CH697592B1

CH697592B1 - Bodenpfähle.

Info

Publication number: CH697592B1
Application number: CH12572004A
Authority: CH
Inventors: Peter Fritz
Original assignee: Keller Grundbau Gmbh
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2008-12-15
Also published as: DE10338171B4; DE10338171A1; PL369389A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Bodenpfählen (26) im Boden, die ein Armierungsrohr (14) und eine Ummantelung des Armierungsrohres (14) aus einem bindemittelhaltigen Zugabematerial umfassen. Erfindungsgemäss wird das Armierungsrohr (14) unter Ausbringung von bindemittelhaltigem Zugabematerial aus Injektionsdüsen (18) in den Boden vorgetrieben, wobei das bindemittelhaltige Zugabematerial unter drehendem Antreiben des Armierungsrohres (14) mit mechanischen Mitteln in den Boden eingemischt wird.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bodenpfählen im Boden, die ein Armierungsrohr und eine Ummantelung des Armierungsrohres aus einem bindemittelhaltigen Zugabematerial umfassen, wobei das Armierungsrohr unter Ausbringen von bindemittelhaltigem Zugabematerial aus Injektionsdüsen in den Boden vorgetrieben wird. Die Erfindung betrifft weiterhin einen nach diesem Verfahren hergestellten Bodenpfahl.

[0002] Ein Verfahren dieser Art ist zur Herstellung der sogenannten MESI-Pfähle der Anmelderin bekannt, bei dem aus Armierungsrohren, die einen als Ventilrohr ausgebildeten ersten unteren Abschnitt mit einer daran befestigten Spitze haben, über das Rohrinnere bindemittelhaltiges Zugabematerial ausgepresst wird. Die Armierungsrohre können aus Einzelsegmenten zusammengeschraubt sein. Sie verbleiben nach dem Abbinden der Ummantelung im Boden.

Die Armierungsrohre können mit einer Kopfplatte versehen sein, über die Lasten in den Pfahl eingeleitet werden können, die über diesen in eine tieferliegende tragfähige Bodenschicht abgetragen werden.

[0003] Um einen sicheren Lastabtrag in die tragfähige Bodenschicht zu erreichen, ist aufgrund des relativ geringen Durchmessers der Ummantelung eine grosse Einbindelänge des Pfahls in die tragfähige Bodenschicht erforderlich. Werden vom Pfahl Weichschichten mit niedriger Tragfähigkeit durchdrungen, wie z.B. Torfschichten, so ist aufgrund der grossen Länge und des geringen Pfahldurchmessers die Gefahr des Knickens gegeben.

[0004] Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Bodenpfählen bereitzustellen, das Bodenpfähle erhöhter Tragfähigkeit erzeugt.

Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das bindemittelhaltige Zugabematerial unter drehendem Antreiben des Armierungsrohres mit mechanischen Mitteln, insbesondere mit an der Spitze des Armierungsrohres befestigten Rührschwertern, mit dem Boden durchmischt wird. Hiermit kann bei im Wesentlichen unveränderter Konstruktion des Armierungsrohres und des Injektionsdüsenabschnittes ein vergrösserter Durchmesser der Ummantelung erzielt werden.

Bei nur geringfügiger Abwandlung des bekannten Verfahrens entstehen so Bodenpfähle erhöhter Tragfähigkeit, da der Pfahldurchmesser vergrössert und das Material der Ummantelung stärker homogenisiert ist.

[0005] In bevorzugter Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass im Bereich der Einbindung des Pfahlfusses der Bodenpfähle in eine Bodenschicht erhöhter Tragfähigkeit die höhenbezogen ausgebrachte spezifische Zugabematerialmenge erhöht und/oder die Vortriebgeschwindigkeit des Armierungsrohres reduziert wird. Hiermit entsteht im Bereich der Einbindung eine Ummantelung mit erhöhtem Bindemittelanteil.

Die Länge des Einbindungsbereichs innerhalb der tragfähigen Bodenschicht kann damit gegebenenfalls reduziert werden.

[0006] Nach einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass im Bereich der Durchdringung einer Weichschicht mit geringerer Tragfähigkeit durch die Bodenpfähle abschnittsweise die höhenbezogen ausgebrachte spezifische Zugabematerialmenge erhöht und/oder die Vortriebgeschwindigkeit des Armierungsrohres reduziert wird.

Der hiermit hergestellte zylindrische Bereich erhöhter Festigkeit reduziert bzw. vermeidet die Knickgefahr im Bereich von Weichschichten.

[0007] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass im Bereich der Einbindung des Pfahlfusses der Bodenpfähle in eine Bodenschicht mit erhöhter Tragfähigkeit abschliessend - insbesondere nach einem ersten Abbinden des Zugabematerials - eine Nachverpressung von Zugabematerial aus dem Armierungsrohr erfolgt.

Hiermit wird im Einbindungsbereich ein Pfahlfuss mit vergrössertem Durchmesser geschaffen.

[0008] Als Zugabematerial wird vorzugsweise Zementsuspension verwendet.

[0009] Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Verfahren umfasst die Erfindung Bodenpfähle, die aus einem Armierungsrohr und einer Ummantelung des Armierungsrohres aus einem bindemittelhaltigen Zugabematerial bestehen, die sich dadurch auszeichnen, dass das Material der Ummantelung aus mit dem Material des Bodens in einem zylindrischen Durchmischungsbereich mechanisch durchmischten Zugabematerial besteht.

Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Ummantelung im Bereich der Einbindung des Pfahlfusses in eine Bodenschicht mit grösserer Tragfähigkeit einen erhöhten Anteil an Zugabematerial umfasst.

[0010] Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass das Material der Ummantelung im Bereich einer Weichschicht mit geringer Tragfähigkeit abschnittsweise einen erhöhten Anteil an Zugabematerial hat.

[0011] Die vorstehend beschriebenen Pfähle weisen insbesondere eine Länge von mehr als 6 m auf.

Hierbei liegt der Durchmesser des Armierungsrohres zwischen 60 und 300 mm und der äussere Durchmesser der Ummantelung zwischen 400 und 1000 mm.

[0012] Die Erfindung schliesst weiterhin Mittel zur Herstellung von Bodenpfählen der genannten Art ein, die aus einem schlanken Armierungsrohr mit einem Durchmesser von 60-300 mm, Rührschwertern im Bereich einer unteren Rohrspitze mit einem Durchmesser von 400-1000 mm und Düsenöffnungen und/oder Ventilöffnungen zum Ausbringen von Zugabematerial im Bereich der unteren Rohrspitze und/oder der Rührschwerter bestehen.

Anstelle der genannten Rührschwerter können auch ein Schraubengang oder gleichwertige mechanische Rührwerkzeuge an dem vorderen Ende des Armierungsrohres angeordnet sein.

[0013] Bevorzugte Ausführungsbeispiele zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den Zeichnungen dargestellt.

[0014] Hierin zeigt
<tb>Fig. 1<sep>einen Bodenpfahl mit Mitteln zur verbesserten Krafteinleitung
a) in einer ersten Phase der Pfahlherstellung
b) in einer zweiten Phase der Pfahlherstellung
c) als fertigen Bodenpfahl;

<tb>Fig. 2<sep>einen Bodenpfahl nach Fig. 1c in abgewandelter Ausführung mit verstärkter Krafteinleitung;

<tb>Fig. 3<sep>einen Bodenpfahl nach Fig. 1c in abgewandelter Ausführung mit Mitteln zur Reduzierung der Knickgefahr.

[0015] Die Fig. 1a bis c werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist eine Bodenoberfläche oder Geländeoberkante 11 gezeigt, unter der eine nicht tragfähige Bodenschicht 12 und darunter eine tragfähige Bodenschicht 13 liegt. In den Boden wird ein schlankes Armierungsrohr 14 mit einer vorderen bzw. unteren Spitze 15 eingetrieben. Nahe der Spitze 15 sind Rührschwerter 16, 17 angeordnet, von denen erstere grösseren Durchmesser als die zweiten haben. Nahe der Spitze 15 sind Austrittsdüsen 18 im Rohr 14 vorgesehen, durch die Suspension über das Rohrinnere beim Niederbringen ausgebracht werden kann. Im Bereich der Rührschwerter 16, 17 sind Ventilöffnungen 19 im Rohr 14 vorgesehen, aus denen später Suspension nachverpresst werden kann.

Beim Eintreiben nach Darstellung a) wird das Rohr 14 drehend angetrieben, so dass ein zylindrischer Durchmischungsbereich 22 entsteht, in dem die Bodenschicht 12 mit der Suspension mechanisch durchmischt ist. In Darstellung b) ist dargestellt, dass beim Eintritt der Spitze 15 in die tragfähige Bodenschicht 13 die Eintreibgeschwindigkeit des Rohres 14 reduziert wird oder dass das Rohr 14 mehrfach vorgetrieben und zurückgezogen wird. Hierbei entsteht ein Einbindungsbereich 23 mit gegenüber dem Durchmischungsbereich 22 erhöhtem Anteil an in den Boden eingemischter Suspension. Hiermit ist eine verbesserte Krafteinleitung über den Pfahl in die tragfähige Bodenschicht 13 möglich. In Darstellung c) ist der fertige Bodenpfahl 26 gezeigt, bei dem der zylindrische Einbindungsbereich 23 abschliessend die Einbindetiefe te erhalten hat.

Der Durchmesser D der zylindrischen Durchmischungsbereiche 22 und 23 ist hier ebenfalls bezeichnet. Der Anteil an Suspension im Einbindungsbereich 23 in der tragfähigen Bodenschicht 13 ist gegenüber dem Anteil im Durchmischungsbereich 22 in der Weichschicht 12 höher. Das Rohr 14, an dem eine Verbindungsmuffe 20 zur Verbindung einzelner Abschnitte und eine Kopfplatte 21 erkennbar ist, bleibt in die Zylinderbereiche 22 und 23 eingebunden und stellt einen integralen Teil des erfindungsgemässen schlanken Bodenpfahls dar.

[0016] In Fig. 2 ist ein ähnlicher fertiger Bodenpfahl 26 wie in Fig. 1c dargestellt. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Abweichend von Fig. 1c ist hierbei innerhalb der tragfähigen Bodenschicht 13 zur Vergrösserung des Pfahlfusses über den Durchmesser D hinaus eine Nachverpressung 25 aus den Ventilöffnungen 19 heraus erfolgt.

[0017] In Fig. 3 ist ein ähnlicher fertiger Bodenpfahl 26 wie in Fig. 1c dargestellt. Gleiche Einzelheiten sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Abweichend von Fig. 1c ist hierbei innerhalb der wenig tragfähigen Bodenschicht 12 zur Reduzierung der Knickgefahr des Pfahls innerhalb der Weichschicht 12 ein zylindrischer Durchmischungsbereich 24 mit erhöhtem Bindemittelanteil erzeugt.

Bezugszeichenliste

[0018]
11 : Bodenoberfläche
12 : nicht tragfähige Bodenschicht, Weichschicht
13 : tragfähige Bodenschicht
14 : Armierungsrohr
15 : Rohrspitze
16 : Rührschwert, Rühranordnung
17 : Rührschwert, Rühranordnung
18 : Injektionsdüse
19 : Ventilöffnung
20 : Muffe
21 : Kopfplatte
22 : Durchmischungsbereich (arm)
23 : Einbindungsbereich (reich)
24 : Durchmischungsbereich (reich)
25 : Einbindungsbereich (nachverpresst)
26 : Bodenpfahl

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Bodenpfählen (26) im Boden, die ein Armierungsrohr (14) und eine Ummantelung des Armierungsrohres (14) aus einem bindemittelhaltigen Zugabematerial umfassen, wobei das Armierungsrohr (14) unter Ausbringung von bindemittelhaltigem Zugabematerial aus Injektionsdüsen (18) in den Boden vorgetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das bindemittelhaltige Zugabematerial unter drehendem Antreiben des Armierungsrohres (14) mit mechanischen Mitteln in den Boden eingemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einbindung (23) des Pfahlfusses der Bodenpfähle (26) in eine Bodenschicht (13) mit erhöhter Tragfähigkeit die höhenbezogen ausgebrachte spezifische Zugabematerialmenge erhöht und/oder die Vortriebsgeschwindigkeit des Armierungsrohres (14) reduziert wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Durchdringung (22) einer Weichschicht (12) mit geringer Tragfähigkeit durch die Bodenpfähle (26) abschnittsweise die höhenbezogen ausgebrachte spezifische Zugabematerialmenge erhöht und/oder die Vortriebsgeschwindigkeit des Armierungsrohres (14) reduziert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchmischen des Bodens mit dem Zugabematerial durch eine in der Nähe der Spitze (15) des Armierungsrohres (14) angebrachte Rühranordnung (16, 17) erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einbindung (23) des Pfahlfusses der Bodenpfähle (26) in eine Bodenschicht (13) mit erhöhter Tragfähigkeit abschliessend - insbesondere nach einem ersten Abbinden des Zugabematerials - eine Nachverpressung (25) von Zugabematerial aus dem Armierungsrohr (14) erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Zementsuspension als Zugabematerial verwendet wird.

7. Bodenpfahl (26), der ein Armierungsrohr (14) und eine bindemittelhaltige Ummantelung des Armierungsrohres (14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Ummantelung (18, 19) aus mit dem Boden in einem zylindrischen Durchmischungsbereich (22, 23) mechanisch durchmischten Zugabematerial besteht.

8. Bodenpfahl nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung im Bereich der Einbindung (23) des Pfahlfusses in eine Bodenschicht (13) mit höherer Tragfähigkeit einen höheren Anteil an Zugabematerial hat als die übrige Ummantelung.

9. Bodenpfahl nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung im Bereich (24) einer Weichschicht (12) mit geringerer Tragfähigkeit abschnittsweise einen höheren Anteil an Zugabematerial hat als die übrige Ummantelung.

10. Bodenpfahl nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine Länge von mehr als 6 m.

11. Bodenpfahl nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch einen Durchmesser des Armierungsrohres (14) von 60-300 mm.

12. Bodenpfahl nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch einen Aussendurchmesser der Ummantelung (22, 23, 24) von 400-1000 mm.

13. Mittel zum Herstellen eines Bodenpfahls nach einem der Ansprüche 7 bis 12, bestehend aus einem schlanken Armierungsrohr (14) mit einem Durchmesser von 60-300 mm, das in Nähe einer unteren Rohrspitze (15) Rührschwerter (16, 17) mit einem Durchmesser von 400-1000 mm und Düsenöffnungen (18) zum Ausbringen von Zugabematerial im Bereich der unteren Rohrspitze (15) und/oder der Ventilöffnungen (19) und/oder der Rührschwerter (16, 17) aufweist.