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Schlitzwandbau

Eine Schlitzwand ist eine vertikal ausgeführte Stahlbetonwand. Sie wird suspensionsgestützt ausgehoben, im Kontraktorverfahren betoniert und hat eine abdichtende Wirkung. Sowohl als temporäres wie auch als permanentes Bauwerk kann sie ebenfalls tragende/lastenableitende Funktionen übernehmen. Dabei sind Wandstärken von 600 mm bis 1500 mm üblich, Tiefen von bis zu 40 m. Darüberhinausgehend sind Stärken von bis zu 2000 mm und wesentlich tiefere Wände möglich.

 

Eine Schlitzwand wird üblicherweise (aber nicht ausschließlich) für folgende Bauwerke eingesetzt:

  • Tunnel- und U-Bahn-Bau
  • Baugrubenumschließung/-sicherung
  • Rohrvortriebsschächte
  • Tiefgaragen
  • Innerstädtische Baugruben
  • Schleusen
  • Umschließung von Deponien
  • Als Gründungselement (Barette)

Die Vorteile einer Schlitzwand gegenüber anderen Gründungsverfahren stellen sich wie folgt dar:

  • Herstellung geräusch- und erschütterungsarm
  • Verformungsarm
  • Kann bei entsprechender Statik sehr hohe Lasten aufnehmen
  • Kürzere Bauzeit gegenüber z.B. Bohrpfahlwänden
  • Abdichtende Wirkung

Herstellung einer Schlitzwand

Baustelleneinrichtung

Schlitzwand

 

Die Baustelleneinrichtung stellt den Beginn der Baumaßnahme dar. Hierbei sind die anzuliefernden Gerätschaften so zu wählen, dass die herzustellende Schlitzwand technisch einwandfrei und dem vorgegebenen Zeitplan entsprechend realisiert werden kann. Auch auf eine ausreichende Vorhaltung der Stützflüssigkeit (Bentonit) ist zu achten. Die Baustelleneinrichtungsfläche liegt üblicherweise innerhalb des Baufeldes oder direkt daran anschließend. Ihre Fläche beträgt (je nach vorzu Baustelleneinrichtunghaltendem Volumen des Bentonits) zwischen 200/250 m² bis zu 500 m².

Skizze für die Baustelleneinrichtung Schltzwand

Die Baustelleneinrichtung der Firma Stein HT setzt sich typischerweise wie folgt zusammen:

  • 1 Hydroseilbagger Liebherr HS8100HD/HS8130HD oder gleichwertig für den Schlitzwandaushub (Schlitzbagger)
  • 1 Hydroseilbagger Liebherr HS875HD oder gleichwertig für den Fugen-/Korbeinbau und den Betoniervorgang (Servicebagger)
  • 1-2 STEIN-Schlitzwandgreifer in entsprechender Breite der herzustellenden Wand (Maulweite entsprechend der Lamelleneinteilung)
  • 1 STEIN-Schlitzwandmeißel in entsprechender Breite
  • 1 STEIN-Schlitzwandhobel
  • 1-2 STEIN Regenerierungsanlagen Typ II
  • 1 STEIN-Containermischanlage 4,50m³
  • 1 Silo inkl. Förderschnecke für Bentonitpulver
  • Anzahl STEIN-Bentonitbehälter entsprechend der Größe der offenen Schlitze (je 100 m³ Fassungsvermögen je Satz)
  • Anzahl STEIN-Flachfugen in entsprechender Breite je nach max. Tiefe und Anzahl der Anfängerlamellen
  • 1 Radlader Liebherr 526 oder gleichwertig
  • 1 STEIN-Aushubmulde
  • Anzahl Betonschüttrohre mit Trichter und Zubehör je nach max. Tiefe und Anzahl pro Lamelle
  • Anzahl Bentonitpumpe Mohno
  • Anzahl Bentonitpumpe Varisco
  • 1 Kompressor (Elektro oder Diesel)
  • 1 Werkstattcontainer
  • 1 Laborcontainer
  • Weiteres Zubehör wie Baggermatratzen, Bentonitnachfülleinrichtung (Polizist), Leitwandschutz etc.
Leitwandbau

Skizze für die Leitwand

Betonleitwandelemente gibt es
in den Breiten: 5,00m / 4,00m / 3,00m / 2,00m
in den Höhen 1,30m / 1,00m / 0,85m und als Ecken.

 

Schlitzwandstärke [m]0,600,801,001,20
Leitwandbreite [m]0,640,841,041,24

Als weitere Vorbereitung zu den eigentlichen Schlitzwandarbeiten muss auch der Leitwandbau gerechnet werden.

Diese Leitwände haben folgende Funktionen:

  • Lagesicherung im Grundriss
  • Vertikalführung des Schlitzwandgreifers
  • Verhinderung einer Bodenausspülung, da der Bentonitspiegel immer innerhalb der Leitwand gehalten wird

Zu diesem Zweck werden die Leitwände als eine doppelseitige Stahlbetonwinkelstützwand mit einer Höhe von mind. 1,00 m ausgebildet. Spätestens beim Aushub des Leitwandgrabens wird die wirkliche Lage von vorhandenen Versorgungs- und Entsorgungsleitungen erkundet. Sollten Leitungen im Einflussbereich der Schlitzwand liegen, müssen diese dann umgelegt werden. Vor Ort wird für die Herstellung der Leitwand ein Graben ausgehoben. In diesem Graben wird die Schlitzwand flucht gemäß dem Lamellenplan übernommen und mittels Schnurgerüst markiert.

Entlang dieser Flucht werden dann Betonfertigteile gestellt. Diese Platten haben eine Länge von bis zu 5,00 m bei einer Höhe von max. 1,30 m mit einer Anschlussbewehrung in Längsrichtung und eine Anschlussbewehrung für den Leitwandfuß. Die innere Platte wird gegen die äußere Platte abgesteift. Anschließend wird die Bewehrung für den Leitwandfuß vervollständigt und örtlich ein Fuß von 30 cm anbetoniert.

Danach werden die Lücken zwischen den einzelnen Platten bewehrt, eingeschalt und ausbetoniert. Nach dem Ausschalen wird dann der Leitwandgraben verfüllt und verdichtet. Als Bemaßung für den Abstand zwischen den Leitwandseiten hat sich eine 3,5 cm zusätzliche Breite der Schlitzbreite bewährt. Somit ist eine leichte Handhabung beim Eintauchen des Schlitzwandgreifers in den offenen Schlitz bei gleichzeitiger enger Führung während des Schlitzens gegeben.

Leitwand Draufsicht

Leitwand Ansicht

Leitwandbau

Leitwandbau

Lamelleneinteilung

Nach Fertigstellung der Leitwand wird deren Lage vom Vermesser nochmals überprüft und von der örtlichen Bauleitung freigegeben. Im Anschluss werden dann die Lagen der Fugen der Schlitzwandlamellen auf der Leitwand mit Stahlnägeln bzw. Signalfarbe markiert. Zum Schluss wird jede Lamelle mit der entsprechenden Lamellennummer gekennzeichnet.

Prinzip

Der Aushub erfolgt suspenionsgestützt mit seilgeführten mechanischen STEIN-Schlitzwandgreifern. Aus arbeitstechnischen Gründen werden die Lamellen unterteilt in:

  • Anfängerlamellen (mit zwei eingestellten Fugen)
  • Läuferlamellen (mit einer eingestellten Fuge)
  • Schließerlamellen (ohne eingestellte Fuge)

Die Anfängerlamellen werden zuerst hergestellt. Es folgen dann die Lamellen links und rechts vom Anfänger um dann dazwischen die Schlitzwandflucht zu schließen.

Aushub

Der Ablauf verläuft bei jeder einzelnen Schlitzwandlamelle gleich. Zuerst wird der Schlitzwandgreifer auf die Lamelle eingerichtet. Gemäß dem Aushubfortschritt wird in einer kontinuierlichen Weise der ausgehobene Boden mit der Stützflüssigkeit Bentonit ersetzt. Hier für die Lamelleneinteilungbei wird darauf geachtet, dass der Suspensionsspiegel nicht unterhalb von 30 cm gemessen an der Oberkante Leitwand ab sackt.

Der ausgehobene Boden wird zur späteren Abfuhr auf der Baustelle hinter dem Schlitzbagger zwischengelagert oder in ein Stahlaushubbecken geworfen und mittels Radlader auf LKW verladen. Regelmäßig wird die Schlitzwandtiefe mittels eines Lotes gemessen. Gleichzeitig werden die ausgehobenen Bodenschichten notiert. Die Endtiefe der Schlitzwandlamelle wird von der örtlichen Bauleitung abgenommen.

Diese Gegebenheiten werden mit den anderen Informationen über Lamellenabmessungen, Bentonit, Bewehrung und Betoniervorgang in einem Schlitzwandprotokoll pro Lamelle festgehalten. Nach Erreichen der Endtiefe und bei Arbeitsunterbrechungen wird der offene Schlitz abgedeckt.

In den ergänzenden Tagesberichten wird der Einsatz von Personal, Geräten, Schlitzwandablauf und Besonderheiten festgehalten. Je nach Zeitpunkt des Erreichens der Endtiefe wird der Schlitz noch am selben Tag betoniert. Sollte die Lamelle erst nach Mittag die Endtiefe erreicht haben, bleibt der Schlitz bis zum folgenden Tag stehen, wobei jedoch der Bentonitspiegel innerhalb der Leitwand gehalten wird. Sollte zuviel Bentonit in den Boden eindringen, wird Bentonit durch die Schlitzwandwache nachgefüllt; entweder mit Personal oder mittels automatischer Nachfülleinrichtung (Polizist).

Abb.7 -Aushub1 Abb.7 -Aushub2 Abb.7 -Aushub3 Abb.7 -Aushub4
Vertikalitätsnachweis

Die Vertikalitätsmessung des Schlitzes wird qualitativ an Hand der Greiferseile ausgeführt. Der Baggerfahrer kann mögliche Abweichungen des Greifers entlang der Schlitzwandflucht mittels zwei Fluchtstangen im Greiferbereich erkennen. Sein Gehilfe am Schlitz beobachtet die möglichen Abweichungen des Schlitzwandgreifers quer zur Schlitzwandflucht. Solange der Greifer sichtbar ist, orientieren sich beide am Greifergerüst.

Bei Fortschritt des Aushubes ist der Greifer nicht mehr sichtbar und es orientieren sich beide an dem Hubseil des Greifers. Sollte der Greifer eine Abweichung haben, bewegt sich das Hubseil entsprechend aus der Mitte der Leitwand. Darüber hinaus wird die Vertikalität der Schlitzwandlamelle mittels eines Inklinometers vom Hersteller Jean Lutz und über das Messsystem PDR2 von Liebherr auch noch quantitativ gemessen. Bei jedem Aushubschritt werden die, vom im Greifer montierten Inklinometer, gemessenen Daten zur Fahrerkabine des Aushubgerätes über Funk gesendet.

Der Baggerfahrer kann dann dort Abweichungen des Schlitzwandgreifers in x-Achse, y-Achse als auch die Verdrehung verfolgen. Die Ergebnisse der Vermessung der jeweiligen Lamelle werden vom PDR2-System auf einen Server von Liebherr übertragen, von dem diese dann abgerufen werden können. Die Darstellung erfolgt über Diagramme mit den jeweiligen Abweichungen in Abhängigkeit zur Tiefe.

Wird eine zu große Abweichung von der Vertikalen festgestellt, wird mit Hilfe des Schlitzwandhobels die Abweichung beseitigt. Die in der DIN EN 1538 vorgegebene Abweichung von 1% wird somit sichergestellt.

Abb.8 -Auszug aus dem Vertikalitätsnachweis
Putzen der Fuge

Jeder Betoniervorgang beginnt mit dem Säubern der benachbarten Schlitzwandfugen von Erdresten und Umlaufbeton. Hierfür wird der Schlitzwandgreifer eingesetzt. Anschließend wird die Schlitzsohle mittels Schlitzwandgreifer von Schlamm gesäubert. Eine Bentonitprobe wird aus dem Schlitz entnommen und auf verschiedene Parameter untersucht.

Bei Überschreitung des nach DIN 4126 zulässigen Sandgehaltes wird die Stützflüssigkeit regeneriert. Hierzu wird auf Lamellensohle eine Tauchpumpe installiert, die das Bentonit dann über die Regenerierungsanlage leitet. Dort wird der in der Suspension schwebende Sand separiert und entfernt. Danach wird die gesäuberte Stützflüssigkeit der Lamelle erneut zugeführt.

Sollten nach DIN 4126 weitere Grenzwerte überschritten sein, wird die im Schlitz anwesende Suspension gegen Frischsuspension ausgetauscht.

Abb.9 -Das Fugenband -1 Abb.9 -Das Fugenband -2 Abb.9 -Das Fugenband -3
Einbau der Fugenelemente

Zur Ausbildung der Lamellenfugen verwenden wir das STEIN-CWS-Flachfugensystem. Hierbei werden zur vertikalen Abgrenzung der Lamellen, vor dem Betonieren Flachfugen aus Stahl mit entsprechender Breite in den ausgehobenen Schlitz eingestellt.

Um die Dichtigkeit zwischen den Lamellen zu erhöhen, wird, vor Einbau der Fuge, ein Siteg-Flachfugenband in die Flachfuge eingebaut. 10 cm dieses Bandes werden dann in die zu betonierende Lamelle mit einbetoniert. Nach Aushub der Nachbarlamelle und entfernen der STEIN-CWS-Flachfuge, wird die andere Hälfte des Fugenbandes sichtbar und beim Betonieren der Nachbarlamelle mit einbetoniert. Auf diese Weise wird eine höchstmögliche Dichtigkeit der Fuge gewährleistet.

Abb.11 -Einbau der Fugenelemente
Einbau der Bewehrung

Im Anschluss wird dann die Schlitzwandbewehrung eingebaut. Diese Bewehrung wird in fertig geflochtene Körbe gemäß den Bewehrungsplänen zur Baustelle angeliefert. Die Abnahme der Bewehrung erfolgt durch die örtliche Bauleitung.

Zur Aufnahme der Körbe wird der Servicebagger beansprucht. Der Kopf der Bewehrung wird vom Haken des Schlitzbaggers aufgenommen. Das Servicebagger nimmt den Bewehrungskorb am unteren Drittelspunkt auf. Danach zieht der Schlitzbagger den Kopf der Bewehrung zur Auslegerspitze, wobei der Servicebagger verhindert, dass der Bewehrungskorb am unteren Ende den Boden berührt.

Bei größeren Schlitztiefen ist es üblich, dass die Bewehrungskörbe in ihrer Länge geteilt werden. Diese bestehen dann aus einem Unter- und Oberteil, bzw. Unter -, Mittel- und Oberteil. Jeweils wird ein Teil abgelassen und auf der Leitwand mittels Trägern abgefangen. Danach wird das folgende Teil aufgesetzt und über die Überlappungslänge eingefädelt. Die jeweiligen Korbteile werden mit entsprechenden Seilklemmen miteinander verbunden. Nach Erreichen der Endlänge wird der Bewehrungskorb auf die geforderte Solllage abgelassen.

Beim Ablassen der Körbe in den Schlitz gewährleisten die an den Korb angebauten Abstandhalter aus Flachstahl eine genügende Betondeckung der Schlitzwandbewehrung. Der einzelne Schlitzwandkorb wird dann mit Aufhangbügel und quer über die Leitwand liegenden Trägern abgefangen. Die Höhe und Lage der Bewehrungskörbe wird dann kontrolliert und falls erforderlich korrigiert.

Abb.12 -Einbau der Bewehrung1

Abb.12 -Einbau der Bewehrung2

Abb.12 -Einbau der Bewehrung3

Abb.12 -Einbau der Bewehrung4

Betonieren des Schlitzes

Nach der Bewehrung erfolgt der Einbau der Betonschüttrohre bis auf ca. 50 cm über der Schlitzwandsohle. Diese Schüttrohre haben einen Innendurchmesser von 250 mm. Oben wird zuletzt der Betontrichter aufgesetzt. Die Anzahl der Schüttrohre richtet sich nach der Lamellenlänge.

Meistens wird je Bewehrungskorb ein Schüttrohr eingebaut. Vor dem Einbringen des ersten Betons wird das Schüttrohr in geeigneter Weise mit einem Trennstopfen versehen, um bei Einbringung des ersten Betons eine Vermischung der Stützflüssigkeit mit dem Beton im Schüttrohr zu vermeiden. Der Schlitzwandbeton wird in Transportmischern vom Betonwerk mit einer fließfähigen Konsistenzklasse angeliefert.

Vom Transportbetonmischer wird nun der Schlitzwandbeton durch den Trichter und die Schüttrohre in die Lamelle eingebaut. Gleichzeitig wird an der Leitwandoberkante das durch den unten eingefüllten Beton verdrängte Bentonit abgepumpt und zur Bentonitanlage befördert. Dort wird es über die Regenerierungsanlage geleitet, um dann in den Vorratsbehältern bis zur nächsten Verwendung zu verbleiben.

Die Steiggeschwindigkeit des Betons darf nach DIN 4126 einen Wert von 3 m/Stunde nicht unterschreiten. Je nach Betonierfortschritt werden die Betonschüttrohre gekürzt, wobei darauf geachtet wird, dass die Schüttrohre noch mindestens 2 m im frischen Beton eingetaucht bleiben. Die Betonoberkante wird laufend, mittels eines Lotes, gemessen. Bei Erreichen der erforderlichen Schlitzwandoberkante wird das Betonieren beendet. Das eingebaute Betonvolumen wird im Schlitzwandprotokoll festgehalten.

Arbeitstechnisch ist es nicht möglich den Betoniervorgang zu unterbrechen. Somit ergibt sich auch ein zwingender Arbeitsablauf. Der eigentliche Schlitzwandaushub muss am Abend beendet sein. Am nächsten Morgen wird die Schlitzwandlamelle geputzt und die Flachfugen und Schlitzwandbewehrung eingebaut. Spätestens um die Mittagszeit muss der eigentliche Betoniervorgang beginnen.

Abb.13 -Skizze für die Betonieren des Schlitzes3 Abb.13 -Skizze für die Betonieren des Schlitzes2 Abb.13 -Skizze für die Betonieren des Schlitzes1
Qualitätsmanagement
Zur Qualitätssicherung wird auf der Baustelle eine Person beauftragt die folgenden Kontrollen auszuführen und schriftlich in den Schlitzwandprotokollen und Tagesberichten zu dokumentieren:

  • Schlitztiefe
  • Vertikalität des Schlitzes
  • Steiggeschwindigkeit des Betons und Betonverbrauch
  • Suspensionskontrolle
Auf der Baustelle werden im Baustellenlabor die notwendigen Geräte vorgehalten um die folgenden Eigenschaften der Suspension täglich zu kontrollieren:

  1. Spezifisches Gewicht [kN/m³]
  2. Fließgrenze [N/m²]
  3. Marsh-Viskosität [sec]
  4. Sandgehalt [%]
  5. PH – Wert [-]
  6. Filtratwasser [ml]
Baustellenräumung

Nach dem Betonieren der letzten Lamelle sind die eigentlichen Schlitzwandarbeiten beendet. Die Anlage wird abgebaut und die gesamten Geräte abtransportiert. Sobald die Baufläche geräumt ist, kann der Aushub der Baugrube erfolgen. Bei diesem Aushub werden dann auch die Leitwände entfernt.

Baustellenräumung