Verfahren zur Herstellung eines Verbundpfahles für Gründungen und Stahlrammpfahl@ zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Ver bundpfahles für Gründungen, nach welchem ein Stahlrammpfahl nach dem Einrammen mit Beton umkleidet und mit Beton ausgefüllt wird, und einen Stahlrammpfahl zur Durch führung des Verfahrens.
Für Gründungszwecke sind Rammpfähle bekannt, bei denen am untern Ende des Pfahlschaftes ein Pfahlschuh angebracht ist, dessen oberste Querschnittsflächen grösser als die Querschnittsfläche des hohlen Pfahl schaftes sind. Beim Einrammen des Pfahles entsteht zwischen dem Pfahlschaft und dem vom Pfahlschuh verdrängten Erdreich ein Hohlraum, der gleichzeitig mit dem Vor treiben des Pfahles von oben mit einer Füll masse, z. B. Kies oder Beton, angefüllt wird, um die Reibung zwischen Pfahl und Erdreich zu erhöhen.
Das Verfahren nach der Erfindung be steht darin, dass der Stahlrammpfahl unter Bildung eines Hohlraumes um den Pfahl schaft eingerammt, sodann, nach Abschliessen des obern Endes des so gebildeten Hohl raumes, durch das Pfahlschaftinnere Beton zugeführt und der Hohlraum stufenweise mit Beton derart ausgepresst wird, dass zunächst vom Pfahlfuss aus Beton zugeführt und dann erst. wenn beim Auspressen des Betons der Widerstand eine vorbestimmte Grösse er- reicht, der Hohlraum vom Pfahlschaft aus ausgefüllt wird.
Der erfindungsgemässe Stahlrammpfahl zur Durchführung dieses Verfahrens ist da durch gekennzeichnet, dass er am untern Ende seines Schaftes einen hohlenPfahlschuh aufweist, dessen oberste Querschnittsflächen grösser als die Querschnittsfläche des Pfahl schaftes sind und der an seinem obern Ende Austrittsöffnungen für den Beton besitzt, dass im Pfahlschaft Austrittsöffnungen für den Beton angebracht sind und dass in der Nähe des Pfahlkopfes ein Abschlusswulst angeord net ist.
In der beiliegenden Zeichnung sind ver schiedene Ausführungsbeispiele von zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens geeigneten Rammpfählen dargestellt.
Die Fig. 1 bis 7 stellen einen erfindungs gemässen Rammpfahl dar, und zwar zeigt: Fig. 1 einen eingerammten und bis zum obern Ende hin mit Beton ummantelten Rammpfahl, Fig.2 eine Seitenansicht des Ramm pfahles in grösserem Massstabe, Fig.3 einen Längsschnitt durch den Rammpfahl, Fig. 4 eine Draufsicht des Rammpfahles, Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie A-B,
Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie C-D und Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie Ef-F der Fig. 3.
Fig. 8 und 9 zeigen ein zweites Ausfüh rungsbeispiel eines Rammpfahles in einem senkrechten Längsschnitt und in Ansicht.
Von einem dritten Ausführungsbeispiel zeigen Fig. 10 den Rammpfahl mit einem ein geführten Rammschaft im Längsschnitt, Fig. 11 einen Querschnitt durch denPfahl- kopf nach der Linie II-II der Fig. 10,
Fig.12 einen Querschnitt durch den Rammpfahl in Höhe eines Zwischenstückes und Räumknaggenpaares nach der Linie III-III der Fig.10. Fig.13 einen Querschnitt durch den Rammpfahl unmittelbar über dem Ver- drängerpfahlschuh nach der Linie IV-IV der Fig. 10, Fig. 14 einen Längsschnitt durch den Verdrängerpfahlschuh parallel zum Pfahl meissel,
Fig. 15 einen Querschnitt durch den ferti gen Rammpfahl-Pressbetonpfahl entspre chend der Linie VI-VI der Fig. 16, Fig. 16 eine Ansicht des Rammpfahles und Fig. 17 einen Querschnitt mit einer andern Ausführungsform des Rammschaftes.
Am untern Ende des hohlen, aus Stahl gefertigten Pfahlschaftes 1 der Fig. 1 bis 7, dessen Länge der jeweils erforderlichen Rammtiefe entsprechend gewählt und dessen Querschnitt entsprechend der vorgesehenen statischen Beanspruchung des Stahlra,mm- pfahles bemessen wird, ist der Pfahlschuh 3 koaxial angeschweisst. Er könnte auch ander weitig fest mit dem Schaft verbunden sein. Der Pfahlschaft 1 kann, wie gezeichnet, aus mehreren Flachstählen zusammengeschweisst sein oder auch nur aus einem Hohlstahlprofil bestehen.
Im Pfahlschuh 3 ist der Pfahlmeissel 2 in einer Achsenebene des Pfahlschaftes 1 so befestigt (eingeschweisst), dass sein stumpfes oberes Ende gegen den Pfahlschaft 1 stösst und sein unteres, angeschärftes Ende nach unten frei aus dem Pfahlschuh 3 herausragt. <I>Mit</I> dein in dieser Weise ausgebildeten Pfahl schuh ist der Pfahl während des Einrainmens beim Auftreffen auf grosse Steine imstande, diese zu spalten.
Der Pfahlschuh 3 wird entweder aus ent sprechend zugeschnittenen Flachstählen oder Stahlblechen zusammengeschweisst, wie dies auf der Zeichnung in den Fig. <B>2</B>, 3 und 7 dar gestellt ist, oder er wird auch, wenn grosse Stückzahlen gleicher Stahlrammpfähle für eine Gründung benötigt werden, als Gussteil in Sonderstahlguss ausgeführt.
Der Pfahlschuh 3 ist hohl und keilförmig so ausgebildet, dass mindestens zwei gegen überliegende Seitenflächen des Pfahlschuhes so weit seitlich über den Pfahlquerschnitt beiderseits hinausragen, dass zwischen dem Pfahlschaft 1 und den zwei Seitenfläehen mehrere genügend grosse, freie Durchgangs querschnitte Q, und Q2 für den Austritt des in den Stahlrammpfahl eingepressten Betons entstehen. In den Seitenflächen sind dann auch noch die Bohrungen x vorgesehen, durch welche der Pressbeton auch nach unten hin aus dem Pfahlschuh 3 austreten kann.
Die grösste Breite y des Pfahlschuhes richtet sich nach dem jeweiligen Baugrund und der Bodenart der Bodenschichten, die beim Einrammen des Stahlranrmpfahles durchstossen werden sollen.
Am obern Ende des Pfahlschaftes 1 ist der Pfahlkopf 6 aus Stahl auf den Pfahlschaft 1 aufgeschweisst. Er ist koaxial zum Pfahl schaft 1 durchbohrt, damit durch ihn das Pressbeton-Einführungsrohr 5 in den Pfahl schaft 1 eingeführt werden kann.
In dem hohlen Pfahlschaft 1 sind in Ab ständen Zwischenstücke 4 eingesehweisst. Auch diese Zwischenstücke 4 sind koaxial zum Pfahlschaft durchbohrt. damit das Press- beton-Einführungsrohr 5 auch durch sie hin durchgeführt werden kann.
Durch den Pfahl schaft 1 und die Zwischenstücke 4 sind senk recht oder auch schräg zur Pfahlschaftlängs- achse die Bohrungen Z, und versetzt Z2 vor gesehen, durch welche der Pressbeton aus dem Pfahlschaft 1 in den durch den Ver- drängerpfa.hlschuh 3 beim Einrammen des Pfahles geschaffenen Hohlraum zwischen Pfahlschaft und umgebendem Erdreich ein treten kann.
Gegen das obere Ende hin ist aussen um den Pfahlschaft 1 herum der Abschlusswulst 9 aufgeschweisst, dessen Breite und Lage unter Pfahloberkante sich ebenfalls nach dem Bau grund und der Beschaffenheit der Boden schichten richtet, durch die der Stahlramm- pfahl gerammt wird.
Durch den Pfahlkopf 6 ragt das Press- beton-Einführungsrohr 5 bis tief hinunter in den Pfahlschaft 1 und kann in diesem um die Längsachse gedreht werden. Am obern Ende des Einführungsrohres 5 ist der Rohrkopf 7 angeschweisst, und zwischen letzterem und dem Pfahlkopf 6 ist die Ringdichtung 8 vor gesehen. Das Pressbeton-Einführungsrohr 5 ist auswechselbar, d. h. es wird nicht für jeden Stahlrammpfahl ein besonderes gefertigt, sondern für viele Stahlrammpfähle gleicher Länge und gleichen Querschnittes in der Regel das gleiche verwendet.
Die Herstellung eines Verbundpfahles mittels des beschriebenen Rammpfahles ge schieht nun folgendermassen: Zunächst wird der Stahlrammpfahl bei herausgenommenem Pressbeton-Einführungs- rohr 5 in den Baugrund eingerammt. Beim Niedergang des Pfahles in den Baugrund ver dichtet der breitere Verdrängerpfahlschuh 3 das Erdreich um den Pfahlschaft 1. und schafft durch Verdrängung des Bodens um den Stahlrammpfahl bzw. um dessen Schaft einen mehr oder minder grossen Hohlraum.
Dieser nimmt in der Regel einen nach oben geringer werdenden Querschnitt an, und Ver suche haben erwiesen, dass auch ein nur zwei seitig keilförmiger Pfahlschuh 3, wie er in der Zeichnung dargestellt ist, einen annähernd gleich breiten Hohlraum um den Pfahlschaft herum ausräumt, obgleich theoretisch nur über den Breitseiten des keilförmigen Pfahl schuhes durch Verdrängung des Erdreiches ein Hohlraum entstehen könnte. Es genügt also in den meisten Fällen, dass der Pfahl schuh 3 nur zweiseitig und nicht vierseitig keilförmig ausgebildet wird.
Kurz vor Been- digung des Rammvorganges wird nun beim Niedergang des Stahlrammpfahles auch der am obern Ende des Pfahles vorgesehene Ab schlusswulst 9 wirksam, der das beim Ein rammen des Stahlrammpfahles vom obern Rand des Pfahlloches nachstürzende Erd reich eine kurze Wegstrecke vor sich her schiebt und dabei so verdichtet, dass sich im obersten Teil des Pfahlloches ein Pfropfen aus Erdreich bildet, der den vom Pfahlschuh 3 beim Einrammen geräumten Hohlraum um den Pfahlschaft 1 nach oben hin abschliesst.
Nach Einrammung des Stahlrammpfahles wird dann das Pressbeton-Einführungsrohr 5 durch den Pfahlkopf 6 in den Pfahlschaft 1 eingeführt und mit seinem Rohrkopf 7 unter Zwischenlegung eines Dichtungsringes 8 gegen den Pfahlkopf 6 gepresst. Hierzu dient eine einfache Spannvorrichtung bekannter Art, deren ausschwenkbare Halteknaggen in die zwei Bohrungen 11 des Pfahlkopfes 6 bzw. 12 des Rohrkopfes 7 eingreifen.
Alsdann wird mit bekannten Betoneinpressgeräten Beton durch das Einführungsrohr 5 in den Stahlrammpfahl eingepresst, und zwar zu nächst nur in den untern Teil des Stahlramm pfahles. Der Beton füllt dabei den untern Teil des Pfal-lschaftes 1 und den Pfahlschuh 3 und tritt dann aus diesem durch die Austritts querschnitte Q,. und Q2 sowie durch die Boh rungen x in das umgebende Erdreich aus.
Hierbei bildet er den auf der Zeichnung in Fig. 1 dargestellten Fusswulst rings um den Pfahlschuh und den untern Teil des Pfahl schaftes und steigt dann auch mit wachsen dem Widerstand in dem Hohlraum um den Pfahlschaft 1 empor. Wenn der Widerstand eine vorbestimmte Grösse, z. B. 4 atü, erreicht, wird das Betoneinführungsrohr im Pfahl schaft um etwa 60 Bogengrade gedreht, wo bei die Bohrungen Z,. im untern Teil des Pfahl schaftes 1 für den Austritt des Betons aus dem Pfahlschaft in das Erdreich freigegeben werden.
Steigt der Einpressdruck dann wie derum an, so wird das Einführungsrohr 5 nochmals um ein bestimmtes Bogenmass ge dreht. Der Beton tritt dann durch die Boh rungen Z2 aus dem Pfahlschaft aus und steigt um den Pfahlschaft in dem Hohlraum bis zum Abschlusswulst 9. Das Einführungsrohr 5 wird dann bei geringem Zuführungsdruck des Betons langsam aus dem Pfahlkopf 6 heraus gezogen, und der Stahlrammpfahl ist dann auch im Innern mit Beton gefüllt.
Der Stahl rammpfähl ist nunmehr sowohl von aussen wie von innen mit Beton umgeben, so dass eine Korrosion des Stahles ausgeschlossen ist. Zugleich aber erhöht der Betonmantel um den Stahlrammpfahl die Tragfähigkeit des Pfahles infolge wesentlicher Vergrösserung des Pfahlquerschnittes und der damit er zielten grossen Wandreibung zwischen dem Betonmantel und dem Erdreich ganz be trächtlich.
Die stufenweise Ausfüllung des Hohl raumes um den Pfahlschaft 1 mit dem durch die Bohrungen Z1 und Z2 oder zusätzliche Bohrungen eingepressten Beton soll nicht nur eine vollständige Ummantelung des Pfahl- schaftes 1 mit Beton gewährleisten, sondern auch die Wulstbildung an diesem Beton mantel begünstigen, durch die wiederum die Tragfähigkeit des Stahlrammpfahles nicht unwesentlich erhöht werden kann.
Das Betoneinführungsrohr 5 wird für die Rammung vieler Pfähle gleicher Abmessun gen nur in einer Ausführung benötigt. Es ist nicht Bestandteil der Stahlrammpfähle, son dern dient lediglich zur Steuerung der stufen weisen Einpressung des Betons in den Stahl rammpfahl und um denselben.
Beim Rammen von Stahlrammpfählen der hier beschriebenen Bauart in sehr dichte und zähe, klebrige Böden, wie fetter Lehm, Ton und dergleichen, werden zur Begünstigung der gleichmässigen Hohlraumbildung um den Pfahlschaft 1 (durch den Pfahlschuh 3) auch auf die Schmalseiten des Pfahlschuhes 3 noch kleinere keilförmige Verdrängerschuhe auf geschweisst oder anderweitig an ihnen be festigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss den Fig. 8 und 9 sind aussen an den Wänden des Pfahlschaftes in Abständen Räumknaggen 12 keilförmig angesetzt. Diese Knaggen befinden sich bei dem gezeichneten Ausführungs- beispiel an denjenigen Stellen, wo Quer öffnungen des Pfahlschaftes vorgesehen sind. Die Knaggen haben winkelförmigen Quer schnitt, so dass sie die Queröffnungen dach artig überdecken.
Sie verhindern ein Ein dringen des Erdreiches in den Pfahlhohlraum, während der durch das Rohr 5 eingepresste Beton durch die seitlich offenen Knaggen aus treten kann.
Am obern Teil des Pfahlschaftes 1 ist ein Abschlussorgan 14 verstellbar und abnehmbar angeordnet. Das Abschlussorgan 14 ist aus zwei Hälften zusammengesetzt und trägt einen Halsansatz 15, der durch die Ver bindungsschrauben, durch die die beiden Hälften des Abschlussorgans verbunden wer den, am Pfahlschaft festgespannt wird. Im übrigen sind gleiche Teile mit, den gleichen Überweisungszeichen versehen wie in den Fig. 1-7.
Der Pfahlschaft des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 10 bis 16 ist aus vier Winkel stahlstäben 1 gebildet, die durch Zwischen stücke 24 miteinander verbunden sind. Das oberste Zwischenstück am obern Ende des Pfahlschaftes ist wesentlich länger ausgeführt als die andern Zwischenstücke, damit an dem obersten Zwischenstück ein Abschlussorgan, z. B. das vorstehend zu den Fig. 8 und 9 be schriebene, in Längsrichtung geteilte Ab schlussorgan 14, angebracht werden kann. An das obere Ende des obersten Zwischen stückes 24 ist zur Ausbildung eines Pfahl kopfes ein Verstärkungsring 6 aufgeschweisst.
In das unterste Zwischenstück 24, das in den Pfahlschuh 3 hineinreicht, ist ein Druckstück 17 eingeschweisst, auf dem beim Einrammen des Pfahles ein in den Pfahlschaft eingeführ ter hohler Rammschaft 18 aufsitzt. Am Pfahl schaft sind -wieder in Abständen überein ander, gegeneinander versetzt Räumknaggen 12 keilförmig angesetzt. An den keilförmigen Stegblechen des Pfahlschuhes sind Räum- knaggen 19 angebracht, welche das Ein dringen von Erdreich durch die seitlichen Betonaustrittsbohrungen des Pfahlschuhes verhindern.
Der hohle Pfahlschuh 3 ist oben durch zwei Winkelstahlstücke 20 abgedeckt, damit beim Rammvorgang auch von oben her kein Erdreich in den Pfahlschuh eindrin gen kann.
Beim Einrammen des Rammpfahles schlägt der Rammbär auf den aus dem Pfahl kopf 6 hinausragenden Rammschaft 18, und dieser überträgt die Rammkraft über das Druckstück 17 auf den Pfahlmeissel 2 und den Pfahlschuh 3. Der aus vier Winkelstahlstäben 1 und den Zwischenstücken 24 gebildete Pfahlschaft wird also beim Rammvorgang nicht auf Druck beansprucht, sondern durch den Pfahlschuh in den von diesem im Erd reich ausgeräumten Hohlraum in den Bau grund hinabgezogen und mithin nur auf Zug beansprucht.
Nach dem Einrammen des Rammpfahles wird der gebildete Hohlraum oben abge schlossen und durch den hohlen Rammschaft 18 hindurch unter grossem Druck Beton zu nächst in den hohlen Pfahlschuh und an schliessend, d. h. wenn der Widerstand eine gewisse Grösse erreicht hat, bei stufenweisem Herausziehen des Rammschaftes 18 aus dem Pfahlschaft in letzteren und in den um ihn entstandenen Hohlraum im Erdreich gepresst.
Anstelle der in Abständen am Pfahlschaft vorgesehenen ringförmigen Zwischenstücke 24 kann auch eine über die ganze Länge des Pfahlschaftes durchlaufende Spiralarmierung aus Rund- oder Flach- bzw. Bandstahl ge wählt werden, die dann mit den den Pfahl schaft bildenden Winkelstahlstäben elek trisch verschweisst oder anderweitig verbun den wird.
Auch kann am obern, aus dem Pfahlkopf herausragenden Ende des Rammschaftes 18 eine Spannvorrichtung befestigt werden, durch welche der z. B. aus leichten Rund stahlstäben bestehende Pfahlschaft nach beendetem Rammvorgang durch Zug ge streckt bzw. vorgespannt werden kann. Man kann dann zur Ausbildung des Pfahlschaftes des Rammpfahles auch dünne Rundstähle oder Stahldrähte verwenden, also eine Art Vorspannbeton in dem mit Beton ausgepress- ten Rammpfahl erzeugen. Der in den Pfahlschaft einzuführende Rammschaft kann auch aus einem Vollprofil, z.
B. einem in Fig. 17 dargestellten Breit flanschträger<B>25,</B> hergestellt sein. Mit einem solchen Vollprofil-Rammschaft lassen sich auf seine gesamte Länge eine oder mehrere Betonzufährungsleitungen 26 verbinden, durch die der Beton unter Druck dem Pfahl schuh und dem Pfahlschaft zugeführt wird.