DE19721361A1

DE19721361A1 - Verfahren zur Herstellung von Pfählen und solchermaßen hergestellte Pfähle

Info

Publication number: DE19721361A1
Application number: DE1997121361
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Weber; Kurt Kogler
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 1997-10-16
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: ATA73198A; DE19721361C2; AT409773B

Description

Pfähle dienen im Grundbau im allgemeinen dazu, Lasten in tiefergelegene Bodenschichten zu übertragen. Der Stand der Technik, wie er z. B. im "Lexikon Bauingenieurwesen" (VDI Verlag) beschrieben wird, unterscheidet nach Art des Pfahlbaustoffes Beton-, Stahlbeton-, Stahl-, und Holzpfähle. In neuerer Zeit sind noch Pfähle hinzugekommen, die nach dem Düsenstrahl verfahren hergestellt werden und die aus einem Gemisch von Boden und Zement bestehen.

Weiter wird zwischen Ort- und Fertigpfählen unterschieden. Bei den Ortpfäh len wird ein Hohlraum im Boden erstellt und betoniert. Dabei kann der Hohl raum unverrohrt oder verrohrt sein.

Ortpfähle nach Stand der Technik weisen gegenüber Fertigpfählen oft eine geringere Belastbarkeit auf, da sie nicht, wie diese, unter gleichbleibenden Bedingungen hergestellt werden.

Daher bestand auch weiterhin der Bedarf nach qualitativ hochwertigen Ort pfählen.

Die Erfindung sieht hierzu im wesentlichen eine Kombination von Bohrverfah ren und Düsenstrahlverfahren vor, bei der der Boden mechanisch gelöst wird. Speziell wird mittels Rotationsbohrgeräten ein Bohrmeißel an einem Gestän ge in die Tiefe getrieben. Vorteilhafterweise, aber nicht zwingend erforderlich, werden hierfür Geräte mit durchgehender Lafettenlänge bzw. Lafetten mit Verlängerungsgestänge verwendet. Dadurch ist das Abteufen der Bohrung bis auf Endtiefe in einem durchgehenden Bohrstrang möglich.

Statt des üblicherweise dünnen Bohrgestänges, wie es für die Herstellung von Säulen nach dem Düsenstrahlverfahren Anwendung findet, wird ein we sentlich dickeres Gestänge und ein Bohrmeißel größeren Durchmessers ver wendet, der in etwa dem Durchmesser des späteren Zementsteinkerns des Pfahles entspricht. Das Bohrgut wird planmäßig durch den Spülstrom geför dert.

Vorteilhaft ist ein Bohrverfahren mit Bohrkrone, Hohlbohrgestänge und Au ßenspülung. Ein Ausführungsbeispiel verwendet ein Hohlbohrgestänge mit 88,9 mm Außendurchmesser und eine Bohrkrone mit einem Flügelmeißel oder Rollmeißel mit 130 mm Durchmesser.

Die Bohrkrone enthält mindestens eine Strahldüse. Bevorzugt sind zwei oder mehrere. Bei der Ausführung mit zwei Düsen ist es günstig, eine seitlich hori zontal anzuordnen, die andere geneigt.

Im Ausführungsbeispiel hat sich eine horizontale Düse mit Durchmesser 2,0 bis 2,8 mm bewährt und eine mit einer Neigung von 45 bis 60° nach unten und einem Durchmesser von 1,8 bis 2,0 mm.

Beim Herstellen des Bohrlochs wird der Boden mit dem beschriebenen Bohrwerkzeug mechanisch gelöst. Gleichzeitig wird beim Abteufen der Boh rung mit hohem Druck (z. B. 250 bar) über die Düsen ein Schneidstrahl aus dünnflüssigem Zementmörtel eingeschossen. Der Zementmörtel besteht aus einer reinen Wasser-Zementmischung z. B. einem Zement CEM I 42,5 R mit einem Ausgangswert Wasser/Zement von 0,7 bis 0,8.

Mit dieser Verfahrenstechnik wird eine homogene Bodenvermörtelung er reicht und ein kompakter Bodenmörtelkörper im Boden hergestellt, der grö ßenordnungsmäßig einen Durchmesser von 30 Zentimetern aufweist. Das mechanisch gelöste Bohrgut wird über den Spülstrom gefördert, wobei die Stabilität des Bohrloches durch den permanenten Suspensionsdruck und die Bohrverrohrung zu jedem Zeitpunkt gewährleistet ist.

Die beschriebene Bohrweise ist auch für Anwendungen unter dem Grund wasserspiegel geeignet, da der Suspensionsüberdruck ein Eintreiben von Boden in den Hohlraum verhindert.

Nach dem Abteufen des Bohrrohrs bis auf Endtiefe erfolgt das Ziehen des Bohrgestänges. Dies geschieht unter stetigem Verpressen des theoretisch verbleibenden Bohrhohlraumes mit Zementmörtel. Der Arbeitsdruck beträgt dabei größenordnungsmäßig 50 bar oder mehr und liegt damit weit über dem hydrostatischen Druck der Suspensionssäule.

Ein kontinuierlicher Suspensionsrückfluß gewährleistet dabei die vollständige Verpressung aller Bohrhohlräume mit reinem Zementmörtel.

Der mit diesem Kontraktorverfahren eingebrachte Zementmörtel hat bevor zugt die gleiche Zusammensetzung wie die Wasser/Zementmischung für die Bodenvermörtelung und erfüllt nach dem Abbinden die Anforderungen der DIN 4128 hinsichtlich Festigkeiten und Güteprüfung. Eine andere Zementzu sammensetzung (z. B. eine dünnflüssigere, aber dafür preislich günstigere, oder auch eine teurere, aber qualitativ bessere) ist aber durchaus denkbar. Der unter dynamischem Druck verfüllte Zementmörtel hat eine hohe Fließ grenze, wodurch zusätzlich zum hydrostatischen Druck der Zementsuspensi on ein für einen satten Verbund mit dem Korngerüst notwendiger Druck er halten wird. Aufgrund dieser Zusammenhänge verbleibt nach dem Verpres sen im Boden ein standfester, zementgestützter Bohrhohlraum.

Durch die verrohrte Bohrung mit Außenspülung und das von der Sohle be ginnende Verpressen des verbleibenden Hohlraumes beim Ziehen des Bohr gestänges wird ein über die gesamte Länge planmäßiger geometrischer Querschnitt hergestellt. Durch Änderung der Druckverhältnisse an den Hoch druckdüsen oder der Bohrkrone kann jedoch auch gezielt der Querschnitt des Pfahls variiert werden (z. B. Pfahlfuß).

In den mit Zementsuspension verpreßten Bohrhohlraum wird ein Stahl zugglied, z. B. ein GEWI-Stab, bevorzugt mit Abstandshaltern, ungefähr mittig eingebaut. Dies kann durch einfaches Absenken in die Zementsuspension geschehen, wobei die größere Zähigkeit des vermörtelten Bodens gegenüber der Zementsuspension einer Selbstjustierung des Zuggliedes auf die Mitte des Bohrloches entgegenkommt. Durch die mittige Lage des Zuggliedes im Bohrloch ist auch die erforderliche Zementsteinüberdeckung mit ausreichen der Sicherheit gewährleistet.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Pfähle weisen folgende Vorteile auf:

- hohe Pfahltragfähigkeit,
- sehr guter Verbund zwischen Bewehrungsstahl und Zementstein,
- Langzeitbeständigkeit durch hohe Qualität.

Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1: Querschnitt durch einen erfindungsgemäß hergestellten Pfahl,

Fig. 2: Niederbringung der Bohrung,

Fig. 3: Ausführung der Bohrung,

Fig. 4: Verpressen der Bohrung,

Fig. 5: Einbau des Zuggliedes.

Bezugszeichenliste

1 Bodenmörtelkörper
2 Stahlzugglied
3 reiner Zementstein
4 durchgehende Lafette
5 Arbeitsplanum
6 Bohrkopf
7 Schneidstrahl
8 Bohrgestänge
9 Bodenvermörtelung
10 Verpreßstrahl
11 planmäßiger standfester Hohlraum
12 Verpreßgut: reine Zementsuspension
13 Abstandshalter

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Ortpfahles, gekennzeichnet durch die fol genden aufeinander folgenden Schritte:

a) Niederbringung einer Bohrung unter gleichzeitiger Bodenvermörtelung zumindest eines Teils des die Bohrung umgebenden Bodens mittels Dü senstrahlverfahrens unter Verwendung einer Zementsuspension A,
b) Ziehen des Bohrgestänges unter gleichzeitigem Einpressen einer Ze mentsuspension B,
c) Einbringen eines Zuggliedes etwa mittig in die mit Zementsuspension B ohne große Verunreinigungen gefüllte Bohrung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß identische Zementsuspensionen A und B verwendet werden.

3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Zugglied ein GEWI-Stab verwendet wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bohrverfahren mit Bohrkrone, Hohl bohrgestänge und Außenspülung verwendet wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohrkrone mit mindestens zwei Strahl düsen verwendet wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlbohrgestänge von mindestens 50 Millimeter Außendurchmesser und eine Bohrkrone von mindestens 100 Millimeter Durchmesser verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine der mindestens zwei Düsen in etwa horizontal gerichtet ist und bevorzugt einen Durchmesser von größenord nungsmäßig 2,0 bis 2,8 Millimeter aufweist während die andere der min destens zwei Düsen mit einer Neigung von ungefähr 45 bis 60° nach über einen Durchmesser von größenordnungsmäßig 1,8 bis 2,0 Millimeter ver fügt.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß während der Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1a der Düsenstrahl in seiner Stärke variiert wird, um den Durchmesser des Pfahles an verschiedenen Tiefen gezielt unterschiedlich dick zu machen.