notwendig ist.
plan hat weiterhin, insbesondere zum An heben von Gebäuden, die durch Bergschäden erhebliche Senkungen erfahren haben, in Vor schlag gebracht, unter die Fundamente ein Sand-Wasser-Gemisch einzupressen, das je doch nur wirksam werden kann, wenn zuvor unter dem Fundament eine besondere Beton platte errichtet worden ist, die das Eindringen des Sand-Wasser-Gemisehes in den darunter liegenden Baugrund verhindert.
Abgesehen davon, dass diese besondere Betonplatte stark dimensioniert und bewehrt werden muss, um zu verhindern, dass durch Risse infolge un gleicher Senkungen des Baugrundes Wasser verluste eintreten und dadurch der Hebungs effekt in Frage gestellt ist, besteht die Hebungsmöglichkeit für das Fundament auch nur dann, wenn vor Errichten der Gebäude- fundamente die erwähnte besondere Beton platte hergestellt wird.
Eingehende Versuche mit thixotropen Suspensionen, die beispielsweise durch Auf lösen von Bentonit in Leitungswasser her gestellt werden, haben gezeigt, dass diese Suspensionen infolge ihrer thixotropen Eigen schaften weder in feinkörnige noch in grob körnige Böden eindringen, und zwar auch dann nicht, wenn sie unter einem höheren Druck als der Erddruck stehen.
Die thixotrope Suspension bildet vielmehr am Boden eine abdichtende Schicht ans einer gallertartigen Masse, die nicht in die Poren des Bodens ein dringt. und gestattet, auf den Boden in jeder beliebigen Tiefe und in jeder gewünsch ten Richtung einen Druck auszuüben.
Das Verfahren nach der vorliegenden Er findung ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Standsicherheit von Grund bauwerken zwischen das Grundbauwerk und den Baugrund eine thixotrope Sttspension ein gebracht wird.
In der Zeichnung wird der Erfindungs gegenstand beispielsweise näher erläutert. Es zeigen Fig.1 bis 4 die Herstellung eines Wider mgers einer Bogenbrücke . in verschiedenen Herstelhingsstadien im senkrechten Schnitt, Fig. 5 die Hebung eines Fundamentes im senkrechten Schnitt, Fig. 6 und 7 einen mit unterhalb der Fundamentkanten eingebrachter thixotroper Flüssigkeit versehenen Kranbahnbalken im senkrechten Längs- und Querschnitt, Fig. 8 ein zum Einbringen von thixotroper Flüssigkeit dienendes Verdichtungsgerät in schaubildlicher Darstellung, Fig.
9 das an der Seitenfläche des Grund bauwerkes bis zu einer gewissen Tiefe nieder gebrachte Verdichtungsgerät, Fig.10 das unter dem Druck von thixo- troper Flüssigkeit unter Vorspannung des Boden ausgedehnte Verdichtungsgerät, Fig.11 das Grundbauwerk und den Bau grund mit einem an der Grenzfläche zwischen Grundbauwerk und Baugrund durch Ein drücken thixotroper Flüssigkeit hergestellten Spalt vor dem Einbringen des Verdichtungs gerätes, Fig.12 einen Grundwerkskörper mit den thixotropen Flüssigkeitsschichten vor Ein tritt von Zerrungen und Pressungen des Erd bodens im senkrechten Schnitt, Fig. 13 den Grundwerkskörper nach Fing.
12 mit den thixotropen Flüssigkeits- sehiehten nach dem Eintreten von Pressungen im senkrechten Schnitt.
Für die Herstellung eines Widerlagers einer Bogenbrücke nach Fig.1 bis 4, das den Horizontalschub der Brücke aufzunehmen hat, wird zunächst im Nassbaggerbetrieb die Baugrube entsprechend der Form des zu er richtenden Widerlagers unter dem Schutz einer thixotropen Flüssigkeit ausgehoben. Die thixotrope Flüssigkeit ist eine bei ihrem Ein bringen in flüssigem Zustand befindliche thixotrope Suspension, die zum Beispiel aus quellfähigem Bentonit und Wasser gebildet ist und wie kolloidale Suspensionen die Eigen schaft hat, beim Übergang von der Bewegung in den Ruhezustand schlagartig vom flüssigen in einen gallertartigen Zustand oder um gekehrt überzugehen. Dabei ist dieser Vor gang ohne weiteres wiederholbar.
Thixotrope Suspensionen sind wasserabweisend und be wirken beim Einbringen in den Boden eine sofortige Abdichtung, die zum Beispiel bei der erwähnten Herstellung der Baugrube nach Fig. 1 den sofortigen Aufbau eines dem Erd- druck entgegenwirkenden Flüssigkeitsdruckes gewährleistet, so dass die die Baugrube aus tüllende thixotrope Flüssigkeit, wie aus Fig.1 ersichtlich, den Nachfall aus den Wandungen 2, und zwar selbst dann, wenn die Wandungen überhängen, wie es bei 3 angedeutet ist. Nach Aussehaehtung der Baugrube wird gemäss Fig. 2 das Widerlager 4 nach Einsetzen einer Schalung 5 betoniert, wobei der Beton durch Druckrohre in die thixotrope Flüssigkeit ein gepresst wird.
Es hat sich gezeigt, dass keiner lei Entmischung eintritt, wie es beim Beto nieren unter Wasser der Fall ist, und class sogar durch das Abbinden des Betons unter Flüssigkeitsdruck erheblich höhere Fertig keiten als beim Abbinden an der Luft erzielt werden. Die Schalung 5, die nur den Zweck hat, einen schmalen mit thixotroper Flüssig- leit gefüllten Spalt 6 offen zu halten, wird nach Abbinden des Betons gezogen.
Nunmehr wird gemäss Fig. 3 in einer sieh aus erdstatischen Untersuchungen ergeben den Tiefe eine Dichtung 7, zum Beispiel aus Beton, Metallfolie oder Gummi, eingebracht, durch die hindurch von oben her ein Druck rohr 8 führt. Durch dieses Rohr 8 wird thixo- trope Flüssigkeit gepresst, die sowohl auf die Rückwand des Fundamentes als auch auf die rechte Baugrubenwand starke Kräfte ausübt und zu einer Widerlagerverschiebung nach links und damit zu einer Zusammendrüekung beider Baugrubenwände führt.
Der Druck der thixotropen Flüssigkeit wird hierbei so bemessen, dass er den Grenzwert des Erd- widerstandes nicht überehreitet, weil sonst Grundbruch eintreten würde. Der mit thixo- troper Flüssigkeit gefüllte Spalt- 6 wird nach ausreichender Verschiebung des Widerlagers und dadurch bedingter V orspannun- des Baugi¯iindes unter Druck ausbetoniert. Fig. 4 veranschaulicht.
das fertigbetonierte Wider- lager. Eine auf ein so errichtetes Widerlager wirkende äussere Irraft findet den grösst möglichen Erdwiderstand vor, ohne dass sich das Widerlager unter dieser Kraft erst um ein gewisses Mass zu verschieben braucht.
Auf ähnliche V'4 eise können in sinngemässer Abwandlung des Verfahrens alle CTr unclbau- aufgaben gelöst werden, bei denen es auf Vor- spannung im Boden, las heisst auf Ausnutzen des maximal möglichen Erdwiderstandes, an kommt. Durch die Anwendung des Verfah rens nach der Erfindung ergibt sich stets eine erhebliche Verringerung der Kosten für die Gründung, wobei gleichzeitig die Sicherheit des Bauwerkes gesteigert wird.
Nach Fig.5 wird unter ein bestehendes Fundament 9, zum Beispiel durch Öffnungen 10, die vertikal in das Fundament einge stemmt sind, thixotrope Flüssigkeit einge presst, so dass sieh das Fundament hebt, so bald der Flüssigkeitsdruck grösser ist als die Bodenpressung. Eine Sicherung gegen seit- lichesAusquellen der thixotropen Flüssigkeit kann durch Rammen einer kurzen Spund wand 11 um das Fundament oder durch Ein pressen kurzer Betonschürzen 12 erreicht werden. Das Fundament kann durch Ein pressen der thixotropen Flüssigkeit um jedes gewünschte Mass vertikal angehoben werden, wenn die Länge der Spundwand oder Schürze grösser ist als das Hebungsmass.
Dadurch können Setzungen ausgeglichen werden, die bei Belastung nachgiebigen Baugrundes auf treten. Da diese Setzungen sehr langsam vor sieb gehen, ist es möglich, das Fundament auch bei ungünstigstem Baugrund in der ge wünschten Höhe zu halten, indem eine auto matische Steuerung zwischen der Förder- pumpe 13, die die Flüssigkeit unter das Fundament presst, und einer Messvorrichtung 14, die die Setzung des Fundamentes anzeigt, hergestellt wird. Beispielsweise kann die auto matische Steuerung so eingestellt werden, dass die Förderpumpe eingeschaltet wird, wenn sich das Fundament um 1 mm unter die ge plante Lage gesetzt hat.
Die Förderpumpe presst dann soviel Flüssigkeit unter das Fundament, wie notwendig ist, um das Fundament wieder in die geplante Lage zu bringen. Nach Erreichung dieser Lage wird die Pumpe automatisch abgestellt. Ist der Setzungsverlauf zur Ruhe gekommen, so wird durch das Rohr 15, das bis dahin verschlossen war, Beton eingepresst und die thixotrope Flüssigkeit durch das Rohr 10 verdrängt. Auf diese Weise ist es möglich, ein noch so emp- findliches Bauwerk auf jedem beliebigen, also noch so ungünstigem Baugrund zu errichten, ohne dass besondere Kosten für die Verbreite r ung der Fundamente oder für Tiefgründun gen angewandt werden müssen.
Bei der Darstellung nach Fig.5 ist der Flüssigkeitsdruck auf der gesamten Unter fläche des Fundamentes gleich gross. Erhält das Fundament eine äussere exzentrische Be anspruchung, ist es notwendig, den Flüssig keitsdruck an der stärker belasteten Kante grösser zu halten als an der entgegengesetzten. %vas zum Beispiel dadurch erreicht werden kann, dass man unter dem Fundament Quer wände herstellt, die mit den Wänden am Um fang drei, bei räumlicher Exzentrizität fünf Kammern bilden.
Bei dem Kranbahnbalken nach Fig. 6 und 7 ist dessen Fundament 16 mit kurzen Schür zen 17 versehen, die entweder aus Beton oder auch aus dünnen Blechen bestehen können. Unter den Fundamentkörper - 16 ist thixo- trope Flüssigkeit 18 gepresst. Rollt über ein so gebautes Fundament eine schwere Einzel last 19, so verteilt sieh der Raddruck auf die gesamte Fläche unter dem Fundament und erwirkt nur geringe- Deformationen des Bau grundes, selbst. wenn er noch so nachgiebig ist.
Die durch den so verringerten Bodendruck verursachten Senkungen werden durch Unter pressungen und Heben des Fundamentes, wie es für Fig. 5 beschrieben wurde, ausgeglichen.
Läuft der Kranbahnbalken über ungleiche Bodenarten, so wird man an den Schicht grenzen kurze Querschürzen 20 einbauen, wo durch die Möglichkeit gegeben ist, Setzungen der nachgiebigeren Bodenschicht durch Unter pressen von Flüssigkeit auszugleichen.
Wenn auch Versuche gezeigt haben, dass die Gefahr des seitlichen Ausquellens der ein gepressten thixotropen Flüssigkeit schon nicht mehr besteht, wenn über der Fundament unterkante eine geringe Erddecke liegt, ist eine weitere Sicherung gegen Ausquellen der Flüssigkeit durch derartige an den Funda- mentkanten vorgesehene kurze, dem Setzungs- mass angepasste Schürzen geschaffen, die ausser durch eingerammte Bleche auch durch Einspritzen von Stoffen gebildet werden können.
Als solche Stoffe kommen insbeson dere Zement oder Chemikalien in Frage, zum Beispiel Wasserglas und Chlorealcium, die nacheinander in den Boden eingepresst werden.
Bei exzentrisch beanspruchten oder schräg eingesunkenen Fundamenten können zusätz liche Schürzen unterhalb der Fundamentsohle derart angeordnet werden, dass je nach dem Angriffspunkt der Resultierenden der äussern Kräfte Kammern geschaffen werden, in die Flüssigkeiten mit thixotropen Eigenschaften mit unterschiedlichem Druck eingebracht werden.
Bei Neubauten werden vorzugsweise die Fundamente von vornherein mit dünnen vertikalen Wänden versehen, die sehr schwach gehalten werden können, weil sie keine Lasten aufzunehmen haben, sondern lediglich die Flüssigkeit am Ausquellen aus dem Raum unter dem Fundament bzw. am Übertritt aus den Kammern höheren Druekes nach den Kammern mittleren oder niederen Druckes verhindern sollen.
Das Verfahren kann selbstverständlich nicht nur für die Hebung eines Fundamentes, sondern auch so angewandt werden, dass ein horizontal- oder in anderer Richtung ver schobenes Fundament durch Einpressen von Flüssigkeit zwischen Fundament und Bau grund wieder in die geplante Lage zurück gedrückt wird.
Fig. 8 veranschaulicht ein zum Einbringen von thixotroper Flüssigkeit durch Druck dienendes Verdichtungsgerät. Dieses Verdich tungsgerät besteht aus einer doppelten, am obern Ende gefalteten Gummihaut 21, einer gerade durch die Faltstelle hindurchgeführten Rohrleitung 22 zum Ein- und Abführen thixo- troper Flüssigkeit und einer weiteren durch die Faltstelle bis zum untern Ende der Gummihaut hindurchgeführten Rohrleitung 23 zum Einpressen von Beton.
Sofern die Anwendung grösserer Drücke in Frage kommt, wird die Gummihaut im Vulkanisierverfahren vorteilhaft mit einer Querbewehrung 24 und einer Längsbewehrung 25 aus Stahldraht versehen. Beim Nieder bringen des Verdichters werden die untern Enden der Gummihaut 21 durch ein keil förmig gebogenes Blech 26 zusammengefasst.
Wie aus Fig. 9 und 10 ersichtlich, kann in dem Grundwerkskörper aueh noch eine Rohr leitung 27 vorgesehen werden, durch die eben falls thixotrope Flüssigkeit am untern Ende der Bauwerksseitenfläche zugeführt werden kann.
Nachdem die Gummihaut 21 unter dem Schutz des keilförmig gebogenen Bleches 26 bis zur gewünschten Tiefe, beispielsweise bis zum untern Ende der Bauwerksseitenfläche, niedergebracht ist, wird die Gummihaut durch die unter Druck durch die Leitungen 22 und gegebenenfalls 27 eingebrachte thixotrope Flüssigkeit in die aus Fig. 10 ersichtliche Stellung aufgeweitet, wobei der Boden die gewünschte Vorspannung erhält..
Anschliessend wird die Gummihaut nach Druckentlastung inn ihre Länge nach oben gezogen, wobei äleichzeitig das Einpressen von Beton durch die Leitung ?3 unter gleichzeitiger Verdrän gung der thixotropen Flüssigkeit durch die Rohre 2\3 und 27 erfolgt. Nunmehr erfolgt von neuem durch Zufuhr von thixotroper Flüs sigkeit durch die Leitung 22 eine Aufweitung der Schenkel der Gummihaut. ,\21 unter Vor spannen des Bodens. Dieses Verfahren wird so lange wiederholt, bis der Boden in der ge wünschten Höhe vorgespannt ist.
Selbstverständlich kann das Ausbetonieren des Raumes zwischen dein Grundbauwerk und dem vorgespannten Boden auch erst erfolgen, nachdem der Boden nach wiederholtem Ziehen der Gummihaut in der gewünschten Höhe vor gespannt ist.
In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, die Sehmalen Seitenflächen der gefalte ten Gummihaut zu verschliessen, so dass die eingepresste thixotrope Flüssigkeit nicht durch diese Seitenflächen nach oben herausquellen kann.
Uni das Niederbringen des Verdichters,, zum Beispiel in Gestalt der gefalteten Gummi haut 21 zu erleichtern, kann entsprechend Fiu.11 durch die im Grundbauwerk vor gesehene, am untern Ende der Bauwerks seitenflächen ausmündende Leitung 27 vor crem Einbringen des Verdichtungsgerätes thixotrope Flüssigkeit eingepresst werden, die sieh an der Grenzfläche zwischen Bauwerk und Baugrund verteilt und einen mit Flüssig keit gefüllten Spalt 28 bildet, in dem das Niederbriegen des Verdichters bequemer durchführbar ist.
Wenn es darauf ankommt, nicht nur den Baugrund vorzuspannen, um einen Erdwider- stand gegenüber äussern horizontalen Kräften wachzurufen, sondern durch den wachgerufe nen Erdwiderstand eine grosse Reibeng an den Bauwerksehen zu verursachen, um das Ein- spannnmoment zu vergrössern oder durch Reibungswirkung an den Seitenflächen die Sohlpressung zu verringern, so kann der nach dem obigen Verfahren vorhandene Film thixotroper Flüssigkeit, der an der Erdwan- dung bzw. an der Bauwerksseitenfläche ver bleibt, störend sein.
In diesem Fall ist es notwendig, die ursprünglich erwünschte Schmierfähigkeit der thixotropen Flüssigkeit auszuschalten. Dies kann dadurch geschehen, dass der verbliebenen thixotropen Flüssigkeit spätestens zum Zeitpunkt des Einbringens des Betons Chemikalien, zum Beispiel Wasser glas, zugesetzt werden, die sie zum Ausflocken bringen und damit die Schmierfähigkeit erheblich verringern.
In Fig. 12 und 13 ist die Anwendung des Verfahrens für einen Grundwerkskörper im Bergsenkungsgebiet veranschaulicht.
Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, sind um den Umfang des Grundwerkskörpers 3F an dessen Seitenflächen vertikale dünne Schürzen 37, zum Beispiel aus Stahlblech, an geordnet, die sich nach unten in das Erd reich erstrecken. Durch den Grundwerks körper 36 führen Rohrleitungen 38, durch die thixotrope Flüssigkeit 39 unter die Funda mentsohle gepresst wird. Der seitliche Austritt dieser thixotropen Flüssigkeit über die Fundamentkanten wird durch die Schürzen 37 verhindert. Ausserhalb der Fundament kanten des Grundwerkskörpers 36 verläuft ein Graben 40, dessen Breite nach den zu er wartenden Zerrungen oder Pressungen be- nessen ist. Diese Zerrungen und Pressungen belaufen sieh nach Erfahrenswerten auf etwa, 0,5 bis 1 % der Längen- und Breitenabmes sungen des Grundwerkskörpers.
Die Sohle des Grabens 40 erstreckt sieh tiefer als die Sohle der thixotropen Flüssigkeit 39 unterhalb der Fundamentsohle, liegt jedoch oberhalb der Unterkante der Schürze 37. An der Erdseite 41 braucht der Graben 40 nicht verbaut zu werden, da er mit thixotroper Flüssigkeit 42 gefüllt ist, die jeden Nachfall der Graben wand verhindert und nach allen Seiten einen hydrostatischen Druck ausübt, der auch dann nicht wesentlich anwächst, wenn sieh die Erdwand 41. unter der Wirkung einer Pres sung dein Grundwerkskörper 36 nähert.
In diesem Fall wird lediglich ein entsprechender Teil der thixotropen Flüssigkeit 42 nach oben aus dem Graben 40 ausgepresst. Die maximal auf die Seitenflächen des Grundbauwerkes wirkende Kraft kann auch bei noch so grosser Verschiebung durch Zerrungen und Pressun- gen niemals den Flüssigkeitsdruck über steigen. Die Kraftwirkung einer Pressung auf das Fundament lässt sich bis auf etwa 1/l0 des vollen Erdwiderstandes verringern.
Vorzugsweise wird der die Seitenflächen des Grundbauwerkes umgebende Graben 40 mit einer Abdeckung -14 versehen und die aus dem Graben herausgepresste thi_xotrope Flüssigkeit durch in die Abdeckung einmün dende Rohrleitungen 43 abgeführt. Die Ab deckung 44 wird lediglich einseitig mit dem Grundwerkskörper 36 verbunden, jedoch dem den Grundwerkskörper umgebenden Boden gegenüber waagrecht verschiebbar angeord net, wie es aus den Figuren ersichtlich ist.
Unterhalb der Fundamentsohle eintretende Verschiebungen des Bodens können ebenfalls auf den Crrundwerkskörper keine Wirkung auslösen, da die unter die Fundamentsohle eingepresste thixotrope Flüssigkeit 39 prak- tiseh reibungsfrei ist, also keine horizontalen Kräfte überträgt.
Sollte die thixotrope Flüssigkeit infolge von Alterungserscheinungen, die bei den bis herigen Versuchszeiten nicht beobachtet wer den konnten, im Laufe der Zeit ihre Eigen schaften verändern, so dass sie die gestellte Aufgabe nicht mehr erfüllen kann, so lässt sieh dieser Übelstand durch Erneuerung der thixotropen Flüssigkeit in gewissen Zeit abständen mittels einer einfachen Pumpvor- riehtung leicht überwinden. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass im Grund- erkskörper Öffnungen oder Rohrleitungen vorgesehen werden, durch die neue thixotrope Flüssigkeit eingepresst wird, während gleich zeitig durch andere Öffnungen die gealterte Flüssigkeit verdrängt wird.
Mittels der Pumpvorrichtung und der Rohrleitungen kann die thixotrope Flüssigkeit auch erst kurz vor Eintritt des Bergschadens eingebracht werden.
In jedem Fall wird es von den jeweils vor liegenden baulichen Verhältnissen abhängen, ob es ausreicht, die thixotrope Flüssigkeits schieht lediglich unterhalb der Fundament sohle, lediglich um die Seitenflächen des Grundwerkskörpers oder an beiden Stellen vorzusehen. Befindet sich die Fundament schle in Nähe der Erdbodenoberfläche, wird die Anordnung der thixotropen Flüssigkeit unterhalb der Fundamentsohle genügen. Bei Grundbauwerken kleineren Querschnittes, deren Fundamentsohle in grösserer Ent fernung unterhalb des Erdbodens gegründet, ist, kann es ausreichen, die thixotrope Flüs sigkeit lediglich in Gräben um die Seiten flächen des Grundbauwerkes vorzusehen.
In allen übrigen Fällen wird man jedoch die thixotrope Flüssigkeit sowohl unterhalb der Fundamentsohle als auch um die Seiten flächen des Grundwerkskörpers anordnen.
Procedure for increasing the stability of basic structures. For increasing stability. of basic structures has so far only been proposed to preload or preload a floor in the vertical direction with the help of built-in between the structure and the foundation body, for example, hydraulic pressure presses. With the help of these special printing presses, which are expensive to use in foundation engineering, they do not allow preloading to be generated in the ground in any direction and thus no deformation to be achieved, which is necessary in each case to achieve the maximum earth resistance.
plan has also made a proposal, especially for lifting buildings that have suffered significant subsidence due to mountain damage, to inject a sand-water mixture under the foundations, but this can only be effective if a special one has been placed under the foundation beforehand Concrete plate has been erected, which prevents the penetration of the sand-water Gemisehes into the underlying subsoil.
Apart from the fact that this special concrete slab has to be heavily dimensioned and reinforced in order to prevent water losses from occurring through cracks as a result of uneven subsidence of the subsoil and thus the lifting effect is called into question, the foundation can only be lifted if if the special concrete slab mentioned is produced before the building foundations are erected.
In-depth tests with thixotropic suspensions, which are made, for example, by dissolving bentonite in tap water, have shown that these suspensions, due to their thixotropic properties, penetrate neither into fine-grained nor into coarse-grained soils, even if they are under one higher pressure than the earth pressure.
Rather, the thixotropic suspension forms a sealing layer on the floor of a gelatinous mass that does not penetrate into the pores of the floor. and allows pressure to be exerted on the ground at any depth and in any desired direction.
The method according to the present invention is characterized in that a thixotropic suspension is placed between the base structure and the subsoil to increase the stability of foundation structures.
In the drawing, the subject of the invention is explained in more detail, for example. 1 to 4 show the production of a counter arm of an arch bridge. in different stages of manufacture in vertical section, Fig. 5 the elevation of a foundation in vertical section, Figs. 6 and 7 a crane runway beam provided with thixotropic liquid introduced below the foundation edges in vertical longitudinal and cross-section, Fig. 8 a serving for the introduction of thixotropic liquid Compaction device in a diagrammatic representation, Fig.
9 the compaction device brought down to a certain depth on the side surface of the foundation structure, Fig. 10 the compaction device expanded under the pressure of thixotropic liquid with pre-tensioning of the soil, Fig. 11 the foundation structure and the construction ground with one at the interface between the base structure and the ground by pressing a thixotropic liquid gap before the introduction of the compaction device, Fig. 12 a base body with the thixotropic liquid layers before a strain and compression of the soil occurs in a vertical section, Fig. 13 the base body after Fing.
12 with the thixotropic fluid lines after the occurrence of pressure in a vertical section.
For the production of an abutment of an arch bridge according to Fig.1 to 4, which has to absorb the horizontal thrust of the bridge, the excavation pit is first excavated in the dredging operation according to the shape of the abutment to be directed under the protection of a thixotropic liquid. The thixotropic liquid is a thixotropic suspension that is in a liquid state when it is introduced, which is formed, for example, from swellable bentonite and water and, like colloidal suspensions, has the property of suddenly changing from a liquid to a gelatinous state during the transition from movement to idle state or vice versa. This process can be repeated without further ado.
Thixotropic suspensions are water-repellent and act as an immediate seal when they are placed in the ground, which, for example, ensures the immediate build-up of a liquid pressure that counteracts the earth pressure, so that the thixotropic liquid filling the excavation As can be seen from FIG. 1, the fall from the walls 2, even when the walls overhang, as indicated at 3. According to FIG. 2, after the excavation has been viewed, the abutment 4 is concreted after inserting a formwork 5, the concrete being pressed into the thixotropic liquid through pressure pipes.
It has been shown that no segregation occurs, as is the case with concreting under water, and even setting the concrete under liquid pressure achieves significantly higher levels of skill than setting in air. The formwork 5, which only has the purpose of keeping a narrow gap 6 filled with thixotropic liquid conductor open, is pulled after the concrete has set.
Now, according to FIG. 3, a seal 7, for example made of concrete, metal foil or rubber, is introduced, through which a pressure pipe 8 leads from above, in one of the depths shown by earth static investigations. Thixotropic liquid is pressed through this pipe 8, which exerts strong forces on the back wall of the foundation as well as on the right construction pit wall and leads to a shift of the abutment to the left and thus to a compression of both construction pit walls.
The pressure of the thixotropic liquid is measured in such a way that it does not exceed the limit value of the earth resistance, because otherwise a ground failure would occur. The gap 6, which is filled with thixotropic liquid, is concreted out under pressure after the abutment has been sufficiently displaced and the resulting pre-tensioning of the building element. Fig. 4 illustrates.
the fully concreted abutment. An external force acting on an abutment constructed in this way finds the greatest possible earth resistance without the abutment having to move a certain amount under this force.
In a similar way, in an analogous modification of the procedure, all CTR unconstruction tasks can be solved, which depend on pre-tensioning in the ground, that is to say on utilizing the maximum possible earth resistance. By using the method according to the invention, there is always a significant reduction in the cost of the foundation, while at the same time the security of the structure is increased.
According to Figure 5, thixotropic liquid is pressed under an existing foundation 9, for example through openings 10 which are vertically stamped into the foundation, so that the foundation lifts as soon as the liquid pressure is greater than the soil pressure. A protection against lateral swelling of the thixotropic liquid can be achieved by ramming a short sheet pile wall 11 around the foundation or by pressing in short concrete aprons 12. The foundation can be raised vertically by pressing in the thixotropic liquid by any desired amount if the length of the sheet pile wall or skirt is greater than the amount of lifting.
This compensates for the settlement that occurs when the subsoil is loaded. Since this settlement proceeds very slowly, it is possible to keep the foundation at the desired height even with the most unfavorable subsoil, by having an automatic control between the feed pump 13, which presses the liquid under the foundation, and a measuring device 14, which shows the settlement of the foundation. For example, the automatic control can be set so that the feed pump is switched on when the foundation is 1 mm below the planned position.
The feed pump then presses as much liquid under the foundation as is necessary to bring the foundation back into the planned position. When this position is reached, the pump is automatically switched off. If the course of the settlement has come to rest, concrete is pressed in through the pipe 15, which was previously closed, and the thixotropic liquid is displaced through the pipe 10. In this way, it is possible to erect a structure, however sensitive it may be, on any arbitrary, no matter how unfavorable building site, without the need for special costs for the expansion of the foundations or for deep foundations.
In the illustration according to Figure 5, the liquid pressure is the same on the entire lower surface of the foundation. If the foundation receives an eccentric external load, it is necessary to keep the fluid pressure greater on the edge that is subject to greater stress than on the opposite one. % vas can be achieved, for example, by creating transverse walls under the foundation that form three chambers with the walls around the periphery and five chambers with spatial eccentricity.
In the crane runway beam according to FIGS. 6 and 7, the foundation 16 is provided with short Schür zen 17, which can consist of either concrete or thin sheet metal. Thixotropic liquid 18 is pressed under the foundation body 16. If a heavy individual load 19 rolls over a foundation constructed in this way, the wheel pressure is distributed over the entire area under the foundation and only causes slight deformations of the building ground, no matter how flexible it is.
The subsidence caused by the reduced ground pressure are compensated for by pressing under and lifting the foundation, as described for FIG.
If the crane runway beam runs over unequal types of soil, short transverse aprons 20 will be installed on the layer border, where there is the possibility of compensating for subsidence of the more flexible soil layer by pressing under liquid.
Even if tests have shown that the risk of the pressed thixotropic liquid swelling out to the side no longer exists if there is a small earth cover above the lower edge of the foundation, a further safeguard against the liquid swelling out is provided by short, Aprons that are adapted to the settlement dimension are created, which can be formed not only by rammed metal sheets but also by injecting substances.
Cement or chemicals in particular come into question as such substances, for example water glass and chlorealcium, which are pressed into the ground one after the other.
In the case of eccentrically stressed or sloping foundations, additional aprons can be arranged below the foundation base in such a way that, depending on the point of application of the resultant of the external forces, chambers are created into which liquids with thixotropic properties are introduced at different pressures.
In the case of new buildings, the foundations are preferably provided with thin vertical walls from the outset, which can be kept very weak because they do not have to take any loads, but only the liquid at the outflow from the space under the foundation or at the passage from the chambers of higher pressures to prevent the chambers of medium or low pressure.
The method can of course not only be used for lifting a foundation, but also in such a way that a foundation that has been moved horizontally or in another direction is pushed back into the planned position by injecting liquid between the foundation and the building site.
Fig. 8 illustrates a compacting apparatus used for introducing thixotropic liquid by pressure. This compacting device consists of a double rubber skin 21 folded at the top, a pipe 22 straight through the fold for introducing and removing thixotropic liquid and another pipe 23 passed through the fold to the lower end of the rubber skin for pressing in Concrete.
If higher pressures are to be used, the rubber skin is advantageously provided with transverse reinforcement 24 and longitudinal reinforcement 25 made of steel wire in the vulcanization process. When bringing the compressor down, the lower ends of the rubber skin 21 are combined by a wedge-shaped bent sheet metal 26.
As can be seen from FIGS. 9 and 10, a pipe line 27 can also be provided in the base structure through which thixotropic liquid can also be supplied to the lower end of the side face of the structure.
After the rubber skin 21 has been brought down to the desired depth under the protection of the wedge-shaped bent sheet metal 26, for example to the lower end of the side surface of the building, the rubber skin is converted into the liquid shown in FIG. 10 position, the floor is pretensioned as desired.
After the pressure has been released, the rubber skin is then pulled upwards in its length, at the same time concrete being pressed in through the line 3 with simultaneous displacement of the thixotropic liquid through the pipes 2, 3 and 27. Now there is anew by the supply of thixotropic liquid through the line 22 an expansion of the legs of the rubber skin. , \ 21 under pre-tensioning the floor. This process is repeated until the floor is pre-tensioned at the desired height.
Of course, the concreting of the space between your basic structure and the prestressed floor can only be done after the floor is tensioned to the desired height after repeated pulling of the rubber membrane.
In some cases it can be useful to close the side surfaces of the folded rubber skin so that the thixotropic liquid pressed in cannot flow out through these side surfaces upwards.
To facilitate the lowering of the compressor, for example in the form of the folded rubber skin 21, thixotropic liquid can be pressed in according to Fiu.11 through the line 27, which is provided in the base structure and opens out at the lower end of the structure, before the compressor is introduced, which see distributed at the interface between the structure and the ground and forms a gap 28 filled with liquid, in which the compressor can be brought down more easily.
When it comes down to not only prestressing the subsoil in order to evoke earth resistance to external horizontal forces, but also to cause a large amount of friction on the structure through the earth resistance, in order to increase the tensioning moment or by frictional effects on the side surfaces To reduce the floor pressure, the film of thixotropic liquid that is present after the above process and which remains on the earth wall or on the side of the building can be a nuisance.
In this case it is necessary to eliminate the originally desired lubricity of the thixotropic liquid. This can be done by adding chemicals, for example water glass, to the remaining thixotropic liquid at the latest at the time the concrete is poured in, which cause it to flocculate and thus considerably reduce its lubricity.
In Fig. 12 and 13 the application of the method for a base body in the mining area is illustrated.
As can be seen from these figures, vertical thin aprons 37, for example made of sheet steel, are arranged around the circumference of the base body 3F on its side surfaces, which extend down into the earth rich. Through the base body 36 pipes 38 lead through the thixotropic liquid 39 is pressed under the foundation base. The lateral escape of this thixotropic liquid over the foundation edges is prevented by the aprons 37. Outside the foundation edges of the base body 36 runs a trench 40, the width of which is determined by the strains or pressures to be expected. According to experience, these strains and pressures amount to about 0.5 to 1% of the length and width dimensions of the base body.
The bottom of the trench 40 extends deeper than the bottom of the thixotropic liquid 39 below the foundation base, but lies above the lower edge of the skirt 37. The trench 40 does not need to be built on the earth side 41, since it is filled with thixotropic liquid 42, which prevents any fall of the trench wall and exerts a hydrostatic pressure on all sides, which does not increase significantly even when the earth wall 41. approaches the base body 36 under the effect of a pressure.
In this case, only a corresponding part of the thixotropic liquid 42 is pressed out of the trench 40 upwards. The maximum force acting on the side surfaces of the basic structure can never exceed the fluid pressure, no matter how great a displacement due to strains and pressure. The force of a pressure on the foundation can be reduced to about 1/10 of the full earth resistance.
Preferably, the trench 40 surrounding the side surfaces of the basic structure is provided with a cover -14 and the thi_xotropic liquid pressed out of the trench is discharged through pipelines 43 opening into the cover. From the cover 44 is only connected on one side to the base body 36, but the bottom surrounding the base body is horizontally displaceable angeord net relative to, as can be seen from the figures.
Displacements of the soil occurring below the foundation base can likewise have no effect on the basic body, since the thixotropic liquid 39 pressed under the foundation base is practically friction-free, that is to say does not transmit any horizontal forces.
Should the thixotropic liquid change its properties over time as a result of aging phenomena, which could not be observed in the previous test times, so that it can no longer fulfill the task at hand, this problem can be overcome by renewing the thixotropic liquid Easily overcome at certain time intervals using a simple pumping device. This can be done, for example, by providing openings or pipelines in the base body through which the new thixotropic liquid is pressed in, while at the same time the aged liquid is displaced through other openings.
By means of the pumping device and the pipelines, the thixotropic liquid can also only be introduced shortly before the mining damage occurs.
In any case, it will depend on the structural conditions in each case, whether it is sufficient, the thixotropic liquid happens only below the foundation sole, only to provide the side surfaces of the base body or at both points. If the foundation is close to the surface of the ground, the arrangement of the thixotropic liquid below the foundation floor will suffice. In the case of basic structures with a smaller cross-section, the base of which is established at a greater distance below the ground, it may be sufficient to provide the thixotropic liquid only in trenches around the side surfaces of the basic structure.
In all other cases, however, you will arrange the thixotropic liquid both below the foundation base and around the sides of the base body.