-
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Pfahlmantelrohren aus
Beton im Baugrund Die Erfindung betrifft ein Verfahren zürn Herstellen eines Pfahlmantelrohres
aus Beton im Baugrund, bei dem ein Kern und ein den Kern mit Abstand umgebendes
Vortreibrohr auf einer Fußplatte sitzend ins Erdreich eingebracht werden und zwischen
Vortreibrohr und Kern eingefüllter, noch nicht abgebundener Beton nach dem Ziehen
des Vortreibrohres im wesentlichen radial nach außen in enge Eingriffsberührung
mit dem Baugrund gedrückt wird, und Vorrichtungen zum Ausführen des Verfahrens.
-
Da es bei dieser zweistufigen Bauweise, bei der zuerst der Mantel
aus Frischbeton gebildet und erst anschließend nach dem Ziehen des Kernrohres der
eigentliche Pfahlbeton eingebracht wird, möglich ist, den Betonmantel vor dem Einbringen
des Pfahlbetons zu überprüfen und ferner Bewehrungsmaterial in den Hohlraum einzuführen;
wird diese Verfahrensweise für hochbeanspruchte Pfähle einem einstufigen Verfahren
vorgezogen, bei dem gleichzeitig mit dem Hochziehen des Vortreibrohres der gesamte
Beton durch. ein in der Mitte des Pfahlraums angeordnetes Rohr zugeführt wird, dessen
unteres Ende mit einem birnenförmigen Ansatz versehen ist, der beim Anheben des
Rohres den Beton radial nach außen drückt.
-
Bei einem bekannten zweistufigen Verfahren der eingangs erwähnten
Art wird das aus dünnem Blech oder aus ausdehnbarem Werkstoff bestehende innere
Kernrohr dadurch aufgeweitet, daß sich über die ganze Pfahllänge erstreckende Einsätze
aus Metall oder Gummi in das Kernrohr eingeführt werden, die durch hydraulischen
Druck oder auf andere Weise aufgeweitet werden sollen. Die Verwendung von pneumatischem
oder hydraulischem Druck zum Rufweiten eines Kernrohres ist wenig zweckmäßig, weil
die dabei zur Anwendung kommenden erheblichen Drücke nicht nur radial, sondern auch
nach oben und unten wirken. Namentlich in weichem Grund wird der Druck den Fußteil
nach unten und vom Kernrohr wegdrücken, Der Gummieinsatz könnte sich dann an seinem
unteren Ende unter den Mantelbeton schieben, so daß er, wenn überhaupt, nur in beschädigtem
Zustand wieder ausgebaut werden kann. Dieses ältere Verfahren ist also, wenn überhaupt
praktisch möglich, nur mit großem vorrichtungsmäßigem Aufwand und unter erheblichen
Schwierigkeiten durchführbar.
-
Die Erfindung will es unter Vermeidung der Nachteile des vorerwähnten
Verfahrens ermöglichen, fest im Baugrund sitzende Pfahlmantelrohre unter Verwendung
einfacher und robuster Vorrichtungen herzustellen, die den schweren Beanspruchungen
des Tiefbaues standhalten und mit Sicherheit wieder ausbaubar und wieder verwendbar
sind, wobei diese Vorrichtungen zum Eintreiben und Ausbauen des Vortreibrohres durch
die an der Baustelle vorhandenen Maschinen betätigt werden können.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß längs des aus einem
starren Werkstoff bestehenden Kerns zwischen diesem und dem Frischbeton eine starre
Keilvorrichtung bewegt wird.
-
Vorzugsweise wird nach dem Herausziehen des Vortreibrohres eine aus
einem den Kern umgebenden Rohr bestehende oder ein solches Rohr aufweisende Keilvorrichtung
an der Außenseite des Kerns von oben nach unten bis zur Fußplatte bewegt und das
Rohr nach dem Abbinden des Betons gezogen.
-
Bei den zur Durchführung des neuen Verfahrens verwendeten Vorrichtungen
besteht die Keilvorrichtung aus einem konischen Rohr, dessen unteres, verjüngtes
Ende einen Innendurchmesser hat, der nur geringfügig größer als der Außendurchmesser
des zylindrischen Kerns ist, wobei am verjüngten Ende des Rohres ein am Kern anliegender
Dichtungsring angeordnet sein kann.
-
Weitere Merkmale, des Verfahrens und der Vorrichtungen gemäß der Erfindung
sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.
-
In Verbindung mit den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung im folgenden beschrieben. Dabei zeigt
F i g. 1 einen
lotrechten Schnitt eines hohlen Kerns und eines darum mit Abstand angeordneten Vortreibrohres,
die beide auf einer Fußplatte angeordnet sind, vor dem Eintreiben, F i g. 2 einen
ähnlichen Schnitt wie F i g. 1 nach Eintreiben der Vorrichtung in das Erdreich und
nach Einfüllen des Frischbetons zwischen Kern und Vortreibrohr, F i g. 3 einen ähnlichen
Schnitt wie F i g. 2 nach Entfernen des Vortreibrohres mit einer Keilvorrichtung,
die gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung aus einem sich nach unten verjüngenden
konischen Rohr besteht, dessen den Beton zusammenpressende Wirkung bei einer Abwärtsbewegung
längs des Kerns erzielt wird, F i g. 4 , einen ähnlichen Schnitt wie F i g. 3 nach
Entfernen des Kerns, F i g. 5 einen ähnlichen Schnitt wie F i g. 4 nach Herausziehen
des sich nach unten verjüngenden Rohres und nach Abbinden des Betonmantelrohres,
F i g. 6 einen ähnlichen Schnitt wie F i g. 2 beim Herausziehen des Vortreibrohres
vor Einsetzen der Keilvorrichtung, F i g. 7 einen ähnlichen Schnitt wie F i g. 6
nach völligem Herausziehen des Vortreibrohres mit einer Keilvorrichtung gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung; F i g. 8 einen ähnlichen Schnitt wie F i
g. 7 nach völligem Eintreiben der Keilvorrichtung und nach Herausziehen des Kerns,
F i g. 9 einen ähnlichen Schnitt wie F i g. 8 beim Herausziehen des Rohres der Keilvorrichtung,
wobei ein Keilring am Fuß des Kerns verbleibt, F i g.10 einen lotrechten Schnitt
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der als Keilvorrichtung ein Rohr
mit einem wulstförmigen Ring am unteren Ende zunächst zwischen Vortreibrohr und
Kern eingesetzt ist, worauf der Beton eingefüllt wird, F i g. 11 einen ähnlichen
Schnitt wie F i g. 10, bei der die Keilvorrichtung und das Vortreibrohr herausgezogen
werden und die Keilvorrichtung während ihrer Aufwärtsbewegung längs des Kerns die
Beton zusammenpressende Wirkung ausübt, F i g. 12 einen ähnlichen Schnitt wie F
i g. 11 . einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der die Keilvorrichtung
aus einem Rohr mit Vibrationseinrichtung besteht.
-
Gemäß den F i g. 1 bis 5 wird ein Betonmantelrohr gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung wie folgt hergestellt. Wie aus den F i g. 1 und 2 zu ersehen, werden
ein Kern 31 und ein diesen in Abstand umgebendes Vortreibrohr 32 auf eine Fußplatte
33 aufgesetzt und an dem gewünschten Ort durch übliche, nicht dargestellte Rammvorrichtungen
in das Erdreich eingetrieben. Statt dessen kann das Vortreibrohr mit der Fußplatte
zunächst allein in das Erdreich eingetrieben werden, worauf anschließend der Kern
eingesetzt wird Um den Kern 31 bezüglich des Vortreibrohres 32 zu zentrieren, sind
beispielsweise drei oder mehr Zentrierlaschen 33 a der Fußplatte 33 angebracht.
In den Zwischenraum zwischen dem Kern 31 und dem Vortreibrohr 32 wird entweder vor,
während oder nach dem Eintreiben beider Frischbeton 34 eingefüllt. Anschließend
wird das Vortreibrohr vor dem vollständigen Abbinden des Frischbetons herausgezogen.
Durch das Herausziehen entsteht, wie dies in F i g. 3 gezeigt ist, zwischen dem
Beton und dem Erdreich ein Hohlraum 35, der nicht vollständig durch den normalen
elastischen Gegendruck des Erdreiches ausgefüllt werden kann. Daher sind keilförmige
Vorrichtungen vorgesehen, um den Frischbeton in radialer Richtung von dem Kern nach
außen in festen Eingriff mit dem Erdreich zu drängen. In der ersten Ausführungsform
der Erfindung besteht die keilförmige Vorrichtung aus einem sich nach unten verjüngenden
konischen Rohr 36, das zwischen dem Kern 31 und dem Frischbeton 34, wie in F i g.
3 gezeigt, nach unten gepreßt wird. Eine solche nach unten gerichtete, längs des
Kerns verlaufende Bewegung der Keilvorrichtung bewirkt nicht nur, daß der Beton
in enge Eingriffsberührung. mit dem Erdreich gebracht wird, sondern daß außerdem
der Beton vom Kern 31 gelöst wird, so daß dieser leicht herausgezogen werden kann.
Außerdem werden dadurch die Betonteilchen dicht zusammengepackt, so daß sich ein
dichtes Betonmantelrohr ergibt. Weiterhin kann ein Dichtungsring 38 innen am unteren
Ende des konischen Rohres 36 vorgesehen sein, der dicht abschließend auf der äußeren
Oberfläche des Kerns 31 gleitet, wodurch während der Abwärtsbewegung des
konischen Rohres 36 die äußere Oberfläche des Kerns automatisch von anhaftenden
Betonteilchen befreit wird, die sonst daran hängenbleiben könnten. Die äußere Oberfläche-
des Kerns ist vorzugsweise sehr glatt, um das leichte Entfernen aller Betonreste
durch den Dichtungsring 38 zu erleichtern. Dadurch wird der Kern automatisch gesäubert
und ist somit sofort für eine erneute Verwendung beim Herstellen eines anderen Mantelrohres
einsatzbereit, ohne daß man dabei das endgültige Abbinden des Betons im ersten Mantelrohr
abwarten muß. Diese automatische Reinigung des Kerns ist von großer praktischer
Bedeutung, da dadurch die Zeit wesentlich verringert wird, die notwendig ist, um
den Kern für den nächsten Eintreibvorgang bereitzustellen. Wenn der Kern frei, sauber
und für eine Weiterverwendung einsatzbereit ist, kann er sofort herausgezogen werden,
während das konische Rohr 36, wie in F i g. 4 gezeigt, im Mantelrohr verbleibt,
bis der Beton ausreichend abgebunden hat, um den normalen Erddruck auszuhalten,
worauf das konische Rohr 36 ebenfalls herausgezogen wird, so daß nur, wie in F i
g. 5 gezeigt, das fertiggestellte Betonmantelrohr im Erdreich verbleibt.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in den F i
g. 6 bis 9 dargestellt ist, wird ein Kern 40 mit einem in Abstand davon angeordneten
Vortreibrohr 41 und einer Fußplatte 42 in das Erdreich eingetrieben,
Frischbeton 43 wird zwischen dem Kern und dem Vortreibrohr eingefüllt, und das Vortreibrohr
41 wird dann, wie aus F ig. 6 zu ersehen, herausgezogen. Beim Herausziehen des Vortreibrohres
entsteht ein unerwünschter Hohlraum 44. In dieser Ausführungsform besteht die Keilvorrichtung
aus einem Rohr 45, das an seinem unteren Ende einen Keilring 46 aufweist. Die Keilvorrichtung
wird, wie in F i g. 7 gezeigt, zwischen dem Frischbeton 43 und dem Kern 40 nach
unten gepreßt, wobei durch diese längs des Kerns nach unten erfolgende Bewegung
die Betonteilchen in radialer Richtung nach außen in engen Eingriff mit dem Erdreich
gezwungen werden. Wie bereits im Zusammenhang mit F i g. 1 bis 5 beschrieben, dient
diese Abwärtsbewegung der Keilvorrichtung außerdem dazu, die Teilchen der Betonmischung
dicht zu packen, wodurch ein sehr dichtes Betonmantelrohr entsteht. Wie
in
der Darstellung dieser Ausführungsform angedeutet, kann das Rohr 45 sich nach unten
geringfügig verjüngen, um dadurch dessen Herausziehen zu erleichtern. Nach Eintreiben
der Keilvorrichtung über die gesamte Länge des Kerns kann der Kern selbst herausgezogen
werden, sobald dies gewünscht wird, d. h. selbst bevor der Beton völlig abgebunden
hat. Der Keilring 46 kann vom Rohr 45 getrennt sein, so daß dieses auf dem Keilring
46 nur aufliegt und während der Abwärtsbewegung längs des Kerns in F i g. 7 auf
den Keilring einen Druck ausübt. Der Keilring 46 kann aber auch an dem Rohr 45 lösbar
befestigt sein, beispielsweise durch ein Papierband, dünnen Draht od. dgl., das
durch eine geringfügige nach oben gerichtete, am Rohr 45 angreifende Zugkraft zerreißt
und das Herausziehen des Rohres gestattet, während der Keilring 46 auf der Fußplatte
42 verbleibt. Der Keilring 46 kann aus irgendeinem geeigneten Material bestehen
und wird aus Wirtschaftlichkeitsgründen ebenfalls aus Beton hergestellt und kann
eingelegte Bewehrungsringe 48 aufweisen. Selbstverständlich können auch bei der
Ausführungsform nach F i g. 6 bis 9 das Betonmantelrohr und der Betonpfahl entsprechend
dem im Zusammenhang mit den F i g. 1 bis 5 beschriebenen Verfahren fertiggestellt
werden.
-
In F i g. 10 bis 12 sind weitere Ausführungsformen der Erfindung dargestellt,
bei welchen die Keilvorrichtung ihre Keilwirkung zum Zusammenpressen der Betonmischung
und um diese in radialer Richtung nach außen in enge Eingriffsberührung mit dem
Erdreich zu bringen, während einer längs des Kerns verlaufenden Aufwärtsbewegung
ausübt. Man sieht somit aus F i g. 10, daß das zeitweise vorhandene äußere Vortreibrohr
60 und der mit Abstand davon angeordnete im Innern des Rohres liegende Kern 61 in
das Erdreich eingetrieben und daß vor dem Einfüllen des Frischbetons 63 Keilvorrichtungen
62 um den Kern herum angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform bestehen die Keilvorrichtungen
62 aus einem Rohr 64, das an seinem unteren Ende einen wulstförmig verdickten Ring
65 aufweist. Wie aus F i g. 10 zu ersehen, ruhen der Kern 61, die Keilvorrichtung
62 und das Vortreibrohr 60 auf einer Fußplatte 66 mit Zentrierlaschen 67 auf. Diese
ganze Vorrichtung wird in das Erdreich hineingetrieben, und der Frischbeton 63 wird
in flüssigem Zustand in das Vortreibrohr eingefüllt. Anschließend werden, wie in
F i g. 11 gezeigt, während der Kern 61 an Ort und Stelle verbleibt, das Vortreibrohr
60 und die Keilvorrichtung 62 nach oben herausgezogen, und zwar wird die Keilvorrichtung
entweder gleichzeitig mit dem Vortreibrohr oder danach herausgezogen. Vorzugsweise
kann, wie gezeigt, das Vortreibrohr 60 zuerst ein kurzes Stück allein herausgezogen
werden, während anschließend bei der weiteren Aufwärtsbewegung des Vortreibrohres
die Keilvorrichtung gleichzeitig herausgezogen wird. Falls gewünscht, kann das Vortreibrohr
60 zuerst vollständig entfernt werden, worauf die Keilvorrichtung anschließend nach
oben gezogen wird. Auf jeden Fall wird bei dieser Aufwärtsbewegung der Keilvorrichtung
der wulstförmig verdickte Ring 65 den Frischbeton in radialer Richtung nach außen
in enge Eingriffsberührung mit dem Erdreich drängen, um den durch das Herausziehen
des Vortreibrohres entstandenen Hohlraum 68 auszufüllen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung, die in F i g. 12 gezeigt ist, kann die Keilvorrichtung aus einem
Rohr 70 und einem üblichen Rüttler 71 bestehen, der am unteren Ende des Rohres am
Punkt 72 befestigt ist, wobei der Rüttler über eine Leitung 73 mit einer elektrischen
Stromquelle verbunden ist. Einer oder mehrere dieser Rüttler 71 können in dem Zwischenraum
zwischen dem Rohr 70 und dem zeitweilig vorhandenen Vortreibrohr 74 angebracht werden.
Dann wird, wie bei der Ausführungsform nach F i g. 11, und zwar gleichzeitig mit
oder nach dem Herausziehen des Vortreibrohres 74, das Rohr 70 mit den daran angebrachten
Rüttlern ebenfalls herausgezogen, während gleichzeitig die Rüttler betätigt werden,
um den Frischbeton in radialer Richtung nach außen in enge Eingriffsberührung mit
dem Erdreich zu drängen, um dadurch alle durch das Herausziehen des Vortreibrohres
gebildeten Hohlräume auszufüllen. Vorzugsweise kann, wie hier gezeigt, das Vortreibrohr
74 zunächst eine kurze Strecke herausgezogen werden, worauf während des weiteren
Herausziehens des Vortreibrohres das Rohr 70 mit den daran befestigten Rüttlern
71 gleichzeitig herausgezogen wird. Wie im Zusammenhang mit den Ausführungsformen
nach F i g. 10 und 11 beschrieben, kann auch in der Ausführungsform nach F i g.
12 die Keilvorrichtung, die aus dem Rohr 70 und Rüttlern 71 besteht, vor dem Einfüllen
des Betons um den Kern 76 herum angeordnet werden. Falls gewünscht, kann das Rohr
70 der Keilvorrichtung an seinem unteren Ende mit einem vergrößerten wulstartigen
Ring 78 versehen sein, der mit dem Rüttler zusammenarbeitet, um den Beton in radialer
Richtung nach außen in engen Eingriff mit dem Erdreich zu bringen. In beiden Ausführungsformen
der F i g. 10, 11 und 12 wird der Kern, nach Herausziehen der Keilvorrichtung und
nach Abbinden des Betons, herausgezogen, wodurch ein hohles Betonmantelrohr entsteht,
das zur Aufnahme eines an Ort und Stelle gegossenen Betonpfahles zur Verfügung steht.
-
Zum Erleichtern des Herausziehens der Kerne 61 bzw. 76 können die
äußeren Oberflächen dieser Kerne in geeigneter Weise mit Paraffin oder einem anderen
hierfür gebräuchlichen Material behandelt sein.