DE2229383A1

DE2229383A1 - Verfahren und vorrichtung zum verfestigen des erdbodens, insbesondere zur gruendung von pfaehlen oder aehnlichen fundamentaufbauten

Info

Publication number: DE2229383A1
Application number: DE2229383A
Authority: DE
Inventors: Wolf Chitis
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-11-08
Filing date: 1972-06-16
Publication date: 1973-05-17
Also published as: DE2229383B2; ES408317A1; FR2170382A5; US3795113A; GB1408446A; BE791060A; ATA921972A; DE2229383C3; AT354362B

Description

PATENTANWALT Telefon·. (0271) 32409 DIPL-ING. ERICH SCHUBERT ^Τ^

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Bankkonten: Deutsche Bank AG., Abs.: Patentanwalt Dipl.-Ing. SCHUBERL 59 Siegen, Eiserner Straöe 227 ^^ _{g O}b.rhausen (RhId.)

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Herr Wolf Ohitis, Neapel, Oorso Vittorio Emanuele 167/c, Italien

diese Anmeldung werden die Prioritäten aus der italienischen Patentanmeldung Nr. 40441 A/71 vom 8. November 1971 und der italienischen Zusatzanmeldung Nr. 40445 A/71 vom 3- Dezember 1971 in Anspruch genommen.

Verfahren und Vorrichtung zum Verfestigen des Erdbodens, insbesondere zur Gründung von Pfählen oder ähnlichen Fundament aufbaut en.

An Ort und Stelle gegossene Betonpfähle sind bekannt, deren Lastaufnahmefähigkeit allgemein auf dem Seitenreibungswiderstand des Erdbodens an der Pfahloberfläche sowie dem Basiswioäerstand am Bodenauflager beruht. Beides ist naturgemäß von den mechanischen Eigenschaften des Erdbodens abhängig.

Wenn dieser Basiserdboden einer Vorverdichtung ausgesetzt würde, um die Festigkeit bzw. Konsistenz desselben zu erhöhen, so würde natürlich die brauchbare Pfahl-Lastaufnahmefähigkeit erhöht,

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Ein ähnlicher Effekt könnte, wo möglich, durch Vergießen des Erdbodens in der Nähe des Pfahlfußes bzw. der Pfahlbasis erzielt werden·

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, an der Basis eines Pfahles oder eines ähnlichen, an Ort und Stelle gegossenen Aufbaus eine Verfestigung des Erdbodens an der Pfahlbasis durch verteilten Druck und dabei einen Erdbodenverguß zu schaffen, so daß eine Kraft sowohl auf die Basis des Pfahles o. dgl. als auch auf den benachtbarten Erdboden ausgeübt wird· Die Vorrichtung weist im wesentlichen einen undurchlässigen widerstandsfähigen hohlen Körper (eine Druckzelle) auf, die vor dem Gießen in den Erdboden eingeführt und an der Pfahlbasis angeordnet wird. Die Hohlkörperwandung wird wasserdicht und undurchdringlich gemacht, um zu verhindern, daß der Innenhohlraum mit Zementbrühe beim Gießen des Pfahles o. dgl. gefüllt wird.

Bei Beendigung des Gießvorgangs wird der Hohlkörper bzw. die Zelle dadurch unter Druck gesetzt, daß in sie hinein ein Bindergemisch (entweder auf Zementbasis oder auf chemischer Basis) injiziert wird, welches in der Lage ist, nach einiger Zeit abzubinden und auszuhärten.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die undurchlässige Zellenwand oder gar die Zelle selbst aufbricht als Folge der durch den Bindergemischdruck hervorgerufenen Ausdehnung, wodurch der Druckflüssigkeit die Möglichkeit wird, in den Erdboden zu diffundieren und diesen zu imprägnieren. Auf diese Weise erhöht der Erdboden-Ausgießeffekt den mechanischen Stampfeffekt.

Die Erfindung wird nunmehr anhand derjsie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung beschreiben, und zwar zeigt

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Fig· 1 einen vertikalen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Torrichtung, während
Fig. 2 eine Draufsicht auf diese wiedergibt.

Die dargestellte Torrichtung weist zwei Platten 10 und 10* auf, die sich einander so gegenüberliegen, daß sie einen Innenhohlraum 11 bilden, der durch Abstandseinrichtungen aufrechterhalten wird. Eine Injektionsleitung 13 mündet in diesen Hohlraum 11, und eine Entlüftungsleitung 14- geht von diesem aus. Die Wandung der Torrichtung bzw. die Platten 10, 10 * sind mit einem Satz von DurchgagfcLslochern 15 versehen, und die gesamte Torrichtung ist von einer undurchlässigen Hülle 16 umgeben. Beispielsweise kann diese Hülle aus einer oder mehreren Schichten Jutestoff o. dgl. bestehen, der außen mit einer undurchlässigen Plastikfolie überzogen ist. Diese dient dazu, die Injektion von Wasser, welches das Injektionsündergemisch bildet, durch die Stoff dicke hindurch zu erleichtern, wodurch dieses Bindergemisch eine höhere Dichte und Festigkeit erhalten kann.

Die Torrichtung wird auf dem Erdboden an der gegossenen Basis oder dem Fuß (Pfahl, Wand usw.) angeordnet, woraufhin der darüber befindliche Aufbau (Pfahl, Wand usw.) gegossen wird· Wenn der darüberliegende Zementguß abgebunden und sich verfestigt hat, wird der Hohlraum der Torrichtung (der vor einer Terunreinigung dank der undurchlässigen Hülle 16 bewahrt wurde) mit Bindergemischen durch die Injektionsleitung 13 gefüllt. Luft tritt aus der Entlüftungsleitung 14 aus. Dann wird durch Schließen der Entlüftungsleitung 14· und durch Eomprimieren der injizierten Flüssigkeit durch letztere die gesamte Bauteilgruppe ausgedehnt, d.h. die Platten 10,1O¹ werden sich voneinander trennen, die undurchlässige Hülle 16 wird mit Druckflüssigkeit gefüllt und an mehreren Stellen, insbesondere in Richtung zum Erdboden, aufreißen, und das

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flüssige Bindergemisch wird austreten, um auf diese Weise den Erdboden zu imprägnieren und zu verfestigen. Bei Erreichen einea? entsprechenden Betriebsstufe, wenn beispielsweise der Erdboden eine genügende Menge von Zementbinder für seine Verfestigung aufgenommen hat, wird die Injektion des BindergemiBch.es beendet, die Injektionsleitung 13 wird fest verschlossen und auf einem konstanten Druck gehalten, beispielsweise mittels eines Absperrventils oder eines anderen Systems, bis die Druckflüssigkeit abgebunden hat. Daraufhin kann ein Waschen oder Spülen der gesamten Bauteilgruppe aus Zelle und den beiden leitungen erfolgen, so daß ein zweiter Injektionsvorgang mit höherem Druck durchgeführt werden kann.

Das Unterdrucksetζen der Vorrichtung kann mehrmals in unbestimmten Interwallen wiederholt werden. Beispielsweise und insbesondere in lockerem Erdboden kann eine derartige Wiederholung ein Wiedergutmachen oder Ausgleichen jeglicher Absenkungen ermöglichen, dem ein Pfahl mit der Zeit unterworfen sein kann.

(1) Durch die Verwendung der beschriebenen Vorrichtung wird die Möglichkeit geschaffen, experimentell die Werte für die Seitenreibungsfestigkeit für einen Pfahl zu erhalten. So kann durch allmähliches Aufladen der Basiszelle 10,10* das Diagramm für die Pfahlbeanspruchungen des Anhebens, ähnlich wie ein gewöhnlicher Lasttest, erhalten werden. Auf diese Weise kann die mittlere Seitenfestigkeit für Seitenreibung gegen den Pfahl erhalten werden.

(2) Durch Einführen von entsprechenden, im Handel erhältlichen Instrumenten entlang dem Pfahlschaft ist es auch möglich, über das Beton-Beanspruchungskriterium die verschiedenen Seitenfestigkeitswerte in verschiedenen Höhen zu

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erhalten; daher kann anstelle des mittleren Wertes der Seitenreibung der Wert erhalten werden, der den verschiedenen Schichten entspricht. In jedem lalle kann durch entsprechende Erhöhung des Druckes innerhalb der Basiszelle 10,10* auf genügend hohe Werte die Gesamtlastgrenze, durch Seitenreibung, für den gesamten Pfahl erhalten werden.

(5) Wenn der Pfahl eine ausreichende Länge hat oder am oberen Ende bzw. Kopfende genügend gebunden ist, so können die Bodenfestigkeitswerte für das Basis-Kraftauflager erhalten werden und in diesem lalle noch die Grenzlast für das Basis-Lastauflager,'jenseits welcher der Erdboden zusammenbrechen würde.

(4·) Wie unter Punkt (2) und (3) angegeben, ist es auf dieser Weise mittels der Druckzelle 10,10· möglich, einen tatsächlichen Pfahl-Belastungstest auszuführen, aus dem solche interessanten Werte, wie die brauchbare Last, die Grenzlast, Absenkungen usw., erhalten werden können.

(5) Sollte der Pfahl entlang seinem Öchaft mit Instrumenten versehen werden, wie unter (2) erwähnt, können die gute Beschaffenheit und die Kontinuität des Gusses kontrolliert werden. Wenn somit die Zelle 10,1O¹ unter Druck gesetzt wird und beispielsweise der Pfahl an einem Abschnitt unterbrochen sein sollte, so wurden solche Instrumente Belastungswerte nur am Strang unterhalb der Unterbrechung ermitteln, während oberhalb der Unterbrechung die Werte reduziert oder null sein würden, und zwar abhängig von der Größe der Unterbrechung. Es sei darauf hingewiesen, daß bei den oben erwähnten Belastungstests die Druckzelle 10,1O¹ im wesentlichen als Hebevorrichtung wirksam ist.

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Me Erfindung führt in der Hauptsache Jedoch zu einer wesentlichen unbegrenzten Zellenausdehnung, wohingegen der Hub eines gewöhnlichen Hebezeugs notwendigerweise begrenzt ist.

Es sollte außerdem darauf hingewiesen werden, daß das Absenken eines Pfahles, der vorher über die Basiszelle 10,10^f gemäß der Erfindung unter Druck gesetzt worden ist, in jedem Falle geringer als dasjenige eines gewöhnlichen Pfahls sein wird, und dies sowohl infolge der Erdverfestigung als auch der Erdkammer seitlich vom Pfahlschaft.

(6) Eine weitere Anwendung findet die Druckzelle 10,10' auf dem Gebiet der Injektionstechnik. Durch Einbringen einer Zelle des obigen Typs in ein Injektionsloch von entsprechendem Durchmesser und durch Verfestigen bzw. Stampfen am oberen Ende können wiederholte Injektionen ausgeführt werden, die zusätzlich zur Gemischdiffusion auch den Zweck der Bodenverfestigung erfüllen.

Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und besieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

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Claims

72 024· Kü/sl

15. JUi 1972

Patentansprüche

Iy Verfahren zum Verfestigen des Erdbodens und Verbessern der Basisauflage für Pfähle und ähnliche Fundamentaufbauten, dadurch gekennzeichnet, daß in den Erdboden unter die zu verfestigende Zone eine hohle, undurchlässige und starrwandige Druckkammer oder Zelle eingebracht wird, die nach außen über eine Injektionsleitung und eine Entlüftungsleitung verbunden ist, daß nach der Errichtung der daruberliegenden Fundament aufbaut en (wie beispielsweise Pfähle, Wände o. dgl·) über die Injektionsleitung ein unter Druck stehendes Bindergemisch in die vorher in den Erdboden eingebrachte Kammer injiziert wird, daß dann die Entlüftungsleitung geschlossen und die Injektion des unter Druck stehenden Bindergemisches fortgesetzt wird, bis die Kammerundurchlässigkeit zerstört und dem Bindergemisch die Möglichkeit gegeben wird, den benachtbarten Erdboden zu durchdringen, und zwar bis zur Absorption desselben, daß daraufhin auch die Injektionsleitung geschlossen und im geschlossenen Zustand gehalten wird, bis das in den Erdboden injizierte Bindergemisch abgebunden hat, und daß schließlich die Druckzelle an Ort und Stelle gewaschen oder gespülwt wird, woraufhin gegebenfalls die Injektion von unter Druck stehendem Bindergemisch in die Zelle in der gleichen Weise und mit den

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gleichen Mitteln wiederholt wird.
2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine hohle Druckzelle mit starken starren Wänden und mit Injektions- und Entlüftungsleitungen sowie durch eine Einrichtung, welche die UndurchlMssigkeit der Druckzelle sicherstellt, "bis sie mit Binde-, mittel gefüllt ist, dessen Druck die Undurchlässigkeit zerstört und dem Bindemittel die Möglichkeit gibt, in den benachfbarten Erdboden einzudringen und diesen zu verfestigen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle, mit einer starken starren Wandung versehene Zelle mit einer leichten haftenden undurchlässigen Hülle überzogen ist, die bei Injektionsvorgängen aufbricht und dem Bindergemisch die Möglichkeit gibt, auszufließen und den Erdboden zu imprägnieren.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Zelle zwei gewölbte Metallplatten aufweist, deren konvexe Seiten perforiert und mit den zugewandten konkaven Seiten so gekuppelt sind, daß sie eine Expansionskammer bilden, die, ohne daß sie zusammengedrückt wird, dem durch den frischen Beton ausgeübten Außendruck wiedersteht, wobei das Ganze in eine undurchlässige Hülle eingeschlossen ist, die sich bei Injektion ausdehnt und aufbricht, um dem Zementbindergemisch die Möglichkeit zu geben, auszufließen und das umgebende Erdreich zu durchdringen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige Hülle, welche die Zelle umgibt, eine oder mehrere Lagen Jutestoff aufweist, der außen mit einer undurchlässigen Plastikfolie überzogen ist.

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6. Verwendung einer Druckzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5 zur Ausführung von Belastungstests an darüberliegenden Aufbauten, insbesondere an darüberstehenden Pfählen, zum Erhalten der Werte für den Basiswiderstand, die Seitenreibung usw.
7. Verwendung einer Druckzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5 zur Kontrolle der guten Beschaffenheit und Kontinuität des Pfahles mittels Instrumente, die entlang dem Pfahlschaft vorgesehen sind.
8. Verwendung einer Druckzelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5 zur Ausführung von Injektionen in den Untergrund durch Einführen derselben in ein vorher gebohrtes Loch, dann Ausstopfen nach dem Einführen der Zelle und daraufhin Injizieren eines Bindergemisches oder einer entsprechenden Flüssigkeit durch die Injektionsleitung hindurch.
9. Fundament- oder Verfestigungspfahl, dadurch gekennzeichnet, daß er an seinem unteren Ende eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5 aufweist, die auf den Pfahl von urfen bis oben einen Druck und auf das seitliche Erdreich, welches den Pfahl umgibt, eine Spannung ausübt.

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