DE102004045799B3

DE102004045799B3 - Verfahren und Anlage zur Herstellung von Betonsäulen kleineren Durchmessers im Boden

Info

Publication number: DE102004045799B3
Application number: DE200410045799
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Möbius
Original assignee: Josef Mobius Bau-Aktiengesellschaft; JOSEF MOEBIUS BAU AG
Current assignee: Josef Mobius Bau-Aktiengesellschaft; JOSEF MOEBIUS BAU AG
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2024-09-23

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Betonsäulen kleineren Durchmessers im Boden zur Abtragung von Bauwerks- und/oder Verkehrslasten, bei dem ein Rohr im Verdrängungsverfahren in den Boden getrieben wird, wobei das nach unten offene Verdrängungsrohr zunächst vollständig mit Beton gefüllt und anschließend mit dem eingeschlossenen Beton in den Boden eingetrieben wird, wobei Mittel vorgesehen werden, die verhindern, dass der Beton während des Eintreibverfahrens nach oben herausgeschoben und dass anschließend das Verdrängungsrohr herausgezogen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren bzw. eine Anlage zur Herstellung von Betonsäulen kleineren Durchmessers im Boden nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, bzw. des Patentanspruchs 9.
Weiche, nicht tragfähige Böden müssen verbessert werden, damit Bauwerks- und Verkehrslast abgetragen werden können. Es ist bekannt, gering tragfähige Böden durch Einfräsen von hydraulischen Bindemitteln in vertikaler und horizontaler Richtung zu verbessern. Zur Durchführung dieses Verfahrens sind unterschiedliche Grab-, Bohr- und/oder Fräswerkzeuge bekannt geworden. Es ist ferner bekannt, zur Bodenver besserung Schottersäulen in Abständen in den Boden einzubringen. Zuvor wird mit einem Bohrwerkzeug oder einem Rohr ein säulenartiges Loch im Boden hergestellt, bevor der Schotter eingefüllt wird. Es ist auch bekannt, den Schotter mit Bindemitteln zu stabilisieren.
Es ist ferner bekannt, zur Abtragung von Bauwerks- und Verkehrslasten in einen weichen Boden Sand-, Beton- oder Stahlsäulen einzubauen.
Bei der Herstellung von sogenannten Ortbetonsäulen oder -pfählen ist es üblich, den Hohlraum im Boden durch ein Bohrverfahren herzustellen. Hierzu wird entweder der beim Bohren anfallende Boden entsorgt oder es erfolgt eine Bodenverdrängung mit einem hohlen Bohrrohr, bevor der Beton in das Verdrängungsrohr eingefüllt wird. Das Verdrängungsrohr weist am unteren Ende einen Verschluß auf, zumeist in Form einer Fußplatte, die das Verdrängungsrohr während des Eintreibens verschließt und beim Ziehen des Rohres im Boden verbleibt ( DE 100 13 446 A1 ).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Anlage zur Herstellung von Betonsäulen kleineren Durchmessers im Boden zur Abtragung von Bauwerks- und Verkehrslasten anzugeben, mit dem schnell und kontrolliert Betonsäulen in Weichschichten erstellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Patentanspruch 1 bzw. im Patentanspruch 9 gelöst.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird nach dem Herausziehen des Verdrängungsrohrs am oberen Ende der Betonsäule eine kopfförmige Aufweitung aus Beton hergestellt. Dadurch kann die Säule später Bauwerks- und Verkehrslasten besser aufnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere für sogenannte Kleinsäulen geeignet mit einem Durchmesser von 15 bis 60 cm.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Betonsäulen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sieht ein verfahrbares Trägergerät für einen Mäkler vor, in dem eine Führung für ein Verdrängungsrohr vorgesehen ist. Der Mäkler weist Mittel auf zum Eintreiben des Verdrängungsrohrs, insbesondere eine Seilwinde und eine Spannvorrichtung, die mit dem oberen Ende des Verdrängungsrohrs in Eingriff bringbar ist, um das Rohr mit Hilfe der Seilwinde einzutreiben. Bei etwas festeren Böden kann angeraten sein, alternativ oder zusätzlich einen Vibrationsrüttler für das Eintreiben des Rohres zu verwenden. Eine Betonpumpe befindet sich entweder am Trägergerät oder neben diesem und ist über einen Betonschlauch mit dem Ende des Verdrängungsrohrs verbunden. Bei einer kontinuierlichen Befüllung des Verdrängungsrohrs kann der Betonschlauch ständig mit diesem verbunden bleiben. Daher ist es zweckmäßig, wenn die Betonpumpe auf einem fahrbaren Gerät angeordnet ist, das an das fahrbare Trägergerät angehängt oder angekuppelt werden kann. Bei der Verbindung des Betonschlauchs mit dem Verdrängungsrohr im Mäklergerät ist nur Sorge dafür zu tragen, dass der Betonschlauch der Bewegung des Verdrängungsrohrs folgen kann. Daher ist vorzugsweise eine Speicherschlaufe oder dergleichen am Mäklergerät angehängt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das nach unten offene Verdrängungsrohr zunächst vollständig mit Beton gefüllt und anschließend mit dem eingeschlossenen Beton in den Boden eingetrieben, wobei Mittel vorgesehen werden, die verhindern, dass der Beton während des Eintreibverfahrens nach oben herausgeschoben wird. Anschließend wird das Verdrängungsrohr herausgezogen unter Belassung der Betonsäule im Boden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Verdrängungsrohr mit üblichem Gerät eingetrieben, zum Beispiel einem Mäklergerät, das mit einer Vorschubeinheit für das abzuteufende Verdrängungsrohr versehen ist. Bei schwerer zu durchdringenden Bodenschichten kann wahlweise oder zusätzlich ein Vibrationsrüttler eingesetzt werden, der mit dem oberen Ende des Verdrängungsrohrs verspannt wird. Erfindungswesentlich ist jedoch, dass das Verdrängungsrohr unten offen ist und vor dem Eintreiben in den Boden mit Beton aufgefüllt ist. Der Beton dient dabei als Verschluß oder Stopfen, der dem Boden beim Eintreiben des Verdrängungsrohrs ausreichend Widerstand entgegensetzt. Dies kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass das Verdrängungsrohr während des Eintreibens am oberen Ende druckdicht verschlossen wird, wodurch die Betonsäule im Rohr nicht nach oben herausgeschoben wird. Das vorangehende Auffüllen des Verdrängungsrohrs mit Beton bewirkt, dass die Säule im Boden ohne Abrisse oder Löcher hergestellt werden kann.
Besonders bevorzugt ist die Verbindung der Betonpumpe mit dem Verdrängungsrohr, die während des Eintreibens des Verdrängungsrohrs einen ausreichenden Gegendruck erzeugt.
Vorzugsweise wird dem Beton ein Mittel zugegeben, das dem fließfähigen Beton thixotrope Eigenschaften verleiht. Dadurch kann das Verdrängungsrohr mit dem eingefüllten Beton bewegt werden, ohne dass der Beton nach unten herausfällt.
Besonders bevorzugt ist nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Verdrängungsrohr während des Herausziehens kontinuierlich mit Beton gefüllt und im gefüllten Zustand zur nächsten Eintreibstelle bewegt wird. Mit Hilfe dieses Verfahrens kann das Herstellen von Betonsäulen besonders schnell vonstatten gehen. Die kontinuierliche Befüllung des Verdrängungsrohrs mit Beton sichert vor allen Dingen eine abrissfreie Betonsäule. Darüber hinaus wird durch das kontinuierliche Nachfüllen des Betons das Ziehen des Verdrängungsrohrs relativ zur Betonsäule im Boden erleichtert. Mögliche Einschnürungen der Betonsäule durch partiell seitlich einwirkende Bodenkräfte werden dadurch weitgehend vermieden. Dadurch wird eine saubere zylindrische Betonsäule erhalten. Dadurch, dass die Pumpe mit einem nicht unerheblichen Druck Beton in das Verdrängungsrohr befördert, kann der Hubvorgang des Verdrängungsrohrs unmittelbar über den Pumpendruck gesteuert werden, wodurch besonders gewährleistet ist, dass die Säule kontinuierlich ohne Abrisse, Löcher oder Einschnürungen hergestellt wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass während oder nach einer ersten Phase des Herausziehens des Verdrängungsrohrs Beton nachgefördert wird zur Ausbildung eines Säulenfußes. Die Herstellung des tragfähigen Säulenfußes kann wiederum über den Pumpendruck gesteuert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt eine Seitenansicht einer Anlage nach der Erfindung in schematischer Darstellung ohne Verdrängungsrohr.
2 zeigt die Anordnung eines Verdrängungsrohrs in der Anlage nach 1, das mit Beton gefüllt ist.
3 zeigt den Zustand der Anlage nach 2 nach dem Eintreiben des Verdrängungsrohrs.
4 zeigt den Zustand der Anlage nach 3 nach dem Ziehen des Verdrängungsrohrs und vor dem Herstellen einer weiteren Betonsäule.
5 zeigt eine Draufsicht auf die Anlage nach 1.
In den 1 bis 5 ist ein Baggerfahrzeug 10 mit einem Ausleger 12 als Trägergerät für ein Mäklergerät 14 gezeigt. Das Mäklergerät 14 weist eine Seilwinde 16 auf, die motorgetrieben ist und mit einer sogenannten Stitcherausrüstung 18 versehen ist, mit deren Hilfe es möglich ist, einen länglichen Gegenstand, wie ein Rohr, vertikal in die Erde zu treiben, oder auch wieder hochzuholen. Derartige Stitcherausrüstungen werden zum Beispiel bei sogenannten Vertikaldrainagen eingesetzt, bei denen ein Drainagedocht in den Boden eingetrieben wird. Zur Stitcherausrüstung 18 gehört auch eine Führung für ein einzutreibendes Rohr. Da die Einzelheiten eines derartigen Mäklers mit der Stitcherausrüstung bekannt sind, soll auf diese im einzelnen nicht eingegangen werden.
Wie aus der Zusammenschau von 1 und 5 hervorgeht, ist ein Fahrzeug 20 vor oder hinter dem Trägergerät 10 angeordnet, das eine nicht weiter dargestellte Betonpumpe enthält. Die Betonpumpe ist mit einem Betonschlauch 22 verbunden, der bei 24 beziehungsweise 28 eine Speicherschleife aufweist.
In 2 ist gezeigt, wie ein Verdrängungsrohr 30 im Mäkler gehalten ist. Das Verdrängungsrohr ist nach unten offen, und an das obere Ende ist der Betonschlauch 22 druckdicht angeschlossen, wie bei 32 angedeutet. Das Verdrängungsrohr 30, zum Beispiel mit einem Durchmesser von 20 cm, ist bereits mit Beton gefüllt. Der Beton ist thixotrop eingestellt, so dass er wie in der in 2 gezeigten Position des Verdrängungsrohrs 30 nicht aus diesem herausfällt. In 3 ist die Position des Verdrängungsrohrs 30 nach dem Eintreiben durch das Mäklergerät 14 in eine Weichbodenschicht 34 gezeigt. Das Eintreiben des Verdrängungsrohrs 30 erfolgt bei Aufrechterhaltung des Anschlusses 32 des Betonschlauchs 22. Die Betonpumpe erzeugt einen ausreichenden Gegendruck, so dass die Betonfüllung im Verdrängungsrohr 30 wie ein unverdrängbarer Stopfen wirkt. Das Verdrängungsrohr 30 wird eine gewisse Strecke in die unter der Schicht 34 liegende tragfähige Schicht 36 eingetrieben und anschließend ein wenig angehoben, so dass bei Weiterförderung einer vorgegebenen Menge an Beton nach einer kurzen Anhebensphase ein stabiler Fuß 38 aus Beton für die anschließende Betonsäule hergestellt wird. Dieser ist bei 40 in 4 zu erkennen. Durch Aufrechterhaltung des Pumpendrucks beziehungsweise bei kontinuierlicher Förderung kann das Ziehen des Verdrängungsrohrs 30 mit Hilfe des Mäklergeräts 14 durch den Pumpendruck gesteuert werden. In jedem Falle wird jedoch das Ziehen des Rohrs gegenüber dem Beton erleichtert, so dass sich eine im Durchmesser kontinuierliche Betonsäule 40 ergibt, die weder Ausbeulungen, Einschnürungen, Löcher noch Abrisse oder dergleichen aufweist. Nach dem endgültigen Anheben des Verdrängungsrohrs 30 ist dieses bereits wieder mit Beton gefüllt und kann zum nächsten Einbringort bewegt werden. Zur Herstellung einer kopfartigen oberen Erweiterung 42 wird vor dem endgültigen Entfernen des Verdrängungsrohrs 30 eine entsprechende Auffüllung vorgenommen, wie sie in 4 dargestellt ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Betonsäulen kleineren Durchmessers im Boden zur Abtragung von Bauwerks- und/oder Verkehrslasten, bei dem ein Rohr im Verdrängungsverfahren in den Boden getrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das nach unten offene Verdrängungsrohr zunächst vollständig mit Beton gefüllt und anschließend mit dem eingeschlossenen Beton in den Boden eingetrieben wird, wobei Mittel vorgesehen werden, die verhindern, dass der Beton während des Eintreibverfahrens nach oben herausgeschoben und dass anschließend das Verdrängungsrohr herausgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungsrohr während des Eintreibvorgangs am oberen Ende druckdicht verschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an das obere Ende des Verdrängungsrohrs eine Betonpumpe angeschlossen wird, die während des Eintreibvorgangs einen Gegendruck erzeugt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Beton ein Zusatzmittel hinzugefügt wird, das diesem thixotrope Eigenschaften verleiht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach einer ersten Phase des Herausziehens des Verdrängungsrohrs Beton nachgefördert wird zur Ausbildung eines Säulenfußes.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Herausziehen des Verdrängungsrohrs am oberen Ende der Betonsäule eine kopfförmige Aufweitung mit Beton hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungsrohr während des Herausziehens kontinuierlich mit Beton gefüllt und im gefüllten Zustand zur nächsten Eintreibstelle bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonsäulen durch entsprechende Neigung des Mäklergerätes auch unter einer vorgegebenen Neigung in den Boden eingebaut werden, um auch nicht ausschließlich lotrechte Lasten aufnehmen zu können.
Anlage für die Herstellung von Betonsäulen kleineren Durchmessers im Boden nach dem Verfahren gemäß einer der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: • ein fahrbares Trägergerät (10) mit einem Mäkler (14) • eine Führung im Mäkler (14) für ein unten offenes Verdrängungsrohr (30) • eine Spannvorrichtung für das Verdrängungsrohr (30), die mit dem Seil einer Seilwinde (16) am Mäkler verbindbar ist • eine Betonpumpe (20) am oder neben dem Trägergerät • einem Betonschlauch (22) zwischen der Betonpumpe (20) und einem druckdichten Anschluss (32) am oberen Ende des Verdrängungsrohrs (30)
Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betonpumpe (20) auf einem fahrbaren Gestell angeordnet ist, das an das fahrbare Trägergerät (10) angehängt wird.
Anlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Mäkler (14) eine Speicherschlauchlänge des Betonschlauches (22) gehalten ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem oberen Ende des Verdrängungsrohrs ein Vibrationsrüttler am Mäkler (14) anbringbar ist.