DE3726472A1 - Verfahren zum absenken eines rohrfoermigen gruendungselementes sowie vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Absenken eines rohrförmigen Gründungselementes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.

Neben Ramm- und Bohrpfählen, deren Abmessungen, insbesondere deren Querschnittsabmessungen beschränkt sind, werden zur Gründung von Bauwerken oder zur Sicherung hoher Geländesprünge rohrförmige Gründungselemente aus Stahl mit vergleichsweise großen Querschnitten verwendet. Beim Absenken solcher, oft extrem großer und schwerer Tragprofile wird der im Innenraum des Profils befindliche Boden zum Entspannen des Innenraumes und zur Vermeidung einer inneren Mantelreibung ausgehoben. Die Gründungslasten werden dann über die Mantelfläche der Gründungselemente und in deren Fußbereich über eine im Inneren des Rohres druckfest an diesem befestigte Druckplatte und gegebenenfalls einen unterhalb dieser Druckplatte liegenden Betonpfropfen großflächig auf den dort anstehenden Boden übertragen.

Zum Absenken von solchen Gründungselementen mit kreisrundem Querschnitt werden diese unter gleichzeitigem Aufbringen eines Vertikaldrucks in eine hin- und hergehende Schwenkbewegung um ihre Längsachse versetzt; das Entfernen des Bodens aus dem Innenraum erfolgt mittels eines Greifers, der jeweils von oben durch die gesamte Rohrlänge geführt werden muß. Zum Absenken von Gründungselementen mit unrundem, z.B. rechteckigem oder quadratischem Querschnitt ist bislang kein vergleichbares Verfahren bekannt, das den Boden außerhalb des Querschnitts des Gründungselementes nicht stört.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirtschaftliche Möglichkeit anzugeben, um Gründungselemente der eingangs angegebenen Art mit beliebigen Querschnitten ohne Störung des umgebenden Bodens zuverlässig absenken zu können.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe verfahrensmäßig durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 sowie vorrichtungsmäßig durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 5 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung folgt aus der Kombination der zumindest im Fußbereich kreisförmigen Querschnittsausbildung des Gründungselementes, die ein hin- und hergehendes Verschwenken des Gründungselementes um seine Längsachse erlaubt, mit der Lockerung und dem Ausbringen des Bodens durch Spülen mittels am Gründungselement installierter Systeme für das Einbringen des Spülmittels, z.B. Wasser, und für das Ausbringen des Spülgutes. Da sowohl die Austrittsöffnungen für das Spülmittel, wie auch die Eintrittsöffnungen für das Spülgut nur im Innenraum des Gründungselementes liegen, der Bodenabbau also nur im Rohrinneren erfolgt, wird der Boden in der Umgebung des Gründungselementes nicht gestört. Das Verfahren arbeitet dadurch geräuscharm, erschütterungsfrei und schnell; es ist hinsichtlich des Einbringens des Gründungselementes kontrollier- und steuerbar und deshalb besonders wirtschaftlich.

Das Ausbringen des Spülgutes kann entweder durch Pumpen oder aber durch den Druck erfolgen, mit dem das Spülmittel eingebracht wird; in diesem Falle ist allerdings das abzusenkende Gründungselement am luftseitigen Ende dicht zu verschließen und Vorsorge dagegen zu treffen, daß es durch den Innendruck nicht hochgeschoben wird.

Verfahrensmäßig entstehen besondere Vorteile dann, wenn die Ein- und Auslaufleitungen entlang des Gründungselementes von außen her zugänglichen Ein- und Ausführungsöffnungen versehen werden, an die im Zuge des Absenkens des Gründungselementes von außen her im Bereich der Geländeoberfläche Zu- und Ableitungen angeschlossen werden, die selbstverständlich flexibel sein müssen, um die hin- und hergehenden Schwenkbewegungen und die Höhenunterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Ein- bzw. Ausführungsöffnungen mitmachen zu können. Dadurch wird ein taktweises Arbeiten jeweils in Geländehöhe ermöglicht.

Das Einbringen von Gründungselementen mit beliebigem, auch unrundem Querschnitt, gegebenenfalls mit außen angesetzten Schlössern für den Anschluß von Spundbohlen oder dergleichen, sowie mit außen geführten Ein- und Auslaufleitungen gelingt dann, wenn das Gründungselement an seinem unteren Ende drehmomentenfest und biegesteif mit einem kreiszylindrischen Schuh versehen wird, dessen Außendurchmesser größer ist als die größte Querschnittsabmessung des Gründungselementes. In diesem Fall ist der durch den Schuh erzeugte Hohlraum im Boden immer größer als das nachfolgende Gründungselement, so daß dieses ohne weiteres in dem erzeugten Hohlraum in die hin- und hergehende Drehbewegung versetzt werden kann. Gegebenenfalls kann der Ringraum zwischen der Bohrlochwand und der Außenwand des Gründungselementes mit einer thixotropen Flüssigkeit, z.B. einer Bentonit-Schlämpe, gefüllt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1a bis c in schematischer Darstellung drei Arbeitsphasen während des Absenkens eines rohrförmigen Gründungselementes,

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Gründungselement entlang der Linie II-II in Fig. 1a,

Fig. 3 einen der Fig. 2 entsprechenden Querschnitt durch eine andere Ausführungsform eines Gründungselementes nach der Erfindung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Fußbereich des Gründungselementes entlang der Linie IV-IV in Fig. 1b mit den Einrichtungen für das Lösen des Bodens durch Spülen,

Fig. 5 einen Vertikalschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 einen Horizontalschnitt durch den Fußbereich des Gründungselementes entlang der Linie VI-VI in Fig. 1b mit den Einrichtungen zum Aufnehmen und Entfernen des Abraums und

Fig. 7 einen Vertikalschnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6.

In Fig. 1a ist die Situation dargestellt, in der ein Gründungselement, z.B. ein Tragrohr 1, in den Boden 2 abgesenkt werden soll. In Fig. 1b ist das Tragrohr 1 bereits zur Hälfte abgesenkt, während es in der Darstellung der Fig. 1c seine volle Tiefe erreicht hat.

Das Tragrohr 1 ist beispielsweise ein Stahlrohr mit kreiszylindrischem Querschnitt, an dessen Innenwand 3 auf einander gegenüberliegenden Seiten eine Einlaufleitung 4 und eine Auslaufleitung 5 angeordnet sind (Fig. 2). Sowohl die Einlaufleitung 4, als auch die Auslaufleitung 5 erstrecken sich über den größten Teil der Länge des Tragrohrs; sie bestehen, wie vor allem Fig. 2 zeigt, aus Stahlprofilen geeigneter Form, die mit der Innenwand 3 des Tragrohrs 1 verschweißt sind, so daß dieses zugleich einen Teil der Wandung der Ein- bzw. Auslaufleitungen bildet.

Sowohl die Einlaufleitung 4, wie auch die Auslaufleitung 5 sind in gleichen Abständen a voneinander mit Einführungsöffnungen 6 sowie Ausführungsöffnungen 7 versehen. Diese Öffnungen 6 bzw. 7 sind so ausgebildet, daß sie im unbenutzten Zustand verschlossen werden können, während im Bedarfsfall Anschlußstutzen 8 bzw. 9 angeschlossen werden können, die einerseits mit einer Zuleitung 10 für das Spülmittel, z.B. Wasser, und andererseits mit einer Ableitung 11 für das Spülgut, den mit Wasser aufgeschlämmten Abraum, verbunden sind. Diese Verbindungen sind, wie in Fig. 2 angedeutet ist, auf einfache Weise durch Schraubverbindungen zu bewerkstelligen.

Die Zuleitung 10 führt zu einem Kompressor 12 zum Aufbau des Spülmitteldrucks; die Ableitung 11 über eine Pumpe 13 zu einem Auffangbehälter 14 für das Spülgut.

Im Fußbereich des Tragrohres führen die Einlaufleitung 4 zu einem Spülkranz 15 und die Auslaufleitung 5 zu einer Eintrittsöffnung 16 für das Spülgut. Diese Einrichtungen sind in den Fig. 4 und 5 bzw. 6 und 7 näher dargestellt.

Die Einrichtungen zum Lösen des Bodens durch Spülen sind in den Fig. 4 und 5 in größerem Maßstab dargestellt. So zeigt Fig. 4 einen Querschnitt durch das Tragrohr entlang der Linie IV-IV in Fig. 1b und Fig. 5 einen Vertikalschnitt hierzu.

In diesem unteren Bereich des Tragrohrs 1 ist am unteren Ende der Einlaufleitung 4 an diese eine Ringleitung 18 angeschlossen, die zusammen mit einer Anzahl von im wesentlichen in Längsrichtung des Tragrohres 1 angeordneten Spülrohren 19 einen Spülkranz 20 bildet. Der Spülkranz 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel an einander gegenüberliegenden Seiten mit jeweils einem Schlitten 21 versehen. Die Schlitten 21 sind in vertikalen Führungsschienen 22 bewegbar, die ihrerseits über geeignete Stellmittel 23 in radialer Richtung verstellbar an dem Tragrohr 1 befestigt sind. Auf diese Weise ist der gesamte Spülkranz 20 gegenüber dem Tragrohr 1 in vertikaler Richtung verstellbar. Selbstverständlich muß der Anschluß der Ringleitung 18 an der Einlaufleitung 4 in den Übergangsbereichen 24 so flexibel ausgebildet sein, daß er die auftretenden Verschiebungen mitmachen kann.

An den unteren Enden der Spülrohre 19 befinden sich die Austrittsöffnungen 25 für das Spülmittel. Jedes der Spülrohre 19 kann mit einem Ventil 26 versehen sein, um jede Austrittsöffnung 25 einzeln beaufschlagen zu können. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Richtungskorrekturen beim Absenken des Tragrohrs 1 im Boden vornehmen.

In den Fig. 6 und 7 sind die Einrichtungen zur Förderung des Spülgutes dargestellt. Hier zeigt Fig. 6 einen Querschnitt durch das Tragrohr etwa entlang der Linie VI-VI in Fig. 1b und Fig. 7 einen Vertikalschnitt, der, wie aus Fig. 1b entnommen werden kann, lagemäßig etwas oberhalb der Darstellung der Fig. 5 anzuordnen ist.

Die Auslaufleitung 5 für die Förderung des Spülgutes ist hier über ein radial angeordnetes Rohrstück 27 mit einem zentrisch angeordneten Auslaufstutzen 28 angeordnet, der zur Eintrittsöffnung 16 für das Spülgut hin eine trichterförmige Erweiterung 29 aufweist. Die Eintrittsöffnung 16, bei Tragrohren 1 mit größerem Durchmesser können auch mehrere Eintrittsöffnungen vorgesehen sein, die zu einem Einlaufstutzen hinführen, ist in jedem Fall im zentralen Bereich des Querschnitts angeordnet, um eine der Förderung des Abraumes günstige Strömung von den mehr im äußeren Bereich angeordneten Austrittsöffnungen 25 für das Spülmittel zur Eintrittsöffnung 16 für das Spülgut hin aufrecht zu erhalten. Es ist zweckmäßig, auch den Einlaufstutzen 28 mit der Eintrittsöffnung 16 entsprechend dem Spülkranz 15 in vertikaler Richtung verstellbar anzuordnen.

Beim Absenken eines Tragrohrs 1, das in den Fig. 1a bis c in mehreren Phasen dargestellt ist, wird das Tragrohr 1 zunächst auf die Erdoberfläche aufgesetzt und werden die hierzu notwendigen Einrichtungen installiert. Während der Betätigung einer zunächst am unteren Ende des Tragrohrs 1 angreifenden Klemmschwenkvorrichtung 17 wird unter Zufuhr von Spülmittel durch die Zuleitung 10 und den Spülkranz 15 der Boden 2 gelöst und kann zusammen mit dem Spülmittel, also Wasser, durch die Auslaufleitung 15 und die Ableitung 11 in den Auffangbehälter 14 gefördert werden. Durch die erfindungsgemäß gegebene Möglichkeit, die Zuleitung 10 für das Spülmittel und die Ableitung 11 für das Spülgut in unterschiedlichen Höhen am Tragrohr 1 an den entsprechenden Ein- bzw. Ausführungsöffnungen 6 bzw. 7 anschließen zu können, läßt sich der Arbeits- und Materialaufwand beim Absenken des Tragrohrs 1 entscheidend verringern. Diese unterschiedlichen Anschlußmöglichkeiten sind in den Fig. 1a, 1b und 1c dargestellt, wobei Fig. 1c den Zustand zeigt, in dem das Tragrohr seine Solltiefe erreicht hat.

Während die in den Fig. 4 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiele ein Tragrohr 1 mit kreisrundem Querschnitt zeigen, das in dieser Form mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne weiteres abgesenkt werden könnte, hat die erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagene Möglichkeit, das Tragrohr 1 an seinem unteren Ende, also in dem Bereich, in dem die Einrichtungen zum Spülen und Fördern des Abraums angeordnet sind, mit einem Schuh mit kreisrundem Querschnitt zu versehen, den Vorteil, daß das Tragrohr 1 im oberen Bereich beliebigen Querschnitt haben kann.

Ein der Fig. 2 entsprechender Querschnitt durch ein Tragrohr mit rechteckigem Querschnitt ist in Fig. 3 dargestellt. Das Tragrohr 1′ besteht hier aus Wandplatten 30 bzw. 31 unterschiedlicher Dicke. Das hat den Vorteil, daß in bestimmter Weise wirkende Biegemomente besser aufgenommen werden können. Das Tragrohr 1′ ist auf einen zylindermantelförmigen Schuh 32 aufgesetzt, dessen Außendurchmesser, wie Fig. 3 deutlich erkennen läßt, größer ist als die größte radiale Abmessung des Tragrohrs 1′ . Dies hat den weiteren Vorteil, daß die Einlaufleitung 4 und die Auslaufleitung 5 außen an den Querschnitt des Tragrohrs 1′ angesetzt werden können, so daß, um die Zuleitung 10 bzw. die Ableitung 11 anschließen zu müssen, der Mantel des Tragrohrs 1′ nicht durchbohrt werden muß. Die Einlauf- bzw. Auslaufleitungen 4 bzw. 7 werden dann im Bereich des Schuhes 32 nach innen geführt, so daß sich wieder das in den Fig. 4 bis 7 dargestellte Bild ergibt. Die Höhe des Schuhes 32 sollte so groß gewählt werden, daß sie eine ausreichende Führung des Tragrohres 1′ im Bohrloch gewährleistet und daß auch Richtungskorrekturen durchgeführt werden können.

Claims (20)

1. Verfahren zum Absenken eines rohrförmigen Gründungselementes, vorzugsweise mit großen Abmessungen und mit zumindest im Fußbereich kreisförmigem Querschnitt, gegebenenfalls unter Aufbringen von wechselnden Schwenkbewegungen um seine Längsachse bei gleichzeitigem Vertikaldruck und unter Entfernen des Bodens aus dem Innenraum des Gründungselementes, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden durch Spülen mit einem, durch mindestens eine entlang des Gründungselementes verlaufende Einlaufleitung mit mindestens einer oberhalb der Geländeoberfläche liegenden Einführungsöffnung und mindestens einer im Fußbereich angeordneten Austrittsöffnung zugeführten Spülmittel, z.B. Wasser, gelöst und daß das Spülgut durch ebenfalls mindestens eine entlang des Gründungselementes verlaufende Auslaufleitung mit mindestens einer im Fußbereich angeordneten Eintrittsöffnung und mindestens einer oberhalb der Geländeoberfläche liegenden Ausführungsöffnung nach außen gefördert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entlang des Gründungselementes verlaufenden Ein- und Auslaufleitungen in vornehmlich gleichmäßigen Abständen voneinander mit verschließbaren Ein- und Ausführungsöffnungen versehen sind und daß im Zuge des Absinkens des Gründungselementes jeweils die nächst der Geländeoberfläche liegenden Ein- bzw. Ausführungsöffnungen mit Spülmittel bzw. Spülgut beaufschlagt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgut durch Pumpen gefördert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülgut durch in dem luftseitig verschlossenen Innenraum des Gründungselementes mittels des Spülmitteldrucks erzeugten Überdruck gefördert wird.

5. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens eine entlang des Gründungselementes verlaufende Einlaufleitung mit mindestens einer oberhalb der Geländeoberfläche liegenden Einführungsöffnung und mindestens eine im Fußbereich des Gründungselementes angeordnete Austrittsöffnung für das Spülmittel sowie durch mindestens eine entlang des Gründungselementes verlaufende Auslaufleitung mit mindestens einer im Fußbereich des Gründungselementes angeordneten Eintrittsöffnung und mindestens einer oberhalb der Geländeoberfläche liegenden Ausführungsöffnung für das Spülgut.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufleitung und die Auslaufleitung entlang der Wandung des Gründungselementes verlaufen und an dieser befestigt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaufleitung einen größeren Querschnitt aufweist als die Einlaufleitung.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Einlaufleitung und eine Auslaufleitung an einander gegenüberliegenden Seiten des Gründungselementes angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufleitung und die Auslaufleitung mit entlang des Gründungselementes in Abständen voneinander angeordneten verschließbaren Ein- und Ausführungsöffnungen versehen sind, an die entsprechende Zu- bzw. Ableitungen anschließbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen der Einlaufleitung in vorzugsweise gleichmäßigen Abständen voneinander an einer Ringleitung zu einem Spülkranz zusammengefaßt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen an von der Ringleitung ausgehenden Spülrohren angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülrohre schräg nach unten und radial nach innen gerichtet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen unabhängig voneinander mit Spülmittel beaufschlagbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Austrittsöffnung in dem ihr zugeordneten Spülrohr ein von über Tage her steuerbares Ventil vorgeschaltet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülkranz gegenüber dem Gründungselement in vertikaler und/oder in horizontaler Richtung verstellbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülkranz an dem Gründungselement wiedergewinnbar gehalten ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung bzw. die Eintrittsöffnungen im zentralen Bereich des Gründungselementes angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung bzw. die Eintrittsöffnungen gegenüber dem Gründungselement in vertikaler und/oder horizontaler Richtung verstellbar sind.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gründungselement im Fußbereich mit einem Schuh ausgestattet ist, dessen Außendurchmesser größer ist als die größte Querschnittsabmessung des Gründungselementes selbst.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schuh am unteren Ende mit einer Schneide versehen ist.