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Spundwand

Spundwände dienen zur Sicherung von Baugruben, zur seitlichen Begrenzung von Straßen und Wegen an Geländesprüngen, als Befestigung von Hafenbecken, zur Sicherung von Fundamenten von Brückenpfeilern oder zur temporären oder auch dauerhaften Baugrubensicherung usw. Spundwände wurden zu Beginn der bautechnischen Entwicklung aus Holz hergestellt, später kamen dann die Stahlspundwände zum Einsatz, die heute deutlich dominieren, wenn es um hohe statische Beanspruchungen und/oder große Baugrubentiefen geht und gleichzeitig Anforderungen an die Dichtigkeit gegen von außen eindringendes Wasser zu erfüllen sind. Für einen Aushub unter dem Grundwasserspiegel werden, wenn möglich, Stahlspundwände gerammt oder eingerüttelt. Diese können nach dem Erstellen des Kellers oder des Gründungsbauwerks wieder herausgezogen und im Anschluss daran nochmals verwendet werden. In nutzbaren Grundwasserbereichen wird dieser Ausbau oft vorgeschrieben.

 

Je nach Höhe des Geländesprungs sowie der Bodenbeschaffenheit kann eine Spundwand frei auskragend oder auch ein- bis mehrfach rückverankert ausgeführt werden. Die Einbindetiefe im Erdreich (die ab Baugrubensohle gemessen wird) muss üblicherweise rechnerisch ermittelt werden, wobei diese deutlich von der Baugrundbeschaffenheit sowie der Baugrubentiefe bzw. der Höhe des Geländesprungs und der dahinter befindlichen Bebauung abhängig ist. Die bodenmechanischen Kennwerte müssen zuvor im Rahmen einer Baugrunduntersuchung ermittelt werden, wobei insbesondere der Grundwasserstand oder auch der Horizont von ggf. zeitweise aufstauendem Sickerwasser untersucht werden müssen, da wasserführende Schichten einen wesentlichen Einfluss auf die Tragfähigkeit von Baugrubenwänden im Allgemeinen und Spundwänden im Besonderen haben.

 

Eine Spundwand setzt sich aus unmittelbar nebeneinander in das Erdreich eingerammten oder eingerüttelten Spundbohlen oder Spunddielen zusammen. Spundbohle oder Spunddiele ist dabei die Bezeichnung für das einzelne Stahlprofil. Das Rammen oder Rütteln erfolgt mit einer speziellen Baumaschine, die demzufolge als Spundramme bezeichnet wird, wobei es mit solchen Maschinen möglich ist, die Spundbohlen auch wieder aus dem Erdreich herauszuziehen. Die Verbindung der einzelnen Spunddielen untereinander wird durch so genannte Schlösser erreicht, wobei es sich im Prinzip um Nut- und Feder-Verbindungen handelt, die auch in der Ebene der Spundwand dafür sorgen, dass ein Kraftschluss vorhanden ist und die Spundwand eben wie eine Wand wirkt. Je nach Ausbildung dieser Schlösser können diese auch wasserdicht sein, sodass Spunddielen bzw. Spundwände auch zur Abdichtung von Baugruben oder ähnliches eingesetzt werden können.

 

Früher wurden die Spunddielen in das Erdreich eingeschlagen oder durch hohe vertikale Lasten hineingepresst, was heute aber nur noch selten praktiziert wird. Die einzelnen Spunddielen bestehen heute überwiegend aus Baustahl nach DIN EN 10025, wobei die Stahlgüten in Abhängigkeit von der statischen Beanspruchung gewählt werden:

  • S 235 JRC (1.0120)
  • S 275 JRC (1.0128)
  • S 355 JRC (1.0551)

 

Seltener kommen Spunddielen aus Kunststoff, Stahlbeton oder Holz zum Einsatz, diese Materialien sind heute eher exotischer Natur und auf wenige Anwendungsfälle beschränkt. Der Korrosionsschutz bei stählernen Spundbohlen wird durch die Wahl größerer Materialdicken unter Berücksichtigung einer durchschnittlichen jährlichen Abrostungsrate realisiert, nur in Ausnahmefällen wird ein separater Korrosionsschutz vorgesehen oder aufgetragen. Die Abrostungsrate von rohen Spunddielen beträgt an der Luft bzw. im Boden lediglich etwa 0,01 mm/Jahr, bei Kontakt mit Süßwasser oder auch Meerwasser etwa 0,03 mm/Jahr.

 

Geschichtliches:

 

Die Entwicklung der Stahlspundwand begann, als sich zeigte, dass die Holzspundwand den gestellten Anforderungen nicht mehr genügte. Die größer werdenden Geländesprünge im Wasser- und Hafenbau erforderten höhere Tragfähigkeiten, die von Holz nicht erreicht wurden und werden. Zunächst wurde versucht, mit Elementen aus Wellblech und Gusseisen Umschließungen von Baugruben durchzuführen. Ein weiterer Schritt war dann eine Spundwand aus zusammengesetzten, handelsüblichen Walzprofilen. Die ungünstige Massenverteilung führte zu einem hohen Gewichtsaufwand und somit zu einer unwirtschaftlichen Wand. Auch ließen die Rammfähigkeit und die Dichtigkeit dieser Profile noch Wünsche offen.

 

Im Jahre 1902 erfand der Bremer Staatsbaumeister Tryggve Larssen ein U-förmiges Walzprofil, auf das er 1904 ein Patent erhielt, als sich die Vorteile seiner Entwicklung herausgestellt hatten. Durch kleinere Z-förmige, angenietete Profile wurde eine schlossartige Verbindung erreicht. Noch im gleichen Jahr begann die Herstellung der nach dem Erfinder benannten „Larsseneisen“ im Werk Union der Hoesch Hüttenwerke AG. Die erste stählerne Spundwand, die mit diesem damals neuen Profil hergestellt wurde, war die im Jahre 1902 errichtete Ufereinfassung im Hohentorshafen in Bremen. Die Vorteile dieses Systems zeichnen sich beeindruckend dadurch aus, dass diese frühe Spundwand noch heute erhalten und voll funktionsfähig ist.

 

Die Spundwandquerschnitte von Larssen sind wellenförmig ausgeführt. Es wurden so Profile geschaffen, die sich durch eine gute Rammstabilität auszeichneten und mit denen wirtschaftliche Spundwände mit großer Tragfähigkeit gebaut werden konnten. Im Jahr 1914 gelang es, Larssenprofile mit beiden Schlössern in einem Walzgang herzustellen, damit gab es nun besonders wirtschaftliche Profile mit einer guten Dichtigkeit und Rammsteifigkeit.

 

Die erste Wellenspundwand aus Z-förmigen Einzelprofilen wurde von Oberbaurat Lamp im Jahre 1912 entwickelt. Schwierig herzustellen war der verwendete Klauen- und Rundzapfenverschluss. Die Weiterentwicklung dieses Profils führte 1926 mit dem Labyrinthschloss zum auch heute noch bekannten Hoeschprofil.

 

In Amerika entstanden schon Ende des 19. Jahrhunderts die Flachprofile. Sie besitzen einen in Wandachse liegenden Steg mit beidseitig angeordneten Schlössern. Die Flachprofile eignen sich besonders zur Aufnahme hoher Zugkräfte in Wandachse. Biegemomente können wegen der geringen Bautiefe nur in geringem Umfang aufgenommen werden. Maßstab für die Beurteilung dieser Profile sind die Schlosszugfestigkeiten. Das erste Union-Flachprofil von 1939 (FL 23) erreichte Mindestschlosszugfestigkeiten von 2000 kN/m. Bei den weiterentwickelten Flachprofilen von 1954 (FL 9 und FL 12) konnten diese Zugfestigkeiten auf 4000 kN/m gesteigert werden.

 

Die Entwicklung der Stahlspundwand ist nie stehen geblieben. Am Anfang war eine Breite von 400 bis 425 mm das Maximum, was walztechnisch möglich war. Die überwiegende Verwendung von Doppel- und Dreifachbohlen zeigte aber, dass die Bauindustrie Interesse an breiteren Profilen hatte. Daher wurden im Laufe der Jahre die Profilbreiten über 450 mm bis auf 500 bzw. 525 mm vergrößert. Parallel hierzu lief eine Verbesserung der Schlösser. Bei der Larssenbohle sind die Wanddicken der Schlösser vergrößert worden. Das Schloss der Hoeschbohle ist völlig überarbeitet worden. Die Schlossmasse wurde erhöht, um die Verhakung und Festigkeit zu verbessern.

 

siehe auch: