NL9202008A - Werkwijze voor het trillingsvrij in de grond aanbrengen van een funderingspaal, alsmede inrichting voor het toepassen van de werkwijze. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het trillingsvrij in de grond aanbrengen van een funderingspaal, alsmede inrichting voor het toepassen van de werkwijze

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het trillingsvrij in de grond aanbrengen van een funderingspaal met slanke doorsnede en verbrede paalvoet, welke werkwijze omvat het onder axiale druk roterend in de grond drijven van een aan de onderzijde door middel van een afsluitorgaan afgesloten, op het buitenmantelvlak van spiraalvormige wikkelingen voorziene boorbuis totdat het afsluitorgaan over een zekere afstand in een draagkrachtige grondlaag is doorgedrongen het vervolgens vergroten van de afstand tussen de onderrand van de boorbuis en de punt van het daarin aangebrachte afsluitorgaan en het in het aldus gevormde boorgat aanbrengen van een voorgefabriceerde slanke funderingspaal, waarvan de doorsnede aanzienlijk geringer is dan die van de boorbuis, waarbij het ondereinde van de funderingspaal komt te rusten op het afsluitorgaan.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 88.02318. Nadat de boorbuis bij deze bekende werkwijze over een zekere afstand in een draagkrachtige grondlaag is doorgedrongen en het gevormde boorgat ten dele met zwelbeton is gevuld, wordt de boorbuis in opwaartse richting teruggeschroefd, zodat een in het gevormde boorgat aangebrachte, voorgefabriceerde, slanke funderingspaal wordt omgeven door een boorgat, waarin zwelbeton is gestort. Deze zwelbeton vormt de verbrede paalvoet, die zich enerzijds moet hechten aan de funderingspaal en anderzijds met zijn buitenmantel komt aan te liggen tegen de wand van het door de boorbuis gemaakte boorgat.

Het draagvermogen van de funderingspaal wordt in belangrijke mate bepaald door het vermogen van de verbrede paalvoet krachten over te brengen op de omgevende grondlaag, die echter door de boorbuis is verstoord en daardoor een geringe samenhang heeft verkregen. Deze geringere samenhang wordt door de paalvoet van zwelbeton onvoldoende gecompenseerd. Op het theoretische draagvermogen van de verbrede paalvoet moet dientengevolge een reductiefactor worden toegepast, die b.v. ongeveer 0,7 kan bedragen. Om er voor te zorgen dat de verbinding tussen slanke funderingspaal en gestorte paalvoet voldoende groot is moet de lengte van de gestorte paalvoet groter worden gekozen dan nodig zou zijn voor het overdragen van draagvermogen op de omgevende grondlaag. Een slanke funderingspaal heeft ook bij afwezigheid van specifieke heiwapening voldoende draagvermogen te leveren voor de daarop aan te brengen belasting. Voor het transport van een dergelijke, slanke funderingspaal is doorgaans een afzonderlijke transportwapening nodig. Slanke funderingspalen hebben verder het voordeel dat zij met vrucht kunnen worden toegepast in grondlagen met negatieve kleef.

De uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen waarbij het draagvermogen van de verbrede paalvoet per oppervlakte-eenheid groter is dan het draagvermogen volgens de hierboven omschreven werkwijze, zodat de reductiefactor niet behoeft te worden toegepast. De werkwijze volgens de uitvinding is daartoe gekenmerkt doordat het afsluitorgaan een voorgevormde hol-cilindrische ver-dringingspunt is met een lengte van tenminste 2x de buitendiameter, die in het uiteinde van de boorbuis is opgenomen en de verbrede paalvoet vormt waarbij de afstand tussen de onderrand van de boorbuis en de punt van de paalvoet na het binnendringen in een draagkrachtige grondlaag wordt vergroot doordat de paalvoet roterend in de draagkrachtige grondlaag wordt gedrukt over een afstand van tenminste 2x de buitendiameter van de paalvoet.

Doordat het afsluitorgaan bestaat uit een voorgevormde, cilindrische verdringingspunt, die na het bereiken van een draagkrachtige grondlaag over een bepaalde afstand verder in de grond wordt gedrukt, wordt de voorgevormde verdringingspunt omgeven door een grondlaag, die niet is verstoord door het uiteinde van de boorbuis, zodat een groter draagvermogen door het aldus gevormde afsluitorgaan op de omgevende grond kan worden overgebracht.

In de Nederlandse octrooiaanvrage 78.15059 is een werkwijze beschreven, waarbij de funderingspaal nadat deze over enige afstand in een draagkrachtige grondlaag is doorgedrongen over korte afstand verder in de grond wordt gedrukt met behulp van een hydraulische systeem, dat bovenop de funderingspaal aangrijpt. Daarbij moet op de funderingspaal een kracht worden uitgeoefend die ongeveer 3x het beoogde draagvermogen van de funderingspaal bedraagt, zodat met name de kniksterkte van de funderingspaal aanzienlijk groter moet zijn dan een slanke funderingspaal kan opleveren. Bij deze bekende werkwijze is het over korte afstand in de grond drukken van de funderingspaal bedoeld om de grond, die de paalpunt omgeeft te verdichten en aldus een zekere zetting te verkrijgen. Bij het terugschroeven van de boorbuis wordt de de paalpunt omgevende grond weer ontspannen, zodat alsnog een reductiefactor op het draagvermogen moet worden toegepast. Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt slechts het afsluitorgaan roterend verder in de draagkrachtige grondlaag gedreven, waarbij de krachten op het afsluitorgaan worden uitgeoefend en niet op het uiteinde van de funderingspaal. De daarbij uitgeoefende axiale kracht is aanzienlijk geringer dan het beoogde draagvermogen.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het toepassen van de bovenomschreven werkwijze, welke inrichting een boorbuis omvat, die op het buitenmantelvlak van spiraalvormige windingen is voorzien. Volgens de uitvinding is deze bekende inrichting geschikt voor het toepassen van de werkwijze doordat binnen de boorbuis een binnenbuis is aangebracht, die over een beperkte afstand in axiale richting ver schuifbaar is en in twee drukoverbrengende standen met de boorbuis koppelbaar is.

De werkwijze volgens de uitvinding en uitvoeringsvormen van de inrichting, geschikt voor het toepassen daarvan worden aan de hand van de tekening nader toegelicht. Hierin toont: fig. 1 het uiteinde van de boorbuis, op het moment dat deze bij een draagkrachtige grondlaag is aangekomen; fig. 2 de inrichting volgens fig. 1 met teruggeschroefde boorbuis; fig. 3 het afsluitorgaan van de boorbuis in in de draagkrachtige grondlaag gedrukte toestand; en fig. 4-6 een variant van de inrichting volgens de fig. 1-3.

In Fig. 1 is het uiteinde van een op zichzelf bekende boorbuis 1 weergegeven, welke boorbuis 1 op het buitenmantel-vlak is voorzien van spiraalvormige wikkelingen 13. De boorbuis 1 is aan de onderzijde afgesloten door een voorgefabriceerde verdringingspunt of paalvoet 2 van beton of staal, welke met zijn punt 3 juist buiten het uiteinde van de boorbuis 1 uitsteekt. De punt 3 is voorzien van verdringings-vlakken 14. Binnen de paalvoet 2 is een cilindrische uitsparing 4 aanwezig, die gedeeltelijk met mortel 12 is gevuld. De axiale lengte van de paalvoet 2 is tenminste tweemaal de buitendiameter daarvan.

In de boorbuis 1 is een binnenbuis 5 axiaal verschuifbaar opgenomen, waarvan de onderrand 16 nagenoeg aanligt tegen de bodem 15 van de uitsparing 4 in de paalvoet 2. De binnenbuis 5 is op het buitenmantelvlak voorzien van een drukring 18, die aanligt tegen de bovenrand van de paalvoet 2. Boven de drukring 18 is op de binnenbuis 5 een aanslagring 17 aangebracht, waarbij de axiale afstand tussen de ringen 17, 18 enigermate groter is dan de axiale lengte van de paalvoet 2. Tussen de ringen 17, 18 zijn regelmatig over de omtrek verdeelde, axiaal verlopende ruggen 6 aangebracht, die nabij de ring 17 in omtreksrichting over enige afstand zijn verschoven ter vorming van een slotkast 7. Tussen het verschoven ringdeel 7 en de rug 6 bevindt zich een in omtreksrichting verlopend ringdeel 9. Twee naburige ruggen 6 begrenzen een axiaal verlopende sleuf.

De drukring 18 kan worden gevormd door twee afzonderlijke ringen 18, waartussen een geleidings- en afdichtring 19 is opgesloten. Deze geleidingsafdichtring 19 ligt aan tegen het binnenoppervlak van de hoorbuis 1 en verhindert tevens het binnendringen van grondwater in de uitsparing 4 van de paal-voet 2. De hoorbuis 1 is op het binnenmantelvlak voorzien van vaste spieën 8, die verschuifbaar zijn opgenomen in deze axiale sleuven en druk kunnen uitoefenen op de drukring 18 teneinde op deze wijze bij roterende hoorbuis 1 de paalvoet 2 in de bodem te kunnen drukken. In een ten opzichte van de binnenbuis 5 verschoven positie van de hoorbuis 1 kunnen de spieën 8 de in fig. 2 weergegeven stand innemen, waarbij de onderrand van de spieën 8 aanligt op het ringdeel 9, in welke stand de spieën 8 eveneens een verticale druk op de paalvoet 2 kunnen uitoefenen.

Tussen de onderrand 16 van de binnenbuis 5 en de bodem 15 van de uitsparing 4 bevindt zich een éénrichtingskoppeling 10, die bij rotatie van de boorbuis 1 in de ene richting via de binnenbuis 5 een draaimoment kan overbrengèn op de paalvoet 2, terwijl bij het roteren van de boorbuis 1 in de tegengestelde richting de onderrand 16 van de buis 5 kan roteren ten opzichte van de bodem 15 van de uitsparing 4.

De eerste werkwijzestap bestaat uit het, bij bijvoorbeeld rechtsom-roterende boorbuis 1, in de grond drukken van de boorbuis 1 en de daarin opgenomen paalvoet 2, totdat de punt 3 van de paalvoet 2 is aangekomen op het niveau van een draagkrachtige grondlaag P. Vervolgens wordt de boorbuis 1 in tegengestelde richting, derhalve linksom, geroteerd, totdat de onderrand van de boorbuis 1 over een afstand X (zie fig. 2) in bovenwaartse richting is verplaatst en is aangekomen ter hoogte van de bovenrand van de paalvoet 2. Bij deze linksom gaande rotatiebeweging van de boorbuis 1 rust het gewicht van de binnenbuis 5 op de paalvoet 2 waardoor deze in verticale richting op zijn plaats blijft. Indien tengevolge van klemming de paalvoet 2 in bovenwaartse richting door de boorbuis 1 wordt meegevoerd kan op de binnenbuis 5 een kracht worden uitgeoefend, b.v. hydraulisch, om de paalvoet op zijn plaats te houden. Bij verplaatsing van de boorbuis 1 verplaatsen de spieën 8 zich in de axiale sleuven tussen de ruggen 6 in bovenwaartse richting, totdat de spieën 8 oplopen tegen de aanslagring 17.

Vervolgens wordt de boorbuis 1 wederom in de oorspronkelijke rotatierichting, derhalve rechtsom, aangedreven. De spieën 8 verplaatsen zich in omtreksrichting, waarbij de onderrand van de spieën 8 komt aan te liggen op het ringdeel 9, in welke positie de spieën 8 een benedenwaarts gerichte druk op de buis 5 en dus op de paalvoet 2 kunnen uitoefenen. Bij het verder roteren van de boorbuis 1 (zie fig. 3) wordt de paalvoet 2 roterend in de dragende grondlaag gedrukt totdat het niveau P minus X meter is bereikt. De op de paalvoet 2 uitgeoefende kracht wordt daarbij ontleend aan het gewicht van de buizen 1, 5 en daarmee gekoppelde delen van de boorinstallatie, alsmede aan de door de schroefwikkelingen 13 van de boorbuis 1 geleverde verticale component van het aandri j fkoppel.

Nadat de punt 3 van de paalvoet 2 het niveau P-X (zie fig. 3) heeft bereikt wordt op het boveneinde van de binnenbuis 5 met behulp van (niet weergegeven) hydraulische vijzels een zodanige verticale belasting aangebracht dat de punt 3 van de paalvoet 2 over een korte afstand Y (fig. 3) verder in de grond wordt gedrukt. Door meting van de op de buis 5 uitgeoefende kracht en de tengevolge daarvan optredende zakking Y worden gegevens verkregen betreffende de grootte en de kwaliteit van het draagvermogen van de funderingspaal.

De hydraulische vijzels voor het op de binnenbuis 5 aanbrengen van een verticale belasting zijn enerzijds bevestigd aan de boorbuis 1 en anderzijds aan een juk, dat met de binnenbuis 5 is gekoppeld. De reactiekrachten voor de verticale belasting worden geleverd door het gewicht van de boorbuis 1 met de daaraan gekoppelde delen van de boorinstallatie en de weerstand van de in de grond zittende, spiraalvormige windingen op het buitenmantelvlak van deze hoorbuis 1.

De op de bovenbeschreven wijze in de grond gedrukte paal-voet 2 is omgeven door een dragende grondlaag, waarvan de samenhang niet is verstoord door het uiteinde van de boorbuis 1, waardoor het draagvermogen van de paalvoet aanzienlijk is vergroot.

Vervolgens wordt een slanke funderingspaal 11 aangebracht in de cilindrische uitsparing 4 van de paalvoet 2, waarbij de ringvormige tussenruimte tussen het buitenmantelvlak van de funderingspaal 11 en de wand van de cilindrische uitsparing 4 wordt opgevuld met de mortel 12, die in de cilindrische uitsparing 4 van de paalvoet 2 was aangebracht (zie fig. 2).

In de fign. 4-5 is een variant van de inrichting volgens de fign. 1-3 weergegeven. Bij deze variant ontbreekt de vlak boven de paalvoet 2 aangebrachte koppeling tussen de boorbuis 1 en de binnenbuis 5. Deze koppeling is vervangen door een koppeling, die op de boven de grond uitstekende uiteinden van de boorbuis 1 en de binnenbuis 5 is aangebracht. Bij ingeschakelde koppeling en in rotatierichting aangedreven binnenbuis 5 wordt de boorbuis 1 meegenomen. Bij losgekoppelde koppeling kan een draaimoment op uitsluitend de binnenbuis 5 worden uitgeoefend, waarbij deze in de grond wordt gedrukt bij stilstaande boorbuis 1. De onderdelen van de inrichting volgens de fign. 4-5, welke corresponderen met onderdelen van de inrichting volgens de fign. 1-3 zijn van identieke verwijzingscijfers voorzien.

De inrichting volgens de fign. 4-5 wordt bij voorkeur toegepast indien funderingspalen moeten worden aangebracht in een bodemstructuur, waarbij boven de dragende laag zeer slappe grondlagen aanwezig zijn. Indien bij een dergelijke bodemstructuur de paalvoet zo ver in de grond is gedreven totdat een dragende grondlaag P is bereikt, is het ongewenst om de boorbuis 1 vervolgens over de afstand X in axiale richting omhoog te bewegen en vervolgens in rotatierichting aan te drijven om de paalvoet 2 verder in de grond te drukken, zoals in de fign. 2 en 3 weergegeven. De slappe bodemlaag boven de dragende grondlaag P biedt dan te weinig grip voor de spiraalvormige wikkelingen 13 van de hoorbuis 1. Bij grondlagen van het zojuist beschreven type is het derhalve gewenst om hoorbuis 1 en de daarmee gekoppelde binnenbuis 5 eerst in de grond te drijven totdat een dragende grondlaag P is bereikt en vervolgens de koppeling van de hoorbuis 1 en de binnenbuis 5 ontkoppelen, waarna een draaimoment op de binnenbuis 5 wordt uitgeoefend en door middel van de binnenbuis 5 de paalvoet 2 verder roterend in de grond te drukken tot het niveau P-X is bereikt. Daarbij blijft de hoorbuis 1 in de in fig. 4 weergegeven positie, waardoor de spiraalvormige wikkelingen 13 meer grip houden op de slappe lagen boven het niveau P.

Nadat de paalvoet 2 op deze wijze op de gewenste diepte is gebracht wordt ook in dit geval een verticale belasting op de binnenbuis 5 aangebracht teneinde de punt 3 van de paalvoet over een korte afstand Y verder in de grond te drukken, waarbij de uitgeoefende kracht en de tengevolge daarvan optredende zakking Y wordt gemeten, zoals eerder beschreven aan de hand van fig. 3.

In fig. 6 is de paalvoet 2 met daarin de paalschacht 11 weergegeven na het roterend uit de grond terugtrekken van het buizenstelsel 1, 5. Doordat de hoorbuis 1 daarbij wordt tegengehouden, d.w.z. per omwenteling een kleinere axiale verplaatsing ondergaat dan de spoed van de spiraalvormige wikkelingen 13, functioneren deze wikkelingen 13 als transportschroef, waardoor de ruimte tussen de paalschacht 11 en de wand van het boorgat wordt opgevuld.

Claims (8)

1. Werkwijze voor het trillingsvrij in de grond aanbrengen van een funderingspaal met slanke doorsnede en een verbrede paalvoet, welke werkwijze omvat - het onder axiale druk roterend in de grond drijven van een aan de onderzijde door middel van een afsluitorgaan afgesloten, op het buitenmantelvlak van spiraalvormige wikkelingen voorziene boorbuis totdat het afsluitorgaan over een zekere afstand in een draagkrachtige grondlaag is doorgedrongen het vervolgens vergroten van de afstand tussen de onderrand van de boorbuis en de punt van het daarin aangebrachte afsluitorgaan en het in het aldus gevormde boorgat aanbrengen van een voorgefabriceerde slanke funderingspaal, waarvan de doorsnede aanzienlijk geringer is dan die van de boorbuis, waarbij het ondereinde van de funderingspaal komt te rusten op het afsluitorgaan. met het kenmerk, dat het afsluitorgaan een voorgevormde cilindrische holle verdringingspunt is met een lengte van tenminste 2x de buitendiameter, die in het uiteinde van de boorbuis is opgenomen en de verbrede paalvoet vormt waarbij de afstand tussen de onderrand van de boorbuis en het afsluitorgaan na het binnendringen in een draagkrachtige grondlaag wordt vergroot doordat de paalvoet roterend in de draagkrachtige grondlaag wordt gedrukt over een afstand van tenminste 2x de buitendiameter van de paalvoet.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de afstand tussen de onderrand van de boorbuis en de punt van de paalvoet wordt vergroot door het in tegengestelde rotatierichting aandrijven van de boorbuis, waarbij de paalvoet op zijn plaats blijft en de boorbuis vervolgens weer in rotatierichting wordt aangedreven, waarbij de vrij uit de boorbuis stekende paal-voet roterend in de draagkrachtige grondlaag wordt gedrukt over eenzelfde afstand als die, waarover de boorbuis tevoren in opwaartse richting is verplaatst.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de paalvoet na het roterend in de bodem drukken daarvan door een zodanige axiale kracht wordt belast dat de paalvoet over een korte afstand (Y) verder in de grond wordt gedrukt, waarbij zowel de uitgeoefende kracht als de tengevolge daarvan optredende zakking (Y) wordt gemeten.

4. Inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens een der conclusies 1-3, in hoofdzaak bestaande uit een boorbuis welke op het buitenmantelvlak van spiraalvormige windingen is voorzien, met het kenmerk, dat binnen de boorbuis (1) een binnenbuis (5) is aangebracht die over een beperkte afstand (X) in axiale richting verschuifbaar is en in twee drukoverbrengende standen met de boorbuis (1) koppelbaar is.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat op de buitenmantel van de binnenbuis (5), nabij het ondereinde daarvan twee, op axiale afstand van elkaar gelegen ringen (17, 18) zijn bevestigd, terwijl tussen deze ringen (17, 18) regelmatig over de omtrek verdeelde, axiaal verlopende ruggen (6, 7. zijn aangebracht, terwijl de boorbuis (1) is voorzien van binnenwaarts uitstekende spieën (8), welke steken in axiale sleuven, die elk worden begrensd door twee naburige ruggen (6, 7) .

6. Inrichting volgens de conclusies 4-5, met het kenmerk, dat de axiale sleuven van de binnenbuis (5) aan de bovenzijde zijn voorzien van een in omtreksrichting verbrede slotkas (7), waarin de spieën (8) van de boorbuis (1) opneembaar zijn voor het uitoefenen van druk op de bodem (9) van de slotkas (7).

7. Inrichting volgens de conclusies 4-6, met het kenmerk, dat de binnenbuis (5) een voorbij de druking (18) vrij uitstekend uiteinde heeft, dat opneembaar is in een holle uitsparing (4) van de paalvoet (2), waarbij de onderrand (16) van dit uiteinde en de bodem (15) van de uitsparing (4) tezamen een in één rotatierichting werkzame koppeling vormen.

8. Inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens de conclusies 1 en 3, in hoofdzaak bestaande uit een hoorbuis welke op het buitenmantelvlak van spiraalvormige windingen is voorzien, met het kenmerk, dat binnen de hoorbuis (1) een binnenbuis (5) is aangebracht, waarbij de beide buizen (1, 5) nabij het boveneinde door middel van een ontkoppelbare koppeling onderling zijn verbonden en de binnenbuis (5) bij ontkoppelde koppeling in rotatierichting aandrijfbaar en in axiale richting ten opzichte van de hoorbuis (1) axiaal verschuifbaar is, terwijl de binnenbuis (5) via een drukring (18) aanligt tegen het boveneinde van een paalvoet (2).