Gründungselemente
werden vielfältig
im Grundbau verwendet. Der Begriff Gründungselemente im Sinne der
vorliegenden Erfindung umfasst sowohl Gründungspfähle (mit und ohne Bewehrung), aber
auch Schlitzwände,
Dichtwände
und Schlitzwandelemente sowie weitere übliche aus dem Grundbau bekannte
Gründungselemente
für Bauwerke.
Der Begriff Gründungspfähle umfasst
dabei sowohl Rammpfähle,
Bohrpfähle,
Düsenstrahlpfähle als
auch Schraubpfähle.
Rammpfähle
sind beispielsweise die unter der Marke "FRANIKPFAHL®" ("FRANKIPFAHL®" ist eine eingetragene
Marke der FRANKI Grundbau GmbH, Seevetal, Deutschland) bekannten
Rammpfähle,
weitere Beispiele sind so genannte Fußplattenpfähle oder Stahlrohrpfähle.
Bei
Rammpfählen
wird mittels einer Innen- oder Kopframmung ein Vortreibrohr in den
Baugrund eingetrieben/gerammt. Mittels einer Kopframmung werden
beispielsweise Fußplattenpfähle hergestellt, wobei
zur Herstellung derselben Vortreibrohre Einsatz finden, welche an
ihrem unteren Ende durch eine verlorengegangene Fußplatte
verschlossen werden. Unter Zuhilfenahme eines Mäklers wird über einen Bären, welcher auf dem Kopf des
Vortreibrohres erarbeitet, selbiges in den Baugrund gerammt. Dabei
wird Erdreich verdrängt.
Anschließend
kann ein Bewehrungskorb eingestellt werden und der Pfahlschaft wird
betoniert unter gleichzeitigem oder nachfolgendem, abschnittsweisem
Ziehen des Vortreibrohres. Die Fußplatte geht dabei verloren.
Im
Unterschied hierzu wird bei einem Frankipfahl® ein
Vortreibrohr mittels Innenrammung in den Baugrund getrieben. Das
Vortreibrohr wird dabei mittels eines Mäklers ausgerichtet und ist
dabei über
in aller Regel zwei Seile mit einer über einem im Kopfbereich des
Mäklers
angeordnete Umlenk mit einer ersten Winde verbunden. Mit einem weiteren
Seil, welches ebenfalls über
die Umlenkung im Kopfbereich des Mäklers geführt ist, ist ein Freifallbär gehalten,
welcher im Vortreibrohr geführt
ist beziehungsweise arbeitet (so genannte Innenrammung). In einem
ersten Schritt wird dabei zunächst
das Vortreibrohr unter Zuhilfenahme des Mäklers angesetzt und im Fußbereich
des Rohrs ein Pfropfen gebildet durch Einfüllen von körnigem Material, beispielsweise
einem Gemisch aus Sand, Kies, mit oder ohne Zugabe von Zement. Das
Material wird mittels des Freifallbären angestampft. In einem zweiten
Schritt wird dann mittels des Freifallbären durch Rammung auf den angestampften
Pfropfen das Vortreibrohr in den Baugrund eingerammt. Hierbei rammt
der Freifallbär
im freien Fall das Vortreibrohr in den Boden unter Verdrängung des
Erdreiches, wobei der im ersten Schritt angestampfte Pfropfen als
Rammhaube dient und stets einen wasserdichten Abschluss ermöglicht.
Anschließend
wird in einem dritten Schritt durch Herausschlagen des Pfropfens
und Verfüllung
mit Beton ein Pfahlfuß mittels
des Freifallbären
ausgestampft, wobei dann anschließend gegebenenfalls ein Bewehrungskorb
eingestellt wird, soweit dies statisch oder konstruktiv erforderlich
ist, und durch Nachfüllen von
Beton schließlich
ein fertigbetonierter Pfahl erhalten wird.
Gründungselemente
im Sinne der vorliegenden Erfindung, insbesondere Gründungspfähle, auch im
Fall der vorstehend beschriebenen Fußplattenpfähle und Frankipfähle, müssen jedoch
oftmals auf ein bestimmtes Niveau gekappt werden (Kappungsniveau),
um nachfolgend hierauf Hochbauten zu errichten. Der Grund hierfür ist, dass
das Niveau der Arbeitsebene, von dem aus die Gründungselemente hergestellt
werden, und durch welches die Oberkante beziehungsweise das obere
Ende der Gründungselemente
festgelegt wird, vielfach über
dem Niveau liegt, von welchem aus die eigentlichen Baumaßnahmen
in Verbindung mit den Gründungselementen ausgehen.
Wird der hierzu erforderliche Bodenaushub vorgenommen, ragen die
Gründungselemente
in unterschiedlicher Höhe
aus dem abgetragenen Erdreich heraus, so dass eben die oberen Enden
der Gründungselemente
auf die erforderliche Höhe
gekappt werden müssen.
Da der Beton, aus welchem die Gründungselemente
hergestellt sind, hierbei bereits aufgrund des längeren Zeitablaufes abgebunden
ist, wenn mit dem Bodenaushub begonnen wird, wird das Kappen von
Gründungselementen
auf ein vorgegebenes Kappungsniveau nach dem Stand der Technik üblicherweise
mit Pressluftgeräten
vorgenommen, wobei das freiliegende, nicht benötigte überstehende Teil abgetragen
und gegebenenfalls eine eingestellte Eisenbewehrung freigelegt wird. Dieses
Abtragungsverfahren ist jedoch relativ kostenintensiv, und verzögert auch
je nach Größe des Bauvorhabens
den Baufortschritt.
Aus
der
EP 0 888 481 B1 ist
ein Verfahren zum Kappen von Stahlbetonpfählen mit den folgenden Schritten
bekannt: Behandeln der Armierung für den zu kappenden Pfahlabschnitt
derart, dass die Armierung in diesem Fall von dem zwecks Bildung
des Pfahls um sie herum gegossenen Betons isoliert wird; Ausbilden
eines Lochs im Pfahl in einer Querebene, die im Wesentlichen rechtwinklig
zur Hauptachse des Pfahls verläuft,
und an einer Stelle, die der Höhe
des unteren Endes des zu kappenden Pfahlteiles entspricht; und Einsetzen
von gegeneinander wirkenden Keilen in das Loch und Auseinandertreiben der
Keile, um den Beton des Pfahls aus dem Loch heraus mit Kräften zu
beaufschlagen, die zu entgegengesetzten Enden des Pfahles hinwirken,
um den Pfahl in beziehungsweise im Wesentlichen in der Querebene
zu spalten. Dieses Verfahren ist ausgesprochen kostenintensiv, da
hier gezielt zunächst
ein Loch in den Pfahl eingebracht werden muss zur Einbringung der
Keile.
DE 33 43 961 C2 offenbart
ebenfalls ein Verfahren zum Abtrennen des oberen Teiles eines Ortbetonpfahles,
wobei durch Verfüllen
einer vertikalen Bodenöffnung
bis zu einer insbesondere durch das Bodenniveau vorgebildeten Verfüllebene
mit Frischbeton der Ortbetonpfahl erzeugt ist, und in den ein mechanisches
Mittel in einer unterhalb der Verfüllebene liegenden, dem planmäßigen Kopfende
des im Boden verbleibenden unteren Pfahlabschnitts entsprechenden
Tiefe zur Bildung einer Bruchstelle eingebracht ist, durch Einwirken
einer mechanischen Kraft nach dem Abbinden des Betons auf den oberhalb
des mechanischen Mittels befindlichen abzutrennenden Teil des Ortbetonpfahles,
wobei das mechanische Mittel vor dem Abbinden des Betons in die mit
Frischbeton verfüllte
Bodenöffnung
eingebracht wird, wobei nach dem Abbinden des Betons eine Grube
um den Pfahl bis in die Tiefe des Bereichs des mechanischen Mittels
geschaffen wird, und wobei die mechanische Kraft zum Abtrennen des
oberen Teiles des Pfahles senkrecht zur Pfahllängsachse ausgeübt wird.
Als mechanische Mittel werden dabei insbesondere nach Art eines
Tellerbohrers ausgebildete Körper
eingebracht. Somit betrifft auch das Verfahren gemäß
DE 33 43 961 C2 ein
relativ aufwändiges
mechanisches Abtragverfahren zur Kappung eines Ortbetonpfahles,
wobei zur Erleichterung der Kappung eine Sollbruchstelle durch Einbringung
eines mechanischen Mittels vorgesehen wird.
DE 38 41 523 A1 offenbart
ein Verfahren zum Kappen insbesondere von Ortbetonpfählen, wobei
nach dem Einbringen des Betons in die vorzugsweise mit einer Bewehrung
ausgefüllte
Ausnehmung im Erdreich aus dem noch nicht abgebundenen Beton mittels
wenigstens eines strömungsfähigen Mediums
zumindest die Zementanteile bis auf eine vorgegebene Tiefe aus der
Ausnehmung ausgespült
werden. Die Spülung
erfolgt dabei vorzugsweise mit Wasser oder mit einem Wasser-Luft-Gemisch
bei Leitungsdruck. Nachteilig an dem Verfahren gemäß der
DE 38 41 523 A1 ist
jedoch, dass durch das Ausspülen
des noch nicht abgebundenen Betons dieses Verfahren unmittelbar
nach der Herstellung eines Ortbetonpfahles durchgeführt werden
muss, und dass zudem die Oberkante des Pfahles entsprechend dem
Kappungsniveau nicht genau definiert ist, da durch die Ausspülung auch
tieferliegende Teile des Ortbetonpfahles entfernt werden können. Zudem wird
durch die Spülung,
auch wenn diese bei Leitungsdruck durchgeführt wird, umliegender Boden mit
aufgeweicht, so dass dieser durch die erzeugten Strömungen sich
mit dem Ortbeton vermischt und sich im oberen Ende des fertigen
Pfahles einlagert.
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Kappen
eines oberen Endes eines Gründungselementes
aus Ortbeton zur Verfügung
zu stellen, welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile
nicht aufweist.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren
kann dabei zum Kappen eines oberen Endes von Gründungselementen vorgesehen
werden, welche aus dem Bodenreich herausragen, so dass das Spülmedium,
insbesondere Wasser oder das Wasser-Luft-Gemisch, von außen auf den
Ortbeton des Gründungselementes
geführt
wird. Die Kappung des Gründungselementes
kann dabei entweder ausgehend von dem oberen Ende des zunächst hergestellten
Gründungselementes
bis auf das Kappungsniveau herunter erfolgen, es kann jedoch auch
umgekehrt von dem vorgegebenen Kappungsniveau ausgehend in Richtung
auf das obere Ende des Gründungselementes
hin der Ortbeton durch das unter hohem Druck aufgegebene Spülmedium
abgetragen werden. Aber auch eine Kombination der beiden vorstehend
genannten Vorgehensweisen ist möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren
ist jedoch auch vorteilhafterweise durchführbar bei zu kappenden Gründungselementen,
bei welchen das obere zu kappende Ende im Bodenbereich unterhalb des
Arbeitsplanums liegt.
"Zumindest teilweises
Abbinden" des Ortbetons
im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass dieser noch eine
Beschaffenheit aufweist, welche die Einbringung zumindest eines
Leerrohres in diesem ermöglicht.
Die Abtragung des zu kappenden oberen Endes des Gründungselementes
mittels des Abtragmittels erfolgt vorzugsweise nach Abbindung des
Ortbetons. Hierdurch wird insbesondere auch eine mögliche Verschmutzung
des oberen Endes des Gründungselementes
nach Kappung bis auf Kappungsniveau desselben, beispielsweise durch
Eintrag umliegenden Erdreiches et cetera, sicher vermieden. Insbesondere
bei Gründungselementen
wie Schlitz- oder Dichtwänden
kann auch mehr als ein Leerrohr eingebracht werden, was aber je
nach Dimensionierung eines Gründungspfahles
auch bei einem solchem möglich
ist. Durch die Erfindung ist es ermöglicht, ausgehend vom Inneren
des Gründungselementes
eine sichere Kappung auf das Kappungsniveau durchzuführen. Insbesondere
wird hierdurch vermieden, dass sich durch die Anwendung des hohen
Druckes des Spülmediums
lösende,
abgebundene Ortbetonteile lösen
und Dritte oder die mit der Kappung des Gründungselementes Befassten verletzen.
Durch
die Rotation des Abtragungsmittels um seine Längsachse wird eine gleichmäßige Abtragung
und Kappung des oberen Endes des Gründungselementes erzielt, wobei über die
mindestens eine Düse
der an der Spitze des lanzenförmig
ausgebildeten Abtragmittels das Spülmedium unter hohem Druck verdüst wird.
Die Bewegung muss dabei nicht als eine fortlaufende Rotation um
360 Grad in nur einer Richtung erfolgen, die rotierende Be wegung kann
vielmehr auch in wechselnden Richtungen erfolgen als auch nur Kreisabschnitte
umfassen.
Die
im Wesentlichen senkrecht oder leicht winklig zu der Längsachse
des Gründungselementes verlaufende
Ebene, in welcher das Spülmedium
aufgegeben wird, ist dabei dahingehend zu verstehen, dass hier das
Spülmedium
auch mit einer leichten Schrägung
aufgegeben werden kann. Daher fallen im Sinne der vorliegenden Erfindung
auch solche Ausführungsformen
unter den Gegenstand derselben, bei welchen die Ebene in einem Winkel
von etwa +/– 20
Grad im Verhältnis
zur Längsachse
des Gründungselementes
verläuft.
Wesentlich dabei ist, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Kappung
des oberen, nicht benötigten
Endes eines Gründungselementes
erzielt wird, durch welche ein zur Errichtung eines Bauwerkes geeignetes
Gründungselement
erhalten wird. Sollten dabei im Hinblick auf das zu errichtende
Bauwerk auch größere Abweichungen
möglich
sein, können
die vorgegebenen Winkelangaben entsprechend weiter gewählt werden.
Die gewählte
Aufgabenebene des Spülmediums
legt dabei die Oberflächenkontur
des Endes des Gründungselementes
nach Kappung fest. So kann bei einem negativen Winkel, ausgehend
von einer zu der Längsachse
des Gründungselementes senkrecht
verlaufenden Ebene eine kegelförmige
Außenkontur
erhalten werden, wohingegen bei einer positiven Winkelabweichung
der genannten Ebene, eine eher trichterförmige Außenkontur des Endes erzielbar
ist. Das Spülmedium
kann dabei kontinuierlich, aber auch im Intervall aufgegeben werden,
wobei hier die einzustellenden Intervallfolgen frei wählbar sind
und sich nach der Art des eingesetzten Ortbetons und der Beschaffenheit
des umgebenden Bodenreiches als auch dem eingesetzten Druck des Spülmediums
richten. "Unter
hohem Druck" im
Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass hier nicht lediglich
mit Leitungsdruck gearbeitet wird, sondern eine Druckbeaufschlagung
des Spülmediums
von mindestens 10 bar, bevorzugt mindestens 100 bar erfolgt. Bevorzugt
wird die Abtragung bei einem Druck des Spülmediums in einem Bereich von
etwa 100 bis etwa 1500 bar, weiter bevorzugt etwa 400 bar bis etwa
1500 bar, vorgenommen.
Das
Einbringen des Leerrohres erfolgt dabei bevorzugt bis auf Höhe des Kappungsniveaus
des Gründungselementes.
Bevorzugt ist dabei das Leerrohr aus einem Material gebildet, welches
durch das Spülmedium
unter hohem Druck abtragbar ist. Beispiele für derartige Leerrohrmaterialen
sind speziell hierfür
geeignete Pappen oder Kunststoffe, aber auch sonstige denkbare Materialen,
welche durch einen hohen Druck des Spülmediums, insbesondere einem
Druck in einem Bereich von etwa 100 bar bzw. etwa 400 bar bis etwa
1500 bar, abtragbar beziehungsweise zerstörbar sind. Bevorzugt weist
das Leerrohr einen Innendurchmesser in einem Bereich von etwa 10
Zentimeter bis etwa 50 Zentimeter auf, wobei sich der Durchmesser
des Leerrohres nach dem Durchmesser des Gründungselementes beziehungsweise
dessen Breite richtet und nach den Abmessungen des Abtragmittels.
Das
Leerrohr kann im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhafterweise
einfach nach erfolgter Erstellung des Gründungselementes aus Ortbeton
in dieses eingestellt werden, ohne dass hierdurch der Baufortschritt
verzögert
wird. Insbesondere muss auch nicht gewartet werden, bis der Ortbeton
abgebunden ist. Üblicherweise
dürfte
die einbringende Tiefe des Leerrohres in das Gründungselement in einem Bereich
von etwa 50 Zentimeter bis etwa 3 Meter betragen. Auch größere Tiefen
sind möglich.
Nach Abbindung des Ortbetons ist das Leerrohr in aller Regel fest
mit diesem verbunden. Der Druck des Spülmediums wird gewählt je nach
Betonfestigkeit, Material des Leerrohres oder im Hinblick auf die
eingebrachten Bewehrungselemente sowie auch im Hinblick auf das
umgebende Bodenmaterial, soweit dieses vorliegt.
Das
Abtragmittel wird vorzugsweise lanzenförmig ausgebildet. Hierdurch
ist es einfach in das Leerrohr einzubringen, so wie auch gut von
einem mit der Kappung des Gründungselementes
Befassten zu handhaben. Die Abtragung erfolgt vorteilhafterweise zumindest
soweit, bis ein im Gründungselement
vorhandenes Bewehrungselement freigelegt wird. Das Bewehrungselement
dient dann als Anschluss der auf dem Gründungselement zu errichtenden
Bauwerke.
Die
Abtragung mittels eines in das Leerrohr eingebrachten Abtragungsmittels
kann sowohl ausgehend vom Kappungsniveau in Richtung auf das obere
Ende des Gründungselementes
hin als auch vom oberen Ende auf das Kappungsniveau hin erfolgen.
Dabei wird das Abtragmittel während
der Abtragung vorzugsweise schrittweise und/oder kontinuierlich
nach oben bzw. nach unten bewegt.
In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird im Gründungselement
mindestens eine Sollbruchstelle auf Höhe des Kappungsniveaus eingebracht.
Dabei kann die Einbringung der Sollbruchstelle im Sinne der
DE 33 43 961 C2 erfolgen,
es können
jedoch auch beispielsweise bei der Erstellung des Gründungselementes
aus Ortbeton auf Höhe
des Kappungsniveaus sonstige Trennmittel wie beispielsweise Sand-
oder Zementsäcke
beziehungsweise Holzscheite oder -keile eingebracht werden. Hierdurch
ist die nachfolgende Abtragung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Kappung des Gründungselementes
auf dem Kappungsniveau erleichtert.
Über eine
Zuleitung 6 wird ein Spülmedium, beispielsweise
Wasser, dem Abtragmittel 10 unter hohem Druck zugeführt und über die
Düsen 12 in
einer zu einer Längsachse 21 des
Pfahles 1 senkrechten Ebene, entsprechend etwa der Kappungsniveauebene
II, verdüst.
Durch die Verdüsung
des Spülmediums
mittels des Abtragmittels 10 wird das Leerrohrmaterial
als auch der abgebundene Ortbeton abgetragen. Der Durchmesser des
Leerrohres 5 ist dabei so gewählt, dass ein Spülfluss mit
dem abgetragenen Ortbeton und dem Leerrohrmaterial bei eingebrachtem
Abtragmittel 10 entsteht, der in Richtung eines Pfahles 25 verläuft, auch
nachdem bereits Teile des Ortbetons des Pfahles 1 abgetragen
sind. Bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass mindestens eine Sollbruchstelle 26 auf
Höhe des
Kappungsniveaus II im Fall 1 vorgesehen ist, wobei die Sollbruchstelle 26 beispielsweise
durch Einbringung einer Sandsackes, bevorzugt Einbringung mehrer
Sandsäcke,
insbesondere an sich gegenüberliegenden
Stellen des Pfahles 1, erzeugt wird.
2 zeigt
nun eine beispielsweise zur Abtragung des Ortbetonmateriales einsetzbares
Abtragmittel 10, welches ein zentrales Rohr 9 aufweist, das
in seinem oberen Ende mit einem Anschluss 17 für eine unter
Druck stehende Spülmediumzuleitung, beispielsweise
eine Druckwasserzuleitung, versehen ist. Die Düsenspitze 7 ist mit
einer vorzugsweise auswechselbaren Düsenanordnung 11 versehen,
welche mehrere Düsen
beziehungsweise Düsenöffnungen 12 aufweist.
Durch diese Düsenöffnungen 12 ist
in Richtung einer durch Pfeile 19 angedeuteten Ebene das
Spülmedium
verdüsbar.
Dabei können
die Düsenöffnungen
beziehungsweise die Düse 12 derart ausgebildet
sein, dass hier von einer durch die Pfeile 19 exakt senkrecht
ausgerichteten Ebene nach oben oder unten abgewichen werden kann,
insbesondere bis zu einem Winkel von etwa +/– 20 Grad, je nach den an die
Kappung des Gründungselementes
zu stellenden Anforderungen.