DE3727439A1 - Verfahren zum setzen eines schraegpfahles und zu seiner fussseitigen verankerung und schraegpfahl zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Setzen eines Schrägpfahles und zu seiner fußseitigen Verankerung sowie Schrägpfähle zur Durchführung des Verfahrens.

Schrägpfähle dienen der Kompensation des an Geländesprünge, Böschungen und dergleichen hinterfangenden Stützwänden, insbesondere Spund­ wänden, wirksam werdenden Erddrucks, gegebenen­ falls auch anstehenden Wasserdrucks. Die Höhe der vom an die Stützwand angeschlossenen Schrägpfahl kompensierbaren Kräfte hängt ab von dem Verbund des Schrägpfahles mit dem Untergrund. Insbesondere bei lockerem Untergrund reicht die Mantelreibung des Schrägpfahles in der Regel nicht aus, die an der Stützwand wirksam werdenden Kräfte zu kompensieren. In solchen Fällen werden zusätzliche Maßnahmen getroffen, sei es, daß eine mechanische Aufweitung am Fuß des gesetzten Schrägpfahles vor­ gesehen wird, sei es, daß Schrägpfähle in Gestalt von Betonverpreßpfählen eingesetzt werden. Im einen wie im anderen Fall, ist die Ausbildung des Fußbereichs des gesetzten Schrägpfahles der Kontrolle entzogen, eine mangelhafte, die Funktion des Schrägpfahles beeinträchtigende Ausbildung des Fußbereichs wird erst erkennbar, wenn die Stützwand, an die der Schrägpfahl angeschlossen ist, sich auf Grund ungenügend kompensierten, an ihr anstehenden Drucks nach vorne neigt. Die dann zu treffenden Maßnahmen zur Stabilisierung der Stützwand sind aufwendig, unter Umständen muß die Stützwand neu gesetzt werden.

Ausgehend vom im vorausgehenden umrissenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, beim Setzen von insbesondere an Stütz­ wänden wirksam werdende Kräfte kompensierenden Schrägpfählen, deren einwandfreie Verankerung im Untergrund sicherzustellen.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Setzen eines Schrägpfahles und zu seiner fußseitigen Verankerung durch eine Querschnittsvergrößerung im Fußbereich des Pfahles gelöst, wobei aus­ gehend von der Oberfläche des den gesetzten Schräg­ pfahl aufnehmenden Untergrundes eine Montagegrube erstellt wird, in die das fußseitige Ende des gesetzten Schrägpfahles hineinragt, dem in die Grube hineinragenden Ende des Schrägpfahles ein von oben in die Grube eingeführtes, über den Umfang des Pfahles vorspringendes Widerlager formschlüssig zugeordnet wird und die Grube an­ schließend wieder verfüllt wird.

Auf diese Weise wird eine kontrollierte Veran­ kerung des Schrägpfahles im Untergrund möglich, wobei dann auch eine Anpassung an im speziellen Fall erwartungsgemäß zu kompensierenden Druck durch eine entsprechende Dimensionierung des Widerlagers Rechnung getragen werden kann. Damit entfallen dann auch aufwendige Probe­ belastungen.

Wird der Schrägpfahl in lockerem Untergrund ge­ setzt, kann es erforderlich werden, die Wandung der Montagegrube mit einer Abstützung zu ver­ sehen. Hierfür stehen bekannte Schalungen zur Verfügung. Die Abstützfunktion kann aber auch durch eine thixotrope Flüssigkeit erfüllt werden, insbesondere dann auch durch eine rückgewinnbare Trübe, wie Bentonit.

In der Regel wird man das Widerlager am in die Montagegrube hineinragenden Ende des gesetzten Schrägpfahles ansetzen, das schließt nicht aus, daß der Schrägpfahl in Wirkverbindung mit dem in der Montagegrube in Aufnahmeposition überführten Widerlager gebracht wird.

In Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Schrägpfahl bzw. Anker durch ein vorweg ge­ setztes Führungsrohr unter Belassung einer Relativ­ beweglichkeit zwischen Rohr und Pfahl gesetzt und dem in die Montagegrube hineinragenden Ende des Schrägpfahles bzw. Ankers das Widerlager zuge­ ordnet wird. Hiermit ist der Vorteil verbunden, das unter Eliminierung der Reibhaftung des Pfahles mit kontrollierbaren Kräften gerechnet werden kann.

Das dem Schrägpfahl zugeordnete Widerlager kann im Abstand von der stützwandseitigen Wandung der Grube belassen bleiben, es wird dann beim anschließenden Verfüllen der Montage­ grube von dem Füllmaterial umgeben, zumal wenn der anstehende gewachsene Untergrund zu einer hinreichenden Druckaufnahme befähigt ist, kann das Widerlager vor dem Verfüllen der Grube aber auch gegen die stützwandseitige Wandung der Grube zur Anlage gebracht werden.

Für das Verfüllen der Montagegrube steht der Aushub der Grube zur Verfügung, anstelle des Aushubs kann aber auch Beton oder dergleichen zum Verfüllen der Grube verwendet werden. Letzteres führt in wünschenswerter Weise zu einer noch besseren Verankerung des gesetzten Schräg­ pfahles insbesondere in lockerem Untergrund.

Abschließend kann der gesetzte Schrägpfahl in an sich bekannter Weise mit Vorspannung ver­ sehen werden, etwa über eine im Anschlußbereich des Schrägpfahles an die Stützwand vorgesehene Spannmutter.

Egal wie das Widerlager dem Schrägpfahl zuge­ ordnet wird, welche Position das Widerlager in der Montagegrube einnimmt und wie die Montage­ grube verfüllt wird, wird durch das neue Verfahren eine den erwartungsgemäß vom Schrägpfahl aufzu­ nehmenden Kräften Rechnung tragende kontrollierte Verankerung des Schrägpfahles im Untergrund unter Ausschluß von unzureichenden Verankerungen möglich. Die angestrebte Standfestigkeit der Stützwand, an der solchermaßen im Untergrund verankerte Stützpfähle angreifen, ist generell und dann auch von vornherein und anhaltend ge­ währleistet. Bei entsprechender Dimensionierung des dem Schrägpfahl am Fußende zuzuordnenden Widerlagers, das dann zu einer dementsprechenden Kraftaufnahme befähigt ist, kann die Länge des Schrägpfahles gegebenenfalls reduziert werden. Wird zunächst ein Mantelrohr etwa durch Ein­ spülen gesetzt, durch das der Pfahl in Einbau­ position überführt wird, resultiert daraus zum einen ein erschütterungsfreier Einbau und zum anderen dann auch ein geräuscharmer Einbau. Auf den Pfahl aufgetragener Korrosionsschutz bleibt hierbei dann auch erhalten.

Realisieren läßt sich das neue Verfahren zum Setzen von Schrägpfählen und zu ihrer fuß­ seitigen Verankerung mit Schrägpfählen, die fuß­ seitig mit einer das Bestandteil des gesetzten Pfahles bildende Widerlager hinterfangenden Schulter versehen sind. Die Schulter kann gebildet werden von einer Ausnehmung oder von einem Über­ stand im Endbereich des Pfahles, wobei es sich dann auch um eine auf den Pfahl aufschraubbare Mutter handeln kann. Nach einer abgewandelten Ausführungsform bildet die Mutter selbst das Wider­ lager. Eigenständige Widerlager sind am Fuß des Pfahles formschlüssig ansetzbare Platten oder aus Längs- und Querstreben zusammengesetzte Flächentragwerke.

Als zweckmäßig erweist sich eine lotrechte Zuordnung solcher Widerlager zum Schrägpfahl, da sich hierbei die kompensierbaren Kräfte besser rechnen lassen. Realisieren läßt sich das bei­ spielsweise durch entsprechende zwischen dem Widerlager und der das Widerlager hinterfangenen Schulter am Pfahl einzufügende Paßstücke. Wird die Schulter von einer auf den Pfahlfuß auf­ schraubbaren Mutter gebildet, kann die Mutter dann auch in das Paßstück integriert sein.

Dem Widerlager können Montagehilfen zugeordnet sein, die die Orientierung des Widerlagers in der Montagegrube und dann auch das Ansetzen des Widerlagers am in die Montagegrube hinein­ ragenden Fuß des Schrägpfahles vom Rand der Montagegrube aus ermöglichen.

Zum Einsatz kommen können praktisch alle be­ kannten Pfahlprofile, wird mit einem Mantelrohr gearbeitet, wird man vollen Querschnitten den Vorzug geben.

Für die Herstellung der Montagegrube bietet sich die Schlitzwandbauweise an.

Die neuartige Verankerung ist nicht auf an Stützwände an­ zuschließende Schrägpfähle beschränkt, sie kann selbst­ verständlich auch im Zusammenhang mit anderen Einsatz­ fällen von Schrägpfählen zur Anwendung kommen, insbe­ sondere dann auch im Zusammenhang mit Einsatzfällen, bei denen der Schrägpfahl in erster Linie Druck aufnimmt.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von in ganz schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispielen weitergehend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Geländesprung mit Stützwand und ihr zugeordnetem, erfindungsgemäß gesetztem Schrägpfahl,

Fig. 2 eine erste Version der erfindungsgemäßen Verankerung des Schrägpfahles in Seiten­ ansicht,

Fig. 3 die Ansicht der Verankerung des Schräg­ pfahles gemäß Fig. 2 in Richtung des Pfeiles III in Fig. 2,

Fig. 4 eine weitere Version der Verankerung des Schrägpfahles in Seitenansicht,

Fig. 5 die Verankerung des Schrägpfahles in Fig. 4 in Stirnansicht,

Fig. 6 eine weitere Version der Verankerung des Schrägpfahles in Seitenansicht,

Fig. 7 die Verankerung des Schrägpfahles in Fig. 6 in Stirnansicht,

Fig. 8 die Verankerung in den Fig. 6 und 7 in Draufsicht,

Fig. 9 bis 11 abgewandelte Ausführungsformen der Veranke­ rung des Schrägpfahles in Seiten- bzw. Stirnansicht.

Im Bereich des Geländesprunges 11 in Fig. 1 ist eine vertikale Stützwand 16 gesetzt, der ein sich in einem Mantelrohr 22 führender Schrägpfahl 21 zugeord­ net ist, dessen Kopf 211 in an sich bekannter Weise an die Stützwand 16 angeschlossen ist. Der Schräg­ pfahl 21 dient der Kompensation des an der Stütz­ wand 16 wirksam werdenden Erddrucks P.

Nach der Erfindung erfolgt die Verankerung des Schräg­ pfahles 21 im Untergrund 12 in der Weise, daß im Ab­ stand von der Stützwand 16 eine Montagegrube 121 aus­ gehoben wird, in die hinein sich das fußseitige Ende 212 des gesetzten Schrägpfahles 21 erstreckt. Dem fuß­ seitigen, in die Montagegrube 121 hineinragenden Ende 212 des Schrägpfahles 21 wird ein sich an einer Auf­ weitung 213 am Schrägpfahlende 212 abstützendes Widerlager 26 zugeordnet und die Montagegrube 121 sodann wieder verfüllt, und zwar zunächst mit Beton 126 und anschließend mit zur Verfügung stehendem Aus­ hub 122′. Der am einbetonierten Widerlager 26 an­ stehende Erddruck P′ sowie das auf das Widerlager 26 einwirkende Gewicht G der Beton- und Erdsäule 126, 122′ über dem Widerlager kompensieren den an der Stützwand 16 anstehenden Erddruck P. Gegebenenfalls wird die Grube 121 vollständig mit Beton befüllt.

Bei der Verankerung nach den Fig. 2 und 3 wird eine Mutter 313 mit integriertem Widerlager 36 mittels Montagehilfen 361 in die Montagegrube 121 abgehängt und der mit Gewinde versehene Fuß 312 des gesetzten Schrägpfahles 31 in die in Montageposition befind­ liche Mutter 313 hineingedreht. Anschließend wird der Anschlußbereich 121′ der Montagegrube 121 mit Beton 126 verfüllt. Mit 314 sind Stabilisierungsstege zwischen Mutter 313 und Widerlagerplatte 36 bezeich­ net. Leitbleche 362 dienen der Erleichterung des Zusammenfügens des Pfahlfußes 312 mit der Mutter 313.

Die Verankerung nach den Fig. 4 und 5 verwendet auch wieder eine eine Schulter für ein Widerlager bildende Verschraubung am Fußende 412 des Schräg­ pfahles 41. Der Mutter 313 vorgelagert ist ein Paß­ bzw. Führungsstück 414, das ein lotrechtes Ansetzen der Widerlagerplatte 46 mit mit dem Führungsstück 414 korrespondierenden Führungen 462 ermöglicht. Wie das insbesondere aus Fig. 5 zu entnehmen ist, weist die Widerlagerplatte 41 eine von der Unterseite aus­ gehende, sich zum Grund hin verjüngende Ausnehmung 461 auf und kann so von oben her auf das Schrägpfahl­ ende 412, sich gegen das von der Mutter 413 hinter­ fangene Fuß- und Führungsstück 414 abstützend geschoben werden.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen eine Zusammenfügung des Widerlagers mit dem Fuß des Schrägpfahles ohne eine Gewindeverbindung. In diesem Fall sind auf dem Fuß 612 des Schrägpfahles 61 Schulterstücke 613, 613′ geschweißt, gegen die sich ein das Widerlager bil­ dendes Flächentragwerk aus Längs- und Querstreben 661, 661′ u. 662, 662′ abstützt, wobei die eine entsprechend dem Einfallen des Schrägpfahles 61 geneigt verlaufende Anlagefläche aufweisenden Quer­ streben 662, 662′ unter Höhenversatz zu beiden Seiten der Längsstreben 661, 661′ angeordnet sind und der Abstand zwischen den Längsstreben 661, 661′ so bemessen ist, daß zum einen das Aufschieben des Flächentragwerks auf den Schrägpfahl möglich ist und das Flächentragwerk sich zum andern über die Längsstreben 661, 661′ gegen die fußseitigen Schultern 613, 613′ des Schrägpfahles 61 abstützt. Falls erforderlich bzw. angeraten, läßt sich das Flächentragwerk ohne weiteres durch weitere, den Querstreben in Abständen zuzu­ ordnende Längsstreben erweitern. Bei einer Betonierung des Verankerungsbereichs bildet ein solches Flächen­ tragwerk quasi eine Betonbewehrung.

Die Ausführungsformen der Verankerung nach den Fig. 9 bis 11 bieten sich bei hinreichender Standfestig­ keit gewachsenen Untergrundes an. In einem solchen Fall kann das dem Fuß des Schrägpfahles zugeordnete Widerlager gegen die der Stützwand zugewandte Wandung der Montagegrube zur Anlage gebracht werden.

Als gegen die der Stützwand 16 zugewandte Wandung 123 der Montagegrube 121 zur Anlage kommende Widerlager bieten sich an eine auf das in die Montagegrube 121 hineinragende, mit einem Außengewinde versehene fuß­ seitige Ende 712 des Schrägpfahles aufschraubbare, die Randbereiche der Austrittsöffnung 124 des Schräg­ pfahles in die Montagegrube 121 überdeckende Mutter 76 (Fig. 9), wobei diese Mutter 76 dann auch eine mit einem Durchgang für den Schrägpfahl versehene, gegen die Wandung 123 der Montagegrube 121 zur Anlage kom­ mende großflächige Platte 77 hinterfangen kann. Mit 78 ist ein Paßstück nach Art eines Keiles bezeichnet, das die Neigung des Schrägpfahles gegenüber der Gruben­ wandung 123 überbrückt.

Anstelle der Gewindeverbindungen nach Fig. 9 kann auch eine andere formschlüssige Verbindung des Widerlagers mit dem Schrägpfahlende vorgesehen sein, etwa ent­ sprechend den Fig. 10 und 11. In diesem Fall sind die Flansche 813 eines I-Trägers 81 am in die Montage­ grube 121 hineinragenden Ende 812 mit Ausnehmungen 814 versehen, und das Widerlager wird von einer mit einer Ausnehmung 861 versehene Platte 86 gebildet, die im Bereich der Ausnehmungen 814 in den Flanschen 813, auf den Schrägpfahl 81 geschoben, sich gegen die der Stützwand zugewandte Wandung 123 der Montagegrube 121 abstützt.

Claims (27)

1. Verfahren zum Setzen eines Schrägpfahles und zu seiner fußseitigen Verankerung durch eine Querschnittsvergrößerung im Fußbereich des Pfahles, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der Oberfläche des den gesetzten Schräg­ pfahl aufnehmenden Untergrundes eine Montage­ grube erstellt wird, in die das fußseitige Ende des gesetzten Schrägpfahles hineinragt, dem in die Grube hineinragenden Ende des Schrägpfahles ein von oben in die Grube eingeführtes, über den Umfang des Pfahles vorspringendes Widerlager formschlüssig zugeordnet wird und die Grube an­ schließend wieder verfüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager dem Schrägpfahl form- und kraftschlüssig zugeordnet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Grube beim Aus­ heben eine Abstützung ihrer Wandung erfährt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grube mit einer thixotropen Flüssig­ keit befüllt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung eine rückgewinnbare Trübe, wie Bentonit, ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager am Schrägpfahl angesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägpfahl in Wirkverbindung mit dem in Aufnahmeposition befindlichen Widerlager gebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrägpfahl durch ein vorweg gesetztes Mantelrohr unter Belassung einer Relativbeweglichkeit zwischen Rohr und Pfahl gesetzt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerlager vor dem Verfüllen der Montagegrube gegen die stützwandseitige Wandung der Grube zur Anlage gebracht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Grube nach dem Setzen des Schrägpfahles und dem Auf­ bringen des Widerlagers auf das fußseitige Ende des Schrägpfahles mit dem Aushub ver­ füllt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Grube nach dem Setzen des Schrägpfahles und dem Auf­ bringen des Widerlagers auf das fußseitige Ende des Schrägpfahles zumindest in einem das dem Schrägpfahl zugeordnete Widerlager überdeckenden Bereich mit Beton oder der­ gleichen verfüllt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der gesetzte Schrägpfahl abschließend mit Vorspannung ver­ sehen wird.

13. Schrägpfahl zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er fußseitig (212) mit einer das Bestandteil des gesetzten Pfahles (21) bildende Widerlager (26) hinterfangen­ den Schulter (213) versehen ist.

14. Schrägpfahl nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schulter Bestandteil einer Ausnehmung (814) im Endbereich (812) des Pfahles (81) ist (Fig. 10 u. 11).

15. Schrägpfahl nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schulter von einem Über­ stand (613, 613′) im Endbereich des Pfahles (61) gebildet ist (Fig. 6 bis 8).

16. Schrägpfahl nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schulter von einer auf den Fuß (712) des Pfahles aufschraubbaren Mutter (76) gebildet ist (Fig. 9).

17. Durch ein Mantelrohr zu setzender Schrägpfahl nach Anspruch 15 oder Anspruch 16, gekenn­ zeichnet durch einen Spiel gegenüber dem Mantelrohr (22) belassenden Überstand (213).

18. Schrägpfahl nach einem der Ansprüche 13 bis 17, gekennzeichnet durch ein Bestandteil des gesetzten Pfahles bildendes, von der fußsei­ tigen Schulter (213) des Pfahles (21) hinter­ fangenes, das Widerlager bildendes Flächen­ tragwerk (26).

19. Schrägpfahl nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Flächentragwerk eine am Pfahl (21) ansetzbare Platte (26) ist.

20. Schrägpfahl nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein aus Längs- und Querstreben (661, 661′ u. 662, 662′) bestehendes, am Pfahl (61) ansetzbares Flächentragwerk.

21. Schrägpfahl zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestandteil des ge­ setzten Schrägpfahles (31) bildende Wider­ lager (36) von einer auf den Fuß (312) des Pfahles (31) aufschraubbaren Mutter (313) gebildet ist.

22. Schrägpfahl nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine von der Mutter (313) hinterfangene Scheibe (36) größeren Durchmessers.

23. Schrägpfahl nach Anspruch 21 oder Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter mit Flügeln zum Ansetzen einer Montagehilfe versehen ist.

24. Schrägpfahl nach einem der Ansprüche 13 bis 20, gekennzeichnet durch ein lotrecht am Schrägpfahl ansetzbares Widerlager (Fig. 6 bis 8).

25. Schrägpfahl nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Widerlager (77) und der das Widerlager (77) hinterfangenden Schulter (76) am Pfahl einzufügendes Paßstück (78).

26. Schrägpfahl nach einem der Ansprüche 13 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Bestand­ teil des Schrägpfahles bildende Widerlager (36) mit einer Montagehilfe (361) versehen ist.

27. Schrägpfahl nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine lösbar am Widerlager (36) ange­ ordnete Montagehilfe (361).