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Verfahren zur Herstellung eines opannbeton-Xohrpfahles oder eines
Ortbetonpfahles mit vorgespannter Außenzone sowie Einrichtungen zur Durchführung
des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Spannbeton-Rohrpfahles
oder eines Ortbetonpfahles mit vorgespannter Außenzone, bei dem beim Ausbohren des
Bohrloches ein Vortreibrohr in das Erdreich eingetrieben wird, das während des Eintreibens
aus einzelnen Rohrelementen zusammengesetzt wird, und ferner ninrichtungen zur Durchführung
des Verfahrens.
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in Herfahren dieser Art ist bekannt und wird unter Verwendung eines
stählernen Slortreibrohres vielseitig angewendet. Dieses Vortreibrohr wir(t in der
Hegel durch Pressen und Drehen in das Erdreich eingedrückt, wobei gleichzeitig das
erdreich am unteren @nde des rohres ausgebohrt wird. Nach dem Erreichen der gewünschten
Bohrtiefe
ten Bohrtiefe wird beim Ortbetonpfahl die schlaffe Bewehrung
in das Vortreibrohr eingesetzt und anschließend unter gleichzeitigem Hochziehen
des stählernen Vortreibrohres der Ortbeton in das Bohrloch eingebracht. Anstelle
der schlaffen Bewehrung und des Ortbetons ist es auch bekannt, einen vorgefertigten
Rohrpfahl einzusetzen, wobei während des Hochziehens des stählernen Vortreibrohres
der Zwischenraum zwischen dem eingesetzten vorgefertigten Rohrpfahl und dem Erdreich
durch eine Mantelinjektion mit Zementmörtel ausgefüllt wird.
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Dieses Verfahren leidet unter dem Nachteil, daß das stählerne Vortreibrohr
wieder gezogen werden muß, oder aber, falls das stählerne Vortreibrohr im Erdreich
belassen wird, die Herstellungskosten für eine derartige Pfahl gründung durch die
Kosten für das stählerne Vortreibrohr erheblich vergrößert werden.
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Selbst wenn diese Kosten in Kauf genommen werden, stellt das Verbleiben
des stählernen Vortreibrohres im Bohrloch ebenfalls einen Nachteil dar, da der Stahl
im Laufe der Zeit verrottet und damit die Mantelreibung für den Pfahl erheblich
verringert wird.
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Ein weiterer Nachteil einer Pfahlgründung, bei der das Bohrloch unter
Verwendung eines stählernen, aus einzelnen Teilabschnitten zusammengesetzten Vortreibrohres
hergestellt wird, besteht darin, daß sich eine gewisse Beschränkung bezüglich der
Durchmesser für die herzustellenden Pfähle ergibt. Mit zunehmendem Durchmesser für
den Pfahl muß die Wandung des stählernen Vortreibrohres verstärkt werden, damit
es nicht aufgrund der dünnen Rohrwandung bei dem Einpressen in das Erdreich ausknickt.
Das Verstärken der Rohrwandung kann jedoch nur in einem begrenzten Durchmesserbereich
in dem notwendigen Umfang vorgenommen werden, da bei größeren Durchmessern das Gewicht
des Vortreibrohres so stark zunimmt, daß es nur noch mit sehr hohem wirtschaftlichen
Aufwand gezogen werden kann.
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Ein
Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens
bei der Herstellung von Ortbetonpfählen, wobei das stählerne Vortreibrohr während
des Ausbetonierens des Bohrloches gezogen wird, besteht darin, daß sehr große Sorgfalt
aufgewandt werden muß, daß einerseits der in das Bohrloch eingesetzte Bewehrungskorb
genau zentrisch festgehalten wird, damit beim Ausbetonieren die Bewehrung allseitig
einwandfrei von Beton umschlossen ist, und diese nicht durch Eindringen der Bodenfeuchtigkeit
unter Rostbildung den Beton zerstört.
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Die praktische Erfahrung hat auch gezeigt, daß der in das Bohrloch
eingebrachte Ortbeton bei zu starker Verdichtung am Vortreibrohr hängen bleibt und
mit diesem beim Herausziehen angehoben wird. Dadurch können quer durch den Ortbetonpfahl
verlaufende Zonen entstehen, in. denen der Ortbeton nur sehr lose liegt oder gar
von dem darunterliegenden Ortbeton abgerissen ist. Diese an sich nur sehr schwer
feststellbaren Mängel, die aber aus der Praxis bekannt sind, können für das auf
der Pfahlgründung errichtete Bauwerk eine sehr große Gefahr darstellen und einen
erheblichen wirtschaftlichen Schaden anrichten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorausstehend erwähnten
Nachteile zu überwinden und ein Verfahren sowie Einrichtungen zu schaffen, mit denen
Spannbeton-Rohrpfähle bzw. Ortbetonpfähle mit vorgespannter Außenhaut hergestellt
werden können, wobei das Verfahren die Gewähr bietet, daß eine einwandfreie Pfahlrohrgründung
verhältnismäßig wirtschaftlich auch noch für Pfähle mit extrem großem Durchmesser
möglich ist, wobei auf ein Herausziehen des Vortreibrohres verzichtet werden kann
und dabei die beim Herausziehen des Vortreibrohres möglichen Beeinträchtigungen
der Pfahl qualität vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem eingangs erwähnten Verfahren,
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Rohrelemente in bekannter Weise aus in Längsrichtung
von Spanngliedern durchzogenen Betonrohren
Betonrohren hergestellt
werden, daß beim Eintreiben des Vortreibrohres Jeweils ein Rohrelement auf den im
Erdreich befindlichen Teil des Vortreibrohres aufgesetzt und mit diesem in Längsrichtung
vorgespannt wird, und daß das Vortreibrohr als Teil des Spannbeton-Rohrpfahles bzw.
Ortbetonpfahles im Erdreich belassen wird.
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Durch die Verwendung eines aus Beton hergestellten und aus einzelnen
Rohrelementen zusammengesetzten vorgespannten Vortreibrohres ergibt sich der wesentliche
Vorteil gegenüber der Verwendung von stählernen Rohrelementen für das Vortreibrohr,
daß dieses nach dem Erreichen der Bohrtiefe im Erdreich verbleibend eine einwandfreie
Pfahl gründung gewährleistet und im Gegensatz zu den vorgefertigten, in ihrer gesamten
Länge eingesetzten ohrpfählen mit verhältnismäßig geringem Geräteaufwand eine Pfahlgründung
zuläßt, die alle Vorteile von in Längsrichtung vor gespannten Pfählen aufweist.
Dabei wird durch die Verwendung von Rohrelementen aus Beton keine Beschränkung bezüglich
der Durchmesser der Pfähle auferlegt, da die Nachteile von stählernen Vortreibrohren
mit sehr großem Durchmessern bei den aus Beton bestehenden und in Längsrichtung
vorgespannten Rohrelementen nicht auftreten. Die Verwendung solcher Pfähle mit großem
Durchmesser ist besonders bei Pfahlgründungen von wirtschaftlichem Vorteil, bei
denen aufgrund der Durchmesserbeschränkung bei stählernen Vortreibrohren eine Vielzahl
von Pfählen benötigt werden. Tn einem solchen Fall ist es möglich, mehrere dünne
Pfähle durch einen dicken zu ersetzen, der,abgesehen von der eingesparten Arbeitszeit,
eine bessere Steifigkeit und bessere Aufnahme von Normalkräften gewährleistet. Durch
die Verwendung der Vorspannung in dem im Boden verbleibenden Vortreibrohr können
die auftretenden Biegezugspannungen weitgehendst verringert bzw. kompensiert werden,
so daß der Pfahl tatsächlich weitgehend nur noch von Druckspannungen beaufschlagt
wird. Damit wird die Dauerhaftigkeit eines solchen Pfahles erheblich verbessert,
da nunmehr auch die durch Biegezugbeanspruchungen in den Randzonen eines nicht vorgespannten
Pfahles auftretender
auftretenden Risse vermieden werden können
und somit auch keine Feuchtigkeit eindringen kann, aufgrund welcher die Bewehrung
zu rosten beginnt und der Beton beschädigt wird.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß durch
in Längsrichtung miteinander verbundene Kanäle in den Rohrelementen nach dem Eintreiben
des Vortreibrohres auf die gewünschte Tiefe Zementmörtel durch von den Kanälen zur
Außenseite der Rohrelemente verlaufende Öffnungen zur Mantelinjektion gepreßt wird.
Durch diese Maßnahme soll die Mantelreibung erhöht und ein sicheres Anliegen des
Pfahles am Erdreich gewährleistet werden.
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Zur Durchführung des Verfahrens sind erfindungsgemäß Rohrelemente
aus Beton vorgesehen, die in der '{ohrwandung neben den Hüllrohren für die Spannglieder
mit in Längsrichtung verlaufenden Kanälen derart versehen sind, daß sie beim zusammengesetzten
Vortreibrohr ineinander übergehen. Die Kanäle sind vorzugsweise teilweise mit Öffnungen
zur Außenseite des R.ohrelementes versehen.
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Um das erste in den Boden einzutreibende Rohrelement gegen Ausbrechen
zu sichern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß dieses kohrelement des Vortreibrohres
mit einem vorzugsweise im Querschnitt etwa Förmigen Schuh versehen ist, dessen als
Schneide wirksame untere Kante etwa längs dem äußeren Umfang des Rohrelementes verläuft.
Die Stirnseiten des Rohrelementes sind mit Profilvorsprüngen versehen, die als Abstandsglieder
für die Betonierfuge beim Zusammenbau der Rohrelemente dienen.
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;leitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Misprüchen und der
Zeichnung hervor. Es zeigen: Fig. 1 in einer Schemadarstellung ein teilweise im
Erdreich befindliches Vortreibrohr sowie eine Vorrichtung zum Eintreiben des Vortreibrohres;
Fig. 2
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Rohrelement gemäß der Erfindung;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 2.
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Zur Herstellung eines Spannbeton-Rohrpfahles oder eines Ortbetonpfahles
mit einer vorgespannten Außenzone findet ein Vortreibrohr 1 aus Beton Verwendung,
das aus einzelnen Rohrelementen Ia, Ib ... zusammengesetzt wird. Für das Eintreiben
des Vortreibrohres 1 in das Erdreich wird eine vorzugsweise auf Schienen verschiebbare
Arbeitsbühne 2 verwendet, die aus einer unteren Plattform 3 und einer oberen Plattform
4 besteht. Die untere Plattform 3 ist mit Rollen versehen, die auf entsprechend
verlegten Schienen laufen. Diese Schienen können z. B. auf einer weiteren, auf dem
Erdreich aufliegenden Plattform angeordnet sein, um eine zu hohe punktförmige Bodenpressung
zu vermeiden. Die untere Plattform 3 trägt eine Vielzahl von Hub-Druckpressen 5,
die ebenfalls an der Unterseite der oberen Plattform 4 befestigt sind. Ferner ist
auf der oberen Plattform 4 eine Last 6 angeordnet, die beispielsweise aus Behältern
zur Aufnahme von Gewichten und/oder aus dem Bohrloch geförderten Erdreich bestehen
kann. Über einer Öffnung in der unteren Plattform, durch welche das Vortreibrohr
1 geführt wird, ist an der oberen Plattform ein Kragen 7 angeordnet, der jeweils
über den oberen Ranl; des aus den Rohrelementen zusammengesetzten Vortreibrohres
greift, und über welchen die Last zum Einpressen des Vortreibrohres in das Bohrloch
bzw. Erdreich eingeleitet wird. Auf dem unteren Rand des ersten in das Bohrloch
eingesetzten Rohrelementes ist ein stählener Schuh 8 aufgesetzt, der eine Beschädigung
des Vortreibrohres beim Eintreiben verhindern soll. Dieser Schuh ist vorzugsweise
in seinem Querschnitt etwa förmig ausgeführt und besitzt eine als Schneide wirksame
untere Kante, die etwa längs dem äußeren Umfang des Rohrelementes verläuft.
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Beim Absenken des Vortreibrohres wird das Erdreich unterhalb des Schuhes
8
Schuhes 8 in bekannter Weise ausgeführt und aus dem Bohrloch herausgeholt.
In den unter dem Vortreibrohr sich dadurch bildenden freien Raum wird das Vortreibrohr
mit Hilfe der aufgebrachten Last verschoben, wobei das verhältnismäßig hohe Eigengewicht
des aus Beton bestehenden Vortreibrohres in derselben Weise wirksam ist. Auf der
Arbeitsbühne 2 sind für das Ausführen der Bohrarbeit und das Ausnehmen des Erdreiches
weitere nicht dargestellte Geräte, wie z. B. Hebegeräte in Form eines Kranes, sowie
Halterungen und Antriebsgeräte für das Bohrgestänge vorgesehen.
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Die einzelnen Rohrelemente, aus welchen das Vortreibrohr zusammengesetzt
ist, bestehen aus einem zylindrischen Betonrohr mit einer geeignet dicken Wandstärke,
in welchem in Längsrichtung verlaufende Hüllrohre 10 für Spannglieder und Kanäle
11 für Inåektionszwecke vorgesehen sind. Von den Kanälen 11 aus verlaufen über den
Umfang verteilt Öffnungen 15 zur Außenfläche des Betonrohres. Die Hüllrohre 10 sowie
die Kanäle 11 sind auf beiden Seiten konisch erweitert, um einerseits die Spannglieder
leichter einführen zu können und andererseits bei den Kanälen 11 zwischen zwei Rohrstücke
ein Zwischenstück einsetzen zu können, das eine einwandfreie Fortführung des Kanals
von einem Rohrelement in das andere Rohrelement gewährleistet. Die Länge dieser
Zwischenstücke 16 ist so abgestimmt, daß sie mit weiteren, auf die Stirnseiten des
Rohrelementes aufsetzbaren Profilstücken 17 bei zwei aufeinandergesetzten Rohrelementen
einen bestimmten Abstand festlegen, der die Betonfuge beim Zusammenbau der Rohrelemente
bildet. Diese Profilstücke 17 können beliebig geformt sein und besitzen vorzugsweise
die Form von dreieckigen bzw. viereckigen oder runden Klötzen, die beim Zusammensetzen
der Rohrelemente entweder nur auf die Stirnseite aufgelegt werden oder aber auch
durch entsprechende Ausgestaltung der Stirnseite und der darauf aufliegenden Flächen
der Profilstücke ineinander eingreifen, um dadurch ein Verrutschen beim Aufsetzen
des nächsten Rohrelementes zu vermeiden und
und eine einwandfreie
senkrechte Paßform für die Stößel zu gewährleisten.
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Geht man von dem beispielsweisen Aufbau eines Rohrelementes aus, wie
es für eine Pfahl gründung für Brückentragwerke Verwendung finden kann, so sind
bei einem Rohrelement mit einem Durchmesser von etwa 2 bis 3 m und einer Wandstärke
von etwa 15 bis 25 cm über den Umfang z. B. 12 bis 20 Spannglieder verteilt. Ein
solches Rohrelement kann eine Länge von etwa 4 m besitzen, wobei die Länge der Rohrstücke
zweckmäßigerweise verschieden ist und beim Eindrücken des Vortreibrohres am Anfang
verhältnismäßig lange Rohrelemente Verwendung finden, wogegen gegen Ende des Absenkvorgangs
verhältnismaßig kurze Rohrstücke zweckmäßig sind. Das erste Rohrelement ist unten
mit einer als Schuh 8 bezeichneten Stahlringverstärkung versehen, die zweckmäßigerweise
etwa ein Z-Profil aufweist, das einerseits mit dem inneren Schenkel die innere Kante
des Rohrelementes schützt, und dessen äußerer Schenkel als Schneide wirkt, die sich
in den Boden eindrückt. Die durch die Hüllrohre 10 gesteckten Spannglieder sind
zweckmäßigerweise unterschiedlich lang, so daß sie wechselweise jeweils über den
nächsten Stoß hinausstehen. Beim Aufsetzen eines Rohrelementes werden die in der
jeweiligen Stoßfuge endenden Spannglieder mit den neuen Spanngliedern gekoppelt
und vor dem Einbringen des Zementmörtels die als Abstandsglieder wirkenden Profilstücke
17 eingesetzt. Die beiden Rohrelemente können nunmehr mit Hilfe der Spannglieder
zumindest so weit miteinander verspannt werden, daß sie an den Profilstücken anliegend
in der Stoßfuge eine ausreichend konstruktive Festigkeit besitzen, um zumindest
solche Arbeitsvorgänge sofort weiterführen zu können, die das Abbinden des in der
Stoßfuge geringfügig gepreßten Zementmörtels nicht beeinträchtigen. Nachdem der
Zementmörtel fest ist, wird die Restvorspannung aufgebracht, womit das Vortreibrohr
für das Eintreiben in das Erdreich um einen weiteren Rohrabschnitt fertiggestellt
ist.
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Die InJektion der Hüllrohre kann nach dem Absenken des Vortreibrohres
erfolgen. Die Hüllrohre können mit Entlüfungsöffnungen zur
zur
Außenseite des Rohrelementes versehen sein, so daß durch diese gleichzeitig auch
eine MantelinJektion erfolgen kann.
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Für den Fall einer Gründung mit Rohrpfählen ist beim Erreichen der
gewünschten Bohrtiefe lediglich noch der FuBraum zur Vergrößerung der Aufstandsfläche
auszuschneiden und mit Beton auszufüllen. Für den Fall, daß für die Pfahlrohrgründung
die Mantelreibung nicht von Bedeutung ist und somit keine Mantelinåektion erfordetlich
wird, ist damit der Spannbeton-Rohrpfahl fertiggestellt, da ein Ziehen des Vortreibrohres
entfällt.
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Soll anstelle des Rohrpfahles ein Ortbetonpfahl bei der Pfahl gründung
Verwendung finden, so ist nach dem Erreichen der Bohrtiefe in das vorgespannte Vortreibrohr
aus Beton gegebenenfalls eine schlaffe Bewehrung einzusetzen und der Innenraum des
Vortreib--rohres in bekannter Weise mit Beton aufzufüllen. Da das Vortreibrohr gemäß
der Erfindung einerseits nicht gezogen wird und andererseits von einer genau bekannten
Betonqualität ist, erhält man einen Ortbetonpfahl, der selbst bei nicht zu kontrollierenden
Unregelmäßigkeiten der Verdichtung des eingebrachten Schüttbetons eine so hohe Qualität
besitzt, daß selbst derartige Unregelmäßigkeiten für die Qualität des Ortbetonpfahles
unbeachtet bleiben können. Ein Abreißen des Ortbetons beim Hochziehen des Vortreibrohres
infolge einer zu stark verdichteten Zone innerhalb des Vortreibrohres kann sich
aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht einstellen. Auch wird die Gefahr
vermieden, daß beim zu raschen Ziehen des Vortreibrohres dessen Unterkante über
der obersten Schüttung des Schüttbetons zu liegen kommt und Erdreich von der Seite
auf den Schüttbeton fällt. Dieses Erdreich bewirkt in bekannter Weise eine erhebliche
Verschlechterung des Ortbetonpfahles.
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Die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Ausführungsform der Rohrelemente
kann auch in der eise abgeändert werden, daß die zylindrische Außenhaut mit Längsrillen
oder Fugen durchzogen ist
ist, über welche die Möglichkeit besteht,
die Außenseite des Vortreibrohres über die Kanäle 11 zu bespülen, damit das Rohr
leichter in das Bohrloch einzudrücken ist. Diese Rillen und Fugen erleichtern auch
bei einer Mantelinjektion die Verteilung des Zementmörtels über die Außenseite des
Vortreibrohres.
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Um bei der Verwendung des Rohrelementes zur Herstellung von Ortbetonpfählen
einen innigen Verbund zwischen dem Vortreibrohr und dem eingebrachten Ortbeton herzustellen,
kann die Innenfläche des Vortreibrohres in bekannter Weise rauh und uneben gestaltet
sein, damit nach dem Einbringen des Ortbetons eine möglichst innige Verbindung mit
dem äußeren Spannbeton-Rohr stattfindet und die Vorspannungskräfte vom vorgespannten
Vortreibrohr auch in den aus Ortbeton hergestellten Kern übertragen werden. Die
Vorspannung der Außenhaut eines solchen Ortbetonpfahles bewirkt auch, daß die von
der Vorspannung im wesentlichen aufgenommenen Biegezugspannungen nicht mehr am Pfahl
zum Wirken kommen und damit dieser fast ausschließlich im beanspruchten Zustand
mit Druckspannungen beaufschlagt wird. Aufgrund dieser Tatsache kann die schlaffe
Bewehrung des Ortbetonpfahles einfacher ausgeführt oder sogar weggelassen werden,
da nunmehr kaum noch die Gefahr einer Rissebildung besteht, wie dies beim nicht
vorgespannten Ortbetonpfahl der Fall ist, wenn dieser auf Biegezug beansprucht wird.
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Es ist auch möglich, einen Spannbeton-Rohrpfahl in der Weise herzustellen,
daß nach dem Eintreiben des Vortreibrohres in den inneren Hohlraum ein Verdrängungsrohr
eingeführt wird, um gegebenenfalls mit Hilfe von schlaff bewehrtem Schüttbeton die
Wandstärke des Rohrpfahles zu vergrößern.
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Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich durchdie Tatsache,
daß durch die Erfindung Pfahlgründungen mit Pfählen verhältnismäßig großen Durchmessers
in sehr wirtschaftlicher Weise erstellt werden können. Derartige Gründungen sind
bei bestimmten Bodenverhältnissen beim Bau von großen Brückentragwerken besonders
zweckmäßig und einer Gründung mit einem Bündel von vielen Pfählen kleinen Durchmessers
vorzuziehen.
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PatentansPruche