DE2303767A1

DE2303767A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen eines pfahles im boden und unter anwendung dieses verfahrens hergestellter pfahl

Info

Publication number: DE2303767A1
Application number: DE19732303767
Authority: DE
Inventors: Alexander Julien Verstraeten
Original assignee: FUNDEX PVBA
Current assignee: FUNDEX PVBA
Priority date: 1972-02-01
Filing date: 1973-01-26
Publication date: 1973-08-09
Also published as: DE2303767C2; FR2170713A5; NL166999C; GB1410126A; NL7201301A; NL166999B; BE794681A

Description

FlWDEX PVBl,

Tillegemstraat 3H₃ St. Γίί chi els /Brugge, Belgie

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Pfahles im Boden und unter Anwendung dieses Verfahrens hergestellter Pfahl.

Die Erfindung betrifft in erster Linie ein Verfahren zum im Boden Herstellen eines Pfahles von verhältnismässig grosser Länge, wobei ein Rohr nit unter diesem Rohr einer verlorenen Spitze, eingetrieben werden und aushärtender Beton, oder ähnlicher Brei in das Rohr aufgegeben wird.

Vor allem bei langen Pfählen, welche beispielsweise mehr als 20 m eingetrieben werden sollen, sind zum Eintreiben des Pfahles bezw. des dazu erforderlichen Rohres sehr grosse Stellungen erforderlich. Dies führt zu erheblichen Schwierigkeiten, insbesondere wenn es sich schräggestellte Pfähle, z.B. unter einem Neigungswinkel von z.B. 1 : 1, handelt. Zwar können derartig lange Pfähle oder Rohre gebildet werden, indem jeweils auf einer¹, bereits prösstenteils eingetriebenen oder eingerammten Längenabschnitt ein weiterer Abschnitt aufbetonniert bezw. aufgeschweisst wird. Dies ist jedoch sehr zeitraubend und aufwendig. Das für derartig grosse Tiefen meist angewendete Einrammen oder Einschwingen solcher Pfähle oder Rohre führt dabei ausserdem oft zu RissbiMunden im Gebiet der Aufstockunssnähte auf.

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Zweck der Erfindung ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, das die Nachteile der bisherigen Verfahren verneidet und sich besonders gut eignet für lange Pfähle, insbesondere auch für Zugbeans;nrucb.te Pfähle wie z.B. für Verankerung- oder Ab stütz zwecken für Kainauern und dergl., wobei die Pfähle schräg eingetrieben werden. . ■-.-.-«.

Dazu wird ein derartiges Verfahren erfindiingsgemäss gekennzeichnet, indem ein Rohr, das wesentlich kurzer ist als der erforderlichen Pfahllänge entspricht,· angewandt wird, und die R-oitze mittels eines Ftieles, der eine wesentlich geringere Querschnittsfläche als der Rohrhohlrauri hat, verschiebbar im Rohr geführt wird, und an dessen unterem Ende die Spitze befestigt ist, bis weit am unteren Fnde des, zuvor eingetriebenen Rohres vorbei, eingetrieben wird wobei die Brei^aufgabe fortgesetzt wird, und in Endzustand Stiel und Rohr gegen gegenseitige Längsverschiebung in wenigstens einer Richtung zur gegenseitigen Fixierung gebracht werden.

Es genügt somit ein Rohr mit einer Länge, welche höchstens der. Hälfte der erforderlichen Pfahllänge, zuzüglich einer gewissen, in Endzustand zwischen Rohr und Stiel zu erhaltenden Überlappungslänge, entspricht. Das Uberlappungsmass hat z.B. die Grössenordnung von höchstens einigen Meter.

Gemäss einer weiteren, erfindungsgenäss bevorzugten Ausbildung werden im Endzustand für die genannte gegenseitife Fixierung von Stiel und Rohr vorzugsweise Hocken benutzt, welche am Stiel und Rohr nahe den Stieloberende und dem Rohrunterende befestigt sind und der gegenseitigen Führung von Rohr und Stiel beim teleskopischen Ausschieben des Stieles dienen.

Für hauptsächlich Zugbeanspruchte Pfähle wie z.B. Verankerungspfähle, für Kaimauern, welche unter U 5 Schrägstellung eingerammt werden und aus diesem Grunde sehr lang sein können, können hierbei· die genannten docken in gegenseitig als Anschlag wirksame Lage einander gegenüber gebracht werden. Die Nocken können dann an einander entsprechenden Bereichen, einerseits des Aussenumfanges des Stieles und anderseits des Innenumfanges des Rohres befestigt bezw. angeschweisst sein. Sie kommen somit am Fnde des teleskopischen Ausschiebens des Stieles automatisch zur kraftSchlussigen Anlage mit einander, wodurch weitere relative Bewegung von Stiel und Rohr in. Endzustand verhindert wird.

Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, dass die "locken selbst unmittelbar in Berührung miteinander kommen. Im Endziistand kann a\ich, bei geeigneter Bemessung der Nocken, gegebenenfalls zwischen den entsprechend

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angeordneten Hocken befindlicher Brei, in erhärtetem Zustand, die auf das ■Rohr wirksamen Zugkräfte vom Rohr auf den Stiel übertragen.

Auch "bei druckbeanspruchten Pfählen ist ein Zusammenwirken der Nocken in der Druekrichtung möglich. Sie können dann vorzugsweise in bein teleskopischen Ausschieben derart zu einander versetzten Umfangsbereichen einerseits ies Stieles und andererseits des Rohres angeordnet sein, dass nach den Erreichen des Endzustandes, durch rela.tive Drehung von Stiel und Rohr, die beabsichtige Fixierung erreicht wirden. Es wird somit eine Art Bajonettverschluss erzielt, der durch den erhärteten Brei schliesslich fixiert wird.

Erfindungsgemäss ist es aber auch möglich, Stiel und Rohr gegen . relative LängsverSchiebung im Endzustand zu fixieren mit Hilfe von - z.B. über die Socken - an .Stiel bzvr. Rohr befestigten und/oder derart in den Brei ratenden Bewehrungen, dass diese Bewehrungen einander im Endzustand im erhärteten Brei überlappen. Hierbei sind für die Übertragung der Kräfte in den genannten Bewehrungen auf einander die bleichen Erwähnungen und Forderungen gültig, wie bei der üblichen Überlappung von normalen Betoribewehrun?r:en.

Geriäss einer weiteren erfindungsgeinäss bevorzugten Ausführungsform kann das vom unteren Ende des eingetriebenen Rohres weiter Eintreiben der verlorenen Spitze wenigstens in der letzten Phase stattfinden, unter Zwischenschaltung eines auf den Stieloberende wirksam aufgesetzten Stempels und kann dabei durch das untere Ende dieses Stempels im Rohr vorhandener Betonbrei, zusammen mit dem Stiel, aus dem Rohr ausgeschoben werden.

Der statische Druck des Betons im Rohr fördert dabei, zusammen mit der auf dem Stiel ausgeübten Eintreibkraft, wesentlich die satte und vollständige Ausfüllung mit ausgehärtetem Brei des Raumes, der beim weiteren Eintreiben der Spitze von dieser^ um den Stiel herum im Erdreich zwischen der Oberseite der Spitze und der Unterseite des Rohres gebildet wird.

Da die Spitze im allgemeinen jedoch mehr Raum unter dem Ronrunterende freimachen wird, als mit dem aus dem Rohr ausgeschobenen bezw. ausgepressten Betonbrei ausgefüllt werden könnte, wird erfindungsgemäss vorzugsweise beim genannten, vom unteren Ende des eingetriebenen Rohres weiter Eintreiben der verlorenen Spitze ausserdem, kurz oberhalb dieser Spitze zusätzlich Brei eingespritzt. Dies kann z.B. stattfinden über eine in geeigneter Weise mit den: Stiel verbundene Einspritzleitung.

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Somit ist im Endzustand zwischen Spitze und Rohr eine optimale, reichliche, saite Ausfüllung mit Brei gewährleistet.

Die Erfindung betrifft weiter einen Pfahl» der im Erdreich hergestellt worden ist unter Anwendung des obigen Verfahrens, sowie ein Gefüge aus zusammengehörendem Stiel und Rohr, offensichtlich bestimmt zur Anwendung beim obigen Verfahren.

Gemäss einer bevorzugten, erfindungsgemässen Ausführungsform, insbesondere wenn es sich um Pfähle handelt welche durch sehr grosse Zugkräfte beansprucht werden,, können die Nocken als quer zur Pfahllängsrichtung verlaufende Stege angeordnet sein. Es kann jeweils· eine Anzahl solcher Stege am Aussenr· bez.w. Innenumfang nahe dem Ende des Stieles bezw« des Rohres angesehweisst sein* mit dazwischen, zur gegenseitigen Übertragung von Längskräfterii, passend angeordneten, ebenfalls nut dem jeweiligen Stiel- bezw» Rahrumfäng verschweissten Längsstegen. Die im Endzustand von den äussersten Querstegen aufeinander zn übertragenden, sehr erheblichen Zugkräfte werden auf diese Weise über die zwischengefügten Längstege über eine Anzahl weiterer, dem betreffenden Rohr- bezw. Stielende zugeordneter Querrippen verteilt. Diese Kräfte werden somit über eine Vielzahl von Schweissverbindungsst eil en auf get eilt.

Unter Hinwe.is auf die schematische ,Zeichnung wird die Erfindung im Untens-tehenden noch näher erläutert«

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt mit Ansicht eines Rohres nit darin angeordnetem Stiel und mit am unteren Stielende befestigter Spitze, nach Beendigung der ersten Verfahrensphase, während welcher das Rohr praktisch völlig in Sehrägstellung in das Erdreich eingetrieben wird; Fig. 2 ist ein Querschnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 ist ein ähnlicher Vertikalschnitt mit Ansicht wie Fig. 1, jedoch zum Zeitpunkt, da die Spitze aus der in Fig. 1 dargestellten Stellung durch Rammschläge auf dem oberen Ende des Stieles von der unteren Seite des Rohres aus ein Stück weiter eingetrieben worden ist;

Fig- h ist ein Vertikalsehnitt mit Ansicht des unteren Endes des Rohres und des oberen Endes des Stieles im Endzustand, wobei Stiel und Rohr mittels daran befestigter Nocken, Längskräfte aufeinander übertragend zum Eingriff mit. einander gekommen sind;

Fig. 5 zeigt in ähnlicher Weise, wie Fig. h,■ das Oberlappungsgebiet

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mit, als Führungsnocken zwischen Stiel und Rohr, .jeweils einer Anzahl übereinander angeordneter Stege;

Fig. 6 ist eine zu Fig. 5 gehörende, schematische Seitenansicht der als Führungs- und (im Endzustand) Anschlagnocken dienenden Querstege mit dazwischen passend angeordneten Längsstegen.

Gemäss der Zeichnung besteht ein, allgemein nit der Bezugsziffer bezeichnetes, Gefüge zum in Boden Herstellen eines Pfahles von verhältnismässig grosser Länge im wesentlichen aus einem hohlen Rohr 2 - beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit sechseckigem Querschnitt - und einem in diesem Rohr verschiebbaren Stiel 3 von im wesentlichen I-förmigen Querschnitt mit einer, am unteren Stielende befestigten, Spitze h, deren weitestes, oberes Ende ein etwas grösseres Profil hat als das Rohr 2.

Auf den Aussenflachen der Flansche des Stieles 3 sind, nahe dem oberen Stielende, Nocken 5 und ebenso an den, diesen Flanschen entsprechenden, Umfangsbereichen des Rohres 2 nahe dem unteren Rohrende am Rohrinnenumfang Nocken 6 angeschweisst. Diese Nocken 5 bezw. 6 bilden Führungsglieder zwischen dem Stiel 3 und dem Rohr 2, bei dem weiter unten noch zu erläuternden, in Längsrichtung teleskopischen aus dem Rohr 2 Ausschieben des Stieles 3.

Zuerst wird nun das Gefüge 1 mit den bisher genannten Teilen in der in Fig. 1 dargestellten Lage zueinander, mittels eines Rammblockes 7 eingetrieben, wobei das untere Rohrende sich abdichtend abstützt an der oberen Seite der Spitze, unter Verschluss des inneren, den Stiel 3 enthaltenden Rohrhohlraumes.

Die für das Rohr gewählte Länge entspricht im vorliegenden Fall etwa der halben erforderlichen Pfahllänge, zuzüglich der reichlichen Hälfte der gegenseitigen Überlappungslänge (L, siehe Fig. k) des Rohrunterendes und des Stieloberendes in Enzustand.

Das Einrammen in dieser ersten Phase findet statt, bis der in Fig. 1 dargestellte Zustand erreicht ist. Die oberen Enden des Rohres und des Stieles haben dann etwa die Höhe der Bodenoberfläche 20 erreicht. Der innere Rohrhohlraum, soweit nicht vom Stiel 3 eingenommen, wird nun mit aushärtendem Betonbrei 9 ausgefüllt. Dieses Füllen kann jedoch auch bereits vor bezw· bereits während dieser ersten Einrammphase stattgefunden haben.

Von dem in dieser Weise erreichten Zustand laut Fig. 1 ausgehend wird dann, mit einem auf dem Kopf des Stieles 3 aufgesetzten Stempel 8 von ausreichender Länge mittels des Rammblockes 7 der Stiel 3 zusammen mit der am unteren Stielende befestigten Spitze über den Zustand laut Fig. 3 weiter

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eingerammt, bis der für das obere Stielende und das untere Rohrende in Fig. h dargestellte Endzustand erreicht ist. Während dieser zweiten Einrammphase presst der Stempel 8 im Rohrinnern befindliche Breimasse aus den Rohr 2. Die Hocken 5 und β dienen bei dem aus dem Rohr 2 Teleskopieren des Stieles 3 als Führungsglieder. Sie fördern das möglichst ungestörte, ein- « wandfrei Ausschieben des Stieles in der Rohrlängsrichtung.

Kurz oberhalb der Spitze k wird, während dieser zweiten Einrammphase, aus der Mündung 11 einer Einspritzlanze 12, welche bei 13 angeschlossen ist an eine in Pfeilrichtung P mit aushärtejidem Brei - durch ein nicht näher dargestelltes Zufuhrsystem - beaufschlagte und durch einen Durchgang im Kopf 8' des Stempels ragende. Zufuhrleitung 1U, zusätzlich aushärtender Brei in dön, während dieser Einrammphase, der Spitze h benachbart, im Erdreich gebildeten Hohlraum eingespritzt.

Im Endzustand kommen die in der Zeichnung unteren Nocken 5 oben am Stiel 3 an den oberen Nocken 6 am unteren Ende des Rohres 2 zur Anlage.

Nachdem dann der Stempel 8 mit dem Stempelkopf 8' aus dem Hohlraum des Rohres 2 oberhalb des oberen Endes des Stieles 3 entfernt ist, wird dieser Hohlraum ausgefüllt mit weiterem Brei, welcher, gegebenenfalls auch unter Druck, in an sich bekannter Weise aufgegeben wird. Erforderlichenfalls, kann auch erst ein Bewehrungskorb in den genannten Hohlraum des Rohres eingesetzt werden. Dieser Korb kann auch mit dem oberen Stielende verbunden werden oder, mit bezüglich einer am oder beim oberen Stielende befestigten Bewehrung für die beabsichtigte Kraftübertragung ausreichender, in der Pfahllängsrichtung bemessener, Überlappungslänge angeordnet werden. Im unteren Stempelende können gegebenenfalls Aussparungen vorgesehen sein, um eine derartige, sich vom Stiel aus nach oben erstreckende, am Stiel befestigte Bewehrung aufzunehmen.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft einen im Endzustand auf grosse Zugkräfte beanspruchten Pfahl. Passend jeweils zwischen den in der Pfahllängsrichtung benachbarten Paaren entsprechendes sich im wesentlichen quer zur Pfahllängsrichtung erstreckender, Nocken 5₅5 bzw.6,6, sind jeweils Längsstege 5' bzw. 6' am betreffenden Umfang, d.h. dem äusseren Umfang des Stieles 2 bzw. dem inneren Umfang des Rohres 2 angeschweisst. Durch diese Langsstege wird die vom Rohr 2 auf den Stiel 3 über die Nocken 6 und 5 zu übertragende Längszugkraft über eine Anzahl in der Pfahllängsrichtung im Abstand voneinander liegender Nocken 6 und 5 verteilt.

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Die soeben, beschriebene Anordnung ist in den Fign. 5 und 6 noch im einzelnen dargestellt für eine etwas abgewandelte Ausf ührungsform» bei der die zu übertragenden Zugkräfte so gross sind, dass hierfür nicht, wie bein in den Fign. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei, sondern jeweils vier in der Längsrichtung im Abstand voneinander liegende Nocken 15 bzw. 16 mit dazwischen passenden Längsstegen 15^T bzw. i6^% am Stiel 17 bzw. am Rohr 18 angeschweisst sind. Natürlich ist hierdurch einige zusätzliche Überlanpungslänge von Rohr und Stiel erforderlich.

Wenn anstelle des darbesteilten.Ausführungsbeispieles, wobei der im Endzustand in Boden gebildete lange Pfahl dazu bestimmt ist, Zugkräfte aufzunehmen, trosse Druckkräfte vom fertiggestellten Pfahl aufgenommen werden sollen, können auch Führungsnocken benutzt werden für die gegenseitige Fixierung in der Längsrichtung von Rohr und Stiel für die Übertragung der Druckkräfte vom Rohr auf den Stiel. In diesem Fall kann z.B. der Stiel 3 um seine Mittellinie drehbar im Rohr 2 aufgenommen sein, wobei wenn die Tiocken am Rohr bzw. am Stiel Jeweils an versetzten Umfangsbereiqhen angeordnet sind, die gegenseitige Verriegelung erreicht wird, indem der Stiel nach dem Ausschieben um seine Längsmittel iat Fohrlinie soweit verdreht wird - nachdem wenigstens eine Anzahl der Führungsnocken aneinander vorbei bewegt sind - bis die ursprünglich in Iftnfangsrichtuna; versetzten Bereiche zum Kofnzidieren gebracht sind. Wenn im Endzustand Verdrehung des Stieles zum Rohr, z.B* durch die Aushärtung des Betonfreies verhindert wird, ist auch eine sichere zweckmassige Kraftübertragung vom Rohr auf den Stiel bei grossen Längs- insbesonder auch Druckbeanspruchungen gewährleistet.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die im Vorangehenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Vielmehr sind, bezüglich dieser Beispiele im Rahmen der Erfindung vielerlei Abwandlungen möglich.

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Claims

ANS.PHOCH E:

1. Verfahren zum im Boden Herstellen eines Pfahles von verhältnismässig grosser Länge, wobei ein Rohr mit unter diesem Rohr einer verlorenen Spitze, eingetrieben wird und aushärtender Beton- oder ähnlicher Brei in das Rohr aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohr, das wesentlich kürzer ist als der erforderlichen Pfahllänge entspricht, angewandt wird und die Spitze mittels eines Stieles, der eine wesentlich geringere Querschnittsfläche als der Rohrhohlraum aufweist, verschiebbar im Rohr geführt wird, und an dessen unterem Ende die Spitze befestigt ist', bis weit am unteren Ende . des zuvor eingetriebenen Rohres vorbei eingetrieben wird, wobei die Breiaufgabe fortgesetzt wird, und im Endzustand Stiel und Rohr, gegen gegenseitige Längsverstrebung in wenigstens einer Richtung, zu gegenseitiger Fixierung gebracht werden,

2. Verfahren laut Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die genannte gegenseitige Fixierung von Stiel und Rohr Nocken benutzt werden, welche am Stiel und am Rohr nahe dem Stieloberende bzw. dem Rohrunterende befestigt sind, und der gegenseitigen Führung von Rohr und Stiel beim teleskopischen Ausschieben des Stieles dienen.

3. Verfahren laut Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für einen hauptsächlich zugbee-nspruchten Pfahl die genannten Nocken in eine gegenseitig als Anschlag wirksame Lage einander gegenüber gebracht werden.

k. Verfahren laut Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Stiel und Rohr gegen relative Längsverschiebung im Endzustand fixiert werden mit Hilfe von, gegebenenfalls über die Nocken, am Stiel bzw. Rohr befestigten und/oder derart in den Brei ragenden Bewehrungen, dass diese Bewehrungen einander im Endzustand im ausgehärteten Brei überlappen.

5, Verfahren laut wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vom unteren Ende des eingetriebenen Rohres weiter Eintreiben der verlorenen Spitze wenigstens in der letzten Phase stattfindet unter Zwischenschaltung eines auf dem Stieloberende wirksam aufgesetzten Stempels, und durch das untere Ende dieses Stempels im Rohr vorhandener Brei, zusammen rn.it dem Stiel aus dem Rohr ausgeschoben wird.

6. Verfahren laut wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim, am unteren Ende des eingetriebenen Rohres weiter Eintreiben der verlorenen Spitze ausserdem, kurz oberhalb dieser Spitze, zusätzlicher Brei eingespritzt wird,

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Τ· Pfahl im Erdreich hergestellt unter Anwendung des Verfahrens laut wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche.

8. Gefüge aus einem Stiel und einem Pohr, bestimmt zur Anwendung des Verfahrens laut wenigstens einem der Ansprüche 1-6.

9. Gefüge aus zusammengehörendem Stiel und Rohr laut Anspruch 8, gekennzeichnet durch Hocken in Form von sich quer zur Pfahllängsrichtung erstreckenden Stegen, denen jeweils eine Anzahl am Aussenumfang nahe dem Ende des Stieles bzw. am Innenumfang nahe den Ende des Rohres angeschweisst sind mit, zur Übertragung von Längskräften passend zwischen den Ouerstegen, ebenfalls am betreffenden Umfang angeschweissten Längsstegen.