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Title:
PILE FOUNDATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/180667
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pile (10) for a pile foundation (100), having a plurality of pile segments (12a, 12b) and at least one pile coupling (16), by means of which at least two pile segments (12a, 12b) are connected to one another, wherein it is possible to release the pile coupling (16) so that, once the pile segments (12a, 12b) have been introduced into the underlying ground (U), at least one pile segment (12a) of the pile segments (12a, 12b) connected to one another by means of the pile coupling (16) can be subsequently removed.

Inventors:
FRANK ANDRÉ (DE)
RIEBENSAHM DIRK (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/055818
Publication Date:
September 16, 2021
Filing Date:
March 08, 2021
Export Citation:
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Assignee:
ENERGIEQUELLE GMBH (DE)
International Classes:
E02D9/02; E02D5/52; E02D27/12
Foreign References:
JPH01174722A1989-07-11
KR102065742B12020-01-13
DE2428729A11975-12-18
JPS58110719A1983-07-01
Attorney, Agent or Firm:
PELSTER BEHRENDS PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Pfahl (10) für eine Pfahlgründung (100), mit mehreren Pfahlsegmenten (12a-12c), und - zumindest einer Pfahlkupplung (16), mittels welcher zumindest zwei

Pfahlsegmente (12a-12c) miteinander verbunden sind; dadurch gekennzeichnet, dass die Pfahlkupplung (16) zur nachträglichen Entnahme zumindest eines Pfahlsegments (12a) der mittels der Pfahlkupplung (16) miteinander verbundenen Pfahlsegmente (12a-12c) nach der Einbringung der Pfahlsegmente (12a-12c) in den Untergrund (U) lösbar ist.

2. Pfahl (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfahlkupplung (16) zwischen den mittels der Pfahlkupplung (16) verbundenen Pfahlsegmenten (12a-12c) angeordnet und/oder mit stirnseitigen Endabschnitten (14a, 14b) der Pfahlsegmente (12a-12c) verbunden ist.

3. Pfahl (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfahlkupplung (16) einen

Lösemechanismus aufweist, welcher mittels eines Lösewerkzeug zum Lösen der Pfahlkupplung (16) betätigbar ist.

4. Pfahl (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lösemechanismus der Pfahlkupplung

(16) dazu eingerichtet ist, über eine Druckbeanspruchung, eine Zugbeanspruchung und/oder eine Drehmomentbeanspruchung betätigt zu werden. 5. Pfahl (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfahlkupplung (16) eine oder mehrere Sollbruchstellen aufweist, welche dazu eingerichtet sind, bei Überschreitung einer spezifischen thermischen und/oder mechanischen Bruchbelastung zum Lösen der Pfahlkupplung (16) zu brechen.

6. Pfahl (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfahlkupplung (16) eine oder mehrere

Deformationskörper aufweist, welche dazu eingerichtet sind, sich bei Überschreitung einer spezifischen thermischen und/oder mechanischen Deformationsbelastung zum Lösen der Pfahlkupplung (16) zu verformen. 7. Pfahl (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Pfahlsegment (12a-12c) einen sich in Längsrichtung durch das Pfahlsegment (12a-12c) erstreckenden Kanal (18, 18a, 18b) aufweist, über welchen die

Pfahlkupplung (16) zugänglich ist.

8. Pfahl (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (18, 18a, 18b) eine Führung für ein Lösewerkzeug aufweist, welche dazu eingerichtet ist, das Lösewerkzeug in dem Kanal (18, 18a, 18b) auszurichten.

9. Pfahl (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (18, 18a, 18b) eine

Schutzabdeckung (22) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, einen unbeabsichtigten Materialeintritt in den Kanal (18, 18a, 18b) zu vermeiden.

10. Pfahl (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (18, 18a, 18b) von einem Rohrsegment (20, 20a, 20b) umgeben wird, welches sich in Längsrichtung durch das Pfahlsegment (12a-12c) erstreckt.

11. Pfahl (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung eines Pfahlsegments (12a- 12c) zu der Pfahlkupplung (16) durch eine Lösebewegung (26) des Pfahlsegments (12a-12c) lösbar ist. 12. Pfahl (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfahlkupplung (16) ein lösbares oder zerstörbares Spannmittel (28) umfasst, welches die mittels der Pfahlkupplung (16) miteinander verbunden Pfahlsegmente (12a-12c) miteinander verspannt.

13. Pfahl (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Pfahlsegment (12a-12c) einen sich in Längsrichtung durch das Pfahlsegment (12a-12c) erstreckenden Kanal (18, 18a, 18b) aufweist, durch welchen sich das Spannmittel (28) erstreckt.

14. Pfahl (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel (28) eine Spannlitze oder eine Spannstange umfasst.

15. Pfahl (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel (28) in einem Pfahlsegment (12a-12c) verankert ist und/oder dazu eingerichtet ist, an einem oberhalb des Pfahls (10) befindlichen Fundamentkörper (102) verankert zu werden.

16. Verfahren zum Rückbauen einer Pfahlgründung (100) mit zumindest einem in den Untergrund (U) eingebrachten Pfahl (10), wobei der Pfahl (10) vorzugsweise nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist, gekennzeichnet durch die Schritte:

Lösen einer Pfahlkupplung (16) des Pfahls (10), mittels welcher zumindest zwei Pfahlsegmente (12a-12c) des Pfahls (10) miteinander verbunden sind, wobei das Lösen der Pfahlkupplung (16) vorzugsweise ohne deren vorherige äußere Freilegung erfolgt; und Entnehmen zumindest eines Pfahlsegments (12a) der zuvor mittels der Pfahlkupplung (16) miteinander verbundenen Pfahlsegmente (12a-12c) aus dem Untergrund (U).

17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch zumindest einen der folgenden Schritte:

Einführen eines Lösewerkzeugs in einen Kanal (18, 18a, 18b), welcher sich in Längsrichtung durch ein Pfahlsegment (12a-12c) des

Pfahls (10) erstreckt;

Betätigen eines Lösemechanismus der Pfahlkupplung (16) zum Lösen der Pfahlkupplung (16), insbesondere mittels eines sich durch einen Kanal (18, 18a, 18b) in einem Pfahlsegment (12a-12c) erstreckenden Lösewerkzeugs;

Beanspruchen des Lösemechanismus der Pfahlkupplung (16) auf Druck, Zug und/oder Torsion zum Lösen der Pfahlkupplung (16).

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, gekennzeichnet durch zumindest einen der folgenden Schritte:

Einführen eines Bruchinstruments und/oder eines Sprengmittels in einen Kanal (18, 18a, 18b), welcher sich in Längsrichtung durch ein Pfahlsegment (12a-12c) des Pfahls (10) erstreckt;

Beaufschlagen einer oder mehrerer Sollbruchstellen der Pfahlkupplung (16) mit einer thermischen und/oder mechanischen

Bruchbelastung zum Lösen der Pfahlkupplung (16), insbesondere mittels des sich durch den Kanal (18, 18a, 18b) erstreckenden Bruchinstruments und/oder durch eine Zündung des in den Kanal (18, 18a, 18b) eingeführten Sprengmittels; - Veranlassen eines Bruchs von einer oder mehreren Sollbruchstellen der Pfahlkupplung (16) zum Lösen der Pfahlkupplung (16), wobei das Veranlassen des Bruchs vorzugsweise durch thermisches und/oder mechanisches Belasten der einen oder der mehreren Sollbruchstellen oberhalb einer Bruchschwelle erfolgt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, gekennzeichnet durch zumindest einen der folgenden Schritte:

Einführen eines Deformationsinstruments und/oder eines Sprengmittels in einen Kanal (18, 18a, 18b), welcher sich in Längsrichtung durch ein Pfahlsegment (12a- 12c) des Pfahls (10) erstreckt;

Beaufschlagen einer oder mehrerer Deformationskörper der Pfahlkupplung (16) mit einer thermischen und/oder mechanischen Deformationsbelastung zum Lösen der Pfahlkupplung (16), insbesondere mittels des sich durch den Kanal (18, 18a, 18b) erstreckenden Deformationsinstruments und/oder durch eine Zündung des in den Kanal (18, 18a, 18b) eingeführten Sprengmittels; Veranlassen einer Verformung von einer oder mehreren Deformationskörpern der Pfahlkupplung (16) zum Lösen der Pfahlkupplung (16), wobei das Veranlassen der Verformung vorzugsweise durch thermisches und/oder mechanisches Belasten der einen oder der mehreren Deformationskörper oberhalb einer Deformationsschwelle erfolgt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, gekennzeichnet durch zumindest einen der folgenden Schritte: - Ausführen einer Lösebewegung (26) an einem Pfahlsegment (12a-

12c) zum Lösen des Pfahlsegments (12a-12c) von der Pfahlkupplung (16), wobei die Lösebewegung (26) vorzugsweise eine Drehbewegung ist;

Lösen oder Zerstören eines Spannmittels (28) der Pfahlkupplung (16), welches die mittels der Pfahlkupplung (16) miteinander verbunden Pfahlsegmente (12a-12c) miteinander verspannt.

Description:
PFAHLGRÜNDUNG

Die Erfindung betrifft einen Pfahl für eine Pfahlgründung, mit mehreren Pfahlsegmenten und zumindest einer Pfahlkupplung, mittels welcher zumindest zwei Pfahlsegmente miteinander verbunden sind.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Rückbauen einer Pfahlgründung mit zumindest einem in den Untergrund eingebrachten Pfahl.

Pfahlgründungen werden eingesetzt, wenn weiche Bodenschichten durchteuft werden müssen, um Bauwerkslasten in tiefliegenden, tragfähigen Baugrund abzuleiten. Entsprechende Pfahlgründungen, beispielsweise für Windenergieanlagen, müssen in einigen Regionen zukünftig nach der Außerbetriebnahme bzw. der dauerhaften Nutzungsaufgabe aufgrund von gesetzlichen Vorgaben oder aus anderen Gründen wieder aus dem Erdreich entfernt werden.

Der vollständige oder teilweise Rückbau von Pfahlgründungen kann zurzeit nur mit hohem Aufwand bewerkstelligt werden. Nach dem vorangegangenen Rückbau des Fundamentkörpers ist ein Entfernen der Pfähle, bzw.

Pfahlabschnitte nur durch ein zumindest teilweises Freilegen möglich. Schlechte Bodenverhältnisse, hohe Grundwasserstände und Rückbautiefen von mehreren Metern erschweren diesen Rückbau, bzw. das Kröpfen der Pfähle erheblich. Dies führt zu erhöhten Kosten und einem erneuten Eingriff in den Bodenhaushalt. Zur Aushebung entsprechender Baugruben können außerdem bau- und wasserrechtliche Genehmigungen erforderlich sein, welche den Aufwand für den Rückbau entsprechender Pfahlgründungen weiter erhöhen. Darüber hinaus können Naturschutzvorgaben dem Aushub entsprechender Baugruben entgegenstehen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht somit darin, den Aufwand beim Rückbau von Pfahlgründungen zu reduzieren.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Pfahl der eingangs genannten Art, wobei die Pfahlkupplung des erfindungsgemäßen Pfahls zur nachträglichen Entnahme zumindest eines Pfahlsegments der mittels der Pfahlkupplung miteinander verbundenen Pfahlsegmente nach der Einbringung der Pfahlsegmente in den Untergrund lösbar ist. Vorzugsweise ist die Pfahlkupplung des erfindungsgemäßen Pfahls ohne deren äußere Freilegung lösbar. Vorzugsweise ist zumindest ein oberes Pfahlsegment nach dem Lösen der Pfahlkupplung freigegeben und aus dem Untergrund entnehmbar.

Dadurch, dass zumindest ein Pfahlsegment, insbesondere ohne äußere Freilegung der Pfahlkupplung, von der Pfahlkupplung getrennt werden kann, ist der Aushub einer Baugrube zur Entnahme des Pfahlsegments nicht oder in einem geringeren Umfang erforderlich. Der Aufwand und die Kosten für den Rückbau einer Pfahlgründung werden somit erheblich reduziert. Ferner können zeit- und kostenintensive bau- und wasserrechtliche Genehmigungsverfahren beim Rückbau von Pfahlgründungen vermieden werden. Der Rückbau entsprechender Pfahlgründungen kann außerdem ohne einen umfangreichen Eingriff in die Landschaft und de Naturhaushalt erfolgen, sodass die Einhaltung von Naturschutzvorgaben erleichtert wird.

Der erfindungsgemäße Pfahl kann beispielsweise ein Rammpfahl sein, wobei die Pfahlsegmente des Pfahls über ein Rammverfahren in den Untergrund einbringbar sind. Insbesondere ist der Pfahl ein Stahlbetonpfahl, wobei die Pfahlsegmente zusammensetzbare Fertigteile sein können. Der Pfahl kann vorgefertigter Pfahl sein. Die Pfahlsegmente können ferner eine Querbewehrung und/oder eine Längsbewehrung aufweisen. Der Pfahl kann ferner ein Ort- Betonpfahl sein. In diesem kann die lösbare Pfahlkupplung als im Bewehrungskorb vorinstalliertes Element integriert sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pfahls ist die Pfahlkupplung zwischen den mittels der Pfahlkupplung verbundenen Pfahlsegmenten angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Pfahlkupplung mit stirnseitigen Endabschnitten der Pfahlsegmente verbunden. Die Pfahlkupplung sorgt insbesondere für eine Zugkraftverbindung zwischen den miteinander verbundenen Pfahlsegmenten. Hierzu kann die Pfahlkupplung ein Schloss, insbesondere ein Zugschloss, umfassen. Beim Lösen der Pfahlkupplung kann beispielsweise ein mit der Pfahlkupplung verbundenes Pfahlsegment freigegeben werden. Die Pfahlkupplung kann auch mehrere miteinander verbundene Kupplungsteile aufweisen, deren Verbindung zueinander beim Lösen der Kupplung getrennt wird. Beispielsweise ist ein Kupplungsteil der Pfahlkupplung an einem stirnseitigen Endabschnitt eines ersten Pfahlsegments befestigt und ein zweites Kupplungsteil der Pfahlkupplung ist an einem stirnseitigen Endabschnitt eines zweiten Pfahlsegments befestigt. Die Pfahlkupplung kann beispielsweise zwischen einem als Oberpfahl ausgebildeten Pfahlsegment und einem als Unterpfahl ausgebildeten Pfahlsegment angeordnet sein, wobei beim Lösen der Pfahlkupplung vorzugsweise der Oberpfahl freigegeben wird und aus dem Erdreich entnommen werden kann.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Pfahls weist die Pfahlkupplung einen Lösemechanismus auf, welcher mittels eines Lösewerkzeugs zum Lösen der Pfahlkupplung betätigbar ist. Insbesondere ist der Lösemechanismus zum Lösen der Pfahlkupplung fernbetätigbar. Beim Betätigen des Lösemechanismus werden beispielsweise Sicherungselemente, wie etwa Sicherungsbolzen oder Sicherungsstifte, der Pfahlkupplung in eine Freigabestellung bewegt, sodass zumindest ein Pfahlsegment zum Rückbau der Pfahlgründung entnommen bzw. entfernt werden kann. Das Lösewerkzeug kann einen Hydraulik-, einen Pneumatik- und/oder einen Elektroantrieb für die Betätigung des Lösemechanismus aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Lösewerkzeug dazu eingerichtet sein, thermisch auf den Lösemechanismus einzuwirken, um diesen zu betätigen. Beispielsweise kann das Lösewerkzeug dazu eingerichtet sein, einen Wärmeeintrag in den Lösemechanismus zu verursachen, um diesen zu betätigen. Hierzu kann das Lösewerkzeug eine Heizeinrichtung und/oder einen Brenner umfassen.

Der erfindungsgemäße Pfahl und das Lösewerkzeug bilden gemeinsam ein Rückbausystem.

Es ist außerdem ein erfindungsgemäßer Pfahl vorteilhaft, bei welchem der Lösemechanismus der Pfahlkupplung dazu eingerichtet ist, über eine Druckbeanspruchung, eine Zugbeanspruchung und/oder eine Drehmomentbeanspruchung betätigt zu werden. Vorzugsweise ist eine Lösedruckkraft, eine Lösezugkraft und/oder ein Lösemoment mittels des Lösewerkzeugs in den Lösemechanismus einbringbar. Der Lösemechanismus kann zerstörungsfrei betätigbar sein. Ferner kann es bei der Betätigung des Lösemechanismus zum Lösen der Pfahlkupplung zu einer Zerstörung des Lösemechanismus bzw. der Pfahlkupplung kommen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pfahls weist die Pfahlkupplung eine oder mehrere Sollbruchstellen auf, welche dazu eingerichtet sind, bei Überschreitung einer spezifischen thermischen und/oder mechanischen Bruchbelastung zum Lösen der Pfahlkupplung zu brechen. Alternativ oder zusätzlich können die Pfahlsegmente eine oder mehrere Sollbruchstellen aufweisen. Die eine oder die mehreren Sollbruchstellen können sich an Sicherungselementen, wie etwa Sicherungsbolzen oder Sicherungsstiften, der Pfahlkupplung befinden. Eine oder mehrere Sollbruchstellen können durch Kerben, Verjüngungen und/oder Perforationen realisiert sein. Die thermische und/oder mechanische Bruchbelastung kann durch das Verursachen einer Sprengung im Nahbereich der Pfahlkupplung hervorgerufen werden. Beispielsweise kann im Nahbereich der Pfahlkupplung ein Sprengmittel gezündet werden, um die eine oder mehreren Sollbruchstellen thermisch und/oder mechanisch zu belasten.

Der erfindungsgemäße Pfahl und das Sprengmittel bilden gemeinsam ein Rückbausystem. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pfahls weist die Pfahlkupplung eine oder mehrere Deformationskörper auf, welche dazu eingerichtet sind, sich bei Überschreitung einer spezifischen thermischen und/oder mechanischen Deformationsbelastung zum Lösen der Pfahlkupplung zu verformen. Der eine oder die mehreren Deformationskörper können beispielsweise Sicherungselemente, wie etwa Sicherungsbolzen oder Sicherungsstifte, sein. Die thermische und/oder mechanische Deformationsbelastung kann durch das Verursachen einer Sprengung im Nahbereich der Pfahlkupplung hervorgerufen werden. Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßer Pfahl vorteilhaft, bei welchem zumindest ein Pfahlsegment einen sich in Längsrichtung durch das Pfahlsegment erstreckenden Kanal aufweist, über welchen die Pfahlkupplung zugänglich ist. Vorzugsweise weist das oberste Pfahlsegment des Pfahls einen Kanal auf. Das den Kanal aufweisende Pfahlsegment ist also zumindest abschnittsweise hohl ausgebildet. Der Kanal verläuft vorzugsweise mittig bzw. zentral durch das Pfahlsegment. Über den Kanal kann ein Lösewerkzeug zum Betätigen eines Lösemechanismus der Pfahlkupplung einsetzbar sein. Über den Kanal und das Lösewerkzeug kann dann eine Fernbetätigung der Pfahlkupplung erfolgen. Über den Kanal kann ferner ein Bruchinstrument einsetzbar sein, mittels welchem eine oder mehrere Sollbruchstellen der Pfahlkupplung zum Lösen der Pfahlkupplung mit einer thermischen und/oder mechanischen Bruchbelastung beaufschlagt werden können. Der erfindungsgemäße Pfahl und das Bruchinstrument bilden gemeinsam ein Rückbausystem.

Außerdem kann über den Kanal ein Deformationsinstrument einsetzbar sein, mittels welchem ein oder mehrere Deformationskörper der Pfahlkupplung zum Lösen der Pfahlkupplung verformt werden können. Der erfindungsgemäße Pfahl und das Deformationsinstrument bilden gemeinsam ein Rückbausystem.

Ferner kann über den Kanal ein Sprengmittel in den Nahbereich der Pfahlkupplung gebracht werden. Das Sprengmittel kann über eine fernzündbare Sprengpatrone eingebracht werden. Es können auch explosionsfreie Sprengmittel zum Einsatz kommen, welche nach der Zündung einen Expansionsdruck entwickeln. Der erfindungsgemäße Pfahl und das Sprengmittel bilden gemeinsam ein Rückbausystem.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pfahls weist der Kanal eine Führung für ein Lösewerkzeug auf, welche dazu eingerichtet ist, das Lösewerkzeug in dem Kanal auszurichten. Über die Führung des Kanals kann eine präzise Positionierung des Lösewerkzeugs erfolgen, sodass die Betätigung des Lösemechanismus vereinfacht wird. Die Führung des Kanals kann ferner zum Ausrichten eines Bruchinstruments oder eines Deformationsinstrument Verwendung finden. Es ist außerdem ein erfindungsgemäßer Pfahl vorteilhaft, bei welchem der Kanal eine Schutzabdeckung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, einen unbeabsichtigten Materialeintritt in den Kanal zu vermeiden. Die Schutzabdeckung kann beispielsweise eine Schutzversiegelung des Kanals oder eine Schutzkappe auf oder in dem Kanal sein. Durch die Schutzabdeckung wird ein Zuschütten des Kanals während des Baus und während des Rückbaus der Pfahlgründung vermieden.

In einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Pfahls wird der Kanal von einem Rohrsegment umgeben, welches sich in Längsrichtung durch das Pfahlsegment erstreckt. Im Herstellungsverfahren des Pfahls kann der Kanal durch Vergießen eines das Rohrsegment umgebenen Hohlraums erzeugt werden. Das Rohrsegment ist vorzugsweise in das Pfahlsegment integriert. Vorzugsweise ist das Rohrsegment in das Pfahlsegment eingebettet. Das Rohrsegment kann kraft-, form- und/oder stoffschlüssig in dem Pfahlsegment befestigt sein. Es ist außerdem ein erfindungsgemäßer Pfahl bevorzugt, bei welchem eine Verbindung eines Pfahlsegments zu der Pfahlkupplung durch eine Lösebewegung des Pfahlsegments lösbar ist. Die Lösebewegung kann beispielsweise eine Drehbewegung des Pfahlsegments sein. Das durch eine Lösebewegung lösbare Pfahlsegment kann in einem stirnseitigen Endabschnitt beispielsweise ein Gewinde aufweisen. Der stirnseitige Endabschnitt des

Pfahlsegments ist in diesem Fall in die Pfahlkupplung eingedreht. Alternativ können der stirnseitige Endabschnitt des Pfahlsegments und die Pfahlkupplung einen Bajonettverschluss bilden, welcher durch eine Drehbewegung des Pfahlsegments lösbar ist.

Es ist außerdem ein erfindungsgemäßer Pfahl vorteilhaft, bei welchem die Pfahlkupplung ein lösbares oder zerstörbares Spannmittel umfasst, welches die mit der Pfahlkupplung miteinander verbundenen Pfahlsegmente miteinander verspannt. Die Verspannung der Pfahlsegmente führt dazu, dass die Pfahlsegmente aufeinandergedrückt und aneinander gesichert werden. Die Pfahlsegmente können an einer Stirnseite Materialvorsprünge, wie beispielsweise Stifte, Stege oder Dorne aufweisen, welche in Ausnehmungen des benachbarten Pfahlsegments hineinragen. Die Materialvorsprünge und - ausnehmungen gewährleisten die Lagesicherheit der Pfahlsegmente beim Rammen und die Aufnahme von Querkräften während der Nutzungsdauer der Pfahlgründung. Ein Rückbau des Pfahls durch Entfernen zumindest eines Pfahlsegments kann durch Lösen oder Zerstören des Spannmittels und einem anschließenden Herausziehen des freigegebenen Pfahlsegments erfolgen. Das Herausziehen des Pfahlsegments kann mittels einer Hebevorrichtung erfolgen. Die Hebevorrichtung kann eine hydraulische Hebevorrichtung sein.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pfahls weist zumindest ein Pfahlsegment einen sich in Längsrichtung durch das Pfahlsegment erstreckenden Kanal auf, durch welchen sich das Spannmittel erstreckt. Vorzugsweise verläuft das Spannmittel parallel oder fluchtend zu dem Kanal in dem Pfahlsegment. Der Kanal in dem Pfahlsegment kann durchgängig sein und sich von einer oberen Stirnseite des Pfahlsegments bis auf eine untere Stirnseite des Pfahlsegments erstrecken. Der Pfahl kann auch mehrere Spannmittel aufweisen. Das eine oder die mehreren Spannmittel können auch durch mehrere sich in Längsrichtung durch das Pfahlsegment erstreckende Kanäle verlaufen.

Es ist außerdem ein erfindungsgemäßer Pfahl vorteilhaft, bei welchem das Spannmittel eine Spannlitze oder eine Spannstange umfasst. Das Spannmittel kann aus Metall oder einer Metalllegierung ausgebildet sein. Ferner kann das Spannmittel ein Textil sein oder Textilbestandteile aufweisen. Die Spannstange kann beispielsweise als Gewindestange ausgebildet sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pfahls ist das Spannmittel in einem Pfahlsegment des Pfahls verankert. Alternativ oder zusätzlich ist das Spannmittel dazu eingerichtet, an einem oberhalb des Pfahls befindlichen Fundamentkörper verankert zu werden. Der Fundamentkörper ist vorzugsweise Bestandteil einer Pfahlgründung. Auf dem Fundamentkörper kann sich ein Bauwerk, wie beispielsweise eine Windenergieanlage, befinden. Das Spannmittel kann in einem Endabschnitt des Pfahlsegments verankert sein. Alternativ kann das Spannmittel beabstandet von den Endabschnitten des Pfahlsegments an dem Pfahlsegment verankert sein. Vorzugsweise erfolgt die Rückverankerung des Spannmittels auf der Oberseite des Fundamentkörpers. Der Fundamentkörper kann beispielsweise eine Fundamentplatte sein. Ein Rückbau des Pfahls durch Entnehmen zumindest eines Pfahlsegments kann durch Lösen der Verankerung des Spannmittels und einem anschließenden Herausziehen des freigegebenen Pfahlsegments erfolgen. Das Herausziehen des Pfahlsegments kann mittels einer Hebevorrichtung erfolgen. Die Hebevorrichtung kann beispielsweise eine hydraulische Hebevorrichtung sein.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Pfahlkupplung des Pfahls gelöst wird, mittels welcher zumindest zwei Pfahlsegmente des Pfahls miteinander verbunden sind. Außerdem erfolgt ein Entnehmen zumindest eines Pfahlsegments der zuvor mittels der Pfahlkupplung miteinander verbundenen Pfahlsegmente aus dem Untergrund. Vorzugsweise erfolgt das Lösen der Pfahlkupplung ohne deren vorherige äußere Freilegung.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt vorzugsweise zum Rückbauen einer Pfahlgründung zum Einsatz, bei welcher zumindest ein Pfahl nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Pfahls verwiesen.

Das Lösen der Pfahlkupplung durch Lösen der Verankerung des Spannmittels kann vor dem Abbruch des Fundamentkörpers erfolgen, wenn sich das Spannmittel durch einen Fundamentkanal des Fundamentkörpers erstreckt und an der Oberseite oder knapp unterhalb der Oberseite des Fundamentkörpers verankert ist. Alternativ kann das Lösen der Pfahlkupplung auch während oder nach dem Abbruch des Fundamentkörpers der Pfahlgründung erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass ein Lösewerkzeug in einen Kanal, welcher sich in Längsrichtung durch ein Pfahlsegment erstreckt, eingeführt wird. Vorzugsweise erfolgt ein Betätigen des Lösemechanismus der Pfahlkupplung zum Lösen der Pfahlkupplung, insbesondere mittels des sich durch den Kanal in dem Pfahlsegment erstreckenden Lösewerkzeugs. Insbesondere erfolgt ein Beanspruchen des Lösemechanismus der Pfahlkupplung auf Druck, Zug und/oder Torsion oder ein thermisches Beanspruchen des Lösemechanismus der Pfahlkupplung zum Lösen der Pfahlkupplung. Die Druck-, Zug- und/oder Torsionsbeanspruchung erfolgt vorzugsweise mittels des Lösewerkzeugs. Der Wärmeeintrag in den Lösemechanismus zum thermischen Lösen des Lösemechanismus kann auch über das Lösewerkzeug eingebracht werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Bruchinstrument und/oder ein Sprengmittel in einen Kanal, welcher sich in Längsrichtung durch ein Pfahlsegment des Pfahls erstreckt, eingeführt. Vorzugsweise wird eine oder werden mehrere Sollbruchstellen der Pfahlkupplung mit einer thermischen und/oder mechanischen Bruchbelastung zum Lösen der Pfahlkupplung beaufschlagt, insbesondere mittels des sich durch den Kanal erstreckenden Bruchinstruments und/oder durch eine Zündung des durch in den Kanal eingeführten Sprengmittels. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt ein Veranlassen eines Bruchs von einer oder mehreren Sollbruchstellen der Pfahlkupplung zum Lösen der Pfahlkupplung, wobei das Veranlassen des Bruchs vorzugsweise durch thermisches und/oder mechanisches Belasten der einen oder der mehreren Sollbruchstellen oberhalb einer Bruchschwelle erfolgt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass ein Deformationsinstrument und/oder ein Sprengmittel in einen Kanal, welcher sich in Längsrichtung durch ein Pfahlsegment erstreckt, eingeführt wird. Insbesondere erfolgt ein Beaufschlagen einer oder mehrere Deformationskörper der Pfahlkupplung mit einer thermischen und/oder mechanischen Deformationsbelastung zum Lösen der Pfahlkupplung, insbesondere mittels des sich durch den Kanal erstreckenden Deformationsinstruments und/oder durch Zündung des in den Kanal eingeführten Sprengmittels. Bevorzugt ist ferner ein Verfahren, bei welchem eine Verformung von einer oder mehreren Deformationskörpern der Pfahlkupplung zum Lösen dieser veranlasst wird, wobei das Veranlassen der Verformung vorzugsweise durch thermisches und/oder mechanisches Belasten der einen oder der mehreren Deformationskörper oberhalb einer Deformationsschwelle erfolgt.

Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft, bei welchem zum Lösen eines Pfahlsegments von der Pfahlkupplung eine Lösebewegung an dem Pfahlsegment ausgeführt wird, wobei die Lösebewegung vorzugsweise eine Drehbewegung ist. Ferner kann ein Spannmittel der Pfahlkupplung zum Freigeben eines Pfahlsegments gelöst oder zerstört werden, wobei das Spannmittel die mittels der Pfahlkupplung miteinander verbundenen Pfahlsegmente vor dem Lösen oder Zerstören miteinander verspannt.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pfahls in einer schematischen Schnittdarstellung;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pfahls in einer schematischen Schnittdarstellung; und Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Pfahls in einer schematischen Schnittdarstellung.

Die Fig. 1 zeigt eine Pfahlgründung 100 mit einem als Fundamentplatte ausgebildeten Fundamentkörper 102. Auf dem Fundamentkörper 102 befindet sich ein Bauwerk 104, in der hier dargestellten Figur eine Windenergieanlage.

Die Pfahlgründung 100 ist eine Pfahlgründung, bei welcher die Bauwerkslasten über mehrere Pfähle 10 abgeleitet werden.

Bei dem dargestellten Pfahl 10 handelt es sich um einen Rammpfahl, welcher aus mehreren Pfahlsegmenten 12a, 12b zusammengesetzt ist. Die stirnseitigen Endabschnitte 14a, 14b der Pfahlsegmente 12a, 12b sind mit einer

Pfahlkupplung 16 verbunden, sodass die Pfahlkupplung 16 zwischen den Pfahlsegmenten 12a, 12b angeordnet ist. Die Pfahlsegmente 12a, 12b sind aus Stahlbeton ausgebildet und können eine Querbewehrung und/oder eine Längsbewehrung aufweisen. Das Pfahlsegment 12a ist an einem oberen Ende gekröpft, sodass die Bewehrung des Pfahlsegments 12a beim Bau der

Pfahlgründung 100 in den Fundamentkörper 102 eingebettet werden konnte. Beim Kröpfen des Pfahlsegments 12a besteht die Gefahr, dass ein inneres Rohrsegment 20 des Pfahlsegments 12a beschädigt, beispielsweise verbogen oder perforiert, wird. Aus diesem Grund ist das Rohrsegment 20 nach dem Kröpfen des Pfahlsegments 12a auf entsprechende Beschädigungen zu untersuchen. Sofern entsprechende Beschädigungen vorliegen, ist der beschädigte Rohrabschnitt durch einen intakten Rohrabschnitt in Stand zu setzen. Ferner ist auch eine Reparatur des beschädigten Rohrabschnitts vor dem Bau des Fundamentkörpers 102 möglich. Um den Aufwand beim Rückbauen der Pfahlgründung 100 zu reduzieren, ist die Pfahlkupplung 16 zur nachträglichen Entnahme des Pfahlsegments 12a nach der Einbringung der Pfahlsegmente 12a, 12b in den Untergrund U ohne äußere Freilegung lösbar. Die Pfahlkupplung 16 sorgt in einem Verriegelungszustand für eine Zugkraftverbindung zwischen den Pfahlsegmenten 12a, 12b. Die Verbindung zwischen den Pfahlsegmenten 12a, 12b erlaubt ebenfalls die Aufnahme von Querkräften und Biegemomenten. Beim Lösen der Pfahlkupplung 16 wird das mit der Pfahlkupplung 16 verbundene Pfahlsegment 12a von der Pfahlkupplung 16 freigegeben.

Zum Lösen der Pfahlkupplung 16 kann diese beispielsweise einen Lösemechanismus aufweisen, welcher mittels eines Lösewerkzeugs betätigbar ist. Beim Betätigen des Lösemechanismus können Sicherungselemente, wie etwa Sicherungsbolzen oder Sicherungsstifte, derart bewegt oder zerstört werden, dass das Pfahlsegment 12a aus dem Untergrund U entnommen werden kann.

Das Pfahlsegment 12a weist einen sich in Längsrichtung durch das Pfahlsegment 12a erstreckenden Kanal 18 auf, über welchen die Pfahlkupplung 16 zugänglich ist. Das Pfahlsegment 12a weist also einen Hohlraum auf, welcher eine obere Öffnung mit einer unteren Öffnung verbindet, wobei die Pfahlkupplung 16 an der unteren Öffnung anliegt. Der Kanal 18 wird von einem Rohrsegment 20 umgeben, welches sich in Längsrichtung durch das Pfahlsegment 12a erstreckt. Über den Kanal 18 kann das Lösewerkzeug zum Betätigen des Lösemechanismus der Pfahlkupplung 16 eingesetzt werden, sodass über das Lösewerkzeug eine Fernbetätigung der Pfahlkupplung 16 umgesetzt werden kann. Der Kanal 18 weist eine Führung für das Lösewerkzeug auf, sodass das Lösewerkzeug beim Einsetzen in den Kanal 18 in geeigneter Weise zur Betätigung der Pfahlkupplung 16 ausgerichtet wird.

Der Kanal 16 weist eine Schutzabdeckung 22 auf, über welche ein unbeabsichtigter Materialeintritt in den Kanal 18 vermieden werden kann. Alternativ oder zusätzlich zu der Schutzabdeckung 22 kann auch eine vollständige oder teilweise Verfüllung des Kanals 16 vorgesehen sein. Die Verfüllung ist in diesem Fall vorzugsweise eine temporäre Verfüllung. Die Schutzabdeckung 22 verhindert somit ein Zuschütten des Kanals 18 während des Baus und während des Rückbaus des Fundamentkörpers 102.

Beim Rückbau der Pfahlgründung 100 ist der Kanal 18 des Pfahls 10 durch einen Abbruch des Fundamentkörpers 102 freizulegen, damit das Lösewerkzeug nach Entfernen der Schutzabdeckung 22 zum Lösen der Pfahlkupplung 16 in den Kanal 18 des Pfahlsegments 12a eingeführt werden kann. Das Lösewerkzeug kann einen Hydraulik-, einen Pneumatik- und/oder einen Elektroantrieb aufweisen, sodass eine ausreichend hohe Betätigungskraft zur Verfügung steht.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Pfahlkupplung 16 eine oder mehrere Sollbruchstellen aufweisen. Zum Lösen der Pfahlkupplung 16 kann in diesem Fall ein Bruchinstrument oder ein Sprengmittel durch den Kanal 18 eingeführt werden, sodass die eine oder die mehreren Sollbruchstellen der Pfahlkupplung 16 mittels des Bruchinstruments oder durch eine Zündung des eingeführten Sprengmittels mit einer thermischen und/oder mechanischen Bruchbelastung beaufschlagt werden kann. Über die thermische und/oder mechanische Bruchbelastung wird ein Bruch der einen oder der mehreren Sollbruchstellen veranlasst, wodurch die Pfahlkupplung 16 gelöst wird.

In einer alternativen Ausführungsform weist die Pfahlkupplung 16 einen oder mehrere Deformationskörper auf, welche zum Lösen der Pfahlkupplung 16 zu verformen sind. In diesem Fall kann ein Deformationsinstrument oder ein Sprengmittel über den Kanal 18 eingeführt werden, sodass der eine oder die mehreren Deformationskörper mittels des Deformationsinstruments oder durch eine Zündung des eingeführten Sprengmittels verformt werden können. Die veranlasste Verformung des einen oder der mehreren Deformationskörper sorgt dann für ein Lösen der Pfahlkupplung 16, sodass das Pfahlsegment 12a im Rahmen des Rückbaus der Pfahlgründung 100 aus dem Untergrund U entnommen werden kann.

Der Pfahl 10 der in der Fig. 2 dargestellten Pfahlgründung 100 umfasst ebenfalls mehrere Pfahlsegmente 12a, 12b, wobei das Pfahlsegment 12a in diesem Fall keinen sich in Längsrichtung erstreckenden Kanal aufweist. Die Verbindung des Pfahlsegments 12a zu der Pfahlkupplung 16 kann in diesem Fall durch eine Lösebewegung 26 des Pfahlsegments 12a gelöst werden. Die Lösebewegung 26 ist eine Drehbewegung um die Drehachse 24. Das lösbare Pfahlsegment 12a weist in einem unteren Endabschnitt 14a beispielsweise ein Gewinde auf. Der Endabschnitt 14a des Pfahlsegments 12a ist in die Pfahlkupplung 16 eingedreht. Nach Entfernen des Fundamentkörpers 102 kann das Pfahlsegment 12a im Rahmen des Rückbaus aus der Pfahlkupplung 16 herausgedreht und aus dem Untergrund U entnommen werden.

Der in der Fig. 3 dargestellte Pfahl 10 umfasst ebenfalls mehrere Pfahlsegmente 12a-12c. Die Pfahlsegmente 12a-12c sind mittels einer Pfahlkupplung 16 miteinander verbunden. Die Pfahlkupplung 16 umfasst ein lösbares Spannmittel 28, welches die Pfahlsegmente 12a-12c miteinander verspannt. Die Pfahlsegmente 12a-12c sind direkt übereinander angeordnet und werden durch die Verspannung aufeinandergedrückt. Die Pfahlsegmente 12b, 12c weisen stirnseitige Materialvorsprünge 32b, 32c auf, wobei die Materialvorsprünge 32b, 32c beispielsweise Sicherungsstifte sind. Die Materialvorsprünge 32b, 32c ragen in Ausnehmungen des jeweils anliegenden Pfahlsegments 12a, 12b hinein. Die Materialvorsprünge 32b, 32c gewährleisten die Lagesicherheit und die Querkraftaufnahme der Pfahlsegmente 12a-12c beim Einrammen in den Untergrund U. Alternativ können die Materialvorsprünge auch nicht aus dem untenliegenden Segment herausragen, sondern in dem darüber liegenden Segment liegen und nach unten reichen.

Die Pfahlsegmente 12a, 12b weisen jeweils einen sich in Längsrichtung durch die Pfahlsegmente 12a, 12b erstreckenden Kanal 18a, 18b auf, wobei sich das Spannmittel 28 durch die Kanäle 18a, 18b und durch einen Fundamentkanal in dem Fundamentkörper 102 erstreckt. Die Kanäle 18a, 18b werden von Rohrsegmenten 20a, 20b umgeben, welche in die Pfahlsegmente 12a, 12b eingebettet sind. In dem Rohrsegment 12c kann ebenfalls ein Kanal für das Spannmittel 28 vorgesehen sein. Das Spannmittel 28 kann beispielsweise eine Spannlitze oder eine Spannstange sein. Das Spannmittel 28 ist über eine untere Verankerung 30 an dem Pfahlsegment 12c verankert. Ferner ist das Spannmittel 28 über eine obere Verankerung 106 an dem Fundamentkörper 102 verankert. Zum Rückbau des Pfahls 10 ist die Verankerung 106 des Spannmittels 28 zu lösen. Dies erfolgt üblicherweise vor oder beim Abbruch des Fundamentkörpers 102. Nach dem Lösen der Verankerung 106 und dem Entfernen des Fundamentkörpers 102 können die Pfahlsegmente 12a, 12b aus dem Untergrund U herausgezogen werden. Das Herausziehen der Pfahlsegmente 12a, 12b kann beispielsweise mittels einer Hebevorrichtung erfolgen, wobei die Hebevorrichtung eine hydraulische Hebevorrichtung sein kann.

Bezuqszeichen

10 Pfahl

12a- 12c Pfahlsegmente 14a, 14b Endabschnitte

16 Pfahlkupplung

18, 18a, 18b Kanal 20, 20a, 20b Rohrsegment 22 Schutzabdeckung 24 Drehachse

26 Lösebewegung 28 Spannmittel 30 Verankerung

32b, 32c Materialvorsprünge

100 Pfahlgründung

102 Fundamentkörper

104 Bauwerk

106 Verankerung

U Untergrund