DE3735170A1 - Verfahren zur herstellung von pfahlgruendungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pfahlgründungen, insbesondere auf Abfalldeponien, nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3 sowie eine Vor­ richtung zur Durchführung derartiger Verfahren nach den Oberbegriffen der Ansprüche 10 und 11.

Zur Herstellung von Ortbeton-Rammpfählen ist es bekannt, ein mit verlorener Fußplatte versehenes Vortreibrohr in den Untergrund zu rammen, das Vortreibrohr mit stahl­ bewehrtem Beton aufzufüllen und dann das Vortreibrohr aus dem Boden zu entfernen, wobei der noch nicht abge­ bundene Beton eine Beton-Boden-Verbindung eingeht, die eine hohe Tragkraft und Festigkeit des fertiggestellten Ortbeton-Rammpfahls ermöglicht.

Es ist vielfach erforderlich oder wünschenswert, auf stillgelegten Abfalldeponien Bauten zu errichten, die wegen der fehlenden Festigkeit der Deponie eine Pfahl­ gründung erfordern. Das eingangs dargestellte Pfahl­ gründungsverfahren ist zwar grundsätzlich auch auf De­ ponien anwendbar, doch treten dabei unter Umweltschutz­ gesichtspunkten insbesondere folgende Probleme auf:

Die bei dem bekannten Verfahren verwendete verlorene Fußplatte erzeugt beim Vortrieb des Vortreibrohres einen eigenen verdichteten Bodenkegel, der sich aus den oberflächen­ nahen Schichten des Bodens oder dem Deponiematerial bildet und bei weiterem Vortrieb des Vortreibrohres mit der Fuß­ platte in den unterhalb der Deponie befindlichen festen Boden eingetrieben wird. Damit besteht die Gefahr der Kontamination dieses Bodens, insbesondere, wenn dort wasserführende Schichten vorhanden sind.

Durch die Reibkraft des Vortreibrohres wird ferner eine mehr oder weniger große Menge an oberflächennahem Abfall­ material mit in tieferes Erdreich mitgerissen. Beim Be­ füllen des Vortreibrohres mit Beton und anschließendem Abziehen des Rohrs kann der Beton sich mit aus dem Abfall austretenden Flüssigkeiten vermischen und damit ge­ schwächt bzw. angreifbar werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Pfahlgründungen, insbesondere auf Ab­ falldeponien, anzugeben, durch das ein Eindringen ober­ flächennahen Materials oder Flüssigkeiten in tiefere Boden­ schichten verhindert wird und gleichzeitig der erstellte Ortbetonpfahl gegen das ihn umgebende Bodenmaterial unemp­ findlich ist. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens an­ zugeben.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 3 bzw. 10 und 11 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen an­ gegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Pfahlgründung von Abfalldeponien, ohne daß eine Kontamination der da­ runterliegenden Bodenschichten zu befürchten ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner eine Einflußnahme des den Ortbeton-Pfahl umgebenden Materials auf diesen ver­ ringert bzw. bei Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 völlig ausgeschaltet. Das Verfahren kann daher auch bei be­ sonders aggressiven Umgebungsbedingungen eingesetzt werden.

Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: Beim Einsatz des Vortreibrohres wird kein verunreinigter Boden bzw. Deponiegut in die tragfähigen Schichten gebracht. Es kann kein Wasser der Oberfläche durch unterschiedliche Füh­ rungsschichten in saubere Bodenbereiche gelangen. Es wird ferner verhindert, daß Gase oder Flüssigkeiten am Schaft des Pfahles austreten können. Der Boden wird außerdem gegen schäd­ liche Angriffe geschützt. Schließlich erfolgt keine Verun­ reinigung der Umgebung, da Boden bzw. Deponiegut nicht ge­ wonnen, sondern lediglich verdrängt wird.

Die Vorrichtungsansprüche kennzeichnen die gegenständliche Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipansicht verschiedener Phasen der Herstellung einer Pfahlgründung,

Fig. 2 das Prinzip eines anderen Pfahlgründungsver­ fahrens,

Fig. 3 die Querschnittansicht eines Vortreibrohres,

Fig. 4 eine andere Ausführungsform eines Vortreibrohr­ endes,

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des Vortreibrohrendes bei Anwendung in einem Verfahren, wie in Fig. 1 skizziert,

Fig. 6 eine Querschnittansicht einer Anordnung gemäß Fig. 5 entlang der Linie A-A.

In Fig. 1 ist eine Prinzipskizze des Verfahrens nach der Erfindung angegeben. Fig. 1a zeigt das Einbringen eines Vortreibrohres 5 durch eine oberflächennahe Abfallschicht, die durch die Erdoberfläche 1 und den Deponiegrund 2 be­ grenzt ist. Zwischen dem Deponiegrund 2 und der Obergrenze des tragfähigen Bodens kann sich eine weitere, nicht trag­ fähige Schicht, wie z. B. Torf oder ähnliches befinden. Mach dem Verfahren wird das Vortreibrohr 5 mit Hilfe eines Rammgerätes 4, z. B. eines Vibroblocks oder eines Diesel­ bärs in den Untergrund eingetrieben. An der Unterseite des Vortreibrohres befindet sich eine Verdrängerspitze 6, durch die im Gegensatz zum bekannten Verfahren keine selbsttätig hergestellte Treibspitze erzeugt wird, sondern die das Erd­ reich seitlich ablenkt und damit bewirkt, daß beim Vor­ trieb des Vortreibrohres keine oberflächennahen Material­ teile in den weiteren Untergrund getrieben werden. Während des Vortriebs des Vortreibrohres 5 in den Untergrund wird seitlich aus dem Vortreibrohr an dessen Ende eine Injektions­ flüssigkeit in das umgebende Bodenreich getrieben. Diese Flüssigkeit besteht z. B. aus Bentonit, Trass, Zement oder aus rieselfähigem Sand. Auf diese Weise wird beim Vortrieb eine das Vortreibrohr 5 umgebende Stützschicht gebildet. Die Stützflüssigkeit wird vorzugsweise durch eine Rohrlei­ tung im Inneren des Vortreibrohres zu deren Unterseite ge­ pumpt.

Vorzugsweise ist der größte Durchmesser der Verdränger­ spitze größer als der Durchmesser des Vortreibrohres 5 ge­ wählt, so daß sich beim Eintreiben in den Boden ein Spalt zwischen Vortreibrohr und Erdreich bildet, in den die Stütz­ flüssigkeit ohne weiteres eingepumpt werden kann.

Sobald der verunreinigte Boden durchstoßen ist, kann das weitere Vortreiben bis in den tragfähigen Untergrund ohne Zuhilfenahme einer Stützflüssigkeit erfolgen. Daher kann zu diesem Zeitpunkt das Treibrohr unter Auffüllung des er­ zeugten Gründungsloches mit Stützflüssigkeit aus diesem herausgezogen und durch ein Rammrohr ersetzt werden. Der entsprechende Schritt ist in Fig. 1b dargestellt. Das Auf­ füllen des Gründungsloches mit Stützflüssigkeit bewirkt, daß kein verunreinigter Boden bzw. Deponiegut in das Grün­ dungsloch gelangen kann oder Gase oder Flüssigkeiten nach obertage austreten können.

Beim Eintreiben des Rammrohres 8 gemäß Fig. 1c, das mit einer ebenen Fußplatte 9 nach unten abgeschlossen ist, wird die dabei aus dem Gründungsloch austretende Stütz­ flüssigkeit gemäß Fig. 1d in einem Auffangbehälter 10 aufgefangen und kann nach Wiederaufarbeitung wieder­ verwendet werden. Das weitere Vortreiben des Rammrohres 89 erfolgt auf herkömmliche Weise, bis tragfähige Bodenschich­ ten erreicht sind. Der Innenraum des Rammrohres 8 wird dann in herkömmlicher Weise mit stahlbewehrtem Beton auf­ gefüllt und das Rammrohr 8 kann aus dem Gründungsloch ent­ fernt werden. Der Beton geht dabei eine Beton-Boden-Ver­ bindung ein, die eine hohe Festigkeit und Tragfähigkeit im Boden bewirkt. Im Bereich des verunreinigten Deponie­ bodens ist der hergestellte Ortbeton-Pfahl aufgrund der dort verbleibenden Stützschicht gegen das umgebende Ma­ terial geschützt.

Fig. 2 zeigt die ersten drei Phasen der Herstellung einer Pfahlgründung nach einer anderen Ausführungsform der Er­ findung. Wie bei Fig. 1 erfolgt auch hierbei das Eintrei­ ben eines Vortreibrohres durch die Deponie mit Hilfe einer Verdrängerspitze 14, die das Deponiematerial seitlich ab­ drängt. Gleichzeitig mit dem Eintreiben des Vortreibrohres 12 wird hierbei jedoch ein Außenrohr 13 in den Boden ein­ getrieben und die am unteren Ende des Vortreibrohres aus­ tretende Stützflüssigkeit dringt in den Bodenbereich zwi­ schen Außenrohr 13 und Erdreich ein. Sie bildet daher zwi­ schen Außenrohr und Erdreich eine stützende Schutzschicht. Nachdem der kontaminierte Bodenbereich durchdrungen ist, kann das weitere Vortreiben in den tieferen Untergrund ohne Stützflüssigkeit erfolgen. In einer Ausführungsform der Erfindung wird dazu das Vortreibrohr 12 aus dem Grün­ dungsloch herausgszogen, wobei die beim Vortreiben in den Untergrund bestehende Kopplung zwischen dem Vortreibrohr 12 und dem Außenrohr 13 aufgehoben wird und damit das Außen­ rohr 13 im Untergrund verbleibt. Die Verdrängerspitze 14 bleibt ebenfalls im Untergrund. Der Hohlraum im Inneren des Außenrohres 13 kann beim Herausziehen des Vortreib­ rohres 12 mit Stützflüssigkeit gefüllt werden, um eine völlige Sicherheit gegen Eindringen von Deponiematerial in das Innenrohr zu erreichen. Bei ausreichender Abdich­ tung des Außenrohres 13 gegenüber der Verdrängerspitze 14 kann jedoch auch darauf verzichtet werden. Anschließend wird das Rammrohr 16 in das Außenrohr 13 eingeführt, bis dieses auf die Verdrängerspitze 14 trifft. Ab diesem Zeit­ punkt löst sich die Verdrängerspitze 14 vom Außenrohr und wird durch das Rammrohr 16 in den weiteren Untergrund ge­ trieben. Die Verdrängerspitze bleibt als verlorene Spitze nach Erreichen des tragfähigen Untergrunds im Boden. Das Rammrohr kann dann nach Einfüllen von Beton in bekannter Weise entfernt werden, wobei der Ortbeton-Pfahl entsteht. Das Außenrohr 13 bleibt bei dieser Ausführungsform im Boden und schirmt den Ortbeton-Pfahl gegenüber dem Deponiematerial ab. Da das Außenrohr 13 nach endgültiger Fertigstellung des Ortbeton-Pfahls völlig durch Beton begefüllt ist und sich auf der Außenseite des Außenrohres eine Stützschicht gegenüber dem umgebenden Deponiebereich ausgebildet hat, ist der Ortbeton­ pfahl im Bereich der Deponie vollkommen geschützt. Die Stütz­ schicht verhindert ferner, daß kein Oberflächenwasser an der Rohrseite entlang in saubere Untergrundbereiche ein­ dringen kann. Umgekehrt können keine Gase oder Flüssigkeiten am Rohrschaft entlang nach obertage austreten.

Fig. 3 zeigt eine Detaildarstellung der Unterseite eines Vortreibrohres 5 mit angesetzter Verdrängerspitze 6. Die Stützflüssigkeit wird dabei aus den auf der Innenseite des Vortreibrohres 5 angeordneten Leitungen 17 und 18 seitlich oberhalb der Verdrängerspitze 6 in das umgebende Erdreich injiziert.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Leitungen 19 und 20 sich auf der Außenseite des Vortreibrohres 5, aber innerhalb des größten Durchmessers der Verdränger­ spitze 6 befinden.

Fig. 5 zeigt einen Teilquerschnitt des unteren Endes einer Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß Fig. 2. Das Außenrohr 13 weist dazu an seinem unteren stirnseitigen Ende eine umlaufende Ringleitung 23 auf, die durch eine Rohrleitung 21 versorgt wird. Die durch diese Leitungen hindurchgepumpte Stützflüssigkeit kann durch Öffnungen 24 austreten. Die Ringleitung 23 befindet sich innerhalb des größten Durchmessers der Verdrängerspitze 14, so daß sie beim Vortrieb in den Boden nicht durch das Erdreich belastet wird.

Das Vortreibrohr 12, das sich innerhalb des Außenrohres 13 befindet, weist auf der Unterseite eine Endplatte 22 auf, die fest mit dem Vortreibrohr 12 verbunden ist. Diese Platte 22 weist einen ersten Durchmesser auf, der sich nahezu bis an den Innenumfang des Außenrohres 13 erstreckt und einen zweiten Durchmesser, der fast dem Durchmesser des Ringrohres 23 entspricht. Der größere Durchmesser der Platte 22 bewirkt, daß beim Eintreiben des Vortreib­ rohres 12 das Ringrohr 23 und damit das an diesem be­ festigte Außenrohr 13 an der Kante der Platte mitgenommen wird, da sich der größere Durchmesser der Platte 22 ober­ halb des Ringrohres 23 befindet. Die Unterseite der Platte 22 stützt sich auf die Verdrängerspitze 14 auf, die damit durch Vortrieb des Vortreibrohres 12 in den Boden gedrückt wird. Die Verdrängerspitze 14 wird vorzugsweise durch eine ringförmige Zentrierung 25 in Stellung zur Platte 22 ge­ halten.

Die Verdrängerspitze 14 besteht vorzugsweise aus Beton, die eine stahlbewehrte Spitze 27 und eine rückwärtige Stahl­ platte 26 aufweist.

In der Schnittdarstellung der Fig. 5 ist auf der linken Seite der Zustand beim Eintreiben des Treibrohres 12 zusammen mit dem Außenrohr 13 dargestellt, während auf der rechten Seite das weitere Eintreiben mit Hilfe des Ramm­ rohres 16 dargestellt ist. Nachdem die kontaminierte Boden­ schicht durchdrungen und das Treibrohr 12 zusammen mit der Endplatte 22 herausgezogen ist, verbleibt das Außenrohr 13 zusammen mit dem ringförmigen Rohr 23 an Ort und Stelle. Das Rammrohr 16 kann dann eingeführt werden. Es zentriert sich an der Zentrierung 25. Damit beim weiteren Vortrieb der Zentrierspitze 14 keine Flüssigkeit oder Bodenmaterial in das Innere des Rammrohres eintreten kann, ist dieses stirnseitig vorzugsweise mit einer Abdichtung 28 versehen.

Sobald die endgültige Tiefe erreicht ist, wird Beton in das Rammrohr 16 eingefüllt und danach das Rohr 16 herausge­ zogen. Die Verdrängerspitze 14 bleibt als verlorene Spitze im Boden.

Fig. 6 zeigt eine Querschnittansicht der Fig. 5 entlang der Linie A-A. Damit die Endplatte 22 aus dem Außenrohr 13 herausgenommen werden kann, weist die Endplatte 22 eine Ausnehmung 29 auf, in der die Rohrleitung 21 geführt ist.

Bezugszeichenliste:

 1 Erdoberfläche
 2 Deponiegrund
 3 Obergrenze tragfähiger Boden
 4 Rammgerät
 5 Vortreibrohr
 6 Verdrängerspitze
 7 Stützflüssigkeit
 8 Rammrohr
 9 Fußplatte
10 Auffangbehälter
11 Ortbeton-Pfahl
12 Vortreibrohr
13 Außenrohr
14 Verdrängerspitze
15 Stützflüssigkeit
16 Rammrohr
17 Leitung
18 Leitung
19 Leitung
20 Leitung
21 Leitung
22 Endplatte
23 Ringleitung
24 Öffnung
25 Zentrierung
26 Stahlplatte
27 Stahlspitze
28 Dichtung
29 Ausnehmung

Claims (16)

1. Verfahren zur Herstellung von Pfahlgründungen, ins­ besondere auf Abfalldeponien, bei dem zunächst ein Vortreibrohr bis zur vorgesehenen Tiefe in den Boden eingetrieben wird, das Vortreibrohr anschlies­ send mit Beton gefüllt und vor der Verfestigung des Betons wieder aus dem Boden gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vortrieb des Vortreibrohres (5) über wenigstens einen Tiefenabschnitt unter stän­ digem Injizieren einer Stützflüssigkeit (7) in das das Rohr umgebende Erdreich erfolgt, daß das erzeugte Gründungsloch während des Ziehens des Vortreibrohres (5) mit Stützflüssigkeit gefüllt wird, daß anschließend mit Hilfe eines Rammrohres (8) unter Verdrängung der in das Gründungsloch eingefüllten Stützflüssigkeit (7) das Gründungsloch weiter vertieft wird, worauf das Rammrohr (8) nach Füllung mit Beton in bekannter Weise aus dem Gründungsloch entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vortreibrohr (5) an seinem unteren Ende eine nicht verlierbare Verdrängerspitze (6) aufweist.

3. Verfahren zur Herstellung von Pfahlgründungen, ins­ besondere auf Abfalldeponien, bei dem zunächst ein Vortreibrohr (12) bis zur vorgesehenen Tiefe in den Boden eingetrieben wird, das Vortreibrohr (12) anschließend mit Beton gefüllt und vor der Verfesti­ gung des Betons wieder aus dem Boden gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß über wenigstens einen Tiefenabschnitt zusammen mit dem Niederbringen des Vortreibrohres (12) eine dieses umgebende Außenrohr (13) in das Gründungsloch unter gleichzeitigem Inji­ zieren einer Stützflüssigkeit (15) in das das Außenrohr umgebende Erdreich eingeführt wird, daß nach Erreichen einer ersten vorgesehenen Tiefe die Kopplung zwischen Außenrohr (13) und Vortreibrohr (12) aufgehoben wird, daß anschließend das Gründungsloch auf die vorgesehene weitere Tiefe gebracht wird, und daß dann in bekannter Weise das Gründungsloch mit Beton aufgefüllt wird, wobei das Außenrohr (13) im Gründungsloch verbleibt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vortreibrohr (12) mit einer verlierbaren Verdrängerspitze (14) versehen ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das das Außenrohr (13) mitnehmende Vortreib­ rohr (12) nach Erreichen der ersten vorgesehenen Tiefe aus dem Gründungsloch entfernt wird, daß anschließend ein Rammrohr (16) auf die Verdränger­ spitze (14) gesetzt wird und das Gründungsloch ohne weitere Mitnahme des Außenrohres (13) auf die vor­ gesehene weitere Tiefe gebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß während der Entfernung des Vortreibrohres (12) Stützflüssigkeit (15) in das Gründungsloch einge­ füllt wird, die beim anschließenden Einführen des Rammrohres (16) aus dem Gründungsloch wieder ent­ fernt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die bei Einführen des Rammrohres (8, 16) aus dem Gründungsloch verdrängte Stützflüssigkeit (7, 15) aufgefangen und wiederaufbereitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Stützflüssigkeit Bentonit, Trass, Zement oder Sand verwendet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützflüssigkeit (7, 15) am un­ teren Vortreibrohrende seitlich in das umgebende Bodenreich injiziert wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vor­ treibrohr (5) mit einer Zufuhrleitung für Stütz­ flüssigkeit (7) zum unteren Rohrende versehen ist, und daß seitliche Auslaßöffnungen am unteren Rohr­ ende vorgesehen sind.

11. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (13) mit einer Zufuhrleitung (21) für Stützflüssigkeit (15) zum unteren Rohrende versehen ist, und daß eine seitliche Auslaßöffnung (24) am unteren Rohrende vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflüssigkeit (7, 15) oberhalb der Verdrängerspitze seitlich in das um­ gebende Erdreich abgegeben wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (13) mit einer unteren stirnsei­ tigen Ringleitung versehen ist, daß das Vortreib­ rohr (12) eine untere in den Querschnitt der Ring­ leitung (23) hineinreichende Endplatte (22) mit einem derartigen Durchmesser oberhalb der Ringleitung (23) aufweist, daß die Endplatte (22) beim Nieder­ bringen des Vortreibrohres (12) das Außenrohr (13) an der Ringleitung (23) mitnimmt, wobei die Dicke der Endplatte (22) so gewählt ist, daß die unterhalb des Vortreib- und Außenrohres befindliche Verdränger­ spitze (14) durch den durch den Querschnitt der Ring­ leitung (23) tretenden inneren Bereich der Endplatte (22) vorgetrieben wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite der Verdrängerspitze (14) ein Zentrierring (25) zur Zentrierung der Endplatte (22) sowie des Rammrohres (16) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rammrohr (16) an der unteren Stirnseite mit einer eingelegten Dichtung (28) versehen ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verdrängerspitze (14) das Vortreib­ rohr (5, 12) bzw. das Außenrohr (13) im Durchmesser überragt.