AT409773B

AT409773B - Verfahren zur herstellung von pfählen und solchermassen hergestellte pfähle

Info

Publication number: AT409773B
Application number: AT73198A
Authority: AT
Original assignee: Zueblin Ag
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 2002-11-25
Also published as: DE19721361A1; ATA73198A; DE19721361C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ortpfahles. Pfähle dienen im Grund- bau im allgemeinen dazu, Lasten in tiefergelegene Bodenschichten zu übertragen. Der Stand der Technik, wie er z.B. im "Lexikon Bauingenieurwesen" (VDI Verlag) beschrieben wird, unterscheidet nach Art des Pfahlbaustoffes Beton-, Stahlbeton-, Stahl-, und Holzpfähle. In neuerer Zeit sind noch Pfähle hinzugekommen, die nach dem Düsenstrahlverfahren hergestellt werden und die aus einem Gemisch von Boden und Zement bestehen.

Weiter wird zwischen Ort- und Fertigpfählen unterschieden. Bei den Ortpfählen wird em Hohl- raum im Boden erstellt und betoniert. Dabei kann der Hohlraum unverrohrt oder verrohrt sein.

Ortpfähle nach Stand der Technik weisen gegenüber Fertigpfählen oft eine geringere Belast- barkeit auf, da sie nicht, wie diese, unter gleichbleibenden Bedingungen hergestellt werden.

Daher bestand auch weiterhin der Bedarf nach qualitativ hochwertigen Ortpfählen.

Die Erfindung sieht in Übereinstimmung mit dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs und der weiterführenden Merkmale der abhängigen Ansprüche im wesentlichen eine Kombination von Bohrverfahren und Düsenstrahlverfahren vor, bei der der Boden mechanisch gelöst wird.

Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig.1 : Querschnitt durch einen erfindungsgemäss hergestellten Pfahl
Fig.2 : Niederbringung der Bohrung
Fig.3: Ausführung der Bohrung
Fig.4 : Verpressen der Bohrung Fig.5: Einbau des Zuggliedes
Speziell wird mittels Rotationsbohrgeräten ein Bohrmeissel an einem Bohrgestänge (8) in die Tiefe getrieben. Vorteilhafterweise, aber nicht zwingend erforderlich, werden hierfür Geräte mit durchgehender Lafettenlänge (4) bzw. Lafetten mit Verlängerungsgestänge verwendet. Dadurch ist das Abteufen der Bohrung bis auf Endtiefe in einem durchgehenden Bohrstrang möglich.

Statt des üblicherweise dünnen Bohrgestänges, wie es für die Herstellung von Säulen nach dem Düsen- strahlverfahren Anwendung findet, wird ein wesentlich dickeres Gestänge und ein Bohrmeissel grösseren Durchmessers verwendet, der in etwa dem Durchmesser des späteren Zementsteinkerns (3) des Pfahles entspricht. Das Bohrgut wird planmässig durch den Spülstrom gefördert.

Vorteilhaft ist ein Bohrverfahren mit Bohrkrone (6), Hohlbohrgestänge (8) und Aussenspülung.

Ein Ausführungsbeispiel verwendet ein Hohlbohrgestänge (8) mit 88,9 mm Aussendurchmesser und eine Bohrkrone (6) mit einem Flügelmeissel oder Rollmeissel mit 130 mm Durchmesser.

Die Bohrkrone (6) enthält mindestens eine Strahldüse. Bevorzugt sind zwei oder mehrere. Bei der Ausführung mit zwei Düsen ist es günstig, eine seitlich horizontal anzuordnen, die andere geneigt.

Im Ausführungsbeispiel hat sich eine horizontale Düse mit Durchmesser 2,0 bis 2,8 mm be- währt und eine mit einer Neigung von 45 bis 60 nach unten und einem Durchmesser von 1,8 bis 2,0 mm.

Beim Herstellen des Bohrlochs wird der Boden mit dem beschriebenen Bohrwerkzeug mecha- nisch gelöst. Gleichzeitig wird beim Abteufen der Bohrung mit hohem Druck (z. B. 250 bar) über die Düsen ein Schneidstrahl (7) aus dünnflüssigem Zementmörtel eingeschossen. Der Zementmörtel besteht aus einer reinen Wasser-Zementmischung z. B. einem Zement CEM 1 42,5 R mit einem Ausgangswert Wasser/Zement von 0,7 bis 0,8.

Mit dieser Verfahrenstechnik wird eine homogene Bodenvermörtelung (9) erreicht und ein kompakter Bodenmörtelkörper (1) im Boden hergestellt, der grössenordnungsmässig einen Durch- messer von 30 Zentimetern aufweist. Das mechanisch gelöste Bohrgut wird über den Spülstrom gefördert, wobei die Stabilität des Bohrloches durch den permanenten Suspensionsdruck und die Bohrverrohrung zu jedem Zeitpunkt gewährleistet ist.

Die beschriebene Bohrweise ist auch für Anwendungen unter dem Grundwasserspiegel geeig- net, da der Suspensionsüberdruck ein Eintreiben von Boden in den Hohlraum verhindert.

Nach dem Abteufen des Bohrrohrs bis auf Endtiefe erfolgt das Ziehen des Bohrgestänges (8).

Dies geschieht unter stetigem Verpressen des theoretisch verbleibenden Bohrhohlraumes (11) mit Zementmörtel (12). Der Arbeitsdruck beträgt dabei grössenordnungsmässig 50 bar oder mehr und liegt damit weit über dem hydrostatischen Druck der Suspensionssäule.

Ein kontinuierlicher Suspensionsrückfluss gewährleistet dabei die vollständige Verpressung aller Bohrhohlräume mit reinem Zementmörtel (12)

Der mit diesem Kontraktorverfahren eingebrachte Zementmörtel (12) hat bevorzugt die gleiche Zusammensetzung wie die Wasser/Zementmischung für die Bodenvermörtelung (9) und erfüllt nach dem Abbinden die Anforderungen der DIN 4128 hinsichtlich Festigkeiten und Güteprüfung.

Eine andere Zementzusammensetzung (z. B. eine dünnflüssigere, aber dafür preislich günstigere, oder auch eine teurere, aber qualitativ bessere) ist aber durchaus denkbar. (Zur besseren Unter- scheidung wird die Zementmörtelmischung für die Bodenvermörtelung (9) als Zementsuspension A bezeichnet, die für die Füllung des Hohlraumes (11) als Zementsuspension B (12). Zementsuspen- sion A und B (12) können die gleiche Zusammensetzung aufweisen.)
Der unter dynamischem Druck verfüllte Zementmörtel (12) hat eine hohe Fliessgrenze, wodurch zusätzlich zum hydrostatischen Druck der Zementsuspension (12) ein für einen satten Verbund mit dem Korngerüst notwendiger Druck erhalten wird. Aufgrund dieser Zusammenhänge verbleibt nach dem Verpressen im Boden ein standfester, zementgestützter Bohrhohlraum (11).

Durch die ver- rohrte Bohrung mit Aussenspülung und das von der Sohle beginnende Verpressen des verbleiben- den Hohlraumes (11) beim Ziehen des Bohrgestänges (8) wird ein über die gesamte Länge plan- mässiger geometrischer Querschnitt hergestellt. Durch Änderung der Druckverhältnisse an den Hochdruckdüsen oder der Bohrkrone (6) kann jedoch auch gezielt der Querschnitt des Pfahls variiert werden (z.B. Pfahlfuss).

In den mit Zementsuspension (12) verpressten Bohrhohlraum (11) wird ein Stahlzugglied (2), z. B. ein GEWI-Stab, bevorzugt mit Abstandshaltern (13), ungefähr mittig eingebaut. Dies kann durch einfaches Absenken in die Zementsuspension (12) geschehen, wobei die grössere Zähigkeit des vermörtelten Bodens (9) gegenüber der Zementsuspension (12) einer Selbstjustierung des Zuggliedes (2) auf die Mitte des Bohrloches entgegenkommt. Durch die mittige Lage des Zugglie- des (2) im Bohrloch ist auch die erforderliche Zementsteinüberdeckung (3) mit ausreichender Sicherheit gewährleistet.

Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Pfähle weisen folgende Vorteile auf : - hohe Pfahltragfähigkeit - sehr guter Verbund zwischen Bewehrungsstahl (2) und Zementstein (3) - Langzeitbeständigkeit durch hohe Qualität
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung eines Ortpfahles, gekennzeichnet durch die folgenden aufeinan- der folgenden Schritte : a) Niederbringung einer Bohrung, wie an sich bekannt, unter gleichzeitiger Bodenver- mörtelung (9) zumindest eines Teils des die Bohrung umgebenden Bodens mittels
Düsenstrahlverfahrens unter Verwendung einer Zementsuspension A, b) Ziehen des Bohrgestänges (8) unter gleichzeitigem Einpressen einer Zementsuspen- sion B (12), c) Einbringen eines Zuggliedes (2), wie an sich bekannt, etwa mittig in die mit Zement- suspension B (12) ohne grosse Verunreinigung gefüllte Bohrung.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass identische Zementsuspensio- nen A und B (12) verwendet werden.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zugglied (2) ein GEWI-Stab verwendet wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bohrverfahren mit an sich bekannter Bohrkrone (6), an sich bekanntem Hohl- bohrgestänge (8) und Aussenspülung verwendet wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass, wie an sich bekannt, eine Bohrkrone (6) mit mindestens zwei Strahldrüsen verwendet wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlbohrgestänge (8) von mindestens 50 Millimeter Aussendurchmesser, wie an sich bekannt, und eine Bohrkrone (6) von mindestens 100 Millimeter Durchmesser verwendet wird. <Desc/Clms Page number 3>

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine der mindestens zwei Dü- sen, wie an sich bekannt, in etwa horizontal gerichtet ist und bevorzugt einen Durchmesser von grössenordnungsmässig 2,0 bis 2,8 Millimeter aufweist, während die andere der min- destens zwei Düsen mit einer Neigung von ungefähr 45 bis 60 noch über einen Durch- messer von grössenordnungsmässig 1,8 bis 2,0 Millimeter verfügt.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während der Durchführung des Verfahrens gemäss Anspruch 1a der Düsenstrahl (7) in sei- ner Stärke variiert wird, um den Durchmesser des Pfahles an verschiedenen Tiefen gezielt unterschiedlich dick machen.

HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN