DE19721361C2 - Verfahren zur Herstellung von Pfählen und solchermaßen hergestellte Pfähle - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Pfählen und solchermaßen hergestellte PfähleInfo
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- E02D7/26—Placing by using several means simultaneously
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- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
- E02D5/22—Piles
- E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
- E02D5/46—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making in situ by forcing bonding agents into gravel fillings or the soil
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Description
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Ortpfahls.
Pfähle dienen im Grundbau im allgemeinen dazu, Lasten in tiefergelegene
Bodenschichten zu übertragen. Der Stand der Technik unterscheidet nach Art
des Pfahlbaustoffes Beton-, Stahlbeton-, Stahl-, und Holzpfähle. In neuerer
Zeit sind noch Pfähle hinzugekommen, die nach dem Düsenstrahlverfahren
hergestellt werden und die aus einem Gemisch von Boden und Zement beste
hen.
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 ge
ringere Belastbarkeit auf, da sie nicht, wie diese, unter gleichbleibenden Be
dingungen hergestellt werden.
Als Stand der Technik ist aus der DE 43 12 231 A1 bekannt, flächige Bau
elemente im Düsenstrahlverfahren herzustellen und in den noch nicht erhär
teten Bodenmörtel ein Bewehrungselement einzubringen. Bewehrungsele
mente aus Stahl sind jedoch in vermörteltem Boden durch dessen schlechte
Qualität stark korrosionsgefährdet.
Daher bestand auch weiterhin der Bedarf nach qualitativ hochwertigen Ort
pfählen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem Ortpfähle
hergestellt werden können, die deutlich weniger korrosionsgefährdet sind.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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 Gestänge
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 wesentlich
dickeres Gestänge und ein Bohrmeißel größeren Durchmessers verwendet,
der in etwa dem Durchmesser des späteren Zementsteinkerns des Pfahles
entspricht. Das Bohrgut wird planmäßig durch den Spülstrom gefördert.
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 Bohr
werkzeug mechanisch gelöst. Gleichzeitig wird beim Abteufen der Bohrung mit
hohem Druck (z. B. 250 bar) über die Düsen ein Schneidstrahl aus dünnflüssi
gem Zementmörtel eingeschossen. Der Zementmörtel besteht aus einer rei
nen 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 erreicht
und ein kompakter Bodenmörtelkörper im Boden hergestellt, der größenord
nungsmäßig 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 Grundwas
serspiegel 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 bevorzugt
die gleiche Zusammensetzung wie die Wasser/Zementmischung für die Bo
denvermörtelung und erfüllt nach dem Abbinden die Anforderungen der DIN
4128 hinsichtlich Festigkeiten und Güteprüfung. Eine andere Zementzusam
mensetzung (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 Verpressen
im Boden ein standfester, zementgestützter Bohrhohlraum.
Durch die verrohrte Bohrung mit Außenspülung und das von der Sohle begin
nende Verpressen des verbleibenden Hohlraumes beim Ziehen des Bohrge
stänges wird ein über die gesamte Länge planmäßiger geometrischer Quer
schnitt hergestellt. Durch Änderung der Druckverhältnisse an den Hochdruck
düsen 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 ge
schehen, 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 Bohr
loch ist auch die erforderliche Zementsteinüberdeckung mit ausreichender Si
cherheit gewährleistet.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Pfähle weisen fol
gende 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.
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 (8)
1. Verfahren zur Herstellung eines Ortpfahles, gekennzeichnet durch die fol
genden aufeinander folgenden Schritte:
- 1. a) Niederbringung einer Bohrung durch ein Bohrverfahren mit Bohrkrone, Hohlbohrgestänge und Außenspülung unter gleichzeitiger Bodenvermörte lung des die Bohrung umgebenden Bodens mittels Düsenstrahlverfahrens unter Verwendung einer Zementsuspension
- 2. b) Ziehen des Bohrgestänges unter gleichzeitigem Einpressen einer Ze mentsuspension in den dadurch entstehenden Hohlraum mit einem Ar beitsdruck weit über dem hydrostatischen Druck der Suspensionssäule
- 3. c) Einbringen eines Zuggliedes etwa mittig in die mit Zementsuspension ohne große Verunreinigungen gefüllte Bohrung.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Verfahrensschritten a und b nach An
spruch 1 identische Zementsuspensionen 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 eine Bohrkrone mit mindestens zwei Strahl
düsen verwendet wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Hohlbohrgestänge von mindestens 50
Millimeter Außendurchmesser und eine Bohrkrone von mindestens 100 Mil
limeter Durchmesser verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
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 minde
stens zwei Düsen mit einer Neigung von ungefähr 45° bis 60° nach unten
über einen Durchmesser von größenordnungsmäßig 1,8 bis 2,0 Millimeter
verfügt.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
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.
8. Ortpfahl, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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Also Published As
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