DE4319239C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Nachgründung tragender Bauwerkteile oder von Fundamentteilen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nach­ gründung tragender Bauwerkteile oder von Fundamentteilen und ein Aufschwenkwerkzeug zum Herstellen einer Bohrung mit einer Durchmessererweiterung, insbesondere zur Verwendung bei dem vorgenannten Verfahren, gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.

Eine Nachgründung von tragenden Bauwerkteilen oder von Fun­ damentteilen ist immer dann notwendig, wenn unterhalb des Bauwerkteils, insbesondere unterhalb einer Bodenplatte, Setzungen auftreten oder zu erwarten sind. Setzungen ent­ stehen beispielsweise, wenn sich die Tragfähigkeit der Gründungssohle aufgrund bodenmechanischer Veränderungen vermindert. Ein weiterer Grund für eine Nachgründung liegt vor, wenn das Bauwerk durch Umbauten höhere Lasten erhalten soll. Um einen Setzungsvorgang zu verhindern oder rück­ gängig zu machen, werden unterhalb des bestehenden Bau­ werk- oder Fundamentteils nachträgliche Gründungselemente, insbesondere Pfähle, eingebracht. Diese nachträglichen Gründungselemente tragen die Belastungen aus dem Bauwerk­ teil in tieferliegende, tragfähige Bodenschichten ab. Bei plattenförmigen Bauwerkteilen, insbesondere bei einer Bo­ denplatte, werden zur Einbringung der nachträglichen Gründungselemente Durchgangsöffnungen in die Bodenplatte eingefügt.

Ein Verfahren zur Nachgründung tragender Bauwerkteile oder von Fundamentteilen insbesondere einer Bodenplatte, bei dem eine Bohrung durch das Bauwerkteil erstellt wird, bei dem anschließend eine Gründungsbohrung zur Ausbildung eines Gründungselementes niedergebracht und die Gründungsbohrung mit einem aushärtenden Füllmaterial verfüllt wird, und bei dem das Gründungselement kraftschlüssig mit dem Bauwerkteil verbunden wird, ist aus der DE-OS 40 05 032 A1 bekannt.

Bei diesem bekannten Verfahren wird unterhalb eines Durch­ bruches in der abzustützenden Bodenplatte ein Bohrloch er­ stellt. Dieses Bohrloch dient zur Aufnahme des stützenden Gründungselementes. Das Gründungselement wird bei diesem Verfahren über einen Stützkörper und ein Bindemittel an der Innenseite des Durchbruchs mit der Bodenplatte kraft­ schlüssig verbunden. Da bei diesem bekannten Verfahren die gesamte Stützkraft des nachträglichen Gründungselementes über den Randbereich des Durchbruches auf die Bodenplatte übertragen wird, ist die maximal übertragbare Abstützkraft von der Festigkeit dieses Randbereiches abhängig. Bei Bo­ denplatten mit geringer Festigkeit, hierzu zählen vor allem ältere Bodenplatten, können somit nur begrenzte Stützkräfte je Gründungselement übertragen werden. Zur Erreichung der notwendigen Gesamtabstützkraft für das Bauwerk können folg­ lich eine Vielzahl von derartigen Gründungselementen not­ wendig sein. Es liegt auf der Hand, daß der Arbeits- und Kostenaufwand für eine Nachgründung mit der Anzahl der ein­ zubringenden Gründungselemente zunimmt.

Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Nachgrün­ dung von Fundamentteilen das Gründungselement durch eine Hochdruckinjektion hergestellt wird. Hierbei wird eine ge­ eignete Injektionseinrichtung durch einen Durchbruch in dem Fundamentteil in die Gründungssohle eingebracht. Mit einer geeigneten Suspension wird Bodenmaterial zur Ausbildung des Gründungselementes ausgespült. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch sehr kostenaufwendig und zugleich risikobehaf­ tet, da die Ausbreitung der Spülsuspension nicht gezielt steuerbar ist. Die mit Hochdruck injizierte Suspension kann dabei zu Beschädigungen am Bauwerkteil selbst führen. Des weiteren ist die durch die Spülung herausgearbeitete Geome­ trie des Gründungselementes unregelmäßig und undefiniert. Genaue statische Berechnungen können für derart hergestell­ te Gründungselemente nicht angestellt werden.

Ein weiteres Verfahren zur Nachgründung von Bauwerkteilen mit geringer Festigkeit besteht darin, daß an den ge­ genüberliegenden Seiten einer Wand je ein Pfahl durch eine Bodenplatte in die Gründungssohle eingebracht werden. Über Streichbalken werden anschließend die beiden Pfähle durch die Wand hindurch zusammengespannt, so daß die Wand die Stützkraft aufnehmen kann. Dieses bekannte Verfahren kann somit nur mit einer paarweisen Pfahlanordnung in Wandberei­ chen des Bauwerkteils eingesetzt werden und ist zudem ko­ stenintensiv. Durch den Platzbedarf der Streichbalken ober­ halb der Bodenplatte kann die Nutzung des Bauwerkteils ein­ geschränkt sein.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist in der DE-AS 20 62 612 beschrieben, bei dem zur Nachgründung abzufangender Funda­ mente Festbetonbohrpfähle mit einer pilzkopfartigen Ver­ breiterung vorgesehen werden. Auf welche Weise diese Ver­ breiterungen erzeugt werden, ist in dieser Druckschrift nicht dargelegt. Aus der Zeichnung, Fig. 2 und 4, geht jedoch hervor, daß die wulstartigen Verbreiterungen keine definierte Außenkontur aufweisen. Hieraus ergibt sich, daß die Verbreiterungen der Gründungselemente nach einem ähnli­ chen Verfahren wie in der zitierten Druckschrift DE 40 13 801 A1 erzeugt sind. In dieser Druckschrift ist ein Ver­ fahren beschrieben, bei dem eine sich verfestigende Suspen­ sion mit Hochdruck in den Boden injiziert wird. Dieses Ver­ fahren ist aus den oben angegebenen Gründen jedoch nach­ teilbehaftet.

Aus der Druckschrift DE 22 36 111 B2 ist ein gattungsge­ mäßes Aufschwenkbohrwerkzeug zum Herstellen einer Bohrung mit einer Durchmessererweiterung bekannt, welches einen zylindrischen Bohrkörper, einen im Bohrkörper ausgebildeten Bohrkasten, Aufschwenkarme, welche mit horizontal gerichte­ ten Schwenkachsen im Bohrkasten schwenkbar gelagert sind, eine Schneideinrichtung an den Aufschwenkarmen und eine An­ lenkeinrichtung zum Aufschwenken der Aufschwenkarme auf­ weist.

Diese Vorrichtung ist jedoch sehr aufwendig und die bei der Drehbewegung auftretenden Kräfte in Umfangsrichtung werden von den Aufschwenkarmen jeweils einzeln auf das Bohrgehäuse übertragen. Dadurch ergibt sich eine nur mäßige Robustheit. Weiterhin können die beiden Aufschwenkarme asynchron aufge­ schwenkt werden, woraus sich ein ungleichmäßiger Verschleiß beider Arme ergibt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein zugehöriges Werkzeug zu schaffen, mit welchen eine wirt­ schaftliche Nachgründung tragender Bauwerkteile oder von Fundamentteilen möglich ist, bei der die einzelnen einzu­ bringenden Gründungselemente definierte, große Stützkräfte auch auftragende Bauwerkteile mit geringerer Festigkeit übertragen können.

Die Aufgabe wird verfahrensmäßig bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß dem Verfahren wird direkt unter­ halb des tragenden Bauwerkteils ein Hohlraum für eine Kopf­ erweiterung des Gründungselementes geschaffen, wobei der maximale Durchmesser der Kopferweiterung größer ist als der Durchmesser der Bohrung im Bauwerkteil. Wenigstens im Be­ reich der Kopferweiterung wird das aushärtende Füllmaterial mit Armierungen verstärkt, und nach Aushärtung des Füllma­ terials wird eine mindestens formschlüssige Verbindung zwi­ schen der Kopferweiterung des Gründungselements und der Unterseite des tragenden Bauwerkteiles und dem Gründungs­ element erzeugt.

Durch die Ausbildung einer Kopferweiterung direkt unterhalb des tragenden Bauwerkteils liegt dieses Bauwerkteil nach der Aushärtung des Füllmaterials unmittelbar auf dem Kopf­ bereich des Gründungselementes auf. Die Krafteinleitung der Abstützkraft kann somit über die gesamte Auflagefläche in das tragende Bauwerkteil erfolgen. Hierdurch können selbst bei porösen Bauwerkteilen, wie sie insbesondere bei älteren Betontragwerken auftreten, relativ hohe Stützkräfte je Gründungselement aufgebracht werden. Die aufbringbare Abstützkraft des Gründungselementes nimmt mit der Größe der Auflagefläche zwischen der Kopferweiterung und der Unter­ seite des Bauwerkteils zu. Die maximal einleitbare Ab­ stützkraft des Gründungselementes hängt somit nicht mehr allein von dem Zustand und der Tragfähigkeit des Bauwerk­ teils, sondern von der Tragfähigkeit der Bodenschichten ab, in denen sich das Gründungselement abstützt.

Durch ein Einbringen von Armierungen wenigstens in die Kopferweiterung des Gründungselementes, wird eine gleichmä­ ßige Spannungsverteilung in dem Kopfbereich erreicht. Diese gleichmäßige Spannungsverteilung aufgrund der Armierungen gewährleistet auch eine gleichmäßige Flächenbelastung in dem Kontaktbereich zwischen dem Bauwerkteil und der Kopfer­ weiterung. Je nach den Anforderungsbedingungen an das Grün­ dungselement, wie maximale Belastung, Korrosionsbeständig­ keit etc., können verschiedenste Werkstoffe und Ausbildun­ gen der Armierungen gewählt werden. Die Armierungen kön­ nen aus Metall, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Werkstoff, beispielsweise Glas oder einem Verbundwerkstoff hergestellt werden. Die Armierungen können in einer belie­ bigen geometrischen Form gestaltet sein und entweder als einzelne oder als miteinander verkettete oder verflochtene Elemente in der Kopferweiterung angeordnet werden. Die Ar­ mierungselemente können sich in der Kopferweiterung sowohl an genau festgelegten Positionen oder in einer unregel­ mäßigen, statistischen Verteilung in der Kopferweiterung befinden. Die Armierungen können vor dem Verfüllvorgang, gleichzeitig mit dem aushärtenden Füllmaterial oder nach dem Verfüllen und vor der Aushärtung in die Kopferweiterung eingebracht werden.

Nach der Aushärtung des Füllmaterials besteht mindestens eine formschlüssige Verbindung zwischen der Kopferweiterung des Gründungselementes und der Unterseite des tragenden Bauwerkteils, so daß eine Verschiebung des Bauwerkteils quer zur Längsrichtung des Gründungselementes nicht möglich ist. Beim Verfüllen kann es vorgesehen sein, daß auch die Durchgangsbohrung in dem Bauwerkteil verfüllt wird und so­ mit ein Teil des Gründungselementes ist. Hierdurch wird ei­ ne zusätzliche kraft- und formschlüssige Verbindung in Be­ zug auf eine Querverschiebung geschaffen.

Die geometrische Ausbildung der Kopferweiterung ist belie­ big und hängt von dem Verfahren und den Werkzeugen ab, mit denen die Kopferweiterung aus der Gründungssohle herausge­ arbeitet wird. Die Kopferweiterung kann dabei insbesondere eine rotationssymmetrische Form in Bezug auf die Längsachse des Gründungselementes aufweisen. Eine besonders gute Stützkraftverteilung wird bei einer halbkugelförmigen Kopf­ erweiterung erreicht, deren größte Querschnittsfläche die Verbindungsfläche mit dem Bauwerkteil ist. Diese größte Querschnittsfläche der Kopferweiterung ist dabei wesentlich größer als der Kreisquerschnitt der Durchgangsbohrung oder der Gründungsbohrung. Die Kopferweiterung kann aber auch die Form eines Kegels, Paraboloids oder einer runden oder eckigen Platte besitzen.

Es ist auch von Vorteil, daß die Kopferweiterung rota­ tionssymmetrisch ausgebildet wird. Diese rotationssymmetri­ sche Ausbildung bringt vor allem fertigungstechnische Vor­ teile mit sich. Die Kopferweiterung kann somit als eine Bohrung mit einem gesonderten Werkzeug, welches noch be­ schrieben werden wird, effizient herausgearbeitet werden. Als Antrieb für derartige Spezialbohrwerkzeuge kann dersel­ be Antrieb verwendet werden, mit dem die Durchgangsbohrung in dem Bauwerkteil erstellt wurde. Eine rotationssymmetri­ sche Kopferweiterung des Gründungselementes gewährleistet auch eine einheitliche Krafteinleitung in das Bauwerkteil im Umfangsbereich der Durchgangsbohrung.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß das Gründungselement als Bohrpfahl, Verpreßpfahl oder Fertigteilpfahl ausgebildet wird. Mit diesen Pfahlarten kann das tragende Bauwerkteil oder das Fundamentteil ge­ genüber relativ tiefliegenden Bodenschichten abgestützt werden. Die Herstellung derartiger Pfähle erfordert eine verhältnismäßig kleine Durchgangsöffnung ihn dem Bauwerk­ teil, wobei der Durchmesser der Durchgangsbohrung im we­ sentlichen dem Durchmesser des jeweiligen Pfahles ent­ spricht.

Es ist weiterhin von Vorteil, daß das Gründungselement als vorgespannter Bohrpfahl, vorgespannter Verpreßpfahl oder Ortbetonpfahl ausgebildet wird. Diese Pfahlarten erlauben es, daß definierte Kräfte auf den Pfahl ausgeübt werden können. Hierdurch können die Gründungselemente auch in ei­ nen Untergrund mit unterschiedlicher Festigkeit mit einer definierten Tragfähigkeit ausgebildet werden. Es können beispielsweise Setzungen durch spätere, zu erwartende Belas­ tungen vermieden werden.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß der Durchmesser der Gründungsbohrung dem Durchmesser der Bohrung im Bauwerkteil entspricht. Auf diese Weise ist bei einem vorgegebenen Mindestdurchmesser der Gründungsboh­ rung der Durchmesser der Durchgangsbohrung im Bauwerkteil minimal. Somit wird auch die Schädigung des Bauwerkteiles durch die Durchgangsbohrung so gering als möglich gehalten. Soweit es die Beschaffenheit des Bauwerkteils als auch der Gründungssohle zulassen, kann die Durchgangsbohrung und die Bohrung für das auszubildende Gründungselement mit demsel­ ben Bohrwerkzeug ausgeführt werden. Idealerweise ist dieses Bohrwerkzeug der oben genannte Spezialbohrer, so daß mit einem einzigen Bohrwerkzeug Durchgangsbohrung, Gründungs­ bohrung und Kopferweiterung erstellt werden können.

Es ist auch besonders vorteilhaft, daß die Gründungsbohrung in zwei Arbeitsgängen erstellt wird, wobei eine Bohrung vor der Kopferweiterung und eine nach der Kopferweiterung nie­ dergebracht wird. Die erste Teilbohrung kann dabei dem Zweck dienen, eine Einfahrmöglichkeit für das Spezialbohrwerkzeug zur Herstellung der Kopferweiterung zu schaffen. Diese erste Bohrung kann auch einen Aufnahmeraum für den Aushub bilden, welcher bei der Herstellung der Kopferweiterung anfällt. In einem zweiten Bohrgang, bei dem die vorgesehene Bohrtiefe für das Gründungselement erreicht wird, wird auch der Ab­ raum der Kopferweiterung aus dem Bohrloch beseitigt. Somit wird sichergestellt, daß sich kein lockerer Abraum am Fuß der endgültigen Bohrung des Gründungselementes ansammelt, so daß die Gefahr von Setzungen des Gründungselementes ver­ hindert wird. In umgekehrter Weise kann auch die erste Boh­ rung bis zur endgültigen Tiefe des Gründungselementes nie­ dergebracht werden. Die zweite Bohrung könnte dann zum Ein­ fahren des Spezialbohrwerkzeuges und/oder zur Abraumauf­ nahme dienen. Insbesondere, wenn es durch die Beschaffenheit der Gründungssohle oder durch die Ausbildung des Bohrwerk­ zeugs zur Herstellung der Kopferweiterung sichergestellt ist, daß kein oder kaum Abraum in den Fuß der Bohrung ge­ langt, kann die Kopferweiterung auch nach dem Einbringen der endgültigen Gründungsbohrung erstellt werden.

In vorteilhafter Weise kann es vorgesehen sein, daß eine Bohrung der beiden Gründungsbohrungen gegenüber der anderen Bohrung durchmessergrößer niedergebracht wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Bohrwand nach zwei Arbeitsgängen ei­ ne gleichmäßige Oberflächenstruktur ohne Ausbrüche auf­ weist. Die erste Bohrung kann in ihrem Durchmesser und Ein­ bringungstiefe definiert auf das Spezialbohrwerkzeug in Be­ zug auf Einfuhrtiefe, Abraumanfall etc. abgestimmt werden. Die eigentliche Bohrung für das pfahlförmige Gründungsele­ ment kann durchmesserkleiner ausgeführt werden. Die Abstu­ fung zwischen den beiden Bohrungen bringt einen zusätzli­ chen Trageffekt für das auszubildende Gründungselement. Es können auch mehrere dieser Abstufungen durch entsprechende Bohrungen mit geringeren Bohrdurchmessern hergestellt wer­ den.

Eine bevorzugte Weiterbildung des Verfahrens kann darin ge­ sehen werden, daß stabförmige Armierungen im Bereich der Kopferweiterung eingelegt werden. Die stabförmigen Armie­ rungen können im wesentlichen eine I-, L-, J- oder U-förmi­ ge Ausbildung oder andere auch mehrfach gebogene oder ge­ winkelte Formen aufweisen. Durch diese stabförmige Ausbil­ dung wird eine einheitliche Kraftverteilung auch in den seitlichen Randbereichen der Kopferweiterung des Gründungs­ elementes erzielt. Die stabförmigen Armierungen können in der Kopferweiterung symmetrisch angeordnet und im wesentli­ chen entsprechend der errechneten Kraftflußlinien angeord­ net sein. Da das Einbringen verformter Armierungsstäbe in die Kopferweiterung aufgrund der Durchgangsbohrung in dem Bauwerkteil nur in eingeschränktem Maße möglich ist, können die Armierungsstäbe ihre endgültige Form erst nach dem Ein­ bringen in die Kopferweiterung erhalten. Eine derartige nachträgliche Verformung der stabförmigen Armierungen wird durch eine geeignete Biegevorrichtung oder durch manuelles Biegen erreicht.

Dabei ist es von Vorteil, wenn die Kopferweiterung und ge­ gebenenfalls die Bohrung im Bauwerkteil mit Stahlfaser­ mörtel gefüllt wird. Die Verwendung von Stahlfasermörtel erübrigt eine Einbringung eines aufwendigen Armierungskor­ setts in die Kopferweiterung. Die Stahlfasern können dem Mörtel oder einer anderen aushärtenden Suspension sowohl vor der Verfüllung der Kopferweiterung, gleichzeitig mit dem Füllvorgang oder kurz nach der Verfüllung beigemischt werden. Bei geforderten hohen Tragfähigkeiten kann der Stahlfasermörtel auch in Verbindung mit fest angeordneten Armierungen in dem Gründungselement eingesetzt werden.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens besteht darin, daß ein durchmesserkleineres Stützrohr in die Kopferweiterung und/oder die Bauwerkteilbohrung einge­ bracht wird. Über dieses Stützrohr können definierte Kräfte auf das Gründungselement aufgebracht werden. Auf diese Wei­ se können Setzungen aufgrund späterer, zu erwartender, hoher Belastungen vorweggenommen werden, so daß auch langfristig an dem Bauwerkteil Setzungen vermieden werden. Ist das Gründungselement als Pfahl mit einer rotationssymmetrischen Kopferweiterung ausgebildet, so ist das Stützrohr bevor­ zugt konzentrisch zur Längsachse des Gründungselementes positioniert. Das Stützrohr wird vor dem Aushärten des Füllmaterials in den oberen Bereich des Gründungselementes eingebracht. Nach dem Aushärten des Füllmaterials besteht wenigstens eine formschlüssige Verbindung zwischen der Oberfläche des Außenumfangs und dem umgebenden Gründungs­ element. Für eine hochbelastungsfähige Verbindung können am Außenumfang des Stützrohres weiterhin Vorsprünge, Absätze etc. angeordnet sein. Am Innenumfang des Stützrohres sind Einrichtungen ausgestaltet, um die gewünschten Kräfte ein­ leiten zu können.

Bei der Einbringung eines Stützrohres in das Gründungsele­ ment ist es von besonderem Vorteil, wenn das Stützrohr als Teil einer Hebeeinrichtung mit einer Lasteinleitungsstange zum Heben des Bauwerkteils oder des Fundamentteils verwen­ det wird. Durch derartige Einrichtungen in Verbindung mit dem Stützrohr können bereits eingetretene Setzungen an dem Bauwerkteil teilweise oder vollständig rückgängig gemacht werden. Zum Heben des Bauwerkteils erstreckt sich das Stützrohr durch die Kopferweiterung bis in den nicht-durch­ messererweiterten Bereich des Gründungselementes. Die Last­ einleitungsstange ist im oberen Bereich innerhalb des Stützrohres angeordnet und erstreckt sich bis in den unte­ ren Bereich des Gründungselementes. Die Lasteinleitungsstan­ ge ist zur Kraftübertragung mit dem unteren Bereich des Gründungselementes verbunden. Bei diesem Verfahren wird nach dem Aushärten des Gründungselementes durch eine Hubein­ richtung sowohl das Bauwerkteil als auch der Bereich der Kopferweiterung gegenüber dem unteren Teil des Gründungs­ elementes angehoben. Hierbei ist es notwendig, daß die Hub­ kraft die Kopferweiterung des Gründungselementes von dessen unterem Pfahlbereich trennt. Die sich ausbildende Bruchli­ nie befindet sich dabei im Bereich des Übergangs von der Kopferweiterung zu dem Pfahlbereich mit normalem, nicht er­ weiterten Durchmesser. An dieser Bruchlinie bildet sich ein Spalt aus, dessen Spaltbreite im wesentlichen dem ausgegli­ chenen Setzungsweg entspricht. Nach Beendigung des Set­ zungsausgleichs wird dieser Spalt über ein geeignetes Zu­ leitungsrohr mit einem Füllmaterial verfüllt. Dieses Füllmaterial ist zumeist eine selbsthärtende und schnell­ härtende Suspension.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist es von Vorteil, daß mindestens eine Auskragung außen am Stützrohr in einem Übergangsbereich vorgesehen wird, in dem der Durchmesser des Gründungselementes sich zur Kopferweiterung verbrei­ tert. Die Auskragung bedeutet eine Querschnittsverminderung des Gründungselementes in dem Übergangsbereich, so daß sich bei der Aufbringung der Zugkraft im Bereich dieser Quer­ schnittsverminderung die Bruchlinie zwischen der Kopferwei­ terung und dem unteren Teil des Gründungselementes ein­ stellt. Somit kann genau vorgegeben werden, an welcher Stelle des Gründungselementes die Trennung erfolgt, um ge­ zielt dorthin die Spaltfüllsuspension einleiten zu können.

Die Auskragung ist bei einem rotationssymmetrischen Grün­ dungselement eine Ringscheibe, die an ein Stützrohr der Hubeinrichtung angeschweißt ist. Diese Auskragungsscheibe kann durch zusätzliche Versteifungsbleche verstärkt sein. Um zwischen dem Stützrohr und der Kopferweiterung eine hoch belastungsfähige Verbindung zu schaffen, können weitere Auskragungen, Vorsprünge etc. am Außenumfang des Stützroh­ res zur Herstellung eines Formschlusses angeordnet sein.

Es ist dabei des weiteren vorteilhaft, daß das Stützrohr mindestens eine Leitung aufweist, durch die eine aushärten­ de Suspension in einen Bereich unterhalb des Stützrohres eingebracht wird. Somit ist keine zusätzliche Leitung zur Einbringung der aushärtenden Suspension in den Ausgleichs­ spalt erforderlich. Auf diese Weise wird sowohl der Ar­ beitsaufwand beim Setzungsausgleich als auch eine Schwächung der Kopferweiterung vermieden. Diese Leitung des Stützrohres kann gezielt zu der Auskragung am Stützrohr geführt werden, an welcher sich der Ausgleichsspalt beim Hebevorgang ausbildet. Diese Suspensionsleitung des Stützrohres kann sowohl innerhalb als auch am Außenumfang des Stützrohres angeordnet sein. Zur besseren Suspensions­ verteilung im Spalt können auch mehrere dieser Leitungen vorgesehen werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung kann darin gesehen werden, daß das Gründungselement mit der Kopferweiterung senkrecht oder schräg zum tragenden Bauwerkteil angeordnet wird. Die Anordnung des Gründungselementes senkrecht zum tragenden Bauwerkteil stellt die fertigungstechnisch einfachste und belastungsoptimale Ausbildung des Gründungselementes dar. Kann ein Gründungselement nicht direkt unterhalb des abzu­ stützenden Bauwerkteils ausgebildet werden, wird die Bohrung für das Gründungselement neben dem Bauwerkteil und in einem schrägen Winkel zu dem Bauwerkteil hin einge­ bracht. Auf diese Weise kann die Kopferweiterung des Grün­ dungselementes zumindest teilweise unterhalb des Bauwerk­ teiles angebracht werden.

Eine weitere bevorzugte Weiterbildung besteht darin, daß mindestens zwei Gründungselemente so nebeneinander angeord­ net werden, daß sich deren Kopferweiterungszonen überschnei­ den, wodurch eine gemeinsame balkenartige Kopferweiterung entsteht. Mit einer derartigen Anordnung können auch be­ sonders hohe Belastungen aufgefangen und abgestützt werden. Durch diese Anordnungsform ist es möglich, beispielsweise abzustützende Gebäude direkt unterhalb hoch belasteter Stützwände nachzugründen. Dies wird durch zwei sich ge­ genüberliegende Gründungselemente ermöglicht, wobei das ei­ ne Gründungselement links von der Wand und das andere rechts von der Wand erstellt wird. Die Kopferweiterungen beider Gründungselemente überschneiden sich unmittelbar un­ terhalb der Stützwand und bilden mit ihrem Überschneidungs­ bereich eine besonders belastbare Tragkonstruktion. Um ein Zusammenwirken der sich überschneidenden Kopferweiterungen sicherzustellen, wird der gesamte Hohlraum der Kopferwei­ terungsbohrungen in einem Arbeitsgang verfüllt.

Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe durch ein Aufschwenk­ bohrwerkzeug gelöst, bei dem ein zylindrischen Bohrkörper und mindestens ein schwenkbar daran gelagerter Aufschwenk­ arm mit wenigstens einer Schneideinrichtung vorgesehen ist, und bei dem der Aufschwenkarm über eine Anlenkein­ richtung durchmesservergrößernd betätigbar ist. Durch die­ ses Aufschwenkbohrwerkzeug kann an jeder Stelle eines Bohr­ loches eine entsprechende Bohrdurchmessererweiterung herge­ stellt werden. Die Anlenkeinrichtung ist so gestaltet, daß beliebige Durchmessererweiterungen bis zu einem Maximal­ durchmesser erreicht werden können. Der maximal erzielbare Durchmesser hängt dabei von der ausschwenkbaren Länge des Aufschwenkarms ab. Um die Schwenkeinrichtung beim Ein- und Ausfahren des gesamten Werkzeugs im Bohrloch zu schützen, weist das Aufschwenkbohrwerkzeug einen zylindrischen Bohrkörper auf, in dem die Schwenkeinrichtung untergebracht werden kann.

Die geometrische Ausbildung des Bereichs, welcher durch die Schwenkeinrichtung geräumt wird, hängt von der Anordnung, Betätigung und Ausbildung der Schwenkarme ab. Beispielswei­ se kann der Aufschwenkarm horizontal zur Bohrerlängsachse aus dem Bohrkörper herausschwenken. Hierdurch wird eine zy­ linderscheibenförmige Durchmessererweiterung erzielt. Schwenkt der Arm hingegen zur durchmesservergrößernden Be­ wegung auch in Längsrichtung des Bohrers, so entsteht ein Bereich mit einem nicht konstanten Durchmesser in Längs­ richtung. Je nach Ausbildung der Schwenkeinrichtung können somit kegelförmige, halbkugelförmige, paraboloide oder an­ derweitige Ausformungen des Räumbereichs erzielt wer-den.

Die Anlenkeinrichtung kann zum einen ein im wesentlichen mechanisches System sein, über welches eine Schwenkkraft von außerhalb des Werkzeuges auf die Schwenkeinrichtung übertragen werden kann. Zum anderen kann in dem Bohrwerk­ zeug selbst ein Aktor, insbesondere ein elektrischer, pneu­ matischer oder hydraulischer Motor, angeordnet sein, welcher den Aufschwenkarm entsprechend zugeführter Steuer­ signale betätigt. Diese Steuersignale können dem Antrieb unmittelbar von einem Bedienpult oder von einer festgeleg­ ten Programmsteuerung zugeleitet werden.

Durch die Ausbildung des Bohrkör­ pers als Bohrkasten kann die gesamte Betätigungseinrichtung der Schwenkarme geschützt untergebracht werden. Die Schwenkarme können auch in den Bohrkasten komplett einge­ klappt werden, wodurch eine Beschädigung beim Ein- und Aus­ fahren des Bohrwerkzeuges in das Bohrloch vermieden wird.

Es ist des weiteren von Vorteil, daß sich die Aufschwenk­ arme quer durch den Bohrkasten zum Kastenboden hin erstrecken und sich überkreuzen, und daß im Bereich der Überkreu­ zung sich in jedem Aufschwenkarm eine zur Längsachse des Arms parallele Kulisse befindet, wobei beide Kulissen von einem senkrecht zur Werkzeuglängsrichtung angeordneten Bol­ zen durchdrungen werden, der mit der Anlenkstange verbunden ist. Durch diese Anordnung der beiden Aufschwenkarme und der Anlenkstange wird eine besonders robuste Betätigungs­ einrichtung geschaffen. Des weiteren ist bei dieser Anord­ nung gewährleistet, daß die Bewegung der beiden Aufschwenk­ arme stets synchron verläuft, wodurch ein ungleichmäßiger Verschleiß beider Arme verhindert wird.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, daß die Aufschwenkarme durch die Anlenkeinrichtung zwischen einer Ausgangsposition, in der die Aufschwenkarme im wesentlichen im Bohrkasten unter­ gebracht sind, und einer Endposition bewegbar sind, in der ein freies Ende der Aufschwenkarme einen horizontalen Ab­ stand zur Längsachse des Aufschwenkbohrwerkzeuges aufweisen, der wesentlich größer als der Radius des Bohrkastens ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß jede beliebige Position mit einem bestimmten Abstand von der Bohrerlängsachse zwi­ schen der Anfangs- und der Endposition der Aufschwenkarme eingestellt werden kann.

Es ist dabei vorteilhaft, daß der Aufschwenkarm durch einen Schlitz im Bohrkasten aus dem Bohrkasten herausschwenkbar ist. Durch diese Maßnahme kann der Bohrkasten des Auf­ schwenkbohrwerkzeuges im wesentlichen geschlossen ausgebil­ det werden, so daß kaum Bohrgut in den Bohrkasten gelangen kann. Folglich ist auch die Gefahr einer Beschädigung der Anlenkeinrichtung durch abgearbeitetes Bohrgut minimiert. Je nach Ausbildung der Schwenkarme und der Anlenkeinrich­ tung können die Schlitze parallel oder quer zur Bohrer­ längsachse angeordnet sein.

Bei einer Ausführungsform des Aufschwenkbohrwerkzeugs ist es vorteilhaft, daß der Schlitz im Bohrkasten als Führungs­ schlitz ausgebildet ist. Die Schlitze bilden bei dieser Ausführungsform eine zusätzliche Versteifung für die Auf­ schwenkarme, so daß ein größeres Bohrdrehmoment auf das Bohrwerkzeug ausgeübt werden kann. Der Verschleiß eines Schneidarmes aufgrund der Durchbiegungsbelastung während des Bohrvorganges wird folglich reduziert.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung wird darin ge­ sehen, daß der Bohrkasten eine Bodenplatte aufweist und daß die Aufschwenkarme mit mindestens einer Schneideinrichtung in der Ausgangsposition aus der Bodenplatte herausragen und wenigstens einen Teil einer Bohrspitze bilden. Ein derart ausgeführtes Bohrwerkzeug kann auch zum Erstellen des Bohr­ loches verwendet werden. Des weiteren ist bei diesem Bohr­ werkzeug die Länge der Aufschwenkarme nicht durch die Länge des Bohrkastens beschränkt, so daß mit diesem Bohr­ werkzeug relativ große Bohrdurchmessererweiterungen er­ zielt werden können.

Ein Vorteil einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Aufschwenkbohrwerkzeugs besteht darin, daß die Anlenkein­ richtung eine nach oben geführte Anlenkstange aufweist. Über diese Anlenkstange kann die für die Aufschwenkbewegung notwendige Kraft von außerhalb des Bohrwerkzeuges auf den Schwenkarm aufgebracht werden. Somit können auch bei einem kleinen Bohrkasten hohe Kräfte auf den Schwenkarm ausgeübt werden. In Abhängigkeit von der Anordnung der Schwenkarme kann die Anlenkstange koaxial oder leicht versetzt und/oder schräg zur Längsachse des Bohrwerkzeugs angeordnet sein. Wenigstens im Bereich der Schneideinrichtung ist die Anlenkstange innerhalb des zylindrischen Bohrkastens posi­ tioniert.

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß das Aufschwenkbohrwerk­ zeug zwei Aufschwenkarme aufweist, die mittels horizontal gegenüberliegender Drehlager mit horizontal gerichteten Schwenkachsen am Bohrkasten angeordnet sind. Durch die Ver­ wendung zweier Aufschwenkarme wird die Belastung für den einzelnen Aufschwenkarm reduziert. Deshalb kann sowohl das Bohrdrehmoment als auch die Aufschwenkkraft vergrößert wer­ den. Insgesamt wird also eine höhere Räumleistung erzielt. Die Achsen der beiden Drehlager sind senkrecht und in einem bestimmten Abstand versetzt gegenüber der Längsachse des Bohrwerkzeugs angeordnet. Die beiden Drehlager liegen sich in dem Bohrkasten gegenüber, wobei die Abstände der Drehla­ ger zur Bohrerlängsachse gleich sind.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht auch darin, daß die Anlenkstange koaxial zur Längsachse des Bohrwerkzeuges an­ geordnet ist. Die Anlenkstange stellt somit keine Unwucht in dem Bohrwerkzeug dar, wodurch die Gefahr eines Verlau­ fens des Bohrers minimiert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung beispielhaft weiter erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Vertikalschnittes durch ein Gründungselement mit Kopferweiterung, bei dem ein Stützrohr als ein Teil einer Hebeeinrich­ tung im Teilquerschnitt dargestellt ist;

Fig. 2 Mehrfach-Gründungselemente mit einer Kopfbe­ reichsüberschneidung in paralleler Anordnung;

Fig. 3 Mehrfach-Gründungselemente mit einer Kopfbe­ reichsüberschneidung in schräger Anordnung; und

Fig. 4 schematisch einen Aufschwenkbohrer mit zwei Auf­ schwenkarmen.

In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines Gründungselementes 9 mit einer Kopferweiterung 10 unterhalb eines tragenden Bauwerk­ teiles oder eines Fundamentteils dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das Bauwerkteil eine Bodenplatte 13. Das Gründungselement 9 weist unterhalb der Kopferweiterung 10 die Form eines Pfahles 11, 26 auf. Der Pfahl 11, 26 des Gründungselementes 9 durchdringt eine Bodenschicht 14, auf welcher auch die Bodenplatte 13 ruht. Der Pfahl 11, 26 weist einen oberen Pfahlbereich 11 mit einem größeren Durchmesser und einen unteren Pfahlbereich 26 mit einem kleineren Durchmesser auf.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des obe­ ren Pfahlbereiches 11 genauso groß oder nur unwesentlich geringer als der Durchmesser einer Durchgangsbohrung 12 in der Bodenplatte 13. Der Durchmesser der Durchgangsbohrung 12 und der Durchmesser des oberen Pfahlbereiches 11 sind so ausgelegt, daß sie ein Einfahren eines Aufschwenkbohrwerk­ zeuges ermöglichen. Dieses Aufschwenkbohrwerkzeug 50 (Fig. 4) dient zur Herstellung der Kopferweiterung 10 des Grün­ dungselementes 9. Der obere Pfahlbereich 11 weist den ge­ zeigten Durchmesser nur bis zu der Tiefe auf, welche zum Einfahren des Aufschwenkbohrwerkzeuges notwendig ist. Der Durchmesser des unteren Pfahlbereiches 26 ist allein von der aufzunehmenden Stützkraft abhängig und wird vor oder nach dem durchmessergrößeren oberen Pfahlbereich 11 nieder­ gebracht.

Die Pfahlbereiche 11, 26 des Gründungselementes 9 werden mit einem aushärtenden Füllmaterial 24 verfüllt. Als Füllmate­ rial wird bevorzugt eine selbsthärtende und/oder schnell aushärtende Suspension verwendet. Für den Bereich der Kopf­ erweiterung 10 wird ein Stahlfasermörtel 22 eingesetzt. Der Stahlfasermörtel 22 entspricht bei dieser Ausführung in seiner Zusammensetzung im wesentlichen dem Füllmaterial 24, wobei dem Stahlfasermörtel 22 zusätzlich Stahlfaserelemente 23 zugegeben sind. Bei den Stahlfaserelementen kann es sich um gewinkelte Blechstreifen oder Bewehrungseisen handeln. Mehrere dieser gewinkelten Stahlfaserelemente 23 sind lose miteinander zu einer Kette verknüpft. Der Übersichtlichkeit halber ist diese lose Verbindung zwischen den einzelnen Stahlfaserelementen 23 nicht dargestellt. Die Anordnung und Verteilung der einzelnen Stahlfaserelemente 23 in der Kop­ ferweiterung 10 ist beliebig und folgt statistischen Re­ geln. Durch den Stahlfasermörtel 22 wird eine besonders ho­ he Tragfähigkeit der Kopferweiterung 10 und eine gleichmä­ ßige Druckkraftverteilung über den gesamten Querschnittsbe­ reich der Kopferweiterung erreicht.

Die Kopferweiterung 10 hat bei diesem Ausführungsbeispiel eine im wesentlichen halbkugelförmige Ausbildung. Im Bereich des größten Durchmessers der Kopferweiterung steht die Kopferweiterung mit der Unterseite der Bodenplatte 13 in Kontakt. Nach dem Aushärten des Stahlfasermörtels ent­ steht hierdurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Kopferweiterung und der Unterseite der Bodenplatte 13.

Die geometrische Ausbildung der Kopferweiterung 10 hängt von der Funktionsweise des Bohrwerkzeuges ab, welches zur Herstellung der Kopferweitung 10 eingesetzt wird. Bei der gezeigten halbkugelförmigen Kopferweiterung 10 wird ähnlich wie bei einer kegelförmigen Kopferweiterung durch die kon­ tinuierliche Durchmesservergrößerung eine besonders gute Druckkraftverteilung vom kleinen Durchmesser des oberen Pfahlbereiches 11 auf den großen Durchmesser der Kopferwei­ terung 10 an der Unterseite der Bodenplatte 13 erzielt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Gründungselement 9 mit einer Lasteinleitungseinrichtung und mit dem Teil einer Hebeeinrichtung versehen. Die Lasteinleitungseinrichtung weist im wesentlichen eine Lasteinleitungsstange 15 auf, welche bis zum Fuß der Pfahlbohrung reicht. Die Lasteinlei­ tungsstange 15 besteht bevorzugt aus Stahl und ist zen­ trisch in dem Gründungselement 9 angeordnet. Die Lasteinlei­ tungsstange 15 erstreckt sich vom Gründungselement 9 bis in den Bereich der Durchgangsbohrung 12. Aus Korrosions­ schutzgründen ist die Lasteinleitungsstange 15 durch ein Wellrohr 21 umhüllt. Im oberen Bereich der Lasteinleitungs­ stange 15 ist ein Druckglied 20 angeordnet. Dieses Druck­ glied 20 ist beispielsweise durch ein nicht dargestelltes Gewinde auf der Lasteinleitungsstange 15 verstellbar gela­ gert. Auf diesem Druckglied 20, welches hierbei als eine Muffe ausgeführt ist, ruht mittels eines Ansatzstückes 19 ein Stützrohr 16. Das Stützrohr 16 umgibt die Lasteinlei­ tungsstange im Bereich der Kopferweiterung 10 und im Bereich der Durchgangsbohrung 12.

Das Stützrohr 16 ist entlang seines Außenumfangs mit dem Gründungselement 9, insbesondere der Kopferweiterung 10, kraftschlüssig verbunden. Für eine formschlüssige Verbin­ dung ist eine Auskragung 17 am Außenumfang des Stützrohres 16 angebracht. Diese Auskragung 17 besteht beispielsweise aus einer Ringscheibe, die z. B. an das Stützrohr ange­ schweißt ist. Zur Erhöhung der Festigkeit ist die Auskra­ gung 17 bei diesem Ausführungsbeispiel durch angeschweißte Versteifungsbleche 18 zusätzlich am Stützrohr 16 abge­ stützt. Bei dieser Ausführungsform befindet sich die Aus­ kragung 17 genau in dem Bereich, in dem der Durchmesser des oberen Pfahlbereiches 11 in die Kopferweiterung 10 über­ geht. Die Auskragung 17 bildet somit in diesem Bereich eine Querschnittsverminderung des Teils des Gründungselementes 9, welches aus dem aushärtenden Material besteht. Der Quer­ schnitt ist in diesem Bereich ringförmig.

Am oberen Ende des Stützrohres 16 befinden sich nicht dar­ gestellte Druckübertragungseinrichtungen als Teil der Hebe­ einrichtung. Diese Druckübertragungseinrichtung kann bei­ spielsweise auch einen Pressenstuhl aufweisen, der am Stütz­ rohr 16 lösbar angebracht wird. Dieser Pressenstuhl kann mit einem Druckzylinder verbunden sein, der eine gewünschte Druckkraft auf die Lasteinleitungsstange 15 ausübt. Nach dem Aushärten des Füllmaterials 24 und des Stahlfasermörtels 22 kann mittels dieser Kraftübertragungseinrichtung eine ge­ wünschte Druckkraft ausgeübt werden, so daß sich entlang einer durch die Auskragung 17 vorgegebenen Soll-Bruchlinie 25 ein Trennspalt ausbildet. Durch diesen Trennspalt ist dann die Kopferweiterung 10 von dem unteren Teil des Grün­ dungselementes 9 getrennt.

Durch eine weitere Druckkrafteinwirkung kann die Breite dieses Trennspaltes vergrößert werden. Auf diese Weise wird die Kopferweiterung 10 mitsamt der Bodenplatte 13 in ge­ wünschter Weise angehoben, wobei die eingetretenen Setzun­ gen ausgeglichen werden. Nach Erreichen des gewünschten Anhebungsniveaus wird das Druckglied 20 nachgestellt, so daß dieses wieder in Kontakt mit dem Ansatzstück 19 des Stütz­ rohres 16 gelangt. Hierdurch wird die Hebung der Kopferwei­ terung 10 gegenüber dem Pfahl 11, 26 fixiert.

Der entlang der Soll-Bruchlinie 25 ausgebildete Spalt wird über eine nicht dargestellte Injektionsleitung mit einer schnell aushärtenden, selbsthärtenden Füllsuspension verfüllt. Die Injektionsleitung kann beispielsweise inner­ halb des Stützrohres 16 angeordnet sein und Austritts­ öffnungen im Bereich der Auskragung 17 aufweisen.

Nach dem Aushärten der Füllsuspension in dem Trennspalt ist das nachzugründende Gründungselement 9 im wesentlichen fertiggestellt. Nunmehr kann auch die Durchgangsbohrung 12 in der Bodenplatte 13 mit einer aushärtenden Füllsuspension gänzlich verfüllt werden. Hierdurch entsteht eine kraft­ schlüssige Verbindung zwischen der Innenwandung der Durch­ gangsbohrung 12 und dem Gründungselement 9. Das Stützrohr 16 wird durch eine geeignete Einrichtung verschlossen, so daß der Hebevorgang bei neu auftretenden Setzungen wieder­ holt werden kann.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Mehrfachanordnung mit Kopfer­ weiterung, die parallel nebeneinander angeordnet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel überschneiden sich die Kopfbe­ reiche zweier Gründungselemente 31, 32 unterhalb einer Bodenplatte 13. Hierdurch wird eine Überschneidung 33 mit einer besonders hohen Tragfähigkeit ausgebildet. Die Über­ schneidung 33 liegt daher unterhalb eines hoch belasteten Abschnitts 34. Ein derartiger Belastungsabschnitt 34 ist beispielsweise gegeben, wenn sich hierauf Stützpfeiler, tragende Wände etc. befinden.

Bei der Herstellung dieser Mehrfachanordnung wird eine be­ sonders gute Tragfähigkeit der Überschneidung 33 erreicht, wenn die Verfüllung der Kopfbereiche der beiden Gründungs­ elemente 31, 32 gleichzeitig und mit dem gleichen Füllmate­ rial ausgeführt wird. Obwohl nicht dargestellt, können bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Gründungselemente 31, 32 mit Lasteinleitungs- und Hebeeinrichtungen wie in Fig. 1 versehen sein.

Eine Mehrfachanordnung schräg gerichteter Gründungselemente 31, 32 ist in Fig. 3 dargestellt. In dieser schematischen Querschnittsansicht bilden die Längsachsen der beiden Grün­ dungselemente 31, 32 einen spitzen Winkel. Die beiden Längsachsen sind aber räumlich zueinander versetzt. Die räumliche Versetzung der beiden Längsachsen ist so gewählt, daß sich die Kopfbereiche der beiden Gründungselemente 31, 32 teilweise überschneiden. Wie in Fig. 2 bildet dieser Überschneidungsbereich eine besonders tragfähige Konstruk­ tion.

Beide Kopfbereiche der Gründungselemente 31, 32 mit ihrer Überschneidung befinden sich unterhalb eines Belastungsab­ schnitts 34. Dieser Belastungsabschnitt 34 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein verstärktes Fundament als Teil einer Bodenplatte 13 unterhalb einer tragenden Wand 36 aus­ gebildet.

Die schräge Mehrfachanordnung ist gegenüber der in Fig. 2 dargestellten parallelen Mehrfachanordnung immer dann vor­ zuziehen, wenn aufgrund einer hohen Belastung ein besonders großer Teil der Kopferweiterungen unterhalb des stark be­ lasteten Abschnitts 34 angeordnet werden muß. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde zum Einbringen der Bohrungen für die Gründungselemente 31, 32 ein Teil 35 der Wand 36 ange­ schnitten, um einen möglichst großen Teil der Kopferweite­ rung direkt unterhalb des Belastungsabschnitts 34 zu brin­ gen. Wie gezeigt, kann auch ein Teil der Kopferweiterung in das belastete Fundamentteil 34 eingeschnitten sein. Die An­ ordnung der beiden Gründungselemente 31, 32 ist in dieser Ansicht spiegelsymmetrisch zur Längsachse 37 der Wand 36.

Wie bereits oben erwähnt, sind die beiden Gründungselemente 31, 32 jedoch senkrecht zur Zeichnungsebene versetzt und verdreht. Durch diese räumliche Schrägstellung der beiden Gründungselemente 31, 32 gegeneinander wird eine Über­ schneidung mit einer besonders hohen Zugfestigkeit geschaf­ fen.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Aufschwenkbohrwerkzeuges 50. Das Aufschwenk­ bohrwerkzeug 50 ist dabei in einer Arbeitsposition darge­ stellt, bei der das Aufschwenkbohrwerkzeug durch eine Durchgangsbohrung 12 in einer Bodenplatte 13 in die Grün­ dungssohle 14 eingebracht wurde.

Bei dieser Ausführungsform weist das Aufschwenkbohrwerkzeug einen Bohrzylinder 55 auf, in dem die anderen wesentlichen Funktionskomponenten des Bohrwerkzeugs 50 untergebracht sind. Am unteren Ende des Bohrzylinders 55 ragen zwei sich gegenüberliegende Aufschwenkarme aus dem Bohrzylinder 55 heraus. Die beiden Aufschwenkarme 51 sind über je ein Dreh­ lager 53 mit dem Bohrzylinder 55 verbunden. Die Längsachsen der Einachsdrehlager 53 sind senkrecht zur Bohrzylinder­ längsachse und in einem bestimmten Abstand dazu angeordnet.

Die beiden Aufschwenkarme 51 erstrecken sich von im Bohrzy­ linder 55 gegenüberliegenden Drehlagern 53 aus quer nach unten. Aufgrund der symmetrischen Anordnung der beiden Auf­ schwenkarme 51 in dem Bohrzylinder 55 überkreuzen sich die beiden Aufschwenkarme 51 im Bereich der Längsachse des Bohrzylinders 55. Im Bereich dieser Überkreuzung sind in den beiden balkenartigen Aufschwenkarmen 51 Kulissen 56 herausgearbeitet. Mit einem zur Längsachse des Bohrzylin­ ders 55 quer gerichteten Anlenkbolzen 59 wird die Lage der beiden Aufschwenkarme 51 fixiert.

Der Anlenkbolzen 59 ist beispielsweise über eine Anlenk­ gabel 60 mit der Anlenkstange 54 verbunden. Die Anlenkstan­ ge 54 ist konzentrisch zur Längsachse des Bohrzylinders 55 angeordnet.

Die Anlenkstange 54 ist in Richtung der Längsachse axial verschiebbar. Wird die Anlenkstange 54 mitsamt der Anlenk­ gabel 60 und des Anlenkbolzens 59 nach oben bewegt, werden die Aufschwenkarme 51 aufgrund der Relativbewegung zwischen dem Anlenkbolzen 59 und den Kulissen 56 nach außen hin auf­ geschwenkt. Hierdurch führen die beiden Aufschwenkarme 51 eine Schwenkbewegung in Pfeilrichtung 57 aus.

Die Aufschwenkarme 51 weisen Schneideinrichtungen 52 an den Enden auf, welche den Drehlagern 53 gegenüberliegen. Die Schneideinrichtungen 52 sind auf der Oberseite der Aufschwenkarme 51 derart angeordnet, daß sie bei der Auf­ schwenkbewegung in Verbindung mit der Bohrrotation Boden­ material abheben. Die Andruckkraft der Schneideinrichtungen 52 an das Bohrgut und die Geschwindigkeit der Aufschwenkbe­ wegung sind von der Beschaffenheit der zu räumenden Boden­ schichten abhängig.

Bei diesem Ausführungsbeispiel des Aufschwenkbohrwerkzeuges 50 sind die Drehlager 53 in einer Niveauebene mit der Un­ terseite der Bodenplatte 13 angeordnet. Durch diese Anord­ nung ist es möglich, daß der Rotationskörper, welcher durch die Aufschwenkarme 51 geräumt wird, an der Unterseite der Bodenplatte 13 seinen größten Querschnittsdurchmesser auf­ weist. Die beiden Aufschwenkarme 51 können auch über diesen maximalen Räumradius hinaus angelenkt werden. Hierdurch werden die Schneideinrichtungen 52 auch die Unterseite der Bodenplatte 13 ankratzen. Durch diese Aufrauhung der Unter­ seite der Bodenplatte 13 wird eine hoch belastungsfähige Kraftschlußverbindung zwischen der Bodenplatte und dem späteren Gründungselement gewährleistet.

Das Drehmoment wird auf das Aufschwenkbohrwerkzeug 50 über bekannte Flanscheinrichtungen eingeleitet. Die Axialbewe­ gung der Anlenkstange kann über einen entsprechenden Hubzy­ linder erzeugt werden. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf eine Darstellung dieser bekannten Einrichtungen verzichtet.

Claims (23)

1. Verfahren zur Nachgründung tragender Bauwerk- oder Fundamentteile, insbesondere einer Bodenplatte, bei dem eine Durchgangsbohrung durch das Bauwerk- oder Fundamentteil erstellt wird, bei dem anschließend eine Gründungsbohrung zur Aus­ bildung eines Gründungselementes niedergebracht wird, an der Unterseite des tragenden Bauwerk- oder Fun­ damentteils eine Kopferweiterung des Gründungselementes geschaffen wird, wobei der maximale Durchmesser der Kopferweiterung größer ist als der Durchmesser der Bohrung im Bauwerk oder Fundamentteil und die Gründungsbohrung mit einem aushärtenden Füllma­ terial verfüllt wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein rotationssymmetrischer Hohlraum für die Kopferweiterung (10) gebohrt wird,
• - daß der Hohlraum für die Kopferweiterung (10) seine größte Querschnittsfläche direkt an der Unterseite des Bauwerk- oder Fundamentteiles (13) erreicht,
• - daß der Hohlraum für die Kopferweiterung (10) mit stetiger Durchmesservergrößerung zur Unterseite des Bauwerk- oder Fundamentteiles (13) erstellt wird,
• - daß wenigstens im Bereich der Kopferweiterung (10) das aushärtende Füllmaterial (22) mit Armierungen verstärkt wird und
• - daß die Durchgangsbohrung (12) zumindest teilweise mit dem aushärtenden Füllmaterial (22) verfüllt wird, so daß nach Aushärtung des Füllmaterials (22) eine kraft- und farmschlüssige Verbindung zwischen der Kopferweiterung (10) und dem Bauwerk- und Fundamentteil (13) erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gründungselement (9; 31, 32) als Bohrpfahl, Verpreßpfahl oder Fertigteilpfahl ausgebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gründungselement (9; 31, 32) als vorgespannter Bohrpfahl, vorgespannter Verpreßpfahl oder Ortbeton­ rammpfahl ausgebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Gründungsbohrung (11, 26) dem Durchmesser der Bohrung (12) im Bauwerkteil (13) ent­ spricht.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gründungsbohrung (11, 26) in zwei Arbeitsgängen erstellt wird, wobei eine Bohrung vor der Kopferweite­ rung (10) und eine nachher niedergebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bohrung (11) der beiden Gründungsbohrungen (11, 26) gegenüber der anderen Bohrung (26) durchmes­ sergrößer niedergebracht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß stabförmige Armierungen im Bereich der Kopfer­ weiterung (10) eingelegt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopferweiterung (10) und gegebenenfalls die Bohrung (12) im Bauwerkteil (13) mit Stahlfasermörtel (22, 23) gefüllt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein durchmesserkleineres Stützrohr (16) in die Kopferweiterung (10) und/oder die Bauwerkteilbohrung (12) eingebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützrohr (16) als Teil einer Hebeeinrichtung mit einer Lasteinleitungsstange (15) zum Heben des Bau­ werkteils (13) verwendet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Auskragung (17) außen am Stützrohr (16) in einem Übergangsbereich (25) vorgesehen wird, in dem der Durchmesser des Gründungselementes (9) sich zur Kopferweiterung (10) verbreitert.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützrohr (16) mindestens eine Leitung auf­ weist, durch die eine aushärtende Suspension in einen Bereich (25) am Ende des Stützrohres eingebracht wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gründungselement (9; 31,32) mit der Kopferwei­ terung (10) senkrecht oder schräg zum tragenden Bau­ werkteil (13) angeordnet wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erstellung einer gemeinsamen balkenartigen Kopferweiterung (33) mindestens zwei Gründungselemente (31, 32) so nebeneinander angeordnet werden, daß sich deren Kopferweiterungszonen überschneiden.

15. Aufschwenkbohrwerkzeug zum Herstellen einer Bohrung mit einer Durchmessererweiterung, insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren gemäß einem der An­ sprüche 1 bis 14,

• - mit einem zylindrischen Bohrkörper,
• - mit einem im Bohrkörper ausgebildeten Bohrkasten,
• - mit Aufschwenkarmen, welche mit horizontal gerichteten Schwenkachsen im Bohrkasten schwenkbar gelagert sind,
• - mit einer Schneideinrichtung an den Aufschwenkarmen und
• - mit einer Anlenkeinrichtung zum Aufschenken der Aufschwenkarme,

dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Aufschwenkarme (51) quer durch den Bohr­ kasten zum Kastenboden hin erstrecken und sich über­ kreuzen,
daß im Bereich der Überkreuzung in jedem Auf­ schwenkarm (51) eine zur Längsachse des Arms parallele Kulisse (56) ausgebildet ist, und
daß beide Kulissen (56) von einem senkrecht zur Werk­ zeuglängsrichtung angeordneten Bolzen (59) durchdrun­ gen sind, der mit der Anlenkeinrichtung (54) in Verbindung steht.

16. Aufschwenkbohrwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschwenkarme (51) durch die Anlenkeinrichtung zwischen einer Ausgangsposition, in der der Auf­ schwenkarm im wesentlichen im Bohrkasten untergebracht ist und einer Endposition bewegbar sind, in der ein freies Ende der Aufschwenkarme (51) einen horizonta­ len Abstand zur Längsachse des Aufschwenkbohrwerkzeu­ ges aufweist, der wesentlich größer als der Radius des Bohrkastens ist.

17. Aufschwenkbohrwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschwenkarme (51) durch einen Schlitz im Bohr­ kasten aus dem Bohrkasten herausschwenkbar sind.

18. Aufschwenkbohrwerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz im Bohrkasten als Führungsschlitz ausgebildet ist.

19. Aufschwenkbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkasten eine Bodenplatte aufweist und daß die Aufschwenkarme (51) mit mindestens einer Schneideinrichtung (52) in der Ausgangsposition aus der Bodenplatte herausragen und wenigstens einen Teil einer Bohrspitze bilden.

20. Aufschwenkbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkeinrichtung eine nach oben geführte Anlenkstange (54) aufweist.

21. Aufschwenkbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufschwenkbohrwerkzeug (50) zwei Aufschwenkarme (51) aufweist, die mittels horizontal gegenüberliegen­ der Drehlager (53) mit horizontal gerichteten Schwenk­ achsen am Bohrkasten angeordnet sind.

22. Aufschwenkbohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstange (54) koaxial zur Längsachse des Bohrwerkzeuges (50) angeordnet ist.