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Verfahren zum Herstellen eines Ortbetonpfahles
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Ortbetonpfähle werden bislang im allgemeinen bis zu einer Belastungsgrenze
von etwa 200 t hergestellt. Werden größere Anforderungen an die Tragfähigkeit eines
Pfahles gestellt, so sind bei Anwendung bekannter Verfahren zusätzliche Einrichtungen
und maßnahmen erforderlich, die die Verfahren entsprechend verteuern.
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Zum Stand der Technik allgemein wird auf das Buch von W. Köhn, Katalog
der Ortpfahl-Verfahren", Wiesbaden und Berlin, 1968, verwiesen. Ein als "Vibro-Pfahl"
bekannter Ortbetonrammpfahl wird in der Weise hergestellt, daß zunächst ein aus
Stahl bestehendes Schalungsrohr, das lose auf eine Rammspitze oder einen Rammfuß
aus Gußeisen aufgesetzt ist, bis zur erforderlichen Tiefe und bis zum Rammwiderstand
in den Boden gerammt wird. Danacn wird das Rohr, gegebenenfalls nach vorheriger
Einbringung einer Bewehrung, mit Beton gefüllt, und darauf das Schalungsrohr gezogen,
wobei gleichzeitig von oben her auf den im Schalungsrohr befindlichen Beton eingewirkt
wird, so daß während des Ziehens des Schalungsrohres Beton aus diesem unten austritt
und den Raum über dem Rammfuß ausfüllt. Weiter ist es bekannt, einen Rammpfahl in
der Weise herzustellen, daß ein Pfahlschaft mit einem am unteren Ende befestigten
Pfahlschuh, dessen Querschnitt größer als der des Pfahlschaftes ist, in den Boden
gerammt wird. Während des Einrammens wird durch den Pfahl hindurch vom unteren Ende
her in den um den Pfahlschaft gebildeten freien Raum eine Verpreßmasse unter hohem
Druck eingeführt. Nach vollständigem Einrammen wird schließlich auch der Innenraum
des Pfahles ausgefüllt. Ein derart hergestellter Rammpfahl ist ein reiner Zugpfahl.
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Weiter ist es beim Herstellen von Preßbetonbohrpfählen, siehe auch
US-PS 2 830 442, bekannt, am oberen Ende des
tflantelrohres eine
Schwinge anzuordnen, die nach Einfüllung von Beton in das Schalungsrohr und zusätzlicher
Beaufschlagung der Betonfüllung durch Druckluft zum Rütteln verwendet wird, um während
des Ziehens des Schalungsrohres verdichteten Beton am unteren Ende auszupressen.
Nach der DT-OS 2 261 363 ist bekannt, einen Vibrator für Verdichtungszwecke in einem
merklichen Abstand vom oberen Rand anzuordnen, um eine besonders vorteilhafte Schwingungsübertragung
und -ausbreitung zu ermöglichen, insbesondere zu dem Zweck, den in den Ringraum
zwischen der Außenseite des Schalungsrohres und der Wandung des Rammloches eingefüllten
Beton zu verdichten.
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Bei einer Reihe bekannter Verfahren hat der fertige Pfahl zumindest
im Fußbereich einen größeren Durchmesser als das Rammrohr; die Durchmesservergrößerung
ist jedoch bei bekannten Verfahren im wesentlichen auf die Größenordnung des Rammfußes
beschränkt.
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Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein mit einfachen Mitteln ausführbares Verfahren anzugeben, mit dem Ortbetonpfähle
auch für höhere Belastungen hergestellt werden können. Die Erfindung beruht auf
dem Grundgedanken, mit möglichst einfachen mitteln einen Ortpfahl mit verbreitertem
Fuß herzustellen.
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Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, bei welchem ein mantel-
oder Schalungsrohr mit einem lösbar darunter angeordneten, über den unteren Außendurchmesser
des Rohres allseitig vorspringenden Rammfuß in den Boden gerammt, ein Bewehrungskorb
im eingerammten Rohr angeordnet, Beton in das Rohr gefüllt und das Rohr bei gleichzeitiger
Verdichtung des Betons gezogen werden, wobei der Beton den über dem Rammfuß befindlichen
Raum ausfüllt. Erfindungsgemäß wird ein Rohr verwendet, dessen unterer Öffnungsrand
mit einer die Stärke der Rohrwandung übersteigenden Verbreiterung versehen ist,
wobei in das Rohr zunächst ein etwa erdfeuchter Beton bis zu einer in Abhängigkeit
von der Höhe einer gewünschten Fußverbreiterung gewählten Höhe und darüber ein Beton
mit geringerer Steife gefüllt wird, worauf bei gleichzeitigem Ziehen des Rohres
um eine geringere Strecke als die Fülihöhe des erdfeuchten Betons Schwingungen auf
das Rohr übertragen werden, das anschließend um einen Teil dieser Strecke erneut
in den Boden gerammt und danach mit Übertragung von Schwingungen erneut gezogen
wird. Das Verfahren wird gegebenenfalls wiederholt, bis der erdfeuchte Beton zu
einem verbreiterten Fuß ausgerammt worden ist. Durch Überwachung des Füllstandes
im Rohr kann die Erreichung dieses Zustandes festgestellt werden.
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Beim ersten Hochziehen des Mantelrohres nach dem Einrammen tritt ein
Teil des erdfeuchten Betons aufgrund der Belastung
durch den darüber
befindlichen schlankeren Beton und die Vibration des Sch-alungsrohres über dessen
Bohrungsquerschnitt nach außen. Die dann zwischen dem Rammfuß und dem unteren Rand
des Schalungsrohres befindliche Säule aus erdfeuchtem Beton hat einen Durchmesser
von im wesentlichen der gleichen Größenordnung wie der Außendurchmesser des verbreiterten
unteren Rohrrandes. mit lilfe des erfindungsgemäß ausgestalteten Schalungsrohres
kann die Säule aus erdfeuchtem Beton, auf der in der mitte die das darüber befindliche
Rohr ausfüllende schlanke Betonmasse lastet, bei gleichzeitiger Verdichtung zu einem
breiten Fuß gerammt werden, dessen Radius den unteren äußeren Radius des Rohres
in der Größenordnung von 0,5 m und mehr übersteigen kann.
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Die Erfindung sieht weiter vor, daß mit einem Dieselbär gerammt wird
und daß die Schwingungen dadurch auf das Schalungsrohr übertragen werden, das mit
einem Abstand vom oberen Rand bzw. von der Stelle des Rohres, an der die Zugvorrichtung
angreift, eine Konsole angeordnet wird, auf der ein Vibrator befestigt wird. Der
Abstand beträgt bei üblichen Rohrdurchmessern und Rohrlängen etwa 1,5 - 2,5 m.
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Die Verbreiterung des unteren Rohrrandes wird bei üblichen Stahlmantelrohren
mit einem Durchmesser von 42 - 97,6 cm mit etwa 4 - 8 cm zusätzlich zur Wandstärke
des Rohres gewählt. Entsprechend wird für die Fußplatte, die an ihrer Oberseite
mit einem rlacheisenkranz versehen sein kann, mit
einem Durchmesser
von etwa 54 -118 cm ausgeführt.
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Um bei der Flächenberührung zwischen unterem Rohrrand und Oberseite
des Rammfußes ein Eindringen von Material in das Rohr während des gemeinsamen Einrammens
von Rohr und Fuß zu verhindern, wird vorzugsweise zwischen der verbreiterten Unterkante
des Rohres und dem Rammfuß eine Dichtung angeordnet.
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Im Gegensatz zu bekannten Verfahren ermöglicht die Erfindung, durch
Verwendung eines am unteren Rand besonders ausgebildeten Rohres und zweier in ihrer
Steife verschiedenen Betonmassen einen Drtpfahl herzustellen, der eine beträchtliche
Verbreiterung im Fußbereich und aufgrunddessen eine erheblich höhere Tragfähigkeit
im Vergleich zu solchen Pfählen aufweist, die mit Schalungs- oder Mantalrohren gleichen
Durchmessers, jedoch ohne die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, hergestellt
worden sind.
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Weitere Vorzüge und merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung
beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen : Fig. 1 eine Seitenansicht,
teilweise im Schnitt, eines für das erfindungsgemäße Verfahren zu verwendenden Stahlmantelrohres
mit dazu gehöriger Fußplatte,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den unteren
Teil eines fFantelrohres nach 'ig 1 init darunter angeordneter Fußplatte und Fig.
3A - E vereinfachte Darstellungen einzelner, wesentlicher Schritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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Für das erfindungsoemäße Verfahren wird ein in besonderer Weise ausgeführtes
Santel- oder Schalungsrohr 10 verwendet siehe Fig. 1 und 2. Das aus Stahl bestehende
Rohr 10 hat für die Herstallung üblicher Gründungspfähle einen Durchmesser vfn etwa
42 - 97,6 cm und kreisförmigen Querschnitt.
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Die Ausführung der Erfindung ist aber nicht auf diese rnaße und die
besondere Querschnittsform beschränkt. Unmittelbar am oberen Rand des Rohres 10
sind zwei Haken 12 befestigt, z,B. angeschweißt, an denen eine Ziehvorrichtung angreifen
kann. An der Außenfläche des Rohres ist mit Abstand vom oberen Rand eine Konsole
14 befestigt. Der Abstand kann bei üblichen Pfahllängen im Bereich von 150 - 250
cm liegen.
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Die Konsole 14 dient zur Befestigung eines Vibrators 1, siehe Fig.
3C. Um die Konsole 14 gegenüber der Schwingungsbeanspruchung zu sichern und die
Schwingungen des Vibrators 18 auf das Rohr zu übertragen, ist die Konsole 14 mit
Hilfe eines die Konsole kreuzenden, ebenfalls außen am Rohr 10 befestigten Trägers
16 zusätzlich abgestützt.
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Der untere Rand des Rohres 10 weist eine Verbreiterung auf, die etwa
4 - 8 cm betragen kann. Diese Verbreiterung kann durch eine Aufstauchung hergestellt
sein, oder dadurch, daß ein entsprechender Ringkörper 28, der außen kegelstumpfförmig
ist, am unteren Ende auf das Rohr 10 aufgezogen ist. Die Verbreiterung kann auch
aus einzelnen Teilen zusammengesetzt sein, wobei wesentlich ist, daß sie die für
einen Rammvorgang erforderliche Stabilität hat.
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Für das Einrammen des Rohres 10 wird darunter ein Rammfuß 20 angeordnet,
der vorzugsweise eine sechseckige Stahlplatte ist, die ringsum über den äußeren
verbreiterten Rand 24 vorspringt. Bei den hier angegebenen rnaßen haben die parallelen
Kanten der Fußplatte 20 einen Abstand von etwa 54 - 118 cm. Um eine Verschiebung
der Fußplatte gegenüber dem Rohr 10 während des Rammvorganges zu verhindern, ist
die Fußplatte an ihrer Oberseite mit einem Flacheisenkranz versehen. Außerdem wird,
um während des Einrammens von Rohr und Fußplatte ein Eindringen von Bodenmaterial
in den unteren Bereich des Rohres 10 zu verhindern, zwischen dem verbreiterten Rand
24 und der Oberseite des Rammfußes 20 eine Dichtung 26 angeordnet.
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Wie Fig. 3A zeigt, wird das Rohr 10 zusammen mit der Fußplatte 20
am unteren Ende in den Boden gerammt, wozu vorzugsweise
ein Dieselbär
30 benutzt wird.
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Nach deril Einrammen des Rohres, siehe Fig. 38, wird gegebenenfalls
ein Bewehrungskorb in das mantelrohr 10 eingesetzt und dieses außerdem in seinem
unteren Bereich mit erdfeuchtem Beton, d.h. Beton der Steife K1, gefüllt. Die Füllhöhe
richtet sich nach der Größe des herzustellenden verbreiterten Pfahlfußes. Bei üblichen
Rohrmaßen wird mit einer Füllhöhe von etwa 2 - 2,5 m ein Fuß hergestellt, der allseits
um etwa 0,5 m vorspringt. Über dem erdfeuchten Beton wird das Rohr 10 mit schlankerem
Beton gefüllt, etwa Beton K2 - K3. Fig. 38 zeigt im unteren Teil die erdfeuchte
Betonmasse 32 und darüber eine Säule 34 aus schlankerem Beton.
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Sodann wird auf der Konsole 14 der Vibrator 18 befestigt, ein Hebezeug
an den Haken 12 angeschlossen und der Vibrator 18 bei gleichzeitiger Ausübung von
Zugkraft auf das Rohr 10 betätigt. Dadurch werden exzentrische Schwingungen im Rohr
selbst erzeugt, der Beton verdichtet und auf den umgebenden Boden ebenfalls Schwingungsenergie
übertragen, so daß der Boden in Bewegung gebracht und das Ziehen erleichtert wird.
Das Rohr 10 wird dabei um etwa 1,8 - 2,3 m angehoben, d.h. soweit, daß der oberste
Teil des erdfeuchten Betons 32 noch den unteren Teil des Rohres ausfüllt und als
Sperre für den schlankeren Beton wirkt.
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Anschließend wird unter Benutzung des Dieselbärs 30 wieder gerammt,
wobei der Rammimpuls durch die Wand des Rohres 10 auf den unteren verbreiterten
Rand 24 übertragen und von diesem auf den erdfeuchten Beton abgegeben wird, der
während des Zug vorganges nur etwa in der Querschnittsgröße des Rammfußes aus dem
Rohr 10 ausgetreten ist, siehe Fig. 3C.
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Durch den Rammstoß wird ein verbreiterter Fuß ausgerammt, siehe Fig.
3D, dessen Radius etwa 0,5 m über den Radius des Rammfußes hinausreicht und dessen
Höhe etwa 1 m beträgt.
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Die Größe des Fußes kann kontrlliert werden mit Hilfe eines oben auf
der Säule 34 des schlankeren Betons schwimmenden Kunststoffballes, der mit einem
außen am Rohr 10 herunterhängenden Band 37 verbunden ist. Während des Ausrammens
des Fußes wirkt der schlankere Beton 34 als Belastung des im Kernraum befindlichen
erdfeuchten Betons.
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Nach dem Rammen, siehe Fig. 3E, wird das Rohr 10 unter weiterer Betätigung
des Vibrators 18 vollständig gezogen, oder aber, falls ein größeres Volumen an erdfeuchtem
Beton ausgerammt werden soll, nor eine begrenzte Strecke angezogen, um den Rammvorgang
nach Fig. 3D zu wiederholen.
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Wegen der Verbreiterung 24, 28 setzt das untere Ende des Rohres 10
im Vergleich zu üblichen inantelrohren dem Ziehvorgang einen größeren Widerstand
entgegen. Je nach Bodenart
kann sich daher empfehlen, während des
Einrammens in den Raum zwischen der Außenseite des iilantelrohres 10 und der Wand
des Rammioches eine Bentonit-Aufschlemmung oder dergleichen einzuführen. Die sonst
wegen der Verbreiterung des unteren Rohrrandes möglicherweise auftretenden Schwierigkeiten
werden dadurch vermieden.
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- PATENTANSPRÜCHE
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