NL1007690C2 - Werkwijze en inrichting voor het in een ondergrond aanbrengen van een paal. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor het in een ondergrond aanbrengen van een paal

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor he in hoofdzaak trillingsvrij in een ondergrond aanbrengen van een slank, staand element, in het bijzonder een paal met een verbrede voet.

5 Het gebruik van een funderingspaal teneinde een constructie die op een slappe ondergrond gebouwd wordt te ondersteunen is algemeen bekend. Een dergelijke funderingspaal wordt in het algemeen over een zodanige lengte in de slappe ondergrond gebracht dat het onderste 10 uiteinde daarvan op een stabiele bodemlaag komt te rusten. Een probleem dat zich daarbij voordoet is dat de toelaatbare belasting van de paal in het algemeen aanzienlijk hoger is dan de draagkracht van de dragende bodemlaag waarop deze paal komt te rusten. Zo heeft een 15 gemiddelde funderingspaal een maximaal toelaatbare belasting van zo'n 150 tot 200 kgf/cm2 (14,7 tot 19,6 MPa) , terwijl de draagkracht van een zandbodem bijvoorbeeld maar in de orde van 50 kgf/cm2 (4,9 MPa) bedraagt. Dit heeft tot gevolg dat een dergelijke funderingspaal in 20 feite buitengewoon ondoelmatig gebruikt wordt, omdat deze slechts tot een kwart of eenderde van zijn sterkte belast kan worden.

Derhalve is reeds voorgesteld dergelijke funderingspalen te voorzien van een verbrede voet, waar-25 door de drukkracht vanuit de paal over een groter oppervlak in de dragende laag verspreid kan worden en dus een grotere belasting kan worden opgenomen. In de praktijk zal zo'n verbreding bestaan uit een verdubbeling van de diameter van de paal aan zijn onderzijde, omdat daardoor 30 immers het dragend oppervlak verviervoudigd wordt. Een dergelijke funderingspaal met verbrede voet is al bekend onder de naam "Franki-paal" welke in de praktijk gevormd wordt door het in de ondergrond aanbrengen van een tijde- 2 lijk afgesloten, aan de onderzijde open buis, waarin een betonmassa gestort wordt, die wanneer deze aardvochtig is door middel van een heibewerking uit de buis geslagen wordt ter vorming van de verbrede voet. Daarna wordt de 5 rest van de paal gevormd en de wapening aangebracht, waarbij de buis uit de bodem omhoog getrokken wordt.

Een nadeel van de bekende werkwijze voor het vormen van de "Franki-paal" is dat het heien van de verbrede voet niet in alle gevallen praktisch of zelfs 10 toegestaan is. Dit geldt met name wanneer de paal geplaatst wordt in een bebouwd en/of bewoond gebied.

Daarnaast wordt in het Zwitserse octrooischrift 4 90 578 de vorming beschreven van een paal met een verbrede voet, waarbij een holle buis met beton wordt 15 gevuld en door middel van perslucht onder druk wordt gebracht. De met beton onder druk gevulde buis wordt dan in de grond geheid. Na het bereiken van de gewenste diepte wordt de buis iets omhoog getrokken, waarbij tegelijkertijd de luchtdruk verhoogd wordt, waardoor het 20 beton aan de onderzijde van de buis opzij wordt weggedrukt onder vorming van een verbrede voet.

De uitvinding heeft nu tot doel een verbeterde werkwij ze van de hiervoor beschreven soort te verschaffen. Daartoe biedt de uitvinding een werkwijze 25 welke de stappen omvat van: het in hoofdzaak trillingsvrij in de ondergrond brengen van een buis waarvan de diameter in hoofdzaak overeenkomt met die van het aan te brengen element, het althans aan de onderzijde openen van de 30 buis, het door de buis in de ondergrond brengen van | een het element vormend materiaal, het in zijn plastisch vervormbare toestand met kracht aan de onderzijde van de buis zijdelings in de 35 ondergrond dwingen van het materiaal ter vorming van de verbrede voet, en het uit de ondergrond verwijderen van de buis onder vorming van het lichaam van het element.

; ^ ηΑ '·;· g f5 g 3

Door dus het materiaal als plastische betonmassa met name zijdelings in de ondergrond te dwingen, kan de paal nagenoeg geheel trillingsvrij gevormd worden. Dit in tegenstelling tot de bekende 5 werkwijze, waarbij men door middel van het uitheien van aardvochtig materiaal, dat wil zeggen door een dynamische bewerking, materiaal in de bodem dwingt.

Bij voorkeur wordt het plastisch vervormbare materiaal onder de buis zijdelings in de ondergrond 10 gedwongen door het daarop uitoefenen van een constante of geleidelijk veranderende drukkracht. Zo wordt de verbrede voet gevormd in een nagenoeg statisch procédé, waardoor trillingen en daarmee samenhangende nadelen worden vermeden. Voor het uitoefenen van de drukkracht kan 15 gebruik gemaakt worden van een tot onder de buis verplaatsbare plunjer of van een met de buis verbonden perspomp.

De uitvinding betreft ook een inrichting voor het uitvoeren van de hiervoor beschreven werkwijze. Een 20 dergelijke inrichting is volgens de uitvinding voorzien van: ten minste één buis waarvan de diameter in hoofdzaak overeenkomt met die van het aan te brengen element, 25 middelen voor het in hoofdzaak trillingsvrij in een ondergrond brengen van de buis, middelen voor het in de buis brengen van een het element vormend materiaal, middelen voor het met kracht onder de buis 30 zijdelings in de ondergrond dwingen van het materiaal, en middelen voor het uit de ondergrond verwijderen van de buis.

De middelen voor het zijdelings verdringen van het plastisch vervormbare materiaal zijn bij voorkeur 35 ingericht voor het op het materiaal uitoefenen van een constante of geleidelijk veranderende drukkracht. Deze middelen kunnen gevormd worden door een tot onder de buis verplaatsbare plunjer of een als zodanig fungerende, i η n ' - C; ,1 , ‘ J i '•v ^ 4 afsluitbare binnenbuis. De middelen voor het zijdelings verdringen van het plastisch vervormbare materiaal kunnen echter ook gevormd worden door een boven de grond geplaatste pomp waarmee het materiaal onder druk in de 5 buis geperst wordt.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een aantal voorbeelden, waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekeningen, waarin: figuur 1 een gedeeltelijk opengewerkt 10 schematisch perspectivisch aanzicht is van een deel van een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting voor het ; vormen van een paal met verbrede voet, welke voorzien is van een afzonderlijke plunjer, figuur 2 een met figuur 1 overeenkomend 15 aanzicht is van een alternatieve uitvoeringsvorm van de inrichting met een als plunjer fungerende afsluitbare binnenbuis, figuur 3 een met figuren 1 en 2 overeenkomend aanzicht van een tweede alternatieve uitvoeringsvorm, 20 waarbij eveneens een afsluitbare binnenbuis als plunjer fungeert, figuur 4 een met de voorgaande figuren overeenkomend aanzicht is van een derde alternatieve uitvoeringsvorm, met een perspomp in plaats van een 25 plunjer, en figuur 5 schematisch de belangrijkste stappen van de werkwij ze volgens de uitvinding toont.

Een inrichting 1 voor het in een ondergrond 2 aanbrengen van een staand, slank element, in het 30 bijzonder een paal 3 met een verbrede voet 4 omvat een in de ondergrond 2 aan te brengen buitenste buis 5, waarvan de diameter in hoofdzaak overeenkomt met de diameter van de te vormen paal 3. De inrichting 1 omvat verder (hier niet getoonde) middelen voor het in de ondergrond 2 35 brengen van de buis 5, bijvoorbeeld een boorinstallatie of schroefinstallatie.

In het getoonde voorbeeld is in de buitenbuis 5 een binnenbuis 6 neergelaten, waarin een plunjer 7 op en . 1007690 5 neer beweegbaar is tot onder de buizen 5, 6. Deze plunjer 7 kan bijvoorbeeld gevormd worden door een zeer zwaar blok dat aan een kabel 8 is opgehangen, maar kan ook de gedaante hebben van een aandrukelement, dat door een 5 drukstang of door middel van vloeistofdruk omlaag geduwd wordt. Tussen de plunjer 7 en de binnenwand van de binnenbuis 6 is een afdichting 9 aangebracht teneinde te voorkomen dat betonmassa tussen de plunjer 7 en de binnenbuis 6 ontwijkt wanneer daarop druk uitgeoefend 10 wordt. Tussen de buitenbuis 5 en de binnenbuis 6 wordt een ringvormige ruimte 10 gevormd, waarin het materiaal 11 waarvan de paal 3 gevormd moet worden gestort of gepompt wordt volgens pijl S. In deze ringvormige ruimte 10 wordt ook de wapening 12 neergelaten, welke de paal 3 15 mede zijn uiteindelijke sterkte verleent. De ringvormige ruimte is afsluitbaar door een afsluitorgaan 13 of -wanneer het materiaal 11 van de paal gepompt wordt -eventueel door een afsluiter op de materiaalpomp.

De buitenbuis 5 wordt in de ondergrond 2 20 gebracht tot deze een draagkrachtige bodemlaag 14 ontmoet. Vervolgens wordt het materiaal 11 in de ringvormige ruimte 10 gestort of gepompt en de ruimte afgesloten door het orgaan 13. Dan wordt de buis 5 in zijn geheel over een bepaalde hoogte gelicht, waarbij 25 tegelijkertijd de achterblijvende ruimte gevuld wordt met het materiaal (fig. 5A). Daarna wordt met behulp van de plunjer 7 druk uitgeoefend op het materiaal 11, terwijl dit nog plastisch vervormbaar is. Het materiaal 11 wordt met kracht zijdelings weggeperst door de plunjer 7 die 30 geleidelijk tot onder de buitenbuis 5 naar beneden wordt gedrukt. Daarbij wordt de omringende ondergrond 2 wegdrukt, zodat een voet 4 gevormd wordt die uitsteekt buiten de buitenbuis 5. De plunjer 7 wordt heen en weer bewogen, waarbij de daardoor gevormde ruimte steeds wordt 35 gevuld met materiaal 11 (fig. 5C, D). Doordat het materiaal 11 tijdens het op en neer bewegen van de plunjer 7 nog zeer zacht is, leidt deze beweging niet tot schokken of trillingen in de ondergrond 2.

1007690 6

Nadat de voet 4 gevormd is wordt de buitenbuis 5 geleidelijk uit de ondergrond 2 teruggetrokken, terwijl een constante, eventueel hydrostatische druk op de aangevoerde betonmassa 11 uitgeoefend wordt, waardoor het 5 lichaam van de paal 3 gevormd wordt. Wanneer uiteindelijk de gehele paal 3 gevormd is zullen dus de buizen 5 en 6 boven de grond 16 staan.

Bij een alternatieve uitvoeringsvorm van de inrichting 21 (figuur 2) is de binnenbuis 6 eveneens vast 10 ten opzichte van de buitenbuis 5, maar wordt de daartussen gevormde ringvormige ruimte 10 niet gebruikt voor het toevoeren van materiaal 11. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een tweede, nog binnen de binnenbuis 6 gelegen buis 27 die tegelijkertijd fungeert als 15 plunjer. In deze beweegbare plunjerbuis 27 wordt ook de wapening 12 geplaatst. De plunjerbuis 27 is in het getoonde voorbeeld aan zijn bovenzijde afsluitbaar door middel van een afsluitelement 23. In plaats daarvan kan -indien gebruik gemaakt worden van een materiaalpomp - ook 20 een afsluiter op de pomp toegepast worden. Voor het uitoefenen van een drukkracht op het plastisch vervormbare materiaal 11 wordt de plunjerbuis 27 door middel van het orgaan 23 afgesloten en daarna naar beneden gedrukt. Als gevolg van het afsluitorgaan 23 kan 25 het in de plunjerbuis 27 aanwezige materiaal niet ontsnappen, waardoor bij een neergaande beweging van de plunjerbuis 27 een toenemende druk wordt opgebouwd. De buitenbuis 5 dient hierbij dus slechts voor het vormen van een holte met de gewenste diameter.

30 Bij een tweede variant van de inrichting 31 (figuur 3) is geen afzonderlijke binnenbuis 6 aanwezig, I maar is de plunjerbuis 27 rechtstreeks verplaatsbaar opgenomen in de buitenbuis 5. Voor het overige werkt deze variant net als het eerste alternatief dat weergegeven is 35 in figuur 2.

In plaats van een in de buis 5 verplaatsbare plunjer kan voor het uitoefenen van een drukkracht ook gebruik gemaakt worden van een boven de grond 16 1 '> Q0768 0 7 geplaatste pomp 37, waardoor het materiaal 11 onder druk via een leiding 42 in de buitenbuis 5 geperst wordt (figuur 4). Doordat deze uitvoering geen in de buis 5 beweegbare onderdelen vergt is hij constructief 5 eenvoudiger. Daarbij dient bedacht te worden dat de buis 5 zich vaak over enkele tientallen meters in de ondergrond 2 zal uitstrekken. Daar staat tegenover dat de pomp 37 een relatief hoog vermogen zal vergen.

Met de inrichtingen als hiervoor beschreven en 10 getoond in de figuren is het mogelijk een paal 3 met een verbrede voet 4 op geheel of nagenoeg trillingsvrije wijze in een slappe ondergrond 2 aan te brengen. Daarbij wordt gebruik gemaakt van het inzicht dat het materiaal 11 van de paal zolang dit plastisch vervormbaar is 15 eenvoudig statisch of nagenoeg statisch onder druk gebracht kan worden, waardoor geen slag- of heibewerkingen nodig zijn.

Hoewel de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding hiervoor beschreven zijn aan de hand van een 20 aantal voorbeelden, zal het de deskundigen duidelijk zijn dat deze daartoe niet beperkt zijn. Zo behoeft het slanke, staande lichaam niet een paal te vormen, maar kan dit ook bijvoorbeeld ook als drainagekolom fungeren. Daarbij wordt dan als materiaal geen beton of mortel 25 gebruikt, maar grind of zand dat onder druk in de buitenbuis 5 naar beneden geblazen of gedrukt kan worden.

De omvang van de onderhavige uitvinding wordt derhalve uitsluitend bepaald door de bijgevoegde conclusies.

1007320

Claims (10)

1. Werkwijze voor het in hoofdzaak trillingsvrij in een ondergrond aanbrengen van een slank, staand element, in het bijzonder een paal met een verbrede voet, omvattende de stappen van: 5 het in hoofdzaak trillingsvrij in de ondergrond brengen van een buis waarvan de diameter in hoofdzaak overeenkomt met die van het aan te brengen element, het althans aan de onderzijde openen van de buis, 10 het door de buis in de ondergrond brengen van een het element vormend materiaal, het in zijn plastisch vervormbare toestand met kracht aan de onderzijde van de buis zijdelings in de ondergrond dwingen van het materiaal ter vorming van de 15 verbrede voet, en het uit de ondergrond verwijderen van de buis onder vorming van het lichaam van het element.

2. Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk, dat het materiaal onder de buis zijdelings in de 20 ondergrond gedwongen wordt door het daarop uitoefenen van een constante drukkracht.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de drukkracht wordt uitgeoefend door het tot onder de buis naar beneden verplaatsen van ten minste één 25 plunjer.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de plunjer gevormd wordt door een in de buis verplaatsbare, afsluitbare binnenbuis.

5. Werkwijze volgens conclusie 2, met het 30 kenmerk, dat de drukkracht wordt uitgeoefend door middel van een pomp waarmee materiaal onder druk in de buis geperst wordt.

6. Inrichting voor het in hoofdzaak trillingsvrij in de ondergrond aanbrengen van een slank, j Γ' -· '· ΓΊ 1 ? - staand element, in het bijzonder een paal met een verbrede voet, voorzien van: ten minste één buis waarvan de diameter in hoofdzaak overeenkomt met die van het aan te brengen 5 element, middelen voor het in hoofdzaak trillingsvrij in een ondergrond brengen van de buis, middelen voor het in de buis brengen van een het element vormend materiaal, 10 middelen voor het met kracht onder de buis zijdelings in de ondergrond dwingen van het materiaal, en middelen voor het uit de ondergrond verwijderen van de buis.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het 15 kenmerk, dat de middelen voor het zijdelings verdringen van het materiaal ingericht zijn voor het op het materiaal uitoefenen van een constante drukkracht.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de middelen voor het zijdelings verdringen 20 van het materiaal ten minste één tot onder de buis verplaatsbare plunjer omvatten.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de plunjer gevormd wordt door een in de buis verplaatsbare, afsluitbare binnenbuis.

10. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de middelen voor het zijdelings verdringen van het materiaal een met de buis verbonden materiaalpomp omvatten. * ! uV ‘ ' '