EP1688543B1 - Soil improvement using hybrid piles - Google Patents

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EP1688543B1
EP1688543B1 EP06000386A EP06000386A EP1688543B1 EP 1688543 B1 EP1688543 B1 EP 1688543B1 EP 06000386 A EP06000386 A EP 06000386A EP 06000386 A EP06000386 A EP 06000386A EP 1688543 B1 EP1688543 B1 EP 1688543B1
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EP
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piles
produced
borehole
producing
pile portion
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EP06000386A
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EP1688543A2 (en
EP1688543A3 (en
Inventor
Thierry Bret
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Keller Grundbau GmbH
Original Assignee
Keller Grundbau GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1688543A3 publication Critical patent/EP1688543A3/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E02D3/123—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil and compacting the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/02—Improving by compacting
    • E02D3/08—Improving by compacting by inserting stones or lost bodies, e.g. compaction piles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/38—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds
    • E02D5/44—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds with enlarged footing or enlargements at the bottom of the pile
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/48—Piles varying in construction along their length, i.e. along the body between head and shoe, e.g. made of different materials along their length
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/02—Placing by driving
    • E02D7/06—Power-driven drivers
    • E02D7/14—Components for drivers inasmuch as not specially for a specific driver construction

Definitions

  • the invention relates to a method for ground improvement for the construction of foundations by placing columns in the ground, which are distributed over the surface according to a grid and each a lower set tied column section of settable material such as mortar or concrete and a respective upper compacted column section of rolligem Have material like gravel.
  • the bottom pillars may optionally have a thickened pillar base made of a rolled material with or without added binder.
  • the bottom columns comprise a lower column section, which is optionally supported on the pedestal and which is produced free in the growing ground from bottom to top of rolligem material, and an upper column section, the first of the completion of the lower column section introduced from enclosure a tubular body or a Geotextilschlauch, which is filled from bottom to top with rolling material, wherein the envelope extends into the lower column section.
  • the rolling material of the soil column can be used with or without binder additive.
  • From the GB 515 120 is a generic method for producing piles in the ground by means of sinker known in which a concrete pile receives a head of moist compacted sand.
  • the sand serves exclusively as a transfer medium in mechanically compacting the concrete within an upper soil layer with low shear resistance.
  • a foundation improvement method for building foundations in which pillars of resilient concrete are produced in a layer of low bearing capacity, which at the top freely terminate approximately centrally in a bulk material load-bearing layer of cellular material.
  • a foundation plate or individual foundations is constructed at a distance from the pile heads.
  • the present invention has for its object to provide a method for ground improvement of the type mentioned for the construction of foundations, with the fast and inexpensive the desired improvements can be brought about, the method should be easy to carry out.
  • the solution of claim 1 for this is that for the preparation of the lower column section introduced a hollow tool displacing the soil and the abbindbare material is introduced when pulling the hollow tool out of this in the borehole, directly on the heads of the columns single or Stenderfundêt noir or a foundation plate to be built.
  • the settable material ie mortar or concrete, in particular discharged substantially without pressure when pulling the hollow tool into the borehole.
  • the lower column section consists of a Vollverdrängererklale, in the production of no grown soil is excavated or rinsed, while the upper column section is produced as Wilsonttelklam, in particular binder-free material.
  • the diameter of the upper column section preferably considerably larger than the diameter of the lower column section.
  • the upper column section can be led to the lower edge of the foundation of a building to be built.
  • the main advantage of these hybrid floor columns is that the upper, relatively short column section can reduce stresses in the foundation plate and thus allows a reduced reinforcement of the same.
  • the use of a rotary drilling tool with a load is provided for producing the lower column section.
  • the production of the lower column section is provided using a Senkrohres with a Friedsatzrüttler.
  • the tool can be lowered quickly, even in unfavorable soil conditions, which is superior to the relatively lower shaking speed of deep vibrators.
  • the drill pipe or the sinker can already be filled in advance with the curable material, so that the borehole is filled for the lower column section without further preparation measures when pulling the tube. Due to the mere displacement during the production of the borehole, an initial ground improvement by soil compaction is already being created.
  • the lower column sections allow the structural loads to be removed into load-bearing layers, while the upper column sections can absorb the shear forces without damage.
  • a covering or bonding area is formed when the rolling material of the upper pillar portion partially penetrates into the not yet set material of the lower pillar portion.
  • the coverage area may be on the order of 0.5 m.
  • Suitable diameters for the hollow tools corresponding to the diameters for the borehole of the lower column section are approximately between 200 and 600 mm.
  • a deep vibrator is shaken up into the head region of the lower column section and then drawn with the application of rolled material.
  • stepwise pulling and stopping the rolling material of the upper column section to the column head be compacted. It should be used gravel or gravel.
  • a compacted leveling layer is produced, on which then a foundation plate is produced.
  • the said leveling layer can also be produced in advance before the beginning of the column production, with the column heads then being pulled to the upper edge of the leveling layer.
  • the underlying foundation plate thus rests on the column heads and the intermediate leveling layer.
  • the grid by which the columns are distributed over the surface of the ground, can be chosen according to the extent of the required ground improvement, for example, grid dimensions of 2, 3 or 4 m represent realistic sizes.
  • the depth of the individual columns can be up to about 20 m, the upper column section being relatively short in comparison with the lower column section.
  • the lower column sections are not reinforced and thus fast and easy to produce.
  • FIG. 1 For example, in a vertical bottom section, two similar columns 11 are shown, each comprising a lower column section 12 of cured settable material such as mortar or concrete and an upper column section 13 of compacted ballast. Between the two is a transition section 14, which is formed by the fact that gravel is shaken into the not yet set material of the column 12.
  • a transition section 14 On the column heads 15 is a single foundation or strip foundation 16, which protrudes from the processed planum 17.
  • the planum 17 is covered with a foundation plate 18, which fills the spaces between individual foundations 16.
  • the individual foundation 16 forms a vault structure with two columns 11 or with two rows of columns.
  • FIG. 2 a vertical bottom section is shown in which in turn two vertical columns 11 are cut. These also each consist of a hardened lower column section 12 of abbindbarem material, an upper column section 13 of compacted ballast and a transition section 14, which is formed by gravel is shaken into the not yet set material of the column 12.
  • the subgrade 17, on which a continuous foundation plate 18 rests is formed by an equalization layer 19, which fills up the spaces between the column heads 15.
  • the foundation plate 18 rests directly on the column heads 15.
  • a vault is formed by two pillars 11 or two rows of columns and the compensation layer 19.
  • FIG. 3 in representation a) the production phase 1 for the production of a lower column section, in illustration b) the production phase 2 for the production of an upper column section and in figure c) a schematic diagram of a tool for the first production phase are shown.
  • the first phase there are three steps (1 to 3), in the second phase two steps (4, 5) are distinguished.
  • a working scaffold 22 for a screwdriver 23 is provided on a supporting bead 21.
  • the upper end of the auger 23 is connected via a hose 24 to a concrete pump 25. If necessary, concrete or fresh mortar from a vehicle 26 is filled in the concrete pump.
  • the drilling tool 23 is pulled while flowing out of the concrete or mortar, wherein substantially no soil is to be excavated further.
  • the concrete or mortar flows substantially without pressure from the interior of the drilling tool 23 in the resulting by displacement borehole 27 a.
  • a known deep vibrator 28 is attached to a feed hopper 29.
  • the deep vibrator is already shaken into the area of the lower column section.
  • a vehicle 30 ballast is filled into the hopper 29.
  • FIG. 4 in representation a) the production phase 1 for the production of a lower column section, in illustration b) the production phase 2 for the production of an upper column section and in figure c) a schematic diagram of a tool for the first production phase are shown.
  • the first phase are three steps (1 to 3), in the second phase two steps (4, 5).
  • a working scaffold 22 for a lowering tube 33 and a topping vibrator 35 is provided on a supporting bead 21.
  • the upper end of the Senkrohres 33 is connected via a hose 24 with a concrete pump 25. If necessary, concrete or fresh mortar from a vehicle 26 is filled in the concrete pump.
  • the lowering tube 33 is pulled while flowing out of the concrete or mortar, wherein substantially no soil is to be excavated further.
  • the concrete or mortar flows substantially without pressure from the interior of the Senkrohres in the resulting by displacement borehole 27 a.
  • a known deep vibrator 28 is attached to a feed hopper 29.
  • the deep vibrator is already shaken into the area of the lower column section.
  • a vehicle 30 ballast is filled into the hopper 29.
  • the lowering tube 33 is shown, on which a feed hopper 34 and the Aufsatzrüttler 35 can be seen. Furthermore, a controllable flap 36 is shown at the lower end of the lowering tube 33. Instead of the controllable flap, a lid can also be used. Between the Aufsatzrüttler 35 and the hopper 34 is a coupling 37th

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Baugrundverbesserung zum Aufbau von Fundamenten durch Einbringen von Säulen in den Boden, die gemäß einem Raster über die Oberfläche verteilt sind und die jeweils einen unteren abgebundenen Säulenabschnitt aus abbindbarem Material wie Mörtel oder Beton und jeweils einen oberen verdichteten Säulenabschnitt aus rolligem Material wie Schotter haben.The invention relates to a method for ground improvement for the construction of foundations by placing columns in the ground, which are distributed over the surface according to a grid and each a lower set tied column section of settable material such as mortar or concrete and a respective upper compacted column section of rolligem Have material like gravel.

Säulen dieser Art sind beispielsweise beschrieben in Sondermann, Wolfgang, Jebe, Walter: Methoden zur Baugrundverbesserung für den Neu- und Ausbau von Bahnstrecken auf Hochgeschwindigkeitslinien, Baugrundtagung 1996, Berl in. Hierbei werden die unteren Säulenabschnitte mit Schleusenrüttlern als Rüttelsäulen bzw. Verdichtungssäulen ausgeführt. In der Regel wird dabei zunächst ein Kiesfuß hergestellt, in den die Säule eingestellt wird.Columns of this type are described, for example, in Sondermann, Wolfgang, Jebe, Walter: Ground improvement methods for the construction and upgrading of railway lines on high-speed lines, ground floor meeting 1996, Berl in. Here, the lower column sections are executed with sluice vibrators as Rüttelsäulen or compaction columns. As a rule, a gravel base is first produced in which the column is adjusted.

Aus der DE 101 08 602 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Bodensäulen zur Baugrundverbesserung bekannt, bei dem verschiedene Verfahrensphasen zu unterscheiden sind, die zumindest zu zwei, gegebenenfalls zu drei voneinander unterscheidbaren Säulenabschnitten führen. Die Bodensäulen können optional einen verdickten Säulenfuß aufweisen, der aus rolligem Material mit oder ohne Bindemittelzusatz besteht. Als wesentliche Bestandteile umfassen die Bodensäulen einen unteren Säulenabschnitt, der sich gegebenenfalls auf dem Säulenfuß abstützt und der frei im gewachsenen Boden stehend von unten nach oben aus rolligem Material erzeugt ist, und einen oberen Säulenabschnitt, der eine dem Fertigstellen des unteren Säulenabschnitts zunächst eingebrachte Umhüllung aus einem Rohrkörper oder einem Geotextilschlauch aufweist, die von unten nach oben mit rolligem Material verfüllt ist, wobei die Umhüllung in den unteren Säulenabschnitt hineinreicht. Das rollige Material der Bodensäule kann mit oder ohne Bindemittelzusatz eingesetzt werden.From the DE 101 08 602 A1 a method for the production of soil columns for ground improvement is known, in which different phases of the process are to be distinguished, which lead to at least two, possibly to three mutually distinguishable column sections. The bottom pillars may optionally have a thickened pillar base made of a rolled material with or without added binder. As essential components, the bottom columns comprise a lower column section, which is optionally supported on the pedestal and which is produced free in the growing ground from bottom to top of rolligem material, and an upper column section, the first of the completion of the lower column section introduced from enclosure a tubular body or a Geotextilschlauch, which is filled from bottom to top with rolling material, wherein the envelope extends into the lower column section. The rolling material of the soil column can be used with or without binder additive.

Aus der GB 515 120 ist ein gattungsgemäβes Verfahren zur Herstellung von Pfählen im Boden mittels Senkrohr bekannt, bei welchem ein Betonpfahl einen Kopf aus feuchtem verdichteten Sand erhält. Der Sand dient ausschließlich als Übertragungsmedium beim mechanischen Verdichten des Betons innerhalb einer oberen Bodenschicht mit geringem Scherwiderstand.From the GB 515 120 is a generic method for producing piles in the ground by means of sinker known in which a concrete pile receives a head of moist compacted sand. The sand serves exclusively as a transfer medium in mechanically compacting the concrete within an upper soil layer with low shear resistance.

Aus der WO 02 077 136 A2 ist ein Verfahren zur Baugrundverbesserung zum Aufbau von Fundamenten bekannt, bei der in einer Schicht von geringer Tragfähigkeit Säulen aus elastischen Beton hergestellt werden, die oben frei in einer aufgeschütteten Lastübertragungsschicht aus rolligem Material etwa mittig enden. Auf dieser Lastübertragungsschicht ist mit Abstand zu den Pfahlköpfen eine Fundamentplatte oder Einzelfundamente aufgebaut.From the WO 02 077 136 A2 For example, there is known a foundation improvement method for building foundations in which pillars of resilient concrete are produced in a layer of low bearing capacity, which at the top freely terminate approximately centrally in a bulk material load-bearing layer of cellular material. On this load transfer layer, a foundation plate or individual foundations is constructed at a distance from the pile heads.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Baugrundverbesserung der genannten Art zum Aufbau von Fundamenten bereitzustellen, mit dem schnell und kostengünstig die gewünschten Verbesserungen herbeigeführt werden können, wobei das Verfahren einfach durchführbar sein soll. Die Lösung des Anspruche 1 hierfür liegt darin, daß zum Herstellen des unteren Säulenabschnitts ein Hohlwerkzeug unter Verdrängen des Bodens eingebracht und das abbindbare Material beim Ziehen des Hohlwerkzeugs aus diesem heraus in das Bohrloch eingebracht wird, wobei unmittelbar auf den Köpfen der Säulen Einzel- oder Streifenfundamente oder eine Fundamentplatte aufgebaut werden. Hierbei wird das abbindbare Material, also Mörtel oder Beton, insbesondere im wesentlichen drucklos beim Ziehen des Hohlwerkzeuges in das Bohrloch ausgelassen.The present invention has for its object to provide a method for ground improvement of the type mentioned for the construction of foundations, with the fast and inexpensive the desired improvements can be brought about, the method should be easy to carry out. The solution of claim 1 for this is that for the preparation of the lower column section introduced a hollow tool displacing the soil and the abbindbare material is introduced when pulling the hollow tool out of this in the borehole, directly on the heads of the columns single or Streifenfundamente or a foundation plate to be built. In this case, the settable material, ie mortar or concrete, in particular discharged substantially without pressure when pulling the hollow tool into the borehole.

Damit besteht der untere Säulenabschnitt aus einer Vollverdrängersäule, bei deren Herstellung kein gewachsener Boden ausgehoben oder ausgespült wird, während der obere Säulenabschnitt als Rüttelsäule aus rolligem, insbesondere bindemittelfreiem Material erzeugt wird. Hierbei ist der Durchmesser des oberen Säulenabschnitts vorzugsweise erheblich größer, als der Durchmesser des unteren Säulenabschnitts. Der obere Säulenabschnitt kann bis zur Unterkante des Fundaments eines zu errichtenden Gebäudes geführt werden. Der wesentliche Vorteil dieser hybrid aufgebauten Bodensäulen besteht darin, daß der obere, relativ kurze Säulenabschnitt Spannungen in der Fundamentplatte abbauen kann und damit eine reduzierte Bewehrung desselben zuläßt.Thus, the lower column section consists of a Vollverdrängerersäule, in the production of no grown soil is excavated or rinsed, while the upper column section is produced as Rüttelsäule of rolligem, in particular binder-free material. Here, the diameter of the upper column section preferably considerably larger than the diameter of the lower column section. The upper column section can be led to the lower edge of the foundation of a building to be built. The main advantage of these hybrid floor columns is that the upper, relatively short column section can reduce stresses in the foundation plate and thus allows a reduced reinforcement of the same.

Nach einem ersten bevorzugten Verfahren ist zum Herstellen des unteren Säulenabschnitts die Verwendung eines drehenden Bohrwerkzeuges mit einer Auflast vorgesehen. Nach einem zweiten bevorzugten Verfahren ist das Herstellen des unteren Säulenabschnittes unter Verwendung eines Senkrohres mit einem Aufsatzrüttler vorgesehen. Mit beiden Methoden ist ein schnelles Niederbringen des Werkzeuges auch bei ungünstigen Bodenverhältnissen möglich, das gegenüber der relativ geringeren Einrüttelgeschwindigkeit von Tiefenrüttlern überlegen ist. Das Bohrrohr bzw. das Senkrohr kann bereits vorab mit dem aushärtbaren Material gefüllt sein, so daß ohne weitere Vorbereitungsmaßnahmen beim Ziehen des Rohres das Bohrloch für den unteren Säulenabschnitt verfüllt wird. Durch die reine Verdrängung beim Herstellen des Bohrloches entsteht bereits eine erste Baugrundverbesserung durch Bodenverdichtung. Durch die unteren Säulenabschnitte können die Bauwerkslasten in tragfähige Schichten abgetragen werden, während die oberen Säulenabschnitte die Scherkräfte schadlos aufnehmen können. Zwischen unterem Säulenabschnitt und oberem Säulenabschnitt entsteht ein Überdeckungs- oder Einbindungsbereich, wenn das rollige Material des oberen Säulenabschnitts teilweise in das noch nicht abgebundene Material des unteren Säulenabschnittes eindringt. Der Überdeckungsbereich kann in der Größenordnung 0,5 m liegen.According to a first preferred method, the use of a rotary drilling tool with a load is provided for producing the lower column section. According to a second preferred method, the production of the lower column section is provided using a Senkrohres with a Aufsatzrüttler. With both methods, the tool can be lowered quickly, even in unfavorable soil conditions, which is superior to the relatively lower shaking speed of deep vibrators. The drill pipe or the sinker can already be filled in advance with the curable material, so that the borehole is filled for the lower column section without further preparation measures when pulling the tube. Due to the mere displacement during the production of the borehole, an initial ground improvement by soil compaction is already being created. The lower column sections allow the structural loads to be removed into load-bearing layers, while the upper column sections can absorb the shear forces without damage. Between the lower pillar portion and the upper pillar portion, a covering or bonding area is formed when the rolling material of the upper pillar portion partially penetrates into the not yet set material of the lower pillar portion. The coverage area may be on the order of 0.5 m.

Geeignete Durchmesser für die Hohlwerkzeuge entsprechend den Durchmessern für das Bohrloch des unteren Säulenabschnitts liegen etwa zwischen 200 und 600 mm.Suitable diameters for the hollow tools corresponding to the diameters for the borehole of the lower column section are approximately between 200 and 600 mm.

Zum Herstellen des oberen Säulenabschnitts wird, wie an sich bekannt, ein Tiefenrüttler bis in den Kopfbereich des unteren Säulenabschnitts eingerüttelt und dann unter Ausbringen von rolligem Material gezogen. Hierbei kann durch schrittweises Ziehen und Anhalten das rollige Material des oberen Säulenabschnitts bis zum Säulenkopf verdichtet werden. Es soll Schotter oder Kies verwendet werden.For producing the upper column section, as is known per se, a deep vibrator is shaken up into the head region of the lower column section and then drawn with the application of rolled material. Here, by stepwise pulling and stopping the rolling material of the upper column section to the column head be compacted. It should be used gravel or gravel.

Nach einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß unmittelbar auf den Säulenköpfen Einzel- oder Streifenfundamente hergestellt werden, wobei Zwischenräume zwischen einzelnen Fundamenten durch eine Fudamentplatte ausgefüllt werden.According to a first embodiment, it is provided that individual or strip foundations are produced directly on the column heads, wherein spaces between individual foundations are filled by a Fudamentplatte.

Nach einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwischen den Köpfen einzelner Säulen zunächst eine verdichtete Ausgleichsschicht hergestellt wird, auf der dann eine Fundamentplatte hergestellt wird. Die genannte Ausgleichsschicht kann auch vorab vor dem Beginn der Säulenherstellung erzeugt werden, wobei die Säulenköpfe dann bis zur Oberkante der Ausgleichsschicht gezogen werden. Die hierauf gelegte Fundamentplatte ruht somit auf den Säulenköpfen und der dazwischenliegenden Ausgleichsschicht. Das Raster, nach dem die Säulen über der Oberfläche des Baugrundes verteilt sind, kann je nach dem Ausmaß der erforderlichen Baugrundverbesserung gewählt werden, wobei beispielsweise Rastermaße von 2, 3 oder 4 m realistische Größen darstellen. Die Tiefe der einzelnen Säulen kann bis zu ca. 20 m betragen, wobei der obere Säulenabschnitt relativ kurz im Vergleich mit dem unteren Säulenabschnitt ist.According to a second embodiment, it is provided that between the heads of individual columns, first a compacted leveling layer is produced, on which then a foundation plate is produced. The said leveling layer can also be produced in advance before the beginning of the column production, with the column heads then being pulled to the upper edge of the leveling layer. The underlying foundation plate thus rests on the column heads and the intermediate leveling layer. The grid, by which the columns are distributed over the surface of the ground, can be chosen according to the extent of the required ground improvement, for example, grid dimensions of 2, 3 or 4 m represent realistic sizes. The depth of the individual columns can be up to about 20 m, the upper column section being relatively short in comparison with the lower column section.

Wesentlich für das beschriebene Verfahren ist das Herstellen der Bohrlöcher durch reines Verdrängen, wobei zur schnellen Arbeitsweise ein hohles Bohrgestänge oder ein Senkrohr mit Aufsatzrüttler verwendet wird. Die in zwei Abschnitten hergestellten Säulen verzichten auf einen besonderen Säulenfuß (Kiesfuß), sondern gründen mit ihrem unteren Säulenabschnitt unmittelbar in tragfähigen Bodenschichten. Die Säulen können durch Einzelfundamente auf den Säulenköpfen oder durch eine Zwischenschicht zwischen den Säulenköpfen untereinander stabilisiert, d. h. gewölbeartig ausgebaut werden.Essential for the described method is the production of the holes by pure displacement, with a hollow drill pipe or a countersink with Aufsatzrüttler is used for fast operation. The columns, which are made in two sections, do without a special pedestal (gravel foot), but with their lower column section they are founding directly in load-bearing soil layers. The columns can be stabilized by individual foundations on the column heads or by an intermediate layer between the column heads with each other, d. H. vaulted be expanded.

Die unteren Säulenabschnitte sind nicht bewehrt und somit schnell und unkompliziert herstellbar.The lower column sections are not reinforced and thus fast and easy to produce.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.

  • Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäß verbesserten Baugrund mit einem Streifenfundament im Vertikalschnitt durch zwei Säulen;
  • Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäß verbesserten Baugrund mit einer Fundamentplatte im Vertikalschnitt durch zwei Säulen;
  • Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Säule
    1. a) die Herstellungsphase 1 des unteren Säulenabschnitts
      1. 1. Aufbau des Geräts
      2. 2. Niederbringen eines Bohrrohres
      3. 3. Ziehen des Bohrrohres unter Ausfließen von Mörtel
    2. b) die Herstellungsphase 2 zur Herstellung des oberen Säulenabschnitts
      • 4. Einrütteln eines Tiefenrüttlers
      • 5. Fertigstellen des oberen Säulenabschnitts aus Schotter
    3. c) das Bohrrohr nach Phase 1 als vergrößerte Einzelheit;
  • Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Säule
    1. a) die Herstellungsphase 1 des unteren Säulenabschnitts
      1. 1. Aufbau des Geräts
      2. 2. Niederrütteln eines Senkrohres
      3. 3. Ziehen des Senkrohres unter Ausfließen von Mörtel
    2. b) die Herstellungsphase 2 zur Herstellung des oberen Säulenabschnitts
      • 4. Einrütteln eines Tiefenrüttlers
      • 5. Fertigstellen des oberen Säulenabschnitts aus Schotter
    3. c) das Senkrohr nach Phase 1 als vergrößerte Einzelheit;
Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and described below.
  • FIG. 1 shows an improved ground according to the invention with a strip foundation in vertical section through two columns;
  • FIG. 2 shows an improved ground according to the invention with a foundation plate in vertical section through two columns;
  • FIG. 3 shows a process according to the invention for the preparation of a column
    1. a) the production phase 1 of the lower column section
      1. 1. Structure of the device
      2. 2. Lowering a drill pipe
      3. 3. Pull the drill pipe with mortar
    2. b) the manufacturing phase 2 for the preparation of the upper column section
      • 4. Start shaking a deep vibrator
      • 5. Completion of the upper column section of ballast
    3. c) the drill pipe after phase 1 as an enlarged detail;
  • FIG. 4 shows a process according to the invention for the preparation of a column
    1. a) the production phase 1 of the lower column section
      1. 1. Structure of the device
      2. 2. Lowering a sinker
      3. 3. Pull the Senkrohres under flow of mortar
    2. b) the manufacturing phase 2 for the preparation of the upper column section
      • 4. Start shaking a deep vibrator
      • 5. Completion of the upper column section of ballast
    3. c) the Senkrohr after phase 1 as an enlarged detail;

In Figur 1 sind in einem vertikalen Bodenschnitt zwei gleichartige Säulen 11 gezeigt, die jeweils einen unteren Säulenabschnitt 12 aus ausgehärtetem abbindbarem Material wie Mörtel oder Beton und einen oberen Säulenabschnitt 13 aus verdichtetem Schotter umfassen. Zwischen beiden liegt ein Übergangsabschnitt 14, der dadurch entsteht, daß Schotter in das noch nicht abgebundene Material der Säule 12 eingerüttelt wird. Auf den Säulenköpfen 15 liegt ein Einzelfundament oder Streifenfundament 16 auf, das aus dem bearbeiteten Planum 17 hervorsteht. Das Planum 17 ist mit einer Fundamentplatte 18 abgedeckt, die die Zwischenräume zwischen einzelnen Einzelfundamenten 16 ausfüllt. Das Einzelfundament 16 bildet mit zwei Säulen 11 oder mit zwei Reihen von Säulen eine Gewölbestruktur.In FIG. 1 For example, in a vertical bottom section, two similar columns 11 are shown, each comprising a lower column section 12 of cured settable material such as mortar or concrete and an upper column section 13 of compacted ballast. Between the two is a transition section 14, which is formed by the fact that gravel is shaken into the not yet set material of the column 12. On the column heads 15 is a single foundation or strip foundation 16, which protrudes from the processed planum 17. The planum 17 is covered with a foundation plate 18, which fills the spaces between individual foundations 16. The individual foundation 16 forms a vault structure with two columns 11 or with two rows of columns.

In Figur 2 ist ein vertikaler Bodenschnitt gezeigt, in dem wiederum zwei senkrechte Säulen 11 geschnitten sind. Auch diese bestehen aus jeweils einem ausgehärteten unteren Säulenabschnitt 12 aus abbindbarem Material, einem oberen Säulenabschnitt 13 aus verdichtetem Schotter sowie einem Übergangsabschnitt 14, der dadurch entsteht, daß Schotter in das noch nicht abgebundene Material der Säule 12 eingerüttelt wird. In diesem Fall wird das Planum 17, auf dem eine durchgehende Fundamentplatte 18 aufliegt, von einer Ausgleichsschicht 19 gebildet, die die Zwischenräume zwischen den Säulenköpfen 15 auffüllt. Im Bereich der Säulen 11 liegt die Fundamentplatte 18 unmittelbar auf den Säulenköpfen 15 auf. In diesem Fall wird ein Gewölbe von zwei Säulen 11 bzw. zwei Säulenreihen und der Ausgleichsschicht 19 gebildet.In FIG. 2 a vertical bottom section is shown in which in turn two vertical columns 11 are cut. These also each consist of a hardened lower column section 12 of abbindbarem material, an upper column section 13 of compacted ballast and a transition section 14, which is formed by gravel is shaken into the not yet set material of the column 12. In this case, the subgrade 17, on which a continuous foundation plate 18 rests, is formed by an equalization layer 19, which fills up the spaces between the column heads 15. In the area of the columns 11, the foundation plate 18 rests directly on the column heads 15. In this case, a vault is formed by two pillars 11 or two rows of columns and the compensation layer 19.

Gleiche zeichnerische Darstellungen für den Werkstoff entsprechen nicht unbedingt gleichen verwendeten Materialien in den beiden Figuren 1 und 2.The same graphic representations for the material do not necessarily correspond to the same materials used in the two FIGS. 1 and 2 ,

In Figur 3 ist in Darstellung a) die Herstellungsphase 1 zur Herstellung eines unteren Säulenabschnitts, in Darstellung b) die Herstellungsphase 2 zur Herstellung eines oberen Säulenabschnitts und in Figur c) ein Prinzipbild eines Werkzeugs für die erste Herstellungsphase dargestellt. In der ersten Phase sind drei Schritte (1 bis 3), in der zweiten Phase zwei Schritte (4, 5) unterschieden.In FIG. 3 in representation a) the production phase 1 for the production of a lower column section, in illustration b) the production phase 2 for the production of an upper column section and in figure c) a schematic diagram of a tool for the first production phase are shown. In the first phase there are three steps (1 to 3), in the second phase two steps (4, 5) are distinguished.

Im ersten Schritt ist gezeigt, wie an einer Tragraupe 21 ein Arbeitsgerüst 22 für einen Schneckenbohrer 23 vorgesehen ist. Das obere Ende des Schneckenbohrers 23 ist über einen Schlauch 24 mit einer Betonpumpe 25 verbunden. In die Betonpumpe wird bedarfsweise Beton oder frischer Mörtel aus einem Fahrzeug 26 gefüllt.In the first step, it is shown how a working scaffold 22 for a screwdriver 23 is provided on a supporting bead 21. The upper end of the auger 23 is connected via a hose 24 to a concrete pump 25. If necessary, concrete or fresh mortar from a vehicle 26 is filled in the concrete pump.

Im zweiten Schritt ist gezeigt, wie das Bohrwerkzeug 23 unter reiner Verdrängung, d.h. unter Verzicht auf Ausheben eines Kerns oder Auswerfen eines Ringraums in den Boden eingedreht wird.In the second step it is shown how the drilling tool 23 under pure displacement, i. is screwed into the ground waiving lifting a core or ejecting an annulus.

Im dritten Schritt ist gezeigt, wie das Bohrwerkzeug 23 unter Ausfließenlassen des Betons oder Mörtels gezogen wird, wobei weiterhin im wesentlichen kein Erdreich ausgehoben werden soll. Der Beton oder Mörtel fließt im wesentlichen drucklos aus dem Inneren des Bohrwerkzeuges 23 in das durch Verdrängung entstandene Bohrloch 27 ein.In the third step, it is shown how the drilling tool 23 is pulled while flowing out of the concrete or mortar, wherein substantially no soil is to be excavated further. The concrete or mortar flows substantially without pressure from the interior of the drilling tool 23 in the resulting by displacement borehole 27 a.

In Darstellung b) ist im vierten Schritt gezeigt, wie das Werkzeug an der Tragraupe 21 gewechselt worden ist, wobei nunmehr am Arbeitsgerüst 22 ein an sich bekannter Tiefenrüttler 28 mit einem Aufgabetrichter 29 befestigt ist. Der Tiefenrüttler ist in den Bereich des unteren Säulenabschnitts bereits eingerüttelt. Durch ein Fahrzeug 30 wird Schotter in den Aufgabetrichter 29 eingefüllt.In illustration b) is shown in the fourth step, as the tool has been changed on the support crawler 21, wherein now on the working scaffold 22, a known deep vibrator 28 is attached to a feed hopper 29. The deep vibrator is already shaken into the area of the lower column section. By a vehicle 30 ballast is filled into the hopper 29.

Im fünften Schritt ist gezeigt, wie der Tiefenrüttler 28 gezogen worden ist, wobei nunmehr ein unterer Säulenabschnitt 12 aus abgebundenem Material und ein oberer Säulenabschnitt 13 aus verdichtetem Schotter entstanden ist.In the fifth step, it is shown how the deep vibrator 28 has been pulled, whereby now a lower pillar portion 12 of set material and an upper pillar portion 13 of compacted ballast have been formed.

In Darstellung c) ist das untere Ende eines Bohrwerkzeugs 23 mit einem Schneckenrohr 32 gezeigt, an dem symbolhaft eine außen aufsitzende Schnecke 31 zum Einbohren erkennbar ist.In illustration c), the lower end of a drilling tool 23 with a screw tube 32 is shown, on which symbolically an externally seated screw 31 for drilling can be seen.

Figur 4 ist in Darstellung a) die Herstellungsphase 1 zur Herstellung eines unteren Säulenabschnitts, in Darstellung b) die Herstellungsphase 2 zur Herstellung eines oberen Säulenabschnitts und in Figur c) ein Prinzipbild eines Werkzeugs für die erste Herstellungsphase dargestellt. In der ersten Phase sind drei Schritte (1 bis 3), in der zweiten Phase zwei Schritte (4, 5) unterschieden. FIG. 4 in representation a) the production phase 1 for the production of a lower column section, in illustration b) the production phase 2 for the production of an upper column section and in figure c) a schematic diagram of a tool for the first production phase are shown. In the first phase are three steps (1 to 3), in the second phase two steps (4, 5).

Im ersten Schritt ist gezeigt, wie an einer Tragraupe 21 ein Arbeitsgerüst 22 für ein Senkrohr 33 und einen Aufsatzrüttler 35 vorgesehen ist. Das obere Ende des Senkrohres 33 ist über einen Schlauch 24 mit einer Betonpumpe 25 verbunden. In die Betonpumpe wird bedarfsweise Beton oder frischer Mörtel aus einem Fahrzeug 26 gefüllt.In the first step, it is shown how a working scaffold 22 for a lowering tube 33 and a topping vibrator 35 is provided on a supporting bead 21. The upper end of the Senkrohres 33 is connected via a hose 24 with a concrete pump 25. If necessary, concrete or fresh mortar from a vehicle 26 is filled in the concrete pump.

Im zweiten Schritt ist gezeigt, wie das Senkrohr 33 unter reiner Verdrängung, d.h. unter Verzicht auf Ausheben eines Kerns oder Auswerfen eines Ringraums in den Boden eingerüttelt wird.In the second step, it is shown how the countersink tube 33 under pure displacement, i. shaking without lifting a core or ejecting an annulus into the ground.

Im dritten Schritt ist gezeigt, wie das Senkrohr 33 unter Ausfließenlassen des Betons oder Mörtels gezogen wird, wobei weiterhin im wesentlichen kein Erdreich ausgehoben werden soll. Der Beton oder Mörtel fließt im wesentlichen drucklos aus dem Inneren des Senkrohres in das durch Verdrängung entstandene Bohrloch 27 ein.In the third step, it is shown how the lowering tube 33 is pulled while flowing out of the concrete or mortar, wherein substantially no soil is to be excavated further. The concrete or mortar flows substantially without pressure from the interior of the Senkrohres in the resulting by displacement borehole 27 a.

In Darstellung b) ist im vierten Schritt gezeigt, wie das Werkzeug an der Tragraupe 21 gewechselt worden ist, wobei nunmehr am Arbeitsgerüst 22 ein an sich bekannter Tiefenrüttler 28 mit einem Aufgabetrichter 29 befestigt ist. Der Tiefenrüttler ist in den Bereich des unteren Säulenabschnitts bereits eingerüttelt. Durch ein Fahrzeug 30 wird Schotter in den Aufgabetrichter 29 eingefüllt.In illustration b) is shown in the fourth step, as the tool has been changed on the support crawler 21, wherein now on the working scaffold 22, a known deep vibrator 28 is attached to a feed hopper 29. The deep vibrator is already shaken into the area of the lower column section. By a vehicle 30 ballast is filled into the hopper 29.

Im fünften Schritt ist gezeigt, wie der Tiefenrüttler 28 gezogen worden ist, wobei nunmehr ein unterer Säulenabschnitt 12 aus abgebundenem Material und ein oberer Säulenabschnitt 13 aus verdichtetem Schotter entstanden ist.In the fifth step, it is shown how the deep vibrator 28 has been pulled, whereby now a lower pillar portion 12 of set material and an upper pillar portion 13 of compacted ballast have been formed.

In Darstellung c) ist das Senkrohr 33 gezeigt, an dem ein Aufgabetrichter 34 und der Aufsatzrüttler 35 erkennbar sind. Weiterhin ist am unteren Ende des Senkrohres 33 eine steuerbare Klappe 36 gezeigt. Anstelle der steuerbaren Klappe kann auch ein Deckel verwendet werden. Zwischen dem Aufsatzrüttler 35 und dem Trichter 34 befindet sich eine Kupplung 37.In illustration c), the lowering tube 33 is shown, on which a feed hopper 34 and the Aufsatzrüttler 35 can be seen. Furthermore, a controllable flap 36 is shown at the lower end of the lowering tube 33. Instead of the controllable flap, a lid can also be used. Between the Aufsatzrüttler 35 and the hopper 34 is a coupling 37th

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111
Säulepillar
1212
unterer Säulenabschnittlower column section
1313
oberer Säulenabschnittupper column section
1414
ÜberdeckungsabschnittCoverage section
1515
Säulenkopfcolumn head
1616
Einzel-, StreifenfundamentSingle, strip foundation
1717
PlanumPlanum
1818
Fundamentplattefoundation plate
1919
Ausgleichsschichtleveling layer
20 2120 21
Tragraupesupporting bead
2222
Arbeitsgerüstwork scaffolding
2323
Bohrwerkzeugdrilling
2424
Schlauchtube
2525
Betonpumpeconcrete pump
2626
FrischbetonfahrzeugFresh concrete vehicle
2727
Bohrlochwell
2828
Tiefenrüttlerdeep vibrator
2929
Aufgabetrichterhopper
3030
Laderfahrzeugloader vehicle
3131
Schneckengangsnail's pace
3232
Scheckenrohrcheck pipe
3333
Senkrohrdown tube
3434
Aufgabetrichterhopper
3535
AufsatzrüttlerVibratory
3636
Klappeflap
3737
Kupplungclutch

Claims (11)

  1. A method of foundation ground improvement by introducing piles (11) into the soil, which piles (11) are distributed in the form of a grid over the surface and which each comprise a lower bound pile portion (12) out of a bindable material such as mortar or concrete and an upper compacted pile portion (13) comprising an non-cohesive material such as crushed stones, wherein, for producing the lower pile portion (12) a hollow tool is sunk thereby displacing the soil and, while the hollow tool is being lifted, the bindable material is moved out of same and introduced into the borehole (27),
    characterised in
    that individual or strip foundations (16) or a foundation plate (18) are built up directly on to the heads (15) of the piles (11) .
  2. A method according to claim 1,
    characterised in
    that, while the hollow tool is being lifted, the bindable material flows out in an uncompacted condition.
  3. A method according to any one of claims 1 or 2,
    characterised in
    that, for producing the lower pile portion, a rotating drilling tool (23) with a surface load is being used.
  4. A method according to any one of claims 1 or 2,
    characterised in
    that, for producing the lower pile portion, a vertical pipe (33) with a vibratory hammer (35) is being used.
  5. A method according to any one of claims 1 to 4,
    characterised in
    that, for producing the upper pipe portion (13), a depth vibrator (28) is vibrated into the open borehole (27) and, while the depth vibrator (28) is being lifted, the non-cohesive material is moved out of same and introduced into the borehole (27).
  6. A method according to claim 5,
    characterised in
    that, for producing a transition region (14) between the two pile portions (12, 13), the depth vibrator (28) is vibrated into the lower pile portion (12) prior to the bindable material having set, in particular by approximately 0.5 m.
  7. A method according to any one of claims 1 to 6,
    characterised in
    that, by means of the hollow tool, a borehole (27) with approximately 200 to 600 mm diameter is produced by displacement only.
  8. A method according to any one claims 1 to 7,
    characterised in
    that the borehole (27) is produced down to a depth of approximately 20 m.
  9. A method according to any one of claims 1 to 8,
    characterised in
    that a compacted compensating layer (19) is produced between the heads (15) of the piles (11), on which the foundation plate (18) is produced.
  10. A method according to claim 9,
    characterised in
    that the compensating layer (19), on which subsequently there is produced the foundation plate (18), is produced prior to the production of the piles (11) whose heads (15) reach as far as and into the compensating layer (19).
  11. A method according to claim 1 to 10,
    characterised in
    that a grid with a grid dimension of approximately 4 m is used for arranging the piles (11).
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