Sanierung eines Fundaments für eine Walzenstraße

Kunde

Friedr. Lohmann GmbH, Witten

Ausgangssituation

Friedr. Lohmann GmbH, Werk für Spezial- und Edelstähle, ist ein führender Hersteller auf dem Gebiet der Spezialwerkzeugstähle und des Edelstahlformgusses. Lohmann betreibt im Werk Witten - Herbede eine Walzenstraße zur Warmverformung von Stahlblechen.

Beschreibung
Die einzelnen Walzgerüste werden über eine Antriebseinheit angetrieben und auf einem ca. 100 - Jahre altem Betonfundament verankert. Das Fundament ist unbewehrt und hat die Hauptab-messungen von L x B x H = ca. 22 x 3,8 x 4, 3 m. Es hat in Längs-richtung zwei Fundamentgänge: unterer Gang b x h = 75x130 cm, oberer Gang b x h = 85x165 cm.

Der obere Gang dient i.W. zur Sammlung von Kühl- und Prozess-wasser, das über eine Rohrleitung in den unteren Fundamentgang geleitet wird. Dort sind durch Querschotte Absetzbecken eingebaut, die sporadisch vom entstehenden Ölschlamm und sonstigen Sedimenten gereinigt werden.

Zu den Reinigungsarbeiten, die ca. alle 6 Monate durchgeführt werden, gehört auch regelmäßig die Inspektion des Fundaments im Sinne einer vorbeugenden Wartung.

Seit ca. den 1970-er Jahren wurden Risse in den Seitenwänden des unteren Fundamentgangs festgestellt, die aufgrund des Alters des Fundaments als normal eingestuft werden konnten und die hinsichtlich der Standsicherheit unbedenklich waren. Sie wurden durch Injektionen mit Kunstharzen von Zeit zu Zeit verpresst, um das Einströmen von Grundwasser zu verhindern.

Die Reinigungsarbeiten werden jeweils während der Betriebsruhe im 3. Quartal durchgeführt. Bei der letzten regelmäßigen Reinigung und Inspektion des unteren Fundamentgangs im Jahr 2004 wurde erstmalig festgestellt, daß während der Reinigungsarbeiten - nach dem Abpumpen des angesammelten Prozeßwassers - in erheblichem Umfang Wasser nachströmte. Da betriebsseitig während der Reinigung kein Wasser anfällt, war davon auszugehen, dass es sich um von außen eindringendes, drückendes Grundwasser handelt.
Zustand des unteren
Gangs vor Sanierung

Schadensfeststellung

Q & P wurde beauftragt, die möglichen Ursachen festzustellen. Hierzu wurde die Walzenstraße zur Jahreswende 2004/2005 außerplanmäßig stillgelegt, um umfangreiche Untersuchungen durchführen zu können. Sie umfassten detaillierte, visuelle Inspektionen und im Umfeld Bauprobenentnahmen durch Kernbohrungen mit Festigkeitsuntersuchungen, Ansprachen zum Gefügeaufbau des Fundaments sowie Schwingungsmessungen unter Betriebsbeanspruchung als Grundlage für Berechnungsansätze.

Bei der visuellen Inspektion wurde eine Riß in der Bodenplatte im unteren Gang festgestellt, der sich über die Seitenwände bis in den oberen Gang fortsetzt, dessen Risscharakteristik sich sehr deutlich von den altersbedingten Rissen unterscheidet.

Weitergehende Untersuchungen haben ergeben, daß aufgrund eines unplanmäßigen Vorgangs bei der Beschickung eines Walzgerüsts eine außerordentlich hohe dynamische Belastung des Fundaments auf- getreten war, die zum Versagen geführt hatte.

Lösung

Die zusätzlichen Untersuchungen über Baugrund, Betonfestigkeit und Schwingungsverhalten führten zum Ergebnis, daß eine Reparatur des Fundaments möglich und in Hinblick auf die betrieblichen Randbedingungen sinnvoll ist. Hinweise auf baugrundbedingte Ursachen für die eingetretenen Schäden wurden nicht festgestellt.

Die Durchführung der Sanierung erfolgte durch zwei verschiedene, sich gegenseitig unterstützende, konstruktive Maßnahmen:

Maßnahme 1 umfaßte engmaschige Kunstharzinjektionen mit 2-Komponenen-Material zur Verfestigung des Fundaments. Dabei wurde mit geringen Injektionsdrücken (? 10 bar) gearbeitet, um Fundament-zerstörungen zu vermeiden.


Bewehrung unterer Gang

Bauzustand

Maßnahme 2 umfaßte die Herstellung eines bewehrten Biegebalkens, der den unteren Fundament- gang vollständig ausfüllt und der skelettartig die beiden durch die Gänge geschwächten Blöcke des Fundaments verbindet. Hierzu werden die im Fundament vorhandenen Ankertaschen für die Schienenanker durch bewehrte Betonplomben in den Biegebalken integriert

Um diese Maßnahme durchführen zu können, mußte die derzeitige Funktion des unteren Fundament- gangs aufgeben werden. Hierzu wurde eine Emulsionstrennanlage als Ersatz für die Absetzbecken des unteren Gangs über Flur eingerichtet.

Die Umbaumaßnahmen im Bereich der Walzenstraße konnten nur während der Betriebsruhe im Sommer durchgeführt werden. Hierzu standen drei Wochen zur Verfügung.

Die geplante Fundamentsanierung wurde innerhalb dieses Zeitfensters termingerecht abgewickelt, was für die ausführenden Unternehmen eine Herausforderung bedeutete. Hierzu wurden Terminpläne auf Tages- basis erarbeitet, die strikt eingehalten werden mussten.

Trotz der sehr schwierigen Randbedingungen wurde das Projekt exakt im Zeitplan durchgeführt, so daß der Betrieb pünktlich und mit größter Zuverlässigkeit wieder aufgenommen werden konnte.