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Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich
auf Abdeckungsträger,
wie sie in der Bauindustrie über den
Oberkanten von Gründungspfählen gebildet
werden, und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf ein verbessertes
Verfahren bzw. eine verbesserte Vorrichtung für die Bildung eines Abdeckungsträgers für unter
Verwendung von Erdbohrern hergestellte Gründungspfähle.
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Ein bekanntes Verfahren für den Bau
von unterirdischen Wänden
durch Bildung einer Reihe von nebeneinander stehenden oder einander
berührenden
oder einander fast berührenden
Betonpfählen unter
Verwendung von Endlos-Erdbohrern
(CFA-Verfahren) ist das Verfahren gemäß der Beschreibung in der britischen
Patentanmeldung GB 2303868A. Dieses Verfahren zur Herstellung von
Pfählen
unter Einsatz von Endlos-Erdbohrern besteht aus den Schritten des
Eindrehens des Erdbohrers in den Boden, des anschließenden Herausziehens
mit oder ohne Drehen des Erdbohrers und dem gleichzeitigen Einpumpen
von Beton am unteren Ende zur Bildung eines Betonpfahls. Vor dem
Aushärten
des Betons können
auch Bewehrungselemente in den Beton eingebracht werden, um die
Festigkeit der Konstruktion zu erhöhen.
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Es gibt drei bekannte Verfahren für den Bau einer
solchen Wand. Das einfachste Verfahren ist die Bildung einer durchgehenden
Wand aus unter Verwendung von Erdbohrern hergestellten, in einer
Reihe angeordneten, sich nicht berührenden Pfählen. Hierbei handelt es sich
um einen relativ einfachen Arbeitsgang; wegen des Zwischenraums
zwischen den Pfählen
ist die Mauer nicht wasserdicht.
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Ein Alternativverfahren ist die Ausbildung
einer Wand aus ineinandergreifend ausgebildeten Pfählen. Bei
diesem Verfahren erfolgt die Bildung einer Reihe von "Mutterpfählen" bei
denen die Füllung mit
einer Magerbetonmischung erfolgt. Es wird keine Bewehrung verwendet.
Anschließend
erfolgt die Bildung einer passenden Reihe von "Vaterpfählen" durch
mittiges Ausbohren der Zwischenräume
zwischen je zwei nebeneinander angeordneten Mutterpfählen unter
Einschnitt in die magere Betonmischung. Jeder Vaterpfahl wird anschließend auf
die übliche
Art und Weise betoniert und mit Bewehrung ausgestattet, so dass
man eine Reihe von bewehrten Hartbetonpfählen erhält, deren Zwischenräume aus den
aus Magerbeton gebildeten Mutterpfählen bestehen. Hierbei handelt
es sich um eine wesentliche Verbesserung gegenüber der Wand, die man mit durchgehend
angeordneten, mit Erdbohrern hergestellten Pfählen erhält, jedoch erfordert es eine
hohe Genauigkeit beim lotrechten Einbringen der Gründungspfähle, und
auch die vollständige
Wasserdichtigkeit ist wegen der Eigenschaften des für die Bildung
der Mutterpfähle
verwendeten Magerbetons nicht gewährleistet.
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Das Verfahren, dass die höchste Integrität der Konstruktion
liefert, ist als schneidende Pfahlgründung bekannt. Das Verfahren ähnelt dem
oben beschriebenen Verfahren mit ineinandergreifend ausgebildeten
Pfählen,
jedoch wird sowohl für
die Mutter- als auch die Vaterpfähle
Hartbeton verwendet. Das bedeutet, dass der Erdbohrer bei der Bildung
der Vaterpfähle
Beton aus den gehärteten
Mutterpfählen
schneiden muss. Hierbei handelt es sich um ein schwieriges, zeitraubendes
Verfahren, das erheblichen Verschleiß des Erdbohrers mit sich bringt. Das
Verfahren liefert jedoch eine Wand, die hinsichtlich der Beständigkeit
gegen Wassereindringen hervonagende Integrität besitzt.
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Bei allen diesen Verfahren, auch
bei allgemeinen Pfahlgründungsverfahren,
bei denen eine Gruppe von Pfählen
relativ dicht zueinander stehend gebildet wird, ist es häufig erwünscht, einen
Abdeckungsträger über den
Pfählen
in Bodenhöhe
oder dicht in Bodennähe
zu bilden. Dieser Abdeckungsträger
liefert eine solide, im wesentlichen plan verlaufende Fläche, auf
der Bauten errichtet werden können,
und die den Vorteil hat, dass eine unterschiedliche Pfahlsenkung
oder Pfahlbewegung kompensiert wird. Solche Abdeckungsträger werden
häufig
in einer den Pfahldurchmesser überschreitenden
Breite ausgeführt
und haben eine Tiefe im Bereich von typisch 0,5 m.
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Es ist möglich, bereits früher installierte
Pfähle
hierfür
vorzubereiten, indem man entlang der Linie der Pfähle einen
Graben aushebt, den Beton am oberen Ende der einzelnen Pfähle ausbricht
und die Stahlbewehrung freilegt, so dass ein mehrere Pfähle übergreifender
Abdeckungsträger
gegossen werden kann. Hierbei handelt es sich um einen ineffizienten Prozess,
der die Toleranzeinhaltung bei der Installation von Gründungspfählen nicht
begünstigt.
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Vor dem Beginn der Bildung von Gründungspfählen werden
oft zeitweilige Führungsmauern
in Bodenhöhe
gegossen; ihre Tiefe reicht bis ca. zur Unterkante des gewünschten
Abdeckungsträgers; das
Vergießen
erfolgt unter Einsatz von im Handel erhältlichen Distanzstücken aus
Styropor, die das erwartete Profil der fertigen Wand nachbilden.
Die Styroporstücke
können
vor Beginn der Pfahlbildung entfernt werden, können aber auch in ihrer Lage
belassen werden und werden dann vom Erdbohrer zerkleinert und in
den Erdboden geschoben, während
die erhaltenen Führungswände dann
für das
Zentrieren des Erdbohrers und zur Verbesserung der Toleranz benutzt
werden. Das ist besonders bei der Bildung von Pfahlgründungswänden wichtig,
weil die einzelnen Pfähle
hier so genau wie möglich
parallel zueinander verlaufen müssen,
um die Integrität
der Konstruktion der Verbundwand zu erreichen. Durch die Verwendung
von Führungswänden wird
eine zusätzliche
lotrechte Stabilität
während
des Einbringens der Pfähle
erreicht, obwohl zu beachten ist, dass der für die Pfahlbildung verwendete
Erdbohrer beim Eindrehen in den Boden wegen der herrschenden Bodenverhältnisse
immer noch ungleichmäßigen seitlichen Belastungen
ausgesetzt sein kann. Nach Fertigstellung der Pfähle werden die zeitweiligen
Führungswände entfernt,
die Oberkanten der Pfähle
ausgebrochen und die Stahlbewehrung wird freigelegt. In Bodenhöhe wird
dann eine Deckschicht (Kleinschlag oder Splitt) aufgebracht und
eine Verschaltung gebaut, die eine Form für den gewünschten Abdeckungsträgers zum
Füllen
auf die übliche
Art und Weise bildet. Dieses Verfahren besitzt eine Anzahl von Nachteilen.
Zunächst
ist es sehr zeitaufwendig, und das Ausbrechen des ausgehärteten Betons
am oberen Ende der fertigen Pfähle
ist mit hohen Kosten verbunden. Zweitens werden die Führungswände im Nachhinein
unbrauchbar, also. Drittens sind die Styropor-Distanzstücke meistens überdimensioniert, was
dazu führt,
dass der Erdbohrer für
die Pfahlausbildung innerhalb der Führungswände mit sehr viel Spiel arbeitet,
häufig
mit bis zu 10 cm oder noch mehr, was zu erheblicher Ungenauigkeit
hinsichtlich der Position und geringem seitlichen Halt führen kann.
Der Grund für
die Überdimensionierung
der Styropor-Distanzstücke
liegt darin, dass gewährleistet
sein muss, dass nach dem Gießen
der zeitweiligen Wände
ausreichend Platz für
das Einbringen des Erdbohrers vorhanden sein muss. Schließlich ist
das für
die Distanzstücke
verwendete Styropor nicht besonders umweltfreundlich und kann bei
der Entsorgung die Umgebung verschmutzen. Eine chemische Entfernung
des Styropors ist noch weniger wünschenswert,
weil hierzu organische Lösungsmittel verwendet
werden müssen,
die toxisch wirken und die Umwelt schädigen können.
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Nach einem ersten Gesichtspunkt der
gegenwärtigen
Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Bildung eines Abdeckungsträgers über zwei oder
mehreren Pfählen,
das aus nachfolgenden Schritten besteht:
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i) Herstellung einer Ausschachtung
im Boden;
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ii) Errichtung einer im voraus gegossenen oder
vorgefertigten Führungsmauerkonstruktion
in der Ausschachtung, wobei die Führungswandkonstruktion an mehreren
Stellen der Führungswandkonstruktion
Mittel für
die Aufnahme und die Führung eines
Erdbohrers entlang seiner Längsachse
aufweist;
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iii) Bildung einer Mehrzahl von in-situ
gegossenen Pfählen
durch Eindrehen eines Erdbohrers in den Boden und die Verwendung
von in der Führungswandkonstruktion
angeordneten Mitteln zur Aufnahme und Führung des Erdbohrers;
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iv) Entfernung der Führungswandkonstruktion
und Rückfüllung der
Ausschachtung mit Beton zu Bildung des Abdeckungsträgers.
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Vorzugsweise ordnet man zwischen
der Führungswandkonstruktion
und den Seiten der Ausschachtung vor der Pfahlbildung Verschalungselemente
an, um die Form für
den Abdeckungsträger genau
zu definieren. Die Verschalungselemente verbleiben in ihrer Lage,
während
die Führungswandkonstruktion
entfernt und der Raum zwischen den Verschaltungselementen mit Beton
gefüllt
wird.
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Vorzusgweise sollte auch eine Deckschicht auf
dem Boden der Ausschachtung aufgetragen werden, um die Ausbildung
einer Oberflächenschicht
zu erleichtern, die dann die Unterseite des Abdeckungsträgers bildet.
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Durch die Verwendung einer wiederverwendbaren,
vorgefertigten oder gegossenen Führungswandkonstruktion
werden die Zeit- und Materialverschwendung durch die Errichtung
einer Führungswandkonstruktion
in-situ sowie die
Notwendigkeit der Verwendung von Einweg-Styropor-Distanzstücken vermieden. Des weiteren
entfällt
wegen des Einbringens der die Konfiguration des Abdeckungsträgers bestimmenden
Verschalungselemente vor Beginn der Bildung der Pfähle die
Notwendigkeit eines Ausbrechens der Oberkanten der ausgehärteten Betonpfähle vor
dem Gießen
des Abdeckungsträgers – überschüssiger Beton
und Aushub, die in die Führungswandkonstruktion
und/oder zwischen die Verschalungselemente fallen könnten, können vor
dem Aushärten
des Betons entfernt und beispielsweise zwischen den Verschalungselementen
und den Seiten der Ausschachtung als Füllstoff benutzt werden.
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Im allgemeinen werden die Verschalungselemente
bündig
gegen jede Außenseite
der Führungswandkonstruktion
liegend angeordnet. Wird ein breiterer Abdeckungsträger benötigt, dann
können
die Verschalungselemente an einer beliebigen Stelle zwischen den
Außenseiten
der Führungswand
und den Seiten der Ausschachtung angeordnet werden. Als Alternative,
wenn ein schlankerer Abdeckungsträger benötigt wird, können Distanzstücke an den
Innenseiten der Verschalungselemente plaziert werden, sobald die
Führungswandkonstruktion
entfernt worden ist.
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Bei der Bildung der Pfähle erfolgt
das Betonieren gewöhnlich
bis Bodenhöhe
unter Zurückziehen
des Erdbohrers, und das Einbringen eines Bewehrungselements erfolgt
vor dem Aushärten
der Betonmasse. Es ist wünschenswert,
diese Bereiche der Führungswandkonstruktion
in der Nähe
des Bereichs der Pfahlbildung abzudecken, um das Risiko des Verschüttens von
Aushub und/oder von überschüssigem Beton
in Bereiche zu vermeiden, in denen diese unerwünscht sind. Die Entfernung
von überschüssigem Aushub
und/oder Beton, beispielsweise im Bereich zwischen den Seiten der
Ausschachtung und den Verschaltungselementen, kann entweder manuell
oder unter Verwendung einer Schlammpumpe o. ä. vorgenommen werden.
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Nach der Installation aller Pfähle wird
die Führungswandkonstruktion
entfernt, und der Abdeckungsträger
kann danach sofort durch Füllen
der Verschalungselemente mit Beton hergestellt werden. Dabei kann
auch eine Bewehrung eingebracht werden. Hiermit lässt sich
die Bauzeit gegenüber
traditionellen Methoden um mehrere Wochen verkürzen.
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Das Verfahren gemäß der gegenwärtigen Erfindung
beschränkt
sich nicht auf die Bildung von Abdeckungsträgern für Pfahlwände, sondern eignet sich auch
für Anwendungen,
bei denen Pfahlgruppen einen Abdeckungsträger erhalten sollen. Einzelne oder
mehrere Pfähle
können
zu Gruppen zusammengestellt und mit einem Abdeckungsträger versehen
werden. So kann z. B. eine aus vier Pfählen bestehende Gruppe so gegossen
werden, dass sie die Ecken eines Vierecks bildet, wonach der Abdeckungsträger anschließend in
Form einer großen Platte
auf den Pfählen
ausgeführt
wird. Die Platte kann je nach den Anforderungen viereckig, dreieckig, rechteckig,
kreisförmig
usw. ausgeführt
werden.
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Nach einem zweiten Gesichtspunkt
der gegenwärtigen
Erfindung wird eine Führungswandkonstruktion
zur Verwendung bei der Bildung des Abdeckungsträgers eingesetzt, die sich aus
einer Anzahl von vorgeformten Elementen zusammensetzt, die Öffnungen
für die
Aufnahme und die Führung
des Erdbohrers für
die Pfahlgründung
entlang seiner Längsaxis
an mehreren Stellen der Führungswandkonstruktion
aufweisen.
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Die Führungswandkonstruktion kann
ein einfaches Beton- oder Metallelement mit Öffnungen für die Aufnahme und die Führung eines
Erdbohrers für die
Gründungspfähle sein.
Dies führt
jedoch zu einer gewissen Beschränkung
hinsichtlich der einsetzbaren Erdbohrerdurchmesser, sowie hinsichtlich
der Anordnung der Pfähle,
die einen Abdeckungsträger erhalten
sollen.
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Vorteilhafterweise besteht die Führungswandkonstruktion
daher aus wenigstens zwei einander gegenüberliegenden Wandstücken mit
Haltevorrichtungen auf ihren Stirnflächen und wenigstens einem Einsatz,
der so ausgebildet ist, dass er lösbar von den Befestigungsmitteln
gehalten wird, und dessen Form einzeln oder kombiniert eine oder
mehrere Öffnungen
definiert, die so geformt sind, dass sie einen Erdbohrer für die Pfahlgründung aufnehmen
und führen
können.
Mit der gleichen Führungswandkonstruktion
lassen sich unterschiedliche Einsätze verwenden, so dass Erdbohrer
mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt werden können und
eine gewisse Flexibilität
der Position je nach der Verteilung de Haltevorrichtungen auf den
einander gegenüberliegenden
Flächen
der Wandstücke
gewährleistet
ist. Die Wandstücke
können
als Beton-Fertigteile, aus Metallblechen oder einem anderen, geeigneten Werkstoff
hergestellt; das Gleiche gilt für
die Einsätze.
Die Haltevorrichtungen können
als Metallansätze o. ä. ausgeführt sein,
oder man kann eine andere, geeignete Anordnung verwenden, mit der
die Einsätze lösbar und
ohne eine seitliche Beweglichkeit zwischen den Wandelementen zentriert
werden können.
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Vorzugsweise hat der wenigstens eine
Einsatz eine solche Form, dass er eine Öffnung für den Erdbohrer für die Gründungspfähle bildet,
die beim Eindrehen des Erdbohrers für die Gründungspfähle nicht mehr als 50 mm seitliches
Spiel gestattet. Bei manchen Ausführungsformen können die
Einsätze so
geformt sein, dass nicht mehr als 25 mm Spiel, nicht mehr als 10
mm Spiel oder sogar nicht mehr als 5 mm Spiel zulässig ist.
Dieser Genauigkeitsgrad lässt
sich erreichen, weil die Einsätze
gemeinsam mit der Führungswandkonstruktion
als Ganzes nicht in-situ gegossen werden, sondern unter kontrollierten Bedingungen
im voraus gegossen oder vorgefertigt werden, so dass die Unsicherheit
bei einer Ausführung
in-situ vermieden wird. Somit lassen sich gegenüber dem bekannten Stand der
Technik ein viel höherer
Positions-Genauigkeitsgrad
und die seitliche Sicherung des Erdbohrers erreichen.
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Zum besseren Verständnis der
gegenwärtigen
Erfindung und ihrer Realisierung wird diese jetzt anhand der beiliegenden
Abbildungen beispielhaft beschrieben.
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1 zeigt
eine Aufsicht auf eine Führungswandkonstruktion
gemäß der gegenwärtigen Erfindung;
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2 zeigt
einen Schnitt durch die Konstruktion in 1; und
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3 zeigt
eine Stufe der Bildung eines Abdeckungsträgers nach der Installation
der Pfähle
und nach dem Entfernen der Führungswandkonstruktion.
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1 zeigt
eine Führungswandkonstruktion 1,
bestehend aus einander gegenüberliegenden Wandstücken 2,
jeweils mit einer Anzahl von Haltevorrichtungen 3 auf den
einander gegenüberliegenden
Seiten. Die Haltevorrichtungen 3 sind für die Aufnahme einer Anzahl
von Einsätzen 4 zwischen
den Wandstücken 2 so
ausgeführt,
dass sich die Einsätze entfernen
lassen, aber eine wesentliche seitliche Bewegung nicht möglich ist.
Die speziellen, auf 1 und 2 dargestellten Wandstücke 2 sind
als vorgefertigte Betonteile ausgeführt und weisen eine Dicke von
300 mm, eine Tiefe von 500 mm und eine Länge von 3 m auf und sind an
ihren Enden verschwalbt ausgeführt,
so dass sie miteinander verriegeln werden können. Das Nettogewicht jedes
Wandstücks 2 liegt
bei unter 2000 kg, so dass einfacher Transport unter Verwendung
von kommerziellen Hebegeräten möglich ist.
Es ist auch zu bemerken, dass die Wandstücke 2 beliebige geeignete
Abmessungen haben dürfen.
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Die in der gegenwärtigen Ausführungsform dargestellten Einsätze 4 haben
ein Sanduhrprofil, das eine für
die Aufnahme eines (nicht dargestellten) Erdbohrers entlang seiner
Längsachse
ausgebildete Öffnung 5 bildet,
wenn sich zwei Einsätze 4 zwischen nebeneinanderliegenden
Paaren von Haltevorrichtungen 3 befinden. Zwischen den
Wandstücken 2 und
den Einsätzen 4 können Styropor-Dichtbeilagen 6 angeordnet
werden. Eine abnehmbarer Abdeckung 7 soll ein Eindringen
von Beton oder Aushub in angrenzende Teile der Führungswandkonstruktion während des
Installierens von Pfählen
verhindern.
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2 zeigt
die Führungswandkonstruktion 1 auf 1 in Querschnittdarstellung
in einem Graben B. Der Boden des Grabens besitzt eine Deckschicht 9 zur
Definition der Basis des Abdeckungsträgers, während sich ein Verschalungselement 10 auf
jeder der Außenseiten
der Wandstücke 2 befindet.
Die Lücke
zwischen den Außenseiten
der Verschalungselemente 10 und den Seiten des Grabens 8 kann
mit Magerbeton oder Aushub und Betonrückständen gefüllt werden, die während des
Installierens von Pfählen
anfallen.
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Danach werden eine Anzahl von in-situ
gegossenen Pfählen 11 durch
Eindrehen eines (nicht dargestellten) Erdbohrers in den Boden durch
die Öffnung 5 gebildet,
und Bewehrungen 12 werden in den frisch gegossenen Beton
der Gründungspfähle eingebracht
, ehe die Führungswandkonstruktion 1 entfernt wird.
Anschließend
wird der Raum 10 zwischen den Verschalungselementen zur
Herstellung des Abdeckungsträgers
mit Beton gefüllt.