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Einrichtung zur Herstellung von Ortpfählen mit auffaltbarem Mantel
Beim Patent 618 q.9o werden zur Herstellung von Ortpfählen usw. z. B. Blechkörper
verwendet, die aus einem gefalteten Mantel bestehen und unten und oben geschlossen
sind. Die dort zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen solche Körper,
die unten und oben eine kegelförmige Spitze besitzen.
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Solche Spitzen haben verschiedene Nachteile, da einerseits bei der
Herstellung des ausdehnungsfähigen (gefalteten) Blechmantels die Überführung in
eine Spitze schwierig und kostspielig ist. Andererseits hat die geschlossene Blechspitze
am Fuße des Pfahles den Nachteil, daß sich die Spitze unter Umständen nicht von
Anfang an unter größerem Druck auf das Erdreich auflegt und dabei die Tragfähigkeit
des unter der Spitze befindlichen Erdreichs nicht voll ausgenutzt wird. Ferner hat
die Spitze am oberen Ende des Blechmantels den Nachteil, daß das Einbringen bzw.
Einschleusen von Beton usw. schwierig ist, da das Zuführungsrohr nur einen verhältnismäßig
geringen Querschnitt aufweisen kann.
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Durch die vorliegende Erfindung werden die beschriebenen Nachteile
behoben. Sie besteht im wesentlichen darin, daß der untere Abschluß des offenen
und sich nicht verjüngenden Mantels durch einen Betonpfropfen gebildet wird, ferner
in einer zweckmäßigen Ausbildung des Abschlusses des oben offenen Mantels und dessen
Anschluß an die Betonschleuse. Die Erfindung hat schließlich noch eine Einrichtung
zur Überwachung der Aufweitung des Mantels zum Gegenstande.
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Die Abb. i bis 6 der Zeichnung zeigen Anwendungsbeispiele der Erfindung.
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Die Abb. i und z zeigen die neue Ausbildung des unteren Mantelabschlusses
und die Abb. 3 bis 5 denjenigen am oberen Ende des Pfahles. Die Abb. i bis 5 zeigen
sämtlich Schnitte durch die Pfahlachse. Der Vollständigkeit halber ist in Abb. 6
der Horizontalschnitt durch den gefalteten Blechmantel im Prinzip beispielsweise
dargestellt.
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Abb. i stellt einen gefalteten, unten offenen Mantel a, z. B. aus
Blech, dar, der als oberen Abschluß zunächst noch eine Spitze b besitzt. Dieser
Blechmantel wird in geeigneter Weise in das Erdreich eingebracht, z. B. mit Hilfe
eines Vortreibrohres, in das der Blechmantel hineinpaßt. Dieses Vortreibrohr kann
z. B. vermittels Ausbohren des Erdreichs abgesenkt werden, so daß dann der Blechmantel
in das Vortreibrohr eingeführt und letzteres wieder gezogen werden kann. Hierbei
wird ein Vortreibrohr mit möglichst geringem Durchmesser, der aber genügend groß
ist, um den gefalteten Mantel a in 'dieses einführen zu
können,
gewählt. Da das Absenken des Vortreibrohres naturgemäß um so geringere Kosten verursacht,
je kleiner sein Durchinesser ist, so wird auch der Mantel d so eng gefaltet, wie
für die praktische Verwendbarkeit zweckmäßig und vorteilhaft ist. Auf jeden Fall
kann der Durchmesser des Vortreibrohres wesentlich geringer gewählt werden, als
der Durchmesser des fertigen Pfahles beträgt. Der in Abb. r dargestellte Mantel
a sei beispielsweise auf die beschriebene Weise in das Erdreich eingebracht, indem
er in ein abgesenktes Vortreibrohr eingeführt wurde und letzteres wieder gezogen
worden ist. Die obere Begrenzung des Erdreichs ist durch die Linie c angedeutet.
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Das Druckmittel wird durch ein Rohr d eingeführt, auf welchem eine
Schleuse e aufgesetzt ist. Die Schleuse e besitzt die Verschlüsse f und g. Als Druckmittel
ist in diesem Beispiel Druckluft angenommen, die durch die Leitung la mit den Abzweigungen
i bzw. k zugeführt wird. In diesen Leitungen sind Dreiweghähne L bzw. in
eingebaut, durch die einerseits die Zufuhr von Druckluft abgesperrt und anderseits
die Druckluft aus der Schleusenkammer n bzw. aus dem Raum o nach außen, d. h. ins
Freie, abgelassen werden kann.
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Da der Mantel a unten offen ist, so. befindet sich das etwa vorhandene
Grundwasser vor der Zuführung von Druckluft in dem Raum o außerhalb und innerhalb
des Mantels auf gleicher Höhe, die durch die Linie y angedeutet ist.
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Zunächst seien die Hähne f, Z, m geschlossen, und in die Schleusenkammer
ra sei bei offener Klappe g Zementmörtel z eingeführt worden. Hierauf wird der Hahn
»a geöffnet, damit Druckluft in den Raum o eintritt, und das darin befindliche Grundwasser
unten herausdrückt. Der Hahn in wird dann wieder geschlossen. Hierauf wird die Klappe
g geschlossen, und die Hähne f und l werden geöffnet, so daß die Druckluft
Mörtel aus @ der Dämmer it in den Räum o drückt. Dieser Mörtel sammelt sich am unteren
Ende des Mantels a an und bildet einen dichtenden Abschluß p. Infolgedessen kann
der Luftdruck im Raum o von der Kammer n her oder durch Öffnen des Hahnes m gesteigert
werden, so daß der Mörtel p kräftig gegen -das Erdreich gepreßt wird. Dabei wird
vielleicht ein Teil dieses Mörtels in- das Erdreich eindringen und vielleicht auch
außen am Mantel a etwas hochsteigen, bis schließlich die Abdichtung des unten offenen
Mantels a immer vollkommener wird und der Druck im Raum o so weit gesteigert werden
kann, daß sich der Mantel a allmählich vollkommen ausdehnt. Dabei wird der Blechmantel
seitlich kräftig gegen das Erdreich gepreßt und .dadurch auch ein Hochsteigen des
Mörtels p außerhalb des Mantels a
immer mehr erschwert. Durch Einschleusen
von neuem Mörtel wird der aus dem Raum o nach unten etwa ausgetretene Mörtel p ergänzt
und die durch die Erweiterung des Mantels notwendige größere Mörtelmenge zugeführt.
Bei weiterem Einschleusen von Mörtel wird der durch Ausdehnung des Mantels a entstandene
vergrößerte Raum o schließlich vollständig ausbetoniert und auf diese Weise der
Ortpfahl hergestellt. Zwecks Einbringen von Mörtel in die Schleusenkammer ia wird
jeweils der Hahn f geschlossen und der Dreiweghahn L so gestellt, daß die
Leitung h abgestellt bleibt, während die Luft der Kaminer n nach außen ins Freie
gelangt. Sobald dann der Mörtel bei offener Klappe g eingefüllt ist, wird diese
geschlossen, der Hahn l so gestellt, daß Druckluft zugeführt wird, und der Hahn
f geöffnet. Um im weiteren den Mörtel in den Raum o besser einschleusen zu können,
kann es evtl. zweckmäßig sein, den im Raum o vorhandenen Luftdruck etwas zu ermäßigen.
Das kann vermittels des Dreiweghahnes m. herbeigeführt werden, indem dieser so gestellt
wird, daß die Leitung h abgestellt bleibt und die Luft vom Raum o her durch den
Hahn m nach außen (ins Freie) gelangen kann. Will man dabei im Raum o einen bestimmten
Druck nicht unterschreiten, z. B. zwecks Vermeidung des Eindringens des außen anstehenden
Grundwassers in den Raum o, so wird zweckmäßig vor die nach außen führende Öffnung
des Hahnes m ein geeignetes Ventil geschraubt. Auf diese Weise bleibt im Raum o
dann stets ein bestimmter Mindestdruck bestehen.
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Abb. a zeigt den vollkommen ausgeweiteten Mantel a und den zum Teil
betonierten Pfahl. Am unteren Ende des Pfahles ist angedeutet, daß bei Herstellung
der Abdichtung p Mörtel in das Erdreich eindringen kann. Gleichzeitig entsteht dabei
- in vorteilhafter Weise ein Pfahlfuß.
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Der Raum oder Abb. z kann beispielsweise auch von Anfang an vollständig
mit Mörtel angefüllt werden, wie in Abb.3 dargestellt ist, Infolge des dann durch
den Mörtel erzeugten Druckes gegen den Mantel a kann bei bestimmten Bodenverhältnissen
schon allein aus diesem Grunde ein Ausweiten des Mantels a eintreten. Im Fall dieser
Druck des Mörtels nicht genügt, den Mantel ganz auszuweiten, kann durch das Rohr
h noch Druckluft zugeführt werden, so daß der Mörtel kräftig nach unten gedrückt
und gleichzeitig auch ein starker Seitendruck auf den Mantel a ausgeübt wird. Dabei
tritt eine untere Abdichtung des Mantels in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben,
ein. Für den Fall, daß der
durch die Luft auf den Mörtel ausgeübte
Druck sich nicht genügend zweit nach unten fortpflanzt, kann ein Rohr q der Abb.
3 angeordnet werden, das mit Mörtel gar nicht oder nur wenig angefüllt wird, so
daß durch dieses Rohr der Luftdruck dann auch in größerer Tiefe mit Sicherheit zur
Wirkung kommt.
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Das Rohr q kann auch als Zementinjektionsrohr u. dgl. verwendet werden
zwecks Zuführung von Zementmilch, Mörtel usw. in gewissen Tiefen bei einem bestimmten
Druck.
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In Abb.3 ist auch am oberen Ende des Blechmantels die Spitze weggelassen.
Dafür wird nach dem Hochziehen des Vortreibrohres der Mantel a am oberen Ende künstlich
ausgeweitet und z. B. durch Winkeleisen und eingelegten Gummidichtungen in geeigneter
Weise bei r zugfest sowie luftdicht an die Mörtel- oder Betonschleuse u angeschlossen.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Betonzuführung nicht wie bei Abb. r und
a beengt ist und eine etwa vorgesehene Eisenarmierung schon vor oder während der
Pfahlbetonierung leicht eingeführt werden kann. Auch läßt sich hierbei das obenerwähnte
Rohr q leicht einbringen und handhaben.
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Der am oberen Ende künstlich ausgeweitete Mantel a kann anstatt nach
Abb. 3 zweckmäßig auch nach Abb. q. an die Schleuse angeschlossen werden. Es ist
dabei dann nicht mehr nötig, an den Mantel a Winkeleisen o. dgl. zugfest anzuschließen,
um den Anschluß an die Schleuse herbeizuführen. Dieser zugfeste Anschluß vermittels
Winkeleisen o. dgl. an den Mantel u wird bei der Bauausführung sehr störend sein,
da er erst erfolgen kann, nachdem das enge Vortreibrohr hochgezogen ist. Abb. q.
zeigt demgegenüber eine sehr einfache Lösung für einen solchen zugfesten Anschluß
des Mantels a vermittels Reibung. Dabei wird der Mantel rz z. B. vermittels
einer Gummidichtung bei v an ein Rohr s dicht angeschlossen, das seinerseits an
der Schleuse zc befestigt ist. Das Rohr s erhält eine bestimmte Länge, damit die
Reibung zwischen dem Rohr s und dem durch das Druckmittel an dieses angepreßten
Mantel a genügt, um den Mantel zugfest an das Rohr s bzw. die Schleuse u anzuschließen.
Infolgedessen wird die Dichtung bei v nur unbedeutend oder gar nicht durch den zugfesten
Anschluß des Mantels a beansprucht, so daß eine einwandfreie und sichere Dichtung
gewährleistet ist.
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Aber auch die Ausführung nach Abb. q. erschwert die Bauausführung,
da es immerhin einer genauen Bearbeitung des oben künstlich ausgeweiteten Mantels
a bedarf, um ihn an das Rohr s luftdicht anzuschließen. Dieser luftdichte Anschluß
ist durch die Anordnung nach Abb. 5 ganz wesentlich vereinfacht.
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Nach Abb. 5 besitzt der Mantel a ebenfalls keine obere Spitze, sondern
er ist wie am Fuß offen gelassen. Der dichte obere Absehluß des Mantels a gegen
das Erdreich wird dort ähnlich wie am Fuß ebenfalls vermittels Mörtel, Beton oder
einem sonst geeigneten Material erzielt. Zu diesem Zweck ist beispielsweise ein
Rohr v an die Schleuse zc luftdicht angeschlossen. Das Rohr v reicht ein bestimmtes
Maß in das Erdreich hinab. Der Raum zwischen dem Rohr v und dem Mantel
a ist z. B. mit Mörtel w ausgefüllt. Um ein Hochsteigen der Schleuse
zc samt Rohr v zu verhindern, sind zur Sicherheit geeignete Verbindungen
x zwischen dem Mantel a und dem Rohr v angeordnet. Diese Verbindungen nehmen
die entstehenden Auftriebkräfte der Schleuse auf und übertragen sie auf den Mantel
a, der seinerseits gegen das Erdreich gepreßt wird und dadurch gewissermaßen im
Erdreich verankert ist. Zwecks besserer Stoffeinführung in den Mantel a kann letzterer
oben etwas ausgeweitet werden, nachdem das etwa verwendete Vortreibrohr hochgezogen
ist. Eine solche Abdichtung bietet keinerlei Schwierigkeiten, ein Vorteil, der auch
hinsichtlich einer Kostenersparnis von Bedeutung sein kann.
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Je nach den örtlichen Verhältnissen, z. B. nach Beschaffenheit des
Untergrundes, der Grundwasserstände usw., kann es möglich sein, daß von einem gewissen
Zeitpunkt der Pfahlherstellung an der Mörtel oder Beton nicht mehr eingeschleust
zu werden braucht, sondern z. B. bei abgenommener Schleuse in einfacher Weise eingefüllt
werden kann. Dieser Fall tritt z. B. ein, wenn keine Gefahr oder Möglichkeit besteht,
daß der, ausgeweitete Blechmantel von außen her durch das Erdreich etwa wieder zusammengedrückt
wird oder Grundwasser von unten her eindringt und etwa den Mörtel oder Beton auswäscht.
Die örtlichen Verhältnisse können schließlich so günstig liegen, z. B. in sehr weichem
Boden, daß es nur !nötig ist, in üblicher Weise von oben her Mörtel oder Beton in
den Blechmantel einzuführen. Die Mörtel- oder. Betonsäule wirkt dann selbst genügend
als Druckmittel, um den Blechmantel auszuweiten, wobei gleichzeitig die untere Abdichtung
des Mantels a erfolgt.
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An Stelle von Druckluft kann als Druckmittel auch Druckwasser oder
eine andere Flüssigkeit angewendet werden; es sind dann nur geeignete Maßnahmen
zu treffen, um ein Entmischen des einzubringenden Mörtels oder Betons zu vermeiden.
Die Luft kann natürlich auch durch ein Gas ersetzt werden, auch kann Zement, Sand
und Kies in trockenem Zustand
einzeln oder gemischt durch Druckluft
in den Mantel d eingeführt werden, wobei der erforderliche Wasserzusatz auch nachträglich
erfolgen kann oder durch eindringendes Grundwasser ersetzt wird. An Stelle von Zement
kann auch jedes andere Bindemittel Verwendung finden. Schließlich kann auch das
Bindemittel fehlen, indem nur Sand und Kies oder ganz allgemein in jedem Falle sonst
eingeeignetes Baumaterial Verwendung finden.
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Die Mäntel a können in jedem Falle jeweils während oder nach dem jeweiligen
Einschleusen oder dem sonstigen Einbringen von Mörtel, Beton, Sand o. dgl. wieder
hochgezogen werden oder auch erst nach Herstellung des ganzen Pfahles.
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Umeinen Überblick über die Ausdehnung der Mäntel a im Erdreich zu
gewinnen, wird, wie aus. Abb. 5 ersichtlich, z. B. ein Draht F am Mantel bei A befestigt
und z. B. am gegenüberliegenden Punkt B über eine Rolle und von hier an 'die Erdoberfläche
geführt, wobei er z. B. die Schleuse u bei C mit Hilfe einer geeigneten, dicht schließenden
Stopfbüchse o. dgl. durchdringt. Der Draht wird hierauf an der Erdoberfläche über
eine Rolle D gelegt und vermittels eines Gewichtes E angespannt. Dehnt sich nun
der Mantel d aus, wobei sich der Durchmesser um ein bestimmtes Maß vergrößert, so
steigt das Gewicht E um ein entsprechendes Maß nach oben. Auf diese Weise ist die
Größe der Ausdehnung des Mantels d bzw. der tatsächliche Durchinesser des Pfahles
jederzeit aus dem Steigen des Gewichtes feststellbar. Es können natürlich mehrere
solcher Drähte in verschiedenen Höhen (Punkte A)- angeordnet werden, so daß man
jederzeit-über die verschiedenen Durchmesser des Pfahles unterrichtet ist. Die Drähte
können natürlich im Mantel a so geführt werden, daß sie vom herabfallenden Mörtel
nach Möglichkeit nicht beschädigt werden. In ähnlicher Weise können zwecks Feststellung
des erzeugten Pfahldurchmessers auch außerhalb des Mantels a solche Drähte angeordnet
werden.