DE19842587A1 - Pfahl sowie Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen eines Pfahls - Google Patents

Abstract

Um ein Einbringen eines Pfahls zu erleichtern, ohne dessen Tragfähigkeit zu reduzieren, wird eine Vorrichtung zum Einbringen eines Pfahls in einen Grund (5) vorgeschlagen, die einen in den Grund einbringbaren Kopf (1) aufweist, wobei der Kopf (1) zumindest in Einbringrichtung eine Öffnung (3) umfaßt. Entsprechend wird ein Verfahren zum Einbringen eines Pfahls vorgeschlagen, bei welchem Grund (5) durch diese Öffnung (3) in den Kopf (1) gelangt. Des weiteren kann hierzu der Pfahl einen Bereich (61) auf Höhe des Pfahlfußes aufweisen, in welchem den Pfahl umgebender Grund (5) von einem Bindemittel des Pfahls durchsetzt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen eines Pfahls in einen Grund, die einen in den Grund einbringbaren Kopf aufweist. Auch betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen eines Pfahls in einen Grund, bei welchem ein Kopf in den Grund eingebracht wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch einen entsprechenden Pfahl.

Derartige Pfähle dienen als Gründungselement zur Übertragung von Lasten in tieferliegenden, tragfähigen Grund. Ein derartig eingebrachter Pfahl kann dann auch als Hebepfahl genutzt werden, um beispielsweise Gebäude, die sich gesenkt haben, wieder auf bzw. auszurichten. Hierzu werden in der Regel unterhalb einer Gebäudebodenplatte Hubbalken, beispielsweise aus Stahlbeton, unter die Gebäudewände gebracht. Die Hubbalken weisen Löcher auf, durch welche Gründungs- und Hebepfähle in den unter dem Gebäude befindlichen Grund eingebracht werden.

Zum Einbringen der Pfähle werden geeignete Vorrichtungen, wie beispielsweise Vortreibrohre oder auch eine bleibende Verrohrung, in den Boden eingebracht. Dieses kann beispielsweise dadurch geschehen, daß eine Presse unter oder in einem Hubbalken verankert und die entsprechende Vorrichtung in tragfähigen Baugrund gepreßt wird.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Einbringen eines Pfahls zu erleichtern, ohne dessen Tragfähigkeit zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird einerseits durch eine Vorrichtung zum Einbringen eines Pfahls in einen Grund gelöst, die einen in den Grund einbringbaren Kopf umfaßt, der zumindest in Einbringrichtung eine Öffnung aufweist. Desweiteren wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Einbringen eines Pfahls in einen Grund gelöst, bei welchem ein Kopf in den Boden eingebracht wird und währenddessen Grund durch zumindest eine Öffnung in den Kopf gelangt.

Hierbei kann die Öffnung des Kopfes auch schräg hinsichtlich der Einbringrichtung vorgesehen sein. Sie muß lediglich eine Öffnungskomponente aufweisen, die in Einbringrichtung liegt.

Hierdurch läßt sich erreichen, daß die beim Einbringen des Kopfes in den Grund auszuübenden Kräfte reduziert werden, da Grund durch die Öffnung abgeführt werden kann und nicht von dem Kopf verdichtet wird und dann verdrängt werden muß.

Verjüngt sich der Kopf in Einbringrichtung, so führt dieses zu einem Verdichten des Grundes seitlich des Kopfes, während dieser eingebracht wird. Dieses bedingt eine vorteilhafte Stabilisierung und damit verbundene Tragfähigkeitserhöhung des Pfahles, ohne daß die zum Einbringen des Kopfes notwendigen Kräfte übermäßig erhöht werden.

Besonders die Kombination von in Einbringrichtung vorgesehener Öffnung und der entsprechenden Verjüngung des Kopfes lösen die gestellte Aufgabe in bevorzugter Weise. Hierbei kann die Steigung des sich verjüngenden Bereiches sowie die Öffnungsweite den Bodenverhältnissen angepaßt werden. Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Öffnung in etwa 1 bis 40% des Kopfdurchmessers bzw. eines an dem Kopf vorgesehenen Vortreibrohres aufweist. Vorzugsweise können dieses 4 bis 30% sein.

Die Öffnung kann mittig an der Unterseite des Kopfes vorgesehen sein. Dieses bedingt eine äußerst einfachen konstruktiven Aufbau der Vorrichtung und gewährleistet, daß der Kopf während des Einbringens symmetrischen Kräften unterliegt.

Die Öffnung kann derart angeordnet sein, daß sie unmittelbar von oberhalb des Grundes zugänglich ist. Auf diese Weise kann ohne Weiteres der Bereich der Öffnung nach bzw. während des Einbringens des Kopfes manipuliert werden.

So kann beispielsweise, während oder nachdem der Kopf eingebracht wird, der Grund durch die Öffnung sondiert werden. Dieses kann zum Beispiel durch ein Fallgewicht, welches beispielsweise an einer Sondierungsstange angebracht ist, oder die Entnahme von Bodenproben geschehen. Ein derartiges Sondieren ist auch unabhängig von den übrigen Merkmalen der Vorrichtung bzw. des Verfahrens vorteilhaft.

Darüber hinaus kann während oder nach dem Einbringen des Kopfes unterhalb des Kopfes befindlicher Grund durch die Öffnung des Kopfes abgeführt werden. Hierdurch kann einerseits ein Vortrieb des Kopfes erleichtert werden. Andererseits wird durch diese Maßnahme ein Hohlraum unter dem Kopf bereitgestellt, in welchen Bindemittel, beispielsweise Zement oder Beton eingebracht werden kann. Dieses Bindemittel kann nach der Fertigstellung des Pfahls einerseits als Abdichtung für die Öffnung und andererseits als Fußaufweitung dienen, durch welche die Tragfähigkeit des auf diese Weise eingebrachten Pfahls erhöht wird.

Die Abfuhr von unterhalb des Kopfes befindlichem Grund ist auch unabhängig von den übrigen Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft.

Um Arbeitsmedien, wie beispielsweise Wasser oder aber auch Bindemittel gezielt zu dem Kopf leiten zu können, kann der Kopf mit zumindest einer von oberhalb des Grundes zugänglichen Zufuhrleitung versehen sein.

Hierdurch kann, während oder bevor der Kopf eingebracht wird, der Grund zumindest im Bereich des Kopfes gespült werden. Dieses weicht - je nach Bodenbeschaffenheit - den Grund auf, wodurch sich ein Vortrieb bzw. ein Einbringen des Kopfes erleichtert.

Auch kann durch eine derartige Zufuhrleitung gezielt ein Bindemittel ausgebracht werden.

Vorteilhafterweise führt die Zufuhrleitung zu mindestens einer weiteren Öffnung des Kopfes. Dieses ermöglicht einerseits, daß ein Spülen auch unabhängig von der bereits bestehenden Öffnung des Kopfes möglich ist. Dadurch daß durch eine weitere Öffnung des Kopfes gespült wird, kann erstere Öffnung ohne Weiteres der Entnahme von Grund dienen. Darüber hinaus ist es möglich, durch die erste Öffnung ein anderes, beispielsweise gröberes Bindemittel unter den Kopf zu führen, als das Bindemittel, welches durch die weitere Öffnung ausgebracht wurde.

Darüber hinaus kann um den Kopf und die erste Öffnung herum ein Bindemittel ausgebracht werden. Dieses kann einerseits als Abdichtung der vorhandenen Öffnungen bzw. des anschließend fertiggestellten Pfahls dienen. Andererseits kann dieses Bindemittel auch genutzt werden, um den den Kopf umgebenden Grund zu durchsetzen und auf diese Weise einen den Pfahl abstützenden Fuß zu verbreitern. Entsprechend seinen Aufgaben wird das Bindemittel geeignet gewählt. Es kann insbesondere eine Zementsuspension sein.

Es ist möglich dieses Bindemittel in den Grund zu verpressen. Dieses geschieht beispielsweise durch Beaufschlagen des Vortreibrohres mit einem Druck. Auf diese Weise kann auch ein unter dem Kopf in dem Grund befindlicher Hohlraum von dem Bindemittel befreit und mit einem weiteren Bindemittel befüllt werden.

Als weitere Lösung schlägt die Erfindung einen Pfahl vor, welcher einen Bereich auf Höhe des Pfahlfußes aufweist, in welchem den Pfahl umgebender Grund von einem Bindemittel des Pfahls durchsetzt ist.

Es kann somit ein Pfahl gewählt werden, der leichter eingebracht werden kann, da durch den von den Bindemittel durchsetzten Grund die Tragfähigkeit des Pfahls erhöht wird.

Dieses gestaltet sich besonders effektiv, wenn dieser Bereich zumindest im nach unten weisenden Teil des Pfahlfußes vorgesehen ist.

Dieser Bereich kann einen aus einem weiteren Bindemittel gebildeten Bereich des Pfahls unmittelbar umgeben. Auf diese Weise kann der Grund im Bereich des Pfahlfußes besonders schonend und effizient stabilisiert werden, wodurch sich die Tragfähigkeit erhöht. Das zuerst eingebrachte, den Grund durchsetzende Bindemittel dringt relativ schonend in den Grund ein. Aufgrund seiner hohen Fließfähigkeit wird es in der Regel nicht eine außerordentlich hohe Stabilität aufweisen.

Für den innerhalb dieses Bereiches angeordneten, aus dem weiteren Bindemittel gebildeten Bereich kann jedoch ein wesentlich stabileres Bindemittel gewählt werden, da hierbei ein Durchsetzen des Grundes nicht vorgesehen ist. Hierdurch wird einerseits eine gute Abstützung des von dem Bindemittel durchsetzten Bereiches gewährleistet. Andererseits dient der von dem Bindemittel durchsetzte Bereich als Schutz des von ihm unmittelbar umgebenden Bereichs, insbesondere gegen Feuchtigkeit.

Der oder die vorgenannten Bereiche können derart ausgebildet sein, daß sich der diese Bereiche umfassende Pfahl von diesen Bereichen ausgehend nach oben hin zunächst verjüngt. Es wird also durch diesen Bereich bzw. durch diese Bereiche eine Pfahlfußerweiterung geschaffen, die außerordentlich schonend in den Grund eingebracht werden kann.

Desweiteren kann der Pfahl auf Höhe seines Pfahlkopfes einen sich nach oben hin verjüngenden Bereich aufweisen. Dieses ermöglicht eine einfache Stabilisierung eines von diesem Pfahl zu tragenden Bauteils.

Eine besonders stabile und auch einfach herzustellende Verbindung wird gewährleistet, wenn dieses Bauteil eine Öffnung aufweist, die sich entsprechend der Verjüngung des Pfahls verjüngt. Bei einer derartigen Anordnung braucht beispielsweise der Pfahl nur bis in diese Öffnung hinein ausgegossen zu werden.

Um auch in diesem Bereich eine hohe Stabilität zu gewährleisten, kann in dem Pfahl eine sich entsprechend verjüngende Bewehrung vorgesehen sein.

Eine derartige Anordnung ist auch unabhängig von den übrigen Merkmalen vorliegender Erfindung vorteilhaft. Sie eignet sich insbesondere für Pfähle, die durch ein Loch eines bestehenden Bauteils in den Grund gebracht werden sollen. Durch die Verjüngung, sowohl der dieses Loch bildenden Öffnung als auch der des Pfahls wird ein äußerst stabile, formschlüssige Verbindung zwischen Pfahl und Bauteil gewährleistet. Dieses ist bei Anordnungen nach dem Stand der Technik, die senkrechte Öffnungswände aufweisen, nicht der Fall. Hier liegt lediglich ein Reibschluß vor.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden in nachfolgender Beschreibung anliegender Zeichnung verdeutlicht, in welcher beispielhaft ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, ein erfindungsgemäßes Verfahren sowie einen erfindungsgemäßen Pfahl dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbringen eines Pfahls zu Beginn des Einbringens des Kopfs,

Fig. 2 den Kopf nach Fig. 1 im Schnitt entlang der Linie II-II gegenüber Fig. 1 verkleinert und

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Pfahl.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung zum Einbringen eines Pfahls weist einen Kopf 1 auf, welcher mittels eines Vortreibrohres 2 in einen Grund 5 eingebracht werden kann. Dieses kann durch jede Einrichtung geschehen, die in der Lage ist, ein derartiges Vortreibrohr 2 mit ausreichender Kraft in den Grund 5 zu beschleunigen. So kann dieses beispielsweise eine Presse sein. Es ist aber auch ein Ramme bzw. eine preßluftgetriebene "Rakete", bei welcher Preßluft eine Masse beschleunigt, möglich.

Der Kopf 1 weist an seinem in Einbringrichtung (siehe Pfeil A in Fig. 1) liegenden Ende eine erste Öffnung 3 auf. Beim Einbringen des Kopfes 1 in den Grund 5 kann durch diese Öffnung 3 Grund in das Innere des Kopfes 1 und des Vortreibrohres 2 gelangen.

In Einbringrichtung A verjüngt sich der Kopf 1. Auf diese Weise wird beim Einbringen des Kopfes 1 in den Grund 5 dieser teilweise nach außen verdrängt und seitlich des Kopfes 1 verdichtet.

Der Kopf 1 weist desweiteren mehrere Öffnungen 4 auf, die mit einer von oberhalb des Grundes 5 zugänglichen Zufuhrleitung 40 verbunden sind. Dieses erfolgt über eine Ringleitung 41. Eventuell offene Enden der Zufuhrleitung 40 sind durch Kappen 42 verschlossen.

Während des Einbringens des Kopfes 1 wird durch die Öffnungen 4 Wasser mit ca. 200 bar in den Grund 5 gepreßt. Hierdurch wird der Grund um den Kopf 1 aufgeweicht, so daß ein Eindringen erleichtert wird.

Nachdem der Kopf 1 in die gewünschte Tiefe gebracht wurde, dieses folgt zum Beispiel bis zu einer vorgegebenen Einpreß- bzw. Vortriebskraft, wird der in dem Vortriebsrohr 2 bzw. dem Kopf 1 befindliche Grund abgesaugt. Durch die Öffnung 3 kann - nach Bedarf - der Grund 5 unter dem Kopf 1 sondiert werden. Das Saugen und Sondieren kann, wenn gewünscht, auch bereits während des Einbringens des Kopfes 1 erfolgen.

Je nach den an dem Pfahlfuß gewünschten Verhältnissen, kann durch die Öffnung 3 auch noch Grund 5 unterhalb des Kopfes 1 abgesaugt werden.

Anschließend kann, auch dieses hängt von den vorhandenen Verhältnissen ab, ein Gleitmittel Verwendung finden. Dieses kann durch die Zufuhrleitung 40 eingebracht werden.

Dann wird durch die Zufuhrleitung 40 eine Zementsuspension in den Grund 5 gespritzt. Damit die Zementsuspension ausreichend weit in den Grund 5 gelangt, wird das Rohr 2 mit etwa 6 bis 10 bar Druck beaufschlagt. Auf diese Weise wird die Zementsuspension beispielsweise über einen Bereich 61 (siehe Fig. 3) in den Grund 5 gedrückt. Hierdurch wird einerseits eine Fußverbreiterung ermöglicht, die die Tragfähigkeit des Pfahls erhöht und es wird andererseits ein eventuell unter dem Kopf 1 zuvor erzeugter Hohlraum von der Zementsuspension befreit.

Eine derartige Vorgehensweise eignet sich insbesondere für einen Kies und Sand enthaltenen Grund. Je nach Grund 5 können auch andere Bindemittel Verwendung finden.

Im Anschluß hieran wird das Rohr 2 nach statischen Vorgaben durch eine Bewehrung 7 bewehrt und der Pfahl ausbetoniert.

Hierbei gelangt Beton durch die Öffnung 3 in den unter dem Kopf 1 befindlichen Hohlraum und bildet so einen Bereich 60 des Pfahls, der aus Beton besteht und unmittelbar von dem Bereich 61 umgeben ist.

Von dem durch die Bereiche 60 und 61 gebildeten Pfahlfuß ausgehend, verjüngt sich der Pfahl zunächst nach oben hin zu seinen Pfahlschaft 6.

Der Pfahlkopf selbst ist formschlüssig mit einem Hubbalken 8 verbunden. Dieses erfolgt durch einen sich nach oben hin verjüngenden Bereich 63. Dieser Bereich 63 wird dadurch bereitgestellt, daß vor Herstellung des Pfahles ein Hubbalken 8, zum Beispiel ein unter einer Gebäudewand angeordneter Stahlbetonbalken, mit einer konischen Ausnehmung hergestellt wird. Eine derartige Ausnehmung kann beispielsweise durch eine entsprechende PVC- oder Pappverschalung erzeugt werden. Nach dem Aushärten des Hubbalkens 8 wird die Verschalung entfernt und der Kopf 1 bzw. das Vortreibrohr 2 eingetrieben. Dieses kann zum Beispiel durch eine Presse geschehen, die mittels unter oder in dem Hubbalken 8 verankerten Gewindestangen und eine entsprechende Druckplatte an dem Hubbalken 8 abgestützt ist.

Vor dem Ausbetonieren wird auch der sich verjüngende Bereich 63 des Kopfes 1 mit einer entsprechenden Bewehrung versehen, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Im Anschluß hieran braucht lediglich der gesamte unter dem Hubbalken 8 befindliche Hohlraum ausbetoniert zu werden. Insbesondere wird hierbei auch ein eventuell unter dem Hubbalken 8 freigelegter Bereich 62 aufgefüllt. Dieser Bereich 62 kann beispielsweise dem Befestigen der Gewindestangen dienen.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Einbringen eines Pfahls in einen Grund (5), die einen in den Grund (5) einbringbaren Kopf (1) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (1) zumindest in Einbringrichtung (A) eine Öffnung (1) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kopf (1) in Einbringrichtung (A) verjüngt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (3) unmittelbar von oberhalb des Grundes (5) zugänglich ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (1) mit zumindest einer von oberhalb des Grundes (5) zugänglichen Zufuhrleitung (40) versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (40) zu mindestens einer weiteren Öffnung (4) des Kopfes (1) führt.

6. Verfahren zum Einbringen eines Pfahls in einen Grund (5), bei welchem ein Kopf (1) in den Grund (5) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß während der Kopf (1) eingebracht wird, Grund (5) durch zumindest eine Öffnung (3) in den Kopf (1) gelangt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß, während der Kopf (1) eingebracht wird, Grund (5) seitlich des Kopfes (1) verdichtet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß während oder nach dem Einbringen des Kopfes (1) der Grund (5) durch die Öffnung (3) sondiert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß während oder nach dem Einbringen des Kopfes (1) der unterhalb des Kopfes (1) befindliche Grund (5) durch die Öffnung (3) des Kopfes (1) abgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß nachdem der Kopf (1) eingebracht worden ist, ein Bindemittel durch zumindest eine Öffnung (4) des Kopfes (1) ausgebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel durch zumindest eine Öffnung (1) in den Grund (5) verpreßt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß während oder bevor der Kopf (1) eingebracht wird, der Grund (5) zumindest im Bereich des Kopfes (1) gespült wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülen durch zumindest eine weitere Öffnung (4) des Kopfes (1) erfolgt.

14. Pfahl, gekennzeichnet durch einen Bereich (61) auf Höhe des Pfahlfußes, in welchen den Pfahl umgebender Grund (5) von einem Bindemittel des Pfahls durchsetzt ist.

15. Pfahl nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Bereich (61) zumindest im nach unten weisenden Teil des Pfahlfußes vorgesehen ist.

16. Pfahl nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Bereich (61) einen aus einem weiteren Bindemittel gebildeten Bereich (60) des Pfahls unmittelbar umgibt.

17. Pfahl nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Pfahl von diesem Bereich (60, 61) ausgehend nach oben zunächst verjüngt.

18. Pfahl nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfahl auf Höhe seines Pfahlkopfes einen sich nach oben hin verjüngenden Bereich (63) aufweist.