WO1999013167A1 - Verfahren zur gründung mit pfählen - Google Patents

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WO1999013167A1
WO1999013167A1 PCT/EP1998/005655 EP9805655W WO9913167A1 WO 1999013167 A1 WO1999013167 A1 WO 1999013167A1 EP 9805655 W EP9805655 W EP 9805655W WO 9913167 A1 WO9913167 A1 WO 9913167A1
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pile
protective tube
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Helmut Joachim
Rolf Paschen
Friedrich Winkler
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Abb Research Ltd.
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/36—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making without use of mouldpipes or other moulds
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/38—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds
    • E02D5/385—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds with removal of the outer mould-pipes

Definitions

  • the invention relates to a method for foundation with piles and can be used, for example, for the production of pressure and tension piles for high-voltage overhead line pylons.
  • earth boring machines rotary drilling rigs
  • piling rigs are usually used in order to create the cavity in the ground that is necessary for the installation of the pile support.
  • the high material and equipment weight for example drill rods
  • the tillage machines necessary for these techniques is disadvantageous.
  • the invention has for its object to provide a method for foundation with piles of the type mentioned, which is suitable even with relatively inaccessible building ground for the production of piles with relatively small pile diameters with relatively large pile lengths.
  • a cavity is created in the subsoil using a soil penetration device compacting the side walls of the cavity, b) after reaching the intended depth, the soil penetration device is removed from the cavity, c) a pile support member (5) is introduced into the cavity, d) molding compound is pressed through conveying lines introduced into the cavity in order to fill the cavity.
  • soil penetration devices soil displacement devices
  • the method can also be used under very unfavorable conditions, such as areas that are difficult to access with heavy tillage equipment (earth drills, piling equipment).
  • heavy tillage equipment earth drills, piling equipment.
  • the drive unit for propelling the soil penetration device for example the compressor when using a pneumatic-impacting soil penetration device.
  • Fig. 5 shows a finished pile.
  • the first process step consists in the production of a cavity 2 in the ground. This is done using a suitable floor penetration device 1, which is connected to a drive unit via a connecting line 4.
  • a pneumatic striking or a hydraulic pushing ground penetration device can be used.
  • the connection exists Line 4 from a compressed air hose and the drive unit is a compressed air generator (compressor).
  • the cavity 2 can be of any length, but for reasons of stability it should not be less than three meters.
  • the cavity 2 can be inclined exactly vertically or according to plan, or can be curved in any desired spatial direction.
  • the soil corresponding to the volume of the cavity 2 is not conveyed to the surface of the earth, but the building ground is displaced and the side walls of the cavity are thereby additionally compacted.
  • the cavity 2 is preferably secured by a protective tube 3 fastened to the ground penetration device 1 and thereby pulled into the ground.
  • the protective tube 3 can be flexible or rigid. It can consist of one piece or alternatively consist of several sections, which can be assembled via couplings.
  • the protective tube 3 protects the edge region of the cavity 2 and prevents the ingress of soil material into the cavity 2. It also enables the soil penetration device 1 to be recovered in the second method step. Furthermore, it facilitates the insertion of the pile support member, including the one, carried out in the third method step if necessary, special training of the pile foot. Further functions and advantages of the protective tube are evident from the description below.
  • a suitable supporting liquid can also be used.
  • the soil penetration device 1 After the soil penetration device 1 has reached the intended depth in the ground, it is removed from the cavity 2 in the second method step (see FIG. 2). This recovery takes place, for example, by reversing the device 1 in reverse and a safety rope connected to the penetrator, which is wound onto the drum of a winch.
  • the pile support member 5 is introduced into the cavity 2. This is shown in FIG. 3.
  • the protective tube 3 serves as a guide and prevents the soil from breaking off in the edge region of the cavity.
  • the pile support member 5 can be made of steel or another building material. Spacers 7 reaching to the protective tube are provided at regular intervals along the pile support member 5 to ensure that the pile support member 5 is arranged ce ⁇ trically within the cavity 2 and thus the uniform minimum coverage with the molding compound is ensured.
  • the conveying lines 9 for introducing the molding compound are expediently fastened to the pile support member 5, so that they are preferably transported to the bottom of the cavity already during the third procedural step.
  • a base plate 6 is non-positively connected to the pile support member 5.
  • This base plate 6 can either be introduced into the cavity 2 together with the pile support member 5, or it is brought to the bottom of the cavity 2 together with the soil penetration device 1 in the first method step.
  • the non-positive connection of the base plate 6 to the pile support member 5 reaching up to the pile head 11 takes place, for example, by means of a suitable composite.
  • the pile foot 8 can also be widened.
  • the cylindrical cavity 2 produced by the pneumatic soil penetration device 1 can be additionally widened at the pile foot 8 in order to be able to realize greater pile forces and in particular an improved anchoring - as already mentioned above and shown in FIG. 4.
  • This additional widening can be realized by various suitable measures, for example by measures on the base plate 6 or the floor penetration device 1 or also by increasing the pressing pressure when applying the pressing compound 12 or re-pressing etc.
  • grout 12 is pressed through the above-mentioned delivery lines 9 from the pile base 8 upwards in order to completely fill the cavity 2 from the pile base 8 to the pile head 11.
  • the molding compound 12 contains, among other substances, cement and water, for example, and has a consistency suitable for pressing.
  • the protective tube 3 is detached from the base plate 6, preferably simultaneously with the progress of the introduction of the molding compound 12, and transported upwards by means of a device 10 for removing the protective tube. This process step is shown in FIG. 4.
  • the protective tube 3 is expediently deflected or dismantled above the earth's surface and stored for reuse.
  • the conveying lines 9 expediently remain on the pile foot 8 until the molding compound 12 has reached the pile head 11. Only then are the delivery lines 9 pulled upwards, the cavities thereby created being simultaneously filled by additionally conveyed molding compound 12.
  • the delivery lines 9 are removed from the cavity 2 in accordance with the progress of work when the molding compound 12 is introduced.
  • injection molding compound 12 can be injected into the surrounding soil by increasing the pressure in the delivery lines 9.
  • a support liquid it is expedient to remove this before the injection molding compound 12 is introduced, in order to ensure the intimate connection of the compression molding compound - soil.

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Gründung mit Pfählen mit folgenden Verfahrensschritten vorgeschlagen: (a) zunächst wird ein Hohlraum (2) im Baugrund unter Einsatz eines Boden-Eindringgerätes (1) hergestellt, (b) der Randbereich des Hohlraumes kann durch ein gleichzeitig mit dem Boden-Eindringgerät in den Baugrund gezogenes flexibles Schutzrohr (3) gesichert werden, (c) nach Erreichen der vorgesehenen Tiefe wird das Boden-Eindringgerät aus dem Hohlraum entfernt, (d) das Pfahltragglied (5) kann zusammen mit der Förderleitung (9) zur Einleitung der Verpreßmasse in den Hohlraum eingebracht werden, (e) Verpreßmasse (12) wird durch die Förderleitungen (9) gedrückt, um den Hohlraum auszufüllen, (f) simultan mit dem Fortschreiten der Mörteleinbringung kann das Schutzrohr nach oben transportiert und entfernt werden.

Description

Verfahren zur Gründung mit Pfählen
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gründung mit Pfählen und kann beispielsweise zur Herstellung von Druck- und Zugpfählen für Hochspannungs- Freileitungsmasten verwendet werden.
Bei der Gründung von Pfählen werden üblicherweise Erd-Bohrgeräte (Rotations- Bohrgeräte) und Rammgeräte eingesetzt, um den zur Einbringung des Pfahltraggiie- des erforderlichen Hohlraum im Baugrund zu schaffen. Dabei ist insbesondere bei relativ unzugänglichem Baugrund das für diese Techniken notwendige hohe Material- und Gerätegewicht (beispielsweise Bohrgestänge) der Bodenbearbeitungsmaschinen nachteilig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gründung mit Pfählen der eingangs genannten Art anzugeben, das auch bei relativ unzugänglichem Baugrund zur Herstellung von Pfählen mit relativ kleinen Pfahldurchmessern bei relativ großen Pfahllängen geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Gründung von Pfählen mit folgenden Vefahrensschritten gelöst:
a) zunächst wird ein Hohlraum im Baugrund unter Einsatz eines die Seitenwäπde des Hohlraumes verdichtenden Boden-Eindringgerätes hergestellt, b) nach Erreichen der vorgesehenen Tiefe wird das Boden-Eindringgerät aus dem Hohlraum entfernt, c) ein Pfahltragglied (5) wird in den Hohlraum eingebracht, d) Verpreßmasse wird durch in den Hohlraum eingebrachte Förderleitungen gedrückt, um den Hohlraum auszufüllen.
Dabei ist der Einsatz von die Seitenwände des Hohlraumes verdichtenden Boden- Eindringgeräten (Boden-Verdrängungsgeräten) bereits zur Herstellung von im wesentlichen horizontalen Kanälen im Erdreich bekannt, beispielsweise für die Verlegung von Kabelschutzrohren unter Autobahnen und Eisenbahnstrecken, wie es beispielsweise in Druckschriften von Herstellerfirmen dieser Geräte beschrieben ist.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Verfahren auch noch unter sehr ungünstigen Bedingungen, wie schlecht mit schwerem Bodenbearbeitungsgerät (Erd-Bohrgeräte, Rammgeräte) zugänglichen Bereichen, eingesetzt werden kann. Als relativ schwerste Maschine ist lediglich das Antriebsaggregat für den Vortrieb des Boden-Eindringgerätes erforderlich, beispielsweise der Kompressor bei Einsatz eines pneumatisch-schlagenden Boden- Eindringgerätes.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 bis 4 einzelne Verfahrensschritte zur Gründung mit Pfählen,
Fig. 5 einen fertiggestellten Pfahl.
In Fig. 1 bis 4 sind die einzelnen Verfahrensschritte zur Gründung mit Pfählen dargestellt. Der erste Verfahrensschritt besteht in der Herstellung eines Hohlraumes 2 im Baugrund. Dies erfolgt unter Einsatz eines geeigneten Boden-Eindringgerätes 1 , das über eine Verbinduπgsleitung 4 mit einem Antriebsaggregat verbunden ist. Es kann beispielsweise ein pneumatisch-schlagendes oder ein hydraulischschiebendes Boden-Eindringgerät verwendet werden. Im Falle eines pneumatischschlagenden Arbeitssystems des Boden-Eindringgerätes 1 besteht die Verbindungs- leitung 4 aus einem Preßluftschlauch und das Aπtriebsaggregat ist ein Drucklufterzeuger (Kompressor).
Der Hohlraum 2 kann beliebig lang sein, sollte jedoch aus Gründen der Stabilität eine Mindestlänge von drei Metern nicht unterschreiten. Der Hohlraum 2 kann exakt vertikal oder planmäßig geneigt oder räumlich beliebig gekurvt sein. Dabei wird das dem Volumen des Hohlraumes 2 entsprechende Erdreich nicht an die Erdoberfläche gefördert, sondern der Baugrund wird verdrängt und die Seitenwände des Hohlraumes werden hierdurch zusätzlich verdichtet.
Der Hohlraum 2 wird vorzugsweise durch ein am Boden-Eindringgerät 1 befestigtes und hierdurch in den Baugrund gezogenes Schutzrohr 3 gesichert. Das Schutzrohr 3 kann flexibel oder starr ausgebildet sein. Es kann aus einem Stück bestehen oder alternativ aus mehreren Teilstücken bestehen, die über Kopplungen zusammensetzbar sind. Das Schutzrohr 3 schützt den Randbereich des Hohlraumes 2 und verhindert das Eindringen von Bodenmaterial in den Hohlraum 2. Es ermöglicht hierdurch auch das im zweiten Verfahrensschritt durchgeführte Bergen des Boden- Eindringgerätes 1. Des weiteren erleichtert es das im dritten Verfahrensschritt durchgeführte Einbringen des Pfahltraggliedes einschließlich der gegebenenfalls speziellen Ausbildung des Pfahlfußes. Weitere Funktionen und Vorteile des Schutzrohres gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor.
Alternativ zur Verwendung eines Schutzrohres kann auch eine geeignete Stützflüssigkeit eingesetzt werden.
Nachdem das Boden-Eindringgerät 1 die vorgesehene Tiefe im Baugrund erreicht hat, wird es im zweiten Verfahrensschritt (siehe Fig. 2) aus dem Hohlraum 2 entfernt. Diese Bergung erfolgt beispielsweise durch Umsteuern des Gerätes 1 im Rückwärtslauf und ein mit dem Eindringgerät verbundenes Sicherungsseil, das auf die Trommel einer Winde gewickelt wird.
Im dritten Verfahrensschritt wird das Pfahltragglied 5 in den Hohlraum 2 eingebracht. Dies zeigt Fig. 3. Das Schutzrohr 3 dient hierbei zur Führung und verhindert das Abbrechen von Erdreich im Randbereich des Hohlraumes. Das Pfahltragglied 5 kann aus Stahl oder einem anderen Baustoff bestehen. In regelmäßigen Abständen sind bis zum Schutzrohr reichende Abstandshalter 7 längs des Pfahltraggliedes 5 vorgesehen, um sicherzustellen, daß das Pfahltragglied 5 zeπtrisch innerhalb des Hohlraumes 2 angeordnet und hierdurch die gleichmäßige Mindestüberdeckung mit Verpreßmasse gewährleistet ist. Die Förderleitungen 9 zur Einleitung der Verpreßmasse sind zweckmäßig am Pfahltragglied 5 befestigt, so daß sie vorzugsweise bereits während des dritten Verfahreπsschrittes bis zum Grund des Hohlraumes transportiert werden.
Nachdem das Pfahltragglied 5 den Grund des Hohlraumes erreicht hat, wird es gemäß einem vierten Verfahrensschritt mit dem Pfahlfuß zur Aufnahme von Pfahlkräf- teπ verbunden. Vorzugsweise wird eine Fußplatte 6 kraftschlüssig mit dem Pfahltragglied 5 verbunden. Diese Fußplatte 6 kann entweder mit dem Pfahltragglied 5 gemeinsam in den Hohlraum 2 eingebracht werden oder sie wird bereits im ersten Verfahrensschritt gemeinsam mit dem Boden-Eindringgerät 1 bis auf den Grund des Hohlraumes 2 gebracht. Die kraftschlüssige Verbindung der Fußplatte 6 mit dem bis zum Pfahlkopf 11 reichenden Pfahltragglied 5 erfolgt beispielsweise mittels eines geeigneten Verbundes. Um die Verankerung des Pfahles im Baugrund zu verbessern, kann der Pfahlfuß 8 auch aufgeweitet werden.
Der vom pneumatischen Boden-Eindringgerät 1 hergestellte zylindrische Hohlraum 2 kann am Pfahlfuß 8 zusätzlich aufgeweitet sein, um größere Pfahlkräfte und insbesondere eine verbesserte Verankerung realisieren zu können - wie vorstehend bereits erwähnt und in Fig. 4 gezeigt ist. Diese zusätzliche Aufweitung kann durch verschiedene geeignete Maßnahmen realisiert werden, beispielsweise durch Maßnahmen an der Fußplatte 6 oder des Boden-Eindringgerätes 1 oder auch durch Erhöhung des Verpreßdruckes beim Einbringen der Verpreßmasse 12 oder Nachver- pressen etc.
Gemäß einem fünften Verfahrensschritt wird Verpreßmasse 12 durch die vorstehend erwähnten Förderleitungen 9 vom Pfahlfuß 8 aus von unten nach oben gedrückt, um den Hohlraum 2 vom Pfahlfuß 8 bis zum Pfahikopf 11 vollständig auszufüllen. Die Verpreßmasse 12 enthält neben anderen Stoffen beispielsweise Zement und Wasser und weist eine zum Einpressen geeignete Konsistenz auf. Durch die Verpreß- b
masse 12 wird ein inniger Verbund des Pfahles mit dem umgebenden Baugrund erzielt. Vorzugsweise simultan mit dem Fortschreiten der Einbringung der Verpreßmasse 12 wird das Schutzrohr 3 von der Fußplatte 6 gelöst und mittels einer Vorrichtung 10 zum Entfernen des Schutzrohres nach oben transportiert. Dieser Verfahrensschritt ist in Fig. 4 dargestellt. Zweckmäßig wird das Schutzrohr 3 über der Erdoberfläche umgelenkt bzw. abgebaut und zur Wiederverwendung gelagert.
Dabei verbleiben die Förderleitungen 9 zweckmäßig solange am Pfahlfuß 8, bis die Verpreßmasse 12 den Pfahlkopf 11 erreicht hat. Erst danach werden die Förderleitungen 9 nach oben gezogen, wobei die hierdurch entstehenden Hohlräume gleichzeitig durch zusätzlich geförderte Verpreßmasse 12 gefüllt werden.
Alternativ werden die Förderleitungen 9 entsprechend dem Arbeitsfortschritt beim Einbringen der Verpreßmasse 12 aus dem Hohlraum 2 entfernt.
Außerdem kann durch Erhöhung des Druckes in den Förderleitungen 9 eine Injektion von Verpreßmasse 12 in das umgebende Erdreich erfolgen.
Bei Verwendung einer Stützflüssigkeit wird diese zweckmäßig vor dem Einbringen der Verpressmasse 12 entfernt, um die innige Verbindung Verpreßmasse - Erdreich sicherzustellen.
Fig. 5 zeigt den fertiggestellten Pfahl mit dem vollständig in der Verpreßmasse 12 eingebetteten, vom Pfahlfuß 8 bis zum Pfahlkopf 11 reichenden Pfahltragglied 5.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Gründung mit Pfählen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) zunächst wird ein Hohlraum (2) im Baugrund unter Einsatz eines die Seitenwände des Hohlraumes verdichtenden Boden-Eindringgerätes (1 ) hergestellt, b) nach Erreichen der vorgesehenen Tiefe wird das Bodeπ-Eindringgerät (1 ) aus dem Hohlraum entfernt, c) ein Pfahltragglied (5) wird in den Hohlraum eingebracht, d) Verpreßmasse (12) wird durch in den Hohlraum eingebrachte Förderleitungen (9) gedrückt, um den Hohlraum auszufüllen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch den Einsatz eines pneumatisch-schlagenden Bodeπ-Eindringgerätes (1 ).
3. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch den Einsatz eines hy- draulisch-schiebenden Boden-Eindringgerätes (1 ).
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich des Hohlraumes (2) durch ein gleichzeitig mit dem Boden-Eindringgerät (1 ) in den Baugrund gezogenes flexibles oder starres Schutzrohr (3) gesichert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine einstückige Ausbildung des Schutzrohres (3).
6. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine mehrteilige Ausbildung des Schutzrohres (3), wobei die einzelnen Teillängen über Kopplungen verbunden werden.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (3) simultan mit dem Fortschreiten der Einbringung der Verpreßmasse (12) aus dem Hohlraum (2) entfernt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Randbereich des Hohlraumes (2) durch eine Stützflüssigkeit gesichert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflüssigkeit vor dem Einbringen der Verpreßmasse (12) entfernt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Pfahltraggiied (5) zusammen mit den Förderleitungen (9) zur Einleitung der Verpreßmasse (12) in den Hohlraum (2) eingebracht wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verpreßmasse (12) neben weiteren Stoffen Zement und Wasser enthält und eine zum Einbringen geeignete Konsistenz aufweist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (2) am Pfahlfuß (8) aufgeweitet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Pfahltraggiied (5) mit einer Fußplatte (6) verbunden wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fußplatte (6) am Grund aufgeweitet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleitungen (9) nach oben transportiert werden, wobei die Verpreßmasse (12) den Hohlraum (2) bis zum Pfahlkopf (1 1 ) vollständig ausfüllt.
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