DE10122001A1

DE10122001A1 - Verankerungspfahl und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE10122001A1
Application number: DE2001122001
Authority: DE
Original assignee: Ed Zueblin AG
Current assignee: Ed Zueblin AG
Priority date: 2001-05-05
Filing date: 2001-05-05
Publication date: 2002-11-07

Abstract

Der erfindungsgemäße Ramm-/Hochdruckinjektionspfahl besteht in seinem oberen Teil aus einem Rammpfahl, der in seiner Längsrichtung eine Durchführung aufweist, und in seinem unteren Teil aus einem Hochdruckinjektionspfahl. In seinem Inneren verläuft eine Längsbewehrung.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft die Konstruktion von Verankerungspfählen, speziell zur Verankerung von Baugrubensohlen.

Stand der Technik

Baugrubensohlen oder Bauwerksbodenplatten werden beispielsweise mit Rammpfählen verankert, die als Fertigteil, meist aus Beton, hergestellt wer den. Diese Rammpfähle, die im Falle eines Betonfertigteils in ihrem Innern ei ne käfigartige Bewehrung aufweisen, sind aufgrund ihrer hochwertigen Her stellung sowohl gegenüber Zugkräften als auch gegenüber Druckkräften sehr widerstandsfähig. Sie müssen allerdings dergestalt ausgeführt sein, daß sie in den Boden eingerammt werden können. Das bedeutet aber, daß sie nur von solchem Durchmesser sein dürfen und mit einer ebenen Oberfläche ausge stattet sein müssen, daß sie beim Einrammen das Erdreich noch hinreichend leicht durchdringen können. Genau dies verhindert aber auch eine gute Haf tung im Erdreich bei Zugbeanspruchung, wie sie bei Auftrieb der Sohle auftritt. Es müssen dann erheblich mehr Pfähle gesetzt werden um dem gleichen Auftrieb widerstehen zu können.

Baugrubensohlen werden auch mit Hochdruckinjektionspfählen (HDI-Pfählen) gegen Auftrieb gesichert. Die Hochdruckinjektionspfähle bestehen jedoch nur aus einem Beton, der durch Erdvermörtelung entsteht. Je nach Bodenart, z. B. bei Ton, entsteht ein Vermörtelungskörper mit nur geringer Zugfestigkeit im Vergleich zu normalem Beton. Der Vermörtelungskörper weist aber aufgrund seiner rauhen unregelmäßigen Oberfläche und seines größeren Durchmes sers, der am unteren Ende hergestellt werden kann, eine größere Veranke rungskraft auf. In seinem Innern ist der Pfahl mit einem GEWI®-Stab längsbe wehrt.

Die Zugbruchlast eines Fertigteil-Rammpfahles wird dadurch allerdings nicht erreicht.

Aus der CN 1143137 ist es ferner bekannt, in einen durchgehenden Kanal in einem Betonrammpfahl nach dessen Einrammen ins Erdreich Beton einzu pressen, der dann am unteren Ende austritt. Auf diese Weise ist jedoch nur ein relativ kleiner Betonpfropfen am unteren Ende des Fertigteils herstellbar, der zudem keine Bewehrung aufweist und daher nur die Belastbarkeit des Pfahles gegenüber Druckkräften erhöht, nicht jedoch gegenüber den viel wichtigeren Zugkräften, die den Auftrieb der Sohle verhindern sollen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verankerungspfahl anzugeben, der die Druck- und Zugfestigkeit des Rammpfahles mit der Auftriebssicherheit eines Hochdruckinjektionspfahles verbindet. Aufgabe der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verankerungspfahles.

Darstellung der Erfindung

Die Erfindung wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der erfindungsgemäße Verankerungspfahl besteht hierzu aus einem längeren oberen Teil, der wie ein Rammpfahl als hochwertiges Fertigteil, bevorzugt Betonfertigteil mit Bewehrung, gefertigt ist, und einem darunter anschließen den kürzeren Teil, welcher als Hochdruckinjektionspfahl ausgebildet ist. Der obere als Fertigteil ausgeführte Bereich weist in seiner Längsrichtung eine Durchführung auf, in welcher sich im späteren vollendeten Pfahl ein Beweh rungsstab befindet, der sich nach unten in den Hochdruckinjektionsteil hinein erstreckt. Der Bewehrungsstab ist bevorzugt im Bereich der Durchführung mit Beton, vorzugsweise Zementstein, korrosionssicher ummantelt.

Der untere Teil des Pfahles, der als Hochdruckinjektionspfahl ausgebildet ist, weist bevorzugt einen gegenüber dem oberen Teil vergrößerten Durchmesser auf (erweiterter Pfahlfuß). Auf diese Weise wird die Verankerungskraft im um gebenden Erdreich drastisch erhöht, so daß bei Anwendung dieses Systems weniger Pfähle zur Verankerung einer Sohle nötig sind.

Die Fertigung des erfindungsgemäßen Pfahles erfolgt vor Ort im Boden. Hier zu wird zuerst der vorgefertigte obere Teil des erfindungsgemäßen Pfahles, gegebenenfalls unter Verwendung einer oben angesetzten Verlängerung, ei ner sogenannten Jungfer, in den Boden eingerammt, eingedrückt oder auch eingespült. Bevorzugt ist hierbei die Durchführung durch diesen Pfahlteil an ih rem unteren Ende durch eine Kappe oder einen Stopfen verschlossen, um die Durchführung freizuhalten. Die Durchführung kann auch durch eine dünne Betonwand verschlossen sein.

Anschließend wird ein Hochdruckinjektionsbohrgestänge durch die Durchfüh rung nach unten geführt, durchstößt dort den eventuell vorhandenen Ver schluß und bohrt dann unter gleichzeitiger Rotation und Bodenvermörtelung weiter in die Tiefe. Alternativ wird erst in die Tiefe gebohrt und beim Ziehen des Bohrgestänges unter Hochdruckinjektion der Boden bis zum unteren En de des oberen Pfahlteils vermörtelt. Bevorzugt wird dabei ein deutlich größerer Durchmesser dieses Pfahlteils gegenüber dem oberen Pfahlteil erzeugt. Übliche Bemessungen des unteren erfindungsgemäßen Pfahlteils sind eine Länge von ungefähr 0,5 bis drei Metern bei einem Durchmesser von etwa 0,3 bis 1,5 Metern. Form und Größe dieses unteren Pfahlteils ergeben sich aus der Beschaffenheit des umgebenden Bodens und den aufzunehmenden Kräften.

Nachdem der Hochdruckinjektionskörper hergestellt ist, wird das Bohrgerät emporgezogen. Bevorzugt wird dabei reine Zementsuspension eingepreßt, so daß der Hochdruckinjektionskörper, oder die Durchführung des oberen Fer- tigteils oder beide Teile in ihrem Innern eine Säule aus Zementsuspension enthalten.

Durch die Durchführung im oberen Pfahlteil wird anschließend ein Beweh rungsstab in den Hochdruckinjektionskörper hinein abgesenkt. Der Beweh rungsstab (zum Beispiel 6EWI®-Stab) reicht bevorzugt bis an das obere Ende des oberen Pfahlteils, oder sogar darüber hinaus. Im Falle einer noch nicht mit ausgehärtetem Zement aufgefüllten Durchführung (oder im Falle einer Plasti kummantelung) kann dann nach Erhärtung des unteren Hochdruckinjektions körpers der Stab unter Zugspannung und damit der gesamte Pfahl unter Druckspannung gesetzt werden, was bei späterer Zugbeanspruchung zu klei neren Verformungen und zu Druckspannungserhalt im Fertigpfahlbeton führt. Erst anschließend kann dann bevorzugt der Hohlraum der Durchführung mit einer vor Korrosion schützenden Zementsuspension ausgefüllt werden. Anstelle eines einfachen Bewehrungsstabes sind Konstruktionen denkbar, die die Bewehrung im unteren Hochdruckinjektionskörper verbessern. Um den noch durch die gegenüber dem Durchmesser des Hochdruckinjektionskörpers schmale Durchführung des oberen Pfahlteils zu passen, müssen sie sich im Hochdruckinjektionskörper aufweiten lassen. Denkbar sind z. B. radiale Kon struktionen, z. B. Litzen, die sich unten ähnlich wie bei einem Regenschirm durch elastische Kräfte nach Austritt aus der unteren Öffnung der Durchfüh rung von selber öffnen, oder durch Hilfsvorrichtungen von oben aufgespreizt werden. Um ein mögliches Festklemmen der Bewehrung in der Durchführung bei einem eventuell nötigen Zurückziehen zu verhindern, sind die Enden der radial abspreizbaren Bewehrungsstäbe zum zentralen Bewehrungsstab hin kufenartig gekrümmt.

Es sind auch sich aufrollende Konstruktionen denkbar, ähnlich wie bei den bekannten Stents zur Stützung von Herzkranzgefäßen.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsge mäßen Pfahl in einer Baugrubensohle. Der obere Pfahlteil ist als Betonfertig teil mit käfigartiger Bewehrung ausgeführt, die aus dem unteren Teil des Pfahlteils herausragt und in den Erdvermörtelungskörper als Bewehrung ein gebettet ist (aus Gründen der Übersichtlichkeit ist sie in der Figur nur in die sem Bereich als Käfig abgebildet). Ein solches Herausragen der Bewehrung aus der Unterseite des oberen Pfahlteils ist nur in weichen Böden möglich. Der untere Pfahlteil ist gegenüber dem oberen im Durchmesser erweitert. In seinem Inneren enthält er einen Kern aus Zementstein. Auch die Durchfüh rung im oberen Teil des Pfahles ist mit Zementstein gefüllt. Als Bewehrungs stab dient ein einfacher GEWI®-Stab, der am oberen Teil des Fertigteils ver spannt ist.

Legende

1

Betonfertigteil des erfindungsgemäßen Pfahles

2

käfigartige Bewehrung des Fertigteils

3

Hochdruckinjektionskörper

4

Bewehrungsstab (GEWI®)

5

Zementstein

6

Verspannmutter

7

Erdreich

8

Baugrubensohle

9

Durchführung durch Fertigteil

Claims

1. Verankerungspfahl für Baugrubensohlen oder Bauwerksbodenplatten, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem oberen und einem unteren Ab schnitt besteht, wobei der obere Abschnitt ein Fertigteil mit in Längsrich tung sich erstreckender Durchführung ist und der untere Abschnitt als Hochdruckinjektionskörper gefertigt ist und außerdem der Hochdruckinjek tionskörper durch eine in die Durchführung ragende Bewehrung verstärkt ist.

2. Verankerungspfahl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fertigteil ein Betonfertigteil ist, welches eine käfigartige Bewehrung aufweist, und daß die Durchführung in Längs richtung vor der Fertigung des Hochdruckinjektionskörpers am unteren En de des Fertigteils durch eine Wand, einen Stopfen oder eine Kappe ver schlossen oder auch offen ist.

3. Verankerungspfahl nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung des Hochdruckinjektionskör pers sich durch die Durchführung nach oben bis zum oberen Ende des Fertigteils oder darüber hinaus ersteckt.

4. Verankerungspfahl nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung ein GEWI®-Stab ist.

5. Verankerungspfahl nach mindestens einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung gegen das obere Ende des Fertigteils gespannt worden ist.

6. Verankerungspfahl nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchführung beim fertiggestellten Pfahl mit einer aushärtbaren Masse gefüllt ist.

7. Verankerungspfahl nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckinjektionskörper in seinem Inneren eine Säule aus Zementstein enthält, in der die Bewehrung einge bettet ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Verankerungspfahles nach mindestens ei nem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zuerst das Fertigteil in den Boden eingerammt, eingedrückt oder eingespült wird, anschließend ein Bohrer mit seitlicher Düsenstrahldüse durch die Durch führung nach unten geführt wird und von dort aus direkt unterhalb des Fer tigteils im Hochdruckinjektionsverfahren durch Erdvermörtelung einen Hochdruckinjektionskörper herstellt,
und nach dem Entfernen des Bohrgerätes eine Bewehrung durch die Durchführung bis in den Hochdruckinjektionskörper eingeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ziehens des Bohrgerätes Ze mentsuspension eingepreßt wird, die eine Zementsäule im Hochdruckin jektionskörper erzeugt, in der später die Bewehrung sitzt.