DE2749275A1

DE2749275A1 - Verfahren zum erzielen einer ausreichenden abstuetzkraft fuer einen in eine bohrung abgesenkten betonpfeiler

Info

Publication number: DE2749275A1
Application number: DE19772749275
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Abe; Masao Manabe; Koji Nunokawa; Ichiro Tanaka; Osamu Watanabe
Original assignee: Nippon Concrete Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Concrete Industries Co Ltd
Priority date: 1976-11-08
Filing date: 1977-11-03
Publication date: 1978-05-11
Also published as: US4116012A; FR2370130A1; GB1561183A; JPS5358105A

Description

1 so/Ri 3 , 274927

Nippon Concrete Ind. **■*■■*■· Jp.-Appln. 51-133257 ' Dr. Weter ν. Bezdd

filed Nov. 8, 1976 Wpl.-Ing. Fetor Schott

Dip».-Ing. Wolfgeng HeusHr 6 MQlMhWi St, Postfad) 660666

Nippon Concrete Industries Co., Ltd. 8-3, Shimbashi 1-chome, Minato-ku, Tokyo, Japan

Verfahren zum Erzielen einer ausreichenden Abstützkraft für einen in eine Bohrung abgesenkten Betonpfeiler

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn man einen Betonpfeiler in eine Pührungsbohrung im wesentlichen gleichzeitig mit dem Portschreiten des Aushöhlens dieser allmählich absenkt, werden keine Geräusche oder Vibrationen erzeugt. Ein derartiges Verfahren verringert somit wirksam den Stadtlärm. Jedoch ist die Abstützkraft eines in eine Bohrung abgesenkten Betonpfeilers geringer als die eines getriebenen Pfeilers. Ein Verfahren zum Erzielen einer Abstützkraft für einen in eine Pührungsbohrung abgesenkten Pfeiler wurde kürzlich entwickelt. Bei diesem Verfahren wird eine Abstützbohrung unterhalb eines Pfeilers ausgehöhlt, nachdem der Pfeiler um eine bestimmte Strecke abgesenkt worden ist, und man läßt Zementmilch in die Abstütebohrung einströmen, um den Fuß des Pfeilers

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zu stabilisieren. Jedoch reicht die durch dieses Verfahren erhaltene Abstützkraft nicht aus. Da die Umfangswand der Abstützbohrung durch das Aushöhlen der Bohrung gelockert wird, wird nämlich die Zementmilch nicht ausreichend befestigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirksames Verfahren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei welchem die erzielte Abstützkraft zur Abstützung eines in die Bohrung abgesenkten Pfeilers ausreichend groß ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichenmerkmale des Anspruchs 1 oder 4- gelöst. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.

Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Setzen eines Betonpfeilers ohne Geräusche oder Vibrationen, so daß Stadtlärm wirksam verringert wird. Ein Betonpfeiler wird in eine Führungsbohrung im wesentlichen gleichzeitig mit dem Fortschreiten des Aushöhlens dieser abgesenkt. Nachdem der Pfeiler um eine gewünschte Strecke abgesenkt worden ist, wird eine weitere Abstützbohrung unterhalb des Pfeilers ausgehöhlt. Ein Verfestigungsmaterial, wie beispielsweise Zementmilch, Mörtel oder Zementbeton mit einem Zementexpansionsagens eines Gipsaluminat-Systems oder Kalziumoxyd-Systems läßt man in die Abstützbohrung einströmen. Das Verfestigungsmaterial wird innerhalb der Abstützbohrung expandiert und dringt in die Umfangswand dieser ein, welche durch das Aushöhlen gelockert ist, so daß die Wand wieder abgedichtet wird. Auf diese Weise kann eine ausreichende Abstützkraft erreicht werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen geschnittenen Aufriß zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Aushöhlen einer Führungsbohrung für einen Pfeiler,

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Fig. 2 einen geschnittenen Aufriß zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Aushöhlen einer Abstützbohrung unterhalb des Pfeilers,

Fig. 3 einen geschnittenen Aufriß zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Erzielen einer ausreichenden Abstützkraft gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4- einen geschnittenen Aufriß eines Hauptteils zur Erläuterung der ersten Ausführungsform,

Fig. 5 einen geschnittenen Aufriß zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Erzielen einer ausreichenden Abstützkraft gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Fig. 6 einen geschnittenen Aufriß zur Veranschaulichung einer beispielsweisen Einrichtung zum Entgegenwirken gegen den Expansionsdruck.

Gemäß Fig. 1 wird ein Schraubenbohrer 11 mit einer Bohrschneide 12 an seinem vorderen Ende durch einen Hohlraum 14 eines Betonpfeilers 13 hindurch eingeführt. Eine Führungsbohrung 15 wird mit Hilfe der Bohrschneide 12 gebohrt, der ausgehöhlte Erdboden wird durch den Schraubenbohrer 11 nach Übertage getragen und der Betonpfeiler 13 wird allmählich in die Führungsbohrung 15 abgesenkt im wesentlichen gleichzeitig mit dem Fortschreiten des Aushöhlens dieser. Nachdem der Betonpfeiler 13 um eine gewünschte Strecke abgesenkt worden ist, werden Flügel 16 der Bohrschneide 12 entfaltet, um eine Abstützbohrung 17 auszuhöhlen, deren äußerer Durchmesser größer ist als der des Betonpfeilers 13. In diesem Fall wird die Umfangswand der Bohrung 17 durch den Aushöhlvorgang in einem Bereich 18, welcher durch eine gestrichelte Linie in Fig. 2 angedeutet ist, gelockert.

Gemäß Fig. 3 läßt man ein Verfestigungsmaterial 19 in die Bohrung

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17 vom vorderen Ende der Bohrschneide 12 aus einströmen, und das Material 19 sowie der Schotter innerhalb der Bohrung 17 werden mit der Bohrschneide 12 derart gerührt, daß sie miteinander vermischt werden. Das Verfestigungsmaterial 19 wird im Laufe der Zeit expandiert. Nachdem man das Verfestigungsmaterial 19 bis zu einer vorgegebenen Höhe des Hohlraums 14· des Pfeilers 13 ausströmen lassen hat, wird der Schraubenbohrer 11 zusammen mit der Bohrschneide 12 über den Boden zurückgezogen. Gemäß Fig. 4 wird der Pfeiler 13 etwas nach unten gedrückt, so daß das vordere Ende des Pfeilers 13 in das Verfestigungsmaterial 19 innerhalb der Bohrung 17 abgesenkt werden kann.

Bei der ersten Ausführungsform besteht das Verfestigungsmaterial 19 aus Zementmilch oder Mörtel als Hauptkomponente sowie einem Zementexpansionsagens eines Gipsaluminat-Systems oder Kalziumoxyd-Systems. Das Verfestigungsmaterial expandiert allmählich innerhalb der Bohrung 17 im wesentlichen gleichzeitig mit dem Härten des Zements. Somit wird die Lmfan_bswand der Bohrung 17 einem Expansionsdruck unterworfen, wie in Fig. 4 gezeigt. Ein gelockerter Teil 18 der Bohrung 17 wird durch den Expansionsdruck nach außen gedrückt, so daß der Teil 18 seine Beständigkeit wieder erhält. Im Ergebnis wird der Pfeiler 13 sicher abgestützt.

Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. Ein Expansions-Verfestigungsmaterial 19 besteht aus Zementmilch oder Mörtel als Hauptkomponente sowie etwas Alaunpulver. Dieses Verfestigungsmaterial 19 erzeugt Gas, bevor der Zement gehärtet wird, so daß er sehr schnell innerhalb der Bohrung 17 expandiert. Aufgrund der schnellen Expansion des Gases entweicht der Expansionsdruck vom Hohlraum des Pfeilers 13 nach oben. Somit ist der Expansionsdruck nicht derart wirksam, da ^ er den gelockerten Teil 18 der Bohrung 17 wieder abdichtet. Bei der vorliegenden Ausführungsform läßt man gemäß Fig. 5 ein sehr schnell härtendes Material 20, welches an der Umfangswand des Hohlraums 14 fixiert werden soll, nach oberhalb des Verfestigungsmaterials 19 ausströmen. Der Hohlraum 14 wird durch das sehr schnell härtende Material 20 abgedichtet, so daß der Expansionsdruck daran gehindert wird, nach oben zu entweichen. Da das sehr

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schnell härtende Material 20 oberhalb des Verfestigungsmaterials

19 angeordnet wird, sollte sein spezifisches Gewicht kleiner sein als das des Verfestigungsmaterals 19. Beispielsweise kann eine Zementsuspension mit Wasserglas (Nr. 1, Nr. 2 oder Nr. 3) oder sehr schnell härtende Zementmilch verwendet werden.

Zementmilch oder Mörtel, welche die Hauptkomponente des Verfestigungsmaterials 19 ist, dringt in den gelockerten Teil 18 ein aufgrund des Gasdrucks, welcher durch das Verfestigungsmaterial erzeugt wird. Der Expansionsdruck ist wirksam, um die Umfangswand 18 der Abstützbohrung 17 wieder abzudichten, so daß die Beständigkeit der Abstützbohrung 17 wieder hergestellt werden kann. Wenn das Verfestigungsmaterial 19 vollkommen gehärtet ist, wird der Pfeiler 13 auf ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform sicher abgestützt.

Bei der ersten Ausführungsform expandiert das Verfestigungsmaterial 19 gleichzeitig mit dem Härten des Zements, und eine Reibungskraft entsteht an der Umfangswand des Hohlraums 14 durch den Expansionsdruck. Somit entweicht der Expansionsdruck niemals im Hohlraum nach oben, so daß ein sehr schnell härtendes Material

20 nicht erforderlich ist.

Bei den vorstehend beschriebenen zwei Ausführungsformen ist die Hauptkomponente des Verfestigungsmaterials 19 Zementmilch oder Mörtel. Daher wird innerhalb der Bohrung 17 zurückgebliebener Schotter verwendet zum Einmischen in die Zementmilch oder den Mörtel. Wenn anzunehmen ist, daß nur sehr wenig Schotter zurückbleibt oder wenn weder ein. Rühren noch ein Mischen mit der Bohrschneide erfolgt, ist es vorteilhaft, Zementbeton als Hauptkomponente für das Verfestigungsmaterial 19 zu verwenden. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird das Expansionsagens zuvor mit der Hauptkomponente des Verfestigungsmaterials 19 gemischt. Es ist auch möglich, das Mischen auszuführen, wenn man das Verfestigungsmaterial 19 in die Abstützbohrung einströmen läßt und in dieser gerührt wird. Das Expansionsverhältnis des Verfestigungsmateriale kann durch das Mischungsverhältnis des Expansionsagens zu Zement gewählt werden und ferner kann der Ex-

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pansionsdruck durch das Expansionsverhnltnis gewählt werden. Wenn der Expansionsdruck groß gewählt wird, kann ein Stahlrohr oder ein Stahlband am vorderen Ende des Pfeilers 13 vorgesehen werden, welches beispielsweise in den Hohlraum 14 eingeführt oder am äußeren Umfang befestigt wird, oder verschiedene andere Verstärkungseinrichtungen können zur Verstärkung des Pfeilers 13 vorgesehen werden, beispielsweise ein Stahlrohr 21 gemäß Fig. 6, welches am Fuß des Pfeilers 13 befestigt ist, um dem Expansionsdruck entgegenzuwirken.

Tabelle I enthält Zahlenbeispiele der ersten sowie der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Tabelle I

	Hauptkom ponente	Erste Ausführungsform	Zweite Ausführungsform	Zweites Beispiel
Verfe- sti- gungs- mate- rial	Verhältnis Wasser zu Zement	Zementmilch	Erstes Beispiel	Mörtel
Expansi onsagens		Zementmilch	>55*
Verhältnis Expansi onsagens zu Zement	Kalziumoxyd- Verbindung		Alaun- Pulver
Sehr schnell härten des Material	5 - 30#	Alaun- Pulver	0,09-0,11
Notwendige Länge des sehr schnell härten den Materials		0,07-0,09 %	Zementsuspension mit Wasserglas
Expansionsverhältnis (Volumenverhältnis)		>1 X Di
Expansionsdruck	110 - 130 %	200 - 220 %
>10 kg/cm (Verstärkung eines Pfei lers nicht erforderlich)	<10 kg/cm (Verstärkung eines Pfeilers nicht erforderlich)

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Gemäß der obigen Beschreibung wird eine Führungsbohrung ausgehöhlt, ein Pfeiler in die Führungsbohrung abgesenkt gleichzeitig mit dem Fortschreiten ihres Aushöhlens, und nachdem der Pfeiler um eine bestimmte Strecke abgesenkt worden ist, wird eine andere Bohrung unterhalb des Pfeilers ausgehöhlt, deren Durchmesser größer ist als der des Pfeilers. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Aushöhlen einer Bohrung großen Durchmessers unterhalb eines Pfeilers begrenzt. Eine ähnliche Wirkung kann erzielt werden bei anderen allgemeinen Verfahren. Beispielsweise wird ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten Fall eine Bohrschneide, deren äußerer Durchmesser annähernd gleich ist dem Innendurchmessers des Hohlraums 14- des Pfeilers 13 am vorderen Ende eines Schraubenbohrers 11 befestigt. Der Schraubenbohrer 11 wird durch den Hohlraum 14 des Pfeilers 1? eingeführt, eine Führungsbohrung 15, deren Durchmesser annähernd gleich ist dem Innendurchmesser des Pfeilers 13» wird unterhalb des Pfeilers 13 ausgehöhlt, und der Pfeiler 13 wird allmählich in die Führungsbohrung 15 abgesenkt, wenn der ausgehöhlte Erdboden mit dem Schraubenbohrer 11 nach Übertage getragen wird, und danach wird, nachdem der Pfeiler 13 um eine bestimmte Strecke abgesenkt worden ist, die restliche Pührungsbohrung 15 (welche der in obigen Ausführungsbeispielen beschriebenen Bohrung 17 entspricht, mit Verfestigungsmaterial 19 gefüllt. Somit wird die gelockerte Umfangswand der restlichen Führungsbohrung 15 wieder abgedichtet. Im Ergebnis wird der Durchmesser der restlichen Bohrung 15 etwas größer gemacht als der des Pfeilers 13« wodurch der Pfeiler 13 auf einer größeren Fläche sicher abgestützt wird.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung sind folgende:

1) Die Umfangswand einer Abstützbohrung, welche durch den Aushöhlvorgang gelockert wurde, wird durch die Wirkung eines expandierenden Verfestigungsmaterials wieder abgedichtet, so daß die Abstützkraft erhöht wird und die Stabilität des Pfeilers verbessert wird·

2) Der Durchmesser der Abstützbohrung wird durch die Expansion und die Durchdringung des Verfestigungsmaterials vergrößert.

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3) Das vordere Ende des Hohlraums des Pfeilers wird durch das Verfestigungsmaterial oder das sehr schnell härtende Material zugepfropft.

Ferner wird, da ein Hochsteipren des Grundwassern in den Hohlraum des Pfeilers verhindert werden kann, die /Vbstützkraft vergrößert.

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Claims

Ansprüche

Verfahren zum Erzielen einer Abstützkraft für einen Betonpfeiler, welcher in eine Führungsbohrung im wesentlichen gleichzeitig mit dem Fortschreiten des Aushöhlens dieser abgesenkt wird, gekennzeichnet durch Aushöhlen einer Abstützbohrung unterhalb des Pfeilers, nachdem der Pfeiler um eine gewünschte Strecke abgesenkt worden ist, sowie Einströmenlassen eines Verfestigungsmaterials, wie beispielsweise Zementmilch, Mörtel oder Zementbeton mit einem Zementexpansionsagenseines Gipsaluminat-Systemsoder Kalziumoxyd-Systems, in die Abstützbohrung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützbohrung derart ausgehöhlt wird, daß ihr Durchmesser größer ist als der des Pfeilers·
?. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützbohrung derart ausgehöhlt wird, daß ihr Durchmesser im wesentlichen gleich ist dem des Pfeilers.
4. Verfahren zum Erzielen einer Abstützkraft für einen Betonpfeiler, welcher in eine Führungsbohrung im wesentlichen gleichzeitig mit dem Fortschreiten des Aushöhlens dieser abgesenkt wird, gekennzeichnet durch Aushöhlen einer Abstützbohrung unterhalb des Pfeilers, nachdem der Pfeiler um eine gewünschte Strecke abgesenkt worden ist, Einströmenlassen eines Expansions-Befestigungsmaterials, wie beispielsweise Zementmilch, Mörtel oder Zementbeton mit Alaunpulver, in die Abstützbohrung, sowie Einströmenlassen eines sehr schnell härtenden Materials, welches leichter ist als das Verfestigungsmaterial, nach oberhalb des Verfestigungsmaterials.
5. Verfahren nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützbohrung derart ausgehöhlt wird, daß ihr Durchmesser größer ist als der des Pfeilers.

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OR/GINAL INSPECTED
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützbohrung derart ausgehöhlt wird, daß ihr Durchmesser im wesentlichen gleich ist dem des Pfeilers.

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