DE19547589A1 - Schneckenpfähle mit Bodenmörtel - Google Patents

Description

Die Patentanmeldung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Mörtelpfählen, die im wesentlichen aus Zuschlagstoffen bestehen, welche auf der Baustelle gewonnen werden.

Zur Verbesserung der Tragfähigkeit des Bodens und zur Einleitung konzentrierter Kräfte in den Baugrund sind neben den bekannten Techniken wie Ortbetonpfählen und Schlit­ zwänden zahlreiche Verfahren bekannt, bei denen der anstehende Boden durch Zugabe von Bindemitteln in einen selbsterhärtenden Baustoff verwandelt wird.

Zur Herstellung von Mörtelpfählen sind Techniken bekannt, bei denen unterschiedliche Rührflügel an Bohrstangen befestigt sind, welche in den Boden eingedreht werden und durch Zugabe von Zementsuspensionen aus dem anstehenden Boden eine Bodenmörtel­ säule herstellen.

Die Patentanmeldung 42 19 150 beschreibt so ein Herstellverfahren für Mörtelpfähle, wel­ ches mit einer durchgehenden Bohrschnecke ausgeführt wird. Der Vorteil dieser Verfahren ist, daß der Boden nicht durch einen teuren, fertigen Beton aus dem Lieferwerk ersetzt wird, sondern selbst an Ort und Stelle zu einem erhärtenden Baustoff umgewandelt wird.

Die bekannten Verfahren welche auch unter dem Begriff Mixed in Place bekannt sind, sind solange erfolgreich, wenn über die gesamte Pfahllänge ein homogener und im wesentli­ chen nicht bindiger Boden ansteht. Befinden sich in den Bodenschichten jedoch Tonlagen oder schwer zu durchbohrende Bodenschichten, so besteht die Gefahr, daß diese Schich­ ten nicht ausreichend gut homogenisiert und mit Bindemittel vermischt werden können, damit über die gesamte Pfahlschaftlänge ein homogenes Mörtelgemisch entsteht.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat nun die Aufgabe, auch in Böden, welche neben vorwiegend rolligen Schichten bindige Schichten besitzen, die wirtschaftlichen Vorteile zu ermöglichen, welche dadurch entstehen, daß der anstehende Boden zur Herstellung dieser Mörtelpfähle verwendet werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst diese Aufgabe entsprechend den einzelnen Verfah­ rensschritten des ersten Anspruches im wesentlichen in der Form, daß ähnlich dem Schneckenortbetonverfahren eine durchgehende Schnecke zunächst bis auf die ge­ wünschte Tiefe in den Boden eingedreht bzw. eingeschraubt wird, und abweichend vom Schneckenortbetonverfahren der beim Rückziehen der gefüllten Schnecke entstehende Hohlraum nicht mit einem von einem Betonwerk gefertigten, normengerechten Beton verfüllt wird, sondern dieser Hohlraum wird mit einem Mörtel verfüllt, welcher auf der Baustelle aus Anteilen des anstehenden Bodens unter Zugabe von Wasser und Binde­ mitteln gefertigt wird.

Das Einbringen dieses Bodenmörtels erfolgt so, daß entweder oberflächennahes Boden­ material 1a, oder Bodenmaterial, welches bei der Herstellung anderer Pfähle an die Erd­ oberfläche gefördert wurde, 1c, oder Material, welches direkt von den Schneckenwendeln der Förderschnecke stammt, 1b, von einem Bodenaushubgerät wie Baggern, Raupen oder ähnlich bekannten Geräten zur Behandlung von Aushubmaterial zu einer auf der gleichen Baustelle errichteten Siebanlage gefahren werden. Dies kann zweckmäßigerweise auch durch zusätzliches Einschalten eines LKW′s erfolgen. In dieser Siebanlage 12 wird nun das aus dem anstehenden Boden gewonnene Aushubmaterial in eine oder mehrere Fraktio­ nen 3 getrennt. Bei diesem Siebvorgang werden die für die Herstellung eines Bodenmör­ tels ungeeigneten Anteile des anstehenden Bodens wie beispielsweise Lehm und Ton­ schichten oder größere Steine ausgesondert, um zur weiteren Verarbeitung ein Ausgangs­ material in bekannten Korngrößen zu erhalten. Diese sogenannten Zuschlagstoffe, welche aus dem anstehenden Boden gewonnen wurden, werden gewichtsmäßig oder volume­ trisch einem Zwangsmischer 4 zugeführt. In diesen Zwangsmischer kommt zusätzlich Anmachwasser 5 sowie ein Bindemittel 6 und aus diesen drei wesentlichen Bestandteilen wird ein Mörtel 7 hergestellt, welcher zweckmäßigerweise aus einem Vorratsbehälter mittels einer Pumpe 9, einer Schlauchleitung 11 in das Seelenrohr 8 der durchgehenden Bohrschnecke gepumpt wird. Ähnlich wie im Schneckenortbetonverfahren wird die Schnecke zurückgezogen und dieser Mörtel 7 an der Unterseite der Schnecke ins Erdreich gepumpt.

Der beim Zurückziehen der Endlosschnecke 13 sich auf deren Wendeln befindliche Boden 1b wird bei den nachfolgend hergestellten Mörtelpfählen in der bereits beschriebenen Vorgehensweise dem Siebkreislauf zugeführt. Je nach Örtlichkeit der Baustelle kommt der von der Schnecke geförderte Bodenanteil auf direktem Wege zur Siebanlage, oder er wird gemischt mit Böden aus erdoberflächennahen Bereichen oder aus Bereichen, bei denen die Mörtelpfähle schon hergestellt sind, aber das bei der Herstellung geförderte Bodenma­ terial sich noch im Bereich der Pfahlköpfe befindet.

Bei sehr homogenen Böden kann es auch zweckmäßig sein, daß dieser Bodenmörtel nicht chargenweise in einem Zwangsmischer gemischt wird, sondern die Mischung in einem Durchlaufmischer erfolgt.

Die Zugabe der Bindemittel 6 kann entweder getrennt vom Wasser oder aber in Form einer Wasser-Bindemittel-Suspension erfolgen. Als Bindemittel werden bevorzugt hydrau­ lisch wirkende Bindemittel wie Zement und Kalk verwendet. Des weiteren kann die Zugabe von Flugasche oder von kombinierten Bindemitteln erfolgen. Besonderheit des Verfahrens ist, daß die Konsistenz des Bodenmörtels so eingestellt wird, daß sie über weitere Strec­ ken pumpfähig ist.

Das Einbringen des auf der Baustelle dosiert gemischten Bodenmörtels erfolgt während des Zurückziehens der Schnecke unter ständigem Aufrechterhalten eines geringen Über­ drucks. Dieser Überdruck gewährleistet, daß der unter der zurückgezogenen Schnecke entstehende Hohlraum vollständig mit dem Bodenmörtel verfüllt wird.

Die Entscheidung, in wieviel Fraktionen der anstehende Boden 1 in der Siebanlage ge­ trennt wird, ist abhängig vom Kornaufbau und der Homogenität des anstehenden Bo­ dens 1.

Die Druckfestigkeit des beschriebenen Bodenmörtels liegt bevorzugterweise in einem Bereich zwischen 5 und 30 N/mm².

Bevorzugterweise wird der anstehende Boden in möglichst wenige Fraktionen getrennt, um den Mischvorgang und die Dosierung zu vereinfachen.

Das Verfahren kann mit einzelnen durchgehenden Schnecken, aber auch mit mehreren gleichzeitig eingedrehten Schnecken ausgeführt werden. Diese sind dann zweckmäßiger­ weise tangential nebeneinander angeordnet und werden durch einzelne Drehantriebe oder ein Getriebe gedreht. Auf diese Weise können wandartige Elemente im Boden erzeugt werden.

Fig. 1 zeigt eine Baustelle, bei der gerade ein Bodenmörtel nach dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren eingebaut wird. Der oberflächennahe Boden 1a sowie der Boden 1c, wie er von der Förderschnecke 13 gefördert wurde, wird zu einer Siebanlage 12 befördert, wo er nach Aufgabe in einen Aufgabetrichter in eine oder mehrere Fraktionen 3 getrennt wird. Das ungeeignete Bodenmaterial 10 wird dabei ausgesondert. Über eine Dosieranlage gelangt das ausgesiebte Material gewichts- oder volumenmäßig dosiert in einen Mischer 4, in den Anmachwasser 5 und Bindemittel 6 entsprechend vorangegangenen Eignungs­ versuchen zugeführt wird. Der entstandene Bodenmörtel 7 wird aus einem Vorratsbehälter mittels einer Pumpe 9 und einem Förderschlauch 11 zur durchgehenden Bohrschnecke 13 gefördert. Hier tritt er am Ende des Seelenrohres 8 unter ständigem Druck aus.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung unverrohrter Bohrpfähle mit Hilfe einer oder mehrerer durch­ gehender Schnecken durch folgende Arbeitsschritte gekennzeichnet:

• - Einbohren einer oder mehrerer durchgehender Schnecken (13) bis auf Endtiefe
• - Abbau und Aufnahme des anstehenden Bodens (1) aus oberflächennahen Bereichen (1a) mit Hilfe eines Erdbaulöse- und Fördergerätes (1c) und/oder von Bohrgut aus Bereichen von vorangegangenen Erdbohrungen mit der durchgehenden Schnecke (13) und/oder Bohrgut direkt aus dem Bereich zwischen den Schneckenwendeln (1b).
• - Durchführung einer Siebung des aus dem anstehenden Baugrunds (1) entnommenen Bodens (1a) und/oder (1c) und/oder (1b) und Trennung dieses Bodens auf der Baustelle in eine oder mehrere Fraktionen (3) unter Aussonderung von Übergrößen (10) oder ungeeigneten Materialien.
• - Dosierte Zugabe der aus dem anstehenden Boden getrennten Fraktionen (3) in eine auf der Baustelle installierte Mischanlage und Zugabe von dosierten Mengen an Wasser und selbsterhärtenden Bindemittel und Herstellung eines Mörtels oder Betons (7)
• - Förderung dieses auf der Baustelle unter definierten Bedingungen gemischten Mörtels bzw. Betons (7) über Schlauchleitungen zur durchgehenden Schnecke (13) und Einfüllen dieses Mörtels (7) in den beim gleichzeitigen Zurückziehen einer oder mehrerer Schnecken (13) im Boden entstehenden Hohlraums über das Seelenrohr (8) unter Aufbringen eines Drucks.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das selbsterhärtende Bindemittel im wesentlichen aus Zement oder Flugasche oder Kalk oder Kombinationen aus diesen Stoffen besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergerät gleichzeitig mehrere, nebeneinander angeordnete Schnecken in den Boden eindreht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitig eingedrehten Schnecken tangential zueinander angeordnet sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verfahren durchgehende Pfahlwände hergestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel als Suspension mit einem definierten Wasseranteil in den Mischer (4) zugegeben wird.