DE69823223T2

DE69823223T2 - Verfahren für bohrungen und gründungspfählen

Info

Publication number: DE69823223T2
Application number: DE69823223T
Authority: DE
Inventors: Gerrard Melvin ENGLAND; George Wilfred FLEMING; Martin Roger DARKE
Original assignee: Cementation Foundations Skanska Ltd
Current assignee: Cementation Skanska Ltd
Priority date: 1997-11-13
Filing date: 1998-11-13
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2018-11-14
Also published as: ZA9810373B; PL340504A1; GB9824983D0; WO1999025930A1; GB2331318A9; EP1030948B1; GB2331318A; EP1030948A1; GB2331318B; CA2309589A1; US6402432B1; DE69823223D1; AU1164299A; HK1019081A1; GB9724024D0; CN1276031A; CZ20001770A3

Description

Die gegenwärtige Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät für die Installation eines Pfahls und/oder einer Beton- oder Mörtelsäule im Erdboden, insbesondere durch Verdrängung von Erdreich.
Die Installation von tragfähigen Pfählen oder Säulen unter Anwendung verschiedener Verfahren ist bekannt. Bei einem ersten Verfahren wird ein vorgefertigter Pfahl in einer Reihe voneinander getrennten Schritten in den Boden gehämmert. Dieses Verfahren kann effektiv sein, jedoch besteht dabei die Gefahr einer Beschädigung des Pfahls oder des Bodens wegen der unterbrochenen Hammeraktion. Des weiteren verursacht der Hammerprozess sehr viel Lärm und Vibration. Eine Alternativmethode ist die Verwendung einer Schubvorrichtung zur Installation eines Pfahls oder einer Säule, die aus einer Anzahl von getrennten Abschnitten besteht. Ein erster Abschnitt wird von der Schubvorrichtung in den Erdboden gestoßen, die danach zurückgesetzt wird, und ein zweiter Abschnitt wird dann mit dem oberen Ende des ersten Abschnitts verschweißt oder verbunden. Die Schubvorrichtung wird danach erneut aktiviert, und das Verfahren wird solange wiederholt, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist. Dieses Verfahren hat geringe Effizienz, weil die Schubvorrichtung nach jedem einzelnen Hub zurückgezogen werden muss, damit das nächste Element das Pfahls eingesetzt werden kann, insbesondere weil ein typischer Hubweg weniger als 50 cm beträgt.
Ein zweites, bekanntes Verfahren ist kontinuierliches Pfahlbohren, beim dem ein Erdbohrer mit kontinuierlicher Schnecke durch Drehbewegung in den Boden eingebracht wird. Das Erdreich wird vor oder während dem Herausziehen des Erdbohrers aus dem Boden von den Schraubengängen des Erdbohrers ausgehoben. Während des Herausziehens des Erdbohrers wird Beton durch den Schaft zur Spitze des Erdbohrers gepumpt, was zur Ausbildung eines tragfähigen Pfahls oder einer tragfähigen Säule führt. Ein solches Verfahren wird in der britischen Patentanmeldung Nr. 2.303.868 der gegenwärtigen Anmelderin beschrieben.
Als Alternative, wie beispielsweise in WO 95/12050 offengelegt, ist es möglich, einen Bohrerkopf zu benutzen, bei dem kein Erdreich ausgehoben wird, sondern das Erdreich statt dessen verdrängt und im umgebenden Erdboden verdichtet wird. Dies hat den Vorteil, dass weniger Aushub anfällt und kann auch eine verbesserte Erhaltung der Bodenintegrität und erhöhte Dichte in der Nähe der Pfahlinstallation bewirken.
Beide diese Verfahren erfordern jedoch das Einschrauben eines Erdbohrers oder einer ähnlichen Vorrichtung in den Erdboden, was einen relativ langen Zeitraum beansprucht und im allgemeinen je nach den Bodenverhältnissen die Anwendung spezifischer Kombinationen von Drehmoment und Schub erfordert, um eine Penetration zu erreichen, und diese können schwer zu erreichen sein. Ein weiterer Nachteil dieser Pfahlbohrverfahren ist, dass das Pfahlbohrwerkzeug sehr starkem Verschleiß ausgesetzt ist. Des weiteren haben wir festgestellt, dass es eine scheinbar umgekehrte Beziehung zwischen dem erforderlichen Drehmoment zur Erzielung eines Abwärtsschubs durch die Steigung des Bohrergewindes und der an der Bohrvorrichtung aufgebrachten „Verdrängungskraft" (d.h. der Kraftbeaufschlagung entlang der Längsachse des Erdbohrers beim Eindrehen) gibt, die zur Bodenpenetration benutzt werden kann. Tatsächlich ist die eigentliche Verdrängungskraft zur Erreichung der gewünschten Penetration nicht ausreichend, insbesondere, wenn ein vorzeitiger, z.B. durch das Vorhandensein einer unterirdischen Schicht aus körnigem Material wie Kies verursachter, Widerstand gegen die Penetration angetroffen wird.
Es gibt eine Vielzahl von Vorschlägen zum Formen einer Vergrößerung in der Basis der Pfahlbohrung durch Aufweiten von unten her. Ein typisches Beispiel ist EP 0.370.396 , China Import/Export, in dem Arme am unteren Ende des Bohrrohrs in scharnierter Anordnung angebracht sind. Diese Arme können in der gewünschten Tiefe zum Aufweiten des Bohrlochs von unten her ausgestellt werden. Anschließend wird zur Ausbildung des Pfahls Beton in das Loch eingespritzt.
Pfähle haben im allgemeinen einen kreisförmigen Querschnitt. Von Roxbury wurde jedoch die Ausbildung von Betonpfählen mir einem nicht kreisförmigen Querschnitt beschrieben, so z.B. in WO 90/10755, wo die Ausbildung eines im allgemeinen dreieckigen Betonpfahls beschrieben wird, der von seinen Spitzen ausgehende Rippen aufweist. Die Ausbildung dieses Pfahls erfolgt mit einem Pfahlherstellungswerkzeug mit entsprechend ausgebildetem Kopf, der nach unten in den Boden eingebracht wird. Roxbury GB 2.293.850 zeigt ein ähnliches Verfahren.
JP 2000–303457, Sekisui, zeigt einen Stahlpfahl mit Rippen. Der Pfahl weist einen zentralen Zylinder mir Rippen auf, die über seine gesamte Länge verlaufen. Die Rippen zeigen Vorsprünge zur Steigerung der mechanischen Haltekraft (Reibung) zwischen dem Pfahl und dem diesen umgebenden Erdreich. JP 2000–303460, Sekisuis, zeigt eine Weiterentwicklung von diesem, bei dem das Pfahlunterende mit Schaufeln ausgestattet ist, die ausgestellt werden können, so dass sie in die unteren Ende der Rippen eingreifen, sobald der Pfahl die gewünschte Tiefe erreicht hat, um einen besseren Eingriff in das ihn umgebende Erdreich zu erreichen.
Nach der Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Ausbildung oder Installation eines tragfähigen Pfahls oder einer tragfähigen Säule im Boden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Ausbildung eines Pfahls benutzt wird, bestehend aus einem länglichen Körper, an dessen unterem Ende feste Schaufelmittel befestigt sind, die sich von dem Körper nach außen erstrecken, und dass die Vorrichtung zuerst im wesentlichen in Richtung ihrer Längsachse im wesentlichen ohne Drehbewegung und ohne schlagartige Beanspruchung in den Boden eingestoßen und danach so um seine Längsachse gedreht wird, dass die Schaufelmittel an der Basis oder in Nähe der Basis Erdreich verdrängen.
Der Begriff „ohne schlagartige Beanspruchung" ist als Beaufschlagung mit einer im wesentlichen kontinuierlich verlaufenden Kraft über einen längeren Zeitraum zu verstehen, z.B. über eine Anzahl von Sekunden oder sogar Minuten. Diese Beaufschlagung ist von Schlagbohrverfahren zu unterscheiden, bei denen man beispielsweise ein Gewicht wiederholt auf das Oberende eines Pfahls fallen lässt, so dass der Effekt das Einhämmern des Pfahls in den Boden ist. In diesem Falle erfolgt die Kraftbeaufschlagung über einen relativ kurzen Zeitraum, beispielsweise von Bruchteilen einer Sekunde. Des weiteren zeigt das Zeitänderungsverhalten der aufgebrachten Kraft aus praktischer Sicht im allgemeinen eine Diskontinuität gegenüber der Beaufschlagung ohne schlagartige Beanspruchung, die zu einem Zeitänderungsverhalten tendiert, das im wesentlichen kontinuierlich verläuft.
Die gegenwärtige Erfindung ist insbesondere dann von Nutzen, wenn Pfähle in weichem Boden über einer körnigen Schicht wie z.B. Kies o.ä. installiert oder geformt werden sollen. Die Drehbewegung des Werkzeugs für das Formen des Bohrlochs oder des Pfahls unterstützt die Überwindung eines vorzeitig auftretenden Widerstands gegen eine Penetration, die sonst das Erreichen der gewünschten Tiefen verhindern könnte. Im allgemeine wird das Werkzeug für das Formen des Bohrlochs oder des Pfahls in das weiche, deckende Erdreich gestoßen, bis es die körnige Schicht erreicht, zu welchem Zeitpunkt das Werkzeug für das Formen des Bohrlochs oder des Pfahls zusätzlich gedreht wird. Die mit der Schubkraft kombinierte Drehbewegung ist bei der Durchdringung körniger Schichten überraschend wirksam, insbesondere mit bestimmten Geometrien des lochformenden Werkzeugs oder der Pfahlspitze und macht so für die dabei hergestellten Pfähle eine solide Gründung möglich.
Die Drehbewegung kann eine kontinuierliche Drehbewegung in einer der beiden Richtungen sein; als Alternative oder ergänzend kann auch ein Hin- und Herdrehen benutzt werden, wobei die Drehbewegung weniger oder mehr als eine ganze Umdrehung betragen kann. Es wurde festgestellt, dass bei Anwendung einer Hin- und Herdrehung eine Frequenz von ca. 1 Hz die Penetration körniger Schichten wirksam unterstützt, wobei jedoch auch eine Größenordnung höhere oder niedrigere Frequenzen von ca. 10 Hz bis 0,1 Hz ins Auge gefasst werden. Bei bestimmten Anwendungen können sogar noch höhere oder niedrigere Frequenzen, z.B. von ca. 100 Hz bis 0,01 Hz nützlich sein.
Diese Methode kann entweder zur direkten Installation eines Pfahls, z.B. eines Stahlpfahls oder eines vorgefertigten Betonpfahls im Boden benutzt werden, oder für das Einbringen eines Lochbohrwerkzeuges in den Boden, wie z.B. eines hohlen, zylindrischen Rohrs mit einer verlorenen Endplatte, so dass ein tragfähiger Beton- oder Mörtelpfeiler in-situ vor oder während des Herausziehens des Werkzeugs gegossen werden kann. Die Abmessungen des Pfahls und die Kraftbeaufschlagung des Pfahls oder des Werkzeugs werden dabei vorteilhaft nach den Bodenverhältnissen festgelegt.
Vorzugsweise wird das Lochbohrwerkzeug oder der Pfahl in einem kontinuierlichen Bewegungsvorgang bis zu einer bestimmten Tiefe von wenigstens 1 m, und für bestimmte Aufgaben, wenigstens 2 m, oder sogar 5 m, in den Boden gestoßen. Nachdem die vorgegebene Tiefe erreicht ist, kann die kontinuierliche Kraftbeaufschlagung ein oder mehrere Male wiederholt werden, um das Lochbohrwerkzeug oder den Pfahl bis zu einer noch größeren, vorgegebenen Tiefe einzustoßen, wie z.B. bis zur Tiefenlage einer körnigen Schicht.
Wir haben festgestellt, dass es auf diese Art und Weise unter bestimmten Bodenverhältnissen möglich ist, Tiefen von mehr als 5 m in einer Zeit von ca. 16 Sekunden gegenüber einer Zeit von 4 Minuten bei Verwendung eines sich drehenden Erdbohrers zu erreichen.
Das Lochbohrwerkzeug wird im allgemeinen nach dem Erreichen der gewünschten Tiefe wieder aus dem Boden herausgezogen, obwohl das Werkzeug unter bestimmten Umständen geopfert und im Boden belassen werden kann.
Bei einigen Ausführungsformen hat das Lochbohrwerkzeug ein im wesentlichen spitzes Ende, was bei der Penetration körniger Schichten effektiv sein kann, wenn das Werkzeug unter hiermit einhergehender Drehbewegung in den Boden eingedreht wird. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Lochbohrwerkzeug mit einer im wesentlichen plan verlaufenden Basis benutzt. Wir haben festgestellt, das beim Einstoßen eines solchen Werkzeugs mit plan verlaufender Basis dieses die Neigung hat, das unter der plan verlaufenden Basis liegende Erdreich zu einem Konus von relativ höherer Dichte als das umgebende Erdreich zu komprimieren. Diese Konus von relativ dichtem Erdreich bleibt bei der Penetration und beim Drehen an der Basis des Lochwerkzeugs haften und dient dann zur Verdrängung des darunterliegenden Erdreichs auf die gewünschte Art und Weise. Bei bestimmten Anwendungen ist es vorteilhaft, eine aus Kies oder einem anderen körnigen Material bestehenden Decklage vor der Penetration mit dem Lochbohrwerkzeug auf dem Boden anzubringen. Das Lochbohrwerkzeug mit plan verlaufender Basis wird dann auf die Decklage aus Kies oder einem anderen körnigen Material abgesenkt und in den Boden eingestoßen, wobei der Kies oder das körnige Material wenigstens teilweise zum Bestandteil des sich ergebenden Konusses wird. Obwohl ein Anteil des Bodens und/oder des Kieses oder des anderen körnigen Materials , das den Konus von relativ hoher Dichte bildet, in dem diesen umgebenden Erdreich verschwinden können, ist dieser Anteil gewöhnlich relativ gering und wird in jedem Falle im allgemeinen durch Erdreich ersetzt, das unter der Basis des Lochbohrwerkzeugs liegt.
Das Lochbohrwerkzeug wird auf ähnliche Art und Weise wie im Zusammenhang mit anderen Gesichtspunkte der Erfindung beschrieben mit einer Schubkraft beaufschlagt, und das gleiche gilt für die Drehbewegung. Die Größenordnung und die Zeitdauer der Beaufschlagung ohne schlagartige Beanspruchung, sowie der Beaufschlagung mit einem Drehmoment zur Bewirkung der Drehbewegung werden mit elektronischen Computermitteln überwacht und gesteuert.
Ein Merkmal der gegenwärtigen Erfindung ist, dass die direkte, im wesentlichen nicht schlagartige Beaufschlagung des Lochbohrwerkzeugs oder des Pfahls mit einer Schubkraft größer ist als die Abwärtskräfte, die bei der Drehbewegung des Lochbohrwerkzeugs oder des Pfahls generiert werden können. Dies steht in völligem Gegensatz zu Pfahlgründungsverfahren, bei denen eine nach unten wirkende, wesentliche Kraft durch die Reaktion zwischen der sich schraubenförmig drehenden Bohrerschnecke und dem Boden generiert wird, insbesondere in dichten, kohäsiven Böden.
Vorteilhafterweise ist die direkte Kraftbeaufschlagung wenigstens um das Zweifache und vorzugsweise ein Fünffaches größer als die begleitende, nach unten wirkende Kraft, die durch die Drehbewegung generiert wird.
Im Wege der gegenwärtigen Erfindung ist es möglich, einen hohen Anteil des Gewicht einer typischen Pfahlgründungsvorrichtung, z.B. 70 Tonnen, zur Unterstützung des Einstoßens eines Lochbohrwerkzeugs oder eines Pfahls in den Boden mitzubenutzen. Sofern der Leistung der Pfahlgründungsvorrichtung keine Grenzen gesetzt sind, haben wir festgestellt, dass es relativ einfach ist, eine im wesentlichen nur nach unten wirkende Kraft zur Penetration des Lochbohrwerkzeuges oder des Pfahls zu generieren. Die Beschränkungen dieses Prozesses werden durch die der Penetration entgegenwirkenden Kräfte bestimmt, und mehrere Faktoren von grundsätzliche Bedeutung müssen berücksichtigt werden:

i) Der Widerstand gegen das Eindringen in den Erdboden hängt von den spezifischen Bodenverhältnissen und der Art des Erdreichs ab.
ii) Der Widerstand verläuft proportional zur Querschnittsfläche des eingestoßenen Elements, d.h. je geringer der Querschnitt, desto niedriger die erforderliche, nach unten wirkende Kraft.
iii) Die maximale, nach unten wirkende Kraft kann die Kraft nicht überschreiten, die an dem zur Installation des Lochbohrwerkzeugs oder des Pfahls benutzten Rammgeräts verfügbar ist.

Ein Vorteil der gegenwärtigen Erfindung ist, dass nach Überwindung der Randflächenreibung beim Einbringen der Widerstand, dem das Lochbohrwerkzeug oder der Pfahl während seiner Bewegung ausgesetzt ist, häufig geringer ist als der statische Widerstand, den man dann antrifft, wenn das Lochbohrwerkzeug oder der Pfahl eine Zeit lang ungestört belassen wird, während der ein Boden-„Stau" auftritt.
Gelegentlich kann es von Vorteil sein, das Lochbohrwerkzeug oder den Pfahl zu Vibrieren, um die Reibung an den Randflächen zu reduzieren, wenn der Einbringvorgang unterbrochen wird, jedoch sind die nach unten wirkenden Kräfte, die durch eine solche Vibration generiert werden, wesentlich geringer als die für das Einbringen des Lochbohrwerkzeuges oder des Pfahls bis zu einer größeren Tiefe notwendig sind. Eine Vibration lässt sich auch zur Unterstützung des Ausförderkopfes benutzen, sollte seine Penetration des Erdbodens durch Hindernisse beeinträchtigt werden.
Die Beaufschlagung der Oberseite des Lochbohrwerkzeugs oder Pfahls mit einer Kraft ohne schlagartige Beanspruchung durch das Rammgerät kann mit einem Gewicht aufgebracht werden, das justierbar über diesem aufgehängt ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Gerät mit einer so ausgebildeten Winde ausgestattet sein, dass das Oberteil des Lochbohrwerkzeugs oder des Pfahls nach unten gezogen wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Gerät mit einem Hydraulikkolben mit einem Ausstellweg von wenigstens 1 m und vorzugsweise wenigstens 2 m und bei einigen Ausführungen wenigstens 5 m ausgestattet. Ein solcher Kolben kann benutzt werden, um das Oberteil des Lochbohrwerkzeugs oder des Pfahls ohne schlagartige Beanspruchung mit einer nach unten wirkenden Kraft auf solche Art und Weise zu beaufschlagen, dass Tiefen von, bzw. wenigstens von 1m, 2m oder 5m in einem Durchgang erreicht werden. Der Kolben kann danach zurückgesetzt und so angeordnet werden, dass die Beaufschlagung ohne schlagartige Beanspruchung mit Kraft wiederholt wird, so dass noch größere Tiefen erreicht werden. Zusätzlich kann der Kolben zusammen mit einem aufgehängten Gewicht und/oder einer Winde und/oder einem Vibrator verwendet werden.
Mit einem elektrischen, hydraulischen oder pneumatische Motor oder einem beliebigen anderen, geeigneten Mittel, einschließlich manueller Mittel kann auch eine Drehkraftbeaufschlagung herbeigeführt werden.
Wo ein Lochbohrwerkzeug in den Boden eingestoßen wird, kann Beton oder Mörtel von der Oberfläche her so eingepumpt werden, dass es beim Drehen und/oder Herausziehen des Werkzeugs an oder in der Nähe der Spitze des Werkzeugs austritt. Auf diesem Wege wird ein in-situ hergestellter Pfahl geformt. Vorteilhafterweise wird das über die Länge des Lochbohrwerkzeugs eingepumpte Beton- oder Mörtelvolumen überwacht, beispielsweise mit einem elektromagnetischen Strömungsmessgerät, mit Steuerung durch Strömungsregelmittel und elektronische Computermittel. Das elektronische Computermittel überwacht und steuert zusätzlich die Drehbewegung und/oder das Herausziehen des Lochbohrwerkzeuges. Auf diesem Wege ist es möglich, die Drehbewegung und/oder das Herausziehen des Lochbohrwerkzeugs als Funktion des Beton- oder Mörtelstroms oder umgekehrt zu steuern, um die Ausbildung eines soliden Gefüges des sich dabei ergebenden, in-situ gegossen Pfahls zu unterstützen.
Vorzugsweise wird das Lochbohrwerkzeug mit einer kontinuierlichen Bewegung bis zu einer vorgegebenen Tiefe von mindestens 1 m, und bei gewissen Anwendungen, von mindestens 2 m oder sogar 5 m in den Boden gestoßen. Nach dem Erreichen der vorgegebenen Tiefe kann eine erneute einmalige oder mehrmalige Beaufschlagung mit der kontinuierlich wirkenden Kraft erfolgen, so dass das Lochbohrwerkzeug bis zu einer noch größeren vorgegebenen Tiefe eingepresst wird.
Das für diesem Gesichtspunkt der Erfindung benutzte Lochbohrwerkzeug ist insbesondere für weiche Bodenverhältnisse geeignet, so z.B. für über Sandschichten gelagerten weichen Ton, über Kiesschichten gelagerten Schluff und sonstiges im wesentlichen weiches, über einem körnigen Material oder einer geeigneten Gesteins- oder gewachsenen Felsschicht gelagertes Material, und es wird zur Installation eines Pfahls benutzt, mit dem eine auf Bodenebene wirksame Last auf festere Bodenschichten in größerer Tiefe übertragen werden kann.
Das Lochbohrwerkzeug wird in den Boden eingestoßen, bis seine Basis die erforderliche Tiefe erreicht, die typisch in Höhe der Oberseite einer Schicht aus losem bis mitteldichtem Sand oder einer körnigen Schicht oder Gestein oder gewachsenem Fels liegt. Zur Erleichterung der Penetration von Sandlinsen oder festeren Schichten o.ä., die angetroffen werden können, ehe die Spitze des Lochbohrwerkzeugs die erforderliche Gründungstiefe erreicht, kann man das Oberteil des Lochbohrwerkzeugs mit einem Vibrator beaufschlagen. Die Vibratorleistung kann dabei von einer Größenordnung von 15 Brems-PS sein, obwohl je nach Bodenverhältnissen eine beliebige Leistung gewählt werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass der Vibrator für die Penetration des Werkzeugs nicht das Wesentliche ist, sondern lediglich als sekundäres Mittel zur Förderung der Penetration von nicht kohäsiven Böden. Der Vibrator kann auch zur Erleichterung des Herausziehens des Lochbohrwerkzeugs benutzt werden.
Nach dem Erreichen der vorgegebenen Tiefe wird das Lochbohrwerkzeug, oder wenigstens der Abschnitt des Lochbohrwerkzeugs, an dem wenigstens ein schaufelartiger Ansatz ist, auf solche Art und Weise gedreht, dass wenigstens ein schaufelartiger Ansatz das Erdreich an der Basis des Lochbohrwerkzeugs verdrängt, vorteilhafterweise mit Unterstützung durch den Druck des Betons oder des Mörtels, der zur Basis des Lochbohrwerkzeugs gepumpt wird. Einhergehend mit seiner Verdrängung wird das Erdreich mit Beton oder Mörtel ersetzt, der unter positivem Druck, z.B. von 4 bar oder noch höher, durch den Körper des Lochbohrwerkzeugs gepumpt wird und aus wenigstens einer Öffnung hinter dem wenigstens einem schaufelartigen Ansatz oder aus wenigstens einer Öffnung an oder in der Nähe der Spitze des Werkzeugs austritt, wobei eine unterirdische Verdickung aus Beton oder Mörtel von vorausbestimmbarer Form entsteht. Es ist festzustellen, dass beim Drehen des Lochbohrwerkzeugs das Erdreich vor jedem schaufelartigen Ansatz verdichtet wird, wodurch der lokale Druck des Erdreichs relativ zu dem Druck des umgebenden Erdreichs ansteigt. Dementsprechend kann das hinter jedem schaufelartigen Ansatz befindliche Erdreich schwellen und reduziert damit den lokalen Druck des Erdreichs relativ zum Druck des umgebenden Erdreichs.
Als Alternative kann bei Ausführungsformen, bei denen der Körper des Lochbohrwerkzeugs massiv ausgeführt ist, der Beton oder der Mörtel durch eine getrennte Speiseleitung bzw. -leitungen eingepumpt werden. Nach Ausbildung der Verdickung wird das Lochbohrwerkzeug vorzugsweise ohne Drehen und vorzugsweise mit der gleichen Orientierung wie beim Einbringen herausgezogen, um den Widerstand bei Herausziehen niedrig zu halten. Bei manchen Ausführunsgformen kann der wenigstens eine, schaufelartige Ansatz spiralförmig um den Körper des Lochbohrwerkzeug angeordnet sein. Das bedeutet, dass das Lochbohrwerkzeug unter einer Drehbewegung herausgezogen werden kann, so lange die Auszugsgeschwindigkeit als Funktion der Schneckengewindesteigung und/oder der Tiefenänderung und/oder der Drehgeschwindigkeit gesteuert wird. Während des Herausziehens wird zusätzlicher Beton oder Mörtel zugeführt, so dass ein bis zu einer vorgegebenen Höhe durchgehender Schaft geformt wird. Die beim Herausziehen zugeführte Beton- oder Mörtelmenge muss ausreichen, um einen Schaft mit einem vorgegebenen Mindestquerschnitt zu gießen. Es ist zu bemerken, dass bei Verdrängungs-Pfahlgründungswerkzeugen wie dem oben beschriebenen Lochbohrwerkzeug das das Werkzeug umgebende Erdreich die Neigung hat, dem Beton oder Mörtel jeden Weg nach außen abzusperren; demgemäß ist es möglich, den Überdruck des Betons oder des Mörtels weitgehend aufrechtzuerhalten. Wird das Werkzeug gedreht, während der Beton- oder Mörteldruck im wesentlichen konstant gehalten wird, dann wird Beton oder Mörtel in den die Rippen umgebenden Bereich absorbiert, und das ursprüngliche Erdreich wird verdrängt, bis schließlich nach mehreren Umdrehungen das gesamte ursprüngliche Erdreich erfolgreich verdrängt und mit Beton oder Mörtel ersetzt worden ist. Dies ist an einem starken Absinken des zum Drehen des Werkzeugs notwendigen Drehmoments deutlich erkennbar.
Vorteilhafterweise überwacht man das Beton- oder Mörtelvolumen, das beim Formen der Basis und Schafts des in-situ gegossenen Pfahls gepumpt wird. z.B. unter Verwendung eines elektromagnetischen Strömungsmessgeräts unter Steuerung durch elektronische Computermittel. Das elektronische Computermittel kann auch zur Überwachung und Steuerung des Einbringens und/oder der Drehung und/oder des Herausziehens des Lochbohrwerkzeugs benutzt werden. Sind beispielsweise die Fläche des wenigstens einen schaufelartigen Ansatzs und seine Drehgeschwindigkeit bekannt, ist es möglich, das elektronische Computermittel so zu programmieren, dass es die Erdreichverdrängungsleistung und daraus die Beton- oder Mörtelmengen berechnet, die die Gewährleistung dafür sind, dass der sich ergebende tragfähige Pfahl oder die Säule eine solide Struktur hat. Das elektronische Computermittel ist vorteilhafterweise so angepasst, dass es die Pumpleistung beim Einpumpen von Beton oder Mörtel und/oder die Drehgeschwindigkeit des Lochbohrwerkzeugs nach diesen Berechnungen steuert. Das elektronische Computermittel kann des weiteren für die Überwachung und Steuerung des Herausziehens des Lochbohrwerkzeugs und der Strömung des Betons oder Mörtels während des Herausziehens angepasst werden, um zu gewährleisten, dass eine ausreichende Beton- oder Mörtelmenge zugeführt wird.
Durch Verdrängung des Erdreichs an der Basis des Lochbohrwerkzeugs und das hiermit einhergehende Eindüsen von Beton oder Mörtel wird die Basis eines in-situ gegossenen Pfahls mit erhöhtem Tragvermögen geformt. Das erhöhte Tragvermögens ist das Ergebnis des erhöhten Durchmessers der Basis des Pfahls relativ zum Schaft des Pfahls. Der Durchmesser der Basis kann ein Mehrfaches des Durchmessers des Schafts betragen.
Aus Gründen der Symmetrie beträgt die Anzahl von schaufelartigen Ansätzen des Lochbohrwerkzeugs vorzugsweise zwei, jedoch kann eine andere Anzahl von Ansätzen ebenso wirksam sein. Die erforderliche Mindestanzahl von Umdrehungen zum Erreichen der erforderlichen Erdreichverdrängung beträgt 1/(Anzahl von Ansätzen), sofern die Ansätze im gleichen Winkelabstand zueinander über den Umfang des Lochbohrwerkzeugs verteilt sind, obwohl je nach den Bodenverhältnissen auch eine größere Anzahl von Umdrehungen notwendig werden kann, um die vollständige Verdrängung des Erdreichs zu gewährleisten. Bei bestimmten Ausführungsformen wird das Lochbohrwerkzeug erst in einer Richtung und dann in die entgegengesetzte Richtung gedreht. Die Umdrehungsgeschwindigkeit wird vorteilhafterweise so gesteuert, dass das Volumen des verdrängten Erdreichs weniger oder wenigstens gleich dem Volumen des hiermit einhergehend zugeführten Betons ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt das Volumen des verdrängten Erdreichs zwischen 50 und 500 Litern (0,05 bis 0,5 m³), was aus der Sicht des Materialverbrauchs relativ effizient ist. Zusätzliche Umdrehungen und die Zufuhr von zusätzlichem Beton oder Mörtel können ebenfalls zur Vergrößerung der Verdickung benutzt werden, jedoch kann das nicht von großem Vorteil sein, weil die endgültige Form der Verdickung dann nicht mehr voraussagbar ist und sich die Wirkfläche der Verdickung möglicherweise nicht vergrößert.
Konventionelle Antriebsmittel wie z.B. Motor- oder sogar manuelle Antriebsmittel können zum Drehen des Lochbohrwerkzeugs herangezogen werden. Als Alternative kann ein bzw. können mehrere Hydraulikkolben zum stufenweisen Drehen des Lochbohrwerkzeugs herangezogen werden. Der eine bzw. die mehreren Hydraulikkolben sind so ausgebildet, dass sie axial in aus dem Gehäuse des Lochbohrwerkzeugs axial hervorstehende Arme eingreifen und so eine stufenweise Umdrehung mit einer Kraft bewirken, die ausreicht, um zu gewährleisten, dass das die schaufelartigen Ansätze umgebende Erdreich verdrängt wird. Bei einem Lochbohrwerkzeug mit zwei einander genau gegenüberliegenden Ansätzen ist eine Umdrehung um wenigstens 180° erforderlich, während bei einem Lochbohrwerkzeug mit vier im gleichen Abstand zueinander angeordneten, schaufelartigen Elementen eine Umdrehung um nur wenigstens 90° erforderlich sein kann.
Die schaufelartigen Ansätze sind vorzugsweise von solcher Größe und Form, dass sie sich beim Drehen nicht übermäßig verformen. Die schaufelartigen Ansätze können massiv ausgeführt sein, oder sie können Löcher oder Öffnungen aufweisen, die eine Mischung des Betons oder des Mörtels mit Erdreich in-situ gestatten. Als Alternative kann jeder schaufelartige Ansatz mehrere mit Schlitzen voneinander getrennte, hervorstehende Elemente aufweisen. Die genauen Abmessungen und die Formgebung der schaufelartigen Ansätze können nach den jeweiligen Bodenverhältnissen gewählt werden. Man kann sich auch Ausführungsformen mit einer Anordnung der schaufelartigen Ansätze im Winkel zur Längsachse des Lochbohrwerkzeuges vorstellen, was beim Drehen eine Neigung zur Verdrängung des Erdreich nach oben oder nach unten bewirkt.
Das oben beschriebene Verfahren zum Formen eine vergrößerten Basis kann zur Herstellung einer verlängerten erweiterten Basis angepasst werden.
Hierzu dreht man das Werkzeug weiter, während es langsam durch die Gründungsschicht herausgezogen wird und man mit diesem Vorgang einhergehend Beton oder Mörtel zuführt. Sobald der obere Rand der Gründungsschicht erreicht ist, hört man mit dem Drehen des Werkzeugs auf, und der Vorgang des Herausziehens aus dem Boden wird auf normale Art und Weise beendet. Dies liefert einen Pfahl mit einer länglichen Basis mit einem größeren Durchmesser als dem des Hauptteils des Pfahls, der verstärkte Randschichtreibung und erhöhtes Tragvermögen aufweisen kann.
Es ist außerdem Möglich, das Verfahren zur Ausbildung einer vergrößerten Basis in verschiedenen Tiefen in der Gründungsschicht zu wiederholen oder sogar das Drehen beim Herausziehen des Werkzeugs mit einer Geschwindigkeit fortzusetzen, die die Ausbildung einer kontinuierlich verlaufenden, spiralförmigen Basisvergrößerung zulässt.
Eine weitere Möglichkeit ist die Anwendung einer Hin- und Herbewegung bis zu einem gewissen Grad während des Herausziehens des Werkzeugs. Auf diesem Wege entsteht ein Pfahl mit einem Mittelteil mit „Flügeln", die durch die Breite der schaufelartigen Ansätze definiert werden, die verstärke Randschichtwirkung haben, weil der entstandene Pfahl ein größerer Umfangsfläche wie ein einfacher Zylinder aufweist.
Der in-situ gegossene Pfahl kann durch zusätzliches Drehen des Werkzeugs unter hiermit einhergehender Beton- oder Mörtelzufuhr nach dem Herausziehen des Lochbohrwerkzeugs bis zu einer vorgegebenen Höhe mit einem vergrößerten Kopfstück auf oder unter der Bodenoberfläche versehen werden. Dieses vergrößerte Kopfstück kann direkt unter der Oberfläche oder in größerer Tiefe angeordnet werden, wenn eine Oberflächensenkung erwartet wird. Bei manchen Anwendungen kann das vergrößerte Kopfstück in einer aus Kies oder einem anderen, geeigneten körnigen Material bestehenden in Oberflächenhöhe angeordneten Schicht ausgebildet werden.
Nach dem Gießen des Pfahls kann eine Bewehrung eingesetzt werden. Diese kann die Form einer einfachen oder mehrfachen Stahldrahtkonstruktion haben, die bis zu einer vorgegebenen Tiefe in den noch nassen Beton oder Mörtel eingestoßen wird, ehe dieser ausgehärtet ist.
Zum besseren Verständnis der gegenwärtigen Erfindung und Erläuterung, wie sie realisiert werden kann, wird diese nun beispielsweise anhand der nachfolgenden Zeichnungen wie folgt beschrieben:
1 zeigt ein Lochbohrwerkzeug gemäß der gegenwärtigen Erfindung nach dem Einstoßen in den Boden;
2 zeigt einen Qerschnit einer ersten Anordnung von schaufelartigen Ansätzen an dem Lochbohrwerkzeug gem. 1;
3 zeigt einen Querschnitt einer zweiten Anordnung von schaufelartigen Ansätzen an dem Lochbohrwerkzeug gem. 1;
4 zeigt einen Querschnitt einer dritten Anordnung von schaufelartigen Ansätzen an dem Lochbohrwerkzeug gem. 1;
5 zeigt ein Gerät mit einem Lochbohrwerkzeug und einem darüber aufgehängten Gewicht;
6 zeigt ein Gerät mit einem Lochbohrwerkzeug und einem Hydraulikkolben;
7 zeigt ein Lochbohrwerkzeug in schematischer Darstellung;
8 und 9 zeigen ein Lochbohrwerkzeug gemäß 7 im Gebrauch;
10 zeigt eine Alternativausführung eines Lochbohrwerkzeugs gemäß der gegenwärtigen Erfindung;
11 zeigt einen mit dem Werkzeug gemäß 10 geformten Pfahl; und
12 bis 16 zeigen mit dem Werkzeug gemäß 10 hergestellte Pfahlalternativen.
Das auf 1 dargestellte Lochbohrwerkzeug 1 besteht aus einem Körper 2 mit zwei schaufelartigen Ansätzen oder Rippen 3 an oder in Nähe seiner Basis. Der Durchmesser des Körpers 1 der dargestellten Ausführungsformen beträgt 0,3 m, und der größte Abstand zwischen den Extremitäten der Rippen 3 beträgt 0,8 m. Die Rippen 3 habe eine solche Form und sind so dimensioniert, dass sie beim Drehen des Lochbohrwerkzeugs 1 ein Volumen von ca. 100 Litern verdrängen. Die Rippen 3 sind des weiteren mit schrägen Kanten ausgestattet, um das Eindrehen und Herausziehen des Lochbohrwerkzeuges 1 zu erleichtern. Der Körper 2 des Lochbohrwerkzeugs 3 ist hohl ausgeführt und macht es möglich Beton oder Mörtel am oberen Ende des Lochbohrwerkzeugs 1 aus durch eine Öffnung 4 in der Nähe der Basis des Lochbohrwerkzeugs 1 hinauszupumpen, obwohl bei anderen Ausführungsformen ein getrenntes Rohr bzw. getrennte Rohre für die Zufuhr von Mörtel oder Beton benutzt werden kann bzw. können.
Zur Benutzung wird das Lochbohrwerkzeug mit einer kontinuierlich Bewegung in weichen Erdboden wie z.B. Ton 5 eingestoßen, bis die Basis des Lochbohrwerkzeugs 1 die Oberseite einer Schicht aus körnigem Material, Fels oder gewachsenem Gestein 6 erreicht. Dann wird das Werkzeug mit einer Drehbewegung beaufschlagt und weiter in den Boden eingestoßen. Die Drehbewegung erleichtert durch Reduzieren des Druck des Erdreichs im Bereich der Werkzeugspitze dem Werkzeug die Penetration des körnigen Materials und gestattet Material unter der Spitze des Werkzeugs die Bewegung nach oben in Bereiche mit reduziertem Erdreichdruck. Oben auf dem Lochbohrwerkzeug 1 kann auch ein Vibrator 7 montiert werden, um die Penetration von zwischenliegenden Sandlinsen oder festeren Schichten (nicht dargestellt) zu erleichtern, um die Reibung zu vermindern, und um das Eindringen der Basis des Lochbohrwerkzeugs 1 in die Sandschicht 6 zu ermöglichen. Die für das Einbringen des Lochbohrwerkzeugs gemäß 1 erforderliche Kraft beträgt typisch weniger als 100 kN, bei einem Reibungswinkel des Erdreichs für den Basalsands von, sagen wir, 30°.
Sobald das Lochbohrwerkzeug 1 bis zur erforderlichen Tiefe eingebracht worden ist, wird es so gedreht, dass die Rippen 3 das Erdreichvolumen verdrängen. Gleichzeitig wird Beton oder Mörtel durch den Körper 2 des Lochbohrwerkzeugs 1 und aus der Öffnung 4 herausgepumpt, wodurch eine unterirdische Verdickung aus Beton oder Mörtel gebildet wird. Das Lochbohrwerkzeug 1 wird danach ohne Drehbewegung herausgezogen, während weiterhin Beton oder Mörtel eingepumpt wird, so dass der Schaft eines in-situ gegossenen Pfahls geformt wird.
Die Rippen 3 können unterschiedliche Konfigurationen haben, die in 2, 3 und 4 beispielhaft dargestellt werden. Die Konfigurationen in 2 und 3 sind für nur eine Drehrichtung bestimmt, während die Konfiguration in 4 ein Drehen in beiden Drehrichtungen gestattet.
Die Rippen 3 brauchen nur dick genug zu sein, um sich beim Drehen nicht übermäßig zu verformen. In der dargestellten Ausführungsform tritt keine bleibende Verformung der Rippen 3 in Tonerden mit einer Ton-Scherfestigkeit von bis zu 50kN/m² (nicht entwässert) auf. Bei der dargestellten Anordnung haben die Rippen 3 eine Spannweite von 0,8 m, so dass die tragende Fläche im Verhältnis zum Durchmesser des Lochbohrwerkzeuges 1 von 0,3 m um das Siebenfache gesteigert wird.
5 zeigt ein Gerät 7, das auf einem Lochbohrwerkzeug 8 montiert ist. Oben auf dem Lochbohrwerkzeug 8 befindet sich eine Antriebseinheit 9 zum Drehen des Werkzeugs, sowie ein Vibratorteil 10. Über dem Oberteil des Lochbohrwerkzeugs 8 ist ein Gewicht 11 justierbar so angeordnet, dass das Oberteil des Werkzeugs mit einer abwärts wirkenden Kraft beaufschlagt werden kann, um das Werkzeug mit einer kontinuierlichen Bewegung in den Erdboden einzubringen. Anstelle von oder ergänzend zu dem Gewicht 11 kann ein hydraulischer Kolben 11' wie in 6 dargestellt vorgesehen werden, der einen Ausstellhub von mindestens 1 m und typisch von mindestens 2m oder sogar 5 m aufweist. Der Kolben 11' wird verwendet, um das Lochbohrwerkzeug 8 in einem kontinuierlichen Arbeitsgang bis zu einer vorgegebenen Tiefe von mindestens 1 m einzubringen. Der Kolben 11' kann danach zurückgesetzt werden und zum Einstoßen des Lochbohrwerkzeugs bis zu einer noch größeren Tiefe benutzt werden. Außerdem kann eine Windenanordnung 20 vorgesehen werden, die dazu benutzt werden kann, um das Oberteil des Lochbohrwerkzeug 8 nach unten zu ziehen. Eine Beton- oder Mörtelleitung 12 befindet sich oben an dem Lochbohrwerkzeug 8, so dass Beton oder Mörtel durch den Körper des Werkzeugs gepumpt werden kann.
7 zeigt ein Lochbohrwerkzeug 8, dass dem in 5 und 6 dargestellten ähnlich ist. Das Lochbohrwerkzeug 8 besitzt ein Kopfstück 13 und ein Körperstück 14, die von unterschiedlicher Länge sein können, damit sie sich an unterschiedliche Bodenverhältnisse anpassen lassen. Das Kopfstück 13 und das Körperstück sind mit einem Standardverbinder 15 miteinander verbunden. Zwei Rippen 16 sind zum unteren Ende des Kopfstücks 13 hin verlaufend ausgebildet. Am oberen Ende des Körperstücks 14, wo sich das Lochbohrwerkzeug 8 am Gerät 7 abstützt, befindet sich ein Vibratorteil 10 und ein Antriebsteil 9. Der Antriebsteil 9 besteht aus einem an Armen 18 so angebrachten Kolben 17, dass die Betätigung des Kolbens 17 eine Drehbewegung des Lochbohrwerkzeugs 8 um ca. 90° bewirkt. Ein Gewicht 11 wird auf das Oberteil des Lochbohrwerkzeugs 8 abgesenkt und liefert die abwärts wirkende Kraft, die zum Einstoßen des Werkzeugs in den Erdboden notwendig ist.
8 zeigt das Kopfstück 13 des Lochbohrwerkzeugs 8 in 7, das durch die Tonschicht 5 durchgestoßen worden ist, bis die Werkzeugspitze die Oberseite der Sandschicht 6 von mittlerer Dichte erreicht hat. Eine Düse 18 für die Abgabe von Beton oder Mörtel ist am unteren Ende des Lochbohrwerkzeugs 8 vorgesehen, wobei die Düse 18 mit einem versteiften Stopfen 19 versehen ist, um das Eindringen von Erdreich zu verhindern, während das Lochbohrwerkzeug 8 in den Erdboden gestoßen wird.
Zur Ausbildung eines Pfahls oder einer tragfähigen Säule wird zunächst Beton oder Mörtel durch den Körper des Lochbohrwerkzeugs 8 gepumpt, um den Stopfen 19 herauszudrücken. Das Lochbohrwerkzeug wird anschließend um ca. 100 mm angehoben, und Beton oder Mörtel wird mit gesteuertem Mengenstrom durch die Düse 18 gepumpt. Das Lochwerkzeug 8 wird danach um 180° gedreht, wie auf 9 am besten ersichtlich ist, so dass die Rippen 16 unterstützt durch das hiermit einhergehende Einpumpen von Beton oder Mörtel mit einem gesteuerten Mengenstrom durch die Düse 18 ein Volumen an Erdreich verdrängen. Die Drehbewegung wird dann gestoppt, und das Lochwerkzeug 8 wird herausgezogen, während weiterhin Beton oder Mörtel mit einem Mengenstrom zugeführt wird, der durch die Geschwindigkeit bestimmt wird, mit der das Lochbohrwerkzeug 8 herausgezogen wird, wodurch ein eine tragfähige Säule mit einer vergrößerten Basis und daher erhöhtem Tragvermögen geformt wird. Weitere, vergrößerte Teile können an anderen Stellen über die Länge der tragfähigen Säule ausgebildet werde, indem das Zurückziehen des Lochbohrwerkzeugs 8 unterbrochen und es über weitere Zeiträume gedreht wird.
Eine Alternativkonstruktion eines Lochbohrwerkzeugs 21 wird auf 10 dargestellt. Das Werkzeug 21 ist mit zwei Rippen 22 ausgestattet und hat einen hohlen Schaft 23, durch den Beton oder Mörtel gepumpt werden kann. Hinter den Rippen 22 befinden sich Öffnungen 24, die eine Abgabe von Beton oder Mörtel nach Anforderung ermöglichen. Das Werkzeug 21 wird auf die gleiche Art und Weise wie das auf 7 bis 9 dargestellte Werkzeug 8 benutzt, statt jedoch eine vergrößerte Pfahlbasis auf der Oberseite einer Schicht von körnigem Material zu formen, wird das Werkzeug 21 im Wege einer zusätzliche Drehbewegung in eine solche Schicht hineingestoßen. Nachdem das Werkzeug 21 die gewünschte Tiefe erreicht hat, wird es gedreht, während Beton oder Mörtel wie oben beschrieben durch den hohlen Schaft und die Öffnungen 4 gepumpt wird, ehe es ohne Drehbewegung herausgezogen wird, wobei ein Pfahl 25 mit einer vergrößerten Basis 26 wie auf 11 dargestellt in einer körnigen Schicht 27 ausgebildet wird.
Bezugnehmend auf 12 kann ein Pfahl 28 mit einer länglichen, zylindrischen, vergrößerten Basis 29 durch weiteres langsames Drehen des Werkzeugs 21 während des Herausziehens aus der körnigen Schicht 27 unter weiterer Zufuhr von Beton oder Mörtel geformt werden. Danach wird die Drehbewegung gestoppt und das Werkzeug 21 wie vorher unter Ausbildung des Hauptschafts des Pfahls 28 herausgezogen. Die längliche, zylindrische, vergrößerte Basis 29 bietet einer einfachen, vergrößerten Basis 26 gemäß 11 gegenüber eine erhöhte Randschichtreibung.
Wir auf 13 dargestellt, ist es auch möglich, einen Pfahl 30 mit mehreren Vergrößerungen 31 zu formen. Dies wird durch Drehen des Werkzeugs 21 in einer Basistiefe unter Zufuhr von Beton oder Mörtel und anschließender Unterbrechung der Drehbewegung und Herausziehen des Werkzeugs 21 bis zu einer höheren Ebene erreicht, auf welcher und weiteren höher liegenden Ebenen diese Drehbewegung wiederholt wird. Wird das Werkzeug 21 kontinuierlich gedreht, während es mit relativ hoher Geschwindigkeit herausgezogen wird, oder wird es beim Herausziehen relativ langsam gedreht, kann ein Pfahl 32 mit einer spiralförmigen Vergrößerung 33 wie auf 14 dargestellt geformt werden. Die Pfähle 30 und 32 auf 13 und 14 weisen erhöhte Randschichtreibung auf und bieten ein potentiell erhöhtes Endtragvermögen.
Wird das Werkzeug 21 während des Herausziehens mit einer leichten Drehschwingung beaufschlagt, kann ein Pfahl 34 mit „Flügeln" 35 wie auf 15 querschnittlich dargestellt geformt werden. Diese „Flügel" 35 können sich über die gesamte Länge des Pfahls 34 erstrecken, oder sie können nur auf Abschnitten der Länge des Pfahls geformt werden. Die vergrößerte Oberfläche eines solchen Pfahls 34 kann verbesserte Randschichtreibung bewirken. Des weiteren können mehrere solche Pfähle 34 in einer Reihe angeordnet werden, um eine unterirdische Wand 36 zu bauen, wie sie auf 16 dargestellt ist.
Alle Verweise in den Ansprüchen auf auf den Abbildungen wiedergegebene Bauteile sowie auf die Abbildungen als solche sind Hinweise im Sinne der Regel 29(7) EPU und keine Hinweise im Sinne der Regel 29(6).

Claims

Verfahren zur Herstellung oder für den Einbau eines tragenden Pfahls oder einer Säule im Erdboden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pfahlformvorrichtung (2) mit einem länglichen Körper verwendet wird, an dessen unterem Ende feste, vom Körper nach außen weisende Schaufelmittel (3) angebracht sind, und dass die Vorrichtung zuerst weitgehend in Richtung ihrer Längsachse weitgehend ohne Drehbewegung und ohne schlagartige Beanspruchung in den Erdboden eingestoßen und danach auf solche Art und Weise um ihre Längsachse gedreht wird, dass die Schaufelmittel am oder in dichter Nähe der Basis der Vorrichtung den Erdboden verdrängen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung während der besagten Drehbewegung weiter in den Erdboden eingestoßen wird.
Verfahren gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstoßen mittels eines Gewichts (11) bewirkt wird, das justierbar über der Vorrichtung aufhängbar ist.
Verfahren gemäß einem der beiden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstoßen mittels eines Hydraulikkolbens erfolgt.
Verfahren gemäß einem der beiden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstoßen mittels einer Winde erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in einer einzigen Drehrichtung gedreht wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung hin und her gedreht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungs-erzeuger zum Schwingen der Vorrichtung entlang ihrer Längsachse benutzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Oberseite der Vorrichtung direkt beaufschlagende Kraft größer als die nach unten wirkende Kraft ist, die durch das Drehen der Vorrichtung verursacht wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die Oberseite der Vorrichtung direkt beaufschlagende Kraft mindestens doppelt so groß ist wie die nach unten wirkende Kraft, die durch das Drehen der Vorrichtung verursacht wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung nach der besagten Drehbewegung herausgezogen wird und Beton oder Mörtel (über 12) während des Herausziehens mit positivem Druck entlang der Vorrichtung und durch eine Düse (4; 24) am oder in Nähe des unteren Endes der Vorrichtung herausgepumpt wird, so dass ein in-situ gegossener Pfahl geformt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des zugeführten Betons oder Mörtels wenigstens dem Volumen des Erdbodens entspricht, der während der besagten Drehbewegung durch die Schaufelmittel verdrängt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Betons oder des Mörtels über ein elektronisches Strömungsmeßgerät und Strömungsregelmittel zugeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Drehbewegung der Vorrichtung unter gleichzeitiger Zufuhr von zusätzlichem Beton oder Mörtel durchgeführt wird, sobald die Vorrichtung bis zu einer vorgegebenen Höhe herausgezogen worden ist, wodurch der in-situ geformte Pfahl unterhalb der Erdbodenoberfläche ein vergrößertes Kopfstück erhält (11–16).
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstoßen der Vorrichtung, das Drehen der Vorrichtung, die Geschwindigkeit des Herausziehens der Vorrichtung, und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Betons oder des Mörtels einzeln oder kollektiv durch einen elektronischen Computer überwacht und gesteuert werden.