DE102014117169B4 - Pile for hydraulic engineering and method for rehabilitation of piles - Google Patents
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- E02D37/00—Repair of damaged foundations or foundation structures
Abstract
Pfahl für wasserbauliche Anlagen dadurch gekennzeichnet, dass ein Stumpf (7) und ein Zapfen (6), welcher einen geringeren Durchmesser als der Stumpf (7) aufweist, fest miteinander verbunden sind, und der Zapfen (6) mit einem Rohr (2) ummantelt ist, welches seinerseits fest mit dem Stumpf (7) verbunden ist. Post for hydraulic engineering systems, characterized in that a stump (7) and a pin (6), which has a smaller diameter than the stump (7) are fixedly connected to each other, and the pin (6) with a tube (2) sheathed is, which in turn is firmly connected to the stump (7).
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Pfahl für wasserbauliche Anlagen und ein Verfahren zur Reparatur und zur Sanierung von Pfählen, Buhnen, Pollern und Dalben, insbesondere aus Holz, in wasserbaulichen Anlagen, wie Hafenanlagen und meerestechnischen Küstenschutzanlagen.The invention relates to a pile for hydraulic structures and a method for repairing and rehabilitating piles, groynes, bollards and dolphins, in particular of wood, in hydraulic structures, such as port facilities and marine technology coastal protection.
Bisher wurden zumeist Rammpfähle aus einheimischen Nadelhölzern für den Wasserbau verwendet. Die Pfähle werden immer mehr von dem sich ausbreitenden Bohrpfahlwurm „Teredo Navalis“ befallen oder sind bei zunehmendem Alter zumeist im Kopf stark vermodert. Im ursächlichen Zusammenhang ist von einem Pilzbefall auszugehen. Die Pilzsporen benötigen Sauerstoff und Feuchtigkeit um sich entwickeln zu können. Darum ist das Holz der Pfähle unterhalb der Wasserlinie nicht befallen und somit gesund. Der Teredo Navalis Befall findet ebenfalls im Bereich des Wasserpasses statt.So far, mostly piles made of native conifers were used for hydraulic engineering. The piles are increasingly infested by the sprawling borehole worm "Teredo Navalis" or are mostly badly decomposed in the head as they grow older. In the causal connection is to assume a fungal infection. The fungal spores need oxygen and moisture to develop. Therefore, the wood of the piles below the waterline is not affected and thus healthy. The Teredo Navalis infestation also takes place in the area of the water pass.
Weitere Verschleißprozesse werden durch mechanische Belastungen, z.B. durch seitlichen Druck durch schiebendes Eis und seitliche Anstöße durch Schiffe und Wellen und durch pflanzlichen oder tierischen Bewuchs hervorgerufen.Further wear processes are caused by mechanical stresses, e.g. caused by lateral pressure from sliding ice and lateral impacts by ships and waves and by plant or animal growth.
Die bisher häufigste praktizierte Methode einer Instandsetzung der Pfähle ist ihre Erneuerung durch Ziehen der alten und Einrammen neuer Pfähle. Das erfordert einen hohen technischen Aufwand durch geeignete Geräte, die Pfähle ziehen und rammen können, einen hohen Materialaufwand und eine teilweise größere Störung der Natur auch im angrenzenden Umfeld.The most common method of repairing the piles has been their renewal by pulling the old and driving in new piles. This requires a high technical effort through suitable equipment that can pull and ram piles, a high cost of materials and a partial major disruption of nature in the adjacent environment.
In der Offenbarungsschrift
In den Patentveröffentlichungen
Nachteilig hierbei ist, dass der erneuerte hölzerne Teil des Pfahls wiederum wetterbedingten Verwitterungsprozessen ausgesetzt ist. Zusätzlich entsteht durch die Verbindung des Rohres an den neuen Teil des Pfahls durch Bolzen eine Eintrittsmöglichkeit von Wasser vom außenliegenden Wasser-Luft-Bereich zum Holz. Diese wiederum erhöht das Risiko einer Pfahlverrottung an diesen Stellen.The disadvantage here is that the renewed wooden part of the pile is in turn exposed to weather-related weathering processes. In addition, the connection of the pipe to the new part of the pile by bolts creates a possibility of entry of water from the outside water-air area to the wood. This in turn increases the risk of pile rotting at these sites.
Andere Verfahren, wie in
Der Nachteil bei dieser Methode entsteht durch die Verwendung der Epoxydharz-Zusammensetzung im Wasser. Den Vorteilen des geringen Schwunds beim Aushärten, der hohen Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit stehen die Nachteile des hohen Preises und die schlechten Eigenschaften während der Verarbeitung gegenüber. Epoxydharz ist giftig und umweltschädigend. Zudem kann es nur bei Temperaturen über 10°C verarbeitet werden.The disadvantage of this method arises from the use of the epoxy resin composition in the water. The advantages of low cure shrinkage, high strength, hardness, and abrasion resistance are offset by the disadvantages of high cost and poor properties during processing. Epoxy resin is toxic and harmful to the environment. In addition, it can only be processed at temperatures above 10 ° C.
In
Durch Eisbildung im Winter und Wasserstandsschwankungen entsteht ein Zug auf den Pfahl. Beton ist druckfest, aber nicht zugfest. Durch die Verwendung von Bewehrungstählen wird dem entgegengewirkt. Jedoch können die eingearbeiteten Betonstähle anfangen zu rosten und durch die Einwirkung von Wasser und Luft chemische Reaktionen hervorrufen.Ice formation in winter and water level fluctuations create a pull on the pile. Concrete is pressure-resistant, but not tensile. This is counteracted by the use of reinforcing steel. However, the incorporated reinforcing bars may begin to rust and cause chemical reactions by the action of water and air.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es einen Pfahl bereitzustellen, der Umweltbedingungen länger standhält und mit dem ein Verfahren zur Sanierung von Pfählen in wasserbaulichen Anlagen ermöglicht wird.The object of the invention is to provide a pile that can withstand environmental conditions longer and with which a method for the rehabilitation of piles in hydraulic structures is made possible.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Pfahl, welcher sich aus einem Stumpf und einem, bevorzugt mit dem Stumpf fest verbundenen Zapfen zusammensetzt. Der Zapfen kann auch in den Stumpf fest eingefügt oder angefügt sein. Der Zapfen weist einen geringeren Durchmesser als der Stumpf auf. Der Zapfen ist mit einem Rohr ummantelt, welches seinerseits fest mit dem Stumpf verbunden ist. Das Rohr erstreckt sich in seiner Länge von unterhalb einer mittleren Niedrigwasserlinie bis über eine mittlere Hochwasserlinie.The object is achieved by a pile, which consists of a stump and a, preferably composed with the stump fixedly connected pin. The pin can also be firmly inserted or attached in the stump. The pin has a smaller diameter than the stump. The pin is covered with a tube, which in turn is firmly connected to the stump. The length of the pipe extends from below a mean low water line to above a mean high water line.
Die feste Verbindung zwischen Rohr und Stumpf erfolgt über ein Verbindungselement, z.B. einer Stange, welches längs im Stumpf verankert ist.The rigid connection between the tube and the stump is made by a connecting element, e.g. a rod, which is anchored longitudinally in the stump.
Für eine Ausführungsform ist unterhalb eines oberen Rohrendes im Rohr und quer zur Rohrachse eine Scheibe, ein Flacheisen oder ähnliches eingebracht. Die Scheibe ist fest mit dem Rohr verbunden und mittig mit einer Bohrung versehen. Durch die Bohrung ist das Verbindungselement hindurch geschoben und oberhalb der Scheibe mittels eines Befestigungselementes gesichert. Das Rohr ist mit einem Deckel fest verschlossen.For one embodiment, a disc, a flat iron or the like is introduced below an upper tube end in the tube and transverse to the tube axis. The disc is firmly connected to the tube and provided in the center with a hole. Through the bore, the connecting element is pushed through and secured above the disc by means of a fastening element. The tube is tightly closed with a lid.
Für eine weitere Ausführungsform ragt das Verbindungselement bis über das obere Ende des Rohres und wird durch eine mittige Bohrung im Deckel geführt. Oberhalb des Deckels wird das Verbindungselement mit dem Befestigungselement gesichert.For a further embodiment, the connecting element projects beyond the upper end of the tube and is guided through a central bore in the lid. Above the lid, the connecting element is secured with the fastening element.
Der Stumpf sowie der Zapfen bestehen bevorzugt aus Holz oder Beton. Das Rohr besteht bevorzugt aus Materialien, welche salzwasser-, temperatur-, verwitterungs- und UV-beständig sind und genügend Festigkeit haben, wie beispielsweise Stahl oder faserverstärkte Kunststoffe.The stump and the pin are preferably made of wood or concrete. The tube is preferably made of materials that are salt water, temperature, weathering and UV resistant and have sufficient strength, such as steel or fiber reinforced plastics.
Bei dem Verfahren zur Sanierung von Pfählen für wasserbauliche Anlagen wird der beschädigte Teil des Pfahls entfernt und durch ein Rohr ersetzt. Erfindungsgemäß wird dafür der Pfahl bis unter eine mittlere Niedrigwasserlinie auf einen geringeren Durchmesser gebracht, so dass ein Stumpf mit einem Zapfen entsteht. In den Stumpf mit Zapfen wird mittig eine Bohrung eingebracht. Auf den Zapfen wird das Rohr gesetzt, welches sich in seiner Länge von unterhalb der mittleren Niedrigwasserlinie bis über eine mittlere Hochwasserlinie erstreckt. Der Zapfen ist in seinen Abmessungen den inneren Abmessungen des Rohres angepasst. Über eine im Rohr quer zur Rohrachse fest angeordnete Scheibe, ein Flacheisen oder ähnliches, oder über einen, das Rohr abschließenden Deckel wird ein Verbindungselement in die Bohrung eingefügt und am Rohr befestigt.In the process of rehabilitation of piles for hydraulic engineering, the damaged part of the pile is removed and replaced with a pipe. According to the invention, the pile is brought to below a medium low-water line to a smaller diameter, so that a stump is formed with a pin. In the stump with pin center a hole is introduced. On the cones, the pipe is set, which extends in length from below the middle low water line to a mean flood line. The pin is adapted in its dimensions to the inner dimensions of the tube. About a fixed pipe in the tube fixed to the tube axis, a flat iron or the like, or via a, the tube final lid, a connecting element is inserted into the bore and fixed to the pipe.
Für eine Ausführungsform wird der Innenraum des Rohres mit Beton oder einem anderen Material gefüllt, um großen axialen Belastungen Rechnung tragen zu können. Dafür sind in der Scheibe Bohrungen vorgesehen, die ein Befüllen mit Beton ermöglichen. Dies ist beispielsweise erforderlich bei Tragpfählen einer Steganlage oder eines sonstigen Bauwerkes. Dadurch wird die vertikale Last nicht nur über die Stirnfläche des Rohres abgetragen, sondern zusätzlich über die Stirnfläche des Pfahls.For one embodiment, the interior of the tube is filled with concrete or other material to accommodate large axial loads. For drilling holes are provided in the disc, which allow filling with concrete. This is required, for example, in the case of bearing piles of a bridge system or other construction. As a result, the vertical load is removed not only over the end face of the tube, but also on the end face of the pile.
Vorteil der Erfindung ist es, durch den erfindungsgemäßen Pfahl vorhandene verrottete Holzpfähle zu sanieren, aber auch neue Pfähle in der beschriebenen Art einzusetzen. Die neuartigen Pfähle sind für eine Lebensdauer von mindestens 50 Jahren konzipiert und gehen damit weit über die Lebensdauer herkömmlicher Holzpfähle hinaus.Advantage of the invention is to redevelop existing rotted wood posts by the inventive pile, but also to use new piles in the manner described. The new piles are designed to last at least 50 years, far beyond the life of conventional wooden piles.
Durch die feste Verbindung zwischen dem Rohr und dem Stumpf hält der Pfahl Zug- und Druckbelastungen beispielsweise durch Eis bei Wasserstandsschwankungen bzw. durch schiebendes Eis, seitliche Anstöße durch Schiffe und Wellen, stand. Zudem bietet das Rohr, bei einer Verwendung von beispielsweise Stahl oder faserverstärkten Kunststoffen, durch seine kleinere und glattere Wandungsfläche im Vergleich zu einem Holzpfahl dem Eis weniger Angriffsfläche.Due to the firm connection between the pipe and the stump, the pile holds tensile and compressive loads, for example, ice in water level fluctuations or by sliding ice, lateral impacts by ships and waves, stood. In addition, the tube offers, with a use of steel or fiber-reinforced plastics, for example, because of its smaller and smoother wall surface compared to a wooden pile the ice less attack surface.
Des Weiteren wird durch die Verwendung von witterungsbeständigen Materialien, wie beispielsweise Stahl oder faserverstärkten Kunststoffen, für das Rohr die Haltbarkeit des Pfahls verlängert. Insbesondere bei Holzpfählen ist ein Pilzbefall des übrigen Holzbereiches des Pfahls nicht möglich, da auch der Verbindungsbereich unter Wasser liegt. In der Regel ist das Holz der Pfähle unterhalb der Wasserlinie nicht befallen und somit gesund.Furthermore, the use of weather-resistant materials, such as steel or fiber-reinforced plastics, for the pipe prolongs the life of the pile. In particular, with wooden posts a fungal attack of the remaining wood area of the pile is not possible because the connection area is under water. As a rule, the wood of the piles below the waterline is not affected and therefore healthy.
Ausführung der ErfindungEmbodiment of the invention
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung erläutert.The invention will be explained with reference to a drawing.
In
Der Zapfen
Für die zweite, hier nicht dargestellte Ausführungsform kann auch das Verbindungselement
Durch diese Anordnung wird das Rohr
Bestehende Pfähle können durch Sanierung in die oben beschriebene Form gebracht werden. Dazu wird der verrottete, beschädigte oder von Teredo Navalis befallene Pfahl im Bereich der Mittelwasserlinie
Da es sich bei dem vorhergehenden, detailliert beschriebenen Verfahren zur Pfahlsanierung um ein Ausführungsbeispiel handelt, kann es in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können auch die konkreten Ausgestaltungen des Verfahrens in anderer Form als in der hier beschriebenen erfolgen. Weiter schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.Since the foregoing method of pile remediation described in detail is an embodiment, it may be readily modified by one skilled in the art to a great extent without departing from the scope of the invention. In particular, the concrete embodiments of the method can also take place in a form other than that described here. Further, the use of the indefinite article "on" does not preclude that the features in question may also be duplicated.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Deckelcover
- 22
- Rohrpipe
- 2121
- Rohrendepipe end
- 33
- Befestigungselementfastener
- 44
- Scheibedisc
- 4141
- Bohrungdrilling
- 55
- Verbindungselementconnecting member
- 66
- Zapfenspigot
- 77
- Stumpfdull
- MWMW
- MittelwasserlinieMeans waterline
- MHWMHW
- mittlere Hochwasserliniemiddle flood line
- MNWMNW
- mittlere Niedrigwasserliniemedium low-water line
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