DE3615490C2 - Verfahren zum Verfestigen des Fußbereichs eines Ortbetonelementes in einer Bohrung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verfestigen des Fußbereiches eines Ortbetonelementes in einer Bohrung, wobei eine Verteilerkammer, deren Unterseite aus einer festen ersten Platte besteht, über der Bohrsohle angeordnet wird, und wobei nach dem Einbringen des Ort­ betons in die Bohrung ein erhärtendes Injektionsmittel über eine Zuleitung in die Verteilerkammer eingepreßt wird, von der aus es in den Fußbereich austritt. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Herstellung von Ortbetonpfählen und Ortbetonwänden im Erdreich, die allgemein als Ortbetonelemente bezeichnet werden können, müssen die Erdaushebungen in der Regel mit Greifern oder Drehbohrwerkzeugen vorgenommen werden. Dabei ist eine vollständige Säuberung der Sohle von Kleinteilen und Bohrschmand nicht immer möglich und so treten im Fußbereich verfahrensbedingt Auflockerungen und Störungen im Boden auf. Diese lockeren Bereiche haben zur Folge, daß die Sohle keine Kräfte vom Ortbetonelement aufnehmen kann, so daß die Tragfähigkeit des Ortbetonelementes im wesent­ lichen von seiner Mantelreibung abhängt.

Aus der DE-PS 20 17 737 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Fußerweiterung eines Ortbetonpfahles bekannt, mit welchem eine Bodenpressung erreicht werden kann. Dieses Verfahren beruht darauf, daß auf der Sohle ein ausweit­ barer Behälter, beispielsweise ein elastisches Kissen, angeordnet wird, der die gesamte Sohlfläche einnimmt. An­ fänglich wird dieser Behälter mit einer Stützflüssigkeit gefüllt, bevor Pfahlbeton in das Bohrloch verbracht wird. Nach dem Erhärten des Pfahlbetons wird die Stützflüssigkeit unter Druck durch einen erhärtenden Baustoff ersetzt.

Bei diesem bekannten Verfahren können prinzipbedingt nur definierte Mengen an erhärtendem Material eingebracht werden, die durch die Abmessungen des Behälters vorge­ geben sind. Somit ist nicht gewährleistet, daß der aufge­ lockerte Boden an allen Stellen verdichtet wird. Es ist nicht auszuschließen, daß Hohlstellen zurückbleiben, die sich nachteilig auf das Tragverhalten auswirken.

Ferner ist aus der DE-AS 12 15 603 ein Verfahren zur Er­ höhung der Tragfähigkeit von Fertigpfählen bekannt. Dazu wird in das Bohrloch ein Pfahlfuß eingebracht, der an seiner Unterseite einen sternförmigen, von einer Boden­ platte abgeschlossenen Hohlraum aufweist. Nach dem Ein­ setzen des Fertigpfahles wird Zementmörtel in den Hohl­ raum gepreßt. Dadurch wird die Fußplatte gegen die Sohle gedrückt. Der Zementmörtel wird unter Druck ausgehärtet, so daß eine Vorspannung des Zementpfahles erreicht wird.

Eine Verteilerkammer der beschriebenen Art ist praktisch nur in vorgefertigten Betonpfählen realisierbar. Bei einem Ortbetonelement ist es nur mit sehr großem Aufwand möglich, eine derartige Kammer herzustellen.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein gattungsgemäßes Verfahren sind aus der DE-AS 26 13 993 bekannt. Dabei ist ein konzentrisch zur Pfahlachse angeordneter Druckzylinder an der Pfahlbewehrung befestigt, mit Zu- und Ableitungen für das Verpreßmedium verbunden und wird von einem eingegos­ senen Betonkolben mit radial verzweigten Verpreßleitungen nach unten hin abgeschlossen. Beim Verpressen wird zum ei­ nen der Druckraum mit Verpreßmedium gefüllt und dadurch der Betonkolben aus dem Druckzylinder heraus nach unten ge­ preßt, wo er das Erdreich unter dem Pfahlfuß verdichten soll, zum anderen wird Injektionsmittel unabhängig über die im Betonkolben befindlichen Leitungen ins Erdreich inji­ ziert.

Der Druckraum mit Schlauch und Zu- und Ableitungen und der Betonkolben mit sternförmig radial angeordneten Leitungen sind kompliziert ausgebildet und deshalb relativ teuer in der Herstellung. Konstruktionsbedingt muß der Betonkolben eine ausreichende Beweglichkeit im Druckzylinder aufweisen. Im rauhen Baustellenbetrieb besteht aber ständig die Ge­ fahr, daß die Beweglichkeit beeinträchtigt und die Vorrich­ tung funktionsunfähig wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, welche die Funktionssicherheit verbessern und dennoch weniger Aufwand erfordern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine Verteilerkam­ mer, die durch eine in einem vorgegebenen Höhenabstand par­ allel zu einer ersten Platte angeordnete zweite Platte ge­ bildet wird, in die Bohrung in den Fußbereich des auszu­ gießenden Ortbetonelementes im Abstand zur Bohrlochsohle eingebracht wird, daß durch Abmessungen der ersten und zweiten Platte kleiner als der Querschnitt der Bohrung ein vorgegebener Seitenabstand vom Rand des auszugießenden Ort­ betonelementes eingehalten wird, daß die Verteilerkammer anschließend beim Auffüllen der Bohrung mit Ortbeton vollständig in den Ortbeton eingegossen wird, daß eine im Bereich der ersten und zweiten Platte entlang dem Umfang des Ortbetonelementes durch den vorgegebenen Seitenabstand zwischen der Mantelfläche des Ortbetonelementes und den Rändern der beiden Platten und durch den vorgegebenen Höhenabstand der beiden Platten vorgegebene Sollbruchstelle ein Ortbeton gebildet wird, daß nach dem Verfestigen des Ortbetons Injektionsmittel durch eine Zuleitung eingepreßt wird, daß der Druck auf das Injektionsmittel zumindest so­ lange erhöht wird, bis die Sollbruchstelle gesprengt wird, und daß das Injektionsmittel durch die an der Sollbruch­ stelle entstehende Öffnung seitlich in den Fußbereich inji­ ziert wird.

Die Erfindung beruht also darauf, daß im Ortbeton an der Sollbruchstelle Risse erzeugt werden, durch welche das erhärtende Mittel ausgepreßt wird. Auf diese Weise kann das Injektionsgut tief in den aufgelockerten Boden eindringen, so daß eine gute Verpressung der Sohle erreicht wird.

Eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 zur Durchführung dieses Verfahrens besteht erfindungsgemäß darin, daß die Verteilerkammer durch eine parallel zur ersten Platte angeordnete zweite Platte gebil­ det ist, wobei der Durchmesser beider Platten kleiner ist, als der beabsichtigte Durchmesser des Ortbetonelementes, daß die beiden Platten durch mindestens ein Abstandselement in einem vorgegebenen Höhenabstand nicht druckfest, paral­ lel zu einander gehalten sind, und daß zwischen den Rändern der ersten und zweiten Platte ein den Hohlraum zwischen den beiden Platten abschließendes Abdichtungselement vorhanden ist.

Diese Vorrichtung läßt sich auf einfache Weise über der Sohle der Bohrung anordnen. Das Injektionsgut kann sich zwischen den Platten gleichmäßig radial nach außen vertei­ len.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, daß die zweite Platte aus Stahl hergestellt ist.

Insbesondere bei einem großen Querschnitt des Ortbetonele­ mentes hat eine derartige Ausbildung der zweiten Platte den Vorteil, daß sie ausreichend biegesteif ist, um den von oben lastenden, vom Ortbeton herrührenden Druck auf­ zunehmen und seitlich abzuleiten, ohne daß eine Ver­ engung zwischen den beiden Platten erfolgt.

Alternativ dazu kann es vorteilhaft sein, die zweite Platte aus Kunststoff herzustellen. Dieses Material zeichnet sich durch das geringere Gewicht aus.

In besonderen Anwendungsfällen kann es auch ausreichend sein, daß die zweite Platte aus einem Gummimaterial besteht.

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, daß der Hohlraum zwischen der ersten und der zweiten Platte durch einen an ihren Rändern angeordneten Dichtungsring abgeschlossen ist. Durch diese Maßnahme wird einerseits verhindert, daß Ort­ beton zwischen die beiden Platten eindringen kann. Anderer­ seits erübrigt sich ein separates Abstandselement, wenn der Dichtungsring entsprechend steif ausgebildet ist, um die erste und zweite Platte in ihrem vorgegebenen Abstand zu halten.

Die Dichtungswirkung wird dadurch erhöht, daß der Dichtungs­ ring in Ringnuten eingelegt ist, die auf der ersten und zweiten Platte vorhanden sind. Außerdem wird dadurch das Ausrichten und die Montage der beiden Platten erleichtert.

Vorzugsweise besteht der Dichtungsring aus einem Klebstoff. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, die erste und die zweite Platte auf einfache Weise miteinander zu ver­ binden, aber andererseits wird auch ein Auseinanderlösen sichergestellt, wenn durch das Injektionsmittel Druck aus­ geübt wird.

Eine andere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Öffnung der Zuleitung im Bereich der oberen Platte mit einem in Richtung auf die Zuleitung sperrenden Ventil versehen ist. Dieses Ventil kann auf einfache Weise dadurch realisiert werden, daß es aus einem Rückschlagdeckel besteht, der an der oberen Platte angelenkt ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles weiter beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch den Fußbereich eines Bohrpfahles während des Ein­ pressens eines aushärtbaren Injektionsmittels, und

Fig. 2 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch den Bohrpfahl nach dem Einpressen des Injektions­ mittels.

Die Fig. 1 veranschaulicht rein schematisch einen Erdaushub im Erdreich 15. Der Aushub wird von einer zylindrischen Mantelfläche 14 begrenzt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist lediglich der über einer Sohle 11 liegende Bereich wiedergegeben und der zur Erdoberfläche führende Teil nicht dargestellt. Die Erdaushebung kann beispielsweise mit einem Drehbohrwerkzeug vorgenommen werden. Dabei ist eine vollständige Säuberung der Sohle 11 nicht immer mög­ lich. Außerdem kann auch in einem Fußbereich 7 eine uner­ wünschte Auflockerung und Störung des Erdreichs 15 er­ folgen.

Nach dem Ausheben wird ein stählerner Bewehrungskorb 13 eingebracht, an dessen Stirnseite eine erste und zweite Platte 1, 2 angebracht sind. Die erste und zweite Platte 1, 2 sind mit einem vorgegebenen Höhenabstand horizontal zueinander ausgerichtet. Die Fläche der beiden gleich großen Platten ist etwas kleiner als der Querschnitt der Erdaushebung. Ein Hohlraum zwischen den beiden Platten ist mit 4 bezeichnet.

Eine rohrförmige Zuleitung 8 mündet in einer mittigen Öffnung 9 in der zweiten Platte 2. Über die Zuleitung 8 ist der scheibenförmige Hohlraum zwischen der ersten und zweiten Platte 1, 2 mit der Erdoberfläche verbunden, um zu einem späteren Zeitpunkt ein flüssiges, aushärtbares Injektionsgut einzuleiten. Die Öffnung 9 ist mit einem Rückstauventil versehen, das in dem hier dargestellten Beispiel aus einem Rückschlagdeckel 10 besteht, der schwenk­ bar an der zweiten Platte 2 angelenkt ist.

Der Abstand zwischen der ersten und zweiten Platte 1, 2 wird durch ein Abdichtungselement 3 bestimmt, das an den Rändern der ersten und zweiten Platte 1, 2 angeordnet ist.

In der Figur ist das Abdichtungselement 3 lediglich schematisch dargestellt. Es kann konkret beispielsweise als Dichtungsring ausgebildet sein, der in Ringnuten in der ersten und zweiten Platte 1, 2 liegt. Um eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten Platte 1, 2 herzustellen, die sich unter Druck löst, ist der Dich­ tungsring bevorzugt aus einem Klebstoff hergestellt, über welchen die beiden Platten miteinander verhaftet sind. Das Abdichtungselement hat die Aufgabe, das Eindringen von Ortbeton in den Hohlraum 4 zu verhindern. Gleichzeitig dient es als Abstandshalter für die beiden Platten 1, 2.

Nach der Installation des Bewehrungskorbes 13 sowie der ersten und zweiten Platte 1, 2 in der oben beschriebenen Weise wird der gesamte Erdaushub mit Ortbeton 6 verfüllt. Dabei werden die erste und zweite Platte 1, 2 vollständig in den Ortbeton eingegossen. Dieser befindet sich also sowohl zwischen der Mantelfläche 14 und den Rändern der beiden Platten 1, 2 als auch unterhalb der ersten Platte 1.

Durch den vorgegebenen Seitenabstand zwischen der Mantel­ fläche 14 und den Rändern der beiden Platten 1, 2 und durch den vorgegebenen Höhenabstand zwischen den beiden Platten 1, 2 wird eine ringförmige Sollbruchstelle 5 im Ortbeton vorgegeben, deren Bedeutung im folgenden noch erläutert wird.

Nach dem Erhärten des Ortbetons wird über die Zuleitung 8 ein zunächst flüssiges und später aushärtendes Injektions­ mittel in den Hohlraum 4 gepumpt. Wenn der Hohlraum 4 mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt wird, so wird die ringförmige Sollbruchstelle 5 gesprengt, was in Fig. 1 durch einen Riß 16 angedeutet ist. Ein Zurückfließen des Injektionsmittels wird durch den Rückschlagdeckel 10 ver­ hindert, der sich von innen an die Platte 2 anlegen kann. Selbstverständlich kann das Injektionsmittel auch über mehr als eine Zuführung 8 in den Hohlraum 4 gepumpt werden.

Die Fig. 2 veranschaulicht, wie bei weiterem Zuführen von Injektionsmittel 17 unter Druck in den Hohlraum 4 die erste Platte 1 und der darunter befindliche Ortbeton 6 gegen die Sohle 11 gepreßt wird, wobei die erste und zweite Platte 1, 2 beispielsweise um etwa 1 bis 2 mm auseinandergedrückt werden und sich dabei vom Abdichtungs­ element 3 lösen. Dabei erweitert sich auch der Riß 16, und das Injektionsmittel 17 tritt unter Druck in den auf­ gelockerten Mantel- und Fußbereich 7 ein.

Claims (11)

1. Verfahren zum Verfestigen des Fußbereichs eines Orts­ betonelementes in einer Bohrung, wobei eine Verteiler­ kammer, deren Unterseite aus einer festen ersten Platte besteht, über der Bohrsohle angeordnet wird und wobei nach dem Einbringen des Ortbetons in die Bohrung ein erhärtendes Injektionsmittel über eine Zuleitung in die Verteilerkammer eingepreßt wird, von der aus es in den Fußbereich austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammer, die durch eine in einem vorge­ gebenen Höhenabstand parallel zur ersten Platte (1) an­ geordnete zweite Platte (2) gebildet wird, in die Boh­ rung in den Fußbereich (7) des auszugießenden Ortbeton­ elementes im Abstand zur Bohrlochsohle eingebracht wird, daß durch Abmessungen der ersten und zweiten Platte (1, 2) kleiner als der Querschnitt der Bohrung ein vorgege­ bener Seitenabstand vom Rand des auszugießenden Ortbe­ tonelementes eingehalten wird, daß die Verteilerkammer anschließend beim Auffüllen der Bohrung mit Ortbeton (6) vollständig in den Ortbeton (6) eingegossen wird, daß eine im Bereich der ersten und zweiten Platte (1, 2) entlang dem Umfang des Ortbetonelementes durch den vor­ gegebenen Seitenabstand zwischen der Mantelfläche (14) des Ortbetonelementes und den Rändern der beiden Platten (1, 2) und durch den vorgegebenen Höhenabstand der bei­ den Platten (1, 2) vorgegebene Sollbruchstelle (5) im Ortbeton (6) gebildet wird, daß nach dem Verfestigen des Ortbetons (6) das Injektionsmittel (17) durch die Zulei­ tung (8) eingepreßt wird, daß der Druck auf das Injek­ tionsmittel (17) zumindest so lange erhöht wird, bis die Sollbruchstelle (5) gesprengt wird, und daß das Injek­ tionsmittel (17) durch die an der Sollbruchstelle (5) entstehende Öffnung seitlich in den Fußbereich (7) inji­ ziert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1 mit einer Verteilerkammer, deren Unterseite aus einer festen ersten Platte besteht und mit einer Zulei­ tung zum Einführen eines aushärtbaren Injektionsmittels in die Verteilerkammer, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammer durch eine parallel zur ersten Platte (1) angeordnete zweite Platte (2) gebildet ist, wobei der Durchmesser beider Platten (1, 2) kleiner ist als der beabsichtigte Durchmesser des Ortbetonelementes, daß die beiden Platten (1, 2) durch mindestens ein Abstandselement in einem vorgegebenen Höhenabstand nicht druckfest, parallel zueinander gehalten sind, und daß zwischen den Rändern der ersten und zweiten Platte (1, 2) ein den Hohlraum (4) zwischen den beiden Platten (1, 2) abschließendes Abdichtungselement (3) vorhanden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Platte (2) aus Stahl hergestellt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Platte (2) aus Kunststoff hergestellt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Platte (2) aus einem Gummimaterial besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (4) zwischen der ersten und zweiten Platte (1, 2) durch einen an ihren Rändern angeordne­ ten Dichtungsring abgeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring in Ringnuten eingelegt ist, die auf der ersten und zweiten Platte (1, 2) vorhanden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring aus einem Klebstoff besteht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Zuleitung (8) im Bereich der oberen Platte (1) mit einem in Richtung auf die Zuleitung (8) sperrenden Ventil versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil aus einem Rückschlagdeckel (10) besteht, der an der oberen Platte (1) angelenkt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Platte (1, 2) an einem Beweh­ rungskorb (13) angeordnet sind.