CH713870B1

CH713870B1 - Kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl und deren Bauverfahren.

Info

Publication number: CH713870B1
Application number: CH00879/18A
Authority: CH
Inventors: Liu Songyu; Cai Guanghua
Original assignee: Univ Southeast
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2017-04-17
Publication date: 2019-07-31
Also published as: CN106869120A; CN106869120B; WO2018184254A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl (10) und deren Bauverfahren und gehört zu dem Bereich der Gründungsbehandlung für Ingenieurbau. Angesichts der Nachteile und Probleme bei den bestehenden Verfestigungstechnologien und Karbonatisierungs-Verfestigungsverfahren mittels MgO für Verbundpfähle einer weichen und schwachen Tiefgründung werden eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl (CMP) (10) mit hoher Tragkraft, hoher Baueffizienz, zuverlässiger Qualität, geringem Kohlendioxidausstoss und guter Umweltfreundlichkeit sowie deren Bauverfahren bereitgestellt. Die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl (10) besteht aus einem karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahl (15) und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl (10), welcher belüftungsfähige Rohrpfahl (10) innerhalb des karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahls (15) integriert ist. Somit wird die Anforderung zur Verfestigung weicher und schwacher Gründung und Verwertung von Kohlendioxid-Ressourcen erfüllt.

Description

Beschreibung

Gebiet der Erfindung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl (DSM: Deep Soil Mixing, tiefe Bodenvermörtelung) und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl und deren Bauverfahren und gehört zu dem Bereich der Gründungsbehandlung für Ingenieurbau.

Technischer Hintergrund [0002] Bei bestehenden Ingenieurbauarbeiten ist in der Regel eine Bewehrungsbehandlung einer tiefen WeichbodenGründung mit einer geringen Stärke, einer starken Kompressibilität und einer niedrigen Durchlässigkeit notwendig, wobei als ein übliches Gründungsbehandlungsverfahren in der Regel ein dynamisches Verdichtungsverfahren, ein Bodenaustauschverfahren, ein Zement-Kalk-Mischverfahren, ein Stahlbetonpfahl und ein Ortbohrpfahl verwendet werden. Das dynamische Verdichtungsverfahren eignet sich aufgrund grossen Geräusches beim Bauen und kleinen Anwendungsumfangs nicht für schlammigen weichen Boden mit einem hohen Wassergehalt, während wegen des grossen Arbeitsaufwands und der hohen Kosten das Bodenaustauschverfahren lediglich für Flachgründungen gilt. Dank hoher Baugeschwindigkeit, geringer Störung und niedriger Kosten findet das Zement-Kalk-Mischverfahren breite Anwendung, wobei jedoch bei einem derartigen Verfahren wegen beschränkter Bewehrungstiefe eine geringe Tragkraft und Stärke sowie eine schwer zu steuernde Qualität zu erwarten sind, sodass die Anforderung der Bauarbeit manchmal schwierig zu erfüllen ist. Trotz der hohen Stärke und Steifigkeit verursacht ein Stahlbetonpfahl hohe Kosten und beim Erreichen der maximalen Tragkraft des Verbundpfahls wird umlaufender Boden bereits beschädigt, sodass der Pfahl seine Stärke nicht voll entfalten kann und somit eine geringe Wirtschaftlichkeit aufweist. Beim Bauen eines Ortbohrpfahls treten u.a. Zusammenbruch von Bohrloch und Einschnürung leicht auf, wobei selbst eine Erosion des Betons durch Untergrundwasser zu erwarten ist. Daher suchen wissenschaftliche Forscher aktiv nach einem neuen Bauverfahren und Stabilisierungswerkstoff zum Verbessern der Auswirkung der Gründungsbewehrungsbehandlung.

[0003] Die technische Vorschrift für verstärkte Verbundpfähle JCJ/T 327-2014 schlägt vor, durch Kombination zweier oder dreier der Pfähle Schüttgutpfähle, flexible Pfähle (z.B. DSM-Pfähle) und starre Pfähle (z.B. vorgefertigte Stahlbetonpfähle oder Ortbetonpfähle) eine kombinierte Gründung zur Behandlung weichen Bodens zu erzeugen. Zurzeit stehen zahlreiche Patentschriften über Verbundpfahlgründung zur Verfügung, wie z.B.: Bauverfahren für einen Verbundpfahl (Anmeldenummer CN 201 410 088 076.4/Veröffentlichungsnummer CN 103 821 138 A), Bauverfahren für einen Verbundpfahl mit einem Kern hoher Stärke (Anmeldenummer CN 2015 10 504 437.3/Veröffentlichungsnummer CN 105 113 498 A), Bauverfahren für einen verstärkten Verbundpfahl mit einer ultrahohen Tragkraft (Anmeldenummer CN 2015 10 098 526.2A/eröffentlichungsnummer CN 104 674 801 A), Bauverfahren für einen mehrfach verstärkten Verbundpfahl (Anmeldenummer CN 2016 10 079 641.X/Veröffentlichungsnummer CN 105 649 053 A), Verbundpfahl mit einer Schutzschicht hoher Dauerhaftigkeit und dessen Herstellungs- und Bauverfahren (Anmeldenummer CN 2008 10 118 790.8A/eröffentlichungsnummer CN 101 343 871 A), kombinierte Gründung aus Porenbetonpfählen grosser Korngrösse und Sandkernpfählen sowie zugehöriges Behandlungsverfahren (Anmeldenummer CN 2014 10 155 063.4/Veröffentlichungsnummer CN 103 938 618 A), integrierter Verbundpfahl aus Pfahlboden und Beton sowie zugehöriges Bauverfahren (Anmeldenummer CN 2016 10 027 425.2/Veröffentlichungsnummer CN 105 532 264 A) und sich eine Stahlbeton-Verbundpfahl und dessen Herstellungseinrichtung sowie Herstellungsverfahren (Anmeldenummer CN 2014 10 453 494.9A/eröffentlichungsnummer CN 105 464 072 B), wobei solche Verbundpfahl-Gründung gegenüber einfachen Pfählen durch einzigartige Vorteile auszeichnet, wobei beispielsweise eine kombinierte Sandpfahlgründung in der Regel zur Bewehrung einer Sand- und Schlammgründung eingesetzt wird und die Tragkraft erhöhen, die Absenkung verringern und eine Fluidisierung von Boden verhindern kann, während verstärkte Verbundpfähle aus DSM-Pfählen und Stahlbetonpfählen sowohl durch völlige Entfaltung der hohen Tragkraft der Stahlbetonpfähle die Belastung zum grossen Teil aufnehmen als auch über die DSM-Pfähle die Belastung auf umlaufenden Boden der Pfähle übertragen und die Baukosten erheblich verringern kann. Jedoch bei solchen Verbundpfählen bestehen die Pfähle am Aussenumfang zum grossen Teil aus Zement/Kalk-DSM-Pfählen, die den vorstehend beschriebenen Stahlbetonpfählen und Ortbohrpfählen ähneln und einen langsamen Stärkewachstum aufweisen, wobei als Stabilisierungsmaterial vor allem Zement eingesetzt wird, der bei der Produktion einen hohen Energieverbrauch, einen grossen Kohlendioxidausstoss und schwere Umweltverschmutzung verursacht.

[0004] Zudem schlug der Erfinder vor, durch ein Karbonatisierungs-DSM-Verfahren mittels MgO und ein Gesamtkarbonatisierungsverfahren eine weiche und schwache Gründung zu verstärken, und beantragte eine Reihe von Patentschriften, die sich durch folgende Ähnlichkeiten und vorteilhafte Auswirkungen auszeichnen: dabei wird ein aktives Oxid als Bodenstabilisierungsmittel verwendet und Kohlendioxid zur Karbonatisierung eingeleitet, um eine schnelle Stabilisierung von weichem und schwachem Baugrund zu verwirklichen. Gegenüber Zement-stabilisiertem Boden oder herkömmlichem DSMVerfahren zeichnen sich solche Verfahren durch schnelle Verfestigung, hohe Stärke und gute Umweltfreundlichkeit aus und entsprechen dem Entwicklungstrend umweltfreundlicher Bauarbeit im Ingenieurbau. Jedoch bestehen bei solchen Patentschriften auch entsprechende Nachteile, wobei beispielsweise Karbonatisierungs-Stabilisierungsverfahren für Boden und zugehörige Einrichtung (Anmeldenummer CN 2010 10 604 013.1A/eröffentlichungsnummer CN102102360A), Behandlungssystem und zugehöriges Verfahren zur Verfestigung einer Weichbodengründung mittels von Wärme der Industrieabgase (Anmeldenummer CN 2013 10 122 135.0A/eröffentlichungsnummer CN 103 147 434 A) und Behandlungssystem zur

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Verfestigung einer Gründung und Herstellungsverfahren karbonatisierter Pfähle (Anmeldenummer CN 2014 10 203 978.8/ Veröffentlichungsnummer CN 103 981 854 A) zum Karbonatisierungs-DSM-Verfahren gehören und während des Bauvorgangs die DSM-Pfähle eine beschränkte Tiefe aufweisen und eine Erfüllung der Anforderung an Tragkraft schwer zu erwarten ist, wobei Kohlendioxid-Gas leicht entlang der Mischwelle austreten und somit sekundäre Verschmutzung verursachen könnte, wobei neben einer hohen Anforderung an Schaummittel für Kohlendioxid-Schaum und deren Stabilisierungszeit zusätzlich der Wassergehalt und die Porigkeit natürlichen Baugrundes erhöht wird und eine offensichtliche Verfestigung kaum zu erwarten ist, wobei insbesondere bei natürlicher Gründung mit einem hohen Wassergehalt die Verfestigungswirkung erheblich beeinträchtigt wird. Zudem gehören Karbonatisierungs-Verfestigungsverfahren durch Austauschen einer Unterlageschicht einer Weichbodengründung (Anmeldenummer CN 2014 10 272 957.1/Veröffentlichungsnummer CN 104 018 485 A) und Ort-Karbonatisierungs-Verfestigungsverfahren für eine weiche und schwache Flachgründung (Anmeldenummer CN 2015 10 348 797.9/Veröffentlichungsnummer CN 104 912 055 B) zur Behandlung einer Flachgründung, bei der die Verfestigungstiefe beschränkt ist und eine ungleichmässige Absenkung leicht auftreten kann, sodass die Erfüllung der Verfestigungsanforderung für tiefliegenden weichen und schwachen Baugrund schwer zu erwarten ist, wobei zudem ein grossflächiger Austausch mit einem Gemisch unterschiedlicher Korngrössen erfolgt, womit der Arbeitsaufwand und die Baukosten der Gründungsbehandlung erhöht werden und die Baueffizienz verringert wird.

[0005] Angesichts der Nachteile und Probleme bei bestehenden Verfestigungstechnologien und MgO-KarbonatisierungsVerfestigungsverfahren für Verbundpfähle weicher und schwacher Tiefgründung und unter Berücksichtigung der Sachlage der schnellen Entwicklung des Ingenieurbaus in China und der Vorteile der beiden Verfestigungstechnologien ist es zu einem wichtigen Thema geworden, eine neuartige kombinierte Gründung mit Zusammenwirkung zwischen Pfählen und Boden, abgestimmt erhöhter Tragkraft, hoher Baueffizienz, geringem Kohlendioxidausstoss und guter Umweltfreundlichkeit zu erzeugen.

Offenbarung der Erfindung [0006] Angesichts der Nachteile bei der vorstehenden kombinierten Gründung und dem Karbonatisierungs-Verfestigungsverfahren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl (CMP) mit hoher Tragkraft, hoher Baueffizienz, zuverlässiger Qualität, geringem Kohlendioxidausstoss und guter Umweltfreundlichkeit sowie deren Bauverfahren bereitzustellen, um die Anforderung zur Verfestigung weicher und schwacher Tiefgründung und Verwertung von Kohlendioxid-Ressourcen zu erfüllen. [0007] Erfindungsgemäss wird die Aufgabe gelöst durch eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSMPfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl, die aus einem karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl besteht, welcher belüftungsfähige Rohrpfahl innerhalb des karbonatisierten MgO-Zement-DSMPfahls integriert ist. Mit anderen Worten befindet sich der belüftungsfähige Rohrpfahl innerhalb des karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahls und ist damit kombiniert.

[0008] Ferner ist vorgesehen, dass es sich beim MgO-Zement in dem karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahl um ein Gemisch aus aktivem MgO und Brandkalk, ein Gemisch aus aktivem MgO und Zement oder ein Gemisch aus aktivem MgO, Brandkalk und Zement handelt.

[0009] Zudem offenbart die vorliegende Erfindung ferner, dass es sich bei dem belüftungsfähigen Rohrpfahl um einen vorgefertigten Stahlbetonpfahl handelt.

[0010] Darüber hinaus wird ein Bauverfahren für die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl offenbart, das folgende Schritte umfasst:

a. Abflachen der Baufläche, Ansetzen einer Misch-Pfahlmaschine, Ausrichten der Bohrstange und des Spiralbohrkopfs der Pfahlmaschine senkrecht auf eine vorgesehene Pfahlposition der natürlichen Gründung,

b. Schalten der Pfahlmaschine in einen Eindringzustand, bis der Spiralbohrkopf drehend bis zu einer vorgesehenen Tiefe der natürlichen Gründung eindringt, wobei der natürliche Baugrund durch den Spiraldrehkopf geschnitten und durch den Mischflügel zerbrochen und gemischt wird,

c. Schalten der Pfahlmaschine in einen Anhubzustand, Spritzen von MgO-Zement bei gleichzeitigem Mischen und Anheben, womit eine vorläufige Ausformung eines MgO-Zement-DSM-Pfahls abgeschlossen wird,

d. erneutes Absenken und Anheben des Bohrkopfs gemäss Schritt b und c, Wiedermischen des MgOZement-DSM-Pfahls, bis MgO-Zement gleichmässig in dem MgO-Zement-DSM-Pfahls dispergiert ist,

e. Einrammen eines belüftungsfähigen Rohrpfahls senkrecht in den MgO-Zement-DSM-Pfahl vor Aushärten des Zementbodens,

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f. Einrammen einer Dichthaube in den obersten Bereich des MgO-Zement-DSM-Pfahl und des belüftungsfähigen Rohrpfahls, Einführen eines Entlüftungsrohrs über die Dichthaube in den belüftungsfähigen Rohrpfahl, wobei das Entlüftungsrohr an dem aus dem Rohrpfahl herausragenden Ende mit einem Kohlendioxid-Vorratsbehälter verbunden ist, wobei an dem Entlüftungsrohr ein Druckregelventil vorgesehen ist,

g. Öffnen des Druckregelventils und Einstellen des Belüftungsdrucks, sodass Kohlendioxidgas über den belüftungsfähigen Rohrpfahl in den MgO-Zement-DSM-Pfahlkörper hineindiffundiert wird, wobei durch Belüften und Karbonatisierung des MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers ein karbonatisierter MgO-ZementDSM-Pfahl erzeugt und die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl fertiggebaut wird.

[0011] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Bohrstange der Pfahlmaschine in ihrem oberen Bereich hohl und in ihrem unteren Bereich massiv ausgebildet ist, wobei an dem untersten Bereich der Bohrstange der Pfahlmaschine ein Spiralbohrkopf vorgesehen ist, an dessen oberem Bereich ein Mischflügel befestigt ist, der einen oberen Mischflügel und einen unteren Mischflügel umfasst, zwischen denen Pulverspritzlöcher und Schlammspritzlöcher vorgesehen sind, die versetzt voneinander angeordnet sind, wobei innerhalb der Bohrstange der Pfahlmaschine ferner ein Schlammspritzrohr befestigt ist, das mit den Schlammspritzlöchern dicht verbunden ist, wobei der obere Mischflügel und der untere Mischflügel eine gleiche oder entgegengesetzte Mischrichtung aufweisen können.

[0012] Vorzugsweise ist vorgesehen, dass es sich beim MgO-Zement um ein Pulver oder Schlamm handelt, wobei das Pulver aus den Pulverspritzlöchern und der Schlamm aus den Schlammspritzlöchern herausgespritzt werden, wobei das Herausspritzen von MgO-Zement in Form von Pulver oder Schlamm in Abhängigkeit von dem Wassergehalt der natürlichen Gründung bestimmt wird, wobei der MgO-Zement bei einem Wassergehalt von geringer als 10% in Form von Schlamm, bei einem Wassergehalt von höher als 20% in Form von Pulver und bei einem Wassergehalt zwischen 10% und 20% optional gleichzeitig in Form von Pulver und Schlamm herausgespritzt wird.

[0013] Vorzugsweise weist der MgO-Zement-DSM-Pfahl einen Durchmesser von 500 bis 2000 mm und der belüftungsfähige Rohrpfahl einen Aussendurchmesser von 300 bis 1000 mm auf.

[0014] Zudem wird in der vorliegenden Erfindung offenbart, dass der belüftungsfähige Rohrpfahl hydraulisch oder durch Rammen in den MgO-Zement-DSM-Pfahlkörper gedrückt wird und die Länge des belüftungsfähigen Rohrpfahls nicht geringer als die Pfahlkörperlänge des MgO-Zement-DSM-Pfahls ist, wobei bei einer Länge des belüftungsfähigen Rohrpfahls, die grösser als die Pfahlkörperlänge des MgO-Zement-DSM-Pfahls ist, MgO-Zement-stabilisierter Boden oder Beton in den belüftungsfähigen Rohrpfahl gefüllt wird, bis er bündig mit der Unterseite des MgO-Zement-DSM-Pfahls abschliesst.

[0015] Ferner wird offenbart, dass die Dichthaube aus Hartplastik oder Edelstahl besteht und einen Innendurchmesser aufweist, der gleich oder grösser als der Aussendurchmesser des MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers ist, wobei die Tiefe der Seitenwand der Dichthaube zwischen 100 und 1000 mm liegt. Mit anderen Worten ist die Deckfläche der Dichthaube gleich oder grösser als die Querschnittsfläche des MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers.

[0016] Schliesslich wird offenbart, dass im Schritt g der Belüftungsdruck nicht geringer als 200 kPa ist und die Belüftungsund Karbonatisierungsdauer in Abhängigkeit der Eigenschaft des Bodens bestimmt wird, wobei die Belüftungs- und Karbonatisierungsdauer bei Sandboden zwischen 3,0 und 6,0 h, bei pulvrigem Boden zwischen 6,0 und 12,0 h und bei Ton zwischen 8,0 und 12,0 h liegt.

[0017] Unter Verwendung der in der vorliegenden Erfindung offenbarten Ausgestaltung wird eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl mit hoher Tragkraft, hoher Baueffizienz, zuverlässiger Qualität, geringem Kohlendioxidausstoss und guter Umweltfreundlichkeit erhalten, womit die Anforderung zur Verfestigung weicher und schwacher Gründung und Verwertung von Kohlendioxid-Ressourcen erfüllt wird, wobei konkret (1) der karbonatisierte MgO-Zement-DSM-Pfahl und der belüftungsfähige Rohrpfahl Last gemeinsam aufnehmen und sich hinsichtlich der Flexibilität und Steifigkeit gut ergänzen, sodass die Reibungskraft des Bodens in der Nähe des Pfahlkörpers und die Pfahlenden-Widerstandskraft voll entfaltet werden und die gemeinsame Lastaufnahme zu einer erhöhten Tragkraft eines einzigen Pfahls beiträgt, während das Drücken durch den belüftungsfähigen Rohrpfahl für eine erheblich erhöhte Dichte des Bodens zwischen dem karbonatisierten DSM-Pfahl und dem Pfahlkörper, eine gesteigerte Stärke des karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahls und des Bodens zwischen Pfählen, eine verbesserte Tragkraft, Gleichmässigkeit und Stabilität der kombinierten Gründung und eine verringerte Kompressibilität sorgt, (2) die Karbonatisierung und Bewehrung des MgO-Zement-DSM-Pfahls innerhalb mehrerer Stunden abgeschlossen werden können, wobei es sich bei dem belüftungsfähigen Rohrpfahl um einen vorgefertigten, hohlen Stahlbetonpfahl handelt, an dessen oberstem Bereich eine Dichthaube vorgesehen ist, um ein Austreten von Kohlendioxidgas entlang des obersten Bereichs des Pfahlkörpers zu vermeiden, die Übertragung- und Diffusionseffizienz von Kohlendioxid im MgO-Zement-DSM-Pfahlkörper zu erhöhen

CH 713 870 B1 und die Gleichmässigkeit der Karbonatisierungsauswirkung zu verbessern, womit die Vorteile wie z.B. einfache Bauarbeit, beseitigte Notwendigkeit für langzeitige Wartung und hohe Baueffizienz erzielt werden, (3) der belüftungsfähige Rohrpfahl durch Übertragung seiner Belastung auf den karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahl und den Boden in der Umgebung des Pfahlkörpers die Anforderung an die Bodenstärke der Tragschicht verringert, sodass also auch ein kürzerer Verbundpfahl die Konstruktionsanforderung erfüllen kann, (4) für den karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahl umweltfreundliches aktives MgO als Hauptstabilisierungsmittel verwendet und gleichzeitig bei dem Karbonatisierungs- und Verfestigungsvorgang eine grosse Menge von Kohlendioxidgas aufgenommen wird, womit die Nachteile geringen Kohlendioxidausstosses, guter Umweltfreundlichkeit und nachhaltiger Entwicklung ermöglicht werden.

Darstellung der Abbildung [0018] Es zeigt:

Fig. 1 eine Baustruktur für einen DSM-Pfahl beim Bauen einer kombinierten Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2 die Kombination eines belüftungsfähigen Pfahls beim Bauen einer kombinierten Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl in einer schematischen Darstellung,

Fig. 3 die Karbonatisierung beim Bauen einer kombinierten Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl in einer schematischen Darstellung, wobei 1 für natürliche Gründung, 2 für Bohrstange der Pfahlmaschine, 3 für oberen Mischflügel, 4 für unteren Mischflügel, 5 für Spiralbohrkopf, 6 für Schlammspritzrohr, 7 für Pulverspritzrohr, 8 für Schlammspritzloch, 9 für MgO-Zement-DSMPfahl, 10 für belüftungsfähigen Rohrpfahl, 11 für Dichthaube, 12 für Belüftungsrohr, 13 für Druckregelventil, 14 für Kohlendioxid-Vorratsbehälter und 15 für karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahl stehen.

Konkrete Ausführungsformen [0019] In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe wie «oben», «unten», «oberste», «unterste», «innen, «aussen», die zur Beschreibung der Richtungs- bzw. Positionsbeziehung dienen, usw. jeweils in Bezug auf die Darstellung in der jeweiligen Abbildung verwendet, um lediglich die Schilderung der Erfindung zu erleichtern. Mit anderen Worten wird mit diesen Begriffen weder im- noch explizit auf eine bestimmte Positionierung der betreffenden Vorrichtung hingedeutet, sodass hier keine Einschränkung der Erfindung vorliegt. Zum besseren Verständnis der Verwirklichungsmöglichkeit, der Merkmale, der erzielbaren Aufgabe und Auswirkung wird nachstehend anhand beiliegender Zeichnungen auf die vorliegende Erfindung näher eingegangen.

Erstes Ausführungsbeispiel [0020] Fig. 3 zeigt eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl, die aus einem karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahl 15 und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl 10 besteht, welcher belüftungsfähige Rohrpfahl 10 innerhalb des karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahls 15 integriert ist. Beim MgO-Zement in dem karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahl 15 handelt es sich um ein Gemisch aus aktivem MgO und Brandkalk, ein Gemisch aus aktivem MgO und Zement oder ein Gemisch aus aktivem MgO, Brandkalk und Zement. Es handelt sich bei dem belüftungsfähigen Rohrpfahl 10 um einen vorgefertigten Stahlbetonpfahl.

[0021] Wie aus Fig. 1, 2 und 3 zu entnehmen ist, umfasst das Bauverfahren für die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl folgende Schritte:

a. Abflachen der Baufläche, Ansetzen einer Misch-Pfahlmaschine, Ausrichten der Bohrstange 2 und des Spiralbohrkopfs 5 der Pfahlmaschine senkrecht auf eine vorgesehene Pfahlposition der natürlichen Gründung 1,

b. Schalten der Pfahlmaschine in einen Eindringzustand, bis der Spiralbohrkopf 5 drehend bis zu einer vorgesehenen Tiefe der natürlichen Gründung 1 eindringt, wobei der Boden der natürlichen Gründung 1 durch den Spiraldrehkopf 5 geschnitten und durch den Mischflügel zerbrochen und gemischt wird,

c. Schalten der Pfahlmaschine in einen Anhubzustand, Spritzen von MgO-Zement bei gleichzeitigem Mischen und Anheben, womit eine vorläufige Ausformung eines MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers 9 abgeschlossen wird,

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d. erneutes Absenken und Anheben des Bohrkopfs gemäss Schritt b und c, Wiedermischen des MgOZement-DSM-Pfahls 9, bis MgO-Zement gleichmässig in dem MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 dispergiert ist,

e. Einrammen eines belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 senkrecht in den MgO-Zement-DSM-Pfahl 9 vor Aushärten des Zementbodens,

f. Einrammen einer Dichthaube 11 in den obersten Bereich des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 und des belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, Einführen eines Entlüftungsrohrs 12 über die Dichthaube 11 in den belüftungsfähigen Rohrpfahl 10, wobei das Entlüftungsrohr 12 an dem aus dem Rohrpfahl 10 herausragenden Ende mit einem Kohlendioxid-Vorratsbehälter 14 verbunden ist, wobei an dem Entlüftungsrohr 12 ein Druckregelventil 13 vorgesehen ist,

g. Öffnen des Druckregelventils 13 und Einstellen des Belüftungsdrucks, sodass Kohlendioxidgas über den belüftungsfähigen Rohrpfahl 10 in den Pfahlkörper des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 hineindiffundiert wird, wobei durch Belüften und Karbonatisierung des Pfahlkörpers des MgO-Zement-DSM-Pfahl 9 ein karbonatisierter MgO-Zement-DSM-Pfahl 15 erzeugt und die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl fertiggebaut wird.

[0022] Es wird insbesondere auf Fig. 1 hingewiesen, wobei die Bohrstange 2 der Pfahlmaschine in ihrem oberen Bereich hohl und in ihrem unteren Bereich massiv ausgebildet ist, wobei an dem untersten Bereich der Bohrstange 2 der Pfahlmaschine ein Spiralbohrkopf 5 vorgesehen ist, an dessen oberem Bereich ein Mischflügel befestigt ist, der einen oberen Mischflügel 3 und einen unteren Mischflügel 4 umfasst, zwischen denen Pulverspritzlöcher 7 und Schlammspritzlöcher 8 vorgesehen sind, die versetzt voneinander angeordnet sind, wobei innerhalb der Bohrstange 2 der Pfahlmaschine ferner ein Schlammspritzrohr 6 befestigt ist, das mit den Schlammspritzlöchern 8 dicht verbunden ist, wobei der obere Mischflügel 3 und der untere Mischflügel 4 eine gleiche oder entgegengesetzte Mischrichtung aufweisen können.

[0023] Es handelt sich beim MgO-Zement um ein Pulver oder Schlamm, wobei das Pulver aus den Pulverspritzlöchern 7 und der Schlamm aus den Schlammspritzlöchern 8 herausgespritzt werden, wobei das Herausspritzen von MgO-Zement in Form von Pulver oder Schlamm in Abhängigkeit von dem Wassergehalt der natürlichen Gründung 1 bestimmt wird, wobei der MgO-Zement bei einem Wassergehalt von geringer als 10% in Form von Schlamm, bei einem Wassergehalt von höher als 20% in Form von Pulver und bei einem Wassergehalt zwischen 10% und 20% optional gleichzeitig in Form von Pulver und Schlamm herausgespritzt wird.

[0024] Dabei weist der MgO-Zement-DSM-Pfahl 9 einen Durchmesser von 500 bis 2000 mm und der belüftungsfähige Rohrpfahl einen Aussendurchmesser von 300 bis 1000 mm auf. Der belüftungsfähige Rohrpfahl 10 wird hydraulisch oder durch Rammen in den Pfahlkörper des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 gedrückt und die Länge des belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 ist nicht geringer als die Pfahlkörperlänge des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9, wobei bei einer Länge des belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, die grösser als die Pfahlkörperlänge des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 ist, MgO-Zementstabilisierter Boden oder Beton in den belüftungsfähigen Rohrpfahl gefüllt wird, bis er bündig mit der Unterseite des MgOZement-DSM-Pfahls 9 abschliesst.

[0025] Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, besteht die Dichthaube 11 aus Hartplastik oder Edelstahl und weist einen Innendurchmesser auf, der gleich oder grösser als der Aussendurchmesser des MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers 9 ist, wobei die Tiefe der Seitenwand der Dichthaube 11 zwischen 100 und 1000 mm liegt.

[0026] Wie sich aus Fig. 3 ergibt, ist die Deckfläche der Dichthaube 11 gleich oder grösser als die Querschnittsfläche des MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers 9.

[0027] Im Schritt g ist der Belüftungsdruck nicht geringer als 200 kPa und die Belüftungs- und Karbonatisierungsdauer wird in Abhängigkeit der Eigenschaft des Bodens bestimmt, wobei die Belüftungs- und Karbonatisierungsdauer bei Sandboden zwischen 3,0 und 6,0 h, bei pulvrigem Boden zwischen 6,0 und 12,0 h und bei Ton zwischen 8,0 und 12,0 h liegt.

Zweites Ausführungsbeispiel [0028] Wenn die natürliche Gründung 1 aus Sandboden besteht, weist die natürliche Gründung innerhalb eines Bereichs mit einem Abstand von bis zu 5 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von geringer als 10%, innerhalb eines Bereichs mit einem Abstand von 5 bis 10 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von 10% bis 20% und bei einer Tiefe von grösser als 10 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von höher als 20% auf. Dabei wird eine PulverZugabemenge von 10% für den MgO-Zement gewählt und aktives MgO als Stabilisierungsmittel eingesetzt, wobei gemäss einem Massenverhältnis von 0,8 zwischen Wasser und trockenem Pulver ein MgO-Zement-Schlamm hergestellt wird. Nach der Konstruktionsanforderung werden der Durchmesser des DSM-Pfahls auf 1200 mm, die Mischtiefe auf 10 m, der Aussendurchmesser des belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 auf 400 mm und die Länge eines einzelnen belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 auf 10 m eingestellt.

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a. Ausrichten der Bohrstange 2 und des Spiralbohrkopfs 5 der Pfahlmaschine senkrecht auf eine vorgesehene Pfahlposition der natürlichen Gründung 1,

b. Schalten der Pfahlmaschine in einen Eindringzustand, bis der Spiralbohrkopf 5 drehend bis zu einer Tiefe von 10 m unter der Bodenoberfläche eindringt, wobei der Sandboden durch den Spiraldrehkopf 5 geschnitten und durch den Mischflügel gemischt wird,

c. Schalten der Pfahlmaschine in einen Anhubzustand, Spritzen von MgO-Zement-Pulver mittels eines Trockenspritzverfahrens bei gleichzeitigem Mischen und Anheben bei einer Tiefe von grösser als 10 m zu der Bodenoberfläche, Spritzen von MgO-Zement mittels eines Schlammspritzverfahrens und Pulverspritzverfahrens innerhalb eines Bereichs mit einem Abstand von bis zu 5 m zu der Bodenoberfläche, womit eine vorläufige Ausformung eines MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers 9 abgeschlossen wird,

d. Erneutes Absenken und Anheben des Bohrkopfs gemäss Schritt b und c, Wiedermischen des MgO-ZementDSM-Pfahls 9, bis MgO-Zement gleichmässig in dem MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 verteilt ist,

e. Einrammen eines ersten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 senkrecht in den Körper des MgO-Zement-DSMPfahls 9 mittels einer Vibrier-Rammverfahrens,

f. Einrammen einer Edelstahl-Dichthaube 11 in den obersten Bereich des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 und des belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, wobei die Dichthaube 11 einen Durchmesser von 1200 mm und eine Seitenwandhöhe von 800 mm aufweist, und Einführen eines Belüftungsrohres 12 in den belüftungsfähigen Rohrpfahl 10,

g. Öffnen des Druckregelventils 13 und Einstellen des Belüftungsdrucks auf 200 kPa, sodass Kohlendioxidgas über den belüftungsfähigen Rohrpfahl 9 in den Pfahlkörper des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 hineindiffundiert wird, wobei durch Belüften und Karbonatisierung des Pfahlkörpers des MgO-Zement-DSM-Pfahlkörper 9 ein karbonatisierter MgO-Zement-DSM-Pfahl 15 nach Belüften für 4.5 h erzeugt und die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl fertiggebaut wird.

Drittes Ausführungsbeispiel [0029] Wenn die natürliche Gründung 1 aus pulvrigem Boden besteht, weist die natürliche Gründung innerhalb eines Bereichs mit einem Abstand von bis zu 3 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von geringer als 10%, innerhalb eines Bereichs mit einem Abstand von 3 bis 8 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von 10% bis 20% und bei einer Tiefe von grösser als 8 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von höher als 20% auf. Dabei wird eine Pulver-Zugabemenge von 10% für den MgO-Zement gewählt und ein Gemisch aus aktivem MgO und Kalk in einem Mischverhältnis von 1:1 eingesetzt, wobei gemäss einem Massenverhältnis von 0,8 zwischen Wasser und trockenem Pulver ein MgO-Zement-Schlamm hergestellt wird. Nach der Konstruktionsanforderung werden der Durchmesser des DSM-Pfahls auf 1400 mm, die Mischtiefe auf 20 m, der Aussendurchmesser des belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 auf 600 mm und die Länge eines einzelnen belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 auf 10 m eingestellt.

b. Schalten der Pfahlmaschine in einen Eindringzustand, bis der Spiralbohrkopf 5 drehend bis zu einer Tiefe von 20 m unter der Bodenoberfläche eindringt, wobei der pulvrigem Boden durch den Spiraldrehkopf 5 geschnitten und durch den Mischflügel gemischt wird,

c. Schalten der Pfahlmaschine in einen Anhubzustand, Spritzen von MgO-Zement-Pulver mittels eines Trockenspritzverfahrens bei gleichzeitigem Mischen und Anheben bei einer Tiefe von grösser als 8 m zu der Bodenoberfläche, Spritzen von MgO-Zement mittels eines Schlammspritzverfahrens und Pulverspritzverfahrens innerhalb eines Bereichs mit einem Abstand von bis zu 3 m zu der Bodenoberfläche, womit eine vorläufige Ausformung eines MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers 9 abgeschlossen wird,

e. Einrammen eines ersten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 senkrecht in den Körper des MgO-Zement-DSMPfahls 9 mittels einer Vibrier-Rammverfahrens, Anheben eines zweiten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, wenn sich der oberste Bereich des ersten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 der Bodenoberfläche der natürlichen Gründung 1 annähert, Verbinden des untersten Bereichs des zweiten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 fest mit dem obersten Bereich des ersten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, Rammen des obersten Bereichs des zweiten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, sodass die beiden belüftungsfähigen Rohrpfähle 10 in einem verbunde

CH 713 870 B1 nen Zustand in den MgO-Zement-DSM-Pfahl 9 eingerammt werden, wobei die beiden belüftungsfähigen Rohrpfähle 10 über ihre hohle Abschnitte miteinander verbunden sind,

f. Einrammen einer Edelstahl-Dichthaube 11 in den obersten Bereich des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 und des belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, wobei die Dichthaube 11 einen Durchmesser von 1500 mm und eine Seitenwandhöhe von 1000 mm aufweist, und Einführen eines Belüftungsrohres 12 in den belüftungsfähigen Rohrpfahl 10,

g. Öffnen des Druckregelventils 13 und Einstellen des Belüftungsdrucks auf 300 kPa, sodass Kohlendioxidgas über den belüftungsfähigen Rohrpfahl 9 in den Pfahlkörper des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 hineindiffundiert wird, wobei durch Belüften und Karbonatisierung des Pfahlkörpers des MgO-Zement-DSM-Pfahlkörper 9 ein karbonatisierter MgO-Zement-DSM-Pfahl 15 nach Belüften für 12,0 h erzeugt und die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl fertiggebaut wird.

Viertes Ausführungsbeispiel [0030] Wenn die natürliche Gründung 1 aus Ton besteht, weist die natürliche Gründung innerhalb eines Bereichs mit einem Abstand von bis zu 5 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von geringer als 10% bis 20% und bei einer Tiefe von grösser als 8 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von höher als 20% auf. Dabei wird eine Pulver-Zugabemenge von 15% für den MgO-Zement gewählt und ein Gemisch aus aktivem MgO und Kalk in einem Mischverhältnis von 2:1 eingesetzt. Nach der Konstruktionsanforderung werden der Durchmesser des DSM-Pfahls auf 1400 mm, die Mischtiefe auf 16 m, der Aussendurchmesser des belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 auf 800 mm und die Länge eines einzelnen belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 auf 10 m eingestellt.

[0031] Der Bauvorgang umfasst konkret folgende Schritte:

b. Schalten der Pfahlmaschine in einen Eindringzustand, bis der Spiralbohrkopf 5 drehend bis zu einer Tiefe von 16 m unter der Bodenoberfläche eindringt, wobei der Ton durch den Spiraldrehkopf 5 geschnitten und durch den Mischflügel gemischt wird,

c. Schalten der Pfahlmaschine in einen Anhubzustand, Spritzen von MgO-Zement-Pulver mittels eines Trockenspritzverfahrens bei gleichzeitigem Mischen und Anheben bei einer Tiefe von grösser als 8 m zu der Bodenoberfläche, Spritzen von MgO-Zement mittels eines Schlammspritzverfahrens und Pulverspritzverfahrens innerhalb eines Bereichs mit einem Abstand von bis zu 5 m zu der Bodenoberfläche, womit eine vorläufige Ausformung eines MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers 9 abgeschlossen wird,

e. Einrammen eines ersten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 senkrecht in den Körper des MgO-Zement-DSMPfahls 9 mittels einer Vibrier-Rammverfahrens, Anheben eines zweiten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, wenn sich der oberste Bereich des ersten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 der Bodenoberfläche der natürlichen Gründung 1 annähert, Verbinden des untersten Bereichs des zweiten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 fest mit dem obersten Bereich des ersten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, Rammen des obersten Bereichs des zweiten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, sodass die beiden belüftungsfähigen Rohrpfähle 10 in einem verbundenen Zustand in den MgO-Zement-DSM-Pfahl 9 eingerammt werden, wobei die beiden belüftungsfähigen Rohrpfähle 10 über ihre hohle Abschnitte miteinander verbunden sind,

f. Betonieren des unteren belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 mit einer Betonierdicke von 4 m, Einrammen einer Edelstahl-Dichthaube 11 in den obersten Bereich des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 und des belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, wobei die Dichthaube 11 einen Durchmesser von 1500 mm und eine Seitenwandhöhe von 1000 mm aufweist, und Einführen eines Belüftungsrohres 12 in den belüftungsfähigen Rohrpfahl 10,

g. Öffnen des Druckregelventils 13 und Einstellen des Belüftungsdrucks auf 400 kPa, sodass Kohlendioxidgas über den belüftungsfähigen Rohrpfahl 9 in den Pfahlkörper des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 hineindiffundiert wird, wobei durch Belüften und Karbonatisierung des Pfahlkörpers des MgO-Zement-DSM-Pfahlkörper 9 ein karbonatisierter MgO-Zement-DSM-Pfahl 15 nach Belüften für 12,0 h erzeugt und die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl fertiggebaut wird.

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Fünftes Ausführungsbeispiel [0032] Wenn die natürliche Gründung 1 in ihrer oberen Schicht mit einer Tiefe von bis zu 2m aus Sandboden, in ihrer mittleren Schicht mit einer Tiefe von 2 bis 10 m aus pulvrigem Boden und in dem Bereich mit einer Tiefe von höher als 10 m aus Ton besteht, weist die natürliche Gründung innerhalb eines Bereichs mit einem Abstand von bis zu 2 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von geringer als 10%, innerhalb eines mittleren Bereichs mit einem Abstand von 2 bis 10 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von 10% bis 20% und bei einer Tiefe von grösser als 10 m zu der Bodenoberfläche einen Wassergehalt von höher als 20% auf. Dabei wird eine Pulver-Zugabemenge von 15% für den MgO-Zement gewählt und ein Gemisch aus aktivem MgO, Kalk und Zement in einem Mischverhältnis von 1:1:1 eingesetzt. Nach der Konstruktionsanforderung werden der Durchmesser des DSM-Pfahls auf 1200 mm, die Mischtiefe auf 20 m, der Aussendurchmesser des belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 auf 600 mm und die Länge eines einzelnen belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 auf 10 m eingestellt.

b. Schalten der Pfahlmaschine in einen Eindringzustand, bis der Spiralbohrkopf 5 drehend bis zu einer Tiefe von 20 m unter der Bodenoberfläche eindringt, wobei die natürliche Gründung durch den Spiraldrehkopf 5 geschnitten und durch den Mischflügel gemischt wird,

c. Schalten der Pfahlmaschine in einen Anhubzustand, Spritzen von MgO-Zement-Pulver mittels eines Trockenspritzverfahrens bei gleichzeitigem Mischen und Anheben bei einer Tiefe von grösser als 10 m zu der Bodenoberfläche, Spritzen von MgO-Zement mittels eines Schlammspritzverfahrens und Pulverspritzverfahrens innerhalb eines Bereichs mit einem Abstand von bis zu 2 m zu der Bodenoberfläche, womit eine vorläufige Ausformung eines MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers 9 abgeschlossen wird,

d. Erneutes Absenken und Anheben des Bohrkopfs gemäss Schritt b und c, Wiedermischen des MgO-ZementDSM-Pfahls 9, bis MgO-Zement gleichmässig in dem MgO-Zement-DSM-Pfahl 9 verteilt ist,

e. Einrammen eines ersten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 senkrecht in den Körper des MgO-Zement-DSMPfahls 9 mittels einer Vibrier-Rammverfahrens, Anheben eines zweiten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, wenn sich der oberste Bereich des ersten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 der Bodenoberfläche der natürlichen Gründung 1 annähert, Verbinden des untersten Bereichs des zweiten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10 fest mit dem obersten Bereich des ersten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, Rammen des obersten Bereichs des zweiten belüftungsfähigen Rohrpfahls 10, sodass die beiden belüftungsfähigen Rohrpfähle 10 in einem verbundenen Zustand in den MgO-Zement-DSM-Pfahl 9 eingerammt werden, wobei die beiden belüftungsfähigen Rohrpfähle 10 über ihre hohlen Abschnitte miteinander verbunden sind,

g. Öffnen des Druckregelventils 13 und Einstellen des Belüftungsdrucks auf 400 kPa, sodass Kohlendioxidgas über den belüftungsfähigen Rohrpfahl 9 in den Pfahlkörper des MgO-Zement-DSM-Pfahls 9 hineindiffundiert wird, wobei durch Belüften und Karbonatisierung des Pfahlkörpers des MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers 9 ein karbonatisierter MgO-Zement-DSM-Pfahl 15 nach Belüften für 8,0 h erzeugt und die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl fertiggebaut wird.

[0033] Bisher wurden Grundprinzipien, Hauptmerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung dargestellt und erläutert. Es versteht sich für Fachleute auf diesem Gebiet, dass die vorliegende Erfindung keineswegs durch die vorstehenden Beispiele eingeschränkt wird und die vorstehenden Beispiele und die Beschreibung lediglich einer Erläuterung der Prinzipien der Erfindung dienen, wobei ohne Verlassen der Grundideen und des Umfangs der vorliegenden Erfindung verschiedene Abänderungen und Verbesserungen möglich sind, die ebenfalls unter den beanspruchten Umfang der Erfindung fallen. Der beanspruchte Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beiliegenden Ansprüche und deren Äquivalent definiert.

Claims

Patentansprüche

1. Kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl aus einem karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahl (15) und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl (10) besteht, wobei der belüftungsfähige Rohrpfahl (10) innerhalb des karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahls (15) integriert ist.

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2. Kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim MgO-Zement in dem karbonatisierten MgO-Zement-DSM-Pfahl (15) um ein Gemisch aus aktivem MgO und Brandkalk, ein Gemisch aus aktivem MgO und Zement oder ein Gemisch aus aktivem MgO, Brandkalk und Zement handelt.
3. Kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem belüftungsfähigen Rohrpfahl (10) um einen vorgefertigten Stahlbetonpfahl handelt.
4. Bauverfahren für die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst:

a. Abflachen der Baufläche, Ansetzen einer Misch-Pfahlmaschine, Ausrichten der Bohrstange (2) und des Spiralbohrkopfs (5) der Pfahlmaschine senkrecht auf eine vorgesehene Pfahlposition der natürlichen Gründung (1),

b. Schalten der Pfahlmaschine in einen Eindringzustand, bis der Spiralbohrkopf (5) drehend bis zu einer vorgesehenen Tiefe der natürlichen Gründung (1) eindringt, wobei der Boden der natürlichen Gründung (1) durch den Spiraldrehkopf (5) geschnitten und durch den Mischflügel zerbrochen und gemischt wird,

c. Schalten der Pfahlmaschine in einen Anhubzustand, Spritzen von MgO-Zement bei gleichzeitigem Mischen und Anheben, womit eine vorläufige Ausformung eines MgO-Zement-DSM-Pfahlkörpers (9) abgeschlossen wird,

d. erneutes Absenken und Anheben des Bohrkopfs gemäss Schritt b und c, Wiedermischen des MgO-Zement-DSMPfahls (9), bis MgO-Zement gleichmässig in dem MgO-Zement-DSM-Pfahl (9) dispergiert ist,

e. Einrammen eines belüftungsfähigen Rohrpfahls (10) senkrecht in den MgO-Zement-DSM-Pfahl (9) vor Aushärten des Zementbodens,

f. Einrammen einer Dichthaube (11) in den obersten Bereich des MgO-Zement-DSM-Pfahls (9) und des belüftungsfähigen Rohrpfahls (10), Einführen eines Entlüftungsrohrs (12) über die Dichthaube (11) in den belüftungsfähigen Rohrpfahl (10), wobei das Entlüftungsrohr (12) an dem aus dem Rohrpfahl (10) herausragenden Ende mit einem Kohlendioxid-Vorratsbehälter(14) verbunden ist, wobei an dem Entlüftungsrohr (12) ein Druckregelventil (13) vorgesehen ist,

g. Öffnen des Druckregelventils (13) und Einstellen des Belüftungsdrucks, sodass Kohlendioxidgas über den belüftungsfähigen Rohrpfahl (10) in den Pfahlkörper des MgO-Zement-DSM-Pfahls (9) hineindiffundiert wird, wobei durch Belüften und Karbonatisierung des Pfahlkörpers des MgO-Zement-DSM-Pfahls (9) ein karbonatisierter MgO-ZementDSM-Pfahl (15) erzeugt und die kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl fertiggebaut wird.
5. Bauverfahren für eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrstange (2) der Pfahlmaschine in ihrem oberen Bereich hohl und in ihrem unteren Bereich massiv ausgebildet ist, wobei an dem untersten Bereich der Bohrstange (2) der Pfahlmaschine ein Spiralbohrkopf (5) vorgesehen ist, an dessen oberem Bereich ein Mischflügel befestigt ist, der einen oberen Mischflügel (3) und einen unteren Mischflügel (4) umfasst, zwischen denen Pulverspritzlöcher (7) und Schlammspritzlöcher (8) vorgesehen sind, die versetzt voneinander angeordnet sind, wobei innerhalb der Bohrstange (2) der Pfahlmaschine ferner ein Schlammspritzrohr (6) befestigt ist, das mit den Schlammspritzlöchern (8) dicht verbunden ist.
6. Bauverfahren für eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim MgO-Zement um ein Pulver oder Schlamm handelt, wobei das Pulver aus den Pulverspritzlöchern (7) und der Schlamm aus den Schlammspritzlöchern (8) herausgespritzt werden, wobei das Herausspritzen von MgO-Zement in Form von Pulver oder Schlamm in Abhängigkeit von dem Wassergehalt der natürlichen Gründung (1) bestimmt wird, wobei der MgO-Zement bei einem Wassergehalt von geringer als 10% in Form von Schlamm, bei einem Wassergehalt von höher als 20% in Form von Pulver und bei einem Wassergehalt zwischen 10% und 20% optional gleichzeitig in Form von Pulver und Schlamm herausgespritzt wird.
7. Bauverfahren für eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der MgO-Zement-DSM-Pfahl (9) einen Durchmesser von 500 bis 2000 mm und der belüftungsfähige Rohrpfahl (10) einen Aussendurchmesser von 300 bis 1000 mm aufweist.
8. Bauverfahren für eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der belüftungsfähige Rohrpfahl (10) hydraulisch oder durch Rammen in den Pfahlkörper des MgO-Zement-DSM-Pfahls (9) gedrückt wird und die Länge des belüftungsfähigen Rohrpfahls (10) nicht geringer als die Pfahlkörperlänge des MgO-Zement-DSM-Pfahls (9) ist, wobei bei einer Länge des belüftungsfähigen Rohrpfahls (10), die grösser als die Pfahlkörperlänge des MgO-Zement-DSM-Pfahls (9) ist, MgO-Zement-stabilisierter Boden oder Beton in den belüftungsfähigen Rohrpfahl (10) gefüllt wird, bis er bündig mit der Unterseite des MgO-Zement-DSM-Pfahls (9) abschliesst.
9. Bauverfahren für eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichthaube (11) aus Hartplastik oder Edelstahl besteht und einen Innendurchmesser aufweist, der gleich oder grösser als der Aussendurchmesser des MgO-ZementDSM-Pfahlkörpers (9) ist, wobei die Tiefe der Seitenwand der Dichthaube (11) zwischen 100 und 1000 mm liegt.

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10. Bauverfahren für eine kombinierte Gründung aus einem karbonatisierten DSM-Pfahl und einem belüftungsfähigen Rohrpfahl nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt g der Belüftungsdruck nicht geringer als 200 kPa ist und die Belüftungs- und Karbonatisierungsdauer in Abhängigkeit von der Eigenschaft des Bodens bestimmt wird, wobei die Belüftungs- und Karbonatisierungsdauer bei Sandboden zwischen 3,0 und 6,0 h, bei pulvrigem Boden zwischen 6,0 und 12,0 h und bei Tonboden zwischen 8,0 und 12,0 h liegt.