DE2407874C3 - Vorrichtung zum explosiven Vergrößern des Pfahlfußes eines Ortbetonpfahles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum explosiven Vergrößern des Pfahlfußes eines Ortbetonpfahles, bei der eine auf einem bis zum Fußpunkt des Bohrloches absenkbaren Träger zentrisch und ringförmig angeordnete Treibladung zur Explosion bringbar ist. Eine solche Vorrichtung ist durch die Zeitschrift »Baumaschinen und Bautechnik«, 1968, Heft 12, Seite 483 bekannt.
Ferner ist es bekannt (DT-PS 1259254), die Sprengladung mit Hilfe einer Fußplatte aus Beton abzusenken, welche an der Bewehrung des Bewehrungskorbes angehängt ist. Im Innern der Fußplatte ist eine runde Sprengkammer vorgesehen, in der mehrere Sprengsätze verteilt angeordnet sind. Es handelt sich

dabei im wesentlichen um eine Explosivladung, die nach unten in einem Winkel von 45° wirkt, so daß sich keine besonders günstigen Pfahlfußerweiterungen herstellen lassen.

Es ist auch bekannt (US-PS 3233415) mit Hilfe einer gerichteten Hohlladung für einen Erdzuganker das Bohrloch durch Sprengen zu erzeugen, ebenso ist es bekannt, eine kegelstumpfförmige gerichtete Treibladung zu verwenden (US-PS 3432977), mit deren Hilfe das den Pfahlfuß bildende Ende eines in den Erdboden eingerammten Stahlrohres so aufgeweitet wird, daß dieses eine flächige Abstützung erhält.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe die Anordnung von Treibladungen in einem besonders ausgebildeten Tragkörper derart verbessert werden soll, daß sich damit statisch günstige Pfahlfußerweiterungen bei Ortbetonpfählen im Explosivverfahren erzeugen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Treibladung als gerichtete Kern-Ring-Ladung an einem in Richtung des Pfahlfußes offenen hohlkegelstumpfförmigen Träger angeordnet ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 15 unter Schutz gestellt. Die Erfindung ist in einigen Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 bis 5 in schematischer Schnittdarstellung die einzelnen Verfahrensschritte zum Herstellen eines Ortbetonpfahles mit Pfahlfußerwciterung,

Fig. 6einen Vcrtikalschnitt durch den auf die Sohle des Bohrloches abgesenkten Träger,

Fig. 7 zur Hälfte in Draufsicht und zur Hälfte in einem Horizontalschnitt den Träger zur Aufnahme der Treibladung,

Fig. 8 einen Vertikalschnitt durch einen in einem schräg geführten Bohrloch abgesenkten Träger

Fig. 9 einen Detailpunkt des Trägers in Schnittdarstellung und

Fig. 10 eine schematische Darstellung der Explosivwirkung der Kern-Ring-Ladung.

In das durch Rammen oder Bonren in das Erdreich T zumeist bis unter den Wasserspiegel des Grundwassers W eingetriebene Bohrrohr 1 wird mit Hilfe von Verbindungsseilen 3, Drähten od. dgl. der noch näher zu beschreibende Träger mit der gerichteten Kern-Ring-Ladung KT, RT bis auf die Bohrlochsohle S abgesenkt. Die Kern-Ring-Ladung KT, RT kann über eine Zündleitung 4 mit einem Zündgerät verbunden werden. Anschließend wird gemäß Fig. 2 in das Bohrrohr 1 der Bewehrungskorb mit der Stahlbewehrung 2 eingebracht. Der Bewehrungskorb stützt sich dabei auf dem Träger ab. Nach Einfüllen von Frischbeton ß und einem teilweisen Herausziehen des Bohrrohres IgemäßFig. 3wirdgemäßFig. 4 die gerichtete Kern-Ring-Ladung KT, RT gezündet, wobei der im Sohlenbereich angrenzende Erdboden verdichtet wird und ein vorausberechneter Hohlraum entsteht, der von nachstürzendem Frischbeton 6 (Fig. 5) ausgefüllt wird. Aus der Höhendifferenz zwischen der Betonsäule gemäß Fig. 3 und gemäß Fig. 5 und dem Rohrdurchmesser kann die Volumenvergrößerung des Pfahlfußes F errechnet werden.

Durch die Kenntnis der Beschaffenheit und Zusammensetzung der Bodenschichten im Bereich des herzustellenden Pfahlfußes F kann die fiir diesen Baugrund statisch günstige Pfahlfußform errechnet werden und dementsprechend wird die gerichtete Kern-Ring-Ladung KT, RT nach Größe und Anordnung errechnet.

Der Träger für die gerichtete Kern-Ring-Ladung geht deutlich aus Fig. 6 bis Fig. 9 hervor. Der Träger besteht im wesentlichen aus einem kcgelstumpfförmigen Hohlkörper 5, 6 und einem im axialen Abstand durch Distanzkörper 7 gehaltenen äußeren kegelstumpfförmige Hohlkörper 8, 9, 10.

Der durch die beiden Hohlkörper 5, 6 und 8, 9, 10 und die Distanzkörper 7 gebildete Hohlraum bildet die Sprengkammer zur Aufnahme der gerichteten Kern-Ladung KT und der gerichteten Ring-Ladung RT.

Durch die hchlkegelstumpfförmige ausgerichtete Kern-Ladung KT entsteht eine im wesentlichen in Verlängerung des Pfahlfußes nach unten gerichtete kegelförmige Treibwirkung, während die an der Peripherie der Flansche 5, 8 angeordnete Ring-Ladung RT eine seitlich und nach unten gerichtete Treibwirkung erzeugt.

Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist die Kern-Ladung KT durch Verbindungszündladungen VZ mit der Ring-Ladung RT verbunden. Die Kern-Ring-Ladung kann dabei, wie in Fig. 7 angedeutet,patrunenförmige oder plastische Gestalt haben.

Der innere kegelstumpfförmige Hohlkörper S, 6 ist relativ dünnwandig und aus einem explosiv leicht zerstörbaren Material hergestellt, z. B. aus Kunststoff, um Sprengstoff einsparen zu können. Der iiußerc kc- fi₅ gelstumpfförmigc Hohlkörper 8,9,10 ist relativ dickwandig ausgebildet bzw. aus einem festeren Material, so daß dieser fest genug ist, um den eingefüllten Frischbeton B tragen zu können. Die Distanzkörper 7 sind entweder durch einzelne Ringsegmente oder durch einen geschlossenen Ring gebildet, der von Verbindungsbohrungen la durchbrochen ist.

Die Kappe 10 des äuüeren kege.'stumpfförmigen Hohlkörpers 8, 9 ist verschließbar ausgebildet und weist in der Mitte eine Öffnung 10a zum Durchführen der Zündleitung 4 auf. Die Kappe 10 kann durch Schrauben 11 od. dgl. mit dem kegelstumpfförmige η Mantel 9 verbunden werden.

Die Montage des Trägers 5 bis 10 und dessen Füllung mit der Treibladung ist sehr einfach. Auf den inneren Hohlkörpern 5, 6 mit den durchgesteckten Befestigungsmitteln 12 werden der oder die Distanzkörper 7 aufgesetzt und der dadurch gebildete Ringraum mit der Ring-Ladung ÄTgefüllt. In die stirnseitig und/oder nach oben geöffneten Verbindungsbohrungen la wird ebenfalls die Verbindungszündladung VZeingebracht. Anschließend wird der äußere Hohlkörper 8,9 aufgesetzt und mit Hilfe der Befestigungsmittel 12 mit dem unteren Hohlkörper 5, 6 fest verschraubt. Durch die Öffnung der Kappe 10 wird die Kerr. Ladung KT eingebracht und anschließend die Kappe 10 wieder verschraubt.

Die zu den Befestigungsmitteln 12 gehörenden Unterlagsscheiben tragen Befestigungselemente zum Befesügen von Verbindungsseilen 3, mit welchen der Trager S bis 10 in der beschriebenen Weise im Bohrloch abgesenkt wird. Natürlich können auch andere, nicht dargestellte Befestigungsmittel in Form von Bügeln oder im Kegelmantel 9 oder an der Kappe 10 festgelegte Ösen oder Halterungen Verwendung finden. Wird der Träger 5 bis 10 an mehreren Verbindungsseilen 3 gemäß Fig. 1 abgesenkt, so kann ein Verkanten während des Absenkvorganges weitgehend ausgeschlossen werden.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist der abgesenkte Träger 5 bis 10 mit gerichteter Kern-Ring-Ladung KT. RT nach oben hin und seitlich durch den eingefüllten Frischbeton 3 verdämmt, während die Treibladung nach unten und auch teilweise seitlich durch das im Bohrloch verbleibende restliche Wasser W verdämmt ist, das einen idealen Besatz für eine Treibladung bildet.

Wie aus Fig. 9 hervorgeht, kann die Sprcngkammer zur Aufnahme der Kern-Ladung KT und auch zur Aufnahme der Ring-Ladung RT auf einfache Weise dadurch vergrößert werden, daß verschiedene hohe Distanzkörper 7 bzw. ein Standard-Distanz-Körper durch Futterstücke Ib erhöht wird. Dadurch wird die Lage des oberen Hohlkörpers 8, 9,10 gegenüber dem unteren Hohlkörper verändert, wie dies gestrichelt bei 8, 9 angedeutet ist. Diese Maßnahme kann notwendig sein, wenn auf Grund der Bodenbeschaffenheit eine stärkere Treibladung notwendig ist bzw. eine bestimmte Pfahlfußform erreicht werden soll.

Beider Ausführungsform gemäß Fig. 8 gelangt der gleiche Träger 5 bis 10 zur Anwendung. Lediglich zur besseren Führung beim Absenken in dem schräg geführten Bohrloch sind sternförmig Führungsspeichen \ia od. dgl. vorgesehen, die ein Verkanten des Behälters in dem Bohrrohr 1 verhindern.

Aus Fig. 10 geht die Wirkungsweise der Kern-Ring-Ladung hervor. Die Kern-Ladung /CTwiikt im wesentlichen kegelförmig spitz nach unten, also in Verlängerung der Pfahllängsachse. Selbst wenn für die Ring-I adung RTder gleiche Sprengstoff mit gleicher

Detonationsgeschwindigkeit verwendet wird wie für die Kern-Ladung KT, so eilt die Detonationsgeschwindigkeit der Kern-Ladung KT der Detonationswirkung der Ring-Ladung RTvoraus. Die Detonation der Ring-Ladung RT eilt der der Kern-Ladung KT nach und wirkt im wesentlichen in einem Winkel von 45° nach unten und stellt die Verbindung zum Detonationsherd der Kern-Ladung KT her. Darauf ist im wesentlichen die gerichtete Wirkung der Treibladungen zurückzuführen, so daß ganz bestimmte Pfahlfußformen erzeugt werden können und die Pfahlfußform nicht zufällig bleibt.

Die Richtwirkungen des Treibsatzes kann noch dadurch erhöht werden, daß für die Kern-Ladung KT ein Sprengstoff mit höherer Detonationsgeschwindigkeit, z. B. mit einer Detonationsgeschwindigkeit von bis zu 7000 m/sec und für die Ring-Ladung RT ein Sprengstoff mit niedrigerer Detonationsgeschwindigkeit, z. B. bis zu 4000 m/sec gewählt wird. Die Ring-Ladung RT entwickelt dabei ein größeres Gasvolumen und bildet dadurch eine Art Überdachungspolster für die voreilende Detonation der Kern-Ladung KT.

Da der Träger 5 bis 10 für die Aufnahme dei Kern-Ring-Ladung KT, RT im Durchmesser etwi kleiner gehalten ist als der lichte Durchmesser de; Bohrrohres 1, kann das möglicherweise auftretendf Grundwasser oder auch das Wasser beim Betonierer in Gewässern beim Absenken des Trägers 5 bis K seitlich vorbeiströmen, so daß auch in sehr großer Wassertiefen mit der Vorrichtung gearbeitet werdei kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum explosiven Vergrößern des Pfahlfußes eines Ortbetonpfahles, bei der eine auf einem bis zum Fußpunkt des Bohrloches absenkbaren Träger zentrisch und ringförmig angeordnete Treibladung zur Explosion bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladung als gerichtete Kern-Ring-Ladung (KT₁RT) an einem in Richtung des Pfahlfußes (F) offenen, hohlkegelstumpfförmigen Träger (5 bis 10) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kern-Ladung (KT) aus einem Sprengstoff mit höherer Detonationsgeschwindigkeit (bis 7000 m/sec) als die Ring-Ladung (RT) (bis 4000 m/sec) besteht.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Ring-Ladung (RT) von der Kern-Ladung (KT) durch Verbindungszündladungen (VZ) überbrückt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kern-Ladung (KT) innerhalb des hohlkegelstumpfförmigen Trägers (S bis 10) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlkegelstumpfförmige Träger (5 bis 10) im Bereich der Basis einen Flansch (S, 8) aufweist, auf dem die Ring-Ladung (RT) festlegbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der hohlkegelstumpfförmige Träger (S bis 10) aus zwei ineinander gestreckten Hohlkörpern (5, 6 und 8, 9, 19) gebildet ist, welche zur Bildung einer Sprengkammer durch D istanzkörper (7) in einem bestimmten axialen Abstand gehalten sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere und der untere Hohlkörper (5,6 und 8,9,10) durch die Distanzkörper (7) hindurch mit Befestigungsmitteln (12) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmittel (12) zugleich zum Befestigen Verbindungsseilen (3) zum Absenken des Trägers (5 bis 10) ausgebildet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere kegelstumpfförmige Hohlkörper (8, 9, 10) eine verschließbare Kappe (10) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe 10 eine Öffnung 10a zum Durchführen des Zündkabels (4) aufweist.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (10) Befestigungselemente für Verbindungsseile (3) aufweist.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Hohlkörper (8, 9) Befestigungselemente (13) für Verbindungsseile (3) aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (10) radial und sternförmig abstehende Führungsspeichtn (13a) od. dgl. aufweist, welche dem größten Durchmesser des Trägers (5 bis 10) etwa

entsprechen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der nach der gewünschten Sprengrichtung weisende Hohlkörper (5, 6) aus einem relativ dünnwandigen bzw. explosiv leicht zerstörbaren Material gebildet ist, während der in Richtung der abzustützenden Frischbetonsäule (B) weisende Hohlkörper (8, 9, 10) entsprechend der aufzunehmenden Kräfte relativ dickwandig bzw. aus einem festeren Material gebildet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Flanschen (S und 8) der Hohlkörper (5,6 und 8,9,10) gebildete Ringfläche teilweise offen ist.