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Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Gründungspfählen Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Gründungspfählen,
die zur Erhöhung der Tragfähigkeit einen verbreiterten Pfahlfuß aufweisen. Bei Gründungen
ist es häufig erforderlich, Standpfähle zu verwenden, wenn die Bodenbeschaffenheit
keine Möglichkeit bietet, die auf dem Pfahl ruhende Last durch Mantelreibung auf
den Boden zu übertragen. Bei dieser Art der Gründung sind die zu erwartenden Setzungen
des Bauwerks um so geringer, d. h. die Gründung um so sicherer, je niedriger die
Bodenpressung unter den Pfahlfüßen gehalten werden kann. Aus diesem Grunde hat man
bereits Gründungspfähle mit vergrößertem Pfahlfuß herzustellen versucht. Bei Fertigpfählen
ist jedoch ein solcher verbreiterter Pfahlfuß im allgemeinen nicht anwendbar gewesen,
weil dieser beim Rammen das Niederbringen des Pfahles so stark behindert, daß er
in normalen Böden nicht verwendbar ist. Dabei hat man bei Ortpfählen, d. h. solchen
Pfählen, die erst auf der Baustelle aus Beton hergestellt werden, Pfahlfußerweiterungen
in der Weise vorgenommen, daß, vorher hergestellte Hohlräume mit Beton ausgefüllt
wurden oder daß zusätzlich (Beton in den Boden eingepreßt wurde, wobei man jedoch
keine Sicherung für die Form des Pfahlfußes besitzt; denn je nach den Bödenverhältnissen
kann sich die ausgestampfte Betonmasse mehr nach der Tiefe als nach der Seite hin
ausbreiten, was insbesondere in nicht festen Böden auftritt. Auf
diese
Weise wird aber der Pfahlfuß nicht verbreitert und somit der eigentliche Zweck nicht
erreicht.
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Gemäß der Erfindung wird die Ausbreitung des ausgestampften Betons
nach der Seite hin erzwun-. gen und die Höhe des Pfahlfußes derart begrenzt, daß
aus der eingebrachten Betonmenge und der vorbestimmten Pfahlfußhöhe sich der mittlere
Durchmesser des Pfahlfußes genau errechnen und damit vorher genau bestimmen läßt.
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Erfindungsgemäß wird dieser wesentliche Vorteil durch eine Vorrichtung
erreicht, die aus einer nach unten offenen Pfahlform und einem in Richtung der Längsachse
der Form um ein vorbestimmtes Maß verschiebbaren Fußstück besteht, das nach dem
Niederbringen der Form zum Herstellen des verbreiterten Pfahlfußes auf den durch
das genannte Maß festgelegten Abstand gegenüber dem unteren Ende der Pfahlform gebracht
wird, dabei die Bildung des Pfahlfußes nach unten begrenzt und bei wiedergewinnbarer
,Form lösbar mit dieser verbunden ist. Zweckmäßig ist es hierbei, daß, das Fußstück
einen größeren äußeren Umfang aufweist als die verlorene oder wiedergewinnbare Form.
Vorzugsweise ist das Fußistück durch Zugstangen, Zugseile od. dgl. an der Pfahlform
aufgehängt, deren Länge den herstellbaren Abstand zwischen der Unterkante der Form
und dem Fußstück bestimmt.
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Die Anordnung kann dabei so getroffen sein, daß die Zugstangen, Zugseile
od. dgl. in äußeren Führungen der Form, beispielsweise in angeschweißten ,lugen,
geführt sind und Anschläge aufweisen, die sich zum Festlegen des vorbestimmten Abstandes
auf die Führungen aufsetzen.
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Die .Ausbildung ist aber auch in der Weise möglich, daß im Innern
der Form eine Zugstange, ein Zugseil oder -rohr angeordnet ist, die bzw. das am
oberen Ende eine Traverse trägt, die sich zum Festlegen des gegenseitigen Abstandes
zwischen Forxnunterkante und Fußstück auf die Oberkante der Pfahlform aufsetzt.
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Eine weitere Ausbildungsmöglichkeit besteht darin, daß bei Pfählen,
deren Pfahlschaft ebenfalls aus Ortbeton gebildet wird, als Abstandstücke die Längsstäbe
der Pfahlbewehrung verwendet werden, die mit dem Fußstück fest verbunden und innerhalb
der Form um ein vorbestimmtes Maß; verschiebbar sind.
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Hierbei ist es vorteilhaft, die Bewehrungsstäbe nach oben beispielsweise
zu einer Ringverbindung zusammenzufassen, die sich beim Verschieben des Fußstückes
gegen die Oberkante der Pfahlform anlegt oder an diese anhängt.
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Die Herstellung des Pfahles erfolgt erfindungsgemäß in der Weise,
daß die Form zusammen mit dem dicht aufgesetzten Fußstück durch Rammen oder Pressen
oder auf sonstige Art eingebracht, sodann das Fußstück gegenüber der Form um ein
vorbestimmtes Maß weiter abgesenkt bzw. die Form um dieses Maß. wieder angehoben
wird, daß hierfür eine entsprechend der gewünschten Fußverbreiterung bestimmte Menge
Beton in die Form eingebracht und aus dieser nach unten herausgepreßt und schließlich
die Form mit Beton angefüllt wird. Dieses Verfahren bringt eine Reihe technischer
und wirtschaftlicher Vorteile mit sich. So kann die Tragfähigkeit des Pfahles genau
vorherbestimmt werden, da der Durchmesser des Pfahlfußes bekannt ist. Aus der zulässigen
Bodenbeanspruchung läß:t sich dementsprechend die aus der Belastung zu erwartende
Setzung mit wesentlich höherer Genauigkeit als bisher ermitteln, während man bisher
bei der Bestimmung der Fußdurchmesser auf ,Schätzungen angewiesen war.
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Man kann dabei aber auch praktisch ausgeführte Pfähle mit probebelasteten
Pfählen in bezug auf ihre Tragfähigkeit vergleichen.
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Die Vorteile des Verfahrens sind besonders bei reinen Standpfahlgründungen
gegeben, da diese Gründungsart um so sicherer wird, je größer die Pfahlfuß:durchmesser
ausgebildet werden können. Vordringliche Voraussetzung für schwebende Gründungen
ist, daß die Größe der Pfahlfüße meß-und kontrollierbar ist. Mit vorliegendem Verfahren
wird dies möglich, und zwar können Pfahlfüße mit einem Durchmesser hergestellt werden,
die je nach den Bodenverhältnissen zwei- bis dreimal so groß wie die Schaftdurchmesser
sind. Für Zugpfähle ist das Verfahren in noch größerem Maße von Vorteil, da in allen
Bodenarten ein größerer, gut im Boden verankerter Pfahlfuß auch größere Zugkräfte
aufzunehmen vermag. Auch hier ist die bis jetzt noch nicht vorhandene Meß-bzw. Kontrollmöglichkeit
wieder Voraussetzung für die genauen Bestimmungen der Tragfähigkeit .des Pfahles.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht allein auf Ortpfähle,
sondern auch auf Fertigpfähle anwendbar, bei denen es bisher überhaupt nicht möglich
war, einen verbreiterten Pfahlfuß aus Ortbeton zu verwenden. Hierfür wird zweckmäßig
ein verbreitertes Vortreibrohr, Profil od. dgl. mit der Fußplatte eingebaut, wobei
abschraubbare Zugstangen bis über das Rohr geführt sind. ,Sodann wird der Fuß in
der beschriebenen Weise ausgebildet, der vorgefertigte Pfahlschaft in das Rohr eingesetzt,
und die Zugstangen werden gelöst und gezogen. Danach kann das Rohr ebenfalls gezogen
und der Pfahlschaft noch etwas in den Fuß. eingestampft werden. Es ist aber auch
möglich, das Vortreibrohr od. dgl, zusammen mit dem eingeführten Fertigpfahlschaft
an der Ramme anzusetzen, wobei über die Fußplatte im Rohr eine Schicht erdfeuchten
Betons eingebracht ist, die dem gewünschten Fußvolumen -des Pfahles entspricht.
Der Fertigpfahlschaft sitzt dabei mit wenig Spielraum über dem losen Beton im Rohr.
Ist diese Anordnung durch Kopframmung oder Pressung auf das Rohr bis auf die erforderliche
Tiefe niedergebracht, so wird das Rohr um das der Pfahlfuß,höhe entsprechende Maß
gezogen, wobei die Fußplatte mittels nach oben reichender lösbarer Zugstangen festgehalten
wird. Diese können entweder außen liegen oder durch einen mistigen Hohlraum des
Fertigpfahles' hindurchgeführt werden. Durch Weitereinbringung des Fertigpfahlschaftes
bis
zur Erreichung des vorbestimmten Abstandes zwischen Unterkante, Fertigpfahl und
Fußplatte wird der Fußbeton unter dem Fertigpfahl zur Seite gedrängt und so der
Pfahlfuß ausgebildet. Danach kann das Rohr vollends gezogen werden. Zur besseren
Verbindung zwischen Fuß und Fertigpfahl kann dieser am unteren Ende einige überstehende
Stahldorne erhalten.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgedanke an Hand zweier Ausführungsbeispiele
näher erläutert, und zwar zeigt Abb. i eine Seitenansicht der Form mit dem Fußstück
während des Niederbringens.
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Abb.2 den zugehörigen Axialschnitt und Abb. 3 den mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung hergestellten Pfahlfuß; Abb. q. zeigt eine andere Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß Abb. i, Abb. 5 den zugehörigen Querschnitt und Abb.6 den mit dieser
Form hergestellten verbreiterten Pfahlfuß.
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Mit i ist in allen Fällen die Pfahlform, beispielsweise ein Vortreibrohr,
ein sonstiges Profil oder ein Brunnen, bezeichnet, die an ihrem unteren Ende mit
einer lösbaren Fußplatte 2 während des Niederbringens abgeschlossen ist. Diese Fußplatte
2 kann auch als Keilstück ausgebildet oder mit einer nach unten gerichteten Spitze
versehen sein. 3 sind in den Abb. i bis 3 die Führungsaugen für Zugorgane 4., die
am Fußstück 2 befestigt sind. Diese Zugorgane sind an ihren oberen Enden mit Begrenzungsanschlägen
5 versehen, die sich bei der Verschiebung des Fußstückes 2 gegenüber der Form i
oder umgekehrt auf die Führungsaugen 3 auflegen und damit den genauen Abstand zwischen
der Unterkante der Form i und der Oberkante des Fußstückes 2 festlegen. Um die seitliche
Ausstampfung des Fußbetons zu erleichtern, kann die Fußplatte 2 auch nach oben konvex
ausgebildet bzw. mit einer Spitze versehen sein. Mit 6 ist der Rammbär oder Rammkopf
zum Einpressen des Betons bezeichnet. Gemäß den Abb.4 bis 6 ist lediglich die Aufhängung
der Fußplatte 2 gegenüber der Form i verändert. Als Ramme wird hier ein Hohlkörper
6 verwendet, durch dessen mittlere Bohrung das Zugorgan q. geführt ist, das an seinem
oberen Ende eine Traverse 9 trägt, die sich auf die Rohroberkante auflegen kann
und damit den Abstand zwischen der Fußplatte 2 und der Rohrunterkante begrenzt.
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Gemäß den Abb. 3 und 6 ist der verbreiterte Fuß mit 7 bezeichnet,
in Abb. 6 ist darüber der beginnende Pfahlschaft ä aus Beton zu sehen, der entsteht,
wenn nach Lösung der Fußplattenbefestigung das Vortreibrohr als Form gezogen und
der Pfahlschaft aus .Beton ausgestampft wird.
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Vor dem Einbringen des Vortreibrohres, Hohlprofils oder Brunnens wird
unter das Rohr, das Profil, die Pfahlform oder den Brunnen (in der Folge wird einfachheitshalber
nur von dem Rohr gesprochen) die Fußplatte gesetzt, die nach außen je nach den .Bodenverhältnissen
mehr oder weniger übersteht und mit dem Rohr durch Rammen, Schrauben, Pressen oder
auf sonstige Art eingebracht wird. Die Fußplatte ist mittels geführter Zugstangen
oder Seile, die am Umfang liegen oder zentrisch angeordnet sind, so aufgehängt,
daß sie nach Festhaltung des Rohres weiter um ein bestimmtes Maß abgesenkt werden
kann, oder es kann auch das Rohr um dasselbe Maß von der Fußplatte abgehoben werden.
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Ist die Gründungstiefe erreicht, so wird entweder die Fußplatte um
das Sollmaß der späteren Höhe des Pfahlfußes weiter in den Boden eingebracht oder
das Rohr um dieses Maß gehoben. Diese .Bewegung der Fußplatte gegenüber dem Rohr
erfolgt, geführt bis zu einem begrenzten Anschlag, gegen die Fußplattenaufhängung
und ergibt die gewünschte Pfahlfußhöhe.
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Durch den entstandenen Raum zwischen Rohrunterkante und Fußplatte
wird nun, gleichlaufend mit der Bewegung, nach und nach der Beton ausgestampft oder
ausgepreßt. Je nach aufgewandter Energie beim Ausstampfen oder Auspressen des Betons
entsteht nach allen Seiten hin ein mehr oder weniger großer Pfahlfuß. Die Ausdehnung
des Fußes muß nach der Seite hin erfolgen, weil die Fußplatte nach oben aufgehängt
ist und festgehalten wird; ohne diese Fußplatte würde der Beton zum größten Teil
nach unten wandern und keinen breiten Pfahlfuß. bilden. Der entstehende Pfahlfuß
entspricht in seiner Form ungefähr einem Zylinder, dessen Höhe gleich dem Abstand
von Rohrunterkante bis Fußplatte ist.
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Das eingebrachte Betonvolumen, dividiert durch die bekannte Fußhöhe,
ergibt die Kreisfläche des horizontalen Fußquerschnittes, aus der der mittlere Durchmesser
errechnet werden kann. Es ist auch möglich, daß die Fußform sich nach der Kugelform
gestaltet; in diesem Fall wäre die Aufstandfläche noch größer. Die Berechnung als
Zylinderform schließt daher noch einen Sicherheitsgrad ein.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann in verschiedenartiger
Weise erfolgen, so kann beispielsweise die Einrammung des Rohres i zusammen mit
der Fußplatte 2 durch Innenrammung oder durch Kopframmung bei einer entsprechenden
Abdichtung erfolgen. Bei Anwendung der Innenrammung wird der .Betonpfropfen nach
Festhaltung des Rohres weiter nach unten geschlagen, wobei sich die Fußplatte bis
zum Anschlag nach unten bewegt. Die Zugstangen 4 bewegen sich durch die am Rohr
angeschweißten Augen 3, bis sich die an den Enden der Zugstangen angeschweißten
Nocken 5 auf die Augen 3 aufsetzen. Bei diesem Vorgang wird Beton im Innern nachgefüllt,
so daßi der Stampfbär 6 unter Wasserabschluß im Trocknen arbeitet. Bis zur Grenze
des Möglichen wird nun weiter Beton aus der seitlichen Öffnung herausgestampft,
bis der Pfahlfuß 7 fertiggestellt ist. Da der Beton wegen Festhaltung der Fußplatte
nicht nach unten kann, stampft er sich seitlich in das Erdreich ein. Die durchstampfte
und gemessene Betonmenge ergibt, nachdem die Höhe bekannt bzw. festgesetzt wurde,
den Pfahlfußquerschnitt. Zur Erhöhung der seitlichen
Schubwirkung
kann die Fußplatte nach oben hin zur Mitte kegelförmig zulaufend ausgebildet werden.
Die Anwendung bei Einbringen des Rohrpfahles durch Kopframmung geschieht analog
dem oben beschriebenen Vorgang. Der Hammer schlägt auf den ,Kopf des Rohres. Es
ist zweckmäßig, die Fußplatte gegen das Rohr abzudichten, damit kein Wasser eindringt.
Nach Erreichung der Gründungstiefe wird das Rohr entweder gezogen oder die Fußplatte
tiefer eingerammt. Dies sowie das Ausstampfen des Betons zu dem Fuß geschieht mittels
eines im Rohr laufenden Stampfers, wie oben beschrieben, oder bei Kopframmung durch
Übertragung der Stampfenergie über eine Jungfer auf den eingebrachten Beton.
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:Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Abb. ,4 bis 6 kann auch nach
dem Lösen der Traversen das Rohr allmählich gezogen und gleichzeitig -Beton unten
ausgestampft werden. Es entsteht so, fortfahrend von unten nach oben, der Pfahlschaft
aus Beton. Der mittige Zuganker kann vor Ausbildung des Pfahlschaftes durch Herausschrauben
aus der Fußplatte oder Lösen einer anderen Verbindung gezogen werden oder bei Zugpfählen
als Zuganker im Pfahl verbleiben. An Stelle des mittigen Zugankers können auch an
der Rohrinnen-oder -außenwand liegende Zuganker oder iSeile benutzt werden. Es ist
auch weiter möglich, die Längsstäbe des späteren -Bewehrungskorbes mit der Fußplatte
fest zu verbinden und den Korb nach oben an der Rohroberkante aufzuhängen, solang?
die Fußausbildung vorgenommen wird.
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Als weiteres Beispiel sei die Anordnung in Verbindung mit der Ausbildung
eines Betonortpfahles, der hydraulisch oder auf sonstigeArt in den Boden eingepreßt
wird, erwähnt. Unter ein Vortreibrohr aus einem oder mehreren Schüssen, die durch
Gewinde oder Ba;jonettverschluß verbunden werden, wird die Fußplatte gesetzt und
das Ganze durch hydraulischen Truck gegen eine Auflast in den Boden bis in die erforderliche
Tiefe eingepreßt. Die Aufhängung und Arretierung der Fußplatte erfolgt, wie in Abb.
i oder 2 beschrieben. Nach Arretierung der Fußplatte und Ausstampfung des Pfahlfußes
wird das Rohr entweder im Boden belassen oder als Schalrohr für die Schaftausbildung
des Pfahles benutzt. Schließlich kann die Anordnung der Fußausbildung auch bei der
Herstellung eines Schraubenpfahles Anwendung finden, wobei die Schraubenspitze mit
der Fußplatte fest verbunden wird. Es ergibt sich hier der Vorteil der leichteren
Einbringung, da bei gleicher Tragfähigkeit gegenüber dem normalen .Schraubenpfahl
hier nur ein kleinerer Querschnitt eingeschraubt zu werden braucht. Durch Ausstampfen
des Pfahlfußes aus Beton über der Schraubenspitze wird aber mindestens dieselbe
Tragfähigkeit erreicht.
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In allen Fällen ist die Anwendung .eines bis nach oben hingeführten
Meßdrahtes möglich, um mit Sicherheit feststellen zu können, auf welches Maß die
Fußplatte gegenüber der Form abgesenkt ist.
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Dieser Meßdraht kann entweder mit der nach oben herausgeführten Aufhängung
der Fußplatte identisch sein, d. h. diese Aufhängung braucht nur die erforderlichen
Markierungen aufzuweisen; es ist aber auch möglich, einen zusätzlichen Meßdraht,
der entweder verloren ist oder auch wieder aus dem Pfahl herausgezogen werden 'kann,
zu verwenden.