DE4035646A1 - Verfahren zum eintreiben von tragelementen in den boden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eintreiben von Tragelementen in den Boden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Grundbau ist es vielfach erforderlich, Tragelemente von der Geländeoberfläche her in den Boden einzutreiben. Ein wesentliches Gebiet ist das Eintreiben von Walzprofilen mit offenem doppeltsymmetrischem Querschnitt, insbesondere Doppel-T-Träger, wie sie beispielsweise zur Baugrubensicherung im sogenannten "Berliner Verbau" verwendet werden. Dabei werden nach dem Eintreiben der Träger im Zuge des Abtragens des Bodens aus der Baugrube zwischen jeweils zwei Trägern Bohlen eingebaut, die in den Höhlungen zwischen dem Steg und den Flanschen der Träger geführt werden. Gleiches gilt für den sogenannten "Essener Verbau", bei dem die Tragelemente aus zwei durch Stege miteinander verbundenen U-Profilen bestehen.

Zum Einbringen solcher Tragelemente gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die wirtschaftlichste Möglichkeit ist derzeit das Einrammen der Tragelemente. Aufgrund der Lärmbelästigung und der sich im Boden fortpflanzenden Erschütterungen wird diese Einbringmethode aber immer seltener angewandt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Tragelemente unter Aufbringung von Schwingungen in den Boden einzurütteln, wenn dies vom Baugrundaufbau her möglich ist. Dies geschieht durch den Einsatz von Vibrationsgeräten unter gleichzeitiger Einwirkung von Axialkräften. Das Einrütteln der Tragelemente wird jedoch häufig untersagt, da sich die Rüttelschwingungen durch den Boden fortpflanzen und Einwirkungen auf benachbarte Gebäude befürchtet werden müssen.

Eine weitere Möglichkeit ist das Einbohren der Tragelemente. Dabei wird zunächst eine Bohrung hergestellt, die baugrundbedingt meist zu verrohren ist. Im Grundwasserbereich muß dabei mit Wasserüberdruck gearbeitet werden. Anschließend wird das Tragelement in das Bohrloch eingestellt und dieses verfüllt. Dies geschieht im späteren Einspannbereich des Tragelements gegebenenfalls mit Magerbeton, im übrigen Bereich bei gleichzeitigem Ziehen der Bohrrohre mit Sand. Diese Art des Einbringens von Tragelementen ist sehr aufwendig; auch muß sehr sorgfältig gearbeitet werden.

Bekannt ist aber auch eine Kombination dieser beiden Verfahren, wobei zunächst bis zum Einspannbereich des Tragelements gebohrt, anschließend das Tragelement in das Bohrloch eingestellt und auf die erforderliche Tiefe gerüttelt wird. Durch die fehlende Mantelreibung im Bereich des Bohrloches läßt sich beim Rütteln ein guter Fortschritt erzielen; im unteren Bereich ist die Einleitung von Schwingungen in die unteren Bodenschichten meist weniger kritisch im Hinblick auf Schäden an benachbarten Gebäuden. Nichtsdestoweniger ist auch dieses kombinierte Verfahren zeit- und kostenaufwendig.

Zum Eintreiben von Spundbohlen und Pfählen in den Boden ist es schon bekanntgeworden, den Spundbohlen benachbart in Eintreibrichtung arbeitende Bohrwerkzeuge anzuordnen. So ist es aus DE 23 12 032 A1 bekannt, in der Nähe der Eintreibstelle durch Bohren einen Hohlraum zu schaffen, dessen Volumen ausreicht, um dem beim Eintreiben der Spundbohlen verdrängten Erdreich wenigstens teilweise Raum zu schaffen. Dabei wird abwechselnd in Stufen gebohrt und eingetrieben, wobei der Bohrvorgang jeweils dem Eintreibvorgang vorausgeht.

Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß absatzweise gearbeitet werden muß. Zunächst muß mittels der Bohrwerkzeuge unter Bodenentnahme gebohrt, danach aber das Bohrwerkzeug zurückgezogen werden, um einen entsprechend großen Hohlraum freizugeben. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß der beim darauffolgenden Eintreiben der Spundbohlen verdrängte Boden dazu gebracht werden muß, den Hohlraum auszufüllen. Dies setzt Bewegungen des Bodens in und quer zur Eintreibrichtung voraus, die zu Auflockerungserscheinungen führen und die sichere Verankerung des betreffenden Tragelementes im Boden beeinträchtigen können.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, um Tragelemente mit offenem, doppeltsymmetrischem Querschnitt, wie z. B. Doppel-T-Träger, auf wirtschaftliche Weise rasch, sicher und erschütterungsfrei in den Boden eintreiben zu können.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das Eintreiben von Tragelementen mit Doppel-T- oder ähnlichem Querschnitt ganz entschieden erleichtert werden kann, wenn das Bodengefüge nur im unmittelbaren Bereich des durch das entsprechende Profil verdrängten Bodens zerstört wird. Zonen zerstörten Bodengefüges entstehen beispielsweise beim Eindrehen von Bohrschnecken in den Boden nur im unmittelbaren Umfangsbereich der Bohrschnecken. Wenn zwei Bohrschnecken dicht nebeneinander angeordnet werden, überlagern sich zwischen diesen die Störungszonen. Diese Erscheinung wird nach der Erfindung ausgenützt, um in diesem Überlagerungsbereich den Steg eines Doppel-T-Trägers unter Verdrängung des Bodens in einem kontinuierlichen Verfahren erschütterungsfrei und unter Anwendung vergleichsweise geringer Kräfte eintreiben zu können. Dabei sollten allerdings die Bohrschnecken dem Tragelement etwas vorauslaufen.

Da die Bohrschnecken ohne Bodenentnahme wieder herausgedreht werden, sobald das Tragelement seine Solltiefe erreicht hat, eine Bodenentnahme mit Bildung eines Hohlraumes also nicht stattfindet, ist die Störzone im Boden äußerst gering; der umgebende Boden wird also nicht beeinträchtigt. Besonders vorteilhaft ist dies natürlich dann, wenn die Tragelemente für eine Baugrubenumschließung verwendet werden; dabei wird der durch die Bohrschnecken gelockerte Boden in den Höhlungen zwischen Steg und Flanschen eines Doppel-T-Trägers ohnehin später abgegraben.

In Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit reicht in vielen Fällen die bereits beim Eindrehen der Bohrschnecken in den Boden entstehende Vorschubkraft aus, um ein mit den Bohrschnecken kraft- und bewegungsschlüssig verbundenes Tragelement in den Boden einzutreiben. Nach der Erfindung ist es aber auch möglich, zusätzliche Axialkräfte auf das Tragelement auszuüben, beispielsweise durch Auflast, ja sogar die Schritte "Bodenauflockerung" und "Eintreiben des Tragelements" ganz voneinander zu trennen, d. h. das Tragelement zwar im Zuge des Eindrehens der Bohrschnecken, aber ohne kraft- und bewegungsschlüssige Verbindung mit diesen durch gesondert aufzubringende Axialkräfte einzutreiben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in Seitenansicht das Einbringen eines Doppel-T-Trägers unter Zuhilfenahme eines an einem Bagger befestigten Mäklers,

Fig. 2 eine Vorderansicht zu Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 den unteren Bereich der Bohrschnecken sowie des Tragelementes in größerem Maßstab,

Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende weitere Ausführungsform in Seitenansicht und

Fig. 6 in Vorderansicht.

In Fig. 1 ist in Seitenansicht ein Bagger 1 dargestellt, der an einem Ausleger 2 einen Mäkler 3 trägt. An dem Mäkler 3 ist über einen Seilzug 4 ein Führungsschlitten 5 höhenverstellbar geführt. Der Führungsschlitten 5 läuft entlang des Mäklers 3 in einer Führung 6. An dem Führungsschlitten 5 befindet sich eine Klemmvorrichtung 7 zur Fixierung des einzutreibenden Tragelementes 8. Zugleich sind an dem Führungsschlitten 5 zwei Bohrschnecken 9 mit den jeweils zugehörigen Bohrmotoren 10 parallel zueinander und dicht nebeneinander gelagert (Fig. 2).

Wie insbesondere die Fig. 3 und 4 zeigen, besteht das Tragelement 8 aus einem sogenannten Peiner-Träger, d. h. einem Sonderfall eines Doppel-T-Trägers aus einem Steg 8′ und zwei Flanschen 8′′ . Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die beiden Bohrschnecken 9 in den aus dem Steg 8′ und den Flanschen 8′′ gebildeten Höhlungen angeordnet und in ihren Abmessungen bezüglich des Tragelementes 8 so gewählt sind, daß sie die Höhlungen im wesentlichen ausfüllen.

Fig. 4 zeigt den unteren Bereich der Bohrschnecken 9 und des Tragelementes 8. Die Bohrschnecken 9 sind an ihren Spitzen mit Schneiden 11 versehen, die zum Lösen des Bodens entlang der Bohrwendeln 12 dienen. Jede Bohrschnecke 9 besitzt in ihrer Seele 13 einen durchgehenden Axialkanal 14. Der Axialkanal 14 ist an der unteren Spitze mit Austrittsöffnungen versehen, die in Fig. 4 lediglich durch Pfeile 14′ für ein aus diesen Öffnungen austretendes Material symbolisiert sind.

In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Situation wird eine kraft- und bewegungsschlüssige Verbindung zwischen dem einzutreibenden Tragelement 8 und den Bohrschnecken 9 über den Führungsschlitten 5 bewirkt, an dem das Tragelement 8 z. B. klemmend befestigt ist. Die Befestigung kann auch so gestaltet sein, daß Längenunterschiede zwischen den Bohrschnecken 9 und dem einzutreibenden Tragelement 8 überbrückt werden können, ohne die Schnecken 9 verlängern oder verkürzen zu müssen.

Werden mittels der Bohrmotoren 10 nun die beiden Bohrschnecken 9 in drehende Bewegung versetzt, so werden sie schraubend nach Art eines Korkenziehers in den Boden gedreht. Dabei entsteht entlang des unmittelbaren Umfangs der beiden Bohrschnecken 9, insbesondere aber in dem Bereich zwischen den beiden Bohrschnecken eine gewisse Auflockerungszone, in der sich der Querschnitt des einzutreibenden Tragelementes 8 weitgehend befindet. Da die Bohrschnecken dem Tragelement vorauseilend geführt sind (Fig. 4), dringt dieses im Zuge des Eindrehens der Schnecken in den Boden erschütterungsfrei und unter Verdrängung des Bodens in diesen ein. Das Gewicht des Führungsschlittens 5, mit dem das Tragelement 8 kraftschlüssig verbunden ist, wirkt dabei als Auflast.

Wenn die beiden Bohrschnecken 9 gleiche Drehrichtung aufweisen, wird der Boden zwischen den Schnecken gegenläufig bewegt; dies führt zu einem leichteren Eindringen des Tragelementes 8, aber auch zu einer Torsionsbeanspruchung des zum Einbringen verwendeten Mäklers 3. Haben die Bohrschnecken 9 entgegengesetzte Drehrichtung, bewegt sich der Boden zwischen den Bohrschnecken 9 in eine Richtung; der Mäkler 3 wird so nur gering beansprucht.

Grundsätzlich sind mit diesem Verfahren drei Varianten für das Eintreiben von Tragelementen denkbar, die in Abhängigkeit von den jeweils anstehenden Bodenarten gewählt werden können. Gewissermaßen der Normalfall ist das Einbohren eines Tragelementes auf Endteufe und das Herausdrehen der Schnecken mit umgekehrter Drehrichtung. In gleicher Weise ist es möglich, ein Tragelement auf diese Weise nur bis zum Beginn des Einspannbereiches einzutreiben, danach die Bohrschnecken rückwärts herauszudrehen und schließlich das Tragelement auf Endteufe zu rütteln oder zu rammen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, wie in Fig. 4 angedeutet ist, durch den Axialkanal 14 der Bohrschnecken beim Ausdrehen derselben aus dem Boden eine Stützflüssigkeit, wie z. B. eine Bentonit-Suspension, einzuführen, die z. B. im Grundwasserbereich die Wände des von den Bohrschnecken hinterlassenen Hohlraumes stützt. Einen ähnlichen Zweck können auch eine Polymer-Suspension, Dichtwandmasse oder Zement-Suspension erfüllen sowie Materialien, die zum Verfestigen des Bodens geeignet sind. In analoger Weise kann auch während des Einbohrens durch die Axialkanäle 14 der Bohrschnecken 9 eine Flüssigkeit gepumpt werden, wie z. B. Wasser, die der Erleichterung des Bohrens durch einen Spülvorgang dient.

In den Fig. 5 und 6 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hier ist auf eine kraft- und bewegungsschlüssige Verbindung des einzutreibenden Tragelementes 8 mit den Bohrschnecken 9a verzichtet. Der über einen Seilzug 4 am Mäkler 3 aufgehängte Führungsschlitten 15 trägt nur die Bohrmotoren 10 für die Bohrschnecken 9a. Zur Festhaltung des Tragelements 8 ist hier ein Klemmkopf 17 vorgesehen, der ähnlich wie der Führungsschlitten 15 ebenfalls am Mäkler 3 längsbeweglich geführt und mit einer Klemmvorrichtung 18 ausgestattet ist. Der Klemmkopf 17 ist über eine Zylinder-Kolben-Einheit 19 höhenverstell- und nachführbar. Die Zylinder-Kolben-Einheit 19 ist mittels einer Konsole 20 am Mäkler 3 befestigt.

Mittels dieser Einrichtung kann das Tragelement 8 auch ohne unmittelbare Verbindung mit den Bohrschnecken 9a in den Boden eingetrieben werden, wobei die Vortriebskraft, sofern das Eigengewicht nicht ausreicht, durch die Zylinder-Kolben-Einheit 19 verstärkt werden kann.

Bei dem in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Bohrschnecken 9a nur über einen unteren Bereich mit einer Bohrwendel 12 versehen; den oberen Bereich der Bohrschnecken 9a stellt die Seele 13 dar, die der Übertragung des Drehmomentes dient und als Rohr ausgebildet ist, um Flüssigkeiten zur Bohrspitze bringen zu können.

Claims (6)

1. Verfahren zum Eintreiben von Tragelementen in den Boden unter Zuhilfenahme von Bohrwerkzeugen, die dem jeweils einzutreibenden Tragelement benachbart in Eintreibrichtung arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Tragelement (8) mit offenem, doppeltsymmetrischem Querschnitt, wie z. B. einem Doppel-T-Träger, in den zwei einander symmetrisch gegenüberliegenden, durch den Steg (8′) des Tragelements (8) voneinander getrennten Höhlungen des Querschnitts jeweils eine Bohrschnecke (9, 9a) angeordnet wird, daß das Tragelement (8) im Zuge des Eindrehens der Bohrschnecken (9, 9a) in den Boden eingetrieben wird und daß nach vollständigem Eintreiben des Tragelements (8) die Bohrschnecken (9, 9a) wieder aus dem Boden herausgedreht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrschnecken (9, 9a) dem einzutreibenden Tragelement (8) vorauseilend geführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (8) und die Bohrschnecken (9) kraft- und bewegungsschlüssig mit einem Führungsschlitten (5) verbunden werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Tragelement (8) und/oder auf die Bohrschnecken (9, 9a) das Eintreiben unterstützend Axialkräfte ausgeübt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Eindrehens der Bohrschnecken (9, 9a) durch einen in deren Seele (13) verlaufenden und an deren Spitze mündenden Axialkanal (14) Flüssigkeit, z. B. Wasser, Bentonit-Suspension oder dergleichen in den Boden eingeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ausdrehens der Bohrschnecken (9, 9a) durch einen in deren Seele (13) verlaufenden und an deren Spitze mündenden Axialkanal (14) erhärtendes und/oder den Boden stützendes und/oder verfestigendes Material, z. B. Bentonit- oder Zement-Suspension, Dichtwandmasse oder dergleichen in den Boden eingepreßt wird.