DE10145288B4

DE10145288B4 - Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen

Info

Publication number: DE10145288B4
Application number: DE2001145288
Authority: DE
Inventors: Jochim Dipl.-Ing. Berg
Original assignee: Keller Grundbau GmbH
Current assignee: Keller Grundbau GmbH
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: DE10145288A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem in rasterförmiger Verteilung von der Bodenoberfläche aus jeweils ein Tiefenrüttler in den Boden eingerüttelt wird und unter Zugabe von Zugabematerial phasenweise in Höhenstufen nach oben gezogen und von einzelnen Höhenstufen ausgehend phasenweise in Stopfintervallen unter Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens eingerüttelt wird,
wobei die Dauer der Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens durch den Tiefenrüttler abhängig von der Stützfähigkeit des Bodens über der Höhe so variiert wird, daß eine Stopfsäule aus Zugabematerial mit gleichbleibendem vorgegebenen Durchmesser im Boden entsteht, die auf ausreichende Tragfähigkeit in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität bemessen ist,
und das Einhalten des gleichbleibenden Durchmessers durch Erfassen und Ins-Verhältnis-Setzen des Volumens des Zugabematerials und der Rüttlerhöhe am Ende von Stopfintervallen eingestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem nach einem Raster über der Bodenoberfläche verteilt von der Bodenoberfläche aus Stopfsäulen aus Zugabematerial unter Verdichtung des Bodens hergestellt wird. Insbesondere wird hierzu jeweils ein Tiefenrüttler in den Baugrund eingerüttelt und unter Zugabe von Zugabematerial phasenweise in Höhenstufen nach oben gezogen und von einzelnen Höhenstufen ausgehend phasenweise in Stopfintervallen unter Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens eingerüttelt; alternativ wird ein von einem lösbaren Deckel unten geschlossenes Rohr in den Boden eingerammt oder eingerüttelt und nach Lösen des Deckels unter Einfüllen von Zugabematerial und unter in Rammintervallen durchgeführtem Verdichten des Zugabematerials und des Bodens durch einen in das Rohr eingeführten Rammbären stufenweise gezogen. Hierbei entsteht jeweils im Boden eine Säule aus verdichtetem Zugabematerial, die der Lastabtragung nach unten in tragfähige Bodenschichten dient und gleichzeitig durch das in den Boden eingebrachten Volumen zu einer Verdichtung des Bodenmaterials führt. Die Bodenqualität wird hiermit insgesamt verbessert. In Bodenschichten schlechterer Qualität, d. h. auch geringerer Stützfähigkeit für die eingebrachte Säule aus Zugabematerial wird hierbei mit größeren Zugabemengen gearbeitet bzw. die Stopfintervalle oder Rammintervalle werden bei Steigerung der Zugabemenge entsprechend verlängert. Im Ergebnis hat die fertiggestellte Säule in solchen Bodenschichten mit geringerer Stützfähigkeit wesentlich größeren Durchmesser als in gut tragfähigen bzw. stützfähigen Bodenschichten. In Oberflächennähe kommt verstärkt der Effekt hinzu, daß selbst Boden gleichmäßiger Qualität zur Oberfläche hin aufgrund der abnehmenden Auflast nachlassende radiale Stützfähigkeit für die Säule aus Zugabematerial hat, so daß diese sich tenden-ziell zur Bodenoberfläche hin trichterförmig erweitert. Die genannten Gegebenheiten werden hingenommen oder sogar angestrebt, weil angenommen wird, daß auf diese Weise Säulen gleichmäßiger Tragfähigkeit im Boden hergestellt werden können.

Aus der DE 32 34 918 C2 wird ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen aus Sand als bekannt vorausgesetzt, bei dem unabhängig von der vorliegenden Istfestigkeit des Bodens die Stopfsäule mit gleichbleibendem Durchmesser erzeugt wird. Es wird vorgeschlagen, von diesem Verfahren abzugehen und Stopfsäulen mit veränderlichem Durchmesser in Abhängigkeit von der Istfestigkeit des Bodens zu erzeugen, um dem Boden eine gleichförmige Festigkeit zu vermitteln. Hierbei wird weder ein Tiefenrüttler noch ein von einem lösbaren Deckel unten geschlossenes Rohr verwendet.

Aus der DE 41 30 339 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen mittels eines Tiefenrüttlers bekannt, bei dem der Baugrund mit optimiertem Materialeinsatz verbessert werden soll. Der gesteuerte Materialeinsatz wird dabei ebenfalls auf eine Homogenisierung der Bodeneigenschaften über der Tiefe der Stopfsäulen abgestellt, indem in weniger tragfähigen Bodenschichten eine erhöhte Zugabemenge, bezogen auf den Ziehfortschritt, eingebracht wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu benennen, mit dem zufriedenstellende Säulenqualitäte bei rationalisierter Arbeitsweise erzeugt werden können. Diese Aufgabe wird durch die in den Patentenansprüchen 1 bis 4 jeweils aufgeführten Merkmale gelöst.

Eine Lösung zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem in rasterförmiger Verteilung von der Bodenoberfläche aus jeweils ein Tiefenrüttler in den Boden eingerüttelt wird und unter Zugabe von Zugabematerial phasenweise in Höhenstufen nach oben gezogen und von einzelnen Höhenstufen ausgehend phasenweise in Stopfintervallen unter Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens eingerüttelt wird, wobei die Dauer der Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens durch den Tiefenrüttler abhängig von der Stützfähigkeit des Bodens über der Höhe so variiert wird, daß eine Stopfsäule aus Zugabematerial mit vorgegebenem gleichbleibenden Durchmesser im Boden entsteht, die auf ausreichende Tragfähigkeit in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität bemessen ist, wobei das Einhalten des gleichbleibenden Durchmessers durch Erfassen und Ins-Verhältnis-Setzen des Volumens oder des Gewichts des Zugabematerials und der am Ende von Stopfintervallen erreichten Rütt lerhöhe eingestellt wird. Eine weitere Lösung zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem in rasterförmiger Verteilung von der Bodenoberfläche aus jeweils ein von einem lösbaren Deckel unten geschlossenes Rohr in den Boden eingerammt oder eingerüttelt wird und nach Lösen des Deckels unter Einfüllen von Zugabematerial und unter in Rammintervallen durchgeführtem Verdichten des Zugabematerials und des Bodens durch einen in das Rohr eingeführten Rammbären stufenweise gezogen wird, wobei die Intensität der Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens durch den Rammbären abhängig von der Bodenstützfähigkeit über der Höhe so variiert wird, daß eine Stopfsäule aus Zugabematerial mit vorgegebenem gleichbleibenden Durchmesser im Boden entsteht, die auf ausreichende Tragfähigkeit in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität bemessen ist, wobei das Einhalten des gleichbleibenden Durchmessers durch Erfassen und Ins-Verhältnis-Setzen des Volumens oder des Gewichts des Zugabematerials und der am Ende von Rammintervallen erreichten Rohrhöhe eingestellt wird. Mit den erfindungsgemäßen Methoden werden die Sorgfaltsanforderungen bezüglich der Bodenschichtung, die bei den bisherigen Methoden aufgrund der notwendigen Säulenverdickung in Weichschichten gelten, reduziert. Die vorangehenden Aufschlußbohrungen sind nur insoweit beachtlich, als die schlechteste Bodenqualität zu ermitteln ist. In rationeller Weise wird danach eine gleichbleibend dicke Säule hergestellt, deren Tragfähigkeit unabhängig von der Lage der Schichten durchgehend garantiert ist. Die gleichmäßige Dicke der jeweils hergestellten Säulen kann durch Wägung oder Volumenmessung der zugegebenen Mengen im Verhältnis zur Änderung der jeweiligen Rüttlertiefe bei Verwendung eines Tiefenrüttlers bzw. der Höhenlage des unteren Rohrendes bei Verwendung von Rohr und Rammbär überwacht bzw. eingestellt werden.

In praktischer Anwendung werden ca. ein bis drei Säulen mittels manueller Steuerung hergestellt und mit den dabei eingegebenen Daten anschließend die Automatik der verwendeten Vorrichtung für nachfolgend herzustellende Säulen programmiert.

Als Zugabematerial kann Kies, Splitt, Schotter, Sand oder deren Mischungen gegebenenfalls mit Bindemittel verwendet werden, wobei die Tragfähigkeit der einzelnen Säulen in geringerem Ausmaß von der Stützfähigkeit der einzelnen Bodenschichten abhängt. Weiterhin ist es möglich, Fertigmörtel oder Beton als Zugabematerial für die Säulen zu verwenden, die nach dem Aushärten bezüglich ihrer Fähigkeit zum Lastabtrag in den Boden im wesentlichen von der Stützfähigkeit der einzelnen Bodenschichten unabhängig sind.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Säule im Vergleich mit einer Säule nach dem Stand der Technik dargestellt.
1 zeigt eine Säule aus Zugabematerial nach dem Stand der Technik;
2 zeigt eine Säule gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt das Prinzip der Säulenherstellung mit einem Schleusenrüttler in zwei Phasen;
4 zeigt das Prinzip der Säulenherstellung mit Senkrohr und Rammbär.
1 ist in einem Schnitt durch die Bodenschichten zu erkennen, daß unter einer Bodenoberfläche 11 eine tragfähige Bodenschicht 13, eine Weichschicht 14 und darunter eine tragfähige Bodenschicht 15 liegen. Eine nach einem bisherigen Verfahren hergestellte Stopfsäule 12 aus Zugabematerial, die mit einem Tiefenrüttler hergestellt sein kann, weist in den tragfähigen Bodenschichten 13, 15 jeweils geringeren Durchmesser auf und hat im Bereich der Weichschicht 14 eine deutliche Durchmesservergrößerung. Die Höhenlage der Durchmesservergrößerung muß bei der Herstellung sorgfältig nach der Höhenlage der Weichschicht eingestellt werden. In Nähe der Bodenoberfläche entsteht eine geringe Durchmessererweiterung.
In 2 ist in einem Schnitt durch die Bodenschichten gezeigt, wie unter einer Bodenoberfläche 11 eine gleiche Bodenschichtung wie in 1 mit einer tragfähigen Schicht 13, einer Weichschicht 14 und einer wieder besser tragfähigen Bodenschicht 15 liegt. Eine mittels eines Tiefenrüttlers hergestellte erfindungsgemäße Bodensäule 12 hat hierbei unabhängig von der Stützfähigkeit der einzelnen Bodenschichten über der Höhe gleichen Durchmesser. Hierbei ist der Durchmesser so bemessen, daß in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität, hier also der Weichschicht 14, noch eine ausreichende Tragfähigkeit der Bodensäule 12 vorliegt. Die Herstellung der Bodensäule ist damit fehlersicher.
3 zeigt in einem vertikalen Schnitt durch den Boden links einen Schleusenrüttler 21, der bis zu einem tiefsten Punkt von der Bodenoberfläche 11 aus durch eine tragfähige Bodenschicht 13 und eine Weichschicht 14 bis in eine weitere tragfähige Bodenschicht 15 eingerüttelt ist. Die Rüttelbewegungen werden durch Radialpfeile 17 symbolisiert. 3 zeigt rechts den gleichen Schleusenrüttler 21, der um eine gewisse Höhe vom tiefsten Punkt aus unter Ausfließen von Säulenmaterial 16 wie Schotter aus einer unteren Öffnung 22 zurückgezogen worden ist. Durch einen Doppelpfeil 18 ist eine Stopfbewegung symbolisiert, die der Schleusenrüttler jeweils nach einem Ziehen um die genannte vorgegebene Höhe ausführt, um das Säulenmaterial 16 zu verdichten. Am Schleusenrüttler 21 sind ein seitlich vorbeiführendes Schleusenrohr 23 mit der unteren Öffnung 22, eine elastische Kupplung 24 und ein Gestängerohr 25, über das das Zugabematerial zufließt, im einzelnen erkennbar.
4 zeigt ein von der Bodenoberfläche 11 durch die bereits beschriebenen Bodenschichten 13, 14 bis in die Bodenschicht 15 niedergebrachtes und aus dieser bereits wieder gezogenes Senkrohr 31, aus dem Zugabematerial 16 unten ausgeflossen ist, das von oben in das Senkrohr 31 eingegeben worden ist, wie durch den Pfeil 19 angedeutet und das mittels eines Rammbären 32, der sich innerhalb des Senkrohres 31 bewegt, verdichtet worden ist. Der Rammbär 32 ist mittels einer Anordnung aus Seil 33 und Rolle 34 auf und ab bewegbar, wie durch den Doppelpfeil 20 angedeutet.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem in rasterförmiger Verteilung von der Bodenoberfläche aus jeweils ein Tiefenrüttler in den Boden eingerüttelt wird und unter Zugabe von Zugabematerial phasenweise in Höhenstufen nach oben gezogen und von einzelnen Höhenstufen ausgehend phasenweise in Stopfintervallen unter Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens eingerüttelt wird, wobei die Dauer der Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens durch den Tiefenrüttler abhängig von der Stützfähigkeit des Bodens über der Höhe so variiert wird, daß eine Stopfsäule aus Zugabematerial mit gleichbleibendem vorgegebenen Durchmesser im Boden entsteht, die auf ausreichende Tragfähigkeit in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität bemessen ist, und das Einhalten des gleichbleibenden Durchmessers durch Erfassen und Ins-Verhältnis-Setzen des Volumens des Zugabematerials und der Rüttlerhöhe am Ende von Stopfintervallen eingestellt wird.
Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem in rasterförmiger Verteilung von der Bodenoberfläche aus jeweils ein Tiefenrüttler in den Boden eingerüttelt wird und unter Zugabe von Zugabematerial phasenweise in Höhenstufen nach oben gezogen und von einzelnen Höhenstufen ausgehend phasenweise in Stopfin tervallen unter Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens eingerüttelt wird, wobei die Dauer der Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens durch den Tiefenrüttler abhängig von der Stützfähigkeit des Bodens über der Höhe so variiert wird, daß eine Stopfsäule aus Zugabematerial mit gleichbleibendem vorgegebenen Durchmesser im Boden entsteht, die auf ausreichende Tragfähigkeit in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität bemessen ist, und das Einhalten eines gleichbleibenden Durchmessers durch Erfassen und Ins-Verhältnis-Setzen des Gewichts des Zugabematerials und der Rüttlerhöhe am Ende von Stopfintervallen eingestellt wird.
Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem in rasterförmiger Verteilung von der Bodenoberfläche aus jeweils ein von einem lösbaren Deckel unten geschlossenes Rohr in den Boden eingerammt oder eingerüttelt wird und nach Lösen des Deckels unter Einfüllen von Zugabematerial und unter in Rammintervallen durchgeführtem Verdichten des Zugabematerials und des Bodens durch einen in das Rohr eingeführten Rammbären stufenweise gezogen wird, wobei die Intensität der Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens durch den Rammbären abhängig von der Bodenstützfähigkeit über der Höhe so variiert wird, daß eine Stopfsäule aus Zugabematerial mit gleichbleibendem vorgegebenen Durchmesser im Boden entsteht, die auf ausreichende Tragfähigkeit in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität bemessen ist, und das Einhalten des gleichbleibenden Durchmessers durch Erfassen und Ins-Verhältnis-Setzen des Volumens des Zugabematerials und der Rohrhöhe am Ende von Rammintervallen eingestellt wird.
Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund, bei dem in rasterförmiger Verteilung von der Bodenoberfläche aus jeweils ein von einem lösbaren Deckel unten geschlosse nes Rohr in den Boden eingerammt oder eingerüttelt wird und nach Lösen des Deckels unter Einfüllen von Zugabematerial und unter in Rammintervallen durchgeführtem Verdichten des Zugabematerials und des Bodens durch einen in das Rohr eingeführten Rammbären stufenweise gezogen wird, wobei die Intensität der Verdichtung des Zugabematerials und des Bodens durch den Rammbären abhängig von der Bodenstützfähigkeit über der Höhe so variiert wird, daß eine Stopfsäule aus Zugabematerial mit gleichbleibendem vorgegebenen Durchmesser im Boden entsteht, die auf ausreichende Tragfähigkeit in den Bodenschichten mit der geringsten Qualität bemessen ist, und das Einhalten des gleichbleibenden Durchmessers durch Erfassen und Ins-Verhältnis-Setzen des Gewichts des Zugabematerials und der Rohrhöhe am Ende von Rammintervallen eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugabematerial Kies, Splitt, Schotter, Sand oder deren Mischungen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Zugabematerial mit Bindemittelzusatz verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Fertigmörtel als Zugabematerial verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Beton als Zugabematerial verwendet wird.