Großbohrpfähle Herstellverfahren

Implenia Spezialtiefbau GmbH

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Großbohrpfähle

Großbohrpfähle werden als Gründungselement zum Abtragen vonkonzentrierten Bauwerkslasten in tiefere, tragfähigeBodenschichten eingesetzt. Weiteren Einsatz finden sie alseingespannte Pfähle bei Stützwänden, wenn für eineFlachgründung nicht ausreichend Platz zur Verfügung steht.Ebenso werden Pfähle für Baugrubenumschließungen in Form vonPfahlwänden hergestellt, die auch fester Bestandteil des späterenBauwerks werden können.

Durch die große Auswahl an Durchmessern und Herstellverfahrenlassen sich Bohrpfähle gut an die Erfordernisse aus Lasten undBaugrund anpassen. Der Durchmesser von Einzelpfählen reichtvon 30 cm bis zu 300 cm. Die Herstellung ist in allen Bodenartenmöglich.

Beim Bohren von Pfählen erfolgt im Gegensatz zu Rammpfähleneine Kontrolle der tatsächlich vorhandenen Bodenschichten, sodass bei eventuell geänderten Baugrundverhältnissen diePfahllängen leicht angepasst werden können.

Pont de Normandie

Maumee River Crossing

Das jeweilige Herstellverfahren richtet sich nach dem anstehendenBoden, den Grundwasserverhältnissen, der Tiefe der Pfähle undsonstigen Randbedingungen.

Die Herstellverfahren unterscheiden sich im wesentlichen

- nach der Stützung der Bohrlochwandung beim Bohren.Man unterscheidet zwischen verrohrter, teilverrohrter, unverrohrterund suspensionsgestützter Bohrung.

- nach dem Verfahren zum Einbringen der Verrohrung.Hier wird unterschieden zwischen Eintreiben mittels Fallbär,Einrütteln mittels Vibrationsbär, Eintreiben pneumatisch (mitDruckluft) und Eintreiben hydraulisch mittels Bohrantrieb,Verrohrungsmaschine oder Rohrdrehmaschine.

- nach dem Verfahren der BodenförderungHier unterscheidet man zwischen Greiferbohren, Drehbohren,Lufthebebohrverfahren und Spülbohrverfahren.

Brücke L71 über die Heilsau

Pont de Normandie

Lilla Bommen Tunnel

Stützung der Bohrlochwandung

Unverrohrte Bohrungen können nur in standfestenBodenschichten ausgeführt werden. Hierbei wird im Normalfall amKopf ein kurzes Führungsrohr eingesetzt.

Werden mit unverrohrten Bohrungen nicht standfesteBodenschichten durchfahren, so ist die Bohrlochwand durch einenFlüssigkeitsüberdruck zu stützen. Als stützende Flüssigkeit wirdentweder Wasser oder vorzugsweise eine Bentonitsuspensionoder eine Polymersuspension verwendet.

Teilverrohrte Pfähle werden im Bereich wenig standfesterBodenschichten verrohrt hergestellt. In den tieferliegenden,standfesten Bodenschichten erfolgt eine Stützung mit Wasser- oderBentonitsuspension bzw. keine Stützung in Fels oder felsähnlichemBaugrund.

Die Verrohrung der Bohrung soll den anstehenden Boden stützenund Auflockerungen des Bodens in der Umgebung einschränken.Sie ist zwingend erforderlich, wenn die Bohrlochwandung auch beiEinsatz von stützender Flüssigkeit nicht standfest ist undAusbrüche drohen.

Beim SOB-Pfahl (Schnecken-Ortbeton-Pfahl) wird mit einerdurchgehenden Hohlbohrschnecke unverrohrt gebohrt. DieStützung der Bohrlochwandung erfolgt beim Bohren durch die mitBohrgut gefüllte Schnecke. Beim Ziehen der Schnecke wird durchdas Zentralrohr gleichzeitig Beton eingepumpt, der dann dieStützung der Bohrlochwandung übernimmt.

NBS Nürnberg -Ingolstadt, TunnelOffenbau

Centrum für Innovative Medizin,Hamburg

Gallileo, Frankfurt

Verfahren zum Einbringen der Verrohrung

Beim Einbringen der Verrohrung ist der Spitzendruck amBohrrohrschuh und die Mantelreibung zu überwinden.

Eintreiben mittels Fallbär

Für verrohrte Bohrungen können Bohrrohre bis ca. 6 m Länge miteinem Fallbär in den Boden eingeschlagen werden. Dies setztentsprechende Bodenverhältnisse voraus. Bei dieserHerstellungsart werden die Bohrrohre mit einem Schlagkragenversehen, eingetrieben, ausgehoben und dann die sogenanntenJumbo-Pfähle hergestellt.

Einrütteln mittels Vibrationsbär

Die Rohre werden mittels Schwingungserregung in den Bodeneingebracht. Durch die vom Vibrationsbär erzeugten Schwingungenwird die Reibung zwischen Bohrrohr und Boden herabgesetzt.Unter dem Einfluss der Schwingungen, dem Gewicht des Bohrrohrsund des Vibrationsbärs sinkt das Bohrrohr in den Boden ein. DieAnwendung dieses Verfahrens bei der Herstellung vonGroßbohrpfählen ist eher selten wegen der Verdichtung desBodens im Bohrrohr und wegen möglicher Bauwerksschäden durchSchwingungen in der Nachbarschaft.

Einrütteln mittels Vibrationsbär

Einschlagen mittels Fallbär

Fallbär

Pneumatisches Eintreiben nach dem HW-Verfahren

Beim HW-Verfahren nach Hochstrasser/Weise führt eine auf dasBohrrohr aufgesetzte und mit Pressluft betriebene Drehschwingehorizontale Hin- und Herbewegungen aus. Durch Anschlägewerden die Drehimpulse der Schwinge auf das Rohr übertragen,welches sich bei jedem Schlag um ein gewisses Maß dreht. Dabeiergibt sich eine starke Verminderung der Mantelreibung zwischenBohrrohr und Boden. Gleichzeitig hebt der am Baggerseil geführteBohrgreifer den Kern aus.

Infolge der verringerten Haftreibung und mit Hilfe desEigengewichtes von Bohrrohr und Schwinge wird das Bohrrohr inden Boden eingetrieben.

Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass derBohrbagger nicht als Festpunkt zur Aufnahme der Reaktionskräfteaus den Schwingenbewegungen vor dem Gerät stehen muss.

Die HW- Einheit kann daher vom Bohrbagger getrennt arbeiten.Dieses ist vorteilhaft bei Bohrungen an Hängen oder vonschwimmendem Gerät aus.

Skizze HW-Verfahren

HW - Schwinge

Deichsanierung Emmerich

Hydraulisches Eintreiben der Bohrrohre

Beim Hydraulikverfahren wird die Mantelreibung zwischen Bohrrohrund Boden entweder durch eine oszillierende Drehbewegung desBohrrohres (Verrohrungsmaschine) oder durch eine kontinuierlicheDrehbewegung (Bohrantrieb Drehbohrgerät oderRohrdrehmaschine) vermindert.

Bei allen Geräten werden neben den Drehkräften auch vertikaleVorschubkräfte in das Bohrrohr eingeleitet, die zusammen mit demRohreigengewicht für das Eindringen des Bohrrohres sorgen.

Das Bohrrohr besteht hier normalerweise aus einzelnenRohrschüssen, die im Zuge der Bohrarbeiten aufeinandergesetztund verschraubt werden.

Beim Hydraulikverfahren nimmt der Bohrbagger die Reaktionskräfteaus den Drehbewegungen auf. Er steht immer vor dem Bohrloch.

Drehbohrgerät, Umbau GaleriaKaufhof am Alexanderplatz

Rohrdrehmaschine

Verrohrungsmaschine

Bodenförderung

Greiferbohrverfahren

Das Greiferbohrverfahren wird überwiegend bei tiefen Bohrungenund beim HW-Verfahren angewendet, wo das Drehbohren seineGrenzen findet.

Der Aushub erfolgt mittels Bohrgreifern, die im wesentlichen ausdem Greiferkörper, dem Greiferspaten und demSchließmechanismus für die Greiferspaten bestehen. Manunterscheidet zwischen Einseil- und Zweiseilgreifern.

Beim Einseilgreifer ist das Hubseil gleichzeitig Schließseil für denGreiferspaten. Die Zweiseilgreifer werden mit zwei Seilen gefahren,und zwar mit einem Hub- und einem Schließseil.

Die Leistung des Bohrgreifers hängt wesentlich davon ab, dass fürdie gegebenen Bodenverhältnisse die richtige Spatenform gewähltwird.

Für den Aushub unter Wasser stehen für die verschiedenenDurchmesser und Bodenverhältnisse Nassbohrwerkzeuge zurVerfügung. Dies sind Kiespumpe, Meißelbüchse undSchlammbüchse.

Zum Durchörtern von Bohrhindernissen wie z.B. Mauerwerk,Findlinge und Felsschichten sowie für die Pfahleinbindung inFelsschichten werden Meißel eingesetzt. Es gibt hierunterschiedliche Konstruktionsformen wie Kreuzform, Flachform,Sternform und Ringform. Die Meißel sind je nach Baugrund mitunterschiedlichen Schneiden ausgestattet.

HW - Greifer, lange Bauart, mitParallelspaten

Kugelgreifer mit Kugelspaten

Flachmeißel

Ring - Flachmeißel

Drehbohrverfahren

Beim Drehbohrverfahren wird das Bohrgut mittels Bohrschneckeoder Bohreimer gelöst und gefördert. Die Drehbohranlage bestehtaus dem Träger- und dem Drehbohrgerät.Man unterscheidet zwischen kurzen Bohrschnecken unddurchgehenden Bohrschnecken.

Beim Drehbohren mit kurzer Bohrschnecke oder mit Bohreimerwird das Drehmoment und die Vorschubkraft über einteleskopierbares Bohrgestänge (Kelly-Stange) auf dasBohrwerkzeug übertragen. Die Drehbohr- und Entleerungs-vorgänge erfolgen abwechselnd in rascher Zeitfolge. Abhängig vomBaugrund und vom Pfahldurchmesser stehen verschiedeneBohrschnecken zur Verfügung. Für Arbeiten unter Wasser werdenDreh- oder Schürfbohreimer eingesetzt. Zum Durchörtern vonHindernissen oder Felsschichten stehen Kernbohrer zur Verfügung.Für das Herstellen von Pfahlfußerweiterungen werdenFußschneider benutzt.

Beim Drehbohren mit durchgehender Bohrschnecke(Endlosschnecke) ist die lange Bohrschnecke direkt an denKraftdrehkopf ohne Einschaltung eines Zwischengestängesangeschlossen und wird beim Bohren auf ganzer Länge in denBoden eingedreht. Nach Erreichen der Endtiefe wird die gefüllteSchnecke im Ganzen aus dem Boden gezogen. Das Bohrlochmuss daher entweder bodenbedingt standfest sein, oder es wirdnach dem Erreichen der Endteufe Beton durch das Zentralrohr derSchnecke gepumpt. Die Pfähllänge ist durch die Länge derBohrschnecke und Größe des Trägergerätes begrenzt.

Skizze Drehbohrgerät

Drehbohrgerät mit Bohreimer

Drehbohrgerät mit durchgehenderSchnecke

Spülbohrverfahren / Nassdrehbohrverfahren

Im Gegensatz zum Trockendrehbohrverfahren, bei dem der Bodenmit Hilfe der Schneidwerkzeuge gelöst und zumeist auch gefördertwird, wird der Boden beim Nassdrehbohrverfahren mit Hilfe derSchneidwerkzeuge nur gelöst und durch einen Spülstrom gefördert.Als Schneidwerkzeuge dienen Flügelmeißel, Rollenmeißel undFußerweiterungsschneider.

Beim Direkt-Spülverfahren, auch Rotaryverfahren genannt, wirddie Spülflüssigkeit durch das Rohrgestänge zur Bohrlochsohlegedrückt. Im Ringraum zwischen Bohrgestänge und Bohrlochwandsteigt dann das Gemisch aus Bohrgut und Spülflüssigkeit mit demSpülstrom hoch. Das Verfahren eignet sich nur für kleineBohrlochdurchmesser.

Beim Saugbohrverfahren wird die Spülflüssigkeit in das Bohrlocheingefüllt. Durch das Bohrgestänge wird mit Hilfe einerVakuumpumpe das Gemisch aus Bohrgut und Spülflüssigkeitzutage gefördert. Der Einsatz ist wirtschaftlich bis 50 m Bohrtiefe.

Auch beim Lufthebebohrverfahren wird die Spülflüssigkeit in dasBohrloch eingefüllt und durch das Bohrgestänge zu Tage gefördert.Durch das Einblasen von Pressluft in die Steigleitung unterhalb desWasserspiegels wird eine nach oben gerichtete Fließbewegunghervorgerufen und damit das Gemisch aus Bohrgut undSpülflüssigkeit mit dem Spülstrom nach oben befördert.

Skizze Lufthebebohrverfahren zurPfahlherstellung

Lufthebebohrverfahren