VERFAHREN ZUM UNTERFANGEN VON BAUWERKEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Unterfangen von Bauwerken, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, sowie ein Verfahren zum Ausbilden von Stahlbeton-Stützelementen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 16.

[0002] Es ist seit langem bekannt, Fundamente auf instabilem Untergrund dadurch zu stabilisieren, daß man diese abschnittsweise untergräbt und durch ein tiefergreifendes Beton- oder Mauerwerk abstützt. Da hierbei ein Teil des Fundamentes seiner Abstützung im Untergrund beraubt wird, besteht insbesondere bei einer maroden Bausubstanz die Gefahr, daß Risse im Mauerwerk auftreten und es schlimmstenfalls zum Einsturz des Gebäudes kommt. Daher müssen diese Arbeiten mit großer Sorgfalt durchgeführt werden und sind sehr zeitaufwendig.

[0003] Die GB-A-2 254 631 lehrt, Teile des Mauerwerks in unmittelbarer Bodennähe oder im Fundamentbereich zu entfernen und mit einem Stahlbetonskelett auszusteifen. Bei baufälligen oder maroden Bauwerken oder Gebäuden stellt dies einen erheblichen Eingriff in die noch vorhandene Bausubstanz mit wesentlichen Risiken dar.

[0004] Im Falle der DE-A-42 10 196 werden "bodenschonende Pasten" in das Erdreich eingepreßt, um vertikale oder horizontale Untergrundverschiebungen auszugleichen. Es handelt sich hierbei um ein sogenanntes HDI-Verfahren, wobei bestimmte Stoffe eingepreßt werden sollen.

[0005] Die US-A-3,345,824 lehrt die Abdichtung von unterspülten Bauwerken mittels mit Beton zu verfüllenden, gegebenenfalls eisenarmierten Säcken. Hierzu wird ein Stoffschlauch im Inneren eines Zylinders aus Maschendraht oder dergleichen angeordnet, wobei im Inneren des Stoffschlauchs ein weiterer Maschendrahtzylinder angeordnet werden kann. Der Stoffschlauch wird zusammen mit dem äußeren Maschendrahtzylinder unter ein von Wasser unterspültes Fundament gezwängt und sodann über eine Leitung mit einer Betonmischung ausgepreßt, bis sich der durch den äußeren Maschendrahtzylinder formstabilisierte, mit Beton gefüllte Schlauch zwischen der Unterseite des unterspülten Fundamentes und dem gegenüberliegenden Boden verpreßt, wobei der innere Maschendrahtzylinder eine Art Armierung bildet.

[0006] Die WO-A-86/03532 lehrt etwa gemäß den dortigen Figuren 1 bis 5 seitlich neben dem zu unterfangenden Gebäude einen horizontalen Schacht oder Tunnel zu bohren. Dieser Tunnel verläuft hierbei zwischen einem Start- und einem Zielschacht und muß einen Durchmesser haben, der das Einbringen der Hochdruck-Einspritzvorrichtung etwa gemäß Fig. 3 gestattet. Weiterhin benötigt dieser Tunnel, der erheblichen Durchmesser haben muß, damit sich ein Mensch hierin zumindest gebückt oder kriechend bewegen kann, in regelmäßigen Abständen seitliche Durchbrüche, durch welche eine Injektionslanze vom Inneren des Tunnels aus in das benachbarte Erdreich geschoben werden kann. Es handelt sich somit um einen "Arbeitstunnel" seitlich neben dem Gebäude, von dem aus seitlich unter das Gebäude abschnittsweise vorgedrungen wird. Bei Unterfangungs-Maßnahmen an maroden, sanierungsbedürftigen Gebäuden oder Mauern ist darauf zu achten, daß im Zuge derartiger Sanierungsmaßnahmen durch die damit einhergehenden Erdarbeiten und -bewegungen das Gebäude oder das Mauerwerk nicht noch mehr in Mitleidenschaft gezogen wird. Der Vortrieb eines Tunnels etwa gemäß der WO 86/03532 mit einem Durchmesser, der die Fortbewegung eines Menschen hierin gestattet, stellt jedoch gerade eine derartige Untertage-Baumaßnahme in unmittelbarer Nachbarschaft des Gebäudes dar, welche eine Einsturzgefahr für das Gebäude oder das Mauerwerk heraufbeschwören kann.

[0007] Die FR-A-2 686 356 schließlich schlägt vor, ausgehend von einem Startschacht unter dem Gebäude einen horizontalen Schacht oder Tunnel in Richtung eines Zielschachtes vorzutreiben. Der Schacht wird im Anschluß daran mit Beton ausgefüllt, wobei einer oder mehrere Zuganker mit eingebettet werden. Der Vortrieb des Tunnels erfolgt hierbei derart, daß das oder die Fundamente des Gebäudes durchbohrt oder durchstoßen werden. Angesichts der Tatsache, daß zu unterfangende Gebäude in der überwiegenden Mehrzahl bereits eine mehr oder minder geschädigte Bausubstanz haben, erscheint das Durchbohren oder Durchstoßen der Fundamente äußerst bedenklich weil riskant. Beispielsweise bei der Sanierung von Kirchen würde die Anwendung des Verfahrens gemäß der FR-A-2 686 356 bedeuten, daß die einzelnen Säulenfundamente durchbohrt oder durchstoßen werden müssen. Dies stellt ein Risiko dar, welches wohl keine Sanierungsfirma auf sich nehmen möchte.

[0008] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem das Unterfangen von Bauwerken mit einfachen Mitteln schnell und sicher durchgeführt werden kann.

[0009] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 bzw. 16 angegebenen Merkmale gelöst.

[0010] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird demnach ein Verfahren zum Unterfangen von Bauwerken geschaffen, bei dem unter dem Bauwerk wenigstens ein Stützelement ausgebildet wird, und das dadurch gekennzeichnet ist , daß das wenigstens eine Stützelement langgestreckt/stabförmig ausgebildet wird; und daß das wenigstens eine Stützelement im wesentlichen parallel zu und unterhalb von einem Fundament des Bauwerks in einer dort vorher ausgebildeten Bohrung angeordnet wird.

[0011] Ein Verfahren zum Ausbilden von Stahlbeton-Stützelementen, welche insbesondere zum Unterfangen von Bauwerken verwendet werden, bei dem mittels einer Bohrvorrichtung eine Bohrung unterhalb des abzustützenden Elements ausgebildet wird, indem die Bohrvorrichtung von einem Startbereich zu einem Zielbereich bewegt wird, und bei dem in der Bohrung anschließend ein Stahlbeton-Stützelement ausgebildet wird, ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung der Bohrung Stahllitzen in die Bohrung eingebracht werden, die während des Einbringens mit weiteren Bewehrungselementen zu einer Bewehrung verbunden werden.

[0012] Die Erfindung ermöglicht es in besonders vorteilhafter Weise, daß in einem Zug ein ganzer Fundamentabschnitt eines Bauwerks abgestützt werden kann. Beim Erzeugen des langgestreckt/stabförmigen Stützelements wird dabei der Untergrund unter dem Fundament nicht so stark beeinträchtigt, daß es zu Setzungen kommt. Gleichzeitig liegt aber unterhalb dem Fundament nach der Fertigstellung des Stützelements ein stabilisierendes Element auf der gesamten Gebäudeseite vor.

[0013] Damit wird eine wesentliche Verkürzung der zur Unterfangung erforderlichen Zeitdauer erreicht, da der gesamte Fundamentabschnitt im Gegensatz zum bisherigen Verfahren, bei dem das Fundament abschnittsweise Stück für Stück unterfangen wurde, auf einmal abgestützt wird.

[0014] Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß die Unfallgefahr für die dort arbeitenden Personen wesentlich verringert werden kann, da sich diese nicht unmittelbar unterhalb der zu unterfangenden Wand befinden, sondern seitlich beabstandet vom Gebäude.

[0015] Von weiterem Vorteil ist es, daß das zu unterfangene Bauwerk durch das erfindungsgemäße Verfahren weniger beansprucht wird und daher die Gefahr einer Rißbildung im Mauerwerk oder gar eines Einsturzes wesentlich verringert ist.

[0016] Ein weiterer Vorteil des Verfahrens liegt darin, daß hierzu in der Bautechnik bzw. im Kanalbau gängige Mittel angewandt werden können. Die zur Durchführung erforderliche Technik ist daher verfügbar und relativ kostengünstig.

[0017] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

[0018] So ist es vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von länglichen Stützelementen unterhalb des Fundaments angeordnet und zumindest teilweise miteinander gekoppelt wird. Damit wird das Fundament schrittweise unterfangen und kann sich so zunehmend stabilisieren. Bei der Herstellung eines einzelnen Stützelements werden dessen Dimensionen so gewählt, daß der Untergrund unter dem Fundament nur unwesentlich beeinträchtigt wird. Im Zusammenwirken mehrerer Stützelemente stützt sich das Fundament dann zunehmend ab und liegt letztendlich sicher auf. Auf diese Weise entsteht eine Art Flächengründung, die wie ein "Floß" auf das Fundament wirkt und dieses auf dem instabilen Untergrund trägt.

[0019] Dadurch, daß Stützelemente in Form eines Rasters oder Gitters angeordnet werden können, kann insbesondere bei größeren Bauwerken, wie zum Beispiel Kirchen oder dergl. ein wirksames Unterfangen des gesamten Bauwerkes erreicht werden. Derartige Bauwerke sind in der Regel so aufgebaut, daß sich die Last des Bauwerks auf ein Raster an tragenden Säulen abstützt. Diese Säulen liegen z.T. in den Seitenwänden und z.T. im Innenraum des Bauwerks. Durch die rasterförmige Anordnung der Stützelemente wird eine gezielte Abstützung des jeweiligen tragenden Elements möglich. Ein schonendes Unterfangen der gesamten statischen Auflagepunkte des Bauwerks ist daher möglich.

[0020] Ferner ist es auch möglich, z.B. einzelne Säulen im Innenbereich eines Gebäudes abzustützen, wenn das Absinken des Fundaments nur in einem Bereich des Gebäudes auftritt.

[0021] Von weiterem Vorteil ist es, wenn unter dem zu unterfangenden Bauwerk ein System aus miteinander gekoppelten Stützelementen ausgebildet wird. Hierbei können als Zug- und Druckelemente ausgebildete Stützelemente derart gezielt angeordnet und miteinander gekoppelt werden, daß sie eine Verbindung zu einem festen Untergrund herstellen und die Last des Bauwerks aufnehmen.

[0022] Indem die einzelnen Stützelemente dadurch erzeugt werden, daß in der Bohrung unterhalb dem Fundament ein hohler oder geschlossener Stab mit kreisförmigen Querschnitt hergestellt wird, der Zug- und Drucklitzen aufweisen kann, kann eine stabile Ausgestaltung des Stützelementes erreicht werden. Das Stützelement ist damit in der Lage, Zug- wie auch Druckkräfte aufzunehmen. Insbesondere bei einer wechselnden Bodenbeschaffenheit unter dem Bauwerk ist es erforderlich, verschiedene Lastfälle, die sich auch im Laufe der Zeit verändern können, abzufangen. Damit liegt ein belastbares Stützelement vor, dessen Tragkraft im Zusammenwirken mit weiteren Stützelementen gesteigert werden kann und so die Aufnahme der erforderlichen Last ermöglicht. Ferner ermöglicht die Ringgestalt des Stützelements das Einbringen von Bewehrungselementen und Beton im freien Kernbereich, wodurch die Anordnung weiter stabilisiert wird. Zudem ist es möglich, z.B. an Kreuzungspunkten unter tragenden Elementen mittels Öffnungen im Betonring, Beton mit hohem Druck einzupressen und so die einzelnen Stützelemente zu verbinden und dabei den Raum unter dem tragenden Element mit Beton auszufüllen, wobei der lockere Untergrund verdrängt wird.

[0023] Alternativ ist es auch vorteilhaft, die einzelnen Stützelemente dadurch auszubilden, daß die Bohrung mit Stahlgewebe und eingepreßtem Beton ausgefüllt wird. Damit vereinfacht sich der Aufwand im Verhältnis zur Ausbildung des Betonrings mit den Zug- und Drucklitzen wesentlich. Je nach Anwendungsfall kann hier die einfachere oder aufwendigere Methode angewandt werden.

[0024] Wird die Bohrung mittels eines Ankerbohrers oder einer Erdrakete geschaffen, so hat dies den Vorteil, daß z.B. aus dem Abwasserkanalbau bekannte Einrichtungen genutzt werden können. Mittels dieser Einrichtungen, die ein stabiles Bohrloch im Untergrund erzeugen, das insbesondere bei der Erdrakete nach außen hin zudem verpreßt ist, kann auf einfache Weise die gewünschte Bohrung hergestellt werden.

[0025] Werden die Stützelemente dadurch gebildet, daß in die Bohrung unterhalb des Fundaments Rohre eingepreßt und diese mit Stahlgewebe und eingepreßtem Beton ausgefüllt werden, kann insbesondere bei lockerem Untergrund, wie zum Beispiel Kies oder Sand, eine stabile Bohrung geschaffen werden. Bei derartigen Untergründen würde die erzeugte Bohrung unter Umständen wieder sehr schnell in sich zusammensacken, noch bevor eine Stabilisierung durch einen Betonring oder Stahlbeton erreicht werden könnte. Damit ist die in diesem Falle auftetende Gefahr einer weiteren Destabilisierung des Untergrundes gemindert.

[0026] Eine derartige Bohrung mit eingepreßten Rohren wird vorteilhafterweise mittels einer Rohrpressung oder einem Schildvortrieb geschaffen. Hierbei kann also wiederum auf gängige Verfahren aus dem Kanalbau zurückgegriffen werden.

[0027] Von weiterem wesentlichen Vorteil ist es, wenn zwischen dem Randbereich eines tragenden Elements und dem wenigstens einen Stützelement aufrechte Bohrungen eingebracht werden. Damit kann der Untergrund unter dem tragenden Element weiter stabilisiert werden, indem er durch einen Ring an aufrechten Bohrungen umfaßt wird. Der instabile Untergrund stützt sich so auf die parallel zum Fundament liegenden Stützelemente und den aufrecht hierzu angebrachten Bohrungen bzw. den darin eingebrachten Abstützungen aus Stahlbeton ab.

[0028] Die aufrechten Bohrungen werden mit Beton und vorzugsweise stahlbewehrtem Beton ausgefüllt, der insbesondere durch Hochdruckinjektion eingebracht wird. Damit wird eine gewisse Verdrängung des instabilen Untergrunds unter dem Fundament erreicht und der Raum mit Beton ausgefüllt. Sofern sich der Untergrund nicht verdrängen läßt, wird er soweit verdichtet, daß er nun stabil vorliegt.

[0029] Andererseits kann der Bereich zwischen dem wenigstens einen Stützelement und dem tragenden Element nach Einbringung der aufrechten Bohrungen und der darin angebrachten Abstützung ausgeschachtet und mit Beton, der vorzugsweise stahlbewehrt ist, ausgefüllt werden. Auch damit kann ein stabiles Unterfangen des tragenden Elementes erreicht werden.

[0030] Werden mehrere Stützelemente aufrecht untereinander angeordnet, kann durch eine Kopplung derselben die Ausbildung einer aufrechten Wand ermöglicht werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel im Tunnelbau ein Schacht zwischen zwei Punkten geschaffen werden, der aus Außenwänden aus einzelnen Stützelementen besteht. Das Erdreich im Inneren des Schachtes kann anschließend entnommen werden. Auch die Unterkellerung von bestehenden Gebäuden ist auf diese Weise denkbar.

[0031] Indem die Hohlräume der Stützelemente geflutet werden, ist ein Ausgleich von Kräften, die vom Boden und der Auflast ausgehen, möglich. Damit kann je nach Bedarf ein Anheben des Gebäudes erreicht bzw. ein solches verhindert werden. Bei wechselnder Bodenbeschaffenheit, insbesondere im Hinblick auf den Grundwasserspiegel, kann ein Ausgleich der Belastungen auf das Gebäude erreicht werden.

[0032] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Unterfangen von Bauwerken werden langgestreckt/stabförmige Stützelemente im wesentlichen parallel zu einem Fundament angeordnet. Hierzu wird unterhalb des zu unterfangenden Bereichs eine Bohrung ausgebildet, in die eine Bewehrung eingeschoben wird. Die Bohrung wird anschließend mit Beton ausgegossen.

[0033] Da eine derartige Bohrung unterhalb des Fundaments des zu unterfangenden Bauwerks angeordnet wird, müssen meist ein Start- und ein Zielschacht zur Ausbildung der Bohrung hergestellt werden. Die Abmessungen des Start- bzw. Zielschachtes werden in der Regel jedoch klein gehalten, da möglichst wenig Erdreich bewegt werden soll und der zur Verfügung stehende Raum oftmals durch angrenzende Gebäude oder dergl. eingeschränkt ist. Hieraus ergibt sich, daß das Längenverhältnis einer vorgefertigten Bewehrung zu dem zur Verfügung stehenden Einfügeraum in die Bohrung ungünstig ausfällt, wodurch das Einbringen der Bewehrung in die Bohrung erhebliche Schwierigkeiten verursachen kann.

[0034] Das Ausbilden von Stahlbeton-Stützelementen läßt sich demnach wesentlich vereinfachen, indem nach dem Herstellvorgang der Bohrung Stahllitzen einzeln in die Bohrung eingebracht und während des Einbringens mit weiteren Bewehrungselementen zu einer Bewehrung verbunden werden.

[0035] Damit wird erreicht, daß die Bewehrung nach und nach vor Ort ausgebildet werden kann. Dabei können die einzelnen Bewehrungselemente separat an die Bohrungsöffnung herangeführt werden, wodurch die Flexibilität der einzelnen Elemente genutzt werden kann. Dies erleichtert das Arbeiten in dem in der Regel begrenzt vorliegenden Arbeitsraum im Schacht wesentlich. Erst unmittelbar vor dem Einfügen in die Bohrung werden die Elemente der Bewehrung mit den Stahllitzen zu einem Bewehrungskorb verbunden, der in sich im wesentlichen formstabil ist. Das Einfügen einer derartigen Bewehrung ist daher gegenüber einer herkömmlichen vorgefertigten Bewehrung wesentlich vereinfacht. Die Herstellung von Stahlbeton-Stützelementen kann auf diese Weise insbesondere bei ungünstigen örtlichen Verhältnissen wesentlich vereinfacht werden.

[0036] Von weiterem Vorteil ist es, wenn beim Zurückziehen der Bohrvorrichtung bzw. des Antriebs der Bohrvorrichtung in den Startbereich nach Fertigstellung der Bohrung ein Zugelement, insbesondere ein Stahlseil, durch die Bohrung hindurchgezogen wird, mittels dem die vorzugsweise im Startbereich angeordnete Bewehrung anschließend durch die Bohrung hindurchgeführt wird. Dadurch wird die ohnehin notwendige Entnahmebewegung der Bohrvorrichtung bzw. des Antriebes für die Bohrvorrichtung mit dem Einbringen eines Zugelements verbunden, wodurch anschließend ein geführtes Einbringen der Bewehrung in die Bohrung erreicht werden kann.

[0037] Hierbei wird die Bewehrung mit dem Zugelement verbunden und durch dieses in die Bohrung eingezogen. Von wesentlichem Vorteil ist hier, daß das Einbringen der Bewehrung in die Bohrung geführt ist, und ferner, daß ein Einfügen mittels Zugkräften wesentlich einfacher zu bewältigen ist, als ein Einschieben mittels Druckkräften. Die Gefahr eines Verhakens der Bewehrung mit der Bohrungswand und damit einer Blockade ist deutlich geringer.

[0038] Vorteilhaft ist es hier zudem, wenn die Bewehrung an dem mit dem Zugelement verbundenen Ende noch nicht voll ausgebildet ist und z.B. eine Kegelform bildet, die relativ einfach durch die Bohrung gleitet.

[0039] Dadurch, daß das Stahlseil mit der daran befestigten Bewehrung mittels einer vorzugsweise im Zielbereich angeordneten Seilwinde durch die Bohrung hindurchgezogen wird, können die zum Einbringen der Bewehrung notwendigen Kräfte zuverlässig aufgebracht werden. Ferner kann das Fortschreiten des Einbringens kontinuierlich gesteuert werden, wodurch ein ruckweises Nachrutschen oder dgl., wie es z.B. bei einem Einziehen von Hand aufgrund eines Verhakens der Bewehrung mit der Bohrungswand auftreten kann, verhindert werden kann.

[0040] Alternativ ist es auch möglich, daß die Bewehrung während des Zurückziehens der Bohrvorrichtung bzw. des Antriebs zur Bohrvorrichtung in den Startbereich in die Bohrung eingezogen wird. Damit kann auf das Einbringen eines Zugelements verzichtet werden, da die Rückzugsbewegung der Bohrvorrichtung als Antrieb für das Einbringen der Bewehrung Anwendung findet. Das Anordnen der Bewehrung in der Bohrung vereinfacht sich dadurch weiter.

[0041] Werden die Stahllitzen während des Einziehens in die Bohrung mit einer Spirale verbunden, so kann der Bewehrungskorb in seiner gewünschten Form ausgebildet werden. Die Bewehrung in sich bleibt damit formstabil und liegt an den gewünschten Punkten vor. Damit lassen sich gut vorbestimmbare Stahlbeton-Stützelemente ausbilden, deren statische Eigenschaften sich zudem gut vorherberechnen lassen.

[0042] Liegen die Stahllitzen in aufgerollter Form vor, so können die Rollen im Startbereich angeordnet werden und die Litzen beim Einziehen in die Bohrung abrollen. Das Einbringen der Stahllitzen in die Bohrung vereinfacht sich dadurch wesentlich. Wird zudem die Länge der Stahllitzen auf der Rolle vorbestimmt, so kann der Platzbedarf im Startbereich gering gehalten werden.

[0043] Dadurch, daß mit der Bewehnung auch wenigstens ein Betonförderschlauch in die Bohrung eingezogen wird, kann der abschließende Betoniervorgang sehr gut vorbereitet werden. Wird der Betonförderschlauch zudem während des Betoniervorgangs kontinuierlich zurückgezogen, so kann ein gleichmäßiges und gut steuerbares Ausbetonieren der Bohrung von einem Ende zum anderen erreicht werden. Die Ausbildung von Hohlräumen insbesondere im oberen Randbereich zwischen den Stahlbeton-Stützelementen und der Bohrungswand kann so im wesentlichen vermieden werden.

[0044] Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile dieser Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.

[0045] Es zeigt:

Fig. 1 eine Frontansicht eines zu unterfangenden Bauwerks mit den eingebrachten Stützelementen:

Fig. 2 eine Seitenansicht des zu unterfangenden Bauwerks gemäß der Linie I-I in Fig. 1 mit den eingebrachten Stützelementen;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht eines dreischiffigen Kirchenbaus mit rasterförmig angeordneten Stützelementen;

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 3. anhand dem das Unterfangen einer tragenden Säule aufgezeigt wird;

Fig. 5 eine Draufsicht zur Darstellung in Fig. 4;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines zu unterfangenden Gebäudes mit einer keilförmigen Anordnungsweise der Stützelemente;

Fig. 7 eine Seitenansicht eines zu unterkellernden Gebäudes mit aufrecht untereinander angeordneten Stützelementen;

Fig. 8 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stützelementes;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer gewebeartigen Flächengründung aus erfindungsgemäßen Stützelementen;

Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Systems von waagrecht und aufrecht angeordneten Stützelementen;

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Abstützungsweise aufrechter Stützelemente;

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Stützelement-Anordnung bei unterschiedlichen Bodenschichten;

Fig. 13 eine Detailansicht der Einfügeöffnung der Bohrung beim Einziehen der Bewehrung zum Ausbilden eines Stahlbeton-Stützelements;

Fig. 14 eine Darstellung gemäß Fig. 13, wobei zusätzlich zur Bewehrung ein Betonförderschlauch mit eingezogen wird;

Fig. 15 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Stahlbeton-Stützelement nach einer weiteren Ausführungsform; und

Fig. 16 einen Querschnitt durch ein zu unterfangendes Bauwerk mit unterschiedlichen Bodenschichten und deren Lastverteilung nach der Unterfangung nebst einem Anker zum Regulieren von Gebäudehebungen und einer Bohrung zum direkten Anheben von Gebäuden.

[0046] Die Fig. 1 und 2 stellen eine erste Ausführungsvariante zum Unterfangen von Bauwerken dar. Hierbei wird ein Bauwerk 1 mit einem Fundament 2 seiner Frontwand unterfangen. Hierzu werden ein erster Schacht 3 und ein zweiter Schacht 4 seitlich beabstandet von der Frontwand geschaffen. Mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung mit einer Erdrakete wird eine Bohrung 9 zwischen dem ersten Schacht 3 und dem zweiten Schacht 4 beabstandet unterhalb dem Fundament 2 des Bauwerkes 1 erzeugt. In dieser Bohrung 9 wird ein Stützelement 5 in Gestalt eines Betonrings mit Zug- bzw. Drucklitzen 6 durch einen Betoniervorgang und mittels einer geeigneten Schalung geschaffen (vgl. Fig. 8).

[0047] In einer weiteren Ausführungsform kann das Stützelement 5 auch als Betonstab mit einer entsprechenden Bewehrung ausgebildet werden.

[0048] Das Stützelement 5 erstreckt sich somit beabstandet unterhalb des Fundaments 2. Der Durchmesser des Stützelements 5 ist dabei derart gewählt, daß das Einbringen der Bohrung 9 den Untergrund unter dem Fundament 2 nicht zusätzlich unnötig destabilisiert. Nachdem das erste Stützelement 5 eingebracht ist, werden seitlich davon weitere Stützelemente 5 erzeugt. Die Stützelemente 5 werden miteinander gekoppelt und bilden eine Flächengründung, die wie ein "Floß" auf das Fundament 2 wirkt.

[0049] Die stabilisierende Wirkung dieser Mehrzahl an Stützelementen 5 auf das Fundament 2 der Frontwand des Bauwerks 1 kann unter Umständen bereits ausreichen, um die Bausubstanz zu schützen.

[0050] Ferner ist es hierzu noch möglich, aufrechte Bohrungen 13 vom Rand des Fundamentes 2 abwärts bis zu den Stützelementen 5 einzubringen und in diese Beton einzupressen. Dadurch kann der Untergrund unter dem Fundament 2 weiter stabilisiert werden.

[0051] Wenn es notwendig ist, eine Gebäudeseite zu unterfangen, um einen Anbau mit Keller, das heißt mit einem Fundament das wesentlich unterhalb des Fundaments des bestehenden Bauwerks 1 liegt, zu schaffen, ist es ferner möglich, eine ausreichende Anzahl an Stützelementen 5 aufrecht untereinander unter dem Fundament 2 anzuordnen. Auf diese Weise kann vor dem Aushub für den Keller des Anbaus eine sichere Abstützung des bestehenden Bauwerks 1 erreicht und gewährleistet werden.

[0052] Ein Unterfangen des Bauwerks 1 nach der beschriebenen Weise kann bei einem bestehenden Gebäude auf einer Seite und - wenn es notwendig ist - auch auf allen Seiten bzw. unter den Zwischentragwänden im Gebäude geschaffen werden.

[0053] Anhand eines weiteren Beispiels wird im folgenden die Ausbildung eines Rasters oder Gitters an Stützelementen 5 unter einem Bauwerk 1 beschrieben.

[0054] In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung einer dreischiffigen Kirche 10 in Draufsicht dargestellt. Die Statik der Kirche 10 stützt sich im wesentlichen auf tragende Elemente bzw. Säulen 11.

[0055] Um nun die Kirche 10 als ganzes unterfangen zu können, ist es sinnvoll, das durch die Säulenanordnung ausgebildete Raster auf die Stützelemente 5 zu übertragen. Dieser Vorgang wird beispielhaft an einer Säule 11 aufgezeigt.

[0056] Hierzu werden vier Schächte 12A-12D seitlich neben der Kirche 10 ausgehoben. Von diesen Schächten 12A-12D aus wird nun eine Mehrzahl an Stützelementen 5 in Querrichtung zum Kirchenschiff und eine Mehrzahl von Stützelementen 5 in Längsrichtung des Kirchenschiffs erzeugt. Die Stützelemente 5 liegen dabei gemäß der Darstellung in Fig. 4 beabstandet unterhalb der Säule 11 vor. Dann wird eine Reihe von aufrechten Bohrungen 13 in einer Anordnungsweise gemäß Fig. 5 in den Kirchenboden eingebracht. Die aufrechten Bohrungen 13 erstrecken sich dabei vom Rand der Säule 11 bis zu den Stützelementen 5 hinunter. Die aufrechten Bohrungen 13 werden dabei zum Teil senkrecht und zum Teil auch schräg nach unten verlaufend eingebracht. Anschließend werden die aufrechten Bohrungen 13 durch eine Hochdruckinjektion von Beton ausgefüllt, wobei der vorhandene Untergrund zum Teil oder auch vollständig verdrängt wird. Es entsteht oberhalb der Stützelemente 5 ein Betonfundament, das sich in der Regel entsprechend der strichlierten Linie in Fig. 5 ausbreitet und vorliegt.

[0057] Die aufrechten Bohrungen 13 können altemativ auch durch ein Einpressen von Beton in die waagrechten Bohrungen 9 für die Stützelemente 5 von unten her aufgefüllt werden. Damit ergibt sich eine gute Verbindung zwischen den waagrechten und aufrechten Bohrungen.

[0058] Die Säule 11 ist somit durch ein Betonfundament unterfangen und sicher abgestützt. Eine entsprechende Vorgehensweise wird auch an den weiteren Säulen 11 der Kirche 10 vorgenommen, sowie bei Bedarf an den Fundamenten der Außenwände.

[0059] Bei besonders lockerem Untergrund, wie zum Beispiel Sand, ist es gemäß der Darstellung in Fig. 6 möglich, die Mehrzahl an Stützelementen keilförmig mit der Spitze nach unten gerichtet unterhalb des Fundamentes eines Gebäudes aufzubauen. Durch hinzufügen von weiteren keilförmig angeordneten Stützelementgruppen wird auch in einem derartigen Fall eine sichere Abstützung des Bauwerks möglich, da sich die Stützelementgruppen gegeneinander verkeilen. Diese Anordnungsweise der Stützelemente 5 kann beliebig auch auf andere Anwendungsfälle zum Unterfangen von Bauwerken übertragen werden. Ferner sind auch weitere Anordnungsweisen der Stützelemente 5 in beliebiger Weise und den jeweiligen Anforderungen entsprechend möglich.

[0060] Gemäß der Darstellung in Fig. 7 ist es möglich, durch aufrecht untereinander angeordnete Stützelemente 5 und eine Koppelung derselben eine Wand im Erdreich auszubilden, die die Ausbildung eines Kellers unter einem bestehenden Bauwerk ermöglicht. Hierzu müßte zum Beispiel die Unterfangung als Wand mit ausreichender Höhe auf drei Seiten des Gebäudes ausgebildet und auf der vierten Seite eine ausreichende Unterfangung im Sinne eines statischen Unterzugs geschaffen sein. Sofern die Bodenplatte des bestehenden Bauwerks die statischen Kräfte durch die innenliegenden Tragwände auffangen kann bzw. hierzu mit einer Unterfangung wiederum im Sinne eines Unterzugs versehen ist, kann das Erdreich von der vierten Gebäudeseite her ausgetragen werden. Die Stützelemente können hierbei einreihig oder mehrreihig angeordnet werden, so daß eine Art waagrecht liegende Stabwand bzw. Bohrpfahlwand entsteht.

[0061] Selbstverständlich kann ein Keller mit Hilfe der Stützelemente 5 auch auf andere Weise ausgebildet werden, wobei lediglich darauf geachtet werden muß, daß das bestehende Gebäude genügend auf dem Untergrund abgestützt ist.

[0062] In Fig. 8 ist aufgezeigt, wie ein Stützelement gemäß einer ersten Ausführungsform aufgebaut ist. Dieses weist einen Betonring auf, der mit Zug- bzw. Drucklitzen 6 versehen ist. Diese Zug- bzw. Drucklitzen 6 nehmen die auftretenden Zug- bzw. Drucklasten auf. Der Betonring wird durch Ausfüllen des Freiraumes zwischen einem äußeren und inneren Stahlrohr 7 und 8 erzeugt und bei Bedarf abschließend mit einer Bewehrung versehen und mit Beton ausgegossen.

[0063] Anstatt den Betonring mit den Zug- bzw. Drucklitzen 6 in der Bohrung 9 unterhalb des Fundamentes 2 des Bauwerks 1 auszubilden, können auch vorgefertigte Rohre eingepreßt werden und diese wiederum mit Stahlgewebe bzw. geeignet angeordneten Zug- bzw. Drucklitzen und eingepreßtem Beton ausgefüllt werden.

[0064] Ferner ist es auch möglich, die gesamte Bohrung 9 mit einem Stahlgewebe und eingepreßtem Beton auszufüllen und so ein stabartiges Stützelement auszubilden.

[0065] Je nach Höhe der Lasten und nach der Beschaffenheit des Untergrundes kann dabei auf die einfachere oder aufwendigere Methode zurückgegriffen werden. Die Bohrung 9 selbst kann dabei mittels eines Ankerbohrers oder einer Erdrakete geschaffen werden, und wenn dabei Rohre eingepreßt werden sollen, kann dies mit Hilfe einer Rohrpressung oder einem Schildvortrieb erreicht werden.

[0066] Das Einpressen von vorgefertigten Rohren empfiehlt sich vor allem bei sehr lockerem Untergrund, wie zum Beispiel Sand oder Kies, da es hier sehr schwierig ist, eine formstabile Bohrung zu erzeugen.

[0067] Ferner ist es bei lockerem Untergrund bzw. hohem Wasserdruck im Boden zweckmäßig, während des Vortriebs der Erdrakete ein Bindemittel zur Verfestigung der Bohrung in die Umgebungswand der Bohrung 9 einzubringen. Diese Bindemittelinjektion kann in einer sternförmigen Ausbreitungsweise unmittelbar hinter der Vortriebsmaschine der Bohrvorrichtung erfolgen. Als Bindemittel können Beton, Harze u.ä. verwendet werden. Der Aufwand zur Ausbildung der Bohrung 9 verringert sich dadurch wesentlich.

[0068] Dieses Verfahren zur Stabilisierung einer Bohrung bzw. eines Hohlraumes im Boden kann beliebig auch auf andere Anwendungsfälle, z.B. im Tunnelbau übertragen werden.

[0069] In hartem, z.B. felsigem Untergrund kann die Bohrung 9 auch durch einen Ausfräsvorgang erstellt werden.

[0070] Ferner ist es möglich, die Stützelemente 5 in mehreren waagrechten Ebenen kreuzweise untereinander anzuordnen. Jede Ebene weist hierbei eine Mehrzahl von nebeneinanderliegenden Stützelementen 5 auf. Werden dabei die jeweils gleichgerichteten Ebenen zueinander versetzt angeordnet, so verstärkt sich der Effekt der Flächengründung.

[0071] Da die Technik eine Lenkung der Bohrvorrichtungen ermöglicht, ist es insbesondere bei größeren zu unterfangenden Flächen möglich, eine Mehrzahl an Stützelementen 5 gewebeartig gemäß der Darstellung in Fig. 9 anzuordnen. Damit ist die so ausgebildete Flächengründung formschlußartig in sich stabilisiert und kann die Lasten besser aufnehmen.

[0072] Die beschriebene, aufrecht untereinander ausgebildete Anordnungsweise der Stützelemente 5 kann ferner auch im Tunnelbau genutzt werden.

[0073] Die Luft im Hohlraum in einem Stützelement gemäß Fig. 8 kann z.B. bei einem feuchten Untergrund ferner derart genutzt werden, daß ein Auftrieb erzeugt wird. Das hohle Stützelement 5 hat daher die Tendenz, auf dem Grundwasserspiegel zu "schwimmen", wodurch evtl. sogar Gebäude angehoben werden können. Um dies zu erreichen, können auch zusätzliche Auftriebskörper z.B. im Bereich der seitlichen Schächte angeordnet werden. Es entsteht eine "schwimmende Gründung", die das Gebäude stabilisiert.

[0074] Bei z.B. jahreszeitlich bedingten Schwankungen des Grundwasserspiegels oder auch, wenn sich ein zu großer Auftrieb des Stützelementes 5 ergeben sollte, kann durch eine gesteuerte Flutung des Hohlraumes im Stützelement 5 ein gleichbleibendes Verhalten der Unterfangung erreicht werden. Das Gebäude ist somit keinen Wechselbelastungen aufgrund von Schwankungen in der Beschaffenheit des Untergrundes ausgesetzt.

[0075] Entsprechend der Darstellung in Fig. 10 ist es möglich, ein System von Stützelementen 5 im Sinne einer "schwimmenden Lagerung" unterhalb eines zu unterfangenden Gebäudes auszubilden, um eine sichere Abstützung des Bauwerks 1 zu erreichen.

[0076] Gemäß der Darstellung in der Figur steht ein Bauwerk 1 auf einem instabilen Untergrund 20, z.B. Torf, Ton, Sand oder dgl., wobei eine stabile Basisschicht 21, z.B. Felsgestein, darunter vorliegt. Das Bauwerk 1 ist hier nur durch drei Auflager 22, 23 und 24 angedeutet, die für die Fundamente des Bauwerks stehen.

[0077] Zur Abstützung des Gebäudes wird zunächst ein erstes Druckelement 25 waagrecht in Bereich der Auflager 22, 23 und 24 angeordnet. Ein erstes Zugelement 26 wird unterhalb den Auflagern 22, 23 und 24 hindurchgeführt und dabei auf einer Seite in der stabilen Felsschicht 21 verankert. Die andere Seite des ersten Zugelements 26 wird durch ein aufrechtes Stützelement in Form eines Pfeilers 27 auf der stabilen Felsschicht 21 abgestützt.

[0078] Die Zug- und Druckelemente können mit einer einzelnen Stahllitze, oder auch mit einer Anordnung mehrerer Stahllitzen bzw. einer Bewehrung ausgebildet werden, die in Beton eingebettet ist.

[0079] Weitere Zugelemente 28 und 29 werden unter den Auflagern 22, 23 und 24 hindurchgeführt. Hierbei kann ein Zugelement 28 gemäß der Darstellung in der Fig. 10 ein einzelnes Auflager 22 untergreifen, oder wie anhand des Zugelements 29 angedeutet, mehrere Auflager 23 und 24. In letzterem Fall kann das Zugelement durch Steuerung der Bohrvorrichtung zwischen den Auflagern an die Erdoberfläche zurückgeführt werden.

[0080] Die weiteren Zugelemente 28 und 29 werden dabei mittels weiterer Druckelemente 30-34 auf der stabilen Basisschicht 21 bzw. auf dem ersten Zugelement 26 abgestützt. Die Zugelemente 26, 28 und 29 werden gespannt und die Auflager 22, 23 und 24 des Bauwerks 1 sind abgestützt.

[0081] Die aufrechten Druckelemente 31-34 werden dabei z.B. direkt auf das erste Zugelement 26 aufgesetzt bzw. auf eine Mehrzahl an ersten Zugelementen 26, um eine stabile Basis zu erhalten.

[0082] In Fig. 11 ist dargestellt, wie die waagrechten und aufrechten Stützelemente miteinander gekoppelt werden können, um ein Verschieben oder Umklappen zu vermeiden. Hierbei umgreifen z.B. je zwei im wesentlichen waagrecht angeordnete Stützelemente aus zwei Richtungen ein aufrecht angeordnetes Stützelement in einem Bereich. Dieser Umgriff kann an einer vom ersten Umgriff beabstandeten Stelle ein weiteres Mal erfolgen, so daß die Bewegungsfreiheit des aufrechten Stützelements begrenzt ist. Das aufrechte Stützelement wird somit fest umgriffen und zwischen den waagrechten Stützelementen eingeklemmt.

[0083] Fig. 12 zeigt, wie die erfindungsgemäßen Stützelemente 5 bei unterschiedlichen Bodenschichten zu einer Stabilisierung des Untergrundes z.B. unter einer Bodenplatte 37 aus Beton eingesetzt werden können. Hierbei wird eine Bohrung 9 durch eine gesteuerte Bohrvorrichtung geschaffen, die die betreffenden Bodenschichten abwechselnd durchläuft. Insbesondere bei einer Vermischung von z.B. einer Kiesschicht 38 und einer Tonschicht 39 durch Verwaschungen kann auf diese Weise eine Stabilisierung erreicht werden.

[0084] Im folgenden wird die Vorgehensweise zur Ausbildung eines Stahlbeton-Stützelements näher erläutert.

[0085] Zunächst wird in eine Bohrung 9 beispielsweise mittels einer Erdrakete geschaffen. Die in den Figuren nicht dargestellte Erdrakete wird in den Startbereich 3 eingebracht und mittels eines Antriebs derart auf den Zielbereich 4 zubewegt, daß sich durch Verdrängen des Erdreichs eine stabile Bohrung 9 ausbildet. Im Zielbereich 4 wird der Kopf der Erdrakete entnommen und die Antriebsvorrichtung schließlich in den Startbereich 3 zurückgezogen.

[0086] Vor dem Zurückziehen der Antriebseinrichtung der Erdrakete wird jedoch ein Stahlseil 16 an dieser befestigt, wodurch dieses seinerseits durch die Bohrung 9 hindurchgezogen wird. Das Stahlseil 16 wird dabei von einer nicht dargestellten Seilwinde im Zielbereich 4 abgerollt. Nachdem das Stahlseil 16 im Startbereich 3 angelangt ist, wird die Antriebsvorrichtung der Erdrakete aus dem Startbereich 3 entnommen.

[0087] Im Startbereich 3 sind mehrere Litzenrollen angeordnet, von denen in den Figuren 13 und 14 jeweils nur eine Litzenrolle 18 dargestellt ist. Auf diesen Litzenrollen sind Stahllitzen aufgewickelt, von denen in den Figuren 13 und 14 nur vier Litzen 6 dargestellt sind. Diese Stahllitzen 6 werden wie die nicht dargestellten weiteren Stahllitzen am Stahlseil 16 befestigt. Um die Stahllitzen 6 herum wird eine Spirale 14 aus Baustahl angeordnet und in vorbestimmten Abständen in bekannter Weise mit den Stahllitzen verbunden, damit diese die gewünschte Form des Baustahlkorbes ergeben. Hierbei werden die Enden der Stahllitzen 6 frei belassen, wodurch diese sich beim Anbringen an das Stahlseil 16 kegelförmig anordnen. Die Gefahr eines Verhakens der Bewehrung beim Einziehen in die Bohrung 9 ist daher wesentlich verringert.

[0088] Hierbei wird die Spirale 14 im Anfangsbereich der Stahllitzen 6 befestigt. Während des Einziehens der damit ausgebildeten Bewehrung 15 in die Bohrung 9 wird die Spirale 14 dann fortwährend an den nun wieder frei vor der Öffnung der Bohrung 9 vorliegenden Stahllitzen 6 befestigt.

[0089] Auf diese Weise wird die Bewehrung 15 unmittelbar vor Ort nach und nach ausgebildet und schrittweise in die Bohrung 9 eingezogen.

[0090] Sobald die Bewehrung 15 das Ende der Bohrung 9 im Zielbereich 4 erreicht hat, werden die Enden der Stahllitzen 6 vom Stahlseil 16 getrennt. Diese Enden der Stahllitzen 6 werden dann mit der Spirale 14 zur gewünschten Gestalt der Bewehrung 15 ausgebildet. Damit liegt die Bewehrung 15 über die ganze Länge der Bohrung 9 in der gewünschten Gestalt vor.

[0091] Gemäß der Darstellung in Fig. 14 wird mit den Stahllitzen 6 auch ein Betonförderschlauch 17 in die Bohrung 9 eingezogen und liegt nunmehr am Ende der Bohrung 9 im Bereich des Zielbereichs 4 vor. Die Öffnung der Bohrung 9 am Zielbereich 4 kann nun, falls erforderlich, durch eine Schalung geschlossen werden und anschließend beginnt das Ausbetonieren der Bohrung 9. Hierzu wird Beton durch den Betonförderschlauch 17 in die Bohrung 9 eingebracht. Der Betonförderschlauch 17 wird hierbei kontinuierlich in abgestimmter Weise mit der Fördermenge an Beton in Richtung Startbereich 3 zurückgezogen. Eine vollständige Füllung der Bohrung 9 in jedem Bereich unterhalb des Fundaments 2 des Bauwerks 1 wird somit erreicht.

[0092] Falls erforderlich, kann ferner ein Nachpreßschlauch mit in die Bohrung 9 eingefügt werden, um einen Betondruck zu ermöglichen, der eine vollständige Füllung der Bohrung 9 sicherstellt.

[0093] Der Betoniervorgang wird fortgesetzt, bis im wesentlichen der gesamte Bereich bis zum Startbereich 3 mit Beton ausgefüllt ist.

[0094] Nach dem Aushärten liegt nun ein Stahlbeton-Stützelement vor, das als Unterfangung für ein Bauwerk 1 mit maroder Bausubstanz geeignet ist. Das Stahlbeton-Stützelement 5 ist dabei gemäß der Darstellung in Fig. 15 ausgebildet. Diese Gestalt mit ringförmig angeordneten Stahllitzen erlaubt z.B. die gute Aufnahme von Zug- und Druckkräften senkrecht zur Hauptrichtung des Stahlbeton-Stützelements 5.

[0095] Auf diese Weise lassen sich nicht nur Tragmauem von Bauwerken abstützen, sondern es können auch zum Beispiel schwach bewehrte Bodenplatten von Industriebauten etc. saniert werden. Mit derartigen Stahlbeton-Stützelementen können ferner auch nachträglich Kellerwände und Kellerbodenplatten unter bestehenden Gebäuden ausgebildet bzw. saniert werden, wobei jeweils nur relativ gering dimensionierte Start- bzw. Zielschächte notwendig sind.

[0096] Da die Größe der Start- bzw. Zielschächte gering gehalten werden kann und zudem keine weiteren Grabungen unterhalb der Bauwerke notwendig sind, kann bei einem hohen Grundwasserspiegel auf ein großräumiges Absenken desselben um ein großes Ausmaß verzichtet werden. Lediglich der Start- bzw. Zielschacht muß hierbei so ausgebildet werden, daß er im wesentlichen grundwasserfrei ist.

[0097] Da die Bewehrung für die Stahlbeton-Stützelemente unmittelbar vor Ort ausgebildet wird, entfällt eine Vorfertigung. Ferner werden die Schwierigkeiten aufgrund der geringen Flexibilität einer derart vorgefertigten Bewehrung beim Einbringen dieser über Eck durch einen engen Schacht in eine horizontale Bohrung im Erdreich vermieden.

[0098] Die Erfindung läßt neben den hier aufgezeigten Gesichtspunkten weitere Gestaltungsansätze zu.

[0099] Grundsätzlich kann das aufgezeigte Verfahren immer dann angewandt werden, sobald ein beliebiges Stahlbetonelement zwischen einem Start- und Zielpunkt ausgebildet werden soll. Dies beschränkt sich nicht nur auf Bohrungen, sondern kann z.B. auch bei oben offenen Schalungen angewandt werden.

[0100] Auf diese Weise können auch rohrförmige Stahlbeton-Stützelemente ausgebildet werden, sofern eine weitere Schalung für den Kern Anwendung findet.

[0101] Ferner ist es möglich, die Bewehrung durch die Rückzugsbewegung des Antriebes der Erdrakete in die Bohrung 9 einzuziehen. In diesem Falle ist die Antriebsvorrichtung für die Erdrakete allerdings für eine gewisse Zeitdauer, nämlich bis zur Ausbildung der Bewehrung, an diesen Arbeitsort gebunden und kann nicht an anderer Stelle eingesetzt werden.

[0102] Die Anzahl der verwendeten Stahllitzen bei der Ausbildung der Bewehrung kann beliebig variieren, wobei in gewissen Fällen auch eine einzelne Stahllitze ausreichen könnte. Die Art der weiteren Bewehrungselemente beschränkt sich nicht auf die hier aufgezeigte Spirale 14, sondern auch andere Elemente wie Baustahlkörbe z.B. mit Baustahlmatten o.ä. können Anwendung finden. Anstelle der Spirale 14 werden in der Praxis z.T. auch Ringelemente angewandt, die in manchen Anwendungsfällen günstiger sind In der Regel werden dann aber nicht die hohe Biegesteifigkeit und die hohe Lastbeständigkeit wie bei Anwendung der Spirale erreicht. Die Spirale 14 kann ferner sowohl außen als auch innen an den Stahllitzen angeordnet werden.

[0103] Ferner ist es möglich, nicht nur einen Betonförderschlauch in die Bohrung einzubringen, sondern abhängig vom Durchmesser der Bohrung bzw. dem vorliegenden Freiraum beliebig viele Betonförderschläuche.

[0104] Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschränkt sich ferner nicht auf waagrecht ausgebildete Stahlbeton-Elemente, sondern kann auch zum Beispiel zur Ausbildung von senkrechten Stützsäulen in alten Gemäuern oder beim Stabilisieren von Erdreich bzw. von Gesteinsformationen Verwendung finden.

[0105] Die auf den Litzenrollen aufgewickelten Stahllitzen können beliebig lang sein oder auch vorab auf die gewünschte Länge eingestellt werden. Ferner ist es natürlich möglich, auf die Litzenrollen zu verzichten und die Litzen einzeln von der Oberkante des Schachts zuzuführen.

[0106] Die Stahllitzen 6 werden mit den weiteren Bewehrungselementen in bekannter Weise zu einer Bewehrung 15 gezusammengefügt. Dies kann durch Verbinden mittels Drähten, dem sog. Baustahlflechten, geschehen, oder z.B. auch durch Verschweißen der Bewehrungselemente untereinander.

[0107] Die statische Berechnung der erfindungsgemäßen Unterfangung kann anhand einer Kombination der bekannten statischen Berechnungsverfahren zur Bohrpfahlwand bzw. der Flächengründung erfolgen. Die Anordnungsweise der Stützelemente, z.B. gemäß Fig. 7, kann dabei im Sinne einer liegenden Bohrpfahlwand behandelt werden, wodurch eine Berechnung mit geringen Modifizierungen möglich ist. Die Ergebnisse lassen sich in Verbindung mit Ergebnissen aus einem Berechnungsverfahren ähnlich der Flächengründung sinnvoll auf die Erfindung anwenden. Das Unterfangen von Gebäuden kann somit auf der Basis einer gesicherten statischen Berechnung erfolgen.

[0108] Die Erfindung zeigt somit ein Verfahren zum Unterfangen von Bauwerken auf, wobei unterhalb des zu unterfangenden Bauwerks 1 mindestens ein langgestreckt/stabförmiges Stützelement 5 im wesentlichen parallel zum Fundament 2 des Bauwerks 1 angeordnet wird. Damit kann in einem Zug eine Unterfangung einer gesamten Seitenwand des Bauwerks 1 erreicht werden, ohne daß der bestehende Untergrund unnötig geschwächt wird. Durch ein Aneinanderkoppeln einer Mehrzahl der länglichen Stützelemente 5 kann eine Art Flächengründung und zudem ein sicheres Fundament des Bauwerks 1 geschaffen werden. Damit läßt sich auch die Bausubstanz von sehr alten Gebäuden auf schonende Weise bewahren. Darüber hinaus ist das Verfahren sehr schnell und mit relativ wenig Aufwand durchführbar. Ferner läßt sich auf diese Weise auch die Erdbebensicherheit von Bauwerken erhöhen. Hierbei kann mittels wassergefüllter Hohlräume im festen Untergrund eine Abschwächung von Schockwellen erreicht werden.

[0109] Ferner wird aufgezeigt, wie ein Stahlbeton-Stützelement auf einfache Weise ausgebildet werden kann. Hierbei werden die Baustahlbewehrungselemente unmittelbar vor Ort aneinander gefügt und anschließend nach und nach in den auszubetonierenden Bereich eingefügt. Dabei wird die größere Flexibilität der einzelnen Bewehrungselemente gegenüber der starren Anordnung der fertig ausgebildeten Bewehrung genutzt, um insbesondere bei beengten Platzverhältnissen sicherzustellen, daß die Bewehrung in definierter Weise in den auszubetonierenden Bereich eingefügt werden kann. Damit lassen sich exakt vorhersehbare Stahlbeton-Elemente ausbilden, die die gewünschten Eigenschaften erfüllen.

[0110] Gemäß der Darstellung in Fig. 16 ist es möglich, den Rand der Ausbreitungszone der Fundamentlastabtragung ohne Gefahr für Gebäude zu durchbohren. Von Vorteil ist es, wenn dies nahe der setzungsempfindlichen Schicht durchgeführt wird, damit bei der anschließenden Verpressung der Bohrung mit Bindemittel der umliegende Bereieh des Bodens auch versteift wird. Somit verflacht sich der Lastausbreitwinkel und das Gebäude liegt stabiler auf. Bei der Verpressung der Bohrungen, die dabei mit gelochten PE-Rohren ausgesteift sein könnten, wird mit unterschiedlich hohen Drücken (derzeit werden bis zu 200 bar angeboten) gearbeitet. Beispielsweise ist in Fig. 13 die Bohrung Nr. 2 als Unterfangungsbohrung zentral unter dem Fundament eingezeichnet. Bei entsprechendem Druck beim Verpressen kann dieses Fundament sogar angehoben werden. Damit dies kontrolliert geschehen kann, werden senkrechte Anker eingebracht, die durch Lösen dann die entsprechende Hebung zulassen.

[0111] Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ergibt sich ein Verfahren, mit dem Hohlräume im Boden stabilisiert werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß im Zuge der Hohlraumherstellung ein Bindemittel in die Peripherie des Hohlraums eingebracht wird.

[0112] Damit kann das insbesondere bei lockerem Untergrund, wie z.B. bei Sand oder Kies, oder bei hohem Wasserdruck auftretende Problem einer Instabilität der Bohrung behoben werden. Von wesentlichem Vorteil ist hierbei, daß diese Stabilisierung unmittelbar in Verbindung mit der Herstellung des Hohlraumes erreicht werden kann. So kann direkt im Anschluß an die Bohrvorrichtung eine Vorrichtung zum Injizieren des Bindemittels angeordnet sein. Hierbei wird der Effekt genutzt, daß der Boden unmittelbar hinter dem Raketenende in der Regel verdichtet vorliegt und so wenigstens kurzzeitig seine Form beibehält. Das anschließende Einbringen eines Bindemittels stabilisiert den Hohlraum zuverlässig.

[0113] Als Bindemittel können hierbei ein- oder mehrkomponentige Mittel zum Einsatz kommen. Beispiele hierfür sind Beton, Harze, Silikate oder andere geeignete mineralische Stoffe oder Kunststoffe.

[0114] Damit kann der Aufwand zum Ausbilden von stabilen Bohrungen insbesondere bei der vorliegenden Erfindung wesentlich verringert werden.

Ansprüche

1. Verfahren zum Unterfangen von Bauwerken (1), bei dem unter dem Bauwerk (1) wenigstens ein Stützelement (5) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

das wenigstens eine Stützelement (5) langgestreckt/stabförmig ausgebildet wird; und

daß das wenigstens eine Stützelement (5) im wesentlichen parallel zu und unterhalb von einem Fundament (2) des Bauwerks (1) in einer dort vorher ausgebildeten Bohrung (9) angeordnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von länglichen Stützelementen (5) unterhalb des Fundaments (2) angeordnet und zumindest teilweise miteinander gekoppelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente (5) in Form eines Rasters oder Gitters angeordnet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Krenzungspunkte des Rasters an Stützelementen (5) unterhalb von tragenden Elementen bzw. Säulen (11) angeordnet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem zu unterfangenden Bauwerk (1) ein System aus im wesentlichen horizontal und aufrecht angeordneten Stützelementen (5) ausgebildet wird, welche miteinander gekoppelt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stützelemente (5) dadurch gebildet werden, daß in der Bohrung (9) ein Betonring bzw. - stab erzeugt wird, der Zug- und Drucklitzen (6) aufweist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stützelemente (5) dadurch gebildet werden, daß die Bohrung (9) mit Stahlgewebe und eingepreßtem Beton ausgefüllt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (9) mittels eines Ankerbohrers oder einer Erdrakete geschaffen wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stützelemente (5) dadurch gebildet werden, daß in die Bohrung (9) unterhalb des Fundaments (2) Rohre eingepreßt und diese mit Stahlgewebe und eingepreßtem Beton ausgefüllt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (9) mittels einer Rohrpressung oder einem Schildvortrieb geschaffen wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Randbereich eines tragenden Elements (11) und dem wenigstens einen Stützelement (5) aufrechte Bohrungen (13) mit darin angeordneten Abstützungen eingebracht werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützungen in den aufrechten Bohrungen (13) aus Beton, vorzugsweise stahlbewehrtem Beton, der insbesondere durch Hochdruckinjektion eingebracht wird, ausgebildet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen dem wenigstens einen Stützelement (5) und dem tragenden Element (11) ausgeschachtet und mit Beton, der vorzugsweise stahlbewehrt ist, ausgefüllt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stützelemente (5) aufrecht untereinander angeordnet werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stützelementen Hohlräume ausgebildet werden, wobei die Hohlräume in den Stützelementen (5) geflutet werden können.

16. Verfahren zum Ausbilden von Stahlbeton-Stützelementen (5), welche insbesondere zum Unterfangen von Bauwerken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 verwendet werden, bei dem mittels einer Bohrvorrichtung eine Bohrung (9) unterhalb des abzustützenden Elements ausgebildet wird, indem die Bohrvorrichtung von einem Startbereich (3) zu einem Zielbereich (4) bewegt wird, und bei dem in der Bohrung (9) anschließend ein Stahlbeton-Stützelement (5) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung der Bohrung (9) Stahllitzen (6) in die Bohrung (9) eingebracht werden, die während des Einbringens mit weiteren Bewehrungselementen (14) zu einer Bewehrung (15) verbunden werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zurückziehen der Bohrvorrichtung bzw. des Antriebs der Bohrvorrichtung in den Startbereich (3) nach Fertigstellung der Bohrung (9) ein Zugelement, insbesondere ein Stahlseil (16), durch die Bohrung (9) hindurchgezogen wird, mittels dem die vorzugsweise im Startbereich (3) angeordnete Bewehrung (15) anschließend durch die Bohrung (9) hindurchgeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Stahlseil (16) mit der daran befestigten Bewehrung (15) mittels einer vorzugsweise im Zielbereich (4) angeordneten Seilwinde durch die Bohrung (9) hindurchgezogen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrung (15) während des Zurückziehens der Bohrvorrichtung bzw. des Antriebs der Bohrvorrichtung in den Startbereich (3) in die Bohrung (9) eingezogen wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahllitzen (6) während des Einziehens in die Bohrung (9) mit einer Spirale zur Ausbildung der Bewehrung (15) verbunden werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahllitzen (6) aufgerollt, vorzugsweise in vorbestimmter Länge, vorliegen und beim Einziehen in die Bohrung (9) abgerollt werden.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Bewehrung (15) auch wenigstens ein Betonförderschlauch (17) in die Bohrung (9) eingezogen und dieser während des Ausbetonierens kontinuierlich zurückgezogen wird.

23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß längliche Stützelemente (Figur 7) unterhalb des Fundaments angeordnet und bei der Verpressung mit Bindemittel das Gebäude gehoben wird und die Gebäudedifferenzen bei Verwendung von Ankern geregelt beseitigt werden.

Claims

1. Process for underpinning buildings (1), in which at least one supporting element (5) is formed under the building (1), characterised in that the at least one supporting element (5) is elongate/bar-shaped; and in that the at least one supporting element (5) is arranged substantially parallel with and below a foundation (2) of the building (1) in a bore (9) formed there beforehand.

2. Process according to claim 1, characterised in that a plurality of elongate supporting elements (5) are arranged below the foundation (2) and at least some of them are connected to one another.

3. Process according to claim 2, characterised in that the supporting elements (5) are arranged in the form of a grid or lattice.

4. Process according to claim 3, characterised in that the points of intersection of the grid of supporting elements (5) are arranged below bearing elements or columns (11).

5. Process according to any one of claims 1 to 4, characterised in that a system comprising substantially horizontal and upright supporting elements (5) which are connected to one another is formed below the building (1) to be underpinned.

6. Process according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the individual supporting elements (5) are formed by producing in the bore (9) a concrete ring or concrete bar having tension and compression strands (6).

7. Process according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the individual supporting elements (5) are formed by filling the bore (9) with steel fabric and forced-in concrete.

8. Process according to claim 6 or 7, characterised in that the bore (9) is created by means of an anchor borer or a mole.

9. Process according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the individual supporting elements (5) are formed by pushing tubes into the bore (9) below the foundation (2) and filling those tubes with steel fabric and forced-in concrete.

10. Process according to claim 9, characterised in that the bore (9) is created by a tube-pushing method or a shield-driving method.

11. Process according to any one of claims 1 to 10, characterised in that upright bores (13) having supports arranged therein are introduced between the edge region of a bearing element (11) and the at least one supporting element (5).

12. Process according to claim 11, characterised in that the supports in the upright bores (13) are formed from concrete, preferably steel-reinforced concrete, which is introduced especially by high-pressure injection.

13. Process according to claim 11, characterised in that the region between the at least one supporting element (5) and the bearing element (11) is excavated and filled with concrete which is preferably steel-reinforced.

14. Process according to any one of claims 1 to 13, characterised in that several supporting elements (5) are arranged upright beneath one another.

15. Process according to any one of claims 1 to 14, characterised in that cavities are formed in the supporting elements, which cavities in the supporting elements (5) can be flooded.

16. Process for forming steel concrete supporting elements (5) which are used especially for underpinning buildings (1) according to any one of claims 1 to 15, in which, using a boring device, a bore (9) is formed below the element to be supported by moving the boring device from a starting region (3) to a target region (4), and in which a steel concrete supporting element (5) is then formed in the bore (9), characterised in that, after the production of the bore (9), steel strands (6) are introduced into the bore (9), which steel strands (6) are connected to further reinforcing elements (14) to form a reinforcement (15) during the introduction operation.

17. Process according to claim 16, characterised in that, during the withdrawal of the boring device, or of the drive of the boring device, into the starting region (3) after the completion of the bore (9), a pulling element, especially a steel cable (16), is pulled through the bore (9) and is then used to guide the reinforcement (15), which is preferably arranged in the starting region (3), through the bore (9).

18. Process according to claim 17, characterised in that the steel cable (16) with the reinforcement (15) secured thereto is pulled through the bore (9) by means of a cable winch which is preferably arranged in the target region (4).

19. Process according to claim 16, characterised in that the reinforcement (15) is pulled into the bore (9) during the withdrawal of the boring device, or of the drive of the boring device, into the starting region (3).

20. Process according to any one of claims 16 to 19, characterised in that the steel strands (6), as they are being pulled into the bore (9), are connected to a spiral in order to form the reinforcement (15).

21. Process according to any one of claims 16 to 20, characterised in that the steel strands (6) are present in a rolled-up form, preferably in a predetermined length, and are unrolled as they are pulled into the bore (9).

22. Process according to any one of claims 16 to 21, characterised in that at least one concrete-delivery hose (17) is also pulled into the bore (9) with the reinforcement (15) and is pulled back continuously as the bore is filled with concrete.

23. Process according to claim 1, characterised in that elongate supporting elements (Figure 7) are arranged below the foundation and, during compression with binder, the structure is lifted and the structural differences are eliminated in a controlled manner with the use of anchors.

Revendications

1. Procédé de reprise en sous-oeuvre de bâtiments (1), selon lequel au moins un élément d'appui (5) est formé au-dessous du bâtiment (1), caractérisé en ce

qu'on réalise au moins un élément d'appui (5) sous une forme allongée / une forme de poutre; et

qu'on dispose de au moins un élément d'appui (5) essentiellement parallèlement à et au-dessous d'une fondation (2) du bâtiment (1) dans un forage (9) effectué en cet endroit au préalable.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose une multiplicité de segments allongés d'appui (5) au-dessous de la fondation (2) et qu'on les accouple au moins partiellement entre eux.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on dispose les éléments d'appui (5) sous la forme d'un réseau ou d'une grille.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on disposer les points d'intersection du réseau d'éléments d'appui (5) au-dessous d'éléments porteurs ou de colonnes porteuses (11).

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on forme au-dessous du bâtiment (1) devant être repris en sous-oeuvre, un système d'éléments d'appui (5) disposés essentiellement horizontalement et verticalement et qui sont accouplés entre eux.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on forme les différents éléments d'appui (5) en réalisant, dans le forage (9), un anneau en béton ou une poutre en béton, qui comporte des torons (6) travaillant en traction et en compression.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on forme les différents éléments d'appui (5) en remplissant le forage (9) avec un treillis d'acier et du béton injecté.

8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'on réalise le forage (9) à l'aide d'une foreuse à ancre ou d'un engin guidé de forage du sol.

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on forme les différents éléments d'appui (5) en enfonçant des tubes dans le forage (9) au-dessous de la fondation (2) et en remplissant ces tubes avec un treillis d'acier et du béton injecté.

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on réalise le forage (9) moyennant l'application d'une pression aux tubes ou à l'aide d'un creusement à l'aide d'un bouclier.

11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'on aménage, entre la partie marginale d'un élément porteur (11) et le au moins un élément d'appui (5), des forages verticaux (13) dans lesquels sont disposés des appuis.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on forme les appuis dans les forages verticaux (13) en utilisant du béton, de préférence du béton armé, que l'on introduit notamment par injection à haute pression.

13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on excave la zone située entre le au moins un élément d'appui (5) et l'élément porteur (11) et qu'on la remplit par du béton, qui contient de préférence un armaturage en acier.

14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'on dispose plusieurs éléments d'appui (5) verticalement les uns au-dessus des autres.

15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'on forme des cavités, dans les éléments d'appui, les cavités formées dans les éléments d'appui (5) pouvant être remplies.

16. Procédé pour former des éléments d'appui en béton armé (5), qui sont utilisés notamment pour la reprise en sous-oeuvre de bâtiments (1) selon l'une des revendications 1 à 15, selon lequel à l'aide d'un dispositif de forage, on aménage un forage (9) au-dessous de l'élément devant être soutenu, en déplaçant le dispositif de forage d'une zone de départ (3) jusqu'à une zone de destination (4), et selon lequel on forme ensuite, dans le forage (9). un élément d'appui en béton armé (5), caractérisé en ce qu'après la fabrication du forage (9), on insère dans le forage (9) des torons d'acier (6), qu'on relie, pendant leur introduction, à d'autres éléments d'armature (14) pour former une armature (15).

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que lors du retrait du dispositif de forage, on tire dans la zone de départ (3), une fois le forage (9) terminé, un élément travaillant en traction, notamment un câble d'acier (16), à travers le forage (9), élément travaillant en traction à l'aide duquel on tire ensuite à travers le forage l'armature (15) disposée de préférence dans la zone de départ (3).

18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'on tire le câble d'acier (16), auquel est fixée l'armature (15), à l'aide d'un treuil à câble disposé de préférence dans la zone de destination (4), à travers le forage (9).

19. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on tire l'armature (15) pendant le retrait du dispositif de forage ou du dispositif d'entraînement du dispositif de forage dans la zone de départ (3), dans le forage (9).

20. Procédé selon l'une des revendications 16 à 19, caractérisé en ce qu'on relie les torons d'acier (6), pendant l'introduction par tirage dans le forage (9), à une hélice pour former l'armature (15).

21. Procédé selon l'une des revendications 16 à 20, caractérisé en ce que les torons d'acier (6) sont présents sous forme enroulée, de préférence avec une longueur prédéterminée, et qu'on les déroule lors de l'introduction par tirage à l'intérieur du forage (9).

22. Procédé selon l'une des revendications 16 à 21, caractérisé en ce qu'on introduit par tirage dans le forage (9), conjointement avec l'armature (15), également au moins un tuyau (17) de transport du béton et qu'on rétracte continûment ce dernier pendant le bétonnage.

23. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dispose des éléments d'appui allongés (figure 7) au-dessous de la fondation et qu'on soulève le bâtiment lors de la mise en pression avec un liant et qu'on élimine d'une manière réglée les différences entre bâtiments moyennant l'utilisation d'éléments d'ancrage.

Zeichnung