DE3410830C2 - - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Bauelementen im Baugrund, wie Pfählen, Ankern oder dergleichen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Pa tentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Ausführen dieses Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 9.The invention relates to a method for producing Components in the ground, such as piles, anchors or the like with the features of the preamble of Pa claim 1 and a device for performing this Method with the features of the preamble of the claim 9.
Aus der DE-OS 21 58 764 ist es bekannt, unterirdische Säulen dadurch herzustellen, daß ein Strahlrohr mit einer Bohr- oder Grabeinrichtung bis auf Säulenfußtiefe getrieben wird. Dieses Strahlrohr besitzt nahe seinem Ende an der Umfangs wandung Düsen. Das Strahlrohr ist an eine Hochdruckquelle angeschlossen, von dem ein Bodenverfestigungsmittel (ein erhärtbarer flüssiger Baustoff) unter ho hem Druck über Strahldüsen kontinuierlich während des Ziehens des Strahlrohres eingeleitet wird. Das umgebende Erdreich wird durch das eindringende Bodenverfestigungsmittel in sei ner Bodenstruktur zerstört. Bodenverfestigungsmittel und Erdreich mischen sich. Durch das Einbringen von Bodenverfestigungs mittel unter hohem Druck soll sich ein Säulenquerschnitt bilden, der gegenüber dem Durchmesser des Strahlrohres be trächtlich größer ist. Der Säulenquerschnitt wird von einem Gemisch von Bodenverfestigungsmittel und Bodenmaterial gebil det. Die Festigkeit und Belastbarkeit solcher Säulen ist nicht optimal; das Anordnen einer Stahlbewehrung ist nicht möglich.From DE-OS 21 58 764 it is known to have underground columns in that a jet pipe with a drilling or digging equipment is driven to the depth of the pillar. This jet pipe has near its end on the circumference wall nozzles. The jet pipe is connected to a high pressure source connected, of which a soil stabilizer (a hardenable liquid building material) under ho Hem pressure continuously through jet nozzles while pulling of the jet pipe is initiated. The surrounding earth is in through the penetrating soil stabilizer a soil structure destroyed. Soil stabilizers and Soil mix. By introducing soil stabilization A column cross section is said to be medium under high pressure form the be compared to the diameter of the jet pipe is bigger. The column cross-section is made by one Mixture of soil stabilizer and soil material det. The strength and resilience of such columns is not optimal; arranging steel reinforcement is not possible.
In der nicht vorveröffentlichten, älteren Patentanmeldung P 33 00 971.6 ist bereits ein Verfahren zum Herstellen von Bauelemenen bekannt, bei dem fließfähiger, erhärtender Bau stoff unter hohem Druck und in konzentrierter Form gegen die Wandung des Erdreichs bewegt wird, wobei der Druck und Konzen tration so bemessen sind, daß der erhärtende Baustoff die Erdreichwandung unter Zurückdrängung verdichtet oder in das Erdreich eingeschossen wird. Die Materialzuführung erfolgt dabei impulsartig.In the unpublished, older patent application P 33 00 971.6 is already a process for producing Known construction elements, in the flowable, hardening construction fabric under high pressure and in concentrated form against the Wall of the earth is moved, the pressure and concentration tration are such that the hardening building material Soil wall compacted while being pushed back or into that Soil is shot. The material feed takes place thereby impulsively.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Bauelementen im Baugrund, wie Pfählen, An kern oder dergleichen und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zu schaffen, wobei die Bauelemente wenigstens im Kernquerschnitt weitgehend vom Bodenmaterial freigehalten werden, wodurch deren Tragkraft und Festigkeit beträchtlich erhöht wird. Zugleich soll es möglich sein, eine Bewehrung für die Bauelemente einzubringen.The invention has for its object a method for Manufacture of components in the subsoil, such as piles, to core or the like and a device to create the process, the Components at least in the core cross section largely from the floor material are kept free, which increases their load-bearing capacity and strength is increased considerably. At the same time, it should be possible to introduce reinforcement for the components.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Verfahrensanspruches 1 und des Vorrichtungsan spruches 9.The invention solves this problem with the characterizing Features of the method claim 1 and the device An Proverbs 9
Durch die Merkmale gemäß der Erfindung wird erreicht, daß der Kernquerschnitt des geschaffenen Bauelements im wesentlichen frei bleibt von Baugrundbestandteilen, so daß die volle Tragkraft des er härtenden Baustoffes über diesen Querschnittsbereich voll aufrechterhalten bleibt. Außerdem wird es möglich, zusätz lich an sich bekannte Bewehrungen beim Herstellen solcher Bauelemente mit einzubringen. The features according to the invention ensure that the core cross section the created component remains essentially free of Soil components so that the full load capacity of the he curing building material over this cross-sectional area is maintained. It also becomes possible to add Lich known reinforcements in the manufacture of such Components to bring.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention result from the Subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigtEmbodiments of the invention are described below with reference to the drawing explained in more detail. In the Drawing shows
Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt eines unverrohr ten Pfahles mit einer Hochdruckstrahleinrichtung mit Stahlrohr zur Durchführung einer kontinuierlichen Hochdruckinjektion; Figure 1 is a schematic vertical section of an unroofed pile with a high pressure jet device with a steel tube for performing a continuous high pressure injection.
Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1;2 shows a cross section along the line II-II in Fig. 1.
Fig. 3 einen schematischen Vertikalschnitt eines bewehr ten Pfahles mit teilweise gezogener Bohrlochver rohrung mit Rohrkappe und Strahlrohr; Fig. 3 is a schematic vertical section of a reinforced stake with partially drawn Bohrlochver pipe with pipe cap and jet pipe;
Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3; Fig. 4 is a cross section along the line IV-IV in Fig. 3;
Fig. 5 einen schematischen Vertikalschnitt eines Pfahles mit Bewehrung und Strahlrohr; Figure 5 is a schematic vertical section of a pile with reinforcement and beam pipe.
Fig. 6 eine Draufsicht auf den Pfahl nach Fig. 5; Fig. 6 is a top view of the pile of Fig. 5;
Fig. 7 einen schematischen Vertikalschnitt eines ver rohrten Pfahles während des Verfüllens des Ring raumes zwischen dem Erdreich und dem eingebauten Strahlrohr mit kiesigem Zuschlagstoff, und Fig. 7 is a schematic vertical section of a ver piped pile during the filling of the ring space between the soil and the built-in jet pipe with gritty aggregate, and
Fig. 8 einen Querschnitt eines Pfahles einer weiteren Ausführungsform mit Schutzrohr und separaten Strahllanzen. Fig. 8 shows a cross section of a pile of a further embodiment with a protective tube and separate jet lances.
Nach Fig. 1 ist im Baugrund 1 ein Pfahlloch 2 durch Bohren, Ausbaggern oder dergleichen erstellt.According to Fig. 1, a pile hole 2 by drilling, dredging or the like is created in the ground 1.
In das Pfahlloch 2 wird zunächst das unten verschlossene Strahl rohr 3 eingeführt. An der Innenwandung desselben sind Hoch druckleitungen 4 befestigt. Diese enden in Strahldüsen 5, die in der Wandung des Strahlrohres 3 nahe dessen unterem Ende, vorzugs weise mit einem großen Abstand, angeordnet sind.In the pile hole 2 , the beam tube 3 closed at the bottom is first inserted. On the inner wall of the same high pressure lines 4 are attached. These end in jet nozzles 5 , which are arranged in the wall of the jet pipe 3 near its lower end, preferably with a large distance.
Vorzugsweise sind zwei einander gegenüberliegende Düsen 5 vor handen. Jede Düse 5 wird durch eine eigene Hochdruckleitung 4 gespeist. Es wäre auch möglich, die beiden Düsen 5 über nur eine Hochdruckleitung zu versorgen. In diesem Fall müßte eine solche einzige Hochdruckleitung 4 zunächst in eine Ringkammer am unteren Ende des Strahlrohres 3 enden, an die dann die Dü sen 5 angeschlossen sind. Preferably, two opposing nozzles 5 are present. Each nozzle 5 is fed by its own high pressure line 4 . It would also be possible to supply the two nozzles 5 via only one high-pressure line. In this case, such a single high-pressure line 4 would first end in an annular chamber at the lower end of the jet pipe 3 , to which the nozzles 5 are then connected.
Durch die Verwendung von Hochdruckleitungen 4 kann als Strahl rohr 3 selbst ein verhältnismäßig dünnwandiges, nicht hoch druckfestes Rohr als Traggerüst verwendet werden. Mehrere, einander gegenüberliegende Düsen 5 erlauben eine Selbstzen trierung des Strahlrohres 3 im Pfahlloch 2. Das Strahlrohr 3 schützt den Pfahlkern gegen Verunreinigung durch Erdmaterial.Through the use of high-pressure lines 4 , a relatively thin-walled, not highly pressure-resistant tube can be used as a supporting frame as the jet tube 3 . Several, opposing nozzles 5 allow a self-centering of the jet pipe 3 in the pile hole 2 . The jet pipe 3 protects the pile core against contamination by earth material.
Ein nicht dargestelltes Trägergerät hält das Strahlrohr 3. Es dient zum Absenken, Anheben und zum Decken bzw. Hin- und Herschwenken des Strahlrohres 3.A carrier device, not shown, holds the jet pipe 3 . It is used for lowering, lifting and for covering or swiveling the jet pipe 3 .
Durch ein übliches, nicht dargestelltes Einrichtungsrohr wird dann Beton, z. B. Fließbeton, Pumpbeton oder Schüttbeton bzw. Zement suspension, von der Pfahllochsohle beginnend, eingebracht. Der Ringraum 6 zwischen Strahlrohr 3 und Pfahllochwandung 7 wird völlig mit Beton 8 gefüllt.Then concrete, e.g. B. poured concrete, pumped concrete or bulk concrete or cement suspension, starting from the pile hole, introduced. The annular space 6 between the jet pipe 3 and the pile hole wall 7 is completely filled with concrete 8 .
Mittels zweier Pumpen 9 wird darauffolgend flüssiger Baustoff unter hohem Druck kontinuierlich in die im Strahlrohr 3 befind lichen Hochdruckleitungen 4 gepreßt und über die seitlichen Düsen 5 am Strahlrohr 3 durch den Betonringraum 6 hindurch in den umgebenden Baugrund 1 eingeleitet. Dabei setzt das Träger gerät das Strahlrohr 3 und damit die Düsen 5 in eine Drehbewe gung bei gleichzeitigem Heben des Strahlrohres 3. Das Einbrin gen des flüssigen Baustoffes über die Düsen 5 in den Baugrund 1 erfolgt jeweils auf der Länge des vorgesehenen Krafteinlei tungsbereiches des Pfahles.By means of two pumps 9 , liquid building material is subsequently continuously pressed under high pressure into the high-pressure lines 4 located in the jet pipe 3 and introduced via the lateral nozzles 5 on the jet pipe 3 through the concrete annular space 6 into the surrounding building ground 1 . The carrier sets the jet pipe 3 and thus the nozzles 5 in a rotary movement while simultaneously lifting the jet pipe 3 . The introduction of the liquid building material via the nozzles 5 into the ground 1 takes place on the length of the intended force introduction area of the pile.
Vorteilhafterweise ist die Drehbewegung nicht ständig rotie rend, sondern es erfolgt ein Hin- und Herbewegen des Strahl rohres 3, also eine Schwenkbewegung, so daß die Hochdrucklei tungen 4 nicht über einen besonderen Zuführkopf gespeist wer den müssen.Advantageously, the rotary movement is not constantly rotating, but there is a back and forth movement of the jet tube 3 , that is to say a pivoting movement, so that the high-pressure lines 4 are not fed via a special feed head who has to.
Die Zentrierung des Strahlrohres 3 im Pfahlloch 2 erfolgt durch die Anordnung von mindestens zwei gegenüberliegenden Düsen 5, die durch je eine unabhängige Pumpe 9 mit gleicher Verpreß menge bei gleichem Druck gespeist werden. Der Durchmesser des Strahlrohres 3 wird auf die örtlichen Bodenverhältnisse und Pfahlabmessungen so abgestimmt, daß sich überschüssiges Ver preßgut durch das beim Hochziehen des Strahlrohres 3 frei werdende Volumen weitgehend kompensiert.The centering of the jet pipe 3 in the pile hole 2 is carried out by the arrangement of at least two opposing nozzles 5 , which are fed by an independent pump 9 with the same amount of compression at the same pressure. The diameter of the jet pipe 3 is matched to the local soil conditions and pile dimensions so that excess material to be pressed is largely compensated for by the volume released when the jet pipe 3 is pulled up.
Aus Fig. 2 ist die Behandlung des kompletten Pfahlumfanges durch Hochziehen und ständiges Schwenken des Strahlrohres 3 und der Düsen 5 um einen Schwenkwinkel α von mindestens ∓90° erkennbar.From Fig. 2, the treatment of the complete circumference of the pile is by pulling up and permanent swivel of the jet pipe 3 and the nozzle 5 by a pivot angle α of at least ∓90 ° recognizable.
Nach der in Fig. 3 dargestellten, geänderten Ausführung wird im Baugrund 1 ein Pfahlloch 2 erstellt, das verrohrt gebohrt wurde. In dieser Fig. 3 ist die Verrohrung 10 teilweise gezo gen dargestellt. Vor dem Ziehen der Verrohrung 10 wurde das Strahlrohr 3, die Bewehrung 11 und der Beton 8 eingebracht. Die Bohrlochverrohrung 10 besitzt eine Rohrkappe 12, in der das Strahlrohr 3 beweglich und dichtend geführt ist. Außerdem besitzt diese Kappe 12 noch zwei Ventile 13, 14 zum Ein- bzw. Auslassen eines Druckmediums. Das Druckmedium, bestehend z. B. aus Zementmilch, Wasser oder Luft, verhindert oder behindert zumindest das Ausbrechen des durch die Strahldüsen 5 kontinu ierlich zugeleiteten, flüssigen Baustoffes durch die Betonsäu le hindurch nach aufwärts. Dadurch wird der flüssige Baustoff verstärkt veranlaßt, in das Erdreich des Baugrundes 1 einzu dringen. Der Pfahlbeton wird von einer Vermischung mit Erd reich freigehalten.According to the modified embodiment shown in FIG. 3, a pile hole 2 is created in the ground 1 , which was drilled with the pipes. In this Fig. 3, the piping 10 is partially shown gezo conditions. Before the piping 10 was pulled, the jet pipe 3 , the reinforcement 11 and the concrete 8 were introduced. The borehole piping 10 has a pipe cap 12 in which the jet pipe 3 is movably and sealingly guided. In addition, this cap 12 also has two valves 13, 14 for inlet and outlet of a pressure medium. The print medium, consisting, for. B. from cement milk, water or air, prevents or at least prevents the outbreak of the continuously supplied by the jet nozzles 5 , liquid building material through the Betonsäu le through upwards. As a result, the liquid building material is increasingly caused to penetrate into the soil of the building site 1 . The pile concrete is kept free from mixing with soil.
Aus Fig. 4 ist die Behandlung eines Teils des Pfahlumfanges über einander gegenüberliegende Umfangssegmente ersichtlich. Solche Pfahlelemente ergeben überlappend aneinandergereiht Wände, die neben anderen Funktionen, z. B. Dichtigkeit, Dank des bewehrten Kernpfahles auch eine hohe Tragkraft oder Bie gesteifigkeit besitzen können.From Fig. 4, the treatment of a portion of the pile can be seen on the circumference opposite circumferential segments. Such pile elements result in overlapping lined up walls that, among other functions, e.g. B. tightness, thanks to the reinforced core pile can also have a high load capacity or bending stiffness.
Nach Fig. 5 ist im Baugrund 1 ein unverrohrtes Pfahlloch 2 z. B. durch Bentonit-Spülung, hergestellt worden. According to Fig. 5 an uncased pile hole 2 is, in the ground. 1 B. by bentonite flushing.
Diese Bewehrung 11 befindet sich innerhalb eines geänderten Strahlrohres 3′. Dieses ist nun unten offen. Es erfüllt zu gleich eine Schutzfunktion und hält den bewehrten Kernquer schnitt des Pfahles mit Sicherheit frei von Baugrundeinschlüs sen.This reinforcement 11 is located within a modified beam pipe 3 ' . This is now open below. At the same time, it fulfills a protective function and certainly keeps the reinforced core cross section of the pile free of ground inclusions.
Die Hochdruckleitungen 4 mit den Düsen 5 können auch außen am Strahlrohr 3′ angeordnet sein.The high pressure lines 4 with the nozzles 5 can also be arranged on the outside of the jet pipe 3 ' .
Das Pfahlloch 2 wird zunächst unverrohrt, evtl. mit Zement- oder Bentonit-Spülung gebohrt. Das Strahlrohr 3′ wird ein schließlich der damit verbundenen Strahlverpreßeinrichtung abgesenkt bis zur Bohrlochsohle eingebaut. Hierauf wird die Bewehrung 11 eingebracht. Innerhalb des Strahlrohres 3′ wird nun mittels eines Verfüllrohres Beton von unten nach oben ein gebracht, bis die Bohrspülung völlig verdrängt und oben wegge flossen ist.The pile hole 2 is first uncased, possibly drilled with cement or bentonite flushing. The jet pipe 3 ' is finally lowered the associated jet pressing device installed down to the bottom of the borehole. The reinforcement 11 is then introduced. Within the jet pipe 3 ' concrete is now brought up from below by means of a backfill pipe until the drilling fluid is completely displaced and the top has flowed away.
Über die Strahlverpreßeinrichtung wird der Außenringraum 15 mit pumpfähigem Zement oder Zement-Sandmörtel bei geringem Druck von unten nach oben verfüllt, bis auch hier die Bohr spülung, z. B. die Bentonit-Suspension, völlig verdrängt und oben weggeflossen ist. Nun erfolgt die kontinuierliche Hoch druckstrahlzuleitung unter ständigem Hin- und Zurückdrehen und Hochziehen, so daß jeweils der einer Strahldüse 5 zuge ordnete Bereich dem Hochdruckstrahl ausgesetzt wird. Der Ver preßvorgang wird bis zum Ende der gewünschten Krafteintragungs strecke des Pfahles ausgeführt.On the Strahlverpreßeinrichtung the outer annular space 15 is filled with pumpable cement or cement-sand mortar at low pressure from the bottom upwards, to also flush the drilling, z. B. the bentonite suspension, completely displaced and flowed away above. Now the continuous high pressure jet supply is carried out with constant back and forth turning and pulling up, so that the area assigned to a jet nozzle 5 is exposed to the high pressure jet. The Ver pressing process is carried out to the end of the desired force entry route of the pile.
Bei einer geänderten, nicht dargestellten Ausführungsform kann direkt mit dem Strahlrohr 3 mit angesetzter Bohrkrone gebohrt werden. Zu diesem Zweck kann das Strahlrohr 3 doppel wandig sein, damit die Hochdruckleitungen 4 im Schutz dieser Doppelwandung geführt werden können.In a modified embodiment, not shown, it is possible to drill directly with the jet pipe 3 with the drill bit attached. For this purpose, the jet pipe 3 can be double-walled so that the high-pressure lines 4 can be guided in the protection of this double wall.
Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß vier Hochdruckleitungen 4 mit Düsen 5 von vier Hochdruckpumpen 9 gespeist werden. Bei einem Schwenkwinkel des Strahlrohres 3′ von 90° wird dann ein Gesamt umfang von 360° bestrichen.From Fig. 6 it can be seen that four high-pressure lines 4 with nozzles 5 are fed by four high-pressure pumps 9 . With a swivel angle of the jet pipe 3 ' of 90 °, a total circumference of 360 ° is then coated.
Nach Fig. 7 ist im Baugrund 1 ein Bohrloch mit Verrohrung 10 hergestellt worden. Die Bewehrung 11 befindet sich innerhalb des unten offenen Strahlrohres 3′, das zugleich eine Schutz funktion hat. Der Ringraum 15 zwischen Baugrund 1 und Strahl rohr 3′ wird bis oben mit kiesigen Betonzugschlagstoffen aus gefüllt (Fig. 7 zeigt den Arbeitsgang bei der Verfüllung).According to FIG. 7, a borehole with piping 10 has been made in the subsoil 1 . The reinforcement 11 is located within the beam tube 3 ' open at the bottom, which also has a protective function. The annular space 15 between the subsoil 1 and the beam pipe 3 ' is filled up to the top with gritty concrete tensile materials ( Fig. 7 shows the process of backfilling).
Der kiesige Betonzuschlagstoff wird von dem flüssigen, durch die Strahldüse 5 ausgestoßenen Baustoff durchdrungen und wird dadurch Teil des Pfahlbetons.The gritty concrete aggregate is penetrated by the liquid building material expelled through the jet nozzle 5 and thereby becomes part of the pile concrete.
Der kiesige Betonzuschlagstoff ist einerseits hervorragend ge eignet, das Ausbrechen des durch die Strahldüse 5 ausgestoße nen Baustoffes nach oben zu ver-oder zu behindern und erfüllt andererseits eine Schutzfilterfunktion zur Reinhaltung des Pfahl kernquerschnittes.The gritty concrete aggregate is on the one hand extremely suitable to prevent or hinder the breaking out of the building material expelled by the jet nozzle 5 and on the other hand fulfills a protective filter function to keep the pile core cross section clean.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt zunächst das Lochbohren mit Verrohrung. Das Strahlrohr 3′ einschließlich der damit ver bundenen Strahlverpreßeinrichtungen wird bis zur Bohrlochsohle ragend eingebaut. Hierauf wird die Bewehrung 11 eingesetzt. Darauf wird Beton innerhalb des Strahlrohres 3′ eingebracht. Die Bohrlochverrohrung 10 wird gezogen und dabei in den äuße ren Ringraum Zuschlagstoff eingefüllt. Die Zuleitung des Hoch druckstrahles erfolgt nun kontinuierlich unter Drehen und Hoch ziehen des Strahlrohres 3′ und der Verrohrung 10. Das Strahl rohr 3′ wird um einen Schwenkwinkel von 90° hin- und herbewegt. In this embodiment, the holes are first drilled with piping. The jet pipe 3 ' including the associated jet pressing devices is installed projecting up to the bottom of the borehole. The reinforcement 11 is then inserted. Then concrete is introduced within the jet pipe 3 ' . The borehole piping 10 is pulled and filled with aggregate into the outer annular space. The supply of the high pressure jet now takes place continuously while turning and pulling up the jet pipe 3 ' and the piping 10th The beam tube 3 ' is moved back and forth by a pivoting angle of 90 °.
Der Verpreßvorgang wird bis zum Ende der gewünschten Kraft eintragungsstrecke des Pfahles ausgeführt.The pressing process is carried out until the end of the desired force Entry route of the pile executed.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich, können auch separate, lanzenför mige Strahlrohre 3′′ verwendet werden. Um den Pfahlkernquer schnitt gegen Durchmischungen mit dem Erdreich zu sichern, kann ein davon getrenntes Schutzrohr 16 verwendet werden.As can be seen from Fig. 8, separate, lance-shaped jet pipes 3 '' can be used. To protect the pile core cross section against mixing with the soil, a separate protective tube 16 can be used.
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