DE3416679C2

DE3416679C2 -

Info

Publication number: DE3416679C2
Application number: DE19843416679
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 4300 Essen De Esters
Original assignee: Gkn Keller 6050 Offenbach De GmbH
Current assignee: Keller Grundbau GmbH
Priority date: 1984-05-05
Filing date: 1984-05-05
Publication date: 1989-09-07
Also published as: DE3416679A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Pfahlgründungen durch Einbinden eines Fertigteilpfahls in einen in situ erzeugten Pfahlfuß, bei dem zunächst ein Bohrloch zur Aufnahme des Fertigteilpfahls und anschließend ein erweiterter Pfahlfuß hergestellt wird und das Fertigteil dann in das Bohrloch eingebracht wird, sowie einen Fertigteilpfahl zur Durchführung dieses Verfahrens.

Üblicherweise werden bei nicht ausreichend tragfähigem Baugrund die Lasten eines Bauwerks mittels Tiefgründungen in tieferliegende tragfähige Schichten abgeleitet.

Die Pfähle übertragen dabei die Lasten in die Fußaufstandsfläche des Pfahlfußes oder über die Mantelreibung oder in einer kombinierten Kraftübertragung durch Pfahlfuß und anteilige Mantelreibung.

Verfahren zum Herstellen von Pfahlgründungen mit einer kombinierten Kraftübertragung sind an sich bekannt, so etwa unter Anwendung der Rütteltechnik, die im Prospekt "Stopfverdichtung", Ausgabe 6 (1978), der GKN Keller beschrieben wird; ferner auch durch das sogenannte Soilcrete-Verfahren, das im Prospekt "Soilcrete Jet Grouting" vom April 1983 der GKN Keller GmbH ausführlich beschrieben wird; schließlich ist ein solches Verfahren in der DE-OS 26 26 762 dargestellt.

Aus der DE-OS 26 26 762 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, nach welchem eine Bohrung abgeteuft und nach Erreichen der Gründungstiefe ein spezieller Bohrmeißel radial vergrößert wird, um einen Bohrraum für einen erweiterten Pfahlfuß zu schaffen. Dieser wird dann mit einem Stützmedium gefühlt, das das vorher anstehende Spülwasser verdrängt. Schließlich wird in das Stützmedium ein Fertigbetonpfahl eingebracht, durch den Frischbeton unter axialem Ziehen des Pfahls eingefüllt wird. Anschließend wird der Fertigbetonpfahl in den eingefüllten Frischbeton eingerüttelt. Vor dem Einfüllen des Frischbetons in den großvolumigen Hohlraum für den Pfahlfuß kann es aber bereits zu Einbrüchen von Erdreich kommen, die Einschlüsse im Pfahlfuß bilden und dessen Tragfähigkeit herabsetzen können. Das aufeinanderfolgende Absenken, Ziehen und Einrütteln des Fertigbetonpfahls erscheint kompliziert, letztendlich ist der erforderliche Bohrmeißel ein kompliziertes und störanfälliges Bauteil, das die zuverlässige Durchführung des Verfahrens gefährdet.

In dem genannten Prospekt "Soilcrete Jet Grounting" ist ein Verfahren zur Herstellung von Bodensäulen von bis zur Resteinleitungshöhe im wesentlichen über der Länge gleichbleibenden Querschnitt beschrieben. Hierbei wird ein Bohrloch abgeteuft und die Bodenstruktur von unten nach oben durch einen Schneidstrahl zunächst aufgelöst, teilweise ausgespült und im übrigen mit Zementsuspension durchmischt, um einen verfestigten Bodenkörper unter anderem auch in der Verwendung als Gründungselement zu erzeugen. Eine Vergrößerung der Pfahlaufstandsfläche wird hierbei durch eine Mehrfachanordnung von sich überschneidenden Säulenkörpern erreicht.

Nach dem Prospekt "Stopfverdichtung" werden verfestigte Bodenkörper nach dem Rüttelverfahren dadurch erzeugt, daß ein Schleusenrüttler mit Aufsatzrohren bis in die erforderliche Tiefe, das heißt also bis in tragfähige Schichten niedergebracht wird. Nach Erreichen der Endtiefe wird Grobmaterial für den Aufbau einer Kies- oder Schottersäule durch den Rüttler an dessen Spitze dem Boden zugegeben, die Stopfsäule im Pilgerschritt hergestellt. Auch nach diesem Verfahren werden bis an die Oberfläche bzw. den Ort der Krafteinleitung hochgezogenen Säulen gleichbleibenden Querschnitts erzeugt, wobei ebenfalls durch Mehrfachanordnungen von Rüttlern zusammenhängende Gründungskörper zur Vergrößerung des Ortsfußes hergestellt werden können.

Angesichts des vorstehend erörterten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der durch die DE-OS 26 26 762 bekannten Art zu schaffen, bei dem Fehlstellen im Pfahlfuß vermieden werden und bei dem die Verbindung zum umliegenden Erdreich verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der für den Pfahlfuß vorgesehene Bodenbereich durch einen Hochdruckschneidstrahl gelockert und Zementsuspension in das gelockerte Bodenmaterial eingepreßt wird oder daß der Pfahlfuß durch Einrütteln von Beton in den anstehenden Boden hergestellt wird. Hierdurch werden Pfahlgründungen geschaffen, die es ermöglichen, ohne Einzellasten über eine Zone nicht tragfähigen Baugrundes in tiefer liegende, tragfähige Schichten derart zu übertragen, daß diese Kräfte bei kleinstem Fertigteilquerschnitts über einen wesentlich verstärkten Pfahlfuß sicher in den Untergrund eingeleitet werden können. Dabei kann zugleich das die Kräfte aufnehmende Fertigkeit serienmäßig hergestellt und für den jeweiligen Anwendungsfall berechnet, kontrolliert und belastet werden, wobei seine Tragfähigkeit von der Beschaffenheit der Bodenschichten weitgehend unabhängig ist. Des weiteren kann Aufwand, Material und Zeit gesenkt und die Standfestigkeit der Pfahlkonstruktion gesteigert werden.

Die Merkmale eine erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus den hierauf gerichteten Ansprüchen.

Der wesentliche Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht in der Verwendung einer in Konstruktion und Herstellung genau definierten bzw. definierbaren Stahlbetonsäule als Fertigteil. Damit wird das Herstellen eines tragenden Fertigteiles von der Baustelle in die Werkstatt verlegt, wo das Teil nach der für das jeweilige Bauvorhaben erstellten Berechnung in Serie und mit der erforderlichen Präzision hergestellt werden kann. Bei einer solchen Verfahrensweise ist auch eine Fertigungs- und Qualitätskontrolle in der Werkstatt möglich. Auch die Belastungsversuche zum Überprüfen der Tragfähigkeit des Fertigteiles lassen sich in der Werkstatt vornehmen. Das Fertigteil wird dadurch zu einem überprüfbaren Bau-Einzelteil, dessen Brauchbarkeit vor dem Einbau überprüfbar ist. Dieses Verfahren erschließt die Möglichkeit, das Gründungssystem von den Zufälligkeiten des nicht tragfähigen Baugrundes, z. B. der Torf- oder Moor-Schichten, zu lösen und unabhängig zu machen.

Das Fertigteil wird in die im Bohrloch vorhandene Stützflüssigkeit, in der Regel eine Zementsuspension, bis zum Auftreffen auf den Pfahlfuß eingetaucht.

Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht im kraftschlüssigen Befestigen des Fertigteils mit dem tragfähigen Pfahlfuß. Hierzu dienen sowohl mechanische Hilfsmittel, wie Anker oder Mehrstabspreizanker, als auch das sodann erfolgende Nachverpressen der Kontaktzone zwischen Fertigteil und Pfahlfuß mittels Zementsuspension aus dem in der Fertigteil-Längsachse angeordneten Rohrkanal.

Der nach dem Rüttelverfahren oder nach dem "Soilcrete-Verfahren" hergestellte Pfahlfuß ist mit dem anstehenden Boden und mit dem Fertigteil so verbunden, daß er die Kräfte aus dem hochbelastbaren Fertigteil aufnehmen und in den tragfähigen Untergrund einleiten kann.

Durch die erfindungsgemäße Kombination zwischen Fertigteil und Pfahlfuß ist es zudem möglich, die Fertigteile in einer einheitlichen Länge zu verwenden, weil die wechselnden Tiefen durch anpaßbare Höhen der Pfahlfüße ausgeglichen werden können.

Ein anderer Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens besteht im Vereinfachen der Arbeitsvorgänge auf der Baustelle selbst, weil das Herstellen der Gründung zügig und nach rationeller Vorplanung aller Teilvorgänge, wie Herstellen des Bohrlochs, Herstellen des Pfahlfußes, Injektion des Stützmittels, eintauchen des Fertigteils mit dem Pfahlfuß erfolgen kann. Der Gesamtvorgang der Gründung kann somit kontinuierlich und mit Einsparung von Zeit und Material erfolgen.

In Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung wird in vorteilhafter Weise die Aufnahme von vertikalen und horizontalen Kräften in der Gründung durch entsprechendes Ausbilden und Bewehren des Fertigteils und geeignete Wahl des Suspensionsmittels im voraus berechenbar, kontrollierbar und belastbar. Zudem wird durch entsprechendes Ausbilden und Bewehren des Fertigteiles dessen weitestgehende Unabhängigkeit von den Bodenrandzonen gewährleistet.

Als nicht minder vorteilhaft erweist sich bei dem vorgeschlagenen Verfahren auch, daß die Länge des Fertigteiles nur als Minimallänge für ein Bauprojekt hergestellt werden muß. Hierfür erfolgt das Anpassen an wechselnde Tiefen des Bohrloches durch entsprechende Ausbildung der Pfahlfuß-Höhe.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 das Herstellen eines Bohrloches im Rüttelverfahren,

Fig. 2 das Herstellen eines Pfahlfußes im Rüttelverfahren,

Fig. 3 die Injektion einer Zementsuspension in ein Bohrloch,

Fig. 4 das Einsetzen eines Fertigteiles in das Bohrloch,

Fig. 5 das Einbinden des Fertigteiles in den Pfahlfuß,

Fig. 6 das Fertigteil im Pfahlfuß,

Fig. 7 das Fertigteil im Bohrloch von oben gesehen,

Fig. 8a das Bohren des Bohrloches mittels Hochdruckinjektion nach dem "Soilcrete-Verfahren",

Fig. 8b das Herstellen des Pfahlfußes nach dem "Soilcrete-Verfahren",

Fig. 8c das Herstellen einer "Soilcrete-Säule", und schließlich

Fig. 8d das Einsetzen eines Fertigteiles in die "Soilcrete-Säule".

In den Fig. 1 bis 6 wird mit Hilfe des Rüttelverfahrens der Gegenstand der Erfindung hergestellt, wobei jeweils gezeigt ist, in Fig. 1 das Herstellen des Bohrloches 2, in Fig. 2 das Herstellen des Pfahlfußes 1, in Fig. 3 die Injektion der Zementsuspension 3 in das Bohrloch 2 und den Pfahlfuß 1, in Fig. 4 das Einsetzen des Fertigteils 4 in das Bohrloch 2 bis in den Pfahlfuß 1, in Fig. 5 das Einbinden des Fertigteils 4 in den Pfahlfuß 1 und das Verdrängen der Zementsuspension 3 in die Bodenrandzone 5, in Fig. 6 das im Pfahlfuß 1 fest eingebundene Fertigteil 4 sowie in Fig. 7 das Fertigteil 4, das die Zementsuspension 3 in die Freiräume des Bohrloches 2 und in die Bodenrandzonen 5 verdrängt hat. Der Querschnitt des Fertigteiles 4 zeigt ferner den in dessen Längsachse angeordneten Rohrkanal 7 und ein als Anker 8 ausgebildetes Verbindungselement zwischen Fertigteil 4 und Pfahlfuß 1.

Die in Fig. 8 zusammengefaßten Teilfiguren 8a bis 8d zeigen den mit Hilfe des "Soilcrete-Verfahrens" hergestellten Erfindungsgegenstand. Es zeigt dabei im einzelnen Fig. 8a das Bohren eines Bohrloches 2 mittels Hochdruckinjektion, Fig. 8b Herstellen eines Pfahlfußes 1, Fig. 8c das Herstellen einer "Soilcrete-Säule", in welche gemäß Fig. 8d das Fertigteil 4 eingesetzt wird. Hierbei wird das Fertigteil 4 in den Pfahlfuß 1 mechanisch und hydraulisch verpreßt eingebunden und die Zementsuspension 3 der "Soilcrete-Säule" in die benachbarte Bodenrandzone 5 verdrängt, wodurch eine erwünschte Verfestigung der Bodenrandzone 5 erfolgt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Pfahlgründungen durch Einbinden eines Fertigteilpfahls (4) in einen in situ erzeugten Pfahlfuß (1), bei dem zunächst ein Bohrloch (2) zur Aufnahme des Fertigteilpfahls (4) und anschließend ein erweiterter Pfahlfuß (1) hergestellt wird und das Fertigteil (4) dann in das Bohrloch (2) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der für den Pfahlfuß (1) vorgesehene Bodenbereich durch einen Hochdruckschneidstrahl gelockert und Zementsuspension in das gelockerte Bodenmaterial eingepreßt wird.

2. Verfahren zum Herstellen von Pfahlgründungen durch Einbinden eines Fertigteilpfahls (4) in einen in situ erzeugten Pfahlfuß (1), bei dem zunächst ein Bohrloch (2) zur Aufnahme des Fertigteilpfahls (4) und anschließend ein erweiterter Pfahlfuß (1) hergestellt wird und das Fertigteil (4) dann in das Bohrloch eingebracht (2) wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfahlfuß (1) durch Einrütteln von Beton in den anstehenden Boden hergestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das über dem Pfahlfuß (1) liegende Bohrloch (2) mittels Zementsuspension gestützt und offengehalten wird, die beim Einbringen des Fertigteilpfahls (4) in die Bodenrandzone (5) verdrängt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem zumindest zum Teil erfolgten Abbinden des Pfahlfußes (1) durch einen rohrförmigen Kanal (7) im Fertigteilpfahl (4) Zementsuspension in den Kontaktbereich zwischen Ortbeton und Fertigteil eingepreßt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch einen rohrförmigen Kanal (7) im Fertigteilpfahl (4) bis in den Pfahlfuß (1) hindurchgeführter Anker (8) vorgespannt wird.

6. Fertigteilpfahl (4) zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Achse des Pfahles (4) ein rohrförmiger Kanal (7) angeordnet ist, der einen in den Pfahlfuß (1) einführbaren Anker aufnimmt.

7. Pfahl nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (8) als Mehrstabspreizanker ausgebildet ist.

8. Pfahl nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfahl (4) an seiner Oberfläche mit Rippen, Zähnen oder Stufen versehen ist.