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Verfahren zur Herstellung von Ort-Betonpfählen Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Ort-Betonpfählen und zum Setzen solcher
Pfähle.
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Es sind Verfahren bekannt, bei denen zunächst ein Loch in den Boden
gebohrt, dieses fortschreitend unter Hochziehen des Bohrrohres mit Kies gefüllt
und dann eine Mischung von Zement und Wasser in den Kies eingeführt wird. Diese
haben jedoch den Nachteil, daß die Seitenwände des gebohrten oder geschnittenen
Loches eine geringe Festigkeit aufweisen. Auf Grund dieser Tatsache m.uß entweder
eine mangelhafte Sicherheit gegen Verschiebungen bei seitlichen Beanspruchungen
des Pfahles in Kauf genommen werden, oder es müssen zusätzliche und recht kostspielige
Maßnahmen, wie das Hineintreiben des eingefüllten Kieses in .den umgebenden Boden
durch Feststampfen, zur seitlichen Sicherung des Pfahles ergriffen werden. Das erfindungsgemäße
Verfahren vermeidet diese Nachteile dadurch, daß das Pfahlloch nicht gebohrt, sondern
durch das Hineindrücken einer geeigneten Vorrichtung in den. Boden eingetrieben
wird, wodurch eine Verfestigung der Seitenwände des Loches eintritt, so daß sich
zusätzliche Maßnahmen für die .seitliche Sicherung des Pfahles erübrigen.
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Bei der einfachsten Form der Erfindung wird ein Pfahlloch in den Baugrund
eingetrieben und dieses Loch zur Bildung eines Pfahles durch Einbringen eines geeigneten
Zuschlagstoffes, beispielsweise Kies, und eines geeigneten flüssigen Zementbreis,
vorzugsweise von kolloidalem Zement und Zementmörtel, gefüllt, der die Zwischenräume
des Zuschlagstoffes ausfüllt.
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Das übliche Verfahren zur Durchführung der Erfindung besteht in der
Herstellung eines Ort-Betonpfahles durch Eintreiben eines Pfahlloches in
den
Baugrund mittels eines Rohres mit einem Pfahlschuh an seinem unteren Ende, wobei
das auf diese Weise gebildete Pfahlloch mit Zuschlagstoff und einem geeigneten flüssigen
Zementbrei, wie oben beschrieben, vorzugsweise aus 'kolloidalem Zement und Zementmörtel,
gefüllt wird.
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Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß derZuschlagstoff
und der flüssigeZementmörtel entweder für sich getrennt oder gleichzeitig in ein
eingetriebenes Pfahlloch eingebracht werden, zum Unterschied vom Einfüllen eines
bereits gemischten Betons in das Pfahlloch. Das Einfüllen von Zuschlagstoff und
flüssigem Zementmörtel hat gegenüber dem Einfüllen von bereits gemischten Beton
bedeutende Vorteile, die im nachstehender' dargelegt werden, während das Eintreiben
des Pfahlloches gegenüber dem Ausbohren desselben den Vorteil einer größeren, Verdichtung
des Erdreiches um das Pfahlloch herum hat.
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Für die Durchführung der Erfindung ist es .vorzuziehen, einen kolloidalen
Zementmörtel zu "ver--,venden, womit hier ein Mörtel bezeichnet wir,.d,_,der sich
hinsichtlich seiner Vergieißbarkeit -und` -'seiner Fähigkeit, einen hydrostatischen
Druck aufzubauen, wie eine Flüssigkeit verhält und der aus gründlich mit Wasser
vermischtem Sand und Zement besteht; so daß :das Absetzen oder Aussondern der festen
Körper aus der Flüssigkeit und insbesondere das Absetzen oder Aussondern von Sand
im Vergleich zu einem in einem gewöhnlichen Mischer hergestellten gewöhnlichen Mörtel
stark verzögert wird.
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Für die Zwecke der Beschreibung ist unter den Ausdrücken »das Füllen
des Pfahlloches« und »das Füllen des Rohres« das Füllen bis zum erforderlichen -Niveau
am oberen Ende des fertigen Pfahles zu verstehen, welches nicht immer das obere
Ende des Pfahlloches zu sein braucht.
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Der Zuschlagstoff und der Zementmörtel können in das Pfahlloch gleichzeitig
eingefüllt werden oder für sich getrennt in verhältnismäßig kleinen Mengen, abwechslungsweise
beginnend entweder mit dem Zuschlagstoff oder mit dem Zementmörtel; so daß das Pfahlloch
abschnittweise ausgefüllt wird, oder das Pfahlloch kann zuerst mit dem Zuschlagstoff
gefüllt und dann nachträglich der Zementmörteleingebracht werden.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht .darin, daß sie eine gute Berührung
zwischen dem mit Zementmörtel vergossenen Zuschlagstoff und dem Erdreich ermöglicht,
wobei der Zementmörtel in die Zwischenräume des Erdreiches unter dem natürlichen
hydrostatischen Druck des Zementmörtels eindringt. Ein solches Eindringen 'kann.,
wenn gewünscht, mit Hilfe von Druckluft gefördert werden. Ein weiterer Vorteil der
Erfindung besteht darin, ,da'ß sie praktisch die Gefahr der Hohlraumbildung ausschaltet
und das Ausfüllen der vollen Breite des Pfahlloches ohne Stampfen ermöglicht.
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Der Zuschlagstoff soll vorzugsweise keine feinkörnigen Bestandteile
haben, und bei den meisten Zuschlagstoffen soll die maximale Korngröße i1/= Zoll
(etwa 4 cm) nicht überschreiten. Ein bevorzugtes Verfahren für das Setzen des Pfahles
besteht gemäß der Erfindung in dem Eintreiben eines Pfahlloches mit Hilfe eines
Rohres, gewöhnlich eines Stahlrohres, worauf das Rohr mit einem geeigneten. flüssigen
Zementmörtel und Zuschlagstoff gefüllt wird, wobei das Einbringen in das Rohr vorzugsweise
gleichzeitig in bestimmten Mengen erfolgt, um zu gewährleisten, .daß der Zuschlagstoff,
wenn er nach .seinem Fall im Rohr zur Ruhe kommt, dmmer mit Zementmörtel bedeckt
ist, worauf .das Rohr aus dem Loch herausgezogen wird.
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In den meisten Fällen wird der hydrostatische Druck des Zementmörtels
ausreichen, die Zwischenräume des Zuschlagstoffes zu füllen. Wenn gewünscht, 'kann
jedoch Druckluft verwendet werden, wobei das obere Ende des Rohres, mit dem das
Pfahlloch eingetrieben wird, verschlossen und Druckluft in das Rohr oberhalb des
Zuschlagstoffes und des Zementmörtels eingeblasen wird.
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Druckluft kann für das Herausziehen des Rohres aus dem Erdreich oder
auch zur örtlichen Verbreiterung des Wulstes des Pfahles zur Bildung eines Pilzes
am unteren Ende oder eines Fortsatzes oder einer Ausbauchung an jeder gewünschten
Stelle durch entsprechendes Hochziehen des Rohres und Wirksanlwerdenlassen von Druckluft
verwendet werden.
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In bestimmten Fällen, wenn der Baugrund ausreichend fest ist, :kann
das Rohr zuerst herausgezogen und das Pfahlloch nachträglich gefüllt werden.
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Ebenfalls kann das Pfahlloch mit Zuschlagstoff vollgemacht und dann
der Zementmörtel nachträglich in das Pfahlloch eingefüllt werden, in welchem Fall
das Rohr abschnittweise gefüllt und hochgezogen werden muß, wie im nachstehenden
im einzelnen beschrieben.
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-Im letzteren Fall ist es vorzuziehen, einen sich nach unten erstreckenden
und mehr oder weniger zentralen Kanal durch den °Zus.chlagstoff vorzusehen, durch
welchen der Zementmörtel eingefüllt werden kann. Ein solcher Kanal kann durch einen
durchbrochenen Kernkörper, beispielsweise ein Metallgeflecht, gebildet werden, der
in das Pfahlloch eingesetzt wird, bevor der Zuschlagstoff eingefüllt wird, wobei
die Maschenweite des Kernkörpers geringer ist als die Größe des kleinsten Steines.
Der Kernkörper kann an dem Pfahlschuh befestigt und in das Pfahlloch mit dem. Rohr
und dem Pfahlschuh versenkt werden.
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Wenn das Pfahlloch vor dem Zuführen von Zementmörtel mit Zuschlagstoff
gefüllt ist, kann der Zementmörtel nachträglich durch das obere Ende des Kernkörpers
eingefüllt werden, in welchem man ihn nach unten fallen läßt, oder es kann ein geeignetes
Füllrohr bis zum Boden des Kernkörpers gesenkt und der Zementmörtel vom Boden aus
aufsteigend eingefüllt werden. Dieses letztere Verfahren ist von Bedeutung, wenn
Grundwasser im Pfahlloch vorhanden ist, da der Zementmörtel infolge seiner größeren
Schwere das Wasser verdrängen kann und die Hohlräume ausfüllt, wobei er das Wasser
nach oben herausdrückt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht
in der Herstellung einer Pfahlgruppe durch Eintreiben einer Gruppe von Pfahllöchern
in den Baugrund, wobei die Pfahllöcher jeweils nach Fertigstellung mit Zuschlagstoff
gefüllt und der Zementmörtel in die Pfahllöcher eingefüllt wird, nachdem alle oder
mehrere der Pfahllöcher hergestellt worden sind. Bei diesem Verfahren ist es zweckmäßig,
in jedem Pfahlloch, wie oben beschrieben, einen Kernkörper vorzusehen, um das Zuführen
des Zementmörtels zu erleichtern. Dieses letztere Verfahren hat den besonderen Vorteil,
daß .das Füllen jedes Pfahlloches mit Kies od. d-1. die .Möglichkeit schafft, die
Form des Pfahlloches während des Eintreibens eines benachbarten Pfahlloches im wesentlichen
beizubehalten, wobei die Gefahr vermieden wird, daß das Eintreiben eines benachbarten
Pfahlloches den Abbindeprozeß des Betons des vorher gebildeten Pfahles stört. Gleichzeitig
wird der Vorteil erzielt, daß durch das Eintreiben eine gute Erdreichverdichtung
ermöglicht wird, im Gegensatz zum Bohren. Ein weiterer Vorteil dieses letzterwähnten
Merkmals der Erfindung besteht darin, daß sich das wiederholte Mischen des Zementmörtels
für jeden Pfahl vermeiden läßt, so daß der .Mischer nur in Betrieb gesetzt werden
braucht, nachdem eine Anzahl Pfahllöcher eingetrieben und mit Kies gefüllt worden
ist. Auf diese Weise wird es auch möglich, das Einbringen des Kieses durch Arbeitskräfte
vornehmen zu lassen, die im Mischen von Beton und Einfüllen keine Erfahrung haben,
während die im Mischen und Vergießen des Zementinörtels erfahrenen Arbeitskräfte
von der Arbeit des Einbringens des Kieses enthoben werden können, so daß für das
Eintreiben von Pfählen in größerem Umfange mit Hilfe der Erfindung die verfügbaren
Arbeitskräfte wirksamer und wirtschaftlicher verwendet werden können.
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Nach einer Abänderungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein
Pfahlloch in den Baugrund vorzugsweise mittels eines Stahlrohres eingetrieben, wie
im vorangehenden beschrieben, worauf Rohre aus Beton oder einem anderen Material
von einem etwas geringeren Durchmesser als der Innendurchmesser des Rohres in dieses
niedergebracht werden, wobei eines auf das andere bis zur Höhe des Baugrundes aufgesetzt
und sodann das eingetriebene Rohr herausgezogen wird, so daß ein Loch mit einer
,Säule von Rohren bleibt, die mehr oder weniger genau im Bohrloch sitzen. Die so
hergestellten Pfahllöcher werden zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt mit kolloidalem
Zement und Zuschlagstoff nacheinander oder gleichzeitig gefüllt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen.
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Fig. i bis 5 zeigen das bevorzugte Verfahren gemäß der Erfindung;
Fig. 6, 7, 8 und 9 zeigen eine Abänderungsforrn des Verfahrens.
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Wie bereits beschrieben, besteht das bevorzugte Verfahren für das
Setzen eines Pfahles gemäß der Erfindung darin, daß mittels eines Rohres ein Pfahlloch
eingetrieben und das Rohr mit flüssigem Zementmörtel und Zuschlagstoff gefüllt wird.
Zementmörtel und Zuschlagstoff werden vorzugsweise gleichzeitig eingebracht und
dann das Rohr aus dem Pfahlloch herausgezogen. Dieses Verfahren wird im nachstehenden
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen (Fig. i bis 5) beschrieben.
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Arbeitsgang i. Fig. i zeigt ein Stahlrohr i, das auf einen abnehmbaren
Pfahlschuh 2 für das Eintreiben in den Baugrund 3 mittels eines kraftbetätigten
Hammers 4 aufgesetzt worden ist, bis die erforderliche Tiefe erreicht ist. Der Hammer
4 ist in der üblichen Weise in einem Führungsgerüst 5 gelagert, wobei dieses in
Fig. i schematisch und in Fig. 2 bis 5 teilweise dargestellt ist. @%'enn das Rohr
durch wasserführende Schichten getrieben werden muß, wird zwischen dem Rohr i und
dem Pfahlschuh 2 eine Dichtung angeordnet, um das Eindringen von Wasser in das Rohr
zu verhindern. Als Dichtung eignet sich Hanf oder ähnliches Material, das zuvor
mit Asphalt getränkt worden ist.
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Arbeitsgang 2. Fig. 2 zeigt im Schnitt das Rohr i, das in das Erdreich
bis zur erforderlichen Tief eingetrieben worden ist. Das Rohr wird nun mit kolloidalem
Zement und Zuschlagstoff 6 vollgefüllt. Zement und Zuschlagstoff werden gleichzeitig
in bestimmten Mengen eingebracht, um zu gewährleisten, daß der Zuschlagstoff nach
seinem Fall und seinem Zur-Ruhe-Kommen im Rohr immer mit Zementbrei bedeckt ist.
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Arbeitsgang 3. Das Rohr i wird nun durch Rollenzüge 7 herausgezogen,
bis sich das obere Ende des Rohres in einer bestimmten Höhe über dem Boden befindet,
wie in Ff.-. 3 gezeigt. Diese Höhe hängt vorl der Art des Baugrundes ab und beträgt
im allgemeinen vo 1/o der Länge des Pfahles. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist infolge
des Fließens des kolloidalen Zementes und des Zuschlagstoffes am unteren Ende des
Pfahles in den vorher von dem Rohr eingenommenen Raum und in di.e Zwischenräume
im Erdreich das Niveau des Zementmörtels 6 im Rohr unter das obere Ende des Rohres
abgesunken.
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Arbeitsgang 4. Nun werden weitereMengen von kolloidalem Zement und
Zuschlagstoff eingeschüttet, um das Rohr wieder bis zu seinem oberen Ende zu füllen,
wie in Fig. 4. gezeigt.
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Arbeitsgang 5. Das Rohr i wird nun völlig aus dem Erdreich herausgezogen,
wobei sich indem Maße, wie das Rohr nach oben gezogen wird, das Gemisch von Zementmörtel
und Zuschlagstoff im Pfahlloch setzt, so daß der in Fig. 5 gezeigte Pfahl gebildet
wird. Das Nachfüllen des Rohres, wie in Fig. 4 gezeigt, muß in der Weise geschehen,
daß bei völligem Herausziehen des Rohres sich .das obere Ende des Pfahles in gleicher
Höhe mit dem Boden befindet oder, wenn gewünscht, in einer niedrigen Höhe.
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Geeignete Dübelstan ,gen können in das obere Ende ,des Pfahles eingesetzt
werden, bevor dieser abbindet, in der Weise, .daß Teile der Dübelstangen über das
obere Ende des Pfahles zur Verankerung
mit einer beliebigen anderen
Betonkonstruktion hinausragen, die auf diesem errichtet wird.
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Die Vorteile :dieses bevorzugten Verfahrens sind im wesentlichen folgende:
i. Es ist möglich, das Rohr vor dem Herausziehen völlig zu füllen, dank der durch
den flüssigen Zementbrei bewirkten Schmierung.
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2. Es wird ein hydrostatischer Druck aufgebaut, der gleich einer Zementbreisäule
von der i,ifachen Länge -des Pfahles ist. Da der Zementbrei etwa zweimal so schwer
als Wasser ist, entspricht dies einer Wassersäule von etwa 2,2 L, wobei L
die Länge des eingetriebenen Rohres ist. Wenn daher das Rohr herausgezogen wird,
kann das Wasser nicht in den Pfahl eintreten, außerdem drückt .der hydrostatische
Druck den Zementbrei in das umgebende Erdreich und erhöht dadurch die Kohäsion zwischen
Pfahl und Erdreich.
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3. Die Verwendung von kolloidalem Zement für die Herstellung des Pfahles
hat den weiteren Vorteil, daß durch dessen Verwendung jede .Möglichkeit einer Aussonderung
Während des Niederbringers in das eingetriebene Rohr vermieden wird. Bei anderen
Systemen von am Ort gegossenen Pfählen ist das Problem .der Aussonderung des Zuschlagstoffes
beim Vergießen des Betons in das Rohr nicht gelöst worden und stellt eine wohlbekannte
und ernst zu nehmende Fehlerquelle bei den bekannten Pfahlherstellungssystemen dar.
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... Da sich auf diese Weise mit Sicherheit ein Pfahl mit einer 'hochwertigen
Betonqualität über seine ganze Länge formen läßt, ist es oft unnötig, Eisenbewehrungen
vorzusehen, wenn nicht die zu tragende Last größer ist als die Last, die für Beton
von der Quer:schnittsfläche des Pfahles zulässig ist.
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5. Die iMöglichkeit, das Rohr von der Baugrundhöhe aus voll aufzufüllen,
an Stelle einer Füllung in kleinen Mengen beim Hochziehen des Rohres, erhöht die
,Schnelligkeit des Arbeitsvorganges.
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Die Arbeitsgänge der Abänderung'sform des Verfahrens, die in Fig.6
bis 9 dargestellt sind, sind folgende Arbeitsgang i. Das Rohr i und der Pfahlschuh
2 werden in das Erdreich bis zur gewünschten Tiefe eingetrieben und, wie im vorangehenden
beschrieben, gesetzt.
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Arbeitsgang 2. Nun wird der durchbrochene Kernkörper 8 in das Rohr
niedergebracht, wie in Fig. 6 gezeigt. -Der Kernkörper kann jedoch auch vor dem
Eintreiben des Rohres in dieses. eingesetzt und mit ihm in das Erdreich eingetrieben
werden.
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Gegebenenfalls kann ein Bewehrungs'käfig ebenfalls mit in das Rohr
niedergebracht werden. Arbeitsgang 3. Der Zuschlagstoff 9 wird nun stufenweise -in
das Rohr eingebracht und dass Rohr aus dem Erdreich mittels Rollenzüge 7 stufenweise
nach jeder Füllung oder nach jeder gegebenen Anzahl von Füllungen mit Zuschlagstoff,
wie in Fig. 7 gezeigt, hochgezogen werden, bis das Rohr völlig aus dem Pfahlloch
herausgezogen worden ist, wie in Fig. 8 gezeigt, wobei der I,',-ernkörper 8 im Pfahlloch
verbleibt und das Pfahlloch um den Kernkörper herum mit dem Zuschlagstoff 9 angefüllt
ist. Arbeitsgang q.. Nun wird ein Rohr io in den Kernkörper 8 für den Zementbrei
bis auf den Grund des Pfahlloches, wie in Fig. 9 gezeigt, niedergebracht und der
Zementbrei durch,das Rohr,io in das untere Ende des Pfahlloches eingegossen, so
daß der Zementbrei allmählich im Pfahlloch ansteigt und alles Wasser herausdrückt,
das vorher im Pfahlloch gewesen sein kann, so daß das Wasser an -die Oberfläche
verdrängt und ausgestoßen wird. In Fig. 9 ist der Zementbrei i i im Pfahlloch bis
zu einer Höhe a. angestiegen, wodurch die Wassersäule 12 von der Höhe b nach.oben
verdrängt wird, so daß das Wasser sich über dem Zementbrei befindet. Da .der Zementbrei
ein größeres spezifisches Gewicht hat als Wasser, hat die weitere Zuführung von
Zementbrei in das Pfahlloch ein Ansteigen des Niveaus des Zementbreis und damit
des Wasserspiegels zur Folge, bis das Wasser endgültig ausgestoßen wind.