DE19518066C1 - Verfahren zur Sanierung eines Bohrpfahls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sanierung eines Bohr­ pfahls mit mindestens einer Fehlstelle im Beton.

Bohrpfähle werden häufig im Rahmen von Bauwerksgründungen im Boden erstellt. Dazu wird zunächst ein Bohrloch in den Boden gegraben. Bei großen Bohrpfählen, die besonderen Belastungen ausgesetzt werden sollen, wird zur Erhöhung der Stabilität ein Bewehrungskorb in das Bohrloch eingestellt, bevor das Bohrloch dann gegen den anstehenden Boden und ggf. unter Verdrängung von Grundwasser ausbetoniert wird. Im Regelfall wird die Bohrloch­ wandung bis zum Betonieren durch eine Verrohrung oder durch einen Flüssigkeitsüberdruck im Bohrloch gestützt, um eine Auf­ lockerung und Entspannung der angrenzenden Bodenschichten so­ weit wie möglich zu verhindern. Durch den Druck des flüssigen Betons entsteht eine gute Verzahnung des ausgehärteten Bohr­ pfahl-Betons mit dem Baugrund.

Die Lastübertragung bzw. die Krafteinleitung erfolgt einerseits über die Mantelreibung zwischen dem Bohrpfahl und dem umliegen­ den Baugrund und andererseits über den sog. Spitzendruck, d. h. den auf den Fuß eines Bohrpfahls wirkenden Druck. Die Qualität eines Bohrpfahls, d. h. dessen Tragfähigkeit, hängt wesentlich von der Qualität des erhärteten Betons ab. Aus verschiedensten Gründen können sich beim Erstellen von Bohrpfählen Fehlstellen im Beton bilden. Eine mögliche Ursache ist das nachträgliche Eindringen von Wasser in das bereits ausbetonierte Bohrloch. Dadurch kann sich die Zusammensetzung des Betons derart verän­ dern, daß der Bohrpfahl-Beton stellenweise eine mörtelartige Konsistenz aufweist. In Extremfällen kann der Beton stellen­ weise sogar völlig fehlen.

Eine nachträgliche Kontrolle der Betonqualität, d. h. eine Inte­ gritätsprüfung der Bohrpfähle nach dem Erhärten des Betons, ist daher insbesondere bei großen Bohrpfählen erforderlich, die be­ sonderen Belastungen ausgesetzt werden sollen. Bei derartigen Bohrpfählen werden zusammen mit dem Bewehrungskorb Meßrohre in den Beton eingegossen, in denen auch nach dem Aushärten des Be­ tons Ultraschallsender und -empfänger über die gesamte Höhe des Bohrpfahls geführt werden können. Durch Vermessen aller mögli­ chen Sende- und Empfangspfade zwischen den über den Pfahlquer­ schnitt verteilten Meßrohren läßt sich zumindest das Vorhanden­ sein von Fehlstellen erkennen. Um nun gesicherte Aussagen über die Art einer Fehlstelle zu gewinnen, wird anschließend an die Ultraschallmessungen eine Kernbohrung zumindest bis zu der Tiefe der detektierten Fehlstelle vorgenommen. Je nach Art der Fehlstelle und auch in Abhängigkeit von den Baustellen- und Baugrundbedingungen können dann unterschiedliche Maßnahmen ge­ troffen werden.

Sofern die Umstände des Einzelfalls es zulassen, kann bspw. an anderer Stelle ein Bohrpfahl erstellt werden, der die Last des fehlerhaften Bohrpfahls übernehmen soll. Eine weitere Möglich­ keit besteht darin, den fehlerhaften Bohrpfahl quasi auszuboh­ ren und an der Stelle des fehlerhaften Bohrpfahls einen neuen Bohrpfahl mit größerem Querschnitt zu erstellen.

Aus der Praxis bekannt ist auch ein Verfahren zur Sanierung ei­ nes bewehrten Bohrpfahls, bei dem die Fehlstelle, d. h. der be­ troffene Bohrpfahl bis in die Tiefe der Fehlstelle freigelegt wird. Je nachdem, in welcher Tiefe sich die Fehlstelle befin­ det, muß eine Baugrube mit vertikaler Abdichtung, bspw. durch Spundwände und Horizontalabdichtung zur Verhinderung des Ein­ tritts von Grundwasser, erstellt werden. Bei dem bekannten Ver­ fahren wird die Fehlstelle an dem freigelegten Bohrpfahl analy­ siert und mit einer geeigneten Betonmasse verfüllt.

Das bekannte Sanierungsverfahren ist in der Praxis in vielerlei Hinsicht problematisch. Ob eine Fehlstelle überhaupt freigelegt werden kann, hängt zum einen davon ab, in welcher Tiefe sich die Fehlstelle befindet, und zum anderen, um welche Art von Fehlstelle es sich handelt. Das Freilegen der Fehlstelle bedeu­ tet nämlich, daß die gesamte Last des sich oberhalb der Fehl­ stelle befindenden Bohrpfahls ausschließlich auf der Fehlstelle bzw. dem Bewehrungskorb des Bohrpfahles ruht. Vor dem Freilegen der Fehlstelle muß daher zunächst geprüft werden, ob der Be­ reich der Fehlstelle des Bohrpfahls der zu erwartenden stati­ schen Belastung standhält. Eine derartige Abschätzung ist ins­ besondere dann problematisch, wenn sich die Art der Fehlstelle nicht eindeutig bestimmen läßt. Die Sanierung von unbewehrten Bohrpfählen ist praktisch nicht möglich. Ein weiteres Problem des bekannten Sanierungsverfahrens ergibt sich daraus, daß beim Freilegen der Fehlstelle die ursprüngliche Mantelreibung zwi­ schen dem Bohrpfahl und dem anstehenden, natürlich verdichteten Boden zerstört wird. Diese Mantelreibung wird auch durch ein nachträgliches Zuschütten der Baugrube um den Bohrpfahl und ein Verdichten des Schüttmaterials nicht wieder erreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das die Sanierung eines Bohrpfahls mit mindestens einer Fehlstelle im Beton mit einem relativ geringen Aufwand ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Sanierung eines Bohrpfahls löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Pa­ tentanspruches 1. Danach wird der Bohrpfahl von seinem oberen Ende ausgehend im wesentlichen parallel zu seiner Längsachse bis über den Bereich der Fehlstelle hinausgehend aufgebohrt. In dem dabei entstehenden Bohrloch wird mindestens ein die Fehlstelle überbrückendes Bewehrungselement angeordnet. Schließlich wird das Bohrloch mit Beton verfüllt.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß im Rahmen einer Bohr­ pfahlsanierung im wesentlichen nur die Fehlstelle selbst über­ brückt und ausgesteift werden muß, während der übrige Bohrpfahl bzw. die Wechselwirkung zwischen dem übrigen Bohrpfahl und dem umliegenden Baugrund möglichst unverändert bleiben sollte. Ins­ besondere sollte bei der Bohrpfahlsanierung die ursprüngliche Mantelreibung zwischen dem Bohrpfahl und dem umliegenden Bau­ grund erhalten bleiben. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschla­ gen, die Sanierung von der Bodenoberfläche ausgehend, ohne Ent­ fernung des umliegenden Baugrunds durchzuführen. Auf diese Weise können auch die sich durch das Freilegen ergebenden sta­ tischen Probleme an dem Bohrpfahl umgangen werden.

Erfindungsgemäß ist ferner erkannt worden, daß sich die Fehl­ stelle eines Bohrpfahls in geeigneter Weise mittels eines oder mehrerer Innenpfähle überbrücken läßt. Dazu wird der Bohrpfahl von seinem oberen Ende ausgehend, also ausgehend von der Boden­ oberfläche, im wesentlichen parallel zu seiner Längsachse bis über den Bereich der Fehlstelle hinausgehend aufgebohrt. Dabei bleibt zumindest die Außenschicht des ursprünglichen Bohrpfahls unversehrt, so daß auch die ursprüngliche Mantelreibung erhal­ ten bleibt. Vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist auch, daß die Position und Abmessungen des ursprünglichen Bohrpfahls un­ verändert beibehalten werden. Dies ist insbesondere für Bau­ stellen im Stadtbereich und für solche Baustellen wichtig, wo nicht an beliebiger Stelle Bohrpfähle gesetzt werden können. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren immer die Mantelhülle ggf. mit einer Bewehrung des ursprünglichen Bohrpfahls stehenbleibt, können alle Arten von Fehlstellen im Beton saniert werden, un­ abhängig davon, in welcher Tiefe des Bohrpfahls sie sich befin­ den. Allerdings hängt der Sanierungsaufwand davon ab, in wel­ cher Tiefe sich die Fehlstelle befindet. Der Sanierungsaufwand kann dementsprechend individuell an die jeweilige Situation an­ gepaßt werden.

Erfindungsgemäß ist ferner erkannt worden, daß die Tragfähig­ keit des sanierten Bohrpfahls im Bereich der ursprünglichen Fehlstelle mindestens so gut sein muß, wie die Tragfähigkeit in den übrigen Bereichen des Bohrpfahls. Daher muß der Innenpfahl ggf. zusammen mit der ursprünglichen Bewehrung im Bereich der Fehlstelle mindestens dieselbe Stabilität aufweisen, wie der Bohrpfahl in den übrigen Bereichen. Da der Gesamtquerschnitt des Bohrpfahls im Bereich der Fehlstelle zwangsläufig reduziert ist, muß der Innenpfahl also stabiler ausgebildet sein, als der Beton des Bohrpfahls. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, den Innenpfahl zumindest im Bereich der Fehlstelle mit einer Bewehrung zu versehen. Dazu wird in dem Bohrloch mindestens ein die Fehlstelle überbrückendes Bewehrungselement angeordnet. An­ schließend wird das Bohrloch dann mit Beton verfüllt, so daß der Innenpfahl durch eine zumindest im Bereich der ursprüngli­ chen Fehlstelle bewehrte Betonsäule gebildet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also unter Auf­ rechterhaltung der ursprünglichen Mantelreibung zwischen Bohr­ pfahl und angrenzendem Baugrund und unter Umgehung statischer Probleme die Sanierung von Fehlstellen im Beton des ursprüngli­ chen Bohrpfahls, unabhängig davon in welcher Tiefe sich diese Fehlstellen befinden. Dabei bleibt die Position des ursprüngli­ chen Bohrpfahls unverändert. Der Sanierungsaufwand kann jeweils auf die spezielle Situation eines Bohrpfahls angepaßt werden, so daß sowohl die materialbedingten als auch die zeitbedingten mit der Sanierung verbundenen Kosten so gering wie möglich ge­ halten werden können.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten der vorteilhaften Ausge­ staltung der einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das Aufbohren des Bohrpfahls könnte bspw. in einer Vollbohrung erfolgen. Dazu bietet sich die Verwendung eines Schneckenboh­ rers an, die auch deshalb vorteilhaft ist, da ein damit er­ stelltes Bohrloch eine wellige Wandung aufweist. Eine derartig profilierte Wandung des Bohrlochs gewährleistet eine gute Ver­ zahnung zwischen dem Innenpfahl und dem ursprünglichen Bohr­ pfahl, dem sog. Außenpfahl.

Möglich ist es aber auch, das Bohrloch mittels einer Kernboh­ rung zu erstellen. Dabei entsteht zwar eine relativ glatte Bohrlochwandung, die aber bspw. noch nachträglich mit einer Profilierung, bspw. mit Nuten, versehen werden kann, um einen guten Kraftschluß zwischen dem Innenpfahl und dem Außenpfahl zu gewährleisten. Eine derartige Nachbehandlung der Bohrlochwan­ dung kann im übrigen immer, unabhängig davon, nach welchem Ver­ fahren das Bohrloch erstellt worden ist, vorgenommen werden.

Unter statischen Gesichtspunkten ist es im Rahmen des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens ausreichend, wenn das verwendete Beweh­ rungselement des Innenpfahls so dimensioniert und angeordnet wird, daß es beidseitig der Fehlstelle mit einer vorgegebenen Verankerungslänge in den Bohrpfahl ragt. Die Verankerungslänge ist dabei abhängig von der Art des verwendeten Bewehrungsele­ ments und des für den Innenpfahl verwendeten Betons. Unter dem Gesichtspunkt einer einfachen Positionierung des Bewehrungsele­ ments kann es auch vorteilhaft sein, wenn sich das Bewehrungs­ element über die gesamte Länge des Bohrlochs erstreckt, so daß das Bewehrungselement von der Bodenoberfläche, also von dem oberen Ende des Bohrpfahls ausgehend, auch während des Verfül­ lens des Bohrlochs mit Beton gehalten werden kann.

Eine andere Möglichkeit der Positionierung des Bewehrungsele­ ments besteht darin, das Bewehrungselement in das Bohrloch zu hängen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn aus Grün­ den der Materialersparnis ein Bewehrungselement verwendet wird, welches die Fehlstelle lediglich überbrückt, also beidseitig der Fehlstelle mit einer vorgegebenen Verankerungslänge in dem Bohrpfahl angeordnet werden muß.

Da ein Kraftschluß zwischen dem Innenpfahl und dem ursprüngli­ chen Bohrpfahl, dem Außenpfahl, bestehen sollte, wird in einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ein schwindkompensierter Beton verwendet, der also beim Aushärten nicht schrumpft. Auf diese Weise wird die auf den Innenpfahl wirkende Last über die Mantelreibung zwischen Innenpfahl und Außenpfahl in den ursprünglichen Bohrpfahl abgeleitet.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können nun prinzipi­ ell entweder mehrere über den Querschnitt des Bohrpfahls ver­ teilt angeordnete Bohrlöcher, also mehrere kleine Innenpfähle, sog. Minipfähle, erstellt werden oder ein einziges im wesentli­ chen zentrisch angeordnetes Bohrloch bzw. ein entsprechend an­ geordneter Innenpfahl. Die Anzahl und Art der Innenpfähle wird sich in der Regel nach der Art und Lage der Fehlstelle in dem Bohrpfahl richten.

Sollen mehrere über den Querschnitt des Bohrpfahls verteilt an­ geordnete Bohrlöcher und Innenpfähle erstellt werden, so ist darauf zu achten, daß eine ggf. vorhandene Bewehrung des Bohr­ pfahls nicht in Mitleidenschaft gezogen wird. Außerdem werden diese Innenpfähle dann eine im Vergleich zu dem Querschnitt des Bohrpfahls geringe Querschnittsfläche aufweisen. Als Beweh­ rungselemente haben sich in diesem Zusammenhang stabförmige Be­ wehrungselemente, insbesondere Gewindestäbe, als günstig erwie­ sen. Gewindestäbe lassen sich besonders vorteilhaft beidseitig der Fehlstelle in dem Bohrpfahl verankern.

Soll lediglich ein einziger Innenpfahl erzeugt werden, so wird dieser je nach Art der Bewehrung des ursprünglichen Bohrpfahls und des Innenpfahls einen Durchmesser von einem Viertel bis zu einem Drittel des Durchmessers des ursprünglichen Bohrpfahls aufweisen und im wesentlichen zentrisch angeordnet sein. Vor­ teilhaft in diesem Zusammenhang ist es, wenn die Bewehrung des Innenpfahls mehrlagig ausgeführt wird, um eine entsprechende Stabilität der überbrückten Fehlstelle zu gewährleisten.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorlie­ genden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und wei­ terzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Er­ läuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
die einzige Figur die Seitenansicht eines erfindungsgemäß sanierten Bohrpfahls.

In der einzigen Figur ist ein im Boden 1 erstellter Bohrpfahl 2 dargestellt, der sich nach unten hin teleskopartig verjüngt. Dieser Bohrpfahl 2 umfaßt eine Bewehrung, die hier der Über­ sichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Die Bewehrung ist in der Regel in Form eines Bewehrungskorbes realisiert und er­ streckt sich über die gesamte Länge des Bohrpfahls 2. Nach dem Aushärten des Bohrpfahlbetons wurde an dem hier dargestellten Bohrpfahl eine Fehlstelle 3 detektiert, welche durch zwei par­ allel verlaufende Schrägstriche angedeutet ist. Der Bohrpfahl 2 wurde daher saniert.

Erfindungsgemäß wurde der Bohrpfahl 2 dazu von seinem oberen Ende ausgehend im wesentlichen parallel zu seiner Längsachse bis über den Bereich der Fehlstelle 3 hinausgehend aufgebohrt. In dem dabei entstehenden Bohrloch 4 wurde eine die Fehlstelle 3 überbrückende Bewehrung 5 angeordnet. Anschließend wurde das Bohrloch 4 mit Beton verfüllt. Auf diese Weise wurde ein die Fehlstelle 3 überbrückender Innenpfahl erstellt.

Im vorliegenden Falle wurde ein einziger im wesentlichen zen­ trisch zum Bohrpfahl 2 angeordneter Innenpfahl erstellt. Der Durchmesser dieses Innenpfahls entspricht ungefähr dem halben Durchmesser des Bohrpfahls 2.

Das Bohrloch 4 wurde mit Hilfe eines Schneckenbohrers in einer Vollbohrung in dem Bohrpfahl 2 erzeugt, so daß die Bohrlochwan­ dung bereits eine gewisse Profilierung aufwies. Die Bohrloch­ wandung kann grundsätzlich allerdings auch nachträglich mit ei­ ner Profilierung versehen werden, um eine gute Verzahnung zwi­ schen dem Innenpfahl und dem Außenpfahl, nämlich dem ursprüng­ lichen Bohrpfahl 2 zu gewährleisten.

Im vorliegenden Fall erstreckt sich die Bewehrung 5 des Innen­ pfahls über die gesamte Länge des Bohrlochs 4 und ragt sogar über das Bodenniveau 6 hinaus. In jedem Falle muß die Bewehrung so dimensioniert und angeordnet werden, daß sie zumindest beid­ seitig der Fehlstelle mit einer vorgegebenen Verankerungslänge in den Bohrpfahl ragt.

Zur Erstellung des Innenpfahls wurde das Bohrloch 4 mit einem schwindkompensierten Beton verfüllt, d. h. mit einem Beton, der beim Aushärten keine Schrumpfungserscheinungen zeigt. Auch da­ durch wird eine gute Verzahnung zwischen dem Innenpfahl und dem Außenpfahl erreicht.

Der Innenpfahl in dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfaßt eine mehrlagige Bewehrung 5. Die Bewehrung 5 ist aus mehreren konzentrisch angeordneten Wendeln 7 gebildet, die jeweils mit Längseisen 8 bis 11 versehen sind. Zwischen den einzelnen Wen­ deln 7 sind sog. Distanzringe 12 angeordnet, die die Wendeln 7 in ihren Relativlagen fixieren.

Hinsichtlich weiterer in der Figur nicht gezeigter Merkmale wird auf den allgemeinen Teil der Beschreibung verwiesen.

Abschließend sei hervorgehoben, daß die erfindungsgemäße Lehre nicht auf das voranstehend erörterte Ausführungsbeispiel be­ schränkt ist. Die erfindungsgemäße Lehre läßt sich vielmehr auch durch Erstellen mehrerer über den Querschnitt des Bohr­ pfahls verteilt angeordneter Innenpfähle realisieren.

Claims (13)

1. Verfahren zur Sanierung eines Bohrpfahls (2) mit minde­ stens einer Fehlstelle (3) im Beton, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrpfahl (2) von seinem oberen Ende ausgehend im wesentlichen parallel zu seiner Längsachse bis über den Bereich der Fehlstelle (3) hinausgehend aufgebohrt wird, daß in dem dabei entstehenden Bohrloch (4) mindestens ein die Fehlstelle (3) überbrückendes Bewehrungselement (5) angeordnet wird und daß das Bohrloch (4) mit Beton verfüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrpfahl (2) in einer Vollbohrung aufgebohrt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bohrpfahl (2) mit Hilfe eines Schnecken­ bohrers aufgebohrt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrpfahl (2) in einer Kernbohrung aufgebohrt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wandung des Bohrlochs (4) mit einer Pro­ filierung, vorzugsweise mit Nuten, versehen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bewehrungselement (5) so dimensioniert ist und angeordnet wird, daß es beidseitig der Fehlstelle (3) mit einer vorgegebenen Verankerungslänge in den Bohrpfahl (2) ragt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich das Bewehrungselement (5) über die ge­ samte Länge des Bohrlochs (4) erstreckt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bewehrungselement (5) zur Positionierung in das Bohrloch (4) gehängt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bohrloch (4) mit einem schwindkompensier­ ten Beton verfüllt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mehrere über den Querschnitt des Bohrpfahls (2) verteilt angeordnete Bohrlöcher mit im Vergleich zu dem Quer­ schnitt des Bohrpfahls (2) geringer Querschnittsfläche erzeugt wer­ den und daß in jedem der Bohrlöcher ein stabförmiges Beweh­ rungselement angeordnet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Gewindestäbe als Bewehrungselemente verwendet werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein im wesentlichen zentrisch angeordnetes Bohrloch (4) mit einem Durchmesser von 1/4 bis 3/4 des Durch­ messers des Bohrpfahls (2) erzeugt wird und daß in dem Bohrloch (4) mindestens ein Bewehrungskorb als Bewehrungselement (5) an­ geordnet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine mehrlagige Bewehrung verwendet wird.