-
Verfahren zur Herstellung von Betonpfählen im Erdreich und vorher
gefertigter Pfahlabschnitt für das Verfahren Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von Betonpfählen im Erdreich unter Verwendung vorher gefertigter,
mit Bohrungen versehener Pfahlabschnitte und hat zum Zweck, den bekannten Verfahren
anhaftende Nachteile zu vermeiden, die z. B. darin bestehen, daß ein gerades Einbringen
des Pfahles in das Erdreich schwierig ist und daß die Umhüllung des Pfahles mit
einer Zementmörtelschicht in einwandfreier Weise nicht möglich ist. Die Erfindung
besteht darin, daß nach dem üblichen Niederbringen und Entleeren eines Vortreibrohres
die Abschnitte innerhalb des Rohres aufeinandergesetzt, dann mittels einer hydraulischen
Presse vorübergehend stark belastet werden und daß schließlich das Vortreibrohr
bei gleichzeitiger Einpressung von Zementmörtel durch die Längsdurchbohrungen aus
dem Boden gezogen wird. Die Erfindung richtet sich ferner auf einen längsdurchbohrten
Pfahlabschnitt und besteht darin, daß dieser Abschnitt auf der Oberseite einen kegelstumpfförmigen
Ansatz und auf der Unterseite eine entsprechende, jedoch etwas tiefere Aussparung
besitzt, von deren Boden 'die Querdurchbohrungen abzweigen. Wesentlich ist hierbei
entweder die Anordnung der Absätze und Aussparungen, wobei es zunächst gleichgültig
ist, ob entweder der Absatz oder die Aussparung auf der oberen oder unteren Seite
des Abschnittes angebracht sind. Die Verwendung der Aussparungen als Sammelstelle
für die Querdurchbohrungen ist im übrigen eine zweckmäßige Weiterausbildung.
-
Das Vortreibrohr kann aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt sein.
Die einzelnen Betonabschnitte können bewehrt sein. Zwischen dem zusammengesetzten
Pfahl und dem Vortreibrohr bleibt ein geringer Zwischenraum. Zum Einbringen des
flüssigen Betons in die Bohrungen @ der Abschnitte kann ein Rohr verwendet werden,
das in die mittlere Längsbohrung bis unten hin eingebracht wird. Das Vortreibrohr
kann entsprechend der eingeführten Betonmenge stetig oder absatzweise herausgezogen
werden.
-
Für das Verfahren gemäß der Erfindung ist es zweckmäßig, den Pfahl
vor dem Betoneingießen zu belasten, um auf diese Weise die Tragfähigkeit der Grundschicht
festzustellen. Diese Belastung kann durch diejenige Kraft bewirkt werden, die zum
Herausziehen des Vortreibrohres notwendig ist.
-
Zweckmäßigerweise können Rundeisen in die Bohrungen der Abschnitte
eingeführt werden, die später einbetoniert werden. Die Eisen können in üblicher
Weise über den Pfahlkopf geführt und zum Anschluß der Überbauten verwendet werden.
Der
unterste Pfahlabschnitt ist zweckmäßigerweise an seinem unteren Ende so geformt,
daß er zur Übertragung der Last auf die Grundschicht gut geeignet ist. Die Abschnitte
sind im übrigen an den Stoßstellen mit Verzapfungen untereinander ausgerüstet. Zur
'besseren Verbindung der Abschnitte mit dem Beton können die Abschnitte auf ihrer
Außenfläche aufgerauht oder mit sonstigen Aussparungen versehen sein.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt.
-
Fig. i ist ein Längsschnitt durch eine Aus= führungsform eines Pfahles,
der im Bohrloch hergestellt wird.
-
Fig. 2 ist eine Ansicht des oberen Teiles der Fig. i, im rechten Winkel
zur Fig. i gesehen.
-
Fig. 3 ist ein teilweiser Längsschnitt der Herstellung des Pfahles
in einem anderen Augenblick.
-
Fig. 4 zeigt einen Schnitt nach Fertigstellung des Pfahles.
-
Im folgenden soll der Bau eines solchen Betonpfahles beispielsweise
beschrieben werden. Bohrung Es wird eine Bohrung 2 bis zu der tragfähigen Grundschicht
3 mittels der beim Brunnenbau üblichen Verfahren und Werkzeuge durchgeführt. Das
Vortreibrohr 4 wird auf die volle Tiefe herabgesenkt. Der Durchmesser des Bohrloches
richtet sich nach dem größten äußeren Durchmesser des Führungsabschnittes des Mantels.
Proben der Schichten werden dem herausgezogenen Bohrkern entnommen und untersucht.
Wenn eine tragfähige Schicht 3 erreicht ist,- wird mit der Herstellung des Betonpfahles
begonnen. Herstellung des Pfahles Ist das Vortreibrohr 4 auf die volle Tiefe des
Bohrloches herabgesenkt, dann beginnt das Verfahren zur Herstellung des Pfahles
damit, daß in den Mantel 4 ein vorher gegossener unterster Abschnitt 5 eingeführt
wird, der auf der Tragschicht 3 zur Auflage kommt. Nachdem dies geschehen ist, erfolgt
die Bildung des Pfahles dadurch, daß nacheinander vorher gegossene Abschnitte 6
zur Bildung des Pfahles herabgesenkt werden. Bei der dargestellten Form der vorher
gegossenen B3tonabschnitte 6 besteht jeder aus einem hohlzylindrischen Betonkörper
mit einer von oben nach unten sich erstreckenden mittleren Bohrung, 6z, einem zapfenförmigen
Vorsprung oder Ansatz 7 an der Oberfläche und einer Aussparung 8 an der unteren
Fläche. Die Seiten des Ansatzes 7 und der Aussparung 8 sind leicht verjüngt. Die
Aussparung am Boden eines Abschnittes paßt auf den Ansatz des nächstunteren. Die
Tiefe der Aussparung 8 ist größer als die Höhe des Ansatzes 7, so daß ein Hohlraum
9 für den dünnflüssigen Zementmörtel gebildet.wird. Die Aussparung kann auch verwendet
werden zum Angriff der Vorrichtung zum Herabsenken der Betonkörper, welche natürlich
wieder entfernt werden muß, wenn diese in ihre Stellung gebracht sind. In dem Betonkörper
gebildete Querkanäle io verbinden den Hohlraum 9 mit der zylindrischen Außenfläche.
Durch diese Kanäle findet der in die Bohrung 6a eingeführte Zement seinen Weg in
den Mantel 4 und nach dem Herausziehen des Vortreibrohres auch in das Bohrloch 2.
Die Betonkörper sind in der üblichen Weise mittels Rundeisen ii armiert. Die obere
und untere Kante sind bei 6b ausgekehlt, um eine Eingriffsnut für den Zementmörtel
zu schaffen, und die Außenfläche der Körper ist vorzugsweise aufgerauht oder mit
Nuten versehen. Der äußere Durchmesser der Betonkörper 6 ist etwas kleiner als der
innere Durchmesser des Mantels 4. So wird eine Betonsäule von jeder gewünschten
Länge hergestellt, die -den Pfahlkörper bildet. Das Herablassen der vorher gegossenen
Körper kann mittels irgendwelcher geeigneter Vorrichtungen oder mittels einer für
diesen Zweck besonders gebauten Vorrichtung erfolgen.
-
Der nächste Arbeitsvorgang besteht darin, die hergestellte Betonsäule
zu belasten. Die Belastung wird, wie leicht einzusehen, ohne irgend merklichen Verlust
auf den untersten Abschnitt der Säule übertragen, verdichtet die Grundschicht und
drückt das unterste Ende in die tragfähige Grundschicht 3 ein. Dies wird, wie in
der Zeichnung dargestellt, vorzugsweise ausgeführt mit Hilfe einer hydraulischen
Presse 12. Diese hydraulische Presse wirkt auf einen Querkopf, welcher aus zwei
H-förmigen, zwischen zwei Platten 1311 befestigten Querbalken gebildet wird. Die
obere Platte liegt gegen eine lose Unterplatte 13v an, welche mittels Stangen 14
von einer auf dem obern Abschnitt des Mantels 4 festgeklemmten Schelle 15 getragen
wird. An der unteren Platte 13a ist ein kreisförmiger Schuh i3° befestigt zur Einstellung
der Presse 12. Die Platten 1311 erstrecken sich über die volle Länge der Querträger
13 und sind an ihren Enden mit Schlitzen zur Aufnahme der Stangen 14 versehen. Der
Widerstand, den der Stahlmantel dem Herausziehen entgegensetzt, wird so ausgenutzt,
um auf die Säule der Einheiten eine Belastung auszuüben, welche in der Praxis zwischen
etwa 30 bis 6o t entsprechend der Länge des Mantel und der Art der durchsetzten
Erdschichten liegen kann. Die, Presse ist mit =einem Manometer 16 versehen. Wenn
die Anzeige derselben die gleiche bleibt, dann ergibt sich daraus, daß der Pfahl
sich nicht gesetzt hat und daß die Grundschicht imstande ist,
die
ausgeübte Belastung und das Gewicht der Betonsäule zu tragen. So kann eine Gesamtbelastung
auf die Grundschicht an dem untersten Ende 5 des Pfahles ausgeübt und an einem Manometer
der hydraulischen Presse abgelesen werden, welche gleich ist dem Widerstand, den
der Metallmantel dem Herausziehen entgegensetzt, vermehrt um das Gewicht der Betons@ule.
Ein besonderes Helmstück 17 wird vorzugsweise zwischen der Grundplatte der Presse
12 und der oberen Fläche der obersten B-toneinheit 6 verwendet.
-
Die hydraulische Presse wird unter Druck gesetzt, bis die Betonsäule
die gewünschte Belastung erhalten hat oder bis das Vortreibrohr sich zu heben beginnt.
Dann wird das Herausziehen des Rohres fortgesetzt, wie später beschrieben, mittels
einer Kraft, die von dem nicht dargestellten Flaschenzug ausgeübt wird, wobei die
hydraulische Presse entfernt wird.
-
Der nächste Arbeitsvorgang besteht darin, der aufgebauten Betonsäule,
welche im Augenblick teilweise durch den Stahlmantel gestützt wird, eine feste Verbindung
mit dem umgebenden Erdreich zu geben. Dies geschieht in folgender Weise: Eine aus
Abschnitten zusammengesetzte Röhre 18 (siehe Fig. 3) wird durch die mittlere Bohrung
6,7 der aus den Betoneinheiten gebildeten Säule herabgelassen, bis ihr unteres Ende
den für die Aufnahme des flüssigen Zements dienenden Hohlraum g unmittelbar über
der untersten Ei:heit 5 erreicht. Durch diese Röhre wird flüssiger Zementmörtel
unter irgendeinem gewünschten Druck eingeführt. Der flüssige Zement zwängt sich
durch die Ocerkanäle iö in den Raum zwischen der Betonsäule und den anliegenden
Zwischenschichten. Während dieserZementierung werden das Rohr q. und die Röhre 18
nach und nach gehoben oder herausgezogen, bis der ganze-Pfahlkörper reit flüssigem
Zementmörtel umgeben und ausgefüllt ist.
-
So werden die Bohrung 6,1 und alle Hohlräume des Pfahles ausefüllt
und ein wertvoller Betonmantel um die Betonsäule herum auf ihrer ganzen Länge gebildet,
der mit den anliegenden Schichten in Eingriff steht und sich mit ihnen verbindet.
-
Durch die Auskehlungen 6v der oberen und unteren Ränder der Betonkörper
wird an den Fugen zwischen ihnen e:n V-förmiger, mit Zement ausgefüllter Keil gebildet
und der Zement nach dem Abbinden wirksam verankert. Die Außenflächen der Betoneinheiten
sind angerauht oder mit Nuten versehen, wodurch die Haftung des Zementmantels an
der Säule erhöht ist.
-
Wo die Tragschicht oder eine obere Schicht durchlässig ist, wie Schotter
oder Sand, da dringt der Zement unter dem Druck in die Schichten ein und bildet
auf der Säule verdickte Stellen. In Fig. q. ist eine durchlässige Schicht gezeichnet.
Es hat sich infolgedessen auf dem fertigen Pfahl eine Verdickung 2o gebildet.
-
Bevor das Vortreibrohr vollständig herausgezogen wird, wird zweckmäßig
die hydraulische Presse von neuem verwendet, um zu sichern, daß die Einheiten alle
dicht zusammengepreßt werden.
-
Ist die Betonierung beendet, dann wird in die Bohrung 6d bis zu irgendeiner
gewünschten Tiefe eine Stahlstange 2i in den flüssigen Zementmörtel eingeführt,
die als eine Verdichtungsstange wirkt. Ein Teil der Stange zi wird über die Säule
vorstehen gelassen.
-
Nach Ablauf genügender Zeit hat der Zementmörtel abgebunden und sich
mit der fertigen Säule zu einem Körper vereinigt. Er wird daher eine große Oberflächenreibung
gegenüber den Schichten erhalten und ist auch sicher an der Säule verankert.
-
Der fertige, wie oben beschrieben, hergestellte Pfahl kann nun die
Last aufnehmen. Er besitzt zunächst die hervorragenden Eigenschaften, die er gezeigt
hatte, als er der angemessenen und durch Messung festgestellten Belastung unterworfen
worden war. Eine solche Prüfung gibt augenscheinlich ein besseres und zuverlässigeres
Ergebnis, als nach dem alten Verfahren erzielt werden kann, bei welchem die Tragfähigkeit
beurteilt wird durch Messung des Widerstandes, welchF n der Schuh des Pfahles beim
Einrammen des Pfahles entgegensetzt. Ferner ist aber die Belastungsfähigkeit des
Pfahles noch wesentlich vergrößert, da ja die Belastungsprobe gemacht worden war,
bevor die Oberflächenreibung zwischen der Oberfläche des Zementmantels und den Schichten
vorhanden war.
-
Einige neue Merkmale und wesentliche durch die Erfindung erzielte
Vorteile der Erfindung sind die folgenden: a) Eine Probebelastung des fertigen Pfahles
wird vollständig überflüssig.
-
b) Die Überprüfung der Pfahlarbeiten durch Ingenieure, Architekten
oder andere interessierte Personen wird auf das kleinste Maß verringert, da alle
Arbeitsvorgänge zwangsläufig und zuverlässig sind.
-
c) Das Einbringen von Pfählen in wasserhaltigen Boden ist für dieses
System kein Hindernis. Tatsächlich ist das Vorhandensein von Wasser bei dem Verfahren
noch förderlich, indem es eine freiere Wirkung der Zementmörteleinpressung zur Folge
hat.
-
d) Die Pfähle werden während des Verfahrens einer wesentlichen Prüfung
unterworfen, welche die Belastungsfähigkeit der Grundschichten anzeigt. Über dieses
hinaus wird die Belastungsfähigkeit des fertigen Pfahles durch die Reibung an der
Außenfläche noch sehr wesentlich vergrößert.
e) Zur Herstellung
der Pfähle ist nur ein geringer Raum von etwa zwei Metern oberhalb der Pfähle erforderlich.
Die Herstellung kann innerhalb oder in der Nähe von Gebäuden erfolgen, ohne Gefahr
von Erschütterungen, Geräuschen oder anderen Störungen für die benachbarten oder
anliegenden Grundstücke.
-
f) Erforderlichenfalls kann die Herstellung der Pfähle in irgendeinem
Zeitpunkt unterbrochen und später nach Wunsch wieder fortgesetzt werden, ohne daß
der fertige Pfahl darunter leidet.
-
g) Die Pfähle können je nach Wunsch in schräger Lage oder senkrecht
eingebracht werden.
-
h) Die erforderliche Länge der Pfähle kann annähernd genau vorausbestimmt
werden durch Prüfung der Proben, welche beim Bohren aus den Zwischenschichten herausgeholt
werden.
-
i) Für die Ausführung des Verfahrens ist nur ein sehr geringer Raum
erforderlich. Alle für die Arbeiter gefährlichen Arbeiten kommen in Fortfall.