Ramm- und Ziehvorrichtung

Abstract

 Vorrichtung zum Einbringen einer Rüttelstopfsäule in einen Baugrund, mit einer rohrförmigen Lanze (4), die mit einem Koppelteil (1) verbunden ist, an dem radial um die Mittelachse der Lanze (4) verteilt wenigstens zwei Erregerzellen (3) befestigt sind, welche jeweils ein Gehäuse (31) aufweisen, in dem wenigstens eine Welle mit wenigstens einer Unwuchtmasse angeordnet ist, die mit einem Drehantrieb (32) verbunden ist, wobei die wenigstens zwei Erregerzellen (3) derart ausgerichtet sind, dass sich die Unwuchten der Erregerzellen (3) im Betrieb selbst synchronisieren.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einbringung einer Rüttelstopfsäule in einen Baugrund nach dem Patentanspruch 1.

[0002] Zur Erhöhung der Tragfähigkeit eines Baugrunds ist es bekannt, diesen durch das Verfahren der Rüttelstopfverdichtung zu verbessern. Dabei werden in die Last aufzunehmenden Bereiche des Baugrunds so genannten Rüttelstopfsäulen eingebracht. Dies geschieht, in dem ein Rohr, auf den Baugrund aufgesetzt wird und mittels eines Vibrators bis auf den tragenden Grund eingebracht wird, wobei das lockere Erdreich seitlich verdrängt wird. Das Rohr wird mit geeignetem Zugabematerial, wie Kies oder Schotter befüllt und anschließend gezogen, wobei fortlaufend an der dem Grund zugewandten Seite des Rohres Material austritt, dass durch mehrfaches alternierendes Absenken des Rohres weiter verdichtet wird. Hierdurch wird im Boden eine Säule aus dem verdichteten Zugabematerial hergestellt, welche als Rüttelstopfsäule bezeichnet wird.

[0003] Bei dem vorgenannten Verfahren wird ein Vibrator, der an einem Mäkler geführt ist, an das einzubringende Rohr angelegt und fest mit dem Rohr verbunden. In der Praxis ist diese Verbindung durch Biegemomente belastet, die durch das seitliche Abdriften des Rohres im Boden entstehen. Der Vibrator überträgt die Biegemomente über die Führungen, mit denen er mit dem Mäkler verbunden ist, auf den Mäkler. Somit werden durch die Biegemomente die Verbindung zwischen Vibrator und Rohr, die Führungen zwischen Vibrator und Mäkler sowie der Mäkler selbst belastet.

[0004] Darüber hinaus erfolgt die Befüllung des Rohres meist erst nach Einbringung des Rohres in den Baugrund auf die tragende Schicht, da hier die Befüllung über einen Trichter mittels eines Baggers oder ähnlichen am einfachsten ist. Die Befüllung wird dabei durch den eingesetzten Vibrator, der sich oberhalb des Trichters befindet, behindert.

[0005] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Einbringung einer Rüttelstopfsäule in einen Baugrund zu schaffen, welche eine vereinfachte Handhabung des Rohres sowie dessen Befüllung ermöglicht und bei der die Verbindung zwischen Vibrator und Rohr nicht durch Biegemomente belastet wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Rammen oder Ziehen eines Rammgutes, insbesondere einer Rüttelstopflanze in den bzw. aus dem Boden geschaffen, die eine vereinfachte Handhabung des Rohres sowie dessen Befüllung ermöglicht und bei der die Verbindung zwischen Vibrator und Rohr bzw. rohrförmiger Lanze nicht durch Biegemomente, die aus dem möglichen seitlichen Wegdriften des Rohrs im Boden resultieren, belastet wird. Die wenigstens zwei Erregerzellen, die zusammen einen Vibrator ergeben, sind über ein Koppelteil mit der rohrförmigen Lanze verbunden. Weiterhin sind die wenigstens zwei Erregerzellen so ausgeführt, dass sich ihre Unwuchtmassen bei der Rotation selbst synchronisieren, und zwar derart, dass sich die vertikalen Kraftanteile addieren und die horizontalen Kraftanteile weitgehend eliminieren. Hierdurch ist eine resultierende Kraft im Wesentlichen parallel zur Wirkrichtung erzielt.

[0007] Bevorzugt sind genau zwei Erregerzellen angeordnet, wobei vorzugsweise jede Erregerzelle mit einem separaten Drehantrieb versehen ist, der derart ausgelegt ist, die wenigstens eine Unwuchtmasse der jeweiligen Erregerzelle zu drehen.

[0008] In Weiterbildung der Erfindung sind Mittel zur Stabilisierung des Synchronbetriebs der wenigstens zwei Erregerzellen angeordnet. Hierzu können insbesondere elektrische Stabilisatoren zum Einsatz kommen. Hierdurch ist gesteuertes Einschwingen der Erregerzellen ermöglicht.

[0009] In Ausgestaltung der Erfindung ist das Koppelteil mit einem Schlitten verbunden, über den es entlang eines Mäklers verschiebbar gelagert ist. Hierdurch ist die Vorrichtung als Arbeitsgerät direkt ohne das Erfordernis weiterer Bauteile an einen Mäkler ankoppelbar.

[0010] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Schlitten mit einem auf dem Mäkler geführten Grundschlitten verbunden, der über einen Antrieb mit Zug- und/oder Druckkräften beaufschlagbar ist. Dabei ist der Grundschlitten bevorzugt über flexible Elemente, insbesondere Elastomere mit dem Schlitten federnd verbunden. Hierdurch ist die Übertragung der von den Erregerzellen erzeugten Schwingungen auf den Mäklern vermindert.

[0011] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Grundschlitten eine Konsole befestigt, welche mit flexiblen Elementen, insbesondere Elastomeren, versehen ist, über welche die Konsole mit dem Schlitten verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, das Rammgut bei gleichzeitiger Schwingungsdämpfung mit einer Vorspann- oder Zugkraft, die vom Mäkler aufgebracht wird, zu beaufschlagen.

[0012] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Fülltrichter zur Befüllung der Lanze angeordnet, der über Dämpfungselemente mit dem Koppelteil bzw. der rohrförmigen Lanze verbunden ist. Durch die Ausgestaltung einer solchen einteiligen Lanze mit integrierter Einfülleinheit ist eine einfache Positionierung und Einbringung der Lanze in den Baugrund bei gleichzeitiger Einbringung von Füllmaterial in die Lanze ermöglicht. Bevorzugt weist die Lanze einen Flansch auf, der mit einem an dem Koppelteil vorgesehenen Flansch verschraubt ist. Vorteilhaft ist der Trichter über Dämpfungselemente weiterhin mit dem Schlitten verbunden.

[0013] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die rohrförmige Lanze doppelwandig ausgebildet. Bevorzugt ist ein Anschluss zur Beaufschlagung des zwischen den beiden Wänden gebildeten Hohlraums mit Pressluft angeordnet. Bei der Rüttelstopfverdichtung von Gewässergründen ist so eine steuerbare Erhöhung des Auftriebs der Lanze in dem Gewässer ermöglicht, wodurch die von dem Trägergerät zu erbringende Zugleistung erheblich gemindert werden kann. Insbesondere für Baugrundverbesserungsmaßnahmen in Gewässern weist die Wandung in einer weiteren Ausbildung der Erfindung seitliche Öffnungen auf. Diese Öffnungen dienen dem Austritt von durch eingebrachtes Stopfmaterial verdrängtem Wasser. Hierdurch ist der Rüttelstopfprozess weiter verbessert.

[0014] Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Figur 1

die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Einbringung einer Rüttelstopfsäule in den Boden;

Figur 2

die Darstellung der Vorrichtung aus Figur 1 in der Vorderansicht;

Figur 3

die Darstellung der Vorrichtung aus Figur 1 in der Ansicht von hinten und

Figur 4

die Darstellung der Vorrichtung aus Figur 1 in einer weiteren räumlichen Ansicht.

[0015] Die als Ausführungsbeispiel gewählte Rüttelstopfvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Koppelteil 1, das mit einem Schlitten 2 verbunden und mit zwei gegenüberliegend angeordneten Erregerzellen 3 versehen ist. Das Koppelteil 1 ist mit einer rohrförmigen Lanze 4 fest verbunden und der Lanze 4 gegenüberliegend federnd mit einen Trichter 5 zur Befüllung der Lanze 4 verbunden. Das Koppelteil 1 ist über den Schlitten 2 auf einem Mäkler 8 geführt, der über eine Konsole 6 mit dem Grundschlitten 7 des Mäklers 8 verbunden ist.

[0016] Das Koppelteil 1 ist gebildet durch eine im Wesentlichen rechteckig ausgebildete Grundplatte 11 die mittig einen Flansch 12 zur Befestigung der Lanze 4 aufweist. Dem Flansch 12 gegenüberliegend ist auf der Grundplatte 11 ein Einlassstutzen 13 angeordnet, der beidseitig über zwei vertikale Halteplatten 14 fixiert ist. Die Halteplatten 14 sind gleichzeitig mit der Grundplatte 11 Aufnahmen 15 für die Erregerzellen 3. Das Koppelteil 1 ist durch Schweißverbindungen mit dem Schlitten 2 verbunden.

[0017] Der Schlitten 2 besteht im Wesentlichen aus einem quaderförmigen Rahmen 21, der Rückseitig mit Führungselementen 22 zur Aufnahme der Mäklerschienen 81 versehen ist. An seiner den Führungselementen 22 gegenüberliegenden Seite sind an dem Schlitten 2 weiterhin zwei endseitig gegenüberliegend nach außen kragende Flügel 23 zur federnden Befestigung des Trichters 5 über Dämpfungselemente 51 angebracht. Der Schlitten 2 ist über innerhalb des Rahmens 21 paarweise gegenüberliegend angeordnete Elastomerblöcke 24 mit der Konsole 6 federnd verbunden, welche den Rahmen 21 des Schlittens 2 entlang seiner Mittelachse durchdringt.

[0018] Die Konsole 6 besteht im Wesentlichen aus einem Rechteckprofil, an dessen dem Schlitten 2 gegenüberliegenden Enden einem Anschlussstück 62 zur Verbindung mit dem Mäklergrundschlitten 7 versehen ist. Die Erregerzellen 3 umfassen jeweils ein Gehäuse 31 in dem eine - nicht dargestellte - drehbar gelagerte Welle angeordnet ist, die mit einer - nicht dargestellten - Unwuchtmasse versehen ist. Die Welle ist mit einem Drehantrieb 32 verbunden, der an dem jeweiligen Gehäuse 31 befestigt ist. Die so ausgebildeten Erregerzellen sind auf der Grundplatte 11 des Koppelteils 1 beidseitig des Einlassstutzens 13 an der jeweils zugeordneten Halteplatte 14 anliegend befestigt.

[0019] Die Lanze 4 ist im Ausführungsbeispiel als zylindrisches Rohr ausgebildet, an dessen dem Koppelteil 1 zugewandten Ende ein Flansch 41 angeformt ist. Der Flansch 41 ist mit dem Flansch 12 des Koppelteils 1 verschraubt.

[0020] Der Trichter 5 ist über Dämpfungselemente 51 mit dem Einlassstutzen 13 sowie über Elastomerblöcke 24 mit dem Rahmen 21 des Schlittens 2 verbunden.

[0021] Der Grundschlitten 7 ist über eine Bolzenverriegelung 71 mit dem Anschlussstück 62 der Konsole 6 verbunden. Beidseitig der Bolzenverriegelung 71 sind an dem Grundschlitten 7 Aufnahmeplatten 72 zur Befestigung von - nicht dargestellten - Zugseilen angebracht, über welche der Grundschlitten 7 mit Druck- bzw. Zugkräften beaufschlagbar ist.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Einbringen einer Rüttelstopfsäule in einen Baugrund, mit einer rohrförmigen Lanze (4), die mit einem Koppelteil (1) verbunden ist, an dem radial um die Mittelachse der Lanze (4) verteilt wenigstens zwei Erregerzellen (3) befestigt sind, welche jeweils ein Gehäuse (31) aufweisen, in dem wenigstens eine Welle mit wenigstens einer Unwuchtmasse angeordnet ist, die mit wenigstens einem Drehantrieb (32) verbunden ist, wobei die wenigstens zwei Erregerzellen (3) derart ausgerichtet sind, dass sich die Unwuchten der Erregerzellen (3) im Betrieb selbst synchronisieren.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei einwellige Erregerzellen (3) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Stabilisierung des Synchronbetriebs der wenigstens zwei Erregerzellen (3) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelteil (1) mit einem Schlitten (2) verbunden ist, über den es entlang eines Mäklers (8) verschiebbar gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (2) mit einem auf dem Mäkler (8) geführten Grundschlitten (7) verbunden ist, der über einen Antrieb mit Zug- und/oder Druckkräften beaufschlagbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundschlitten (7) über flexible Elemente, insbesondere Elastomere (24) mit dem Schlitten (2) federnd verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundschlitten (7) eine Konsole (6) befestigt ist, welche mit flexiblen Elementen, insbesondere Elastomeren (24) versehen ist, über welche die Konsole (6) mit dem Schlitten (2) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fülltrichter (5) zur Beschickung der Lanze (4) angeordnet ist, der über Dämpfungselemente befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lanze einen Flansch (41) aufweist, der mit einem an dem Koppelteil (1) vorgesehenen Flansch (12) verschraubt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Lanze (4) doppelwandig ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschluss zur Beaufschlagung des zwischen den beiden Wänden der rohrförmigen Lanze (4) gebildeten Hohlraums mit Pressluft angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung der Lanze (4) seitliche Öffnungen aufweist.

Zeichnung