DE2105432C3 - Verfahren zur Herstellung eines in Längsrichtung vorgespannten Verbundpfahles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines in Längsrichtung vorgespannten Verbundpfahles, bei welchem ein abschnittsweise aus einzelnen vorgefertigten Mantelrohrelementen zusammengesetztes und abschnittsweise vorgespanntes Mantelrohr in das Erdreich durch Einleiten von Druck auf das jeweils oberste Mantelrohrelement abgesenkt und in das abgesenkte Mantelrohr anschließend Ortbeton einge bracht wird.

Ein derartiges Verfahren ist seit langem bekannt (GB-PS 6 02 105) und sieht in Rillen auf der Außenseite des Rohrpfahles verlegte Spannglieder vor, die die Funktion einer Montageversteifung beim Zusammenbauen und Einbringen des Pfahles erfüllen. Es sind wohl Maßnahmen vorgesehen, um den Spannstahl gegen Oxidation zu schützen, indem nämlich die Rillen nach dem Spannen ausbetoniert werden, jedoch zeigt die Erfahrung, daß dieses Ausbetonieren nicht ausreicht, um die Spannglieder permanent gegen Oxidation zu schützen und einen Betonpfahl mit permanent homogen vorgespannter Außenhaut zu schaffen. Daß die Spannglieder in den außen verlaufenden Rillen nur als Montageversteifung vorgesehen sind, zeigt auch die Tatsache, daß für den Fall einer dauernden Vorspannung die Zerstörung der außen liegenden Vorspanndrähte in Kauf genommen wird und in das Innere des Pfahles neue Vorspanndrähte eingebracht werden, die nach dem Abbinden des Kernbetons unter Spannung gesetzt werden.

Die Verwendung von in Hüllrohren im Bereich der Außenhaut vorgesehenen Spanngliedern ist auch für einen massiven Betonpfahl bekannt (AT-PS 1 81 827). Dabei werden die Spannglieder abschnittsweise beim Eintreiben des Pfahls vorgespannt. Diese Spannglieder sollen die beim, Eintreiben des Pfahles unvermeidbar auftretenden seitlichen Drücke aufnehmen und eine Verminderung der Tragfähigkeit im Fugenbereich verhindern.

Es ist auch bereits bekannt, einen Verbundpfahl mit indirekter Vorspannung herzustellen (GB-PS 9 10 089), bei dem die Spannglieder in dem freien Durchmesserraum innerhalb der Manteirohrelemente, d. h. außerhalb des vorzuspannenden Betons verlaufen. Die Spannkraft wird in den Beton vom jeweiligen Ende des Mantelrohrs her über ein Endstück eingeleitet, in dem die Spannglieder verankert sind. Die im freien Innenraum des Mantelrohres liegenden Spannglieder können ein Ausknicken verursachen, wenn ein derartiger Pfahl ■durch Druck in das Erdreich abgesenkt wird, da sich die Spannkraft zur Druckkraft beim Absenken als Knicklast addiert. Aus diesem Grund sieht die bekannte Maßnahme auch vor. daß das aus einzelnen Elementen zusammengesetzte Mantelrohr nicht in den Untergrund eingedrückt, sondern eingerammt wird, wobei die Rammstöße auf eine am unteren Ende des Mantelrohres vorgesehene Rammspitze aufgebracht werden. Wenn man davon ausgeht, daß der zum Eintreiben notwendige Druck in die Rammspitze des Mantelrohres eingeleitet wird, dann bleibt die durch die Vorspannglieder aufgebrachte Druckspannung im Mantelrohr nur dann erhalten, wenn keine Mantelreibung auftritt Dies ist jedoch in der Regel nicht der Fall, so daß beim Eintreiben Spannkraft verlorengeht, da sich der Spannstahl infolge der Mantelreibung mehr dehnt als der Beton. Damit ist unvermeidlich, daß die Druckspannung im Bereich der Fuge zwischen den einzelnen Mantelrohrelementen so weit abgebaut wird, daß die Fuge aufzuklaffen beginnt bzw. beim Einleiten der Rammkraft auf die Rammspitze zumindest federnd kurzzeitig aufklafft und das Eindringen von Erdreich möglich macht. Ais Folge davon ergeben sich zumindest im Fugenbereich Störungen, die eine einwandfreie Umlagerung der Spannkräfte in den nachträglich eingebrachten Kernbeton im Fugenbereich stören, so daß ein über die gesamte Länge homogener Verbundpfahl, bei dem die Hauptvorspannung in der Außenzone, nämlich im Mantelrohrelement liegt und zum Zentrum des Kernbetons hin abnimmt, nicht möglich ist.

Es ist auch bereits bekannt, einzelne zylindrische Rohrelemente durch Vorspannung miteinander zu verbinden und den Pfahl in seiner Gesamtheit in den tragfähigen Untergrund abzusenken. (Zeitschrift »Der Bauingenieur« 1962, Heft 2, S. 70, und 1965, Heft 3, S. 133, 134; SW-PS 1 24 339). Derartige durch Rohrelemente auf die gewünschte Pfahllänge zusammengesetzte Verbundpfähle lassen sich nur mit extrem großem Aufwand handhaben und in den Untergrund absenken.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines in Längsrichtung vorgespannten Verbundpfahles mit vorgespannter Außenhaut und durchgehender Spannbetonqualität zu schaffen, der auch in der Stoßfuge eine ausreichende konstruktive Festigkeit hat, um durch Biegebeanspruchungen in den Randzonen auftretende Risse zu vermeiden und ein Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, wobei dieser Verbundpfahl wirtschaftlich auch für Pfähle mit extrem großem Durchmesser herstellbar sein soll.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem eingangs erwähnten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Zusammensetzen des Mantelrohres jeweils ein in Längsrichtung mit längs einer Kreislinie in der Rohrwand verteilten Hüllrohren versehenes Mantel-

rohrelement auf den im Erdreich befindlichen Teil des vorgespannten Mantelrohrelementes aufgesetzt und mit diesem in Längsrichtung durch Einsetzen von Spanngliedern vorgespannt wird und daß beim Eintreiben des Mantelrohres auf die gewünschte Tiefe Zementmörtel in die Hülhohre im Mantelrohr gepreßt wird.

Eine Ausgestaltung dieses Verfahrens sieht vor, daß durch die Hüllrohre Zementmörtel zur Mantelinjektion gepreßt wird.

je nach den Beschaffenheiten der beim Absenken des Pfahles zu durchstoßenden Erdreichschichten ist ferner vorgesehen, daß zur Erleichterung des Absenkens des Mantelrohres eine Mantelspülun.g vorgenommen wird.

Nach den Verfahrensschritten der Erfindung hergestellte Verbundpfahl haben den Vorteil, daß man eine durchgehende homogene Spannbetonqualität erhält, die sich von der Außenzone des Mantelrohres bis in den Kern des Ortbetons erstreckt und sie!) insbesondere für die Herstellung von Pfählen mit sehr großem Durchmesser eignet, was bei Pfahlgründungen wirtschaftliche Vorteile bringt. In einem solchen Fall können mehrere dünne Pfähle durch einen dicken ersetzt werden, der, abgesehen von der eingesparten Arbeitszeit, eine bessere Steifigkeit und eine bessere Aufnahme von Normalkräften gewährleistet. Die Dauerfestigkeit eines solchen Pfahles wird erheblich verbessert, da durch Biegebeanspruchungen in den Randzonen auftretende Risse bzw. das Aufklaffen der Stoßfugen vermieden und das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert wird.

Die Maßnahme, daß durch die in Längsrichtung miteinander verbundenen Kanäle in den Rohrelementen Zementmörtel durch von den Kanälen zur Außenseite der Rohrelemente verlaufende öffnungen zur Mantelinjektion gepreßt werden kann, erhöht die Mantelreibung durch ein sicheres Anliegen des Pfahles am Erdreich.

Die Maßnahmen zur Mantelspülung können in vorteilhafter Weise mit den auf der Außenseite der Mantelrohrelemente vorgesehenen Längsrillen ausgeführt werden.

Die Vorteile der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Anbrüchen und der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 in einer Schemadarstellung ein teilweise im Erdreich befindliches Mantelrohr sowie eine Vorrichtung zum Eintreiben des Mantelrohres,

Fig.2 eine Draufsicht auf ein Rohrelement gemäß der Erfindung; F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie IJI-III der F i g. 2.

Zur Herstellung eines Spannbeton-Rohrpfahles oder eines Verbundpfahles mit einer vorgespannten Außenzone findet ein Mantelrohr 1 aus Beton Verwendung, das aus einzelnen Rohrelementen la, ib... zusammengesetzt wird. Für das Eintreiben des Mantelrohres 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 4 angeordnet sein, um eine zu hohe punktfDrmige 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 e^:ne 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 3, durch welche das Mantelrohr 1 geführt wird, ist an der oberen Plattform 4 ein Kragen 7 angeordnet, der jeweils über den oberen Rand des aus den Rohrelementen la, 1 b zusammengesetzten Mantelrohres 1 greift, und über welchen die Last zum Einpressen des Mantelrohres 1 in das Bohrloch bzw. Erdreich eingeleitet wird. Auf dem unteren Rand des ersten in das Bohrloch eingesetzten Rohrelementes \b ist ein stählerner Schuh 8 aufgesetzt, der eine Beschädigung des Mantelrohres 1 beim Eintreiben verhindern soll. Dieser Schuh 8 ist vorzugsweise in seinem Querschnitt etwa Z-förmig ausgeführt und besitzt eine als Schneide wirksame untere Kante, die etwa längs dem äußeren Umfang des Rohrelementes Xb verläuft.

Beim Absenken des Mantelrohre*. Ii ·ν\τό das Erdreich unterhalb des Schuhes 8 in bekannter Weise ausgegraben und aus dem Bohrloch herausgeholt. In den unter dem Mantelrohr 1 sich dadurch bildenden freien Raum wird das Mantelrohr 1 mit Hilfe der aufgebrachten Last verschoben, wobei das verhältnismäßig hohe Eigengewicht des aus Beton bestehenden Mantelrohres 1 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.

Die einzelnen Mantelrohrelemente la, ib. aus welchen das Mantelrohr 1 zusammengesetzt ist, bestehen aus einem zylindrischen Betonrohr mit einer geeigneten Wanddicke, in welchem in Längsrichtung verlaufende Hüllrohre 10 für Spannglieder und Kanäle 11 für Injektionszwecke vorgesehen sind. Von den Kanälen 11 aus verlaufen über den Umfang verteilt öffnungen 15 zur Außenfläche des Mantelrohres 1. 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 Mantelrohrei.'menten la, ib Zwischenstücke 16 einsetzen zu können, welche eine einwandfreie Fortführung des Kanals von einem Mantelrohrelement la, 1 b in das andere Mantelrohrelement gewährleisten. Die Länge dieser Zwischenstücke 16 ist so abgestimmt, daß sie mit weiteren, auf die Stirnseiten des Maritelrohrelementes la, Ib aufsetzbaren Profilstücken 17 bei zwei aufeinandergesetzten Mantelrohrelementen la. Ib einen bestimmten Abstand festlegen, der die Betonfuge beim Zusammenbau der Mantelrohrelemente la, ib bildet. Diese Prnfilstücke 17 können beliebig geformt sein und besitzen vorzugsweise die Form von dreieckigen bzw. viereckigen oder runden Klötzen, die beim Zusammensetzen der Mantelrohrelemente la, ib entweder nur auf die Stirnseite aufgelegt werden oder aber auch durch entsprechende Ausgestaltung der Stirnseite und der darauf aufliegenden Flächen der Profilstücke ineinander eingreifen, urr dadurch ein Verrutschen beim Aufsetzen des nächsten Mantelrohrelementes la, ib zu vermeiden und eine einwandfreie senkrechte Paßform Z¹J gewehrleisten.

Geht man von dem beispielsweisen Aufbau eines Mantelrohrelementes la, ib aus, wie es für eine Pfahlgründung für Brückentragwerke Verwendung finden kann, so sind bei ei-iem Mantelrohrelement 1 a, 1 b mit einem Durchme«rr vm ptu,a ? hie < m nnri om<r

Wanddicke von etwa 1f> bis 25 cm über den Umfang z. B. 12 bis 20 Spannglieder verteilt. Ein solches Mantelrohrelement la, Ib kann eine Länge von etwa 4 m besitzen, wobei die Länge der Mantelrohrelemente la, \b zweckmäßigerweise verschieden ist und beim Eindrük- s ken des Mantelrohres ) im Anfang verhältnismäßig lange Mantelrohrelemente la, \b Verwendung finden, wogegen gegen Ende des Absenkvorganges verhältnismäßig kurze Mantelrohrelemente l.i, Xb zweckmäßig sind. Das erste Mantelrohrelement Xb ist unten mit einer als Schuh 8 bezeichneten Stahlringverstärkung versehen die zweckmäßigerweis': etwa ein Z-Profil aufweist, das einerseits mit dem inneren Schenkel die innere Kante des Mantelrohrelementes \b schützt, und dessen äußerer Schenkel als Schneide wirkt, die sich in den Boden eindrückt. Die durch die Hüllrohre 10 gesteckten

Qr»inntrli<»rlf»r ciriH 7u/i?rWmäRi(7PrwfM<;p unterschiedlich

lang, so daß sie wechselweise jeweils über den nächsten Stoß hinausstehen. Beim Aufsetzen eines Mantelrohrelementes la, Xb 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 Mantelrohrelemente la, Xb können nunmehr mit Hilfe der Spannglieder zumindest so weit miteinander verspannt werden, daß sie an den Profilstücken 17 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 Mantelrohr 1 für das Eintreiben in das !Erdreich um einen weiteren Rohrabschnitt fertiggestellt, ist. Die Injektion der Hüllrohre 10 kann nach dem Absenken des Mantelrohres 1 erfolgen. Die Hüllrohr? 10 können mit Enllüftiingsöffnungen /ur Außenseite des Mantclrohrelemcntes versehen sein, so daß durch diese gleichzeitig auch eine Mantclinjektion erfolgen kann l'ür den Fall, daß für die Pfahlrohrgrundung die Mantelreibung nicht von Bedeutung ist und somit keine Mantelinjektion erforderlich wird, ist damit der Spannbeton-Rohrpfahl fertiggestellt, da un Ziehen des Vortreibrohres entfällt.

Soll anstelle des Rohrpfahles ein Verbundpfahl bei der Pfahlgründung Verwendung finden, so ist nach dem Erreichen der Bohrtiefe in das vorgespannte Mantelrohr 1 aus Beton gegebenenfalls eine schlaffe Bewehrung einzusetzen und der Innenraum des Mantelrohres 1 in bekannter Weise mit Beton aufzufüllen. Da das Mantelrohr 1 gemäß der Erfindung einerseits nicht gezogen wird und andererseits von einer genau bekannten Betonqualität ist. erhält man einen Verbundpfahl, 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 Verbundpfah les unbeachtet bleiben können. Ein Abreißen des Ortbetons, das sich beim Hochziehen eines metallischen VortreibroHres infolge einer zu stark verdichteten Zone innerhalb des Vortreibrohres einstellen kann, ist aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht möglich. Auch wird die Gefahr vermieden, daß beim zu raschen Ziehen des metallischen 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines in Längsrichtung vorgespannten Verbundpfahles, bei welchem s ein abschnittsweise aus einzelnen vorgefertigten Mantelrohrelementen zusammengesetztes und abschnittsweise vorgespanntes Mantelrohr in das Erdreich durch Einleiten von Druck auf das jeweils oberste Mantelrohrelement abgesenkt und in das abgesenkte Mantelrohr anschließend Ortbeton eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammensetzen des Mantelrohres (1) jeweils ein in Längsrichtung mit längs einer Kreislinie in der Rohrwand verteilten Hüllrohren (10) versehenes Mantelrohrelement (la, ib)auf den im Erdreich befindlichen Teil des vorgespannten Mantelrohrelementes aufgesetzt und mit diesem in Längsrichtung durch Einsetzen von Spanngliedern vorgespannt wird und daß beim Eintreiben des Mantelrohres auf die gewünschte Tiefe Zementmörtel in die Hüllrohre (10) im Mantelrohr (la, \b) gepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Hüllrohr (10) Zementmörtel zur Mantelinjektion gepreßt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erleichterung des Absenkens des Mantelrohres eine Mantelspülung vorgenommen wird