Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Sanieren eines Gründungselementes aus Betonmaterial. Beim Bilden des Gründungselementes wird mindestens eine Leitung in dem Gründungselement vorgesehen. Die mindestens eine Leitung wird im Bereich einer zu sanierenden Fehlstelle in dem Gründungselement geöffnet, wobei ein Zugang zu der Fehlstelle geschaffen wird. Anschließend kann ein aushärtendes Füllmedium in die Fehlstelle eingeleitet werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Sanieren eines Gründungselementes aus Beton.
Derartige Gründungselemente werden etwa zur Fundamentierung von Bauwerken im Boden oder zur Baugrubenumschließung erstellt. Ein typisches Gründungselement ist ein Bohrpfahl, welcher durch Erstellen einer Bohrung im Boden mittels eines Bohrwerkzeuges gebildet wird. Beim Rückziehen des Bohrwerkzeuges aus dem Bohrloch kann dieses mit Betonmaterial verfüllt werden. Es besteht dabei eine grundsätzliche Gefahr von Fehlstellen in der Betonstruktur durch unerwünschte Bodeneinschlüsse während des Betoniervorganges. Derartige Fehlstellen sind durch Messeinrichtungen, etwa mittels Ultraschallmessung, feststellbar und können eine sichere Gründung eines Bauwerkes beeinträchtigen. Bei festgestellten Fehlstellen ist es daher häufig notwendig, das Gründungselement zu sanieren.
Nach einer bekannten Sanierungsmöglichkeit ist es vorgesehen, von außen an einem Bohrpfahl Bohrungen vorzusehen und Injektionen mit einer Zementsuspension durchzuführen. Allerdings kann durch derartige Bohrungen an der Außenseite des Gründungselementes die Mantelreibung zwischen dem Gründungselement und dem umgebenden Boden gestört werden. Dies kann die Tragfähigkeit des Gründungselementes negativ beeinflussen. Zudem können so nur außenliegende Fehlstellen saniert werden.
Eine weitere bekannte Sanierungsmöglichkeit besteht darin, in das fertige Gründungselement Bohrungen bis zu der Fehlstelle einzubringen und die Fehlstelle durch Injektionen zu sanieren. Jedoch wird durch das Bohren das Betongefüge des Gründungselementes beeinträchtigt. Dies kann zur weiteren Beschädigung des Betongefüges, insbesondere zu Rissen, führen.
Zudem werden die beiden bekannten Sanierungsmöglichkeiten bei besonders tiefen Gründungselementen praktisch nahezu undurchführbar, da Bohrungen bis in größere Tiefen, welche bis zu 50 m und mehr betragen, herstellungsbedingt nicht mit der notwendigen Genauigkeit eingebracht werden können. Zudem sind die beiden bekannten Sanierungsmöglichkeiten zeit- und kostenaufwändig.
Weiterhin ist es bekannt, das Gründungselement mit der Fehlstelle durch Herstellung eines Ersatzgründungselementes zu entlasten oder zu ersetzen. Jedoch ist auch diese Art der Sanierung kostenaufwändig und in bestimmten Fällen aufgrund der Statik und der Geometrien der Gebäudestruktur nur bedingt einsetzbar.
Im schlechtesten Fall kann eine Sanierung unmöglich sein. Das Gründungselement aus Beton ist dann zu entfernen, etwa durch Abfräsen, und neu herzustellen. Dies ist aber besonders zeit- und kostenaufwändig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Sanierung von Gründungselementen anzugeben, mit welchen auch tiefere Gründungselemente effizient saniert werden können.
Die Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen mit einer Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Bilden des Gründungselementes mindestens eine Leitung in dem Gründungselement vorgesehen wird, dass die mindestens eine Leitung im Bereich einer zu sanierenden Fehlstelle in dem Gründungselement geöffnet wird, wobei ein Zugang zu der Fehlstelle geschaffen wird, und dass ein aushärtendes Füllmedium in die Fehlstelle eingeleitet wird.
Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, bereits beim Erstellen des Gründungselementes einen Zugang für Sanierungswerkzeuge in dem Gründungselement vorzusehen. Dies kann insbesondere dadurch geschehen, dass ein Rohr oder ein Schlauch zum Bilden der Leitung beim Betonieren des Gründungselementes in diesem vorgesehen wird. Die Leitung ist vorzugsweise unten geschlossen. Insbesondere bei größeren Gründungselementen können auch mehrere Leitungen verwendet werden, welche verteilt über den Querschnitt angeordnet sind. Die Leitung erstreckt sich dabei bis zum oberen Ende des Gründungselementes. Bei Vorliegen einer Fehlstelle in dem Gründungselement kann dann über eine Schneideinrichtung die vorhandene Leitung im Bereich der Fehlstelle geöffnet werden, so dass ein Zugang zu der Fehlstelle gebildet wird. Die Fehlstelle kann so dann durch Einleiten eines aushärtenden Füllmediums saniert und behoben werden.
Das zeit- und kostenaufwändige Erstellen einer zusätzlichen Bohrung außerhalb oder innerhalb des Gründungselementes kann dabei entfallen. Damit werden auch Beeinträchtigungen an der Mantelreibung oder im Betongefüge des Gründungselementes vermieden. Zudem kann eine Sanierung auch bei sehr tiefen Gründungselementen mit Tiefen von über 50 Meter zielgenau erfolgen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass durch das Füllmedium Schadmaterial aus der Fehlstelle ausgespült und aus dem Gründungselement abgefördert wird. Bei Gründungselementen im Boden besteht die Gefahr, dass etwa von der Bohrlochwandung Bodenmaterial noch vor dem Auffüllen des Bohrloches in den Bohrraum gelangt. Dieses unerwünschte Bodenmaterial kann eine Fehlstelle beim Betonieren in dem Gründungselement bilden. Durch ein entsprechendes Einströmen des Füllmediums kann dabei dieses Schadmaterial zunächst aus der Fehlstelle ausgespült und über die Leitungseinrichtung aus dem Gründungselement abgefördert werden. Nach dem Entfernen des Schadmateriales kann das aushärtende Füllmaterial die Fehlstelle ausfüllen und so ein homogenes festes Gefüge in dem Gründungselement bilden.
Das Ausspülen des Schadmateriales kann grundsätzlich über dieselbe Leitung erfolgen, über welche auch das aushärtende Füllmedium eingebracht wird. So kann das Füllmedium über eine lanzenförmige Zuführeinrichtung, welche sich entlang der Zuleitung erstreckt, eingeleitet werden, während das Schadmaterial in dem verbleibenden Ringraum zwischen der lanzenförmigen Zuführeinrichtung und der Zuleitung rückgeführt wird.
Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass mindestens eine Zuleitung und mindestens eine Ableitung vorgesehen werden, zwischen denen die Fehlstelle im Gründungselement liegt, dass die mindestens eine Zuleitung und die mindestens eine Ableitung im Bereich der Fehlstelle geöffnet werden, wobei ein Durchgang durch die Fehlstelle von der Zuleitung zu der Ableitung geschaffen wird, und dass über die mindestens eine Zuleitung das Füllmedium zur Fehlstelle und das Schadmaterial aus der Fehlstelle über die mindestens eine Ableitung geleitet werden. Diese Ausführungsvariante ist insbesondere für größere oder rissartige Fehlstellen geeignet, welche einen gerichteten Strömungsfluss erlauben. Auf diese Weise können auch größere Fehlstellen zuverlässig saniert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorteilhaft, dass zum Bilden der Leitung beim Herstellen, insbesondere Betonieren, ein Rohr in das Gründungselement eingesetzt wird. Insbesondere können ein oder mehrere Rohre aus Metall oder Kunststoff an dem Bewehrungskorb befestigt sein, welcher nach dem Auffüllen des Aushubloches mit dem Betonmaterial in das noch weiche Betonmaterial eingesetzt wird. Auf diese Weise können ein oder mehrere Leitungen effizient erstellt werden.
Insbesondere ist es auch möglich, dass die Rohre nicht nur zur Sanierung sondern auch zu anderen Zwecken eingesetzt werden. So können als Leitungen Stahlrohre verwendet werden, welche etwa zur Durchführung eines sogenannten CHUM-Verfahrens (Crosshole Ultrasonic Measurement-Verfahren) eingesetzt werden. Mit diesem Messverfahren können die Struktur und Fehlstellen im Gründungselement ermittelt werden.
Das erfindungsgemäße Sanierungsverfahren kann an den unterschiedlichsten Gründungselementen eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist es, dass das Gründungselement als ein Bohrpfahl oder ein Fräswandpanel ausgebildet wird. Das Fräswandpanel kann etwa zum Bilden einer Schlitz- oder Dichtwand vorgesehen sein. Insbesondere bei der Erstellung des Gründungselementes in einem Betonmischverfahren, bei welchem auch Bodenmaterial zum Erzeugen des Betonmaterials für das Gründungselement verwendet wird, kann eine erhöhte Gefahr von Fehlstellenbildungen vorliegen. Somit können auch bei derartigen Gründungselementen schnell und zuverlässig Sanierungen durchgeführt werden.
Hinsichtlich des Erzeugens einer Öffnung in der Wand der Leitung können grundsätzlich verschiedene Verfahren eingesetzt werden, etwa ein Auffräsen oder Aufbohren. Bei Leitungen aus Kunststoff ist auch ein Öffnen durch Aufschmelzen durchführbar. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass zum Öffnen der Leitung eine Hochdrucklanze in die Leitung eingeführt wird oder dass über die Hochdrucklanze ein Schneidmedium unter Hochdruck zugeführt wird, welches eine Wand der Leitung durchschneidet. Derartige Hochdrucklanzen können zuverlässig auch in größeren Tiefen eingesetzt werden.
Als Schneidmedium kann nahezu jedes beliebige Fluid eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass als Schneidmedium Wasser oder das Füllmedium verwendet wird.
Hinsichtlich des Füllmediums kann grundsätzlich je nach Anwendungsfall eine geeignete aushärtbare Suspension in die Fehlstelle eingespritzt werden. In bestimmten Fällen kann dies ein Kunststoffharz sein. Bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass als Füllmedium eine Zementsuspension verwendet wird. Die Zementsuspension ist in vorteilhafter Weise dabei so auf das Betongefüge des Gründungselementes abgestimmt, dass nach Aushärtung der Zementsuspension ein besonders homogenes Gefüge über die sanierte Fehlstelle hinweg gegeben ist. Dabei kann auch eine gewisse Menge Schadmaterial als Füllstoff verbleiben, welches von der Zementsuspension umflossen und eingebunden wird.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorteilhaft, dass in die Leitung eine Messeinrichtung zum Ermitteln der Fehlstelle eingesetzt wird. Insbesondere ist die Messeinrichtung eine zerstörungsfreie Messeinrichtung, insbesondere auf Ultraschallbasis. So kann zunächst die mindestens eine Leitung zum Ermitteln der Fehlstelle verwendet werden. Anschließend kann die Messeinrichtung wieder aus der Leitung entfernt und dann gegebenenfalls eine Sanierung einer ermittelten Fehlstelle durchgeführt werden. Grundsätzlich können in die Leitung auch andere Messeinrichtungen vor oder nach dem Sanieren eingebracht werden.
Hinsichtlich der Anordnung zum Sanieren eines Gründungselementes aus Betonmaterial wird die eingangs genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass beim Bilden eines Gründungselementes mindestens eine Leitung in dem Gründungselement eingesetzt ist, dass eine Schneideinrichtung vorgesehen ist, mit welcher in der mindestens einen Leitung im Bereich der zu sanierenden Fehlstelle im Gründungselement eine Öffnung erzeugbar ist, welche einen Zugang zu der Fehlstelle bildet, und dass eine Zuführeinrichtung zum Einleiten eines aushärtenden Füllmediums über die Leitung in die Fehlstelle vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung kann insbesondere das vorausgehend beschriebene Verfahren durchgeführt werden. Es werden die entsprechenden Vorteile mit der erfindungsgemäßen Anordnung erzielt.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass mindestens eine Zuleitung und mindestens eine Ableitung angeordnet sind, zwischen denen die Fehlstelle im Gründungselement liegt, dass über die Zuführleitung mittels der Zuführeinrichtung das aushärtbare Füllmedium in die Fehlstelle einleitbar ist und dass über die mindestens eine Ableitung Schadmaterial aus der Fehlstelle nach außerhalb des Gründungselementes ableitbar ist. Auf diese Weise können auch größere Fehlstellen und größere Mengen Schadmaterial effizient aus dem erstellten Gründungselement abgefördert und die Fehlstelle damit saniert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Leitung als ein Rohr ausgebildet ist, welches an einem Bewehrungskorb befestigt ist, welcher beim Bilden des Gründungselementes in das Gründungselement eingesetzt ist. Die Leitung ist dabei am unteren Ende geschlossen und ist gegenüber dem noch nicht festen, zähflüssigen Material des Gründungselementes dicht ausgebildet. Vorzugsweise ist das Rohr aus Metall oder Kunststoff gebildet und entlang der Streben des metallischen Bewehrungskorbes angeordnet. Es können auch mehrere Leitungen verteilt über den Querschnitt des Gründungselementes angeordnet sein. Mit dem relativ schweren Bewehrungskorb können somit ein oder mehrere Leitungen positionsgenau im Gründungselement vorgesehen werden.
Zum Öffnen der Leitung im Bereich der Fehlstelle kann grundsätzlich jede geeignete Schneideinrichtung zum Einsatz kommen. Bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass die Schneideinrichtung eine in die Leitung einsetzbare Hochdrucklanze aufweist, über welche mittels einer Pumpe ein Schneidmedium zum Durchschneiden einer Wand der Leitung im Bereich der Schadstelle unter Hochdruck förderbar ist. Abhängig vom Material der Leitung kann beispielsweise Wasser als Schneidmedium mit einem Druck von bis zu 100 bar und darüber hinaus zur Öffnung der Leitungswand vorgesehen werden. Mit dem Schneidmedium kann nicht nur die Wand sondern auch ein Zugang zu der Fehlstelle durch das Material des Gründungselementes geschaffen werden. Das nachfolgende Füllmedium kann vorzugsweise über dieselbe Hochdrucklanze oder über eine andere Zuführeinrichtung der Fehlstelle zugeführt werden. Insgesamt kann auch die Zu- oder Ableitung verfüllt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass eine Messeinrichtung, insbesondere eine Ultraschallmesseinrichtung, vorgesehen ist, welche zum Ermitteln der Fehlstelle in die Leitung einsetzbar ist. Die Messeinrichtung kann dabei ebenfalls schlauchartig mit einem Messkopf gestaltet sein, um Fehlstellen in der Struktur des erstellten Gründungselementes festzustellen. Nach einer Vermessung der gesamten Struktur des Gründungselementes kann die Messeinrichtung aus der Leitung wieder entfernt werden. Anschließend kann dann gegebenenfalls eine Sanierung über die Leitung gemäß der Erfindung erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche stark schematisiert in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Gemäß den
Nach Feststellung der Fehlstelle 40 durch eine grundsätzlich bekannte Messeinrichtung, welche insbesondere nach dem Ultraschallprinzip arbeitet, kann eine Sanierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgen. Von den insgesamt vier eingebrachten Leitungen 20 werden eine erste Leitung 20 als Zuleitung 22 und eine zweite Leitung 20 als Ableitung 24 ausgewählt. Im Bereich der Fehlstelle 40 werden die jeweiligen Wände 21 der Zuleitung 22 und der Ableitung 24 zum Bilden eines Zugangs 38 zu der Fehlstelle 40 durchbrochen. Hierzu kann eine nicht dargestellte Hochdruckschneideinrichtung eingesetzt werden.
Über die Zugänge 38 wird durch die Fehlstelle 40 ein Durchgang 36 gebildet. Ein Füllmedium, insbesondere einer Betonsuspension, wird über die Zuleitung 22 von der Erdoberfläche über eine nicht dargestellte Pumpe in die Fehlstelle 40 eingeleitet. Aufgrund der gebildeten Ableitung 24 kann die Suspension durch die Fehlstelle 40 strömen und unerwünschtes Schadmaterial aus der Fehlstelle 40 durch die Ableitung 24 nach oben aus dem Gründungselement 10 herausfördern.
Nachdem das Schadmaterial hinreichend aus der Fehlstelle 40 herausgefördert ist, wird die weitere Zuführung beendet. Die Fehlstelle 40 ist mit dem Füllmedium verfüllt, welches aushärten kann. Auch das in der Zuleitung 22 und der Ableitung 24 verbliebende Füllmaterial kann aushärten und so insgesamt die Stabilität des Gründungselementes 10 erhöhen. Grundsätzlich kann zum Herausspülen des Schadmateriales auch ein abweichendes Medium, etwa Wasser, verwendet werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist in den
Über diese an die Fehlstelle 40 angrenzende Zuleitung 20 wird eine rohrförmige Zuleitung 22 eingesetzt, welche durchmesserkleiner als die rohrförmige Leitung 20 ist. Durch Öffnen einer Wand 21 der Leitung 20 im Bodenbereich wird so ein erster Zugang 38a zur Fehlstelle 40 geschaffen. Über diesen Zugang 38a kann ein Füllmedium in die Fehlstelle 40 eingeleitet werden.
Aufgrund der durchmesserkleineren Ausgestaltung der Zuleitung 22 in der durchmessergrößeren Leitung 20 wird ein Ringraum gebildet, welcher als Ableitung 24 dienen kann. Durch Ausbilden eines weiteren zweiten Zuganges 38b oberhalb des ersten Zuganges 38a wird eine weitere, obere Öffnung zu der Fehlstelle 40 geschaffen. Auf diese Weise ist ein Durchgang 36 zwischen dem ersten unteren Zugang 38a der Zuleitung 22 und dem zweiten oberen Zugang 38b der Ableitung 24 gebildet. Somit kann auch in diesem Ausführungsbeispiel bei Verwendung nur einer Leitung 20 ein Austragen von Schadmaterial aus der Fehlstelle 40 über die Ableitung 24 erfolgen, während gleichzeitig Füllmedium über die Zuleitung 22 in die Fehlstelle 40 einströmt.
Die Erfindung kann zur Sanierung von allen Arten von Gründungselementen, also von im Boden erstellten Bauwerkskörpern, eingesetzt werden.