DE19503177C1 - Verfahren zur Herstellung von Bohrpfählen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bohrpfählen, bei dem ein Erdbohrer in den Boden eingedreht wird und gleichzeitig über den Bohrkopf eine Suspension zugegeben wird, welche den Boden zu einem breiartigen Material vermischt, welches die Bohrung flüssig stützt.

Die Herstellung von Betonpfählen mit einer durchgehenden Schnecke, die in den Erdboden geschraubt wird, stellt ein wirtschaftliches und schnelles Bauverfahren dar. Derartige Verfahren sind seit langem bekannt, wie aus der 1966 veröf­ fentlichten Auslegeschrift DE 12 10 385 zu entnehmen ist. Diese offenbart ein einfaches Verfahren zur Erstellung von Betonpfählen, bei dem ein Drehbohrgerät mit einem Schnec­ kenbohrkopf in den Baugrund eingeschraubt wird. Danach wird durch die Bohrspitze Beton in den Boden gepumpt und unter zeitweiliger Unterbrechung das Bohrgerät aus dem Bohrloch herausgezogen. Gleichzeitig wird weiterhin Beton in das Bohrloch gepumpt, der sich mit dem im Bohrloch befindlichen Erdreich vermischt und mit diesem verdichtet wird.

Ein weiterentwickeltes Verfahren ist beispielsweise aus der DE 42 19 150 C1 bekannt, bei dem ein Schneckenbohrer mit einem hohlen Seelenrohr und einer durchgehenden Wendel in das Erd­ reich eingedreht wird, wobei lediglich eine Verdrängung ohne Förderung erfolgt. Anschließend wird ohne Vorschub un­ ter Zugabe einer Suspension das Erdreich abgeschert und es erfolgt eine Mischung von Erdreich und Suspension bis eine zähflüssige Konsistenz vorliegt. Durch Diffusion der in der Suspension enthaltenen. Partikel wird dann ein zylinderförmi­ ger Filterkuchen um den Bohrer herum gebildet, der dann als Stützkörper dient. Dann wird unter Herausziehen des Bohrers von dessen Spitze aus Beton in den frei werdenden Bereich gepumpt, so daß eine Betonsäule entsteht.

Leider gibt es einige Böden, welche aufgrund ihrer Kornzu­ sammensetzung bzw. ihres Ungleichförmigkeitsgrades den Ein­ satz von Endlosschneckenpfählen gemäß der DE 42 19 150 C1 nicht gestatten, da sie durch die Verdichtung des Bodens in der Umgebung des Pfahles während der Herstellung zu Setzun­ gen im Nachbarbereich der Bodenpfähle führen.

Aus der DE 35 01 439 A1 ist des weiteren ein Verfahren be­ kannt, bei dem mit einer durchgehenden Schnecke der Boden zu einem Mörtel vermischt wird. Bei diesem Verfahren werden jedoch auch Stützkörper erzeugt, die zwar beachtliche Fest­ igkeiten erreichen, aber nicht in die Festigkeitsbereiche eines Betons kommen.

Des weiteren besteht insbesondere z. B. bei einem Verfahren gemäß der DE 42 19 150 C1 ein weiterer Nachteil darin, daß die Schnecke mit weichem Material (gelockertes Erdreich und Sus­ pension) gefüllt ist und von unten eingepumpter Beton durch diese weiche Masse nach oben dringt und somit oftmals nur eine sehr ungenügende Trennung zwischen dem mit Suspen­ sion angereicherten Erdreich und dem eingepumpten Beton be­ steht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfah­ ren anzugeben, das die oben genannten Nachteile nicht auf­ weist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß kurz vor Erreichen der Bohrtiefe der Erdbohrer im wesentlichen ohne Zuführung von Suspension soweit in den Boden weiter eingedreht wird, bis er seine Endtiefe erreicht hat, so daß ein Erdstöpsel gebildet wird, der zwischen Erdreich mit Suspension und Ende des Bohrlochs entsteht, und daß daraufhin unter Heraus­ ziehen des Erdbohrers über dessen Spitze Beton in das Bohr­ loch gefüllt wird, wobei das Herausziehen des Erd­ bohrers im wesentlichen ohne Drehbewegung erfolgt.

Weiterbildungen des Ver­ fahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Vorteil des Verfahrens ist es, daß durch die Bildung eines Erdstöpsels eine eindeutige Trennzone zwischen der Beton­ säule und dem mit Suspension angereicherten lediglich als Stützmasse dienenden Erdreich gebildet wird.

Um ein Verstopfen der Öffnungen für die Suspension bzw. den Beton während des Einschraubens des Bohrkopfes zur Bildung des Erdstöpsels zu verhindern, kann vorteilhafterweise eine geringe Menge an Suspension während dieses Eindrehens zuge­ führt werden.

Um dein Widerstand beim Herausziehen des Erdbohrers zu ver­ mindern, kann des weiteren vorteilhafterweise nach Errei­ chen der endgültigen Bohrtiefe ein Drehvorgang des Bohrers ohne weiteren Vorschub ein Abscheren des gebildeten Erdstöp­ sels ermöglichen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Erdbohrer, welcher lediglich aus einer Stange besteht, deren Kopfende mit einem Schneckenstück mit mehre­ ren Wendeln versehen ist, verwendet. Ein derartiges Bohr­ rohr ist beliebig durch weitere Rohrstücke verlängerbar.

Um eine möglichst senkrechte Bohrung zu ermöglichen, kann der schneckenlose Teil des Rohres in vor­ bestimmten Abständen Abstützelemente aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und eine Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend anhand von drei Figuren näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 Schnittansichten eines Bohrers während verschiedener Abschnitte des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist mit 2 eine hohle Stange bezeichnet, an deren unteren Bereich ein Schneckenstück 1 angebracht ist. Dieses Schneckenstück 1 weist mehrere Wendeln auf. Die Länge des Schneckenstückes sollte zwischen 0,5 m und 3 m betragen. Am Ende dieses Schneckenstücks 1 ist z. B. eine seitliche Austrittsöffnung 9 und eine vertikale Endaustrittsöffnung 10 vorgesehen. Durch gestrichelte Linien ist ein innen lie­ gendes gesondert eingeschweißtes Betonierrohr eingezeichnet, dessen Ende in die vertikale Austrittsöffnung 10 mündet. Die seitliche Austrittsöffnung 9 steht mit dem zwischen Be­ tonierrohr und Außenmantel der Stange 2 befindlichen Raum in Verbindung, durch den z. B. die Suspension geführt wird. Die Stange wird an der Luftseite durch einen an sich bekann­ ten Drehantrieb (nicht dargestellt) angetrieben. Am luftsei­ tigen Ende der Stange befindet sich außerdem eine Art Spül­ kopf zur Zugabe von Suspensionen 4 bzw. Beton 5.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, wird die Stange 2 mit ihrem Schneckenstück 1 langsam in den Boden eingedreht und dabei über den Spülkopf und die Austrittsöffnung 9 eine Suspen­ sion 4 zugegeben. Diese Suspension 4 wird mit dem aufgeloc­ kerten Boden zu einem breiartigen Material 3 gemischt, das von der Konsistenz so flüssig ist, daß es im wesentlichen nicht aus der Bohrung gefördert wird, sondern diese flüssig stützt. Um eine bessere Homogenisierung des verflüssigten Bodens 3 zu erreichen, kann es zweckmäßig sein, daß an der Stange 2 Flügel 7 beliebiger Form befestigt sind, welche den verflüssigten Boden 3 während der Drehung in Bewegung halten. Diese Flügel 7 können zudem als Abstützelemente in der Bohrung dienen, um eine möglichst senkrechte Führung des gesamten Bohrers zu gewähren.

Wie des weiteren in Fig. 1 gezeigt ist, wird das Schnecken­ stück 1 so weit in den Boden, wie zuvor beschrieben, einge­ dreht, bis es um etwa die Länge des Schneckenstücks 1 vor der endgültigen Bohrlochsohle steht.

Daraufhin wird, wie in Fig. 2 dargestellt, das Schnecken­ stück 1 auf die weitgehend volle Länge, wobei dieses letzte Teilstück mit 6 bezeichnet ist, in den Boden eingeschraubt ohne daß oder mit nur unwesentlichen Mengen an Suspension 4 durch die entsprechende erdseitige Öffnung 9 des Schnecken­ stücks 1 gepumpt werden. Um jedoch ein Verstopfen der erd­ seitigen Öffnung 9 zu verhindern, kann es zweckmäßig sein, daß eine ganz geringe Menge an Suspension 4 gepumpt wird, bzw. daß bereits durch das Betonierrohr der Stange 2 Beton 5 in geringen Mengen eingepumpt wird. Auf diese Weise wird das Eindringen von Boden in die erdseitige Austrittsöffnun­ gen 9, 10 verhindert.

Innerhalb des Schneckengangs vom Schneckenstück 1 befindet sich nun im wesentlichen festes Erdreich, welches einen Erd­ stöpsel 8 zwischen Bohrlochsohle und dem mit Suspension an­ gereichertem Erdreich 3 bildet.

Daraufhin wird, wie in Fig. 3 dargestellt, also nach Errei­ chen der eigentlichen Endtiefe, über das in der Stange 2 be­ findliche Betonierrohr und dessen Austrittsöffnung 10 Beton 5 eingepumpt und dabei gleichzeitig die Stange 2 langsam zu­ rückgezogen.

Dies erfolgt im wesentlichen ohne Drehung der Stange 2. Ge­ gebenenfalls kann es jedoch, um eine evtl. auftretende Rei­ bung beim Zurückziehen der Stange 2 zu vermindern, hin und wieder zweckmäßig sein, daß die Stange und damit das Schneckenstück 2 geringe, kurzzeitige Drehbewegungen in eine oder beide Drehrichtungen erfährt, um ein Abscheren des Erd­ reichs zu bewirken.

Ebenso kann es zweckmäßig sein, daß vor Beginn des Zurück­ ziehens der Stange 2 mit dem Schneckenstück 1 dieses ohne weiteres Eindringen in den Boden, d. h. ohne weiteren Vor­ schub, gedreht wird und somit ein Abscheren des Bodens in­ nerhalb der Schnecke 1 erreicht wird. Auch diese Maßnahme kann zur Reduzierung der Rückziehkraft dienen. Um sicher zu sein, daß beim Rückziehen eine durchgehende Betonsäule ent­ steht, wird der Beton 5 unter ständiger Druckbeaufschlagung eingepumpt.

Während des in Fig. 3 dargestellten Rückziehvorgangs des Schneckenstücks 1 tritt am Bohrlochmund der verflüssigte Bo­ den 3 aus und wird entfernt.

Um des weiteren sicherzustellen, daß der verflüssigte Boden 3 die Bohrung stützt, kann die Suspension folgende Zusammen­ setzung haben:
Die Suspension besteht im wesentlichen aus Wasser und Beto­ nit, oder die Suspension besteht aus Wasser, Betonit und ei­ nem selbsterhärtenden Zusatzstoff wie z. B. Zement, um die Mantelreibung nicht negativ zu beeinflussen.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung, kann ein Erdbohrer verwendet werden, welcher eine Stange 2 mit einem an dessen Spitze vorgesehenen Schneckenstück 1 sowie weiteren Verlän­ gerungsstangen (in den Figuren nicht dargestellt) aufweist. Diese Verlängerungsstangen werden über jeweilige Kupplungseinrich­ tungen mit dem dem Schneckenstück gegenüberliegenden Ende verbunden, so daß das gesamte Bohrgerät um das Verlänge­ rungsstück verlängerbar wird. Dabei kann ein Drehantrieb mit Nachfaßkopf verwendet werden, der eine Durchführung der Verlängerungsstangen gewährleistet und die Stangen an­ treibt. Der Drehantrieb bleibt dann nahezu ortsfest und so­ bald das Ende der Bohrstange oder einer zusätzlich ange­ brachten Verlängerungsstange erreicht ist, kann eine wei­ tere Verlängerungsstange von oben aufgesetzt und mit der vorangegangenen Stange verkuppelt werden. Die Stützelemente können dabei vorratsmäßig bereits an der der Zuführung ge­ genüberliegenden Seite vorgesehen sein, so daß sie nicht durch den Drehantrieb hindurchgeführt werden müssen. Sie werden dann jeweils an den gewünschten Abständen an der Stange bzw. den durchgeführten Verlängerungsstangen z. B. mittels Klemmvorrichtungen von Hand befestigt und dann ins Bohrloch geführt. Diese Stützelemente 7 dienen zum einem ei­ ner möglichst senkrechten Führung der Stangen und zum ande­ ren einer ständigen Durchmischung der mit Suspension ange­ reicherten Erde 3. So können diese Stützelemente 7 z. B. die Form von Flügeln, welche aus quergestellten Blechen oder be­ liebigen Blechformen bestehen, oder von Wendelstücken haben. Auch den Umfang der Stange 2 vollständig umgebende Kon­ struktionen sind einsetzbar.

Die Stangen können am Umfang verteilt besondere Strukturen aufweisen, welche einen besonderen Kraftschluß mit dem Nach­ faßkopf ermöglichen und ein Durchdrehen der Stange bei grö­ ßeren erforderlichen Drehmomenten verhindern.

Die Stange selbst kann z. B. ein Vielkantgestänge, also ein Drei-, Vier- oder Mehrkantgestänge, oder ein Rundgestänge sein.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von Bohrpfählen, bei dem ein Erdbohrer in den Boden eingedreht wird und gleichzeitig über den Bohrkopf eine Suspension zugegeben wird, wel­ che den Boden zu einem breiartigen Material vermischt, welches die Bohrung flüssig stützt, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor Erreichen der Bohrtiefe der Erdbohrer (1, 2) im wesentlichen ohne Zuführung von Suspension (4) so­ weit in den Boden (6) weiter eingedreht wird, bis er seine Endtiefe erreicht hat, so daß ein Erdstöpsel (8) gebildet wird, der zwischen Erdreich mit Suspension (3) und Ende des Bohrlochs entsteht, und daß daraufhin un­ ter Herausziehen des Erdbohrers (1, 2) über dessen Spitze Beton (5) in das Bohrloch gefüllt wird, wobei das Herausziehen des Erdbohrers (1, 2) im wesentlichen ohne Drehbewegung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Erdstöpsels (8) während des weiteren Eindrehens des Erdbohrers (1, 2) eine geringe Menge von Suspension (4) in das Erdreich gepumpt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen der endgültigen Bohrtiefe, der Erdbohrer (1, 2) vor Beginn des Zurückziehens ohne weiteres Ein­ dringen gedreht wird, um ein Abscheren des durch das Erdreich gebildeten Erdstöpsels (8) zu erreichen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Auftreten eines zu hohen Zugwiderstands beim Heraus­ ziehen des Erdbohrers (1, 2) dieser durch kurzzeitige Drehbewegungen des Erdbohrers (1, 2) in eine oder beide Drehrichtungen verringert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension (4) im wesentlichen aus Wasser und Beto­ nit besteht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension (4) im wesentlichen aus Wasser, Betonit und einem selbsterhärtenden Zusatzstoff besteht.