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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Ortbetonpfählen oder
-pfeilern Die. Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung
von Ortbetonpfählen oder -pfeilern mit Hilfe eines Vortreibrohres, welches durch
Rammschläge in den Boden eingetrieben wird, wobei sein unteres Ende zeitweilig durch
eine Fußkappe verschlossen ist. Weiterhin ist das Rohr in bekannter Weise mit einem
Einsatz ausgerüstet, der eine Ouerwand enthält, die eine Betonierungskammer im eingerammten
Vortreibrohr abteilt und von einem Füllrohr zum Einbringen des Betons in die Betonierungskammer
oder mehreren solchen. Füllrohren durchdrungen ist.
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Ein Hauptziel der Erfindung besteht darin, die notwendige Zahl der
Arbeitsgänge beim Herstellen von Betonpfählen oder -pfeilern an Ort und Stelle zu
vermindern, was dadurch erreicht wird, daß der Einsatz bereits beim Einrammen des
Vortreibrohres in dieses eingesetzt wird. Damit der Einsatz durch die Schläge des
Rammgewichtes nicht beschädigt wird, wird gemäß der Erfindung der Einsatz längs
beweglich mit dem Vortreibrohr verbunden. Dies kann gemäß der Erfindung in erster
Linie dadurch erreicht werden, daß man den Einsatz an dem Rammgestell so aufhängt,
daß er frei im Vörtreibrohr längs beweglich ist. Eine genügend lose Verbindung zwischen
dem Vortreibrohr und dem Einsatz kann aber gemäß der weiteren Erfindung auch dadurch
erreicht werden, daß man den Einsatz nachgiebig im Vortreibrohr derart aufhängt,
daß die Rammstöße von dem Vortreibrohr auf den Einsatz
lediglich
durch Federn übertragen und hierdurch so weit gedämpft "verden, daß der Einsatz
nicht beschädigt wird.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Anzahl weiterer Verbesserungen,
die aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen offenbar werden.
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Fig. i ist ein Längsschnitt durch ein mit einem Einsatz versehenes
Vortreibrohr, welches in dem Rammgestell aufgehängt ist, wobei das Vortreibrohr
in :der Stellung gezeichnet ist, in der es in den Boden eingetrieben wird; Fig.
2 ist ein Querschnitt längs der Linie 2-2' in Fig. i; Fig. 3 ist eine Draufsicht
auf die Fußkappe; Fig. q. und 5 sind senkrechte Teillängsschnitte durch das Vortreibrohr
in größerem Maßstab; Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch das Vortreibrohr in seiner
völlig in den Boden hineingetriebenen Stellung, wobei die Bewehrungseisen in ihre
Stellung gebracht und am Fuß des zu betonierenden Pfahles oder Pfeilers befestigt
sind; Fig. 7 ist ein Teillängsschnitt in größerem Maßstab durch den Pfahl- oder
Pfeilerfuß mit einem eingesetzten Bewehrungsstab; F'ig. 8 ist ein Längsschnitt durch
das Vortreibro4r während des Herausziehens, wobei gleichzeitig der Beton in den
im Boden verbliebenen Hohlraum hineingegossen wird; Fig. 9 ist eine Draufsicht auf
die Fußkappe mit in ihre Endstellung eingetriebenen Bewehrungsstäben; Fig. io ist
ein Längsschnitt durch das Vortreibrohr, wobei gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung der Einsatz nachgiebig im Vortreibrohr aufgehängt ist; das Rohr ist
hierbei in der Stellung gezeichnet, in der es in den Boden hineingetrieben wird;
Fig. ii und i2, zeigen den Pfahl- bzw. Pfeilerfuß in einer abgeänderten Ausführungsform.
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In den Zeichnungen, insbesondere in .den Fig. i bis 9, bezeichnet
io ein Vortreibrohr, das aus Stahl besteht und an seinem oberen Ende mit einem aufgeschweißten,
äußeren Verstärkungsring i i versehen ist. In der Mitte des Vortreibrohres ist in
dieses von oben ein zum Einfüllen von Beton bestimmtes Rohr 12 eingeführt, welches
sich an seinem unteren Ende konisch erweitert und mit einem aufgeschweißten Stahlring
13 am Ende versehen ist, der mit einem gewissen Spiel in das Vortreibrohr hineinpaßt.
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Wie besonders aus Fig. 4 ersichtlich ist, besitzt der Stahlring 13
an seinem Umfang eine ringförmige Vertiefung 1q.. In diese ist ein Gummidichtungsring
15 eingesetzt, der den zwischen der Wandung des Vortreibrohres und dem Stahlring
13 für gewöhnlich vorhandenen Spielraum überdeckt. Im Stahlring 13 sind sechs gleiche
Löcher ausgespart, in welche eine entsprechende Zahl von Führungsrohren 16 für Bewehrungsstäbe
eingesetzt sind. An ihrem oberen Ende und an passenden Stellen zwischen ihren Emden
sind die Führungsrohre 16 gegenüber dem mittleren Füllrohr r2 durch Abstandsstücke
abgestützt, welche aus Flacheisen 17 bestehen, die V-förmig gebogen und an den entsprechenden
Rohren angeschweißt sind. An ihrem unteren Ende sind die Führungsrohre 16 durch
etwas engere Führungsrohrfortsätze 18 verlängert, die von unten in die Löcher im
Stahlring 13 eingesetzt sind. Zwischen jedem Führungsrohr 16 und der entsprechenden
Führungsrohrverlängerung 18 ist der Stahlring mit einer konischen und vorzugsweise
gehärteten Führungsfläche i9. versehen. Über das untere Ende der Führungsrohrverlängerungen
18 sind kurze Gummimuffen 2o gezogen,- die dazu dienen, die Verlängerung gegenüber
den Bewehrungsstäben 21 abzudichten, wenn diese in ihre Stellung gebracht sind,
wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. In der gleichen Höhe mit den obersten Abstandsstücken
17 befinden sich an dem mittleren Füllrohr i2, zwei gegenüber angeordnete Vorsprünge
oder Zungen 22, die durch entsprechende Längsschlitze 23 im oberen Teil .des Vortreibrohres
hindurchragen. Unterhalb der Zungen 2'2 ist auf dem Vortreibrohr io ein Hubring
24 beweglich angeordnet, der mit zwei Armen 25 versehen ist, an welchen die Hubseile
26 angreifen.
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Das mittlere Füllrohr 12, der -Stahlring 13 und die Führungsrohre
16, 18 bilden zusammen ein Einsatzstück, das in dem Vortreibrohr io zwischen einer
oberen und einer unteren Endstellung längs verschiebbar ist, welchedurch die Länge
der Schlitze 23 in der Wandung des Vortreibrohres bestimmt sind. Bei der Darstellung
nach Fig. i ruht das Einsatzstück mit den Zungen 22 auf der oberen Kante .des Hubringes
2.4 in kurzem Abstand über seiner unteren Lage gegenüber dem Vortreibrohr. Beim
Hochziehen mittels der Seile 26 wird das Einsatzstück in seine obere Grenzlage gebracht,
wobei der Hubring 2:1. sich an den Verstärkungsring i i anlegt. Danach wird das
Einsatzstück gemeinsam mit dem Vortreibrohr io nach oben gezogen. Wenn der Hubring
24 aus der in Fig. i dargestellten Lage nach unten bewegt wird, so rutscht das Einsatzstück
in seine untere Grenzstellung, in welcher die Zungen 22 auf den unteren Enden der
Schlitze 23 aufliegen.
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Wenn das Vortreihrohr io in den Boden hineingetrieben werden soll,
wird es zunächst mit Hilfe der Seile 26 an einem Kran in senkrechter oder geneigter
Stellung aufgehängt. Am unteren Ende des Rohres io wird dann eine Fußkappe 27 angebracht,
die einen äußeren Flansch 28 besitzt, welcher das Ende :des Rohres io umfaßt, und
auf der Innenseite einen ringförmigen Absatz 29 aufweist, der eine Stützfläche für
das Ende des Vortreibrohres darstellt. In dieser ringförmigen Stützfläche ist unterhalb
der Öffnung der Führungsrohre 16 des Einsatzstückes ein ringförmiger Schlitz
30 angebracht, dessen Wände keilförmig nach dem Boden hin konvergieren.
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Wie besonders aus Fig. 7 ersichtlich ist, ist der ringförmige Schlitz
30 am Boden enger als der einzusetzende Bewehrungsstab 21, aber an seinem
oberen Ende weiter und dient dazu, die Bewehrungsstäbe in derFußkappe festzuhalten,wiedies
aus der folgenden Beschreibung klar ersichtlich werden wird.
Nachdem
die Fußkappe lose auf das Ende des Vortreibrohres aufgesetzt ist, wird dieses in
die Eintriebsstellung gebracht, wobei die Fußkappe 27 auf dem Boden ruht, während
sich das Rohr seitlich gegen Führungen im Rammgestell abstützt. Sodann wird der
Hubring 2.4 durch Nachlassen der Seile 26 gesenkt, bis der Einsatz die in Fig. i
gezeichnete Stellung in :der Nähe seiner unteren Grenzlage erreicht hat. Auf das
obere Ende des Vortreibrohres io wird nun eine Schlaghaube aufgesetzt, die aus einem
Eichenblock 32 besteht, der auf einer Stahlplatte 31 ruht und von einem Stahlzylinder
33 umgeben ist. Der Stahlzylinder besitzt einen Fortsatz, der den Verstärkungsring
i i umfaßt und dazu dient, den Block 32 in der richtigen Stellung gegenüber dem
Rohr zu halten. Durch Rammstöße auf die Schlaghaube mit Hilfe eines Rammbären 3.4
wird das Vortreibrohr io stoßweise bis zur gewünschten Tiefe in den Boden hineingetrieben,
wobei man gleichzeitig durch Nachlassen der Seile 26 das Einsatzstück 12, 13, 16,
18 folgen läßt, so daß dieses stets gegenüber dem Vortreibrobr io zwischen seiner
oberen und unteren Grenzstellung frei an den Seilen hängt. Auf diese Art bleibt
das Einsatzstück stets ohne Verbindung mit dem Vortreibrohr während des Eintreibens,
so daß die Stöße des Rammbären nicht auf das Einsatzstück übertragen werden und
somit das letztere in keiner Weise .der Gefahr einer Beschädigung unterliegt.
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Nachdem das Vortreibrohr bis zur gewünschten Tiefe in den Boden eingetrieben
worden ist, wird die Schlaghaube entfernt und der Einsatz durch weiteres Nachlassen
der Seile 26 in seine untere in Fig. 6 dargestellte Grenzstellung gebracht. In dieser
Stellung liegen die Zungen 22 auf dem unteren Ende der Schlitze 23 auf, und die
unteren Öffnungen der Führungsrohre 16, 18 befinden sich gerade über dem ringförmigen
Keilschlitz 30 in der Fußkappe 27. Hierauf werden die Bewehrungsstäbe 2i
von oben in die entsprechenden Führungsrohre 16 eingesetzt, wobei man sie frei durch
die Rohre hindurchfallen läßt. Die Bewehrungsstäbe fallen mit großer Geschwindigkeit
durch die unteren Offnungen der Führungsrohrverlängerungen 18 hindurch und dringen
mit ihrem unteren Ende in den Keilschlitz 30 ein, wodurch die Bewegung plötzlich
zum Stillstand kommt und die Bewehrungsstäbe sich in der Fußkappe festkeilen.
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Nachdem alle Bewehrungsstäbe auf diese Weise in der Fußkappe 27 verkeilt
sind, wird der Einsatz in seine obere Grenzstellung gegenüber dem Vortreibrohr io
gebracht, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. In dieser Stellung des Einsatzes bildet
das Rohr io unterhalb des Stahlringes 13 einen zylindrischen Hohlraum 35, in den
das mittlere Füllrohr 12 mit seinem unteren erweiterten Ende mündet. Hierauf wird
ein Schutzdeckel 36 auf das obere Ende des Einsatzes aufgesetzt und das obere Ende
des Füllrohres 12 mit einer Einfüllv orrichtung für den Beton verbunden. Diese Einfüllvorrichtung
besteht gemäß Fig. 8 aus einem runden oder eckigen Trichter 37, der mit Hilfe: des
an seinem unteren Teil befestigten Ringes 38 auf das obere Ende des Vortreibrohres
io aufgesetzt wird, wobei das exzentrisch angeordnete Auslaufrohr 39 in den inneren
Teil des mittleren Füllrohres 12 hineinragt. Nun wird mit Hilfe eines Füllers.li,
der in bekannter Weise mit einer Bodenklappe 4o versehen ist, Beton in den Trichter
hineingegossen. Der Beton fließt in dem Füllrohr 12 nach unten und füllt den zylindrischen
Raum35 zwischen der Fußkappe 27 und dem Stahlring 13 aus. Hierbei steigt der Beton
bis zu einem bestimmten Niveau im Rohr 12, während die verdrängte Luft frei zwischen
dem Rohr 39 des Trichters 37 und der Wandung des Füllrohres 12 entweichen kann.
Der eingefüllte Beton wird dabei im unteren Ende des Vortreibrohres einem statischen
Druck ausgesetzt, der der Höhe der Betonsäule in dem Füllrohr proportional ist.
Unter der Wirkung dieses Druckes wird der Einsatz nach oben gedrückt, bis die Zungen
22 an den oberen Enden der Schlitze 23 anstoßen. Da sich der Gummidichtungsring
15, der um den Stahlring 13 herumliegt, zusammendrückt, wobei er sich gegen die
Wandung des Vortreibrohres anlegt, wird in wirksamer Weise verhindert, daß der Beton
in den oberhalb des unteren Teils 35 gelegenen Raum des Vortreibrohres, der durch
den Stahlring abgegrenzt wird, eintritt. Die Gummimuffen 2o, welche die Bewehrungsstäbe
umgeben, verhindern, daß der Beton in die Führungsrohre 16 eindringt.
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Wenn der Beton das Rohr 12 bis zu einem Niveau füllt, welches dem
gewünschten Druck im unteren Ende des Vortreibrohres entspricht, wird das Vo:rtreibrohr
io langsam mit Hilfe der Seile 2.6 aus dem Boden herausgezogen. Die Fußkappe 27
bleibt dabei in ihrer Stellung im Boden, während der von dem Vortreibrohr zurückgelassene
Hohlraum im Boden sogleich mit Beton angefüllt wird, der durch die untere Öffnung
des Vortreibrohres unter der Wirkung des statischen Druckes herausfließt. Da die
Bewehrun.gsstäbe 21 _ in der Fußkappe 27 verkeilt sind, werden sie daran gehindert,
der Aufwärtsbewegung des Vortreibrohres i o bzw. der Führungsrohre 16 während des
Herausziehens zu folgen. Infolgedessen werden die B.e"vehrungsstäbe im Beton in
ihrer durch die Führungsrohre 16 festgelegten richtigen Stellung im Pfahl bzw. Pfeiler
eingebettet. Der Pfahl bzw. Pfeiler wird :dann durch abwechselndes Einfüllen von
Beton und weiteres Herausziehen des Vortreibrohres fertiggestellt.
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Während des Herausziehens des Vortreibrohres io ist es von Wichtigkeit,
darauf zu achten, .daß der erforderliche Überdruck im Beton im unteren Ende des
V6rtreibrohres stets aufrechterhalten wird. Diese Regelung kann mit Hilfe eines
Schwimmers bewirkt werden, der auf dem Beton in der Führung ruht und dessen Bew°gung
mit Hilfe eines Drahtes auf eine geeignete Skala übertragen wird. Wenn man darauf
achtet, daß die Menge des eingefüllten Betons und das Absinken des Betonniveaus
in dem Füllrohr stets in einem bestimmten Verhältnis zu der jeweiligen. Hubstrecke
des Vortreibrohres bleibt, ist es möglich, den Vorgang so zu regeln, daß der Beton
im Rohr nicht fest wird, was zu Setzrissen im fertigen Pfahl oder Pfeiler führen
würde. Weiterhin kann mit Hilfe dieses Schwimmers der
Arbeitsgang
so geregelt werden, daß das Vortreibrohr bei jeder Unterbrechung des Arbeitsganges
lediglich so weit herausgezogen wird, daß das Betonniveau im Füllrohr nicht unter
das Niveau der Erdoberfläche fällt. In dieser Stellung ist der Druck innerhalb des
Betons in dem abgeteilten Raum des Vortreibrohres etwas höher als der äußere Druck,
so daß Wasser und Erde nicht durch die untere freie Öffnung des Vortreibrohres eindringen
können. Mit Hilfe der festgestellten Kontrollwerte, die aufgezeichnet werden, läßt
sich der durchschnittliche Durchmesser des Pfeilers beim jeweiligen Heben des Vortreibrohres
ber--chnen und die ungefähre Gestalt des Pfahles oder Pfeilers aufzeichnen.
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Während des Hochziehens des Vortreibrohres kann ;das Füllrohr 1a und
in manchen Fällen auch das Vortreibrohr selbst mit Hilfe eines geeigneten Vibrators
in Rüttelbewegung versetzt werden, um ein leichteres Herabfließen des Betons durch
das Füllrohr herbeizuführen. Auf diese Weise wird es auch möglich, eine trockenere
Betonmischung als sonst zu verwenden und dadurch höhere Betonfestigkeiten zu erreichen..
Nach dem Gießen des Pfahles oder Pfeilers werden der Trichter 37 und das Füllrohr
1a zunächst mit Wasser gereinigt, worauf der Trichter aus dem Vortreibrohr io herausgezogen
wird. Das Rammgestell mit dem Vortrei'brohr io und dem darin . befindlichen Einsatz
wird dann weggenommen und gegebenenfalls an die Stelle gebracht, an der der nächste
Pfahl oder Pfeiler hergestellt werden soll.
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Auf das untere Ende des Vortreibrohres wird hierzu eine neue Fußkappe
aufgesetzt, worauf der nächste Pfahl oder Pfeiler in der oben beschriebenen Weise
hergestellt wird. Die Herstellung einer größeren Anzahl von Pfählen oder Pfeilern
hintereinander läßt sich auf diese Weise mit einer sehr geringen Zahl von Arbeitsgängen
durchführen, ohne die Notwendigkeit, vor jedem Gießvorgang das Innenrohr aus dem
Vortreibrohr herauszuziehen.
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Gemäß der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung
von Ortbetonpfählen oder -pfeilern, bei welcher der Einsatz während des Hineintreibens
des Vortreibrohres in dem Rammgestell aufgehängt ist, ist der Einsatz, wie schon
erwähnt, in bezug auf .das Vortreib-rohr frei beweglich, während das letztere hineingetrieben
wird, leas zur Folge hat, daß die Stöße des Rammbären auf das Vortreibrohr nicht
auf den Einsatz übertragen werden. Man kann sich jedoch dieselben Vorteile zunutze
machen, indem der Einsatz in dem Vortreibrohr mittels passend angebrachter Federn
aufgehängt wird, so daß der Einsatz in axialer Richtung im Verhältnis zum Vortreibrohr
elastisch beweglich ist und die Stöße des Rammbären auf den Einsatz nur gedämpft
übertragen werden. Eine derartige Ausführungsform der Erfindung ist .in Fig. io
,dargestellt.
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Gemäß dieser Fig. io ist in der oberen Öffnung des V'ortreibrohres
io ein fest sitzender Versteifungsring 42 angebracht, in welchen eine Anzahl von
Bolzen 43 von unten eingeschraubt sind. Dicht unterhalb der oberen Öffnung des Füllrohres
12 ist an diesem ein Versteifungsring @ angeschweißt. In dem Versteifungsring 44
sind eine Anzahl übergroßer Löcher 45 angebracht, durch welche die Bolzen 43 frei
hindurchtreten. Die Bolzen 43 sind über und unter dem N@ersteifungsring44 von Druckfedern
46 und 47 umgeben, von denen jede beispielsweise aus O einer Anzahl tassenförmiger
Federelemente 4c7 besteht, die paarweise einander zugekehrt sind. Diese Federn werden
zwischen der Unterseite des Versteifungsringes 42, der an dem Vortreibrohr befestigt
ist, und den Muttern 4,9, die auf das untere Ende der Bolzen aufgeschraubt sind,
zusammengedrückt. Normalerweise ist der Einsatz in dem Vortreibrohr in der Lage
aufgehängt, wie sie Fig. io zeigt, aus welcher er sich aufwärts bewegen kann, indem
die oberen Federn 46 zusammengepreßt werden, und abwärts, indem die unteren Federn
47 zusammengepreßr werden. Nach der Zeichnung ist der Versteifungsring 42 in dem
Vortrei'brohr io abnehmbar angebracht und ruht auf einer vorspringenden Kante des
letzteren. Zwischen der Oberseite des Versteifungsringes 42 und der Unterseite der
Platte 31 der Schlaghaube ist ein elastisch zusammendrückbarer Zwischenring 5o,
beispielsweise aus Gummi; angeordnet, der den .Versteifungsring 42 in seiner Lage
auf der vorspringenden Kante hält, wenn der Rammbär 34 auf die Schlaghaube schlägt.
,Der Versteifungsring 42 kann natürlich auch in einer anderen Weise an dem Vortreibrohr
io befestigt sein.
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Bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß Fig. i bis io ist der
kreisförmige Keilschlitz 30 für die unteren Enden der Bewehrungsstäbe 21
in der Fußkappe 27 angeordnet, die aus einem einzigen starren Gußstüclc besteht.
Die Seitenwände ,des Schlitzes 30 sind daher unelastisch, so daß es vorkommen
kann, daß sich die spitz zulaufenden Enden der Bewehrungsstäbe nicht genügend stark
indem Schlitz festkeilen.
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Diese Schwierigkeit ist bei der abgeänderten Ausführungsform der Fußkappe
gemäß Fig. i i und 12 vermieden. Hiernach besteht die Fußkappe aus einem kuppelförmigen
Hauptteil 5i, einem Versteifungsring 52, .der auf den Rand des Hauptteils aufgeschweißt
ist, und einem Dichtungsring 53, .der auf die äußere Kante des Versteifungsringes
52 aufgeschweißt ist. Der Dichtungsring 53 hat einen inneren Durchmesser, der etwas
größer ist als der äußere Durchmesser des Vortreibrohres io. Auf dem äußeren Umfang
des letzteren befinden sich drei Vorsprünge 54, und der ringförmige Zwischenraum
zwischen dem Dichtungsring 53 und dem Vortreibrohr io ist mit Asphalt 55 oder einem
anderen Dichtungsmaterial ausgefüllt.
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Der kreisförmige Keilschlitz zum Festhalten der Bewehrungsstäbe 2i
wird aus zwei konzentrischen Stahlringen 56 und 57 mit halbelliptischem Querschnitt
gebildet, deren elliptische Flächen einander zugekehrt sind, so daß die Wände des
Oberteils des Schlitzes schräg nach unten verlaufen. Die beiden Ringe 56 und 57
werden im richtigen Abstand voneinander gehalten, indem sie auf drei im wesentlichen
radial angeordneteFlach°isen 58aufgeschweißt
sind, die leicht nach
unten gebogen verlaufen und mit ihren herabgebogenen Enden in die Zementfüllung
59 der Fußkappe eingebettet sind. Der Abstand zwischen den beiden Ringen 56 und
57 im schmalsten Teil des Schlitzes ist etwas kleiner als der Durchmesser der Bewehrun.gsstäbe
2i, so daß diese, die am unteren Ende spitz zulaufen, beim Herabfallen durch die
Führungsrohre 16 des Einsatzes die beiden Ringe elastisch auseinanderdrücken und
zwischen den beiden Ringen sicher festgehalten werden.