NL9301176A - Werkwijze voor het vormen van een fundatiepaal in de grond onder toepassing van een geprefabriceerde paalschacht. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het vormen van een fundatiepaal in de grond onder toepassing van een geprefabriceerde paalschacht .

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vormen van een fundatiepaal in de grond onder toepassing van een geprefabriceerde paalschacht, waarbij achtereenvolgens a. - een aan de onderzijde door middel van een paalschoen afgesloten holle buis in de grond wordt gedreven totdat het uiteinde van de buis over een gewenste afstand in een dragende grondlaag steekt b. - een geprefabriceerde paalschacht in de holle buis wordt geplaatst, steunend op de paalschoen en onder vrijlating van een ringvormige ruimte tussen de wanden van de buis en de paalschacht c. - de ringvormige ruimte wordt gevuld met een verhardbare massa d. - de holle buis aan de bovenzijde wordt afgesloten en over beperkte afstand in opwaartse richting wordt verplaatst onder het gelijktijdig uitoefenen van druk op de verhardbare massa rondom de voet van de paalschacht en e. - de holle buis vervolgens uit de grond wordt verwijderd.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit het DE-OS 21.20.691.

Bij deze bekende werkwijze wordt een gladde buis toegepast, die door heien in de grond wordt gedreven. Na het plaatsen van een geprefabriceerde paalschacht in de buis en het vullen van de ringvormige ruimte met een verhardbare massa wordt de buis uit de grond getrokken onder het gelijktijdig door middel van injectieslangen uitoefenen van druk op de verhardbare massa, die als een schil rondom de paalschacht komt te liggen, tenminste in de dragende grondlaag en tevens in de daarboven gelegen niet dragende grondlagen. De dikte van deze schil is in hoofdzaak gelijk aan de dikte van de ringvormige ruimte tussen paalschacht en buis. De aanhechting van deze schil van verhardbare massa aan de deze schil omgevende, bij het heien verdichte, dragende grondlaag is niet optimaal en de aanwezigheid van deze schil in de niet dragende grondlaag is ongewenst in verband met de ter plaatse optredende negatieve kleef.

De uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen waarbij deze bezwaren zijn ondervangen. De werkwijze volgens de uitvinding is daartoe gekenmerkt doordat f. - de holle buis aan de buitenzijde is voorzien van een schroefblad, alsmede van een inwendige injectiebuis, welke verbindbaar is met de paalschoen g. - welke holle buis in de grond wordt geschroefd onder gelijktijdige toevoer via de injectiebuis van een eventueel verhardbaar mengsel ter vorming van een "mixed in place"-mengsel rondom de holle buis h. - vervolgens de injectiebuis wordt verwijderd en een gepre fabriceerde paalschacht in de holle buis wordt geplaatst, waarna de holle ruimte in de buis, na afsluiting daarvan, aan de bovenzijde inwendig onder druk wordt gebracht en de buis vervolgens over beperkte afstand in opwaartse richting wordt verplaatst, waarbij op het holle buis omgevende mixed in place-mengsel een druk in neerwaartse richting wordt uitgeoefend, waarna i. - de holle buis vervolgens in uitschroefrichting wordt geroteerd en uit de grond wordt verwijderd.

De werkwijze volgens de uitvinding levert ten opzichte van de bekende werkwijze de volgende voordelen: - de diameter van de paalvoet is niet meer gerelateerd aan de diameter van de buis, maar wordt bepaald door de breedte van het uitwendig op de buis aangebrachte schroefblad, dat bovendien ter plaatse van het onderste buisdeel groter resp. kleiner kan worden gekozen dan de schroefbladbreedte ter plaatse van de rest van de holle buis - de van een schroefblad voorziene buis kan fungeren als transportschroef. Op de rondom de onderzijde van de paalschacht aanwezige schil van het mixed in place-mengsel kan door het schroefblad bij het in uitschroefrichting roteren van de buis een neerwaartse kracht worden uitgeoefend, waardoor dit mengsel wordt verdicht en een goede aanhechting wordt verkregen van dit mengsel met zowel de omgevende grondlagen alsook met de rondom de paalvoet aanwezige schil van verhardbare massa. Tevens wordt een voorbelasting van de paalpunt gerealiseerd, die een zeer gering zettingsgedrag onder belasting tot gevolg heeft. De aldus gevormde funderingspaal heeft dan ook een groter draagvermogen dan een funderingspaal, verkregen onder toepassing van de bekende werkwijze - tijdens het doorboren van de niet dragende grondlagen kan via de injectiebuis een niet verhardbaar mengsel zoals ben-toniet worden toegevoerd, waardoor de holle buis in die grondlagen niet door een verhardbaar mengsel wordt omgeven. De het draagvermogen van de funderingspaal nadelig beïnvloedende negatieve kleef kan op deze wijze worden vermeden.

Opgemerkt wordt dat uit het DE-PS 35.01.439 een werkwijze voor het vormen van een funderingspaal bekend is waarbij een gladde buis, die aan de onderzijde is voorzien van een verbrede schroefkop, in de bodem wordt geschroefd onder gelijktijdige toevoer via een injectiebuis van een verhardbaar mengsel, dat via de schroefkop in de omgevende grondlaag wordt geïnjecteerd. Aldus wordt rondom de buis een verhardbaar -mixed in place - mengsel gevormd. De buis blijft echter in de grond achter en wordt opgevuld met beton. De buis maakt derhalve deel uit van de uiteindelijke funderingspaal.

Het over beperkte afstand in opwaartse richting verplaatsen van de buis kan op twee manieren geschieden, en wel: - door het in uitschroefrichting doen roteren van de buis, ofwel - door het aanvankelijk zonder rotatie uit de bodem trekken van de buis gevolgd door het in uitschroefrichting doen roteren daarvan. Deze tweede methode wordt bij voorkeur toegepast bij het vormen van een fundatiepaal voor zeer hoge draagvermogens. Daarbij krijgt de binnen de buis aanwezige verhardbare massa de gelegenheid zijwaarts uit te stromen in de ruimte, die door de omhoog getrokken buis is vrij gekomen. De brede schil van verhardbare massa wordt bij het vervolgens verder uit de bodem schroeven van de buis onder druk gebracht op dezelfde wijze als bij de eerste methode het geval is.

De werkwijze volgens de uitvinding en de daarbij toegepaste inrichting wordt aan de hand van de tekening nader toegelicht . Hierin toont: fig. 1 een over enige afstand in een dragende grondlaag geschroefde boorbuis; fig. 2 de boorbuis volgens fig. 1, voorzien van een geprefabriceerde paalschacht; fig. 3 de boorbuis volgens fig. 2 na het over beperkte afstand uit de grond trekken daarvan; fig. 4 het terugschroeven van de boorbuis onder aandruk-king van de paalvoet; fig. 5 de gerede fundatiepaal; fig. 6 een variant van de fundatiepaal volgens fig. 5, voor geringer draagvermogen; en fig. 7 een tweede variant volgens fig. 5 voor nog lagere paalbelasting.

In fig. 1 is de holle boorbuis 1 weergegeven, die aan de buitenkant is voorzien van een schroefblad 14 ter vorming van een zgn. avegaarbuis. De buis 1 is door een niet dragende grondlaag 9 heen over een zekere lengte geschroefd in een dragende grondlaag 11, die doorgaans uit zand bestaat. De boorbuis 1 is aan de onderzijde voorzien van een paalschoen 2, die in axiale richting ten opzichte van de buis 1 verschuifbaar is, in radiale richting echter zodanig gekoppeld dat een op de boorbuis 1 uitgeoefend moment eveneens wordt overgebracht op de paalschoen 2. De paalschoen 2 is voorzien van een reeks schroefbladen zoals beschreven in het DE-PS 35.01439. Binnen de holle buis 1 is een injectiebuis 3 aangebracht, die door middel van een schroefverbinding met de paalschoen 2 is verbonden. In de paalschoen 2 zijn openingen aangebracht die in verbinding staan met de injectiebuis 3, zodat een via de injectiebuis aan de paalschoen 2 toegevoerde vloeistof aan de onderzijde uit de openingen van de paalschoen 2 kan stromen. Aan de bovenzijde is de injectiebuis 3 voorzien van een koppeling 4 van het swiveltype, welke koppeling 4 via slangen 5 is aangesloten op een pomp 6 voor het aan de injectiebuis 3 toevoeren van een fluïdum. Tijdens het doorboren van niet dragende grondlagen 9 wordt via de injectiebuis 3 doorgaans een niet verhardbaar fluïdum toegevoerd, zoals b.v. bentoniet, dat via de openingen in de paalschoen 2 aan de onderzijde uitstroomt en de ruimte tussen de schroefgangen 14 van de holle buis opvult. Bij het doorboren van dragende grondlagen wordt via de injectiebuis 3 doorgaans een verhardbaar mengsel 12 toegevoerd, bij voorkeur een cement/watermengsel, dat bij het uitstromen uit de paalschoen 2 wordt vermengd met de deze paalschoen omgevende grondlaag, waardoor een verhardbaar zand/cement/watermengsel 13 ontstaat, dat doorgaans wordt aangeduid als een "mixed in place"-mengsel 13, dat de holle buis 1 aan de buitenzijde tussen de schroefgangen van het schroefblad 14 omgeeft. Het boven het maaiveld uitstekend deel van de hoorbuis 1 is opgenomen in een boorkast 7, waaraan trekkabels 8 zijn bevestigd, welke boorkast 7 geleidbaar is gekoppeld met een makelaar 16. Het schroefblad 14 van de boorbuis 1 kan tevens als transportschroef fungeren zodat bij het in de grond schroeven van de boorbuis 1 een deel van de uit het boorgat verwijderde grond op het maaiveld een grondhoop 10 vormt. In de in fig. 1 weergegeven toestand heeft de paalschoen 2 het gewenste niveau in de dragende grondlaag 11 bereikt en het in die grondlaag 11 stekende deel van de boorbuis is aan de buitenzijde omgeven door het mixed in place-mengsel 13. Dit mengsel 13 bevindt zich ook nog over enige afstand tussen de gangen van het schroefblad 14 in de niet dragende grondlaag 9, terwijl het bovenste deel van de buis tussen de schroefbladen 14 is omgeven door een bentonietschil.

Na het bereiken van de gewenste diepte in de dragende grondlaag 11 wordt de injectiebuis 3 uit de boorbuis 1 verwij derd en wordt in de hoorbuis een geprefabriceerde paalschacht 15 van doorgaans hoogwaardig beton geplaatst. De paalschacht 15 komt te rusten op de paalschoen 2 en tussen de buitenomtrek van de paalschacht 15 en de binnenwand van de hoorbuis 1 bevindt zich een ringvormige ruimte 15a, die wordt opgevuld met een verhardbare massa zoals b.v. grout, zijnde een zand/cementmengsel waaraan nog een geschikte toeslagstof is toegevoegd. Vervolgens wordt de hoorbuis 1 aan de bovenzijde afgesloten door middel van een deksel 18, welke doorgaans met behulp van snelkoppelingen op afdichtende wijze verbindbaar is met de bovenrand van de hoorbuis 1. Door het deksel 18 steekt een luchttoevoerbuis 18a, terwijl tussen het boveneinde van de paalschacht 15 en de deksel 18 een zware hydraulische cilinder kan zijn aangebracht, waarvan de functie hierna wordt beschreven. Door het toevoeren van lucht onder druk via de luchttoevoerbuis 18a kan het inwendige van de hoorbuis 1 onder druk worden gebracht, welke druk komt te staan op de in de ringvormige ruimte 15a aangebrachte vloeistof (zie pijl Fi in fig. 2).

Na het bereiken van de in fig. 2 weergegeven toestand wordt de trekinrichting 8 belast, waarbij deze trekinrichting samen met de luchtdruk in het inwendige van de hoorbuis 1 op de hoorbuis een uitbreekkracht zal uitoefenen, welke tracht de hoorbuis samen met de tussen de schroefgangen van het schroefblad 14 opgenomen materie los te trekken van de paalschoen 2. De trekkracht op het boveneinde van de hoorbuis 1 wordt zolang uitgeoefend, totdat de onderrand van de boorbuis 1 op een hoogte van ongeveer 1 m beneden het bovenste niveau van de dragende grondlaag 11 is terecht gekomen. Tijdens de opwaartse beweging van de boorbuis 1 wordt de in de ringvormige ruimte 15a aanwezige groutmassa door de binnen de boorbuis 1 heersende luchtdruk naar buiten gedreven, waarbij de ringvormige ruimte 19 wordt opgevuld, die door het opwaarts bewegen van de boorbuis 1 is vrijgekomen.

Indien een funderingspaal met groot draagvermogen moet worden vervaardigd zal de bladbreedte van het schroefblad 14 groot zijn en wordt de bijbehorende uitbreekkracht voor het lostrekken van de boorbuis 1 in bovenwaartse richting eveneens groot. Onder omstandigheden kan de luchtdruk binnen de boorbuis en de op de trekinrichting 8 uitgeoefende hefkracht onvoldoende zijn voor het van de paalschoen 2 lostrekken van de boorbuis 1. In dat geval wordt een hydraulische cilinder 17 toegepast, die een zeer grote kracht in opwaartse richting op de boorbuis 1 kan uitoefenen en die samen met de op de trekinrichting 8 uitgeoefende krachten onder alle omstandigheden voldoende is de onderrand van de boorbuis 1 los te trekken van de op zijn plaats blijvende paalschoen 2. De door de hydraulische cilinder 17 op de paalschacht 15 uitgeoefende kracht verdicht de onder de paalschoen 2 aanwezige grond, die op deze wijze wordt voorbelast en vervolgens een zeer gering zettings-gedrag zal vertonen bij het naderhand belasten van de funderingspaal .

Nadat de boorbuis 1 de in fig. 3 weergegeven positie heeft bereikt, worden de daarop uitgeoefende trekkrachten in bovenwaartse richting weggenomen en wordt de boorbuis 1 in uitschroefrichting (linksom) aangedreven. De aan de buitenzijde op de boorbuis 1 aangebrachte schroefbladen 14 fungeren daarbij als transportschroef, waarbij het tussen de schroefbladen 14 aanwezige mixed in place-mengsel 13 in benedenwaartse richting wordt getransporteerd en een kracht F2 uitoefent op de verhardbare massa in de ringvormige ruimte 19 (zie fig. 4). Het mixed in place-mengsel 13 wordt ten dele in de verhardbare massa in de ruimte 19 gedrukt en verder ten dele in de omgevende grondlagen. Dit zorgt voor een goede hechting van de verhardbare massa in de ringvormige ruimte 19 aan de omgevende grondlagen. Zodra geen neerwaarts transport meer plaatsvindt schroeft de boorbuis 1 zichzelf uit het boorgat en wordt de in fig. 5 weergegeven situatie verkregen, waarbij de paalschacht 15 aan de onderzijde is omgeven door een verbrede, onder hoge druk gevormde paalvoet, bestaande uit een grout-mengsel, terwijl boven deze groutring over nog enige afstand de paalschacht 15 wordt omgeven door een mixed in place-meng-sel 13.

Het zal duidelijk zijn dat de dikte van de groutlaag in de ruimte 19 wordt bepaald door de breedte van het schroefblad 14, welke breedte groter of kleiner kan worden gekozen, zulks in afhankelijkheid van het gewenste draagvermogen van de in de grond aan te brengen funderingspaal.

Behalve door het vergroten c.q. verkleinen van de breedte van het schroefblad 14 kan het draagvermogen van de paalschacht 15 in de grond ook nog op andere wijze worden beïnvloed. In fig. 6 is een geprefabriceerde paalschacht 15 weergegeven, die aan de onderzijde is omgeven door een groutschil, welke groutschil weer is omgeven door een mixed in place-meng-sel 13. Een dergelijke funderingspaal kan worden verkregen door de hoorbuis 1 vanaf de in fig. 2 weergegeven situatie niet over enige afstand los te trekken maar linksom draaiend uit de bodem te werken. Daarbij zal het mixed in place-mengsel tussen de schroefbladen worden verdicht en krijgt de in de ringvormige ruimte 15a aanwezige groutmassa niet de gelegenheid buitenwaarts uit te stromen in de ringvormige ruimte 19, zoals in fig. 3 weergegeven. Daarnaast kan voor een nog kleiner draagvermogen een paalschacht 15 in de grond worden geplaatst zonder toevoeging van een groutmassa in de ringvormige ruimte 15a tussen de paalschacht 15 en de hoorbuis 1. De paalschacht 15 zal dan aan de onderzijde slechts zijn omgeven door een mixed in place-mengsel 13.

Claims (4)

1. Werkwijze voor het vormen van een fundatiepaal in de grond onder toepassing van een geprefabriceerde paalschacht, waarbij achtereenvolgens a. - een aan de onderzijde door middel van een paalschoen af gesloten holle buis in de grond wordt gedreven totdat het uiteinde van de buis over een gewenste afstand in een dragende grondlaag steekt b. - een geprefabriceerde paalschacht in de holle buis wordt geplaatst, steunend op de paalschoen en onder vrijlating van een ringvormige ruimte tussen de wanden van de buis en de paalschacht c. - de ringvormige ruimte wordt gevuld met een verhardbare massa d. - de holle buis aan de bovenzijde wordt afgesloten en over beperkte afstand in opwaartse richting wordt verplaatst onder het gelijktijdig uitoefenen van druk op de verhardbare massa rondom de voet van de paalschacht en e. - de holle buis vervolgens uit de grond wordt verwijderd, met het kenmerk, dat f. - de holle buis (1) aan de buitenzijde is voorzien van een schroefblad (14), alsmede van een inwendige injectiebuis (3), welke verbindbaar is met de paalschoen (2) g. - welke holle buis (1) in de grond (9, 11) wordt geschroefd onder gelijktijdige toevoer via de injectiebuis (3) van een eventueel verhardbaar mengsel (12) ter vorming van een "mixed in place"-mengsel (13) rondom de holle buis (1) h. - vervolgens de injectiebuis (3) wordt verwijderd en een geprefabriceerde paalschacht (15) in de holle buis (1) wordt geplaatst, waarna de holle ruimte in de buis (1), na afsluiting daarvan, aan de bovenzijde inwendig onder druk wordt gebracht en de buis (1) vervolgens over beperkte afstand in opwaartse richting wordt verplaatst, waarbij op het de holle buis (1) omgevende mixed in place-mengsel (13) een druk in neerwaartse richting wordt uitgeoefend waarna 1. de holle buis (1) vervolgens in uitschroefrichting wordt geroteerd en uit de grond (11) wordt verwijderd.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het in opwaartse richting verplaatsen van de buis (1) geschiedt bij in uitschroefrichting roterend aangedreven buis.

3. Werkwijze volgens conclusie lf met het kenmerk, dat het in opwaartse richting verplaatsen van de buis (1) aanvankelijk geschiedt door het zonder rotatie uit de bodem (11) trekken daarvan, gevolgd door het in uitschroefrichting doen roteren van de buis (1).

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat ter vergroting van de op de holle buis (1) uitgeoefende lostrekkracht boven op de kop van de geprefabriceerde paalschacht (15) een hydraulische cilinder (17) wordt geplaatst.