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Verfahren zur Herstellung von GrUndungspfählen aus Ortbeton mit Erweiterungen
des Pfahlschaftes und des Pfahlfußes, sowie Innenschalung zur DurchfUhrung des Verfahrens
Bei Pfahlgründungen in bindigen Böden müssen die Pfähle ihre Last nahezu ausschließlich
durch Manteireibung in den Boden abtragen. Ist dies nur in unvollkommener Weise
der Prall, sind Setzungen unvermeidlich, weil die Tragfähigkeit aus Spitzen druck
begrenzt ist. Der Erzielung einer hohen Mantelreibung steht aber entgegen, daß die
Reibung des Bodens am Pfahlmantel durch den Herstellungsvorgang
herabgesetst
wird und immer erheblich geringer als die Kohäsion des Bodens ist.
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Es sind zahlreiche Verfahren bekannt, um die Mantelreibung bei rolligen
Böden zu erhöhen. Beispielsweise werden vorgefertigte und gegebenenfalls aufgerauhte
oder profilierte Gründungspfähle in vorgebohrte Löcher eingebracht und anschließend
mit Beton ummantelt, wobei der unter Druck eingepreßte Beton in das umgebende Erdreich
mehr oder weniger tief eindringt. Bei diesem Verfahren müssen außerordentlich hohe
Drücke angewendet werden, wodurch besondere Schwierigkeiten hinsichtlich der Abdichtung
des Lochrandes bestehen, weil der Widerstand für die Betonmasse auf dem Weg am Schaft
entlang niedriger ist als der Widerstand für das Eindringen in das Erdreich, so
daß die Betonmasse am Lochrand auszutreten versucht.
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Weiterhin ist es bekannt, bei der Herstellung von Ortbetonpfählen
zur.Erhöhung der.Ssntelreibung am Pfahlschaft und am Pfahlfuß wulstartige Erweiterungen
vorsusehen. Diese Erweiterungen werden in der Weise hergesteLLt? daß z.3. unter
Ausnutzung der unterschiedlichen Boden festigkeit beim Ziehen.des Bohrrohres an
vorher festgestellten Stellen mit weicher Bodenbeschaffendeit der Preßdruck auf
den eingebrachten Beton erhöht wird, so daß dort stärkere Ausbeulungen entstehen,
oder daß am Fuß des Rohres jeweils in verschiedenen Höhen BetonpfropSn in das Erdreich
gepreßt oder gerammt werden.
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Weiterhin ist es bekannt, ein eingetriebenes Rohr von innen heraus
an gewünschten Stellen aufzuweiten, wobei
durch Schwächung, beispielsweise
durch Schlitzung, die Aufweitung erleichtert werden kann. Dabei werden auch Sprengkapseln
verwendet, die das Rohr an vorgegebenen Stellen auseinanderreißen, wobei die gefiederten
Enden vom nachstürzenden Beton umhüllt werden und ein fester Verband zwischen dem
Betonschaft und dem Rohr erzielt wird.
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Allen diesen geschilderten Verfahren haftet jedoch der Nachteil an,
daß der Boden außerordentlich stark mechanisch beansprucht wird. Bei bindigen Böden
sind die Verfahren sogar mehr schädlich als nützlich, da durch den Verdrängungsvorgang
im Erdreich der Poren-Wasserdruck des Bodens erhöht und damit seine Scherfestigkeit
verringert wird. Es tritt also gerade die Wirkung ein, die nicht erwünscht ist.
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Es ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Gründungspfählen
aus Ortbeton mit Erweiterungen des Pfahlschaftes und des Pfahltußes bekannt, bei
dem während des Abteufens eines Bohrrohres an den Stellen, an denen Erweiterungen
gebildet werden sollen, unterhalb des Bohrrohres mittels eines Bohrgerätes im Erdreich
Hohlräume mit einem gegenüber dem Bohrrohr größeren Durchmesser hergestellt und
anschließend abgestütztwerden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein derartiges Verfahren.
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Bei dem bekannten Verfahren werden in die Hohlräume nach deren Herstellung
Stahlgerüste eingepreßt. Diese Stahlgerüste bestehen aus vier um 900 gegeneinander
versetzten,
aus Stäben über Gelenke verbundenen Dreiecken. Abgesehen
davon daß das Eindrücken dieser Konstruktionen wie bei den weiter oben beschriebenen
Verfahren eine Störung des Bodens verursacht, reichen die Stäbe allenfalls aus,
bei rolligen Böden einen Einsturz beim weiteren Vortrieb des Bohrrohres zu verhindern.
Bei bindigen Böden würde diese Stützkonstruktion wegen der Störung des Bodens weder
zu der gewünschten Erhöhung der Mantelreibung führen, noch die erforderliche Absicherung
eines Hohlraumes beim weiteren Bohren gewährleisten.
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Dieser Nachteil wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden,
daß die Wände der Hohlräume nach deren Herstellung so formschlüssig abgestützt werden,
daß das angrenzende Erdreich ungestört bleibt sowie Form und Abmessungen der Hohlräume
beim weiteren Vortrieb des Bohrrohres und beim späteren, nach Ziehen des Bohrrohres
erfolgenden Betoniervorgang voll erhalten werden und über die gesamte Pfahllänge
die volle Anfangsfestigkeit des Bodens für die Lastübertragung zur Wirkung kommt.
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Die formschldssige Abstützung kann dabei mittels einer Schicht aus
schnellhärtendem Injektionsmörtel, mittels eines inJizierbaren Korngerüstes oder
durch Wandverfestigung mit Suspensionen von Wasser mit Bentonit oder dergl. hergestellt
werden.
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Es lassen sich auf diese Weise Hohlräume mit recht erheblichenAbmessungen
erzeugen, ohte daß das Erdreich gestört wird, wobei die Abmessungen den örtlichen
Boden verhältnissen
und der gewünschten Belastung genau angepaßt
werden können. Außer einer Vergrößerung der Kontaktfläche des Pfahles mit dem bindigen
Boden besteht der Vorteil; daß ungestörte jungfräuliche Bereiche des Bodens zur
Erhöhung der Dragfestigkeit ausgenutzt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird nach Herstellung
jeweils eines Hohlraumes in das Bohrloch eine aufblasbare Hülle eingeführt, die
soweit aufgeblasen wird, daß zwischen ihrer Außenhaut und dem Erdreich noch ein
Zwischenraum verbleibt, in den dann ein schnellhärtender Injektionsmörtel oder dergl.
eingebracht wird', nach dessen Erhärtung die Hülle entleert und wieder entfernt
wird.
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Die Verwendung aufblasbarer Hüllen ist bei Pfahl gründungen zwar
bekannt, jedoch wird bei den bekannten Anwendungen sofort der gesamte Hohlraum betoniert,
wobei mit zunehmender Betonmenge die Hülle entleert wird. Dabei besteht der Nachteil,
daß, wenn eine Fußerweiterung und zugleich mehrere Schafterweiterungen vorgesehen
werden sollen, der Betoniervorgang mehrmals unterbrochen werden muß.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit aufblasbarer
Hülle wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine gesonderte Innenschalung
verwendet, die aus einem Kern für die aufblasbare Hülle besteht, der am unteren
Ende eines im Bohrrohr geführten Gleitkörpers befestigt ist, wobei die oben und
unten offene Hülle mit ihren Enden an den Wernbegrenzenden Flanschen befestigt ist.
Vorzugsweise weist
dabei der Kern Zylinderform auf und besitt einen
geringeren Durchmesser als der Gleitkörper. Es ist zweckmäßig, am unteren Flansch
des Kerns einen verbreiterten Fuß vorzusehen, in dessen Außenrand das Einpreßrohr
für den Injektionsmörtel mündet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung veranschaulicht Fig. 1 die
Herstellung des Bohrloches und der Hohlräume; Fig. 2 die Abstützung der Wandungen
der Hohlräume; Fig. 3 den betonierten Gründungspfahl.
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GemäßFig. 1 wird in die Erdoberfläche 1 senkrecht ein Bohrrohr 2
eingetrieben. An den Stellen, an denen später eine Erweiterung des Pfahlschaftes
gebildet werden soll, wird am Fuß des Bohrrohres ein über ein Gestänge 3 angetriebenes
Bohrgerät, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Dreischalen-Drehgreifer 4 angesetzt,
mit dem in bekannter Weise ein kugelförmiger oder kegelförmiger Hohlraum 5 hergestellt
wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei solcher Hohlräume vorgesehen,
wobei der untere-zur Herstellung des Pfahlfußes dient. Bei dem in Fig. 1 gezeichneteS
Zustand
ist der obere Hohlraum 5 bereits hergestellt und mit einer formschlüssigen Abstützung
6 in weiter unten anhand der Fig. 2 näher beschriebener Weise versehen worden, und
der Dreischalen-Irehgreifer hat nach weiterem Vortrieb des Bohrrohres 2 den zweiten
Hohlraum 5 hergestellt. Dieser Hohlraum wird nun abgestützt, worauf anschließend
der Vortrieb bis zur Endteufe forgesetst und dort schließlich der Hohlraum für den
Pfahlfuß ausgehoben wird.
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Die formschlüssige Abstützung eines ausgehobenen Hohlraumes geht
gemäß Fig. 2 in der Weise vor sich, daß in das Bohrrohr 2 nach Entfernen des Drehgreifers
eine Innenschalung 7 eingeführt wird. Die Innenschalung 7 besteht aus einem rohrförmigen
Kern 8, der am unteren Ende eines im Bohrrohr geführten zylindrischen Gleitkörpers
9 befestigt ist und einen geringeren Durchmesser als der Gleitkörper aufweist. Der
Kern 8 wird oben und unten durch Flansche 10 bzw 11 begrenzt wobei der Plansch 10
die Verbindung mit dem Gleitkörper herstellt, während der Flansch 11 Teil eines
verbreiterten Fußes 12 ist. Eine oben und unten offene Hülle 13 ist mit ihrem oberen
bzw. unteren Rand an den inneren Flächen der Flansche 10 bzw. 11 befestigt, so daß
zwischen ihrer Innenhaut und der Außenfläche des Kerns 8 ein geschlossener, nach
außen dichter Raum gebildet wird. In diesen Innenraum kann über ein Zuführungsrohr
14 Druckluft geblasen werden, durch die die Hülle aus der gestrichelt gezeichneten
balgartigen Ruhelage in die vollausgezogene Lage aufgeblasen werden kann. Die aus
in gewissen Grenzen deknbarem aber hoch rçißfestem Kunststoff bestehende Hülle ist
so bemessen, bzw. wird soweit aufgeblasen, daß im aufgeblasenen Zustand ein Zwischenraum
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zwischen ihrer Außenhaut und dem Erdreich 15 verbleibt.
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Über ein Einpreßrohr 16, dessen unteres Ende in der Seitenwand des
Fußes 11 mündet, wird der Zwischenraum dann mit schnell erhärtendem Injektionsmörtel
verfüllt. Nach dem Erhärten des Injektionsmörtels kann die Hülle 13 entleert, die
Innenschalung 7 entfernt und das Bohrrohr 2 bis zu der Stelle weiter eingetrieben
werden, an der wiederum ein Hohlraum hergestellt werden soll, worauf sich der ganze
Vorgang wiederholt.
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Sobald die gewünschte Endtiefe erreicht ist, wird eine Bewehrung
17 (Fig. 3) eingebracht und der Pfahl von unten nach oben unter gleichzeitigem Ziehen
des Bohrrohres bis zur Bauwerkssohle 18 betoniert. Bevor das Bohrrohr endgültig
gezogen wird, wird bis zur Bauwerkssohle 18 ein Schutsrohr 19 eingebracht.
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Durch die Erfindung wird nicht nur ermöglicht,t;daß der Pfahl mit
Sicherheit die gewünschten Erweiterungen erhält, sondern die formschlüssige Abstützung
6 sichert die Wandungen der Hohlräume 15 in ihrer Gesamtheit, ohne daß das benachbarte
Erdreich gestört wird, und man erhält auf diese Weise eine beständige, genügend
widerstandsfähige und den ursprünglichen Zustand erhaltende äußere Schale für die
später innen zu betonierende Erweiterung. Der in Fig. 3 gestrichelt angedeutete,
die Erweiterungen umhüllende Kreiszylinder 20 schneidet den Boden in einem ungestörten,
jungfräulichen Bereich, 80 daß in diesem Zylinder, der einen erheblich größeren
Durchmesser als der Pfahl 21 selbst besitzt, auch noch die volle Anfangsfestigkeit
des Bodens .als
Reibungsbeiwert wirkt. Als weiterer Vorteil kommt
hinzu, daß bei diesem Verfahren eine Herstellung sowohl im Trockenen als auch unter
Wasser möglich ist.
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Aus den genannten Gründen eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren
in ganz besonderem Maße zur Verbesserung der Tragfähigkeit von Pfahlgründungen in
bindigen Böden.
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Anstelle des anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispieles
läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren mit den gleichen Vorteilen auch in der
Weise verwirklichen, daß die Hohlräume 5 unmittelbar nach ihrer Herstellung mit
einem injektionsfähigen Korngerüst, z.B. Kies, gefüllt werden, das den seitlichen
Hohlraum zwischen Bohrrohr und Erdreich beim weiteren Bohren erhält, worauf nach
Erreichen der Endteufe auch das Bohrrohr mit einem Korngerüst gefüllt wird, so daß
das Bohrrohr gezogen und das gesamte Korngerüst von unten nach oben injiziert werden
kann.
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Eine weitere Möglichkeit, eine Abstützung nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren herzustellen, besteht darin, die Innenwandungen der Hohlräume durch geeignete
Suspensionen von Wasser mit Bentonit oder ähnlich wirkenden Stoffen zu stützen.
Als Abwandlung dieses letzten Verfahrens-wäre es auch denkbar, den Pfahl unverrohrt
mit einem Drehgreifer zu bohren und dann nicht nur die Wandungen der Hohlräume,
sondern auch die Wände des übrigen Bohrloches mit der-artigen Suspensionen zu stützen.
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- Patentansprüche -