DE4426334A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bodenpfahles - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel­ lung eines Bodenpfahles mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

In der Technik bestehen oftmals Gründungsprobleme, um eine ordnungsgemäße Fundamentierung eines bestehenden oder noch zu errichtenden Bauwerkes zu gewährleisten. Neben dem üblichen Streifenfundament oder einer entsprechenden Bodenplatte werden von daher vielfach auch Bodenpfähle allein oder zusätzlich eingesetzt, wobei beispielsweise derartige Bodenpfähle aus Be­ ton, Stahl oder seltener auch aus Holz bestehen können. Um derartige Bodenpfähle, die sich von Bodenankern dahingehend unterscheiden, daß die Bodenpfähle vorwiegend auf Druck und Bodenanker überwiegend auf Zug beansprucht werden, in den je­ weils zu gründenden Bodenbereich einzutragen, ist es bekannt, einen derartigen Bodenpfahl mit geeigneten Rammvorrichtungen, beispielsweise den an sich bekannten Rammbär, in den Boden einzutreiben.

Ist hingegen ein schonenderer Eintrag des Bodenpfahles er­ wünscht, werden bei den bekannten Verfahren zylindrische Lö­ cher in den Boden gebohrt, die dann anschließend unter Ausbil­ dung des Bodenpfahles mit Beton verfüllt werden. Ein derarti­ ges Verfahren beinhaltet jedoch den Nachteil, daß es relativ aufwendig ist und zudem noch für die Anordnung einer entsprechenden Bohreinrichtung zur Erstellung des Loches stets einen bestimmten Platz erfordert, der nicht in jedem Fall vor­ handen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, mit dem besonders einfach und wirtschaftlich ein Bodenpfahl, ins­ besondere ein auf Druck beanspruchbarer Bodenpfahl, erstellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmales des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Bo­ denpfahles, insbesondere eines auf Druck beanspruchbaren Bo­ denpfahles, wird in dem zu gründenden Bereich zunächst ein zy­ lindrisches doch erstellt. Um dieses zylindrisches doch herzu­ stellen, wird ein Rammhammer, der allgemein auch als selbstge­ triebener Verdrängungshammer bezeichnet wird, verwendet. Hier­ bei wird dieser Rammhammer zusammen mit einem Mantelrohr in den Boden eingerammt, wobei nach Erreichen der gewünschten Tiefe des Loches der Rammhammer unter Zurücklassung des Man­ telrohres aus dem Loch entfernt wird. Anschließend erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verfüllung des Innenraumes des Mantelrohres mit Beton, derart, daß das Mantelrohr als verlorene Schalung in dem Loch verbleibt und somit sicher­ stellt, daß der so erzeugte Bodenpfahl beim Aushärten des Be­ tons die ursprünglich ausgewählte und erforderliche Neigung und/oder Form relativ zur Bodenfläche beibehält.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf. Bedingt dadurch, daß hierbei nicht, wie beim eingangs ge­ nannten Stand der Technik, der fertige Betonpfahl in den Boden gerammt wird, sondern dieser fertige Bodenpfahl erst nach Er­ stellung eines entsprechenden Loches und Einbringung des Man­ telrohres hergestellt wird, sind Beschädigungen des Boden­ pfahles, wie sie bei der zuvor angesprochenen direkten Ramm­ technik auftreten können, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeschlossen. Außerdem läßt sich das erfindungsgemäße Ver­ fahren mit relativ geringen Aufwand anwenden, zumal der hier­ für eingesetzte Rammhammer einen relativ geringen Platzbedarf erfordert. Dies wiederum hat zur Folge, daß das erfindungsge­ mäße Verfahren besonders wirtschaftlich ist, insbesondere auch dann, wenn es zur nachträglichen Sanierung und/oder zur Erhö­ hung der Tragfähigkeit von bestehenden Fundamenten und/oder Bodenplatten im Rahmen von Nachgründungsmaßnahmen angewendet werden. So konnte beispielsweise festgestellt werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere auch wegen des gerin­ gen Platzbedarfes und des relativ geringen technischen Aufwan­ des hervorragend zur Sanierung von Bergsenkschäden an beste­ henden Gebäuden bzw. Gebäudeteile anzuwenden ist, so daß ins­ besondere auch die Gebäude nicht nur von außen sondern insbe­ sondere auch durch die Kellerbodenplatte durch Einbringung von entsprechenden Bodenpfählen nach dem erfindungsgemäße Verfah­ ren saniert und dauerhaft stabilisiert wurden. Dies wiederum führt dazu, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine nur geringe Belästigung der Geschädigten auftritt, zumal durch das erfindungsgemäße Verfahren entsprechenden Boden­ pfähle mit einer extrem kurzen Gesamtbauzeit erstellt werden können. Desweiteren läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch ideal und einfach zur Erstellung von Bodenpfählen, die als einzige oder zusätzliche Fundamentierung dienen, für Ter­ rassen, Garagen oder sonstige Bauteile, anwenden, zumal dann entsprechende aufwendige und möglicherweise manuell zu erstel­ lender Ausschachtungen für die herkömmlichen Streifenfunda­ mente nicht mehr erforderlich sind.

Bedingt dadurch, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Mantelrohr in dem erstellten Loch verbleibt, können mit dem erfindungsgemäße Verfahren auch Bodenpfähle in solchen Boden­ bereichen erstellt werden, die beispielsweise nicht tragende Schichten, wie insbesondere Schluffschichten oder Grundwasser­ adern, umfassen. Auch an schwer zugänglichen Baustellen können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einfach und schnell Bodenpfähle erstellt werden, zumal der hierfür verwendete Rammhammer sowie die entsprechenden Nebenaggregate in der Re­ gel nur ein solches Gewicht aufweist, daß sie von einer Person oder maximal von zwei Personen mühelos transportiert werden kann bzw. können. Als weiterer, wesentlicher Vorteil ist her­ auszustellen, daß die nach dem erfindungsgemäße Verfahren her­ gestellten Bodenpfähle wegen des geringen Platzbedarfes des hierbei verwendeten Rammhammers in unmittelbarer Nähe von be­ stehenden Fundamenten oder darauf errichteten Wandscheiben in den Boden eingebracht werden, wobei der Abstand dann zwischen dem Bodenpfahl und dem bestehenden Fundament bzw. der beste­ henden Wandscheibe abhängig von dem jeweils verwendeten Ramm­ hammer in der Regel weniger als 30 cm beträgt. Bedingt da­ durch, daß der erfindungsgemäß hergestellte Bodenpfahl eine hohe Tragfähigkeit, insbesondere eine hohe Druckbelastung, aufweist, wobei Druckbelastungen zwischen etwa 600 KN und etwa 800 KN ohne weiteres von dem erfindungsgemäß hergestellten Bo­ denpfahl aufgenommen werden, läßt sich der erfindungsgemäß hergestellte Bodenpfahl auch zur nachträglichen Hebung von be­ reits in unerwünschter Weise abgesenkten Fundamenten oder Ge­ bäudeteilen hervorragend einsetzen.

Eine besonders geeignete Ausführungsvariante des erfindungsge­ mäßen Verfahrens sieht vor, daß vor der Verfüllung des Innen­ raumes des Mantelrohres mit Beton eine Armierung in den Innen­ raum des Mantelrohres eingesetzt wird. Die so hergestellten Bodenpfähle weisen abhängig von dem jeweils vorhandenen Unter­ grund hervorragende Tragfähigkeit auf.

Bezüglich der zuvor beschriebenen Ausführungsform des erfin­ dungsgemäße Verfahrens, bei dem in das Mantelrohr vor der Ver­ füllung mit Beton eine Armierung eingesetzt ist, ist festzu­ halten, daß hierbei im Baubereich übliche Armierung verwendet werden kann. Besonders geeignet ist es jedoch, wenn bei dem erfindungsgemäße Verfahren eine Armierung verwendet werden, die als zylindrischer Armierungskorb ausgebildet wird, wobei der zylindrische Armierungskorb mindestens drei axiale Ar­ mierungsstangen, vorzugsweise vier bis sechs Armierungsstan­ gen, umfaßt. Hierbei erstrecken sich diese axialen Armierungs­ stangen insbesondere über die axiale Gesamtlänge des Mantel­ rohres und werden über eine gewendelte Stahlstange miteinander verbunden.

Eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäße Verfahren verwendete einen Armierungskorb, dessen Durchmesser 15% bis 55%, insbesondere 25% bis 45%, kleiner ist als der Innendurchmesser des zuvor in den Boden eingebrachten Mantelrohres. Hierbei besitzt ein derartiger, nach dem erfindungsgemäße Verfahren hergestellter Bodenpfahl dann eine dauerhafte und hohe Druckbelastbarkeit, zumal unter Berücksichtigung der zuvor wiedergegebenen Abstimmung der Durchmesser des Armierungskorbes relativ zum Innendurchmesser des Mantelrohres eine hinreichende Überdeckung der Armierung mit Beton sichergestellt ist, so daß eine Korrosion der Armie­ rung ausgeschlossen ist.

Eine besonders hohe Belastbarkeit des nach dem erfindungsge­ mäße Verfahren hergestellten Bodenpfahles wird dann gewährlei­ stet, wenn in das Mantelrohr vor der Einfüllung des Betons ein Armierungskorb eingesetzt wird, bei dem die einzelnen Wende­ lungen der gewendelten Stahlstange einen axialen Abstand auf­ weisen, der zwischen 60 mm und 200 mm, insbesondere zwischen 80 mm und 150 mm, variiert.

Abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall und den erforderlichen Druckbelastungen des Bodenpfahles richtet sich bei dem erfin­ dungsgemäße Verfahren die Auswahl der axialen Armierungsstan­ gen, die in den zuvor beschriebenen Armierungskorb eingearbei­ tet sind. Insbesondere werden hierfür axiale Armierungsstangen verwendet, die einen Durchmesser zwischen 10 mm und 26 mm, vorzugsweise zwischen 14 mm und 20 mm, aufweisen.

Um dem Armierungskorb die erforderliche Steifheit und Festig­ keit zu verleihen, wird vorzugsweise beim erfindungsgemäße Verfahren ein Armierungskorb eingesetzt, dessen gewendelte Stahlstange einen Durchmesser zwischen 3 mm und 12 mm, insbe­ sondere zwischen 4 mm und 8 mm, aufweist.

Abhängig von den jeweiligen Erfordernissen richtet sich bei dem erfindungsgemäße Verfahren der Winkel, unter dem das Loch relativ zur Horizontalen erstellt wird. Sollen beispielsweise durch Anwendung des erfindungsgemäße Verfahrens Bodenpfähle erstellt werden, durch die das herkömmliche Streifenfundament oder eine Bodenplatte zusätzlich unterstützt wird, substitu­ iert, so bietet es sich an, hier das Loch unter einem Winkel von etwa 90° relativ zur Horizontalen anzuordnen, so daß dementsprechend auch der dann erstelle Bodenpfahl senkrecht in den entsprechenden Bodenbereich eingebracht wird.

Für Sanierungsmaßnahmen an bestehenden Gebäuden oder für spe­ zielle Fundamentierungsmaßnahmen kann dieser Winkel bis zu etwa 45°, relativ zur Horizontalen, verkleinert werden, so daß dementsprechend der dann durch das erfindungsgemäße Verfahren erstellte Bodenpfahl schräg zur Horizontalen in den Boden weist.

Abhängig von der jeweiligen Druckbelastung, der der nach dem erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Bodenpfahl ausgesetzt ist, richtet sich auch die Auswahl der Durchmesser der Löcher bei dem erfindungsgemäße Verfahren. Hierbei variiert dieser Durchmesser des zu erstellenden Loches zwischen etwa 80 mm und 300 mm, insbesondere zwischen 100 mm und 200 mm, wobei bei gut tragfähigen Böden die zuvor genannten kleineren Durchmesser und bei schlechter tragfähigeren Böden die zuvor aufgeführten größeren Durchmesser ausgewählt werden.

Eine besonders geeignete Ausführungsvariante des erfindungsge­ mäße Verfahrens sieht vor, daß vor der Verfüllung des Mantel­ rohres mit Beton das Mantelrohr für eine vorgegebene Länge in axiale Richtung aus dem Loch herausgeführt, insbesondere her­ ausgezogen oder herausgehoben, wird. Hierdurch wird erreicht, daß durch das Herausführen des Mantelrohres für die zuvor an­ gesprochene vorgegebene Länge in diesem unteren axialen Be­ reich keine Schalung des einzufüllenden Betons durch das Man­ telrohr erfolgt, so daß hier dann in der Regel insbesondere bei leicht fließfähigen bzw. verdrängbaren Bodenschichten eine radiale Ausweitung ausgebildet wird, die dann entsprechend mit Beton ausgefüllt wird, so daß ein derartiger Bodenpfahl einen verbreiterten Endabschnitt besitzt, wodurch die Tragfähigkeit des nach dem erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Boden­ pfahles weiter noch vergrößert wird.

Bezüglich der vorgegebenen Länge, um die bei der zuvor be­ schriebenen Ausführungsform des erfindungsgemäße Verfahren das Mantelrohr in axiale Richtung aus dem Loch herausgeführt wird, ist festzuhalten, daß diese vorgegebene Länge zwischen etwa 100 mm und etwa 1000 mm, vorzugsweise zwischen etwa 150 mm und etwa 500 mm, variiert.

Bezüglich des Materials des bei dem erfindungsgemäße Verfahren angewendeten Mantelrohres ist festzuhalten, daß hierfür vor­ zugsweise Kunststoff- oder Metallrohre verwendet werden. Be­ dingt dadurch, daß das Mantelrohr nach seiner Verfüllung mit Beton und Aushärtung desselben keinerlei Funktion mehr auf­ weist und somit im technischen Sinne eine verlorene Schalung darstellt, ist es nicht erforderlich, daß an das Mantelrohr weitere technische Anforderungen, insbesondere Korrosi­ onsfestigkeit, zu stellen sind. Entscheidend hierfür ist, daß das Mantelrohr im wesentlichen die erforderliche Steifheit und Festigkeit besitzt, so daß es weder beim Verfüllen mit Beton noch aufgrund des herrschenden Bodendruckes in sich zusammen­ fällt.

Wie bereits vorstehend ausgeführt ist, läßt sich das erfin­ dungsgemäße Verfahren sowohl bei der Erstellung von entspre­ chenden Fundamenten als auch bei der Sanierung oder Verstei­ fung von bestehenden Fundamenten besonders günstig und wirt­ schaftlich einsetzen. Dies gilt insbesondere dann, wenn mit Hilfe des erfindungsgemäße Verfahrens mindestens ein Boden­ pfahl im Bereich des bestehenden Fundamentierung eines bereits errichteten Gebäudes oder Gebäudeteils angeordnet wird, wobei hier dann insbesondere die Vorteile auftreten, die eingangs bei dem erfindungsgemäße Verfahren beschrieben sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäße Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Auf einem Versuchsgelände wurden zwei, nachfolgend mit Druck­ pfahl I und Druckpfahl II bezeichnete Bodenpfähle hergestellt, wobei zu diesem Zweck zunächst ein entsprechendes senkrechtes Loch unter Verwendung eines Rammhammers (Grundomat; TT-Tracto- Technik) hergestellt wurde. Hierbei wurde mit Erstellung des Loches gleichzeitig ein PVC-Mantelrohr mit einem Durchmesser DN 163 in das Loch eingetrieben. Nach Erreichung einer End­ tiefe von 5,5 m bis 6 m, wurde der Rammhammer unter Beibehal­ tung des Mantelrohres im Loch aus dem Loch herausgezogen, so daß anschließend in beide Löcher ein Armierungskorb eingeführt werden konnte. Hierbei wies der zylindrische Armierungskorb vier axiale Armierungsstangen (Torstahl) mit einem Durchmesser von 16 mm sowie einen 6 mm starker Wendelstahl auf, wobei der Durchmesser des Armierungskorbes 90 mm und der Abstand von benachbarten Wendelungen 100 mm betrug.

Nach Anordnung der zuvor genannten Armierung wurde Beton in den Innenraum des armierten Mantelrohres eingefüllt, wobei es sich bei diesem Beton um die Qualitätsstufe B 25 handelte.

Nach einer Abbindezeit von 28 Tagen wurden Druckbelastung der Druckpfähle I und II vorgenommen. Die Ergebnisse dieser Druck­ belastungen sind in den Abb. 1 und 2 wiedergegeben. Hierbei zeigt die X-Achse den jeweils aufgebrachten Druck, während auf der negativen Y-Achse die Setzung des Druckpfahles in mm wiedergegeben ist.

Ergänzend hierzu wurde unmittelbar neben dem Druckpfahl I eine ca. 7 m tiefe Schürfgrube angelegt, um festzustellen, wie der Bodenschichtaufbau im Bereich des Druckpfahles I war und in wie weit der Druckpfahl I nach Druckbelastung eine Lotabwei­ chung in der X- und Y-Achse zeigt.

Aufgrund der Schürfgrube konnte festgestellt werden, daß bis zu einer Tiefe von etwa 4,7 m, gerechnet ab Geländeoberkante, der Untergrund aus einer Schluffschicht bestand, so daß der Druckpfahl I, der bis zu einer Tiefe von 5,8 m im Boden ange­ ordnet war, mit seinem unteren Endabschnitt eine Einbindetiefe in Kies von etwa 1,1 m besaß.

Die Lotabweichung des Druckpfahles I sowohl in der X- als auch in der Y-Achse betrug nach Beendigung der Belastungsversuche jeweils 5 cm.

Die Schluff-Bodenschicht wies bei der Untersuchung mit der schweren Rammsonde Schlagzahlen zwischen 0 und 5 auf, während die zuvor beschriebene Kies-Schicht Schlagzahlen mit der schweren Rammsonde von etwa 80 besaß.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines Bodenpfahles, insbesondere eines auf Druck beanspruchbaren Bodenpfahles, bei dem in dem zu gründenden Bodenbereich ein zylindrisches Loch erstellt und das zylindrische Loch anschließend mit Beton verfüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erstellung des zylindrischen Loches ein Rammhammer verwendet wird, daß der Rammhammer zu­ sammen mit einem Mantelrohr in den Boden eingerammt wird, daß nach Erreichen der gewünschten Tiefe des Loches der Rammhammer unter Zurücklassung des Mantelrohres aus dem Loch entfernt und hiernach der Innenraum des Mantelrohres mit Beton verfüllt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Verfüllung des Innenraumes mit Beton eine Armierung in den Innenraum des Mantelrohres eingesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Armierung verwendet wird, die als zylindrischer Armierungskorb ausgebildet ist, wobei der zylindrische Armierungskorb minde­ stens drei axiale Armierungsstangen umfaßt, die über eine ge­ wendelte Stahlstange miteinander verbunden werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Armierungskorb verwendet wird, dessen Durchmesser 15% bis 55 %, insbesondere 25% bis 45%, kleiner ist als der Innendurch­ messer des zuvor in den Boden eingebrachten Mantelrohres.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Armierungskorb eingesetzt wird, bei dem die einzelnen Wendelungen der gewendelten Stahlstange einen axialen Abstand zwischen 60 mm und 200 mm, insbesondere zwischen 80 mm und 150 mm, aufweisen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Armierungskorb in das Mantelrohr eingesetzt wird, dessen axiale Armierungsstangen einen Durchmesser zwi­ schen 10 mm und 26 mm, insbesondere zwischen 14 mm und 20 mm, aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Armierungskorb eingesetzt wird, dessen ge­ wendelte Stahlstange einen Durchmesser zwischen 3 mm und 12 mm, insbesondere zwischen 4 mm und 8 mm, aufweist.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch unter einem Winkel zwischen 90° und 45°, relativ zur Horizontalen, erstellt wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Loch mit einem Durchmesser zwischen 80 mm und 300 mm, insbesondere zwischen 100 mm und 200 mm, er­ stellt wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor Verfüllung des Mantelrohres mit Beton das Mantelrohr für eine vorgegebene Länge in axiale Richtung aus dem Loch herausgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Länge zwischen etwa 100 mm und etwa 1000 mm, vorzugsweise zwischen etwa 150 und etwa 500 mm, variiert.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bodenpfahl im Bereich der bestehenden Fundamentierung eines bereits errichteten Gebäudes angeordnet wird.