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Verfahren zur Herstellung von Hülsenpfählen
Bei der Durchörterung von Schlammschichten und wassergetränkten, bindigen Bodenarten zum Zwecke der Herstellung von Pfahlgründungen, sind die üblichen, an Ort und Stelle hergestellten Ortpfahlsysteme wegen der Gefahr einer Einschnürung nicht anwendbar und es müssen, sofern nicht Fertigpfähle gerammt werden können, Rohrpfähle oder Hülsenpfähle zum Einbau kommen.
Zum Unterschied von Rohrpfählen, bei denen die Rammkräfte durch die Rohre selbst übernommen werden, werden üblicherweise Hülsenpfähle in der Weise hergestellt. dass man in das Erdreich zylindrische oder konische Metallhülse aus mehr oder minder dünnem Blech unter Verwendung eines lösbaren, den Hülsenhoiilraum teilweise oder zur Gänze ausfüllenden Rammkernes bis zur erforderlichen Tiefe eintreibt und sodann die im Erdreich belassene Hülse nach dem Lösen und Ausziehen des Rammkernes mit einer passenden Pfahlmasse - vorzugsweise Beton - ausftillt. Diesem bekannten Verfahren haftet aber der Nachteil an,
dass einerseits die Pfahllänge und der Pfahldurchmesser durch die Längs- und Querschnittsabmessungen des Rammkernes fixiert sind und während des Rammens nicht oder nur schwer verändert werden können und dass anderseits mit zunehmender Pfahllänge Rammvorrichtungen sowohl für das Aufstellen der Hülsen wie für die Entfernung des Kernes notwendig werden, die grosse Bauhöhe und Gewichte besitzen und damit für Gründungsbauten geringerer Ausmasse (kostenmässig) unwirtschaftlich werden.
Es ist ein Verfahren bekannt geworden, bei dem in den Unterteil eines Rammrohres eine zusammendrückbare Masse, z. B. aus Beton, Steinen u. dgl. eingebracht und diese Masse durch die Schläge eines Rammbären derart zusammengedrückt wird, dass ein dichter Pfropfen entsteht, der das Rohr bei den weiteren darauffolgenden Schlägen in den Boden mitnimmt. Darauf wird der Pfropfen durch Einbringen von Wasser erweicht und dadurch vom Rohr gelöst und durch weitere Schläge unter das Rohrende hinabgedrückt. Zur weiteren Herstellung des Pfahlkörpers werden in das Rohr aufeinanderfolgende Betonladungen eingestampft und das Rohr dabei Schritt für Schritt angehoben, bis der ganze Hohlraum ausgefüllt und das Rohr ganz herausgezogen ist.
Auch bei diesem Verfahren ist die Pfahllänge der Länge des Rammrohres gleich.
Nach einem weiteren bekannten Verfahren wird eine leicht konische Hülse, die am unteren Ende mit einem metallischen Pfahlschuh versehen und von einem Strahlrohr durchquert ist, in den Boden'abge- senkt. Die Absenkung wird durch Ausblasen oder Auswaschen des Untergrundes durch das Strahlrohr erreicht. Gleichzeitig wird die Hülse allmählich mit Beton ausgefüllt. Auf die erste Hülse wird eine weitere konische Hülse usw. aufgesetzt, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist. Durch die stetige Vergrösserung der Durchmesser entstehen bei grösseren Pfahllängen beträchtliche, statisch nicht ausgenützte und daher wirtschaftlich untragbare Querschnittsabmessungen.
Bei der Abteufung durch Spülung können überdies Rammhindernisse (grössere Steine) nicht beseitigt werden.
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung von Hülsenpfählen, bei dem in bekannter Weise zuerst eine nur im mittleren Teil mit Pfahlmasse erfüllte zylindrische Hülse in den Boden gerammt wird, das aber gegenüber den bekannten ähnlichen Verfahren den Vorteil aufweist, dass die Gesamtlänge verschieden gewählt und so den jeweils angetroffenen Bodenverhältnissen angepasst werden kann. Die Pfahldicke bleibt dabei unabhängig von der gewählten Länge immer gleich.
Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, dass dünnwandige, im Boden verbleibende Hülsen verwendet werden, wobei nach dem Einrammen der ersten Hülse fortschreitend weitere Hülsen aufgesetzt, diese zwischen den Rammschlägen allmählich mit Pfahlmasse gefüllt und der Pfahl unter Benützung dieser anwachsenden Pfahlmasse als Rammbock in den Boden gerammt wird.
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Auf diese Weise kann der Hülsenpfahl ohne Verwendung eines herausziehbaren Rammkernes niedergebracht und je nach Bedürfnis beliebig verlängert werden.
Nachstehend ist das Verfahren gemäss der Erfindung an Hand der Zeichnung in zwei Ausführungsbei- spielen näher erläutert. Die Fig. 1 - 6 stellen schematisch einzelne Stufen des Verfahrens in lotrechten Schnitten durch einen entstehenden HUlsenpfahl dar. Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen schematisch die Herstellung eines mit Bewehrung versehenen Hülsenpfahles. Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch die Bewehrung.
Man geht von einer kurzen, als Fussstück dienenden Hülse 1 aus, welche zu etwa 2/3 ihrer Höhe mit bereits erhärteter Pfahlmasse M, z. B. Beton, erfüllt ist. Dieses Fussstück wird an der Stelle, wo der Pfahl eingerammt werden soil, postiert und auf ihm eine etwa doppelt so lange leere Pfahlhülse 2 aufgeschraubt, zu welchem Zwecke das obere Ende des Fussstückes muffenartig erweitert und mit Gewinde versehen ist. Nun wird die Rammvorrichtung eingebracht, die aus dem am oberen Ende mit dem Schlagkopf verbundenen Rammstempel 3 und dem damit am unteren Ende über Seile od. dgl. verbundenen ringförmigen Schleppkolben 4 besteht.
Nun wird weitere Pfahlmasse MI jeweils beim Hochgehen des Ramt, stempels 3 durch den Schleppkolben eingeschüttet und beim anschliessenden Niedergehen des Rammstempels 3, der den Schleppkolben 4 mitnimmt, verdichtet. Dieser Vorgang dauert solange. bis die Pfahlmasse Ml das Fussstück voll ausfüllt und ein Stück weit in die Hülse 2 einragt.
Die Pfahlmasse MI verbindet auf diese Weise das Fussstück mit der aufgeschraubten Hülse 2 zu einer festen und dichten Einheit.
Nun wird die Rammvorrichtung 3. 4 mit voller Kraft in Betrieb gesetzt und die Hülsen 1 und 2, wie Fig. 2 zeigt, in den Boden gerammt. Wenn die Tiefe gemäss Fig. 3 erreicht ist, wird neue Pfahlmasse M2 in der oben beschriebenen Weise in die Hülse 2 eingefüllt, bis diese, wie Fig. 4 zeigt, nahezu bis zum oberen Rande der Hülse 2 reicht, und gleichzeitig abschnittweise bei jedem Tiefgang des Rammstempels verdichtet. Nun wird der Schleppkolben wieder aus der Hülse 2 herausgezogen und. wie Fig. 4 zeigt, eine Verlängerungshülse 5 in den muffenartig erweiterten, mit Gewinde versehenen oberen Rand der Hülse 2 eingeschraubt und Pfahlmasse M3 eingebracht und verdichtet und mittels der Rammvorrichtung die verlängerte Hülse weiter in den Boden getrieben, bis die Stellung gemäss Fig. 5 erreicht ist.
Nun folgt wieder das allmähliche Erfüllen der Hülse 5 mit neuer Pfahlmasse M4 unter gleichzeitigem schrittweisem Verdichten, wie an Hand der Fig. 3 beschrieben, bis die Pfahlmasse wieder nahe an den oberen Rand der Verlängerungshülse 5 herangekommen ist. Nun wird der Pfahl wieder weiter eingerammt und eine neue Verlängerungshülse 6 gemäss Fig. 6 aufgesetzt und der Vorgang wiederholt sich solange, bis die gewünschte Pfahllänge erreicht ist.
Anstatt durch Verschraubung können die einzelnen Hülsen auch mittels eines Bajonettverschlusses od. dgl. miteinander verbunden werden.
Wie man aus dieser Schilderung sieht, wird die jeweils in die Hülse eingefüllte und verdichtete Pfahlmasse gleichzeitig zum Eintreiben des Pfahles selbst herausgezogen und dient an Stelle des bisher für die Herstellung von Hülsenpfählen verwendeten Rammkernes. Je nach der an der betreffenden Stelle vorgefundenen Bodenbeschaffenheit können mehr oder weniger tief in den Boden ragende Pfähle erzeugt und so diese Pfähle den Erfordernissen bestens angepasst werden.
Wenn der erfindungsgemäss hergestellte Hülsenpfahl tragfähige Schichten erreicht und grosse Rammwiderstände, welche den Beginn der erforderlichen Tragfähigkeit ankündigen, auftreten, wird das Weiterrammen jeweils erst nach Erhärten der eingefüllten und verdichteten Pfahlmassen MI. M2 usw. vorgenommen. Man rammt auf diese Weise einen Fertigpfahl, der wesentlich grössere Widerstände überwin- den kann und damit die erforderliche hohe Pfahlbelastung ermöglicht.
Erfahrungsgemäss hängt die Vortriebsleistung beim Rammen von Pfählen bei gegebenem Untergrund vom Verhältnis des Bärgewichtes zum Pfahlgewicht ab. Ausserdem ist bekannt, dass die Intensität und Ausbreitung von Erschütterungswellen. welche vom Rammort ausgehen und unerwünschten Einfluss auf die Nachbarschaft nehmen, von der Lage jener Stelle abhängt, an welcher die Übertragung des vertikalen Rammimpulses auf den Pfahlschaft stattfindet. Das erfindungsgemässe Verfahren ergibt die Möglichkeit, die Tiefe der Impulstibertragung so zu wählen. dass das Gewicht des Rammbären mit der Länge und damit mit dem Gewicht des sich sukzessiv bildenden Pfahlschaftes jenes zur Erreichung der maximalen Vortriebsleistung nötige Verhältnis bzw. jene Lage erhält, welche die mindeste Beeinflussung der Nachbarschaft durch Erschütterungen hervorruft.
Von dieser Tiefe an wird sodann das Nachfüllen der Pfahlmasse eingestellt und erst wieder nach Erreichen der endgültigen Pfahllänge fortgesetzt. Es ist klar, dass die Wandstärke der Hülsen ebenfalls je nach den jeweiligen Erfordernissen des Untergrundes und der Beanspruchung verändert werden kann.
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Für manche Verwendungszwecke, z. B. freistehende oder im Wasser stehende Pfähle, wird es nötig sein, solche Pfähle abschnittweise oder zur Gänze biegefest, also mit einer durchgehenden Längs-, Bü- gel- oder Spiralbewehrung zu versehen, um den Eigenschaften des Baugrundes und den Anforderungen der Bauwerkskonstruktion Rechnung zu tragen. Die Herstellung eines solchen Pfahles zeigen die Fig. 7 - 10.
In Fig. 7 ist jener Stand der Pfahlherstellung dargestellt, welcher der Fig. 3 entspricht, indem nämlich hier das Fussstück 11 mit der darauf aufgesetzten ersten Verlängerungshülse 12 und den darin befindlichen Pfahlmassen M, Ml bereits soweit in den Boden gerammt ist, dass nur mehr der oberste Teil der Hülse aus dem Boden herausragt. Vor dem Einbringen und Verdichten der Pfahlmasse Ml zur Verbindung der beiden Hülsen wurde hier ein Bewehrungskorb in die Hülse eingeführt, der aus im Kreis angeordneten Längsstäben 13 und einem an der Aussenseite schraubenförmig herumgewickelten und festgebundenen Draht 14 besteht, dessen Durchmesser so gewählt ist, dass er in die Hülse 12 passt. Die Länge des Bewehrungskorbes 13,14 ist grösser als jene der Hülse, so dass er mit seinen Endteilen oben und unten herausragt.
Der Schleppkolben 15, der, wie oben beschrieben, mit dem Rammstempel 16 zusammenarbeitet, ist in diesem Falle an den Längsstählen 13 des Bewehrungskorbes geführt. Nach Einrammen der Hülsenteile 11,12 in den Boden wird neue Pfahlmasse M2 in der oben beschriebenen Weise eingeführt und verdichtet, bis diese in die Nähe des oberen Endes der Hülse 12 reicht (Fig. 8). Nun wird vorerst ein zweiter Bewehrungskorb 17 so aufgesetzt, dass seine vorerst am unteren Ende ohne schraubenförmige Umwicklung ausgeführten Längsstähle 13' (Fig. 10) neben die Längsstähle 13 des unteren Korbes zu liegen kommen und dieser Teil der Bewehrung mit Draht 17'schraubenförmig umwickelt, so dass eine normengemässe Stossüberdeckung der Bewehrung erzielt ist.
Nun wird die nächste Hülse 18 (Fig. 9) aufgesetzt, aus der wieder der oberste Teil des Bewehrungskorbes 17 ein Stück weit herausragt, worauf die zur Verbindung der beiden Hülsen dienende Pfahlmasse M3 eingebracht und verdichtet und das Einrammen vorgenommen wird. Der Vorgang geht dann in derselben Weise weiter, wie oben beschrieben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Hülsenpfählen, bei dem zuerst eine nur im unteren Teil mit Pfahlmasse erfüllte zylindrische Hülse in den Boden gerammt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dünnwandige, im Boden verbleibende Hülsen verwendet werden, wobei nach dem Einrammen der ersten Hülse (1) fortschreitend weitere Hülsen (2,5, 6, 12, 13) aufgesetzt, diese zwischen den Rammschlägen allmählich mit Pfahlmasse gefüllt und der Pfahl unter Benützung dieser anwachsenden Pfahlmasse als Rammbock in den Boden gerammt wird.