EP0580098A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Pfahlgründung - Google Patents

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EP0580098A1
EP0580098A1 EP93111516A EP93111516A EP0580098A1 EP 0580098 A1 EP0580098 A1 EP 0580098A1 EP 93111516 A EP93111516 A EP 93111516A EP 93111516 A EP93111516 A EP 93111516A EP 0580098 A1 EP0580098 A1 EP 0580098A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
press
segments
piles
pile
pressed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP93111516A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernfried Dr.-Ing. Sudbrack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0580098A1 publication Critical patent/EP0580098A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/48—Foundations inserted underneath existing buildings or constructions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D35/00—Straightening, lifting, or lowering of foundation structures or of constructions erected on foundations

Definitions

  • the invention relates to a method according to claim 1 and an apparatus for performing the method according to claim 13.
  • Pile foundations are required in a wide variety of construction areas.
  • driven piles have been known for thousands of years.
  • the historic pile dwellings are built on ram piles.
  • the cutting head of a pipe cuts into the ground.
  • the pipe has a dual function. On the one hand, it serves to cut into the ground, on the other hand it acts like a formwork or a well wall in relation to the surrounding ground, ie the surrounding ground is physically completely separated from the ground inside the pipe.
  • the inside of the pipe can now be dredged with suitable excavators, so-called fall excavators. In the resulting cavity is then a in the usual way Reinforced steel reinforcement and the entire cavity filled with concrete.
  • the combined drilling and excavation equipment used for this purpose is usually several tons heavy and must be very high in order to have a suitable fall height for the fall excavator.
  • bored piles unlike rammed piles, which compact the surrounding ground in the area of the piles, bored piles have a relatively small effect on the physics of the surrounding soil and the existing layers are penetrated without any significant change. This puncture can lead to various consequences. If, for example, a deeper water-bearing earth layer with a higher pressure is separated by a barrier layer from a higher water-bearing or non-water-bearing earth layer with lower pressure ratios, the drilling process along the cutting tube can cause water to rise from the lower water-bearing layer due to the higher pressure and the change earth physics there.
  • Contaminated water flows near the surface can be mixed with deeper lying drinking water flows in an undesired manner etc.
  • a significant disadvantage of both the bored pile foundation and the driven pile foundation results from the space required by the drill or ram to insert the piles, making it impossible to insert several adjacent piles at the same time.
  • the press pile should have the properties of a solid column.
  • the segments are not connected to one another with tensile strength.
  • a statically calculable column cannot be realized in this way. This is particularly disadvantageous if the load-bearing layer is far below the level of the building foundation and / or if the subsoil settles due to the lowering of the groundwater level.
  • the maximum press-in depth is also limited in the prior art due to the skin friction on the press pile which occurs with increasing press-in depth.
  • the invention has for its object to provide a method and create an apparatus for performing the method, whereby the disadvantages of the prior art are avoided.
  • the invention adopts the knowledge that a large number of pressed pile segments must be arranged one above the other on soft ground and that these must be connected to one another in a tensile manner by appropriate measures in order to create a statically calculable column on which the building ultimately stands.
  • Another consideration that led to the creation of the invention is based on the fact that with increasing press-in depth, the skin friction on the outer surfaces of the already pressed-in segments becomes so great that a large part of the press-pressure is thereby absorbed and the seat pressure of the lowermost segment is too low to make it go deeper. It is therefore provided that one or more further segments with a smaller cross section are telescopically pressed out of the lowest segment.
  • FIG. 1 shows a partially sectioned illustration of a press pile 1 and a press 12, as well as parts of the building to be lifted and the subsurface. Below a load-bearing outer wall, only as much space had to be created as the press 12 and a press pile segment 2 or 3 require in space.
  • the reaction force to apply the pressure is applied by the weight of the building. It is imperative that the reaction force from the weight of the building must be greater than that from the resistance of the ground at the time the pile is founded Reactive power, otherwise the building would be lifted at this point.
  • the reaction force for the introduction of a single (or fewer) press piles 1 can be applied by the building. If, after completion of the foundation of all press piles 1, a lifting element is pressurized on each press pile 1, the entire building rises. In this way, the same hydraulic elements can advantageously be used first for the introduction of the press piles 1 and then for the lifting of the building.
  • the press pile 1 as a whole is therefore not further pressed in according to the invention, but inner segments with a smaller cross section described in more detail in FIG .
  • the various inner segments can be extended telescopically, the next smaller inner segments each being extended further when the peak pressure or the jacket friction has exceeded a predetermined value.
  • the uppermost inner segments can be very thin-walled and made of steel, for example.
  • FIG. 2 shows a press pile 1, which is composed of an initial segment 2 and any number of subsequent segments 3.
  • segments 2, 3 there are several axially extending recesses.
  • a large recess 4 runs directly centrally, several smaller reinforcement recesses 5 are arranged concentrically around the central axis of the segment.
  • the reinforcement recesses in the starting segment 2 are designed as blind holes.
  • An inner segment 6 is located within the recess 4.
  • the underside of the press pile 1 is thus closed, and separating layers in the subsurface can be punctured, without the risk that the earth's physics of the individual layers are changed by compensating processes, for example water movements.
  • a reinforcing steel 7 inserted into a reinforcement recess 5 is drawn as an example for all other reinforcement recesses 5.
  • the reinforcement recesses 5 In order to enable a continuous insertion of the reinforcement steels 7, the reinforcement recesses 5 must be aligned over the entire length of the column 1, which is known to consist of a large number of subsequent segments 3.
  • the alignment can take place, for example, by visual inspection when the next following segment 5 is placed on it, or it can be forcibly carried out by coding on the top and bottom sides of the press pile segments 2, 3.
  • Such coding can be implemented, for example, in the form of grooves and corresponding projections. For the sake of clarity, the projections and grooves are not shown in this illustration.
  • the individual press pile segments 2, 3 each have a helical reinforcement 8 made of steel. Due to the combination of spiral reinforcement 8, the reinforcing steel 7 passing through and the reinforcement recesses 5 poured with concrete, the press piles 1 according to the invention receive a non-positive connection and the predictable statics of a column.
  • the inner segment 6 can be pressed telescopically out of the press pile 1. Because the inner segment 6 has a significantly smaller cross-section, the inner segment 6 can achieve a significantly higher surface pressure due to the building weight acting on the press pile 1.
  • a press is used which only presses on the inner segment 6. This is particularly advantageous if, for example, the entire press pile 1 has penetrated the poorly load-bearing layers of the subsurface and stands on a load-bearing gravel layer. then the pressure on the inner segment 6 can "extend" it telescopically from the press pile 1 and thus bring about an improved anchoring of the press pile 1, which stands on the gravel layer, in this gravel layer.
  • FIG. 3 shows a section along the section line II-II from FIG. 1, the position of the centrally running recess and the concentrically arranged reinforcement recesses can be clearly seen.
  • FIG. 9 An embodiment for an application in which the original foundation has to be reinforced is shown in FIG.
  • reinforcement is carried out by an auxiliary foundation 9 attached below the foundation.
  • the soil beneath the foundations is removed at certain points near the load-bearing wall under which a press pile 1 will later be placed, inside or outside the building, and continuously or relatively continuously by an armored or non-armored person Concrete to be replaced.
  • a plurality of tension struts 10 are anchored in the auxiliary foundation 9 thus created.
  • the free ends of the tension struts 10 protruding from the auxiliary foundation 9 are connected to a stable supporting frame 11.
  • the press 12 is supported on this support frame 11.
  • FIG. 1 A schematic representation of a possible arrangement of a plurality of press piles 1/1 .. 1/16 under the outer walls of a building is shown in FIG.
  • a partial amount of the press piles is pressurized to insert the press piles.
  • the second, fourth, sixth, etc. press piles 1/2, 1/4, 1/6, ... are inserted.
  • any other distribution is also conceivable, only the principle is to be explained here, namely, when inserting the press piles, alternately loading only a subset of all press piles used later for lifting.
  • the method according to the invention further provides not to first bring one or more press piles all the way down to the load-bearing layer, but rather to insert all press piles approximately equally deep in the individual phases.
  • the first segments of the first press pile group are pressed in, then the initial segments of the second press pile group are pressed in.
  • the individual indentation steps are very small. They are preferably in the range of a few millimeters.
  • the second segments of the first press pile group are pressed in, then the second segments of the second press pile group.
  • the pressing in of the pile segments 2, 3 is carried out under computer control by a control unit 13, the pressing speed being kept constant for each pressing pile and the pressing pressure being stored as a function of the pressing depth.
  • the respective press pile When the next following segment is put on, the respective press pile is relieved.
  • the elastic part of the settlement is determined from the relief movement. The smaller this elastic part is, the closer the starting segment of the press pile 1 is to a load-bearing layer.
  • press piles (1/1 to 1/16) in a first step all press piles (1/1 to 1/16) can be pressed in simultaneously, and in a second step when pressing in the press piles (1/1 to 1/16) alternately a first subset of press piles ( 1/1, 1/3, 1/5, ..) and a second subset (1/2, 1/4, .1 / 6, ..) or vice versa.
  • This enables an optimal adaptation to the local soil conditions.
  • the forces opposing the individual press piles are also checked when they are pressed in. If the press-in force is not the same, readjustment is carried out via the press-in path, so that a force transmission is evenly distributed over all press piles.

Abstract

Die Erfindung ist im wesentlichen in Figur 1 dargestellt. Sie betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anheben eines Bauwerkes mittels einer Vielzahl von Presspfählen (1), wobei jeder der Presspfähle aus Segmenten (2, 3) besteht, unterhalb des Fundamentes des anzuhebenden Bauwerks für jeden der Presspfähle eine ausreichend große Arbeitsgrube geschaffen wird, damit darin ein Anfangssegment des jeweiligen Presspfahles (1) und eine Presse (12) einbringbar ist, die Presse (12) zwischen dem Fundament und dem Anfangssegment (2) des Presspfahles (1) angeordnet wird, das Anfangssegment (2) durch den von der Presse (2) ausgeübten Druck in den Untergrund gedrückt wird, eine beliebige Anzahl von auf das Anfangssegment (2) aufsetzbaren Folgesegmenten (3) nacheinander auf gleiche Weise wie das Anfangssegment (2) in den Untergrund gedrückt werden, bis das Anfangssegment (2) eine tragende Schicht im Untergrund erreicht hat, wobei speziell ausgebildete Pfahlseg-mente (2,3) verwendet werden, die in ihrem Inneren jeweils Aussparungen unterschiedlicher Größe und Anzahl aufweisen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 13.
  • Pfahlgründungen sind in verschiedensten Baubereichen erforderlich.
  • Zum einen bei Neubauten, wenn der Baugrund nicht die erforderliche Festigkeit aufweist und zum anderen bei Sanierungen bestehender Gebäude, die infolge einer Schwäche des Untergrunds sich bewegt (gesenkt, gehoben und/oder verwunden) haben.
  • Seit Jahrtausenden ist bereits der Einsatz von Rammpfählen bekannt. So sind beispielsweise die historischen Pfahlbauten auf Rammpfählen errichtet. Aus der Länge der Rammpfähle ergibt sich eine gewisse Begrenzung, die sich auf die maximal mögliche Tiefe der Pfahlgründung auswirkt.
  • Ein weiterer Nachteil der Rammpfahl-Technik ist es, daß dieses Verfahren stets mit einer Erschütterung des Erdbodens und somit auch umgebender Gebäude verbunden ist. Durch die Erschütterungen können an den betreffenden Gebäuden Schäden auftreten, daher scheidet der Einsatz von Rammpfählen für die nachträgliche Pfahlgründung von erschütterungs empfindlichen Gebäuden aus.
  • Bekannt sind ferner Bohrpfähle, bei deren Verwendung auf ein Rammen der Pfähle verzichtet wird. Bei diesem Verfahren schneidet sich der Schneidkopf eines Rohres in das Erdreich. Das Rohr hat eine doppelte Funktion. Einerseits dient es zum Einschneiden in das Erdreich, andererseits wirkt es gegenüber dem umgebenden Erdreich wie eine Schalung oder eine Brunnenwand, d. h. das umgebende Erdreich ist in physikalischer Hinsicht vollkommen vom Erdreich im Inneren des Rohres getrennt. Das Innere des Rohres kann nun mit geeigneten Baggern, sogenannten Fallbaggern ausgebaggert werden. In dem so entstandenen Hohlraum wird in üblicher Weise anschließend eine Baustahlbewehrung eingebracht und der gesamte Hohlraum mit Beton aufgefüllt.
  • Ein Bohrpfahl ist somit vergleichbar mit einer in der Erde befindlichen Säule mit Schalung (= Rohr). Die hierzu in Einsatz befindlichen kombinierten Bohr- und Baggergeräte sind üblicherweise mehrere Tonnen schwer und müssen, um für den Fallbagger eine entsprechende Fallhöhe zu besitzen, sehr hoch sein.
  • Aus diesen Gründen ist der Einsatz derartiger Geräte bei beengten räumlichen Verhältnissen ebenso wenig möglich, wie der gleichzeitige Einsatz mehrerer entsprechender Geräte nah beieinander. Sollen nach diesem Verfahren mehrere Pfähle ineinander angeordnet werden, um beispielsweise einen Sprundwandefekt zu erzielen, so werden mehrere Bohrungen in der Weise nebeneinander angebracht, daß die benachbarte Bohrung erst dann niedergebracht wird, wenn sich in der vorangegangenen Bohrung der betonierte Pfahl befindet.
  • Ein weiterer Nachteil der Bohrpfähle besteht darin, daß im Gegensatz zu den Rammpfählen, die im Pfahlbereich eine Verdichtung des umgebenen Grunds bewirken, bei Bohrpfählen diese eine relativ geringe Auswirkung auf die Physik des umgebenen Erdreichs bewirken und vorhandene Schichten somit ohne wesentliche Veränderung durchstossen werden. Dieses Durchstossen kann zu unterschiedlichsten Folgen führen. Wenn beispielsweise eine tiefere wasserführende Erdschicht mit einem höheren Druck durch eine Sperrschicht von einer höheren wasserführenden oder nicht wasserführenden Erdschicht mit niedrigeren Druckverhältnissen getrennt ist, so kann durch den Bohrvorgang entlang des Schneidrohres Wasser von der unteren wasserführenden Schicht infolge des höheren Drucks nach oben aufsteigen und die dortige Erdphysik verändern.
  • Oberflächennahe verunreinigte Wasserströme können mit tiefergelegenen Trinkwasserströmen in nicht gewünschter Weise vermischt werden etc.
  • Bei Torfschichten gelangt an der Schnittstelle unter Umständen Luft an den Torf, was gegebenfalls zu einer langfristigen Veränderung der Konsistenz des Untergrundes (z.B. Zersetzung des Torfes durch eindringende Bakterien) führen kann.
  • Ein bedeutender Nachteil sowohl bei der Bohrpfahlgründung als auch der Rammpfahlgründung ergibt sich aus dem Platzbedarf der Bohrer bzw Rammen zum Einbringen der Pfähle wodurch ein gleichzeitiges Einbringen mehrerer nahe benachbarter Pfähle unmöglich ist.
  • Ein weiterer Nachteil sowohl der Rammpfahlgründung, als auch der Bohrpfähle ist, daß bei beiden Verfahren die Pfähle nicht senkrecht unterhalb tragender Mauern bestehender Gebäude angebracht werden können.
  • Aus der DE-OS 37 39 917 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens bekannt, bei welchem unterhalb tragender Mauern Pfähle eingebracht werden können. Dazu wird an mehreren Stellen des auszurichtenden Gebäudes unter dem Fundament eine ausreichend große Arbeitsgrube geschaffen, um darin jeweils Presspfahlseqmente und hydraulische Pressen einbringen zu können. Durch den Hebedruck der am Fundament des zu hebenden Gebäudes dringen die Presspfahlseqmente in den Untergrund, worauf das nächste Presspfahlseqment auf das zuvor eingepresste Presspfahlsegment gesetzt wird.
  • Bei weicher Konsistenz des Untergrundes und gleichzeitig notwendiger großer Gründungstiefe müssen viele Segmente aufeinander gesetzt werden. Wegen der geringen seitlichen Einspannkräfte durch den weichen Untergrund besteht die Gefahr, daß der nach dem bekannten Verfahren erstellte Gründungspfahl seitlich einknickt. Um dies zu vermeiden müßte der Presspfahl die Eigenschaften einer festen Säule aufweisen.
  • Beim Stand der Technik sind die Segmente nicht zugfest miteinander verbunden. Eine statisch berechenbare Säule läßt sich so nicht realisieren. Dies ist besonders dann von Nachteil, wenn die tragfähige Schicht weit unter dem Niveau des Gebäudefundaments liegt und/oder wenn durch Absenkung des Grundwasserspiegels eine Setzung des Untergrundes auftritt.
  • Auch aufgrund der mit zunehmender Einpresstiefe auftretenden Mantelreibung am Presspfahl ist beim Stand der Technik die maximale Einpresstiefe begrenzt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens schaffen, womit die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 und durch eine Vorrichtung gemäß des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 13 gelöst.
  • Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zu eigen, daß bei weichem Untergrund eine Vielzahl von Presspfahlsegmenten übereinander angeordnet werden müssen und diese durch entsprechende Maßnahmen zugfest miteinander verbunden sein müssen, um eine statisch berechenbare Säule zu schaffen, auf welcher das Gebäude letztendlich steht.
  • Eine weitere Überlegung die zur Entstehung der Erfindung geführt hat, geht davon aus, daß mit zunehmender Einpresstiefe die Mantelreibung an den Aussenflächen der bereits eingepressten Segmente so groß wird, daß dadurch ein großer Teil des Pressdruckes aufgenommen wird und der Stitzendruck des untersten Segments zu gering ist um es noch tiefer eindringen zu lassen. Daher ist es vorgesehen aus dem untersten Segment ein oder mehrere weitere Segmente mit geringerem Querschnitt teleskopartig herauszudrücken.
  • Weiterbildungen und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Nachfolgend wird ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    in Teils gebrochener Darstellung den Einsatz der Erfindung an einem Gebäude
    Figur 2
    einen Längsschnitt durch das Anfangssegment des Presspfahles und ein darauf aufgesetztes Folgesegment.
    Figur 3
    einen Querschnitt durch das Anfangssegment gemäß Figur 2 entlang der Schnittlinie II-II
    Figur 4
    einen Querschnitt durch das Fundament eines Hauses, dessen ursprüngliches Fundament durch ein Hilfsfundament verstärkt wurde
    Figur 5
    in schematischer Darstellung die Lage einer Vielzahl von Presspfählen unter einem Gebäude.
  • Figur 1 zeigt in teils geschnittener Darstellung einen Presspfahl 1 und eine Presse 12, sowie Teile des zu hebenden Gebäudes und des Untergrundes. Unterhalb einer tragenden Aussenwand mußte lediglich so viel Raum geschaffen werden, wie die Presse 12 und ein Presspfahlsegment 2 bzw. 3 an Platz benötigen. Die Reaktionskraft zur Aufbringung des Drucks wird hierbei durch das Gewicht des Gebäudes aufgebracht. Es ist hierbei zwingend notwendig, daß zum Zeitpunkt der Pfahlgründung die vom Gewicht des Gebäude kommende Reaktionskraft größer sein muß, als die vom Widerstand des Erdreichs kommende Reaktionskraft, an ansonsten bereits zu diesem Zeitpunkt das Gebäude gehoben würde.
  • Um ein ungewolltes Anheben des Gebäudes bereits beim Einbringen der Presspfähle 1 zu vermeiden ist es erfindungsgemäß vorgesehen, bei der Gründung mehrerer nebeneinander liegender Presspfähle 1 diese segmentweise nacheinander einzupressen, wodurch erreicht wird, daß die Anfangssegmente aller Presspfähle zu jedem Zeitpunkt des Einbringens etwa in gleicher Tiefe gründen (Wird in Figur 5 näher erläutert).
  • Die Reaktionskraft für das Einbringen eines einzigen (oder weniger) Presspfahles 1 (-pfähle) kann hierbei von dem Gebäude aufgebracht werden. Wenn nach Beendigung der Gründung aller Presspfähle 1 an jedem Presspfahl 1 ein Hubelemente mit Druck beaufschlagt werden, so hebt sich das gesamte Gebäude. Auf diese Weise können vorteilhaft dieselben hydraulischen Elemente zuerst für das Einbringen der Presspfähle 1 und anschließend für das Heben des Gebäudes verwendet werden.
  • Ab einer gewissen Einpresstiefe nimmt der Widerstand gegen ein weiteres Einpressen auch aufgrund der Mantelreibung an der Aussenseite des Presspfahles 1 zu. Ein weiterse Einpressen würde unter Umständen so hohe Kräfte erfordern, daß die Belastung an der als Widerlager für die Presse 12 dienenden Fundamentstelle so groß werden würde, daß eine Beschädigung des Gebäudes zu befürchten wäre. Gleichwohl befindet sich aber das Anfangssegment des Presspfahles 1 noch nicht auf einer tragenden Schicht.
  • Ab einer gewissen Gründungstiefe, die jeweils von der Beschaffenheit des Untergrundes und der Belastbarkeit des zu hebenden Gebäudes abhängt, wird daher erfindungsgemäß der Presspfahl 1 als Ganzes nicht weiter eingedrückt, sondern es werden in Figur 2 näher beschriebene Innensegmente mit geringerem Querschnitt weiter in den Untergrund gedrückt.
  • Dabei können je nach Anforderung auch mehrere Innensegmente mit unterschiedlichem Durchmesser ineinander angeordnet, wobei das jeweils kleinere Innensegment dann weitergepreßt wird, wenn der zum Einpressen aufzuwendende Druck eine vorgegebene Grenze erreicht hat.
  • Auf diese Weise kann tief in die beginnend tragfähigen Schichten eingepreßt werden und aufgrund der eingetretenen Mantelreibung an den Segmenten 2, 3 mit großem Durchmesser wird bereits ein Teil der Fundamentlasten aufgenommen.
  • Bei großen Gründungstiefen können die verschiedenen Innensegmente mit jeweils geringerem Innendurchmesser teleskopartig ausgefahren werden, wobei die nächst kleineren Innensegmente jeweils dann weiter ausgefahren werden, wenn der Spitzendruck oder die Mantelreibung einen vorbestimmten Wert überschritten hat.
  • Die obersten Innensegmente können dabei sehr dünnwandig sein und zB aus Stahl bestehen.
  • In Figur 2 erkennt man einen Presspfahl 1, der aus einem Anfangsegment 2 und beliebig vielen Folgesegmenten 3 zusammengesetzt ist. In den Segmenten 2, 3 befinden sich mehrere axial verlaufende Aussparungen. Eine große Aussparung 4 verläuft direkt zentral, mehrere kleinere Bewehrungsaussparungen 5 sind konzentrisch um die Mittelachse des Segments angeordnet.
  • Im Gegensatz zu den durchgehenden Bewehrungsaussparungen in den Folgesegmenten 3 sind die Bewehrungsaussparungen im Anfangssegment 2 als Sacklöcher ausgeführt. Innerhalb der Aussparung 4 befindet sich ein Innensegment 6.
  • Die Unterseite des Presspfahls 1 ist somit geschlossen, ein Durchstoßen von Trennschichten im Untergrund kann so vorgenommen werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die Erdphysik der einzelnen Schichten durch Ausgleichsvorgänge z.B. Wasserbewegungen verändert wird.
  • Beispielhaft für alle anderen Bewehrungsaussparungen 5 ist ein in eine Bewehrungsaussparung 5 eingesetzter Bewehrungsstahl 7 gezeichnet.
  • Um ein durchgehendes Einschieben der Bewehrungsstähle 7 zu ermöglichen müssen die Bewehrungsaussparungen 5 über die gesamte Länge der -bekanntlich aus einer Vielzahl von Folgesegmenten 3 bestehenden- Säule 1 fluchten. Das Fluchten kann beispielsweise durch optische Kontrolle beim Aufsetzen des jeweils nächsten Folgesegmentes 5 erfolgen oder zwangsweise durch eine Codierung an den Ober-und Unterseiten der Presspfahlsegmente 2, 3 erfolgen. Eine solche Codierung läßt sich etwa in Form von Nuten und dazu korrespondierenden Vorsprüngen realisieren. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Vorsprünge und Nuten in dieser Darstellung nicht gezeigt.
  • Die einzelnen Presspfahlsegmente 2, 3 besitzen jeweils eine Wendelbewehrung 8 aus Stahl. Durch die Kombination aus Wendelbewehrung 8, den durchgebenden Bewehrungsstählen 7 und den mit Beton ausgegossenen Bewehrungsausparungen 5 erhalten die erfindungsgemäßen Presspfähle 1 eine kraftschlüssige Verbindung und die berechenbare Statik einer Säule.
  • Wie ersichtlich läßt sich das Innensegment 6 teleskopartig aus dem Presspfahl 1 nach unten drücken. Dadurch, daß das Innensegment 6 einen deutlich geringeren Querschnitt aufweist, läßt sich durch das Innensegment 6 durch das auf den Presspfahl 1 wirkende Gebäudegewicht ein wesentlich höherer Flächendruck erreichen. Dazu wird eine Presse verwendet, die nur auf das Innensegment 6 drückt. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn beispielsweise der gesamte Presspfahl 1 die schlecht tragenden Schichten des Untergrunds durchstossen hat und auf einer tragenden Kiesschicht aufsteht, dann kann durch den Druck auf das Innensegment 6 dieses teleskopartig aus dem Presspfahl 1 "ausfahren" und so eine verbesserte Verankerung des Presspfahls 1, der auf der Kiesschicht steht, in dieser Kiesschicht bewirken.
  • In Figur 3 ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie II-II aus Figur 1 dargestellt, die Lage der zentral verlaufenden Ausnehmung und der konzentrisch angeordneten Bewehrungsausnehmungen ist deutlich zu erkennen.
  • Eine Ausführungsform für einen Einsatz bei dem das ursprüngliche Fundament verstärkt werden muß ist in Figur 4 gezeigt. Dazu erfolgt eine Verstärkung durch einen unterhalb des Fundaments angebrachten Hilfsfundament 9. Dazu wird nahe der tragenden Mauer unter welcher später ein Presspfahl 1 stehen soll innerhalb oder außerhalb des Gebäudes punktuell das Erdreich unter den Fundamenten entfernt und kontinuierlich oder relativ kontinuierlich durch einen bewehrten oder nicht bewehrten Beton zu ersetzt. Ebenso besteht die Möglichkeit den Untergrund durch Betoninjektionen zu befestigen. In diesem so entstandenen Hilfsfundament 9 werden mehrere Zugstreben 10 verankert. Die aus dem Hilfsfundament 9 herausragenden freien Enden der Zugstreben 10 sind mit einem stabilen Tragrahmen 11 verbunden. An diesen Tragrahmen 11 stützt sich die Presse 12 ab. Bei der Pfahlgründung wird somit das gesamte Gewicht des Gebäudes auf dieses zweite Fundament ein, so daß ein stabiles Widerlager vorhanden ist. Das Gebäude steht mit seinem Fundament sozusagen auf diesem zweiten Fundament und wird im anschließenden Hubvorgang mit diesem zweiten Fundament bewegt, d. h. im Regelfall gehoben.
  • Eine schematisierte Darstellung einer möglichen Anordnung einer Vielzahl von Presspfählen 1/1 .. 1/16 unter den Aussenmauern eines Gebäudes ist in Figur 5 gezeigt. Zum Einbringen der Presspfähle wird jeweils eine Teilmenge der Presspfähle mit Druck beaufschlagt. Um nicht bereits beim Einbringen der Presspfähle eine lokale Anhebung des Gebäudes zu bewirken werden vorzugsweise der jeweils erste , dritte, fünfte usw. Presspfahl 1/1, 1/3, 1/5,... gemeinsam niedergebracht. In einem zweiten Schritt werden der zweite, der vierte, sechste usw Presspfahl 1/2, 1/4, 1/6,... eingebracht. Natürlich ist auch jede beliebige andere Verteilung denkbar, es soll hier nur das Prinzip erklärt werden, nämlich beim Einbringen der Presspfähle wechselweise nur eine Teilmenge aller später beim Heben zum Einsatz kommenden Presspfähle zu belasten.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht weiters vor, nicht zuerst einen oder mehrere Presspfähle vollständig bis zu der tragenden Schicht niederzubringen sondern alle Presspfähle in den einzelnen Phasen etwa gleich tief einzubringen. Dazu werden die ersten Segmente der ersten Presspfahlgruppe eingedrückt, dann werden die Anfangssegmente der zweiten Presspfahlgruppe eingedrückt. Die einzelnen Eindrückschritte sind sehr klein. Sie liegen vorzugsweise im Bereich von einigen Millimeter.
  • Im nächsten Schritt werden die zweiten Segmente der ersten Presspfahlgruppe eingedrückt, daraufhin die zweiten Segmente der zweiten Presspfahlgruppe.
  • Das Eindrücken der Pfahlsegmente 2, 3 wird computergesteuert durch eine Steuereinheit 13 durchgeführt, wobei für jeden Presspfahl die Einpressgeschwindigkeit konstant gehalten wird und der Einpressdruck in Abhängigkeit von der Einpresstiefe gespeichert wird.
  • Beim Aufsetzen des jeweils nächsten Folgesegments wird der jeweilige Presspfahl entlastet. Aus der Entlastungsbewegung wird der elastische Anteil der Setzung ermittelt. Je geringer dieser elastische Teil ist, desto näher befindet sich das Anfangssegment des Presspfahles 1 an einer tragfähigen Schicht.
  • So wird für jeden einzelnen Presspfahl 1 dessen spezifisches Tragverhalten gemessen und steht für spätere Nachweise der Standsicherheit zur Verfügung.
  • Durch das gemeinsame Eindrücken in kleinen, gleichzeitigen Einpressschritten wird erfindungsgemäß erreicht, daß die Anfangssegmente aller Presspfähle 1/1 bis 1/16 sich in etwa auf der gleichen Ebene im Untergrund befinden. Dies hat gegenüber einem nacheinander erfolgenden, vollständigen Einbringen der einzelnen Pfähle bis zur Gründungsebene den Vorteil, daß eine unerwünschte Veränderung des Untergrundes -hervorgerufen durch das vollständige Einbringen des vorangegangenen Presspfahls 1 hier nicht auftritt. Eine solche unerwünschte Veränderung wäre beispielsweise ein Ausgleich unterschiedlicher Porenwasserdrücke in den unterschiedlichen Gründungstiefen.
  • In erfindungsgemäßerweise können in einem 1. Schritt alle Presspfähle (1/1 bis 1/16) gleichzeitig eingedrückt werden, und in einem 2. Schritt beim Eindrücken der Presspfähle (1/1 bis 1/16) jeweils abwechselnd eine erste Untermenge von Presspfählen (1/1, 1/3, 1/5,..) und eine zweite Untermenge (1/2, 1/4,.1/6,..) eingedrückt werden oder umgekehrt. Hierdurch ist eine optimale Anpassung an die örtlichen Bodenverhältnisse möglich.
  • In einer weitergehenden Ausgestaltung der EErfindung erfolgt beim Eindrücken zudem eine Kontrolle der von den einzelnen Presspfählen entgegengesetzten Kräfte. Wenn die Eindrückkraft nicht gleich ist, wird über den Einpressweg nachgeregelt, so daß eine gleichmäßg auf alle Presspfähle verteilte Kraftübertragung erfolgt.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann es demnach nicht folgender Fall auftreten, daß etwa bei einem schräg verlaufenden Sand/Fels-Übergang ein Teil der Presspfähle auf dem Fels gründet, der andere Teil aber noch vollkommen im Sand steht.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Anheben eines Bauwerkes mittels einer Vielzahl von Presspfählen, wobei
    - jeder der Presspfähle aus Segmenten besteht,
    - unterhalb des Fundamentes des anzuhebenden Bauwerks für jeden der Presspfähle eine ausreichend große Arbeitsgrube geschaffen wird, damit darin ein Anfangssegment des jeweiligen Presspfahles und eine Presse einbringbar ist,
    - die Presse zwischen das Fundament und das Anfangssegment des Presspfahls angeordnet wird,
    - das Anfangssegment durch den von der Presse ausgeübten Druck in den Untergrund gedrückt wird,
    - eine beliebige Anzahl von auf das Anfangssegment aufsetzbaren Folgesegmenten nacheinander auf gleiche Weise wie das Anfangssegment in den Untergrund gedrückt werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - speziell ausgebildete Pfahlsegmente (2,3) verwendet werden, die in ihrem Inneren jeweils Aussparungen (4,5) unterschiedlicher Größe und Anzahl aufweisen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die einzelnen Segmente (2,3) so übereinander gesetzt werden, daß die Aussparungen (4,5) jeweils fluchtend angeordnet sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die einzelnen Segmente (2,3) aus Stahlbeton hergestellt sind und eine Wendelbewehrung (8) aus Stahl nahe der innerhalb von ihr liegenden Aussparungen (5) aufweisen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die einzelnen Segmente (2,3) aus Stahl hergestellt sind.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß
    - in die zur Aufnahme von Stahlbewehrungen vorgesehenen fluchtenden Aussparungen (5) der einzelnen Segmente jeweils ein über den gesamten Presspfahl oder eines Teils seiner Länge verlaufender Stahlstab (7) eingeführt wird,
    - die Aussparungen (5) mit einem Vergußmaterial ausgefüllt werden
    - nach dem Aushärten des Vergußmaterials die einzelnen Segmente (2,3) des Presspfahls (1) eine monolithische, fest verbundene, statisch berechenbare Säule ergeben.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - die einzelnen Segmente jeweils eine zentrale Aussparung (4) auweisen in der sich wiederum Innensegmente (6) befinden und
    - die Innensegmente (6) unabhängig von den Segmenten (2,3) eingepresst werden.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Innensegmente (6) nach dem Aushärten des in die Aussparungen (5) eingebrachten Vergußmaterials weitergepreßt werden.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
    - unter dem Fundament des zu hebenden Gebäudes ein zusätzliches Hilfsfundament (9) erstellt wird,
    - eine Tragekonstruktion (10,11) im Hilfsfundament (9) verankert wird, die das Gegenlager für die Presse (12) bildet.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß
    - beim Eindrücken der Presspfähle (1/1 bis 1/16) jeweils abwechselnd eine erste Untermenge von Presspfählen (1/1, 1/3, 1/5,..) und eine zweite Untermenge (1/2, 1/4,.1/6,..) eingedrückt wird.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, daß - alle Presspfähle (1/1 bis 1/16) gleichzeitig eingedrückt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - in einem 1. Schritt alle Presspfähle (1/1 bis 1/16) gleichzeitig eingedrückt werden, und/oder
    - daß in einem 2. Schritt beim Eindrücken der Presspfähle (1/1 bis 1/16) jeweils abwechselnd eine erste Untermenge von Presspfählen (1/1, 1/3, 1/5,..) und eine zweite Untermenge (1/2, 1/4,.1/6,..) eingedrückt wird.
  12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - für jeden Presspfahl individuell die Einpressgeschwindigkeit konstant gehalten wird und der Einpressdruck in Abhängigkeit der Einpresstiefe gespeichert wird.
  13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüchen 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - die beim Einpressen die von den einzelnen Presspfählen entgegengesetzte Gegenkraft gemessen wird und
    - der Einpressweg in Abhängigkeit von der Gegenkraft geregelt wird.
  14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
    - beim Erreichen einer vorbestimmten Gegenkraft die nur noch die Innensegmente (6) weiter eingedrückt werden.
  15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Presse und einer Vielzahl von aufeinandersetzbaren Pfahlsegmenten
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Segmente (2,3) im Verlauf der einzelnen Segmente fluchtende Ausnehmungen (4,5) aufweisen.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    in den Segmenten (2,3) jeweils Innensegmente (6) angeordnet sind, die unabhängig von den Segmenten (2,3) einpressbar sind.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und/oder 16
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - ein Hilfsfundament (9) und eine daran befestigte Tragkonstruktion an dem zu hebenden Gebäude anbringbar ist und die Tragkonstruktion (10,11) das Widerlager für die Presse (12) bildet.
EP93111516A 1992-07-21 1993-07-18 Verfahren und Vorrichtung zur Pfahlgründung Withdrawn EP0580098A1 (de)

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