Die Erfindung bezieht sich auf einen hohlen Gründungskörper im wesentlichen konstanten Querschnittes, bestehend aus Beton, der nach unten durch eine wasserdurchlässige Schicht fortgesetzt ist, wobei in der wasserdurchlässigen Schicht ein Filterrohr angeordnet ist, aus welchem eindringendes Wasser durch ein im Gründungskörper geführtes Rohr entfernbar ist.
Es ist bereits verschiedentlich vorgeschlagen worden, Drainagepfähle, die zur Absenkung des Grundwassers im Bereich von Gründungspfählen oder -mauern üblich sind, nicht seitlich zu dem Gründungsbauwerk anzuordnen. Vielmehr wird ein Rohr durch den Gründungskörper in die Tiefe geführt, in welches das Grundwasser aus einer unterhalb des Gründungskörpers befindlichen wasserdurchlässigen Schicht eindringt, worauf es nach oben gepumpt oder gesaugt wird. Statisch betrachtet ist bei bekannten derartigen Einrichtungen (vgl. AT-PS 186 197, AT-PS 225629) die unterhalb des Gründungskörpers befindliche Filterschicht kein Teil des Gründungskörpers.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Gründungskörper der eingangs skizzierten Art, insbesondere einen Gründungspfahl, so auszugestalten, daß er zunächst in bekannter Weise als Drainagepfahl wirkt, gleichzeitig jedoch in voller Länge statisch wirksam ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die wasserdurchlässige Schicht aus Filterbeton, insbesondere in an sich bekannter Weise Einkornbeton, besteht.
Soweit bisher Filterbeton, insbesondere auch das Einkornmaterial, hergestellt worden ist, wurden daraus Filtersteine vorgefertigt, die anschließend verlegt worden sind. Erfolgte die Einbringung des Einkornmaterials, wie dies AT-PS 358 997 beschreibt, in den Grundwasserbereich, so wurde dafür Sorge getragen, einerseits die Wand des Bohrloches abzudichten und überdies durch hinreichenden Bindemittelzusatz den Einkornbeton für das Grundwasser undurchlässig zu machen.
Der verwendete Filterbeton weist an sich schon größere Druckfestigkeit auf als natürliche wasserdurchlässige Schichten oder als ein um das Filterrohr eingebrachter Kiesmantel. Zudem ist es möglich, den gesamten Gründungskörper mit einer durchgehenden Bewehrung zu versehen. Sobald der Grundwasserspiegel genügend abgesenkt ist, kann der Filterbeton außerdem mit einem erhärtenden Injektionsmaterial verpreßt werden. Dies war bisher schon vorgeschlagen worden (vgl. AT-PS 168 946), um eine Filterschicht wasserundurchlässig zu machen. Im Zusammenhang mit der Erfindung führt das überdies dazu, daß das untere Ende des Gründungskörpers vom oberen Teil desselben übertragene Druckkräfte in verstärktem Maße aufnehmen kann.
Einzelheiten der Erfindung werden anschließend anhand der Zeichnung beschrieben, wobei
Der in Fig. 1 dargestellte Drainagepfahl besteht aus einem unteren Teil aus Filterbeton 1 und einem oberen Teil aus wasserundurchlässigem Normalbeton 7. Er ist durchgehend mit längsverlaufenden Bewehrungseisen 2 versehen, die durch eine Wendel in Umfangsrichtung verlaufender Bewehrungseisen zusammengehalten sind. Entlang der Achse des rings vom Erdreich 8 umgebenen Pfahles verlaufen Rohre 6 und 4. Das vom Filterbeton 1 umgebene Rohr ist als wasserdurchlässiges Filterrohr 4 ausgebildet und dementsprechend mit Schlitzen od. dgl. versehen. Eine Bodenplatte 3 mit einem daran angeschweißten Sumpfrohr 5 verhindert die Auswaschung des Bodens unterhalb des Drainagepfahles. Mit 9 ist ein entfernbarer Gummipacker angedeutet, der während der Herstellung der Schicht aus Filterbeton 1 das Eindringen von Beton ins Innere des Filterrohres4 verhindert.
Der dargestellte Drainagepfahl wird hergestellt, indem zunächst ein Mantelrohr 10 in das Erdreich 8 bis unter den Grundwasserspiegel 11 abgesenkt wird (Fig. 2a, 2b). Mittels üblicher Baumaschinen 13 wird der Innenraum des Mantelrohres 10 entleert. Anschließend wird das Rohr 6 eingebracht (Fig. 2c), das an seinem unteren Ende das Filterrohr 4, das Sumpfrohr 5 und die Bodenplatte 3 trägt. Um die Bewehrungseisen 2 wird Filterbeton 1 eingebracht, während gleichzeitig das Mantelrohr 10 hochgezogen wird (Fig. 2d).
Der an sich bekannte Filter- oder Einkornbeton setzt sich vorzugsweise aus Kies einer einheitlichen Korngröße zwischen 2 mm und 32 mm zusammen und enthält ca. 120 bis 200 kg Zement pro m3 Filterbeton. Es ist nur eine relativ geringe Wasserzugabe notwendig, da nur ein Anheften der Zementteilchen an die Kieskörner notwendig ist. Das zum vollkommenen Abbinden des Betons notwendige Wasser wird bei der Unterwassereinbringung durch das dort ja vorhandene Grundwasser ergänzt. Um die Bindung des Zements an den Kies bei starkem Wassereintritt zu sichern, können handelsübliche Zusätze verwendet werden, die das Lösen des Zements von den Kieskörner verhindern. Ihr Anteil beträgt üblicherweise zwischen 0,3 und 0,8 Gew.-%.
Der gesamte Beton (auch Einkornbeton) wird, wie derzeit üblich, mit Hilfe eines Betonierrohres in die entsprechende Höhe (Tiefe) des Drainagepfahles eingebracht.
Während des Einbringens des Filterbetons 1 kann, wie erwähnt, das Filterrohr 4 durch einen Gummipacker 9 abgedichtet werden, während des Abbindevoranges kann hingegen der Filterbeton durchspült werden, damit er wasserdurchlässig bleibt. Anschließend an die Herstellung der Schicht aus Filterbeton 1 wird der obere Teil des Drainagepfahles in Normalbeton 7 (Fig. 2e) ausgeführt. Der Grundwasserspiegel 11 wird abgesenkt (Fig. 2f), indem aus dem Drainagepfahl das über das Filterrohr 4 eingedrungene Wasser über eine durch das Rohr 6 eingebrachte Pumpe hochgepumpt oder von oben abgesaugt wird. Sobald keine weitere Drainage mehr vonnöten ist, kann der Filterbeton 1 durch das Filterrohr 4 durch eine Zementinjektion 12 verpreßt und damit wasserundurchlässigen und verstärkt druckfest gemacht werden.
Der erfindungsgemäße Aufbau eines zur Drainage verwendbaren Gründungspfahles berücksichtigt die Unterschiede, denen ein solcher Bauteil in seinen verschiedenen Höhenbereichen ausgesetzt ist: Biegebeanspruchungen beschränken sich praktisch auf den oberen Teil, wo der Pfahl in konventioneller Weise aufgebaut ist, im unteren Teil hingegen treten so gut wie ausschließlich Druckbelastungen auf, die insbesondere von bewehrtem Filterbeton ohne weiteres aufgenommen werden können. Der zunächst primär der Drainage dienende unterste Teil des Gründungspfahles ist damit in seiner ganzen Länge dahingehend wirksam, daß er durch Mantelreibung den Spitzendruck am Pfahlgrund auf das jeweils zulässige Maß herabsetzt.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Drainagepfahles während des Bauablaufes wird anhand von Fig. 3a-d illustriert. Zunächst wird, wie beschrieben, eine Reihe von Pfählen gemäß Fig. 3a hergestellt. Anschließend erfolgt der Baugrubenaushub (Fig. 3b). Im Zuge desselben ist eine Ankerung mit Ankern 14 als zusätzliche Sicherung gegen den auftretenden Erddruck möglich. Unterhalb des Grundwassers kann ein Unterwasseraushub vorgenommen werden. Falls dies nicht erwünscht ist, besteht die Möglichkeit, bereits jetzt den Grundwasserspiegel abschnittsweise abzusenken. Die Hauptbeanspruchung des Pfahles besteht in der Aufnahme von Biegemomenten, welche durch den Erddruck erzeugt werden. Die auftretenden Biegemomente werden durch die vorhandene Bewehrung 2 aufgenommen. Die Querschnittsschwächung durch das Brunnenrohr 6 beeinflußt nur sehr unwesentlich dieses Tragverhalten, da das Brunnenrohr 6 zentrisch angeordnet ist und damit in der neutralen Zone der Biegebeanspruchung liegt.
Nach dem Baugrubenaushub (u. U. auch währenddessen) wird das Grundwasser durch die untere Filterbetonstrecke 1 des Pfahles angesaugt und durch das Brunnenrohr 6 abgepumpt. Es gelten hier von seiten der Dimensionierung die gleichen Voraussetzungen wie für einen normalen Brunnen (Fig. 3c). Anschließend wird der unterirdische Teil des Bauwerkes 15 gebaut, so daß eine wasserdichte Wanne entsteht.
Nach dem Bau des unterirdischen Bauteils wird das oberirdische Gebäude hergestellt (Fig. 3d). Sobald durch die wachsende Auflast die Auftriebssicherheit des Bauwerkes gewährleistet ist, kann die Grundwasserabsenkung eingestellt werden. Um die Tragfähigkeit der Pfähle zu erhöhen, besteht die Möglichkeit, daß anschließend durch das Filterrohr 4 der Einkornbeton 1 mittels Injektion 12 weiter verbessert wird. Dabei wird zusätzlich zur Tragfähigkeit des Pfahles in diesem Bereich auch die Mantelreibung erhöht, da das Injektionsgut teilweise in den umgebenden Untergrund eindringt. Soweit erhält der Pfahl im Zuge des Baufortschrittes eine höhere Tragfähigkeit, die sinnvollerweise mit der ansteigenden Bauwerkslast abgestimmt werden kann.
Die Erfindung ist nicht auf Gründungskörper zylindrischen Querschnittes, also auf Gründungspfähle im engeren Sinne beschränkt, vielmehr ist es möglich, denselben Grundgedanken bei Gründungskörpern beispielsweise rechteckigen Querschnittes, etwa bei Schlitzwänden, zu verwirklichen.
Die' Herstellung einer solchen Drainagewand ist in Fig. 4a bis c dargestellt.
Gemäß Fig. 4a wird zunächst ein Schacht ausgehoben und dessen Wandung durch eine zwischen Leitwänden 16 eingebrachte Stützflüssigkeit 18 (z. B. Betonitsuspension) geschützt. Anschließend (Fig. 4b) wird eine Trennwand 17 abgesenkt, die im allgemeinen durchlöchert ist, im unteren Bereich aber einen geschlossenen Bauteil 17' aufweist. Der weitere Ablauf ist derselbe wie zu Fig. 2 beschrieben, mit dem Unterschied, daß nur auf einer Seite des Wandteiles 17' Filterbeton 1 eingebracht wird und daher nur auf dieser Seite der Wand eine Absenkung des Grundwassers erfolgt. Der Filterbeton 1 wird erst wirksam, wenn die Abdichtung des angrenzenden Bereiches durch die Stützflüssigkeit, beispielsweise durch teilweise Auflösung der Dichtungsschicht, aufgehoben worden ist.