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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen
vergrößerter Pfahlköpfe.
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In
der Bauindustrie verwendet man Pfähle zur Herstellung einer Fundamentauflage
für Gebäude und
dergleichen. Zwei übliche
Verpfählungstechniken
sind Verpfählung
mit lokal gegossenen Rammpfählen
und CFA-Verpfählung.
Bei der Verpfählung mit
lokal gegossenen Rammpfählen
wird ein Pfahlwerkzeug bis zur erforderlichen Tiefe in den Boden getrieben.
Das Pfahlwerkzeug wird dann wieder herausgezogen, während gleichzeitig
Beton oder Mörtel an
die Spitze des Pfahlwerkzeugs gepumpt wird, so dass der beim Zurückziehen
des Werkzeugs verbleibende Untergrundhohlraum ausgefüllt wird.
Bei der CFA-Verpfählung
wird eine kontinuierliche Gewindeschraube gedreht, die man bis zu
der erforderlichen Tiefe in den Boden eindringen lässt. Die
Schraube wird dann mit oder ohne Rotation zurückgezogen, während Beton
oder Mörtel
gleichzeitig an die Spitze der Schraube gepumpt wird, so dass auf
die gleiche Weise wie oben ein Pfahl hergestellt wird. CFA-Verpfählungstechniken
sind in
GB 2 303 868 eingehender
erläutert,
deren Offenbarung durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen
wird.
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Bei
einigen Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn die Spitze oder der
Kopf des erhaltenen Pfahls einen größeren Durchmesser als der Hauptschaft hat.
Die Bodenschwelle eines Gebäudes,
das von solchen Pfählen
getragen werden soll, kann effizienter als bei einem auf herkömmlichen
Pfählen
getragenen Gebäude
gemacht werden, weil die Belastung über einen breiteren Bereich
verteilt werden kann. Zurzeit wird dies erzielt durch Gießen eines
Pfahls mit geradem Schaft und anschließendes Ausheben eines bestimmten
Erdreichvolumens um den Pfahlkopf herum, so dass weiterer Beton
um den Pfahlkopf gegossen werden kann. Damit höchste Strukturfestigkeit erhalten
wird, muss dies erfolgen, bevor der Beton abgebunden hat, der den
Hauptschaft des Pfahls bildet, eine schwierige und zeitraubende
Aufgabe.
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GB-A-2293850
offenbart eine Vorrichtung zur Herstellung eines vergrößerten Kopfes
bei einem lokal gegossenen Pfahl gemäß der Präambel von Anspruch 6.
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WO-A-9518892
offenbart ein Verpfählungsverfahren
unter Verwendung von CFA-Verpfählungstechniken
und einer Kragenvorrichtung, so dass ein Pfahlkopf mit größerem Durchmesser
als der Hauptschaft verbleibt.
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Unter
einem ersten Aspekt wird von der Erfindung ein Verfahren zum Installieren
von lokal gegossenen Pfählen
bereitgestellt, aufweisend die folgenden Schritte:
- i) Anpassen einer Kragenvorrichtung mit einer zentralen Öffnung und
einem oder mehreren Schneidwerkzeugen, welche an ihrer Unterseite vorhanden
sind, an ein unteres Ende einer kontinuierlichen Gewindeschraube;
- ii) Vordringen mit dem Pfahlwerkzeug und der Kragenvorrichtung über eine
erste Zeitperiode in den Boden, bis die Kragenvorrichtung ein vorgegebenes
Oberflächenvolumen
an Erdreich versetzt oder entfernt hat;
- iii) Entkoppeln der Kragenvorrichtung und des Pfahlwerkzeugs
und Vordringen mit dem Pfahlwerkzeug über eine zweite Zeitperiode
in den Boden, bis eine vorgegebene Tiefe erreicht ist, wobei das
Pfahlwerkzeug frei durch die zentrale Öffnung der Kragenvorrichtung
tritt;
- iv) Zurückziehen
des Pfahlwerkzeugs bei gleichzeitigem Zuführen von Beton oder Mörtel an
das untere Ende des Pfahlwerkzeugs, um eine Untergrundsäule aus
Beton oder Mörtel
zu bilden;
- v) Zurückziehen
der Kragenvorrichtung, wenn das Ende des Pfahlwerkzeugs aus dem
Boden gezogen wird, wodurch ein Hohlraum mit vergrößertem Durchmesser
an der Oberfläche
des Bodens freigelassen wird, während
gleichzeitig Beton oder Mörtel
dem unteren Ende des Pfahlwerkzeugs zugeführt wird, um den Hohlraum mit
Beton oder Mörtel
auszufüllen
und einen Pfahlkopf mit vergrößertem Durchmesser
auszubilden.
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Unter
einem zweiten Aspekt wird von der Erfindung eine Vorrichtung bereitgestellt
zum Ausbilden eines vergrößerten Kopfes
bei einem lokal gegossenen Pfahl, wobei die Vorrichtung einen Kragen
umfasst, der dafür
ausgelegt ist, lösbar
an ein unteres Ende einer kontinuierlichen Gewindeschraube angepasst
zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Kragens
mit einem oder mehreren Schneidwerkzeugen ausgestattet ist.
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Beim
Betrieb wird zu Beginn der Kragen mit der Schraube gedreht, so dass
die ein oder mehreren Schneidwerkzeuge an seiner Unterseite in das
Erdreich schneiden. Der Kragen kann wie zuvor abgeschrägt sein
oder eine im Wesentlichen flache Unterseite aufweisen. Die abgeschrägte Ausführungsform entfernt
ein kleineres Erdreichvolumen als die Ausführungsform mit flacher Unterseite
und ist deshalb hinsichtlich des Betons ökonomischer. Es ist aber wahrscheinlicher,
dass sie während
der anschließenden
Aushebung des Bohrlochs, in dem schließlich der Pfahl ausgebildet
wird, nach oben steigt.
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Die
zentrale Öffnung
des Kragens ist dafür ausgelegt,
lösbar
um das Gewinde der Schraube herum angepasst zu werden. Der Kragen
wird lösbar daran
befestigt, damit er mit der Schraube gedreht werden kann. Die Befestigungsvorrichtung
kann Gleitstücke
am Kragen aufweisen, die mit Schlitzen ineinander greifen können, die
auf dem Gewinde am unteren Ende der Schraube bereitgestellt werden. Ersatzweise
können
Bolzen oder Klammern oder jede andere geeignete und lösbare Befesti gungsvorrichtung
eingesetzt werden. Beim Betrieb wird die Schraube durch die zentrale Öffnung des
Kragens auf den Boden abgesenkt und für das Ausheben in Position
gebracht.
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Vorteilhafterweise
kann zum Starten des Aushebens die Schraube eine kurze Anfangsperiode lang
gedreht werden. Dann wird der Kragen mit der Schraube verbunden,
indem man die Gleitstücke
in die Schlitze am Gewinde der Schraube gleiten oder andere geeignete
Befestigungsvorrichtungen ineinander greifen lässt. Es wird empfohlen, die
Schraube und den Kragen so lange zu drehen, bis die Schraube eine
vorgegebene Tiefe in den Boden vorgedrungen ist und der Kragen das
vorgegebene Oberflächenvolumen
an Erdreich ausgehoben hat. Danach kann die Rotation zeitweilig
angehalten und der Kragen vom Schraubengewinde gelöst werden.
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Das
Ausheben wird dann bis zu der erforderlichen Tiefe fortgesetzt,
während
der Kragen an der Bodenoberfläche
verbleibt. Dann wird die Schraube mit oder ohne Rotation zurückgezogen,
während gleichzeitig
Beton oder Mörtel
an der Spitze der Schraube zugeführt
werden und der dadurch gebildete Hohlraum ausgefüllt wird. Wird das untere Ende der
Schraube wiederum auf Bodenniveau angehoben, werden die Gleitstücke oder
die anderen Befestigungsvorrichtungen am Kragen wieder an der Schraube
angebracht, wodurch der Kragen vom Boden angehoben wird. Der vom
Kragen freigelassene Hohlraum wird gleichzeitig mit Beton oder Mörtel ausgefüllt, wobei
ein vergrößerter Pfahlkopf
gebildet wird. Es ist vorteilhaft, das ausgehobene Erdreich aus
dem Bereich um den Eintrittspunkt der Schraube in den Boden zu entfernen,
um Verunreinigung des Pfahlkopfs zu vermeiden. Dies kann mit jeder
herkömmlichen
Maßnahme
erfolgen.
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Es
kann ebenfalls von Vorteil sein, wenn eine Platte oder dergleichen
bereitgestellt wird, die den Kragen während die Aushebung des Hauptbohrlochs an
Ort und Stelle hält.
Diese Platte oder dergleichen kann ihrerseits durch einen Fuß oder eine
Stütze,
die von der Verpfählungsausrüstung aufragen,
an Ort und Stelle gehalten werden.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und, um zu zeigen, wie sie ausgeführt werden kann, wird jetzt
auf die beigefügten
Zeichnungen als Beispiele Bezug genommen. Es zeigt:
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1 eine
Aufsicht auf eine Kragenvorrichtung, die keine Ausführungsform
der Erfindung ist, für die
Verwendung bei Verpfählungstechniken
mit lokal gegossenen Rammpfählen;
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2 einen
vertikalen Schnitt durch die Kragenvorrichtung der 1;
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3 einen
vertikalen Schnitt durch einen Rammaufsatz, der mit der Kragenvorrichtung
der 1 und 2 verwendet werden kann;
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4 den
Rammaufsatz der 3, der in die Kragenvorrichtung
der 1 und 2 eingepasst ist;
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5 eine
Aufsicht auf Verpfählungsausrüstung mit
einem Hebearm für
den Rammaufsatz;
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6 einen
seitlichen Aufriss der Verpfählungsausrüstung der 5;
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7 ein
Verpfählungsrohr,
die gerade durch die zentrale Öffnung
der Kragenvorrichtung der 1 und 2 aus dem
Boden zurückgezogen wird;
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8 das
Verpfählungsrohr
und die Kragenvorrichtung der 7, die nach
Bildung eines lokal gegossenen Pfahls über den Boden angehoben werden;
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9 eine
Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Kragenvorrichtung
für die
Verwendung bei CFA-Verpfählungstechniken;
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10 eine
perspektivische Explosionsansicht einer Gleitbefestigung an der
Kragenvorrichtung der 9;
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11 einen
Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kragenvorrichtung
für die
Verwendung bei CFA-Verpfählungstechniken;
und
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12 einen
Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kragenvorrichtung
für die
Verwendung bei CFA-Verpfählungstechniken.
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Die 1 und 2 zeigen
eine Kragenvorrichtung 1, die keine Ausführungsform
der Erfindung ist, sich aber zum Verständnis der Erfindung eignet und
zur Verwendung bei Verpfählungstechniken
mit lokal gegossenen Rammpfählen
bestimmt ist. Die Kragenvorrichtung hat eine zentrale Öffnung 2 und
ist mit Aufhängeösen 3 versehen.
Die Kragenvorrichtung 1 besteht in der Regel aus Metall,
wobei aber jedes im Wesentlichen starre Material verwendet werden
kann, das starken Stößen widerstehen
kann, und hat im Allgemeinen ein konische Bauweise. In 2 ist
die auf dem Boden 4 ruhende Kragenvorrichtung 1 dargestellt,
wobei der Antriebsschuh 5 sich in der zentralen Öffnung 2 auf
dem Boden 4 befindet.
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3 zeigt
einen Rammaufsatz 6, der dafür ausgelegt ist, in die zentrale Öffnung 2 der
Kragenvorrichtung 1 eingepasst zu werden. Ein Flansch 7 am
oberen Ende des Rammaufsatzes 6 tritt in Kontakt mit der
Oberseite der Kragenvorrichtung 1. Der Boden des Rammaufsatzes 6 tritt
mit dem Antriebsschuh 5 in Kontakt. Dies ist in 4 am
besten zu sehen, die die Kragenvorrichtung 1, den Antriebsschuh 5 und
den Rammaufsatz 6 in Position vor dem Beginn von Verpfählungsarbeiten
zeigt. Der Rammaufsatz 6 verfügt über ein Hebegehänge 9,
das im Rammaufsatz 6 versenkt wird, ist es nicht in Gebrauch.
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Ein
Verpfählungsrohr 10 wird
dann auf das obere Ende des Rammaufsatzes 6 aufgesetzt.
Mit einem Hammer oder dergleichen (nicht dargestellt) wird auf das
obere Ende des Verpfählungsrohrs 10 Schlagstoßkraft angewendet,
wodurch die Kragenvorrichtung 1, der Antriebsschuh 5 und
der Rammaufsatz 6 in den Boden 4 getrieben werden.
Die Kragenvorrichtung 1 ist in der Regel bis zur erforderlichen
Tiefe in den Boden 4 vorangetrieben worden, liegt die Oberseite
der Kragenvorrichtung 1 auf einem Niveau mit dem Boden 4.
Dann wird das Verpfählungsrohr 10 angehoben
und der Rammaufsatz 6 aus der zentralen Öffnung 2 der
Kragenvorrichtung 1 herausgehoben. Dies kann mit einem
an der Verpfählungsausrüstung 12 befindlichen
Hebearm 11 erfolgen, der am Hebegehänge 9 eingehakt ist,
siehe 5 und 6. Der Hebearm 11 wird
auch zu Beginn verwendet, um den Rammaufsatz 6 in die zentrale Öffnung 2 der
Kragenvorrichtung 1 einzupassen.
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Nach
Entfernen des Rammaufsatzes 6 wird das Verpfählungsrohr 10 wieder
in die zentrale Öffnung 2 der
Kragenvorrichtung 1 eingebracht, bis es mit dem Antriebsschuh 5 in
Kontakt tritt. Dann werden das Verpfählungsrohr 10 und
der Antriebsschuh 5 mithilfe weiterer stoßender Hammerschläge bis zur erforderlichen
Tiefe vorangetrieben. Das Verpfählungsrohr 10 wird
dann mit einem vorgegebenen Volumen Beton oder Mörtel 20 gefüllt und
wie in 7 gezeigt zurückgezogen,
wobei der Beton oder Mörtel 20 aus
dem unteren Ende des Verpfählungsrohrs 10 heraustritt
und den Hohlraum ausfüllt,
der nach dem Zurückziehen
des Verpfählungsrohrs 10 verbleibt.
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Kurz
bevor das Verpfählungsrohr 10 vollständig zurückgezogen
worden ist, wird die Kragenvorrichtung 1 wie in 8 gezeigt
vom Boden angehoben. Dies kann mit einem Seil 21 erfolgen,
das mit der Verpfählungsausrüstung 12 verbunden
ist, oder vorzugsweise mit einem Gabelstapler oder dergleichen (nicht
dargestellt), der an den Aufhängeösen 3 der
Kragenvorrichtung 1 angreift. Während die Kragenvorrichtung 1 und
das Verpfählungsrohr 10 vom Boden 4 angehoben
werden, wird Beton oder Mörtel 20 dem
Hohlraum zugeführt,
der durch die Kragenvorrichtung 1 freigelassen wird, so
dass der Pfahl 22 mit vergrößertem Kopfabschnitt 23 gebildet
wird.
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Die
Kragenvorrichtung 1 und die Verpfählungsausrüstung 12, einschließlich des
Rammaufsatzes 6, können
dann an eine andere Stelle bewegt und weitere Pfähle können installiert werden.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung für
die Verwendung bei CFA-Verpfählungstechniken
ist in den 9 bis 12 dargestellt. 9 zeigt
eine Kra genvorrichtung 13 mit einer zentralen Öffnung 14 und
zwei Gleitverbindungen 15, von denen eine auseinandergezogen
und die andere zusammengeschoben dargestellt ist. Siehe 10:
Die Gleitverbindungen 15 können gestreckt werden und mit
Schlitzen 16 ineinander greifen, die sich im Gewinde einer Schraube 17 befinden,
die durch die zentrale Öffnung 14 der
Kragenvorrichtung 13 hindurchgeht. Dadurch kann die Kragenvorrichtung
an der Schraube 17 lösbar
angebracht werden und sich mit dieser drehen sowie auf- und abwärts bewegen.
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Siehe 11 und 12:
Die Unterseite der Kragenvorrichtung 13 ist mit Schaufeln 18 ausgestattet,
die dazu dienen, das Erdreich unterhalb der Kragenvorrichtung 13 auszuheben,
während
die Schraube 17 und die Kragenvorrichtung 13 gedreht
werden. Beim Betrieb ist die Kragenvorrichtung 13 mit dem unteren
Ende der Schraube 17 wie dargestellt verbunden. Die Schraube 17 wird
gedreht, und man lässt
sie zusammen mit der Kragenvorrichtung 13 in den Boden 4 eindringen.
Ist der Hauptteil der Kragenvorrichtung 13 in den Boden 4 vorgedrungen,
wird die Kragenvorrichtung 13 von der Schraube 17 abgekoppelt.
Die Schraube 17 wird dann wiederum gedreht, bis die erforderliche
Aushebungstiefe erreicht ist. Bei diesen Arbeiten verbleibt die
Kragenvorrichtung 13 auf dem Erdboden, während sich
die Schraube 17 in der zentralen Öffnung 14 frei dreht.
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Die
Schraube 17 wird dann mit oder ohne Rotation zurückgezogen,
während
gleichzeitig Beton oder Mörtel
an die Spitze 19 der Schraube 17 gepumpt wird,
um den freigelassenen Hohlraum auszufüllen. Ist die Schraube 17 bis
auf das Niveau der Kragenvorrichtung 13 zurückgezogen
worden, werden die Gleitverbindungen 15 wieder an den Schlitzen 16 des
Gewindes der Schraube 17 befestigt. Die Kragenvorrichtung
wird dann mit der Schraube 17 vom Boden 4 angehoben.
Gleichzeitig wird Beton oder Mörtel
an die Spitze 19 der Schraube 17 gepumpt, so dass
der nach dem Entfernen der Kragenvorrichtung 13 freigelassene
Hohlraum ausgefüllt wird,
wodurch ein Pfahl mit vergrößertem Kopf
gebildet wird.
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Die
Unterseite der Kragenvorrichtung 13 kann abgeschrägt sein,
wie in 11 dargestellt. Sie kann auch
quadratisch sein, wie in 12 gezeigt. Bei
der abgeschrägten
Ausführungsform
wird weniger Beton oder Mörtel
benötigt.
Aber bei einigen Anwendungen kann es weniger wahrscheinlich sein, dass
die quadratische Ausführungsform
beim Graben unabsichtlich aus dem Boden 4 nach oben steigt.