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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Ortbetonpfäh1en Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Ortbetonpfählen unter
Verwendung eines Vortreibrohres, bei dein in das niedergebrachte Vortreibrohr eine
dieses kolbenartig abschließende, mit dem Pfahlbeton belastete Fußplatte abgesenkt
wird.
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Es ist ein Verfahren dieser Art bekannt, bei dem ein durch eine öffnung
der Fußplatte hindurchgeführtes Rohr beim Absenken der Fußplatte zu@ nächst zum
Austreiben von Grundwasser und nach dem Absenken der Fußplatte mit dem Beton weiter
eingerammt und dann als Einpreßrohr für Verfestigungsstoffe verwendet wird. Durch
das Einpressen solcher Stoffe in der bekannten Weise kann zwar ein verbreiterter
Pfahlfuß gebildet, der Beton im Pfahlschaft jedoch nicht verdichtet werden. Hierfür
ist es vielmehr erforderlich, den Beton in bekannter Weise z. B. mittels im Innern
des Vortreibrohres arbeitender Stampf oder Rüttelvorrichtungen zu bearbeiten, wobei
zugleich das Vortreibrohr gezogen werden kann. Diese Bearbeitung bedingt aber, daß
die meist verwendete Bewehrung des Pfahles nur in einem solchen Bereich angeordnet
und derart ausgebildet sein muß, daß genügend Raum für den Einsatz der Stampf- oder
Rüttelvorrichtungen zur Verfügung steht. Trotzdem kann es leicht vorkommen, daß
die Bewehrung durch diese Verdichtungsvorrichtungen beschädigt wird oder daß die
Verdichtungsvorrichtungen in der erforderlichen Bewegung durch die Bewehrung gehindert
werden. Der Beton des Pfahlschaftes könnte, wie weiterhin bei der Herstellung von
Ortbetonpfählen in der erwähnten Weise bekannt ist, auch dadurch verdichtet werden,
daß pneumatischer oder hydraulischer Druck unmittelbar auf den Pfahlbeton von oben
zur Einwirkung gebracht wird. Hierfür ist es aber außer der Bereitstellung von Vorrichtungen
zur Erzeugung des Preßdruckes erforderlich, die Vortreibhülse am Kopf dicht abzuschließen,
damit der Preßdruck auch in genügendem Maße auf den Beton einwirken kann. Schließlich
könnte der Pfahlbeton auch durch auf mechanische Weise in senkrechter Richtung erzeugten
Preßdruck verdichtet werden, indem an der Fußplatte befestigte Stäbe mit Schraubengewinden
oder ähnliche Mittel durch eine den Beton oben abschließende Haube oder Platte hindurchgeführt
werden, die mittels Muttern od. dgl. gegen die Fußplatte bewegbar ist.
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Es ist ferner beim Herstellen von Ortbetonpfählen mittels eines Vortreibrohres
unter Verdichtung des Pfahlbetons durch von oben auf ihn wirkenden mechanischen,
pneumatischen oder hydraulischen Preßdruck bekannt, beim Ziehen des Vortreibrohres
auf den in dieses bis nahezu an sein oberes Ende eingefüllten Beton unter Aufrechterhaltung
des von oben wirkenden Preßdruckes eine Rüttelwirkung auszuüben, indem das Vortreibrohr
während des Ziehens durch eine in Richtung der Pfahlachse oder quer hierzu wirkende
Rüttelvorrichtung in entsprechende Schwingungen versetzt wird. Auch bei diesem bekannten
Verfahren bestehen aber die Nachteile, daß eine in dem Pfahl einzubettende Bewehrung
für die Anwendung einer in dem Vortreibrohr arbeitenden mechanischen Verdichtungsvorrichtung
wenig Platz läßt und durch eine solche Vorrichtung leicht beschädigt werden kann
oder daß eine Vorrichtung zur Erzeugung des pneumatischen oder hydraulischen Preßdruckes
und außer dieser ein druckdichter Abschluß des oberen Endes des Vortreibrohres in
Form einer mit Ventilen versehenen Verschlußhaube erforderlich ist.
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Ein derartiger oberer Abschluß des Vortreibrohres ist auch bei einem
anderen bekannten Verfahren erforderlich, bei dem der gesamte Pfahlbeton durch ein
in der Längsachse des Vortreibrohres angeordnetes Einpreßrohr, das mit der Verschlußhaube
verbunden ist, eingepreßt wird und bei dem von Zeit zu Zeit, wenn der Beton in dem
Vortreibrohr eine bestimmte Höhe erreicht hat, der Arbeitsdruck über den normalen
Betriebsdruck erhöht wird, um bei gleichzeitigem Heben des Vortreibrohres den Beton
und das anstehende Erdreich zu verdichten.
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Weiterhin ist ein Verfahren zum Herstellen von Ortbetonpfählen bekannt,
bei dem in das abgesenkte Vortreibrohr ein mit einer unteren Erweiterung versehenes
mittleres Rohr eingebracht, dann der Pfahlbeton unter Umhüllung des mittleren Rohres
in das Vortreibrohr bei gleichzeitigem Ziehen desselben in
üblicher
Weise eingefüllt oder eingepreßt wird und anschließend an das Ziehen des Vörtreibrohres
das mittlere Rohr unter Einfüllen oder Einpressen von Beton durch dieses hindurch
hochgezogen wird. Bei diesem bekannten Verfahren soll zwar durch das Hochziehen
des mittleren Rohres bei gleichzeitigem Nachpressen von BetQh eine. Verstärkung
des vorher betonierten Pfahles entsprechend dem Maß der Erweiterung des mittleren
Röhres erreicht werden. Hierfür besteht aber die*aktisch kaum erreichbare Voraussetzung,
daß der Pfahlbeton einerseits nicht in zu flüssigem Zustand in das Vortreibrohr
angebracht wird, da er sonst beim Hochziehen des mit der Erweiterung versehenen-
Einfüll- oder Einpreßrohres einfach ausweicht, ohne verdichtet zu werden, andererseits
aber der Beton, was bei steiferer Konsistenz leicht eintreten -kann, - im unteren
Pfahlteil durch den überlagernden Pfahlbeton nicht wesentlich verdichtet wird oder
im Abbinden begriffen sein darf, da sonst das mittlere Rohr überhaupt nicht oder
nur unter Anwendung einer sehr großen Zugkraft gezogen werden kann. Wenn demgegenüber
das mittlere Einfüll- oder Einpreßrohr gleichzeitig mit dem Vortreibrohr gezogen
wird,. so:kann der Beton ebenfalls leicht ausweichen, ohne eine-Verdichtung zu erfahren.
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Wenn bei diesem bekannten Verfahren der in das Vortreibrohr eingefüllte
Beton beim Ziehen des Vor= treibrohres in üblicher Weise verdichtet werden soll,
so bleibt hierfür wegen der Anordnung des mittleren Einfüll- oder Einpreßrohres
im wesentlichen nur die Anwendung von pneumatischem oder hydraulischem Preßdruck,
wodurch aber wiederum ein dichter oberer Abschluß in Form einer Preßhaube erforderlich
wird.
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Schließlich ist es in Verbindung mit einem Verfahren zum Herstellen
eines Ortbetonpfahles mit verbreitertem Pfahlfuß, bei dem in das niedergebrachte
Vortreibrohr eine dieses kolbenartig abschließende Fußplatte abgesenkt und durch
diese ein mittleres Einpreßrohr hindurchgeführt wird, um nach dem Betonieren des
Pfahles unter den Pfahlbeton weiteren Beton zur Bildung des verbreiterten Pfahlfußes
einzupressen, bekannt, den Pfahlbeton nach dem Anheben des Vortreibrohres durch
einen an dem mittleren Einpreßrohr oder im Falle eines bewehrten Pfahles durch einen
an der Bewehrung angebrachten Rüttler oder durch einen in den Beton eingeführten
Tauchrüttler zu verdichten. Das Rütteln an der in den Beton eingebetteten Bewehrung
ist jedoch nachteilig, weil hierdurch die Gefahr gegeben ist, daß die Bewehrung
in nicht kontrollierbarer Weise aus ihrer vorschriftsmäßigen Lage gebracht wird.
Für die Anwendung eines Rüttlers an dem mittleren Einpreßrohr oder eines Tauchrüttlers
bleibt jedoch bei der Herstellung eines bewehrten Pfahles kaum Platz, wobei außerdem
die Gefahr besteht, daß die Bewehrung beschädigt wird. ' Durch die Erfindung soll
ermöglicht werden, die genannten Nachteile in einfacher Weise zu vermeiden und mit
Sicherheit eine erheblich verbesserte Verdichtung des Pfahlbetons und des den Pfahl
umgebenden Erdreiches auf der ganzen Pfahllänge zu erreichen, ohne daß für einen
mit einer Bewehrung versehenen Pfahl irgendwelche Beschränkungen oder Gefahren für
die Bewehrung bestehen.
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Demgemäß besteht die Erfindung bei einem Verfahren zum Herstellen
von Ortbetonpfählen unter Verwendung eines :wieder zu ziehenden Vortreibrohres,
bei dem in das niedergebrachte Vortreibrohr eine diese kolbenartig abschließende,
mit dem Pfahlbeton belastete Fußplatte abgesenkt und der Beton beim Ziehen des Vortreibrohres
verdichtet wird, darin, daß das Vortreibrohr während des Ziehens gerüttelt; und
gleichzeitig hiermit der Pfahlbeton durch Einpressen von geschmeidigem Zementmörtel
mittels eines in Höhe der Unterkante des Vortreibrohres endenden zentralen Einpreßrohres
einem starken Preßdruck ausgesetzt wird.
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Dabei wird vorzugsweise der Druck des in das zentrale Einpreßrohr
eingepreßten Zementmörtels vor dem Ziehen des Vortreibrohres dazu ausgenutzt, um
etwa vorhandenes-Grundwasser durch einen das. Einpreßrohr umgebenden Ringraum restlos
auszutreiben und anschließend mittels des Zementmörtels etwa bei der Herstellung
des Pfahlloches an dessen Boden verbliebene lose Erdreichteile zu verfestigen.
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Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders zweckmäßige
Vorrichtung ergibt sich, wenn in einem an sich bekannten, in einem Vortreibrohr
nach oben verlaufenden Abflußrohr, das an einer in das niedergebrachte Vortreibrohr
abserikbaren kolbenartigen Fußplatte, an der die etwa vorhandene Bewehrung angebracht
ist, lösbar befestigt ist, unter Bildung eines im Querschnitt ringförmigen Zwischenraumes
ein zum Einpressen von Zementmörtel dienendes Einpreßrohr angeordnet ist, dessen
Länge etwa gleich der Länge des Abflußrohres ist und das beim Ziehen des Vortreibrohres
gleichzeitig mit dem Abflußrohr ziehbar ist.
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Bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung wird der
Pfahlbeton beim Austreten aus dem beim Ziehen sich hebenden Vortreibrohr durch einen
unabhängig von dem Ziehen des Vortreibrohres unmittelbar auf ihn. im Bereich der
Pfahlachse von oben einwirkenden Preßdruck verdichtet und nach außen mit starker
Kraft gegen die Lochwandung gepreßt, wobei er den anstehenden Boden über die gesamte
Pfahlhöhe in erheblichem Maß verdichtet. Zugleich wird das Vortreibrohr beim Einbringen
des Pfahlbetons in an sich bekannter Weise gerüttelt, wodurch dem aus dem unteren
Ende des Vortreibrohres beim Ziehen desselben austretenden Beton die innere Reibung
genommen wird, so daß er durch den etwa mittig auf ihn einwirkenden Preßdruck zunächst
in lotrechter Richtung, dann aber mit Sicherheit auch in seitlicher Richtung verdichtet
und nach außen gegen das anstehende Erdreich gepreßt wird und dieses verdichtet.
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Durch die gemeinsame Anwendung der Merkmale wird somit in gegenseitiger
Ergänzung und unter gegenseitiger Beeinflussung der Merkmale eine besonders vorteilhafte
Verdichtung erreicht, die sich über die gesamte Pfahllänge erstreckt und nicht nur
am Pfahlfuß, sondern auch am gesamten Pfahlschaft einen vorteilhaften Eingriff mit
dem umgebenden Erdreich gewährleistet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Beschreibung an Hand
der Zeichnung wiedergegeben. Es zeigt F i g.1 die Herstellung eines Ortbetonpfahles
gemäß der Erfindung und die hierzu verwendete Vorrichtung im lotrechten Schnitt
im Anfangszustand und F i g. 2 in gleicher Darstellung einen späteren Herstellungszustand.
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Nach F i g. 1 ist in ein Vortreibrohr a, das in beliebiger Weise,
z. B. durch Bohren, in den grundwasserhaltigen
Untergrund eingetrieben
worden ist, eine Fußplatte e abgesenkt. An der Fußplatte e -sind in an sich bekannter
Weise Bewehrungsstäbe d befestigt; 'außerdem ist die Fußplatte e mit einer sich
dichtschließend an die Innenfläche des Vortreibrohres a anlegenden, elastischen
Ringdichtung g versehen. Die Fußplatte e weist ferner eine mittlere durchgehende
COffnung i auf. Mit der Öffnung i ist ein in Verbindung mit einer
Fußplatte an sich bekanntes Abflußrohr b über eine Manschette k lose
verbunden. Das Abflußrohr b hat einen solchen Durchmesser, daß es unter Bildung
eines ringförmigen Zwischenraumes h ein Einpreßrohr c aufnehmen kann, das zum Einpressen
von geschmeidigem Zementmörtel, dient. An das Abflußrohr b ist ein Auslaßstutzen
l angeschlossen, der mittels eines Ventils m absperrbar ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem ein Grundwasserspiegel
GR W angenommen ist, ist beim Absenken der Fußplatte e mit den daran befindlichen
Teilen das innerhalb des Vortreibrohres a anstehende Grundwasser durch die Fußplatte
e bei geöffnetem Abflußventil m soweit verdrängt worden, daß nur noch in dem Abflußrohr
b sowie in dem unten offenen Einpreßrohr c Grundwasser ansteht. Das Absenken der
Fußplatte e erfolgt mittels eines Dreibockes, an dem die gesamte Vorrichtung aufgehängt
ist, wobei das Absenken unter gleichzeitigem Einbringen von Pfahlbeton in den unten
durch die Fußplatte e und seitlich durch das Vortreibrohr a begrenzten Raum durchgeführt
wird. Das Vortreibrohr a ist oben offen, so daß der Beton in beliebiger Weise eingebracht
werden kann. Das Abflußrohr b und das Einpreßrohr c, das gegebenenfalls durch einen
Einpreßschlauch ersetzt werden .kann, sind durch eine Schelle n so miteinander verbunden,
daß sie zusammen in lotrechter, oder bei Herstellung von Schrägpfählen in schräger
Richtung bewegbar sind.
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Der insbesondere im Falle der Herstellung von Schrägpfählen eintretenden
Möglichkeit des Verhedderns der Rohre b und c beim Herausziehen derselben mit den
Bewehrungsstäben d kann dadurch begegnet werden, daß die Bewehrungsstäbe in ihrer
Lage durch im Abstand voneinander angeordnete Scheiben od. dgl. gehalten werden,
die in der Mitte eine Durchgangsöffnung für die Rohre b und c besitzen. Die Rohre
b und c sind dabei außen glatt ausgebildet und besitzen keine Außenmuffen, so daß
das Herausziehen ohne Schwierigkeiten erfolgen kann.
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An dem aus dem Untergrund herausragenden oberen Ende des Vortreibrohres
a ist eine Rüttelvorrichtung f beliebiger Bauart angebracht, die bereits beim Vortreiben
des Vortreibrohres a betätigt werden kann, um das Vortreiben zu erleichtern, die
aber insbesondere dazu dient, der gesamten Vorrichtung zur Verdichtung des eingebrachten
Betons Rüttelbewegungen zu erteilen.
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Zur Herstellung des Ortbetonpfahles wird bei dem in F i g. 1 gezeigten
Herstellungszustand zunächst bei noch geöffnetem Abflußventil m geschmeidiger Zementmörtel
durch das Einpreßrohr c eingepreßt. Dieser Mörtel treibt das in dem Einpreßrohr
c befindliche Grundwasser vor sich her und bringt dieses sowie das in dem ringförmigen
Zwischenraum anstehende Grundwasser zum Aufsteigen in diesem Zwischenraum, bis das
Grundwasser bei völliger Anfüllung des Zwischenraumes h mit Zementmörtel völlig
verdrängt und durch den Auslaßstutzen 1 abgeflossen 4st. Nunmehr wird das
Ventil m geschlossen, wobei der Druck des Zementmörtels sich zunächst am Ausläßende
des Einpreßrohres c auswirkt und etwa am Grund des Pfahlloches unter der Fußplatte
e vorhandene lose Bodenteilchen verfestigt und den Boden unter der Fußplatte sowie
gegebenenfalls auch seitlich davon verpreßt.
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Wenn der Einpreßdruck eine bestimmte Größe erreicht hat, wird die
Rüttelvorrichtung f in Betrieb gesetzt und mit dem Ziehen des Vortreibrohres a begonnen,
wobei das Einpressen des Zementmörtels stetig fortgesetzt wird. Mit dem Ziehen :des
Vortreibrohres werden zugleich auch das Abflußrohr b und das Einpreßrohr c gezogen,
und zwar derart, daß die unteren Enden dieser Rohre, wie aus F i g. 2 ersichtlich,
immer mit dem unteren Ende des Vortreibrohres etwa auf gleicher Höhe bleiben. Durch
das Einpressen des Zementmörtels wird daher stets auf den unter dem Rohrende liegenden
Beton, der gerade aus dem unteren Ende des Vortreibrohres a austritt, zunächst in
lotrechter Richtung Druck ausgeübt, der aber durch die zunehmende Verdichtung des
darunter befindlichen Betons in radial von innen nach außen verlaufenden Druck ungewandelt
wird und den Beton in Richtung der im Bereich der Höhe H eingezeichneten Pfeile
zusammenpreßt und mit dem umschließenden Erdreich verpreßt. Die Verdichtung des
Betons wird durch das Rütteln wesentlich unterstützt.
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Der beschriebene Preßvorgang in radialer Richtung vom Innern des Betons
heraus gegen das umgebende Erdreich kann beim Ziehen des Vortreibrohres a auf der
gesamten Länge des Pfahlschaftes ausgeübt werden, so daß durch den mit dem Rütteln
kombinierten Preßdruck die Tragfähigkeit des Pfahles erheblich gesteigert wird.
Zugleich wird, wie beschrieben, der Zementmörtel auch in die Bodenschicht unterhalb
der im Boden verbleibenden Fußplatte e angepreßt (vgl. die unteren Pfeile in F i
g. 2), so daß alle etwa vorhandenen Hohlräume vermörtelt werden.