DE1484511A1 - Verfahren zur Herstellung von Betonpfaehlen - Google Patents

Description

Iouis MENARD

Verfahren zur Herstellung von Betonpfählen

Bekanntlich hängt die Tragkraft eines Betonpfahls von zwei Hauptelementen ab, nämlich den mechanischen Eigenschaften des tragenden Bodens und der Ausführung des Tragschafts. Bei heterogenen Böden mit zusammendrückbaren Schichten, insbesondere in den von Grundwasserströmen durchflossenen Ablagerungsschichten, ist der Betonierungsvorgang besonders schwierig.

Man wird daher bisweilen dazu geführt, den frischen ο Beton durch einen Mantel zu schützen, welcher durch ein Stahloo rohr oder vorgefertigte Betonringe gebildet wird. Dieser im ^ allgemeinen teure Mantel hat den Nachteil, die seitliche Rei-

ο «

cn bung zwischen dem Pfahl und dem Gelände zu verringern.

un Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet insbe-

sondere, das Haften zwischen dem Pfahl und dem Boden zu erhöhen und gleichzeitig das Gerippe des Pfahls wirksam zu schützen.

Erfindungsgemäss wird ein Loch hergestellt, dessen Durchmesser dem Henndurchmesser des Pfahls entspricht, die Wände des Lochs werden dadurch gehalten, dass in dieses nach Maßgabe seines Fortschreitens ein flussiger Mörtel gegossen wird, in der Achse des fertigen Lochs wird eine radial dehnbare Zelle angeordnet, welche etwa die Länge des Pfahls hat, der Durchmesser der dehnbaren Zelle wird allmählich dadurch vergrössert, dass in diese ein Druckmittel geschickt wird, und der Druck wird bis zum Abbinden des Mörtels aufrechterhalten, worauf die Zelle zum Schrumpfen gebracht wird, so dass sie sich von den Wänden des Pfahls abhebt, worauf die Zelle vollständig entfernt wird, worauf der so gebildete zylindrische Hohlraum mit Beton gefüllt wird.

Das erfindungsgemasse Einsetzen und Aufweiten der dehnbaren Zelle gestattet, in der Achse des Pfahls ein zentrales Loch zu bilden, welches nach dem Abbinden des Umfangsrings > mit einem Beton hoher Qualität gefüllt wird. Der Beton kann nämlich unter für seine Strukturfestigkeit sehr günstigen Bedingungen trocken gegossen werden. Ferner gestattet eine schnelle Prüfung des mittleren Lochs (Kontrolle der Dichtigkeit usw.) die Peststellung der Kontinuität und der Qualität des

^j Umfangsrings.

to Das Aufweiten der Zelle gestattet, den Mörtel aus-

^ zudrücken und so seine mechanischen Eigenschaften zu verbessern, ο Infolge der so hergestellten normalen Vorspannung, welche wäh-ο rend des Abbindens des Mörtels aufrechterhalten wird, wird das Haften zwischen dem Mörtel und dem natürlichen Gelände gestei-

gert. Schliesslich verfestigt dieser Mörtel das Gelände in der UmfangBzone, wodurch die mechanischen Eigenschaften verbessert werden«

Erfindungsgemass kann auch gleichzeitig mit der Zelle um diese herum eine z.B. schraubenförmige Bandage eingesetzt werden, deren Durchmesser etwas kleiner als der des Lochs ist, was insbesondere gestattet, die Zelle in ihrer Lage zu halten.

Die schraubenförmige Bandage spielt keine eigentliche wesentliche Rolle, sie ermöglicht aber die Steigerung der Wirksamkeit des Systems. Ohne ihr Vorhandensein wurde der grösste Vorspannungsdruck durch die Widerstandsfähigkeit der schwächsten Gelandeschicht begrenzt werden, und es könnte sich eine Art Bruch bilden, welcher das Platzen der Zelle verursachen könnte. ^zur Bildung der Bandage können entweder schraubenförmig aufgewickelte Tafeln aus Streckmetall, oder ein entsprechendes Eisengerüst mit einem Stahlteil und einem entsprechenden Abstand benutzt werden, welches bei beliebiger Art des Geländes eine örtliche übermässige Dehnung der Zelle unter ihrem Betriebsdruck verhindern kann.

Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung wird dem in das Loch nach Maßgabe seines Fortschreitens gegossenen flussigen Mörtel ein geringer Prozentsatz Ton zugesetzt, um das Gemisch thixotropisch zu machen, was die Benutzung von Senkröhren vermeidet. Die Verwendung einer äusseren Senkröhre kann jedoch bisweilen erforderlich sein, wobei dann diese in der üblichen Weise angebracht aber nach Einführung der dehnbaren

Zelle vor der Aufweitung derselben herausgezogen wird.

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Erfindungβgemass ist es auch möglich, vor der Herausnahme der Zelle diese auf ihren Nenndurchmesser zurückzuführen, Zementmilch um die Zelle zu giessen, z.B. durch Einpumpen in den Boden des Lochs, und hierauf die Zelle wieder aufzuweiten, um den Mörtel gegen die Wand zu drucken, wobei dieser Vorgang ggfs. mehrere Male wiederholt werden kann.

Ferner kann das erfindungsgemasse Verfahren durch die Bildung einer oder mehrerer Zwiebeln am fuss oder an Zwischenteilen der Lange des Pfahls vervollständigt werden. Diese Zwiebel wird ausgeführt, nachdem der zylindrische Hohlraum hergestellt ist, bevor er mit Beton gefüllt wird« Hierfür kann eine dehnbare auf die gewünschte Hohe herabgelassene Zelle benutzt werden, oder eine beliebige andere Vorrichtung, z.B. bekannte mechanische Einrichtungen, wie Vorrichtungen zur Greet eins spaltung oder eine Aufweitvorriohtung, welche z.B. durch zwei Schalenhalften gebildet wird, welche durch einen Druckbockeatz auseinandergespreizt werden. Diese Zwiebel wird mit dem in den zylindrischen Hohlraum eingeführten Beton gefüllt und gestattet die Vergrosserung des Haftens des Betons am Boden und/oder an dem Umfangsmortel.

Ferner wird zweckmassig als Druckmittel zur Aufweitung der Zelle Wasser benutzt. Die Schrumpfung der Zelle erfolgt dann entweder durch Öffnung derselben, derart, dass _o das Wasser durch Trägheit von selbst austritt, oder durch

cd Pumpen, oder auch durch Einleitung von Druckluft, insbesondere <° bei sehr langen Pfählen.

° Die Zelle wird vorzugsweise mit Wasser gefüllt und

tn mit einer geringen Dehnung herabgelassen. Ihre Einfuhrung in die Zementmilch wird durch das Vorhandensein der schrauben-

formigen Bandage erleichtert. Anderenfalls können verschiedene Einrichtungen zur Erleichterung dieser Einführung vorgesehen werden. So kann z.B. ein konischer Teil in das untere Ende der Zelle eingeführt werden, wobei das Ende eines starren Stabes, dessen Länge etwa der Lange des Pfahls entspricht, mit diesem konischen Teil verhakt wird. Venn das Ende der Zelle auf den Boden des Lochs herabgelassen ist, braucht nur die Stange von dem konischen Teil gelost und aus dem Loch herausgezogen zu werden.

Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens verschafft ferner verschiedene technische und wirtschaftliche Vorteile, So hat man die Gewissheit, dass der Schaft kontinuierlich ist und infolge des Vorhandenseins des Schutzrings aus Mörtel durch Beton gebildet wird, welcher eine ebenso gute Qualität hat, wie in dem Oberteil des Bauwerks. Bewegungen des Geländes und der Grundwasseretrome können zwar ggfs. Einschnürungen oder Zerstörungen der Aussenhülle hervorrufen, wie bei einem gewöhnlichen Pfahl, diese Verformungen sind jedoch infolge der auf die Wand ausgeübten Vorspannung gering und können insbesondere nach dem Herausziehen der Zelle sofort festgestellt werden, so dass man Abhilfe schaffen kann, bevor der Tragbeton in das Zentrum gegossen wird.

Die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ·? hat ferner eine sehr erhebliche Verbesserung des Haftens zwi-Q₃ sehen dem Pfahl und dem Gelände durch Vergrosserung der zu der to Wand normalen Vorspannungen und der Konsolidierung des Umfangs-

° bodens zur Polge. Dieser Vorteil ist besonders bei Pfählen cn

° spürbar, bei welchen die seitliche Reibung ein wesentliches Element für die Tragkraft bildet, sowie bei Verankerungen.

Ferner wird die Setzung infolge der Vergrosserung des Verformungsmoduls des Geländes an der Seitenwand und dem Puss des Pfahls verringert.

Ein anderer Vorteil des erfindungsgemä3sen Verfahrens beruht darin, dass die Unterdrucksetzung der Zelle und die Aufnahme der entsprechenden Verformungen einen Druckversuch in grossem Maßstab zur Messung der mechanischen Eigenschaften des Geländes bilden, wie dies in der franzosischen Patentschrift Nr. 1.117.983 vom 19. Januar 1955 beschrieben ist· w Weitere insbesondere wirtschaftliche Vorteile sind

folgende»

- das Ausdrücken durch das Aufweiten der Zelle kann ausgenutzt werden, um einen sehr handlichen Mörtel zu giessen, welcher leicht von einem HerstellungsZentrum ausgepumpt werden kann;

- infolge der Verwendung eines thixotropischen Mörtels kann ggfs. die Benutzung einer Senkröhre vermieden werden. Es ist jedoch zu bemerken, dass die Verwendung einer ausseren Senkröhre bisweilen erforderlich ist. Sie aussere Senkröhre wird dann in der üblichen Weise angebracht, aber nach der Einführung der dehnbaren Zelle vor der Aufweitung derselben herausgezogen;

- der zentrale Beton kann leicht eingeführt werden,

ο z.B. durch einfaches Ausschütten und Rüttelung;

cd - die Verbindung des Kopfs mit der Struktur ist

J^ besser.

ν. Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf

cn die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Pig. la, 1b und 2 bis 4 zeigen die aufeinanderfol-

genden Arbeitsschritte des erfindungBgemassen Verfahrens.

Pig. 5 ist ein Schnitt lange der Linie V-V der Pig. 2, welcher das Anhangen der Zelle an die Bandage beim Herunterlassen in das Loch zeigt.

Pig. 6 ist eine schematische Einzelansicht des unteren Endes einer Zelle.

Zur Herstellung eines erfindungsgemassen Betonpfahls stellt man zunächst ein Loch 1 her, dessen Durchmesser dem Nenndurchmesser des Pfahls entspricht. Hierfür können z.B. Vorrichtungen 2 (Fig. 1a) benutzt werden, z.B. ein Benotoschrapper, oder es kann eine Betonspitze 3 (Pig. 1b) mit aufeinanderfolgenden Elementen, wie Schienen, Balken usw. 4, mittels einer Ramme 5 eingerammt werden.

Nach Maßgabe des Fortschreitens des Lochs werden die Wände des Loche dadurch gehalten, dass in das Loch eine dicke Zementmilch 6 gegossen wird, welcher vorzugsweise ein gewisser Prozentsatz Bentonit zugesetzt wird, so dass ein thixotropisches Gemisch entsteht. Die Zementmilch wird in geeigneter Weise eingeführt, z.B. durch unmittelbares Pumpen auf den BoIsLochboden. Hierfür kann eine einfache handbetätigte Schlammpumpe ausreichen. Ggfs. kann auch eine nicht dargestellte aussere Senkrohre benutzt werden. ^ Nach Fertigstellung des Bohrlochs können in der

co Achse des Bodens (Fig. 2) ein Eisengerüst 7 und eine radial oo

-» dehnbare Zelle 8 angebracht werden· Das Eiβengerust besteht co

ο zweckmaseig aus einer schraubenförmigen Bandage, welche den

ο Mörtel durchlassen soll, wenn dieser unter der Einwirkung der cn ^

dehnbaren Zelle allmählich vom Zentrum des Pfahls ausgehend gegen die Wand gedruckt wird. Die Bandage soll auch Terhindern,

dass die innen befindliche Zelle sich ortlich über einen bestimmten Durchmesser ausdehnt. Das Eisengerüst kann ζ·Β· durch eine Bandage mit 5 mm Surohmesser mit einem Windungeabstand von 4 bis 6 cm gebildet werden. Man kann auch schraubenförmig aufgewickelte Tafeln aus Streckmetall benutzen, welche eine wirtschaftliche Losung darstellen.

Die in die Bandage eingebrachte Zelle 8 ist vollständig biegsam, was ihren Transport und ihr Einsetzen erleich-

" tert. Sie hat vorzugsweise eine Einheitslange von z.B. , zwei Meter, vier Meter, sechs Meter usw., so dass die überschüssige Lange der Zelle gegenüber dem Pfahl gering ist und z.B. weniger als zwei Meter betragt· Ein Aufgehen der überschüssigen Lange wird dadurch verhindert, dass diese in einen undehnbaren biegsamen Schlauch 8a eingesteckt wird, dessen Durchmesser etwas grosser als der der Zelle ist.

Zum Herablassen der dehnbaren Zelle füllt man dietee mit einem Druckmittel, vorzugsweise Wasser, wobei man ihr eine . geringe Dehnung gibt. Venn, wie bei dem dargestellten Beispiel, eine Bandage benutzt wird, kann diese für das Herablassen der mit Wasser gefüllten Zelle verwendet werden· Die Zelle 8 wird z.B. durch leichte an der Bandage 7 befestigte Bisen 9 gehalten.! vie in fig· 5 dargestellt. Diese Eisen müssen sich natürlich jp verformen können, wenn die Zelle aufgeweitet wird.

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ep Venn dagegen keine Bandage benutzt wird, kann die

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-» Ztlle bequem mittels einer Vorrichtung der in Pig. 6 dargestell-

^ ten Art herabgelassen werden· Das untere inte der Seile ist auf

^ einen Teil von allgemein konischer Form 10 aufgesteckt und an diesem durch eine beliebige Torrichtung 11 befeetigt. Der Teil

IG beeitzt ein schräges Loch, in welche« das abgewinkelte

H/¹ Π ΟΡΌIKAL ■

eines starren Stabes 12 eingesteckt wird, dessen Länge wenigstens gleich der Tiefe des Lochs ist. Es genügt dann, die mit Wasser gefüllte Zelle mittels dieses starren Stabes herabzulassen, und wenn der konische Teil 10 den Boden des Lochs erreicht hat, die Stange 12 zu losen und aus dem Loch herauszuziehen.

Die Unterdrucksetzung der Zelle erfolgt mit einer Pumpe beliebiger geeigneter Bauart, welche Wasser in die Zelle schickt, und man misst das Volumen in Abhängigkeit von dem Druck. Unter der Einwirkung des Drucks wird der Mörtel gegen das Gelände gepresst und allmählich ausgedrückt. Der Druck wird bis zum Abbinden des Mörtels aufrechterhalten (zwei bis vierundzwanzig Stunden Je nach der Zusammensetzung).

Sobald der Mörtel abgebunden hat, bringt man die Zelle zum Schrumpfen, und zwar entweder durch einfache öffnung zur Freigabe des in der Zelle enthaltenen Druckmittels, oder durch Pumpen, oder auch, wenn das Druckmittel Wasser ist, insbesondere bei sehr langen Pfählen, durch Einblasen von Druckluft.

Die Zelle wird dann herausgezogen, so dass man einen mittleren Hohlraum 13 erhält, welcher untersucht werden kann, und dessen gute Ausführung kontrolliert werden kann (Fig. 3).

co Es ist ferner möglich, die Zelle vor dem Heraus-

■-» ziehen auf ihren Nenndurchmesser zurückzuführen (welcher angeco

^- nähert der Durchmesser ist, welchen sie" hätte, als sie mit ^ Was3er gefüllt herabgelassen wurde), Zementmilch um die Zelle zu giesoen, z.B. durch Pumpen auf den Boden des Lochs, und hierauf die Zelle wieder auf zuweit eli^ "um den Mörtel gegen die

Wand des Lochs zu drücken.

Hierauf wird der zentrale Hohlraum 13 mit Beton 14 in der üblichen Weise mit oder ohne Bewehrung gefüllt, wodurch man einen Pfahl (Fig. 4) mit den oben erwähnten Eigenschaften erhält.

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Claims (1)

1. Fttintinipriioh·

   (jy) Verfahren «ur Her·teilung ▼on Betonpfählea, 4a4ureh fekennaelcha«t, 4a·· ein Loch hergestellt wird, 4····η Dureha««eer Aiii 9enndurohaes«er dee Pfahl· «nt epr loht, 4a·· 41· Vaade 4·· Loon· 4a4uroh geaaltea w«r4«n, 4a·· la 41···· aaoh Maßgabeselaee Porteohrelteaa «1a flüssiger Mörtel g«£oeaea wird, 4a·· la der Aahae de· Looh· naoa yertlgeteUuag 4«a««lben •la· radial dehabere Zelle eiageaotst wird, deren Lan«· etwa 4«r Laagc 4·· Pfahl· eateprleht, 4a·· allaahlloh der Durea-■••••r 4«r 4faa|ftrfB Zeil· 4a4ur«A Ter^roeeert wird, 4a·· la 41··· «la Drttokalttal ceeehlokt wir4, «ad 4a·· 4«r Brasil bis zum Atoladea 4·· Mörtel· aÄfreeat erhalt en wird, worauf 41· IfU· mm 8«hraapf«a c«traoht wird, ·· da·· ·1· ei«h τοη den w|a4fa 4·· Pfahl· ablöst, worauf die Zelle Tolletandig entfernt wird« «•rauf der eo hergestellt· aylladrliiohe Hohlraua auefefullt wird.

   2.) Terfaaren aaea Aaepruoh 1₉ daduroh g«kenaaeiohJMt, 4a·· 4ea la ff· Looh aaoh Kapgab« aelaea Forteehreitea· «eioeavaea fluaeieea Mörtel eia ffria««r Pros«at«at· Ton ■««•••tat wird, 4«rart, da·· 4a· fü|ff|| t|ffft?onlffl| flfi,

   keaaaeleaaet, 4a·· «lelehMltlK alt d*r Zelle «a fit«· hen» tu· land·*· tlüfftHI W|rl_f 4er*a Bar^aie.eer etwa· al· #ff iff IAfM |f|| UIfJU ifll »ffIfI ilBFfWiliil Wi alÜifI₉ ifji ilü iff IfIIf iniioh aber fllfi ffflfffi imtψ item Mfvtlff! §

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   ffiftHMlf IMf ilt Muff ΙΗΠ* tu ltllfi«)M0lfilll|M

   ' BAD

   ftrust gebildet wird« welch·· ·1η·η etahlabachnitt aufweist uad •iB«a eolah«a Vlndung«*bstand hat, da·· ·· eine or ti loh· übernaeeife Dehnung dar Ζ·11· unter Ihr·· Betriebsdruck bsi bell·· biger Art dta Galan*·· verhindert.

   5·) Verfahren neon Anapruch 5, deduroh gekennselohnet, da·· dl· Bandage duroh schraubenförmig aufgewickeltβ Tafeln au· 8treoknetell gebildet wird·

   6.) Verfahren naoh eines 4er Anapruehe 1 bie 5_t daduroh gekennzeichnet, da·· eine volletändle blegeaae Zeil· ■It Klnheitelange benutst wird·

   7·} Terfahren naoh Anepruoh 6, dadurch gekenneelehnet, da·· ein Aufgehen der etwaigen uberechueeigen Lang« der lelle gegenüber des Pfahl daduroh verhindert wird« da·· dl··· ubereohueeige lÄnge in einen bicgeamen undehnbaren Sehlauoh eingeeteokt wird, deeeen Durohaeeeer etwae groeeer al· der der £ell· 1st.

   8.) Terfahren naoh ein·· der Anepruoh· 1 bie 7# dadureh gekenn«elohnet₉ da·· da· tür Aufweitung der Zelle W-nutate Druokalttel Waeeer iet.

   9·) Y*rfahren naoh eines dar Aneprüohe 1 bie 8« dadureh gekennselohnet, da·· su« Rerablateen dar felle dl··· alt Waaeer gefüllt «ad etwae gedehnt wird.

   10.) Terfahren aaoh ein·« der Anepruehe 1 bie 9» ο dadureh gekennaelohnet, da·· leichte lleen dl· IeIIe wahrend

   co ihr·· lerablaeaana in der Bandage hafcen.

   ^ 11.) Terfahren naeh ein·« fr Anepruehe 1 bie 10,

   ° daduroh gekeanaelohnet, da·· daa unter« 2nd· der lelle auf

   _m einen konieehen Teil aufgeeteokt wird, an welche« el· auf beliebige Woieo befestigt wird, wobei da· 2nd· «in·· starren

   BAD OfIIGiNAL

   .13. U84511

   Stabee, dessen Lang· etwa gleich der tea Pfahl· ist, alt diesem konischen Teil verhakt wird, wobei die Stange gelSet und aus dem Loch herauegesogsn wird, wenn da· Bade der Zeil· auf den Boden dee Loohs gekommen let.

   12·) Verfahren naoh einem der Anepruohe 1 ble 1¹, daduroh gekennseiohnet, daee vor dea Heraueslehen der Zelle dieee auf ihren Renndurohmeeser surüokgefuhrt wird» daee Zementmilch la da· Loch us dl· Zelle gegoeeen wird, und da·· hierauf die Zelle von neues aufgeweitet wird« us dea Mörtel gegen die Wand •u drucken·

   13·) Verfahren naoh eines der Ansprüche 1 ble 12, daduroh gekennseiohnet, daee naoh Herstellung dee sylindriechen Hohlraum· und vor seiner Füllung alt Beton eine oder mehrere Zwiebeln an dem Vues oder an Zwleehenpunkten der Lange dee Pfahl· gebildet werden.

   14·) Verfahren nnoh Anapruoh 13» daduroh gekennzeichnet, dass tür Bildung der Zwiebel eine auf dis gewünschte Tiefe herabgelassene dehnbare Zelle benutst wird.

   15·; Verfahren naoh Aneprueh 13» daduroh gekennseiohne t» daee die Zwiebel duroh seohanleohe Einrichtungen gebildet wird.

   16.) Verfahren naoh eines der AneprUoho 1 ble 15» daduroh gekennseiohnet» da·· die Zelle durch einfache öffnung ^₀ oder duroh Pumpen aus Sohrumpfen gebracht wird. ay 17.) Verfahren naoh elaem der¹ Anepruohe ι bie 15,

   -» daduroh gekennseiohnet, da·· bei Aufweitung der Zelle alt Wasser ^ die Schrumpfung duroh Kinblaeen von Druckluft herbeigeführt wird. IB·) Verfahren naoh einem der Ansprüche- 1 bie 17, dadurch tfekennselohnet» daee 41c Verformungen der Zelle sei

   BAU ORiGiNAL

   ihrer Unt«rdruok»«tflunc aufc«noaa«n wurden» um ·1η· M«eaung d«r aeohanlsohtn Klg*nechnft«n dea deland·· su «rh*lt«n.

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