[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rüttlervorrichtung zur Herstellung
von Materialsäulen im Boden, insbesondere von Sandsäulen.
[0002] Tiefenrüttler mit Materialförderung durch ein seitlich entlang eines Rüttlers geführtes
separates Rohr gibt es seit den 1970er Jahren. Diese Technik funktioniert gut mit
rolligem Kies. Insbesondere bei der Förderung von Sand treten signifikante Probleme
auf.
[0003] Bekannt ist eine Beschickung des Förderrohrs mit Sand durch einen Tank am oberen
Ende der Maschine. Dieser Tank wird mittels Kübeln oder pneumatisch beschickt.
[0004] Insbesondere wenn der Sand nicht trocken sondern erdfeucht ist, verstopft er regelmäßig
am Übergangstrichter vom Tank (Reservoir) zum Förderrohr.
[0005] Eine Rüttlervorrichtung zur Herstellung von Pfählen aus Beton oder dergleichen im
Erdreich ist aus der
DE 41 38 443 A1 bekannt.
[0006] Die
GB 2 372 517 A beschreibt eine Rüttlervorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, die
mehrere langgestreckte Elemente aufweist, die in einer horizontalen Richtung beabstandet
angeordnet sind und die derart miteinander verbunden sind, dass ein Hohlraum zwischen
den langgestreckten Elementen gebildet ist. In diesen Hohlraum kann von der Seite
Füllmaterial eingebracht werden.
[0007] Insbesondere, dieses Dokument offenbart eine Rüttlervorrichtung zur Herstellung von
Materialsäulen im Boden mit einem Rüttler, und mehrere aus Verlängerungsteile gebildete
Lanzen, die sich in einer Längsrichtung erstrecken, und durch Seitenwände parallel
zueinander und in einem vorbestimmten Abstand voneinander so verbunden sind, dass
zwischen diesen ein Förderraum definiert ist, wobei Öffnungen in wenigstens einer
der Seitenwände vorgesehen sind, welche Öffnungen in Längsrichtung voneinander beabstandet
sind..
[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Rüttlervorrichtung zum
Herstellen von Materialsäulen, insbesondere Sandsäulen, im Boden anzugeben.
[0009] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rüttlervorrichtung nach Anspruch 1.
[0010] Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
[0011] Durch die Verbindung von zwei oder mehr Tiefenrüttler-Einheiten, wie sie z.B für
die Rütteldruckverdichtung Verwendung finden, wird ein Hohlraum (Förderraum) aufgespannt,
der zur Förderung von Sand an die Rüttlerspitzen genutzt werden kann. Die Beschickung
des Förderraums mit Material, insbesondere Sand, erfolgt durch den Förderkasten, der
in regelmäßigen Abständen mit Öffnungen versehen ist. Dadurch kann Material, insbesondere
Sand, in einer keine Verstopfung verursachender Weise in den Innenraum des Förderkastens
eingebracht werden.
[0012] Die Öffnungen, die sich bei weiterem Fortschreiten des Einbringens in den Boden im
Boden befinden, stellen kein Problem dar, solange das Gewicht des Sandes und des in
ihm enthaltenen Wassers größer als der Druck im umgebenden Boden ist. Dadurch ist
sichergestellt, dass im Untergrund der Boden nicht in den Hohlraum eindringt, sondern
immer nur Sand in der gewünschten Weise in den Boden abgegeben wird.
[0013] Diese Anordnung ermöglicht auch eine einfache Anordnung eines Reservoirbehälters
auf dem Boden.
[0014] Der bevorzugt über die Länge bis zur Ausgabe konstante Querschnitt des Förderkastens
ermöglicht eine störungsfreie Zuführung des Materials (Sand) bis zu der Ausgabe in
den Boden.
[0015] Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Seitenansicht einer Rüttlervorrichtung gemäß einer ersten, nicht
beanspruchten, Ausführungsform;
- Fig. 2
- eine Schnittansicht der Rüttlervorrichtung entlang der Schnittachse A-A aus Fig. 1;
- Fig. 3
- eine Schnittsansicht der Rüttlervorrichtung entlang der Schnittachse B-B aus Fig.
2;
- Fig. 4
- eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform, in Fig. 4a) in einer schematischen
perspektivischen Ansicht, in Fig. 4b) in einer Schnittansicht entlang der Achse C-C
aus Fig. 4a), in Fig. 4c) in einer Ansicht des separatem Förderkastens, und in Fig.
4d) mit einer Ansicht einer Blende;
- Fig. 5
- eine schematische Seitenansicht einer Rüttlervorrichtung gemäß einer dritten, nicht
beanspruchten, Ausführungsform; und
- Fig. 6
- eine Schnittansicht der Rüttlervorrichtung entlang der Schnittachse A-A aus Fig. 5;
[0016] Bei dem in Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten ersten, nicht beanspruchten, Ausführungsbeispiel
weist die Rüttlervorrichtung zwei parallele Rüttellanzen 10 auf, die über ein Joch
7 miteinander und in einem Abstand b voneinander verbunden sind. Der Abstand b zwischen
den in Längsrichtung verlaufenden, vertikalen Mittelachsen M der Rüttellanzen 10 liegt
in einem Bereich von 0,4 m bis 2 m, bevorzugterweise in einem Bereich von 0,4 m bis
1 m.
[0017] Die Rüttlervorrichtung ist so gestaltet, dass sich im Betrieb die Längsrichtung parallel
zu der Richtung der Schwerkraft erstreckt, also vertikal. Dementsprechend werden die
Begriffe "oben" und "unten" in dieser Anmeldung verwendet, d.h. unten liegt in Richtung
der Schwerkraft (= Längsrichtung) und oben entgegengesetzt der Richtung der Schwerkraft.
[0018] Die Rüttellanzen 10 weisen jeweils an ihrem unteren Ende einen Tiefenrüttler 1 auf.
Das untere Ende des jeweiligen Tiefenrüttlers 1 weist eine konische Spitze 15 auf.
Das obere Ende des jeweiligen Tiefenrüttlers 1 ist über ein Kupplungsglied 17 mit
einem unteren Ende eines Verlängerungsrohrs 3 verbunden. Das jeweilige Verlängerungsrohr
3 ist an seinem oberen Ende mit dem Joch 7 verbunden. An Oberseite des Joches 7 ist
eine Seilrolle 6 angeordnet, über die ein Drahtseil läuft, das mit einem geeignetem
Baugerät, beispielsweise einem Seilbagger (nicht dargestellt), verbunden ist.
[0019] Die mit Abstand b parallel angeordneten Rüttellanzen 10 sind im Bereich der an die
oberen Enden der Tiefenrüttler 1 angrenzenden Verlängerungsrohre 3 durch zwei Seitenwände
2, die parallel zu den jeweiligen Mittelachsen M der Rüttellanzen 10 angeordnet sind,
fest miteinander verbunden. Die Verlängerungsrohre 3 und die Seitenwände 2 bilden
dadurch einen Rahmen. Die Seitenwände sind im Wesentlichen parallel zueinander. Um
einen möglichst großen Hohlraum in dem aus Verlängerungsrohren 3 und Seitenwänden
2 gebildeten Rahmen aufzuspannen, sind die Seitenwände 2, bezogen auf die Achse X,
die senkrecht durch die Mittelachsen M verläuft, in möglichst großen Abstand c von
der Achse X mit dem äußeren Umfang des Verlängerungsrohres 3 verbunden. Die Verbindung
kann durch Schweißen oder aber auch mittels Schrauben erfolgen.
[0020] In den Seitenwänden 2 sind in regelmäßigem Abstand Öffnungen 4 angeordnet. Die Öffnungen
haben eine Höhe h in Längsrichtung. Der Abstand d zwischen zwei benachbarten Öffnungen
in Längsrichtung ist bevorzugt größer als die Höhe h, noch bevorzugter im Bereich
des 1,02 bis 1,5-fachen der Höhe h. Die Öffnungen 4 in den zwei gegenüberliegenden
Seitenwänden 2 sind in Längsrichtung alternierend angeordnet. D.h. wenn in einer Seitenansicht
wie Fig. 3 eine Öffnung 4 in der einen Seitenwand 2 vorhanden ist, ist die andere
Seitenwand 2, bezogen auf die gleiche Höhe in Längsrichtung der Seitenwand 2, geschlossen.
Die Öffnungen 4 können eine beliebige geometrische Form aufweisen. In dem ersten dargestellten
Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 4 als in Längsrichtung langgezogene Sechsecke
ausgebildet.
[0021] Die Seitenwände 2 weisen an einem unteren Ende (Schneide) eine spitz zulaufende Form
auf, damit sie eine verbesserte Eindringeigenschaft in den Boden aufweisen.
[0022] In der ersten Ausführungsform spannen die Rüttellanzen 10 und die Seitenwände 2 einen
Raum auf, der ein Förderraum 11 ist, und bilden zugleich einen Förderkasten 12, der
über sine Länge einen konstanten Querschnitt senkrecht zur Längsachse aufweist. Ein
unteres Ende des Förderkastens 12 ist offen ausgebildet.
[0023] In den innen liegenden Eckbereichen (Zwickeln) des Förderkastens 12 im Übergangsbereich
zwischen den Seitenwänden 2 und Verbindungsrohren 3 sind, bevorzugt jeweils auf Höhe
eines oberen Endes der jeweiligen Öffnung 4, Sprühdüsen (nicht dargestellt) für eine
Fluidspülung angeordnet. Die Auslassöffnungen der Sprühdüsen sind nach unten in Richtung
der Tiefenrüttler 1 gerichtet.
[0024] Ein Reservoirbehälter (Tank) 5 für zuzuführendes Säulenmaterial 13, wie Sand, ist
dazu angepasst, direkt auf dem Boden 14 zu stehen. Der Reservoirbehälter 5 hat bevorzugt
eine Trichterform. Der Reservoirbehälter 5 weist an seiner Unterseite eine Öffnung
auf, deren Form an die Rüttellanzen 10 mit den fest verbundenen Seitenwänden 2 so
angepasst ist, dass diese sich gegen Austritt von Säulenmaterial abgedichtet und in
Längsrichtung verschiebbar durch die Öffnung des Reservoirbehälters 5 erstrecken können.
Im Betriebszustand erstrecken sich die Rüttellanzen 10 und die Seitenwände 2 durch
die Öffnung, so dasss sie durch die Öffnung in den Boden getrieben werden können.
[0025] Die in den Fig. 4a bis 4c dargestellte zweite Ausführungsform entspricht der ersten
Ausführungsform mit folgenden Unterschieden.
[0026] Die mit Abstand b parallel angeordneten Rüttellanzen 10 sind im Bereich, der an die
oberen Enden der Tiefenrüttler 1 angrenzenden Verlängerungsrohre 3 durch zwei Förderraumseitenwände
8 anstelle der (Förderkasten-)Seitenwände 2, die ebenfalls parallel zu den jeweiligen
Mittelachsen M der Rüttellanzen 10 angeordnet sind, fest miteinander verbunden. Die
Verlängerungsrohre 3 und die Förderraumseitenwände 8 bilden dadurch einen Rahmen.
In den Förderraumseitenwänden 8 sind in regelmäßigem Abstand Öffnungen 16 angeordnet,
die in Form und Anordnung den Öffnungen 4 der Seitenwände 2 aus der ersten Ausführungsform
entsprechen. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen
16 allerdings rechteckig ausgebildet. Die Förderraumseitenwände 8 weisen an einem
unteren Ende eine horizontal verlaufende Schneide auf.
[0027] In dem durch die Rüttellanzen 10 und die Förderraumseitenwände 8 aufgespannten Förderraum
11 ist ein vertikal verschiebbarer, separater Förderkasten 12 angeordnet.
[0028] Der Förderkasten 12 erstreckt sich in Längsrichtung innerhalb des Förderraumes 11.
Der Förderkasten 12 weist über seine Länge von oben nach unten in einem zur Längsrichtung
senkrechten Querschnitt eine konstante rechteckige Querschnittsform auf. Die zwei
schmaleren Seitenwände 9 sind jeweils den Verlängerungsrohren 3 zugewandt. Die Seitenwände
2 des Förderkastens 12 liegen den Förderraumseitenwänden 8 des Rahmens jeweils gegenüber.
Die Seitenwände 2, 9 sind miteinander, z.B. durch Schweißen, verbunden. Der Förderkasten
ist am oberen Ende verschlossen und am unteren Ende offen ausgebildet.
[0029] In den Seitenwänden 2 sind in Längsrichtung jeweils Öffnungen 4 angeordnet, die komplementär
zu den jeweiligen Öffnungen 16 der jeweiligen gegenüberliegenden Förderraumseitenwand
8 sind.
[0030] An dem oberen, geschlossen Ende des Förderkasten 12 ist eine hydraulische Vorrichtung,
z.B. ein Hydraulikzylinder 18 angeordnet. Der Hydraulikzylinder 18 ist dazu angepasst,
den Förderkasten 12 in dem Rahmen auf und ab zu bewegen, hier im Bereich von ca. 1
m.
[0031] Das untere Ende des Förderkastens 12 weist eine horizontal ausgebildete Schneide
auf.
[0032] In den innen liegenden Eckbereichen des Förderkastens 12 sind bevorzugt jeweils auf
Höhe eines oberen Endes der jeweiligen Öffnung 4, Sprühdüsen (nicht dargestellt) für
eine Fluidspülung angeordnet. Die Auslassöffnungen der Sprühdüsen sind nach unten
in Richtung der Tiefenrüttler 1 gerichtet.
[0033] Ein Reservoirbehälter 5 ist wie in der ersten Ausführungsform beschrieben angeordnet.
[0034] Nun werden der Betrieb der Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Materialsäulen
im Boden beschrieben.
[0035] Zur Herstellung einer Materialsäule, z.B. einer sogenannten Stopfsäule aus Sand 13,
werden die Rüttellanzen 10 positioniert. Hierfür wird über das Tragseil des Seilbaggers,
die Seilrolle 6 und das Joch 7 die Rüttellanzen 10 in eine senkrechte Lage über dem
Bodenplanum der zukünftigen Materialsäulenposition im Boden gehoben. Der Reservoirbehälter
5 wird auf dem Boden 14 über der zukünftigen Materialsäulenposition im Boden so aufgestellt,
so dass die Rüttellanzen 10 etc. in die Öffnung in der Unterseite des Reservoirbehälters
5 verschiebbar eingeführt werden können. Das kann gegebenenfalls auch erst dann geschehen,
wenn die Tiefenrüttler bereits in den Boden eingeführt sind.
[0036] Die Tiefenrüttler 1 werden durch eine jeweilige angetriebene Unwucht in horizontale
Schwingungen versetzt und die schwingenden Tiefenrüttler 1 werden in den Boden 14
abgesenkt.
[0037] Wenn die Tiefenrüttler 1 in den Boden 14 vorgedrungen sind und die Unterkante des
Förderkasten 12 den Boden des Reservoirbehälters durchfahren hat, wird Sand 13 in
den Reservoirbehälter 5 gefüllt. Die Füllung des Reservoirbehälters 5 mit Sand 13
kann auf einfache Weise, z.B. mit einem Kipplaster, ausgebildet werden. Mit jedem
weiteren Vordringen der Rüttellanzen 10 nimmt der Förderraum 11 bzw. der Förderkasten
12 über die Öffnungen 4 den im Reservoirbehälter 5 befindlichen Sand 13 in sich auf
und fördert den Sand 13 bis in den Spitzenbereich des Förderkastens 12 bzw. bis zum
oberen Ende der bereits im Förderkasten 12 befindlichen Sandsäule.
[0038] Zur Förderung des Sandflusses innerhalb des Förderkastens 12 können die in den Zwickeln
angeordneten Sprühdüsen für eine Wasser- und/oder Luftspülung verwendet werden. Durch
ihren nach unten gerichteten Sprühimpuls reißt das Wasser und/oder die Luft den Sand
mit. Weiterhin erhöht eine Wasserspülung die Masse der Sandsäule und macht den Sand
flüssiger.
[0039] Die Rüttellanzen 10 werden bis zu einer vorgesehenen Verbesserungstiefe in den Boden
10 eingebracht, wobei stetig durch die Öffnungen 4 Sand 13 in den Förderkasten 12
eingebracht wird. Je nach gewünschter Tiefenlage der Sandsäule und Größe des Reservoirbehälters
5 wird Sand 13 in den Reservoirbehälter 5 nachgefüllt.
[0040] Nach Erreichen der Endtiefe werden die Rüttellanzen 10 etwas angehoben, wobei gegebenenfalls
unterstützt durch die Wasser- und/oder Luftspülung, Sand 13 in den sich bildenden
Hohlraum eintritt. Danach werden die Rüttellanzen 10 wiederum abgesenkt und gegen
den Sand gedrückt, wobei die Schwingung der Tiefenrüttler eine Verdichtung des Sandes
bewirkt. Mit diesen alternierenden Schritten wird die Materialsäule (Stopfsäule) bis
zur geplanten Höhe gebildet.
[0041] Bei der Herstellung einer solchen Materialsäule mit der zweiten Ausführungsform wird
der Förderkasten 12 gleichzeitig mit dem Eindringen der Rüttellanzen 10 mitgeführt.
Dabei kann das Eindringen des Förderkastens 12 in den Boden durch vertikale Bewegungen
mittels des Hydraulikzylinders 18 unterstützt werden. Der Förderkasten wird dabei,
wie im ersten Ausführungsbeispiel mit Sand 13 aus dem Reservoirbehälter 5 beschickt.
Mit Erreichen der Endtiefe werden die Rüttellanzen 10 etwas angehoben und danach der
Förderkasten 12 bis in den Bereich der Spitzen 15 der Tiefenrüttler 1 verschoben,
um eine verbesserte Zuführung des Sandes, gegebenenfalls unter Mitwirkung der Wasser-
und/oder Luftspülung, in den sich gebildeten Hohlraum zu unterstützen. Mit einer Aufwärtsbewegung
des Förderkastens fliesst Sand unten aus dem Förderkasten und bei einer nachfolgenden
Abwärtsbewegung des Förderkastens wird der Sand zur Seite in den Boden gepresst. Der
Boden erhält dabei eine Vorverdichtung. Anschliessend, nachdem die Rüttellanzen 10
wieder ein Stück abgesenkt wurden, wird der Sand 13 durch die Horizontalschwingungen
der Tiefenrüttler 1 weiter verdichtet. Dabei sollte der Förderkasten 12 über das Niveau
der Tiefenrüttler 1 gehoben werden, um ein optimales Verdichten zu erhalten. Diese
Schritte werden alternierend bis zum Erreichen der geplanten Höhe durchgeführt.
[0042] Nachdem die Rüttellanzen 10 gänzlich aus dem Boden gehoben wurden, können sie mit
dem Seilbagger an die nächste Position zur Herstellung einer Materialsäule befördert
werden. Der Trichter kann abgebaut bzw. versetzt werden und das Bodenplanum im Bereich
der erstellten Materialsäule nachbehandelt werden.
[0043] Die Herstellung solcher Sandsäulen mit der Rüttelvorrichtung gemäß der Erfindung
kann insbesondere bei Landgewinnungsmaßnahmen eingesetzt werden, wenn der Boden, der
für diese Landgewinnung verwendet wird, nicht sauberer Sand ist, sondern schluffiger
Sand, der sich durch Vibration von Tiefenrüttlern alleine nicht oder nicht ausreichend
verdichten lässt. In diesem Fall wird die Landgewinnung vorteilhafterweise derart
ausgeführt, dass die schluffigen Sande, die in der Schüttung unten zum Liegen kommen
während an der Oberfläche saubere (= verdichtbare) Sande sich anreichern, durch verdichtete
Sandsäulen aus sauberem Sand eine wesentliche Baugrundverbesserung erfahren. So können
die Sandsäulen einen Großteil der von oben kommenden Bauwerkslasten tragen, wodurch
die Setzung gegenüber einer ansonsten gleichen Aufschüttung ohne Sandsäulen stark
reduziert wäre. Ein weiterer positiver Effekt ist die Reduktion der Gefahr einer von
Erdbeben hervorgerufenen Bodenverflüssigung.
[0044] Die Verwendung von zwei oder mehreren Tiefenrüttlern 1 wirkt sich weiterhin vorteilhaft
auf die Größe des Förderrohres/Förderkastens aus. Die Größe des Förderrohres ist prinzipiell
durch die Notwendigkeit, die Einheit aus Tiefenrüttler 1 und Förderkasten 12 noch
tiefer absenken zu können, begrenzt. An zwei oder mehr Tiefenrüttlern 1 kann allerdings
ein deutlich größeres Förderrohr befestigt werden. Weiterhin lassen sich mit einer
Einheit aus zwei oder mehreren Tiefenrüttlern 1 eine im Durchmesser größere Materialsäule
herstellen. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf die oben erwähnte Baugrundverbesserung
und Möglichkeit der Ableitung von Bauwerkslasten durch die Sandsäulen aus.
[0045] Des Weiteren sind Fließeigenschaften von Sanden in großen Rohren besser als in Kleineren,
da der Sand sich an der Wandung in Folge von Reibung "aufhängt" und dann durch eine
sogenannte Brückenbildung, d.h. Immobilisierung von Sandkörnern durch gegenseitige
Verkeilung zwischen den gegenüberliegenden Rohrwandungen, der Materialfluss unterbrochen
wird.
[0046] Der Einsatz der Sprühdüsen wirkt sich ebenso vorteilhaft auf das Fließen des Sandes
aus. Zum einen reißen die nach unten gerichteten Sprühimpulse der Sprühdüsen den Sand
mit, und zum anderen wird der Wassergehalt des Sandes erhöht und der Sand dadurch
flüssiger gemacht. Die genau senkrechte und parallele Gestaltung des Förderraumes
11 und die senkrechte Zufuhr und Förderung des Sandes durch den Förderkasten vermeiden
Richtungsumlenkungen sowie Geometrieveränderungen, die zu Verstopfungen führen können.
[0047] Des Weiteren ist sichergestellt, dass im Untergrund kein Boden durch die Öffnungen
4 in den Förderraum 11 eindringt, sondern nur immer Sand 13 in der gewünschten Weise
in den Boden 14 abgegeben wird, solange das Gewicht des Sandes 13 und des in ihm enthaltenen
Wassers größer ist als der Druck im umgebenden Boden.
[0048] Mit Einsatz des vertikal verschiebbaren Förderkasten 12, wird durch die Auf- und
Abwärtsbewegung mittels des Hydraulikzylinders und den damit zuvor beschriebenen Sandausfluss
und Verdichtung eine beträchtliche Beschleunigung des Sandaustriebes und somit der
Säulenherstellung erzielt.
[0049] Ferner kann der Förderkasten 12 derart vertikal bewegt werden, bis die Öffnungen
16 des Förderkastens 12 nicht mehr über den Öffnungen 4 der Seitenwände 2 des Rahmens
liegen. Anschliessend kann der Förderkasten 12 innen unter Druckluft gesetzt werden,
so dass sich im Prinzip ein Schleusenrüttler mit Druckkammer einstellt, aus dem die
Luft nur durch das untere, offene Ende entweichen kann. Diese Druckbeaufschlagung
kann in sehr weichen Böden hilfreich sein, um eine Sandaustreibung zu verbessern.
[0050] In einer Weiterbildung, sowohl der ersten als auch der zweiten Ausführungsform, sind
Blenden 21 an den Seitenwänden 2 bzw. 8 vorgesehen. Diese Blenden 21 sind aussen an
der dem Erdreich zugewandeten Seite der Seitenwände 2 bzw. 8 in entlang in Längsrichtung
verlaufende Führungen 22 so verschiebbar. Dadurch können die Öffnungen 4, 16 in den
Seitenwänden 2, 8 verschlossen oder durch komplementär ausgebildete Öffnungen 19 in
den Blenden 21 offen gehalten werden. Die Form, Größe und Anordnung der Öffnungen
19 ist komplementär zu den Öffnungen 4, 16. Der Abstand in Längsrichtung zwischen
den Öffnungen 19 ist derart festgelegt, dass ein Verschliessen der Öffnungen 4, 16
mit den Abstandsbereichen zwischen den Öffnungen 19 der Blenden 21 gewährleistet ist.
Die Blenden 21 sind durch einen Hydraulikzylinder oder einen anderen Antriebsmechanismus
bewegbar. Durch Verschliessen der Öffnungen 4, 16 in den Seitenwänden 2, 8 mit den
Blenden 21 wird der oben beschriebene Effekt eines Schleusenrüttlers mit Druckkammer
erreicht. Alternativ können die Blenden 21 auch an den Innenseiten, d.h. dem Förderraum
11 zugewandten Seiten der Seitenwände 2 bzw. 8 angeordnet werden. Diese Anordnung
wäre hinsichtlich der Erzielung einer Abdichtung von Vorteil, da der beaufschlagte
Druck die Blenden 21 an die Seitenwände 2 bzw. 8 drückt und so dichtet.
[0051] Abweichend von den oben dargestellten Ausführungsbeispielen ist auch eine Anordnung
mit drei oder mehr Tiefenrüttlern denkbar, die durch einen Rahmen und/oder Seitenwände
verbunden sind. Vorteilhaft wirkt sich dies auf die Größe des Förderrohres bzw. -raumes
hinsichtlich der oben genannten Vorteile aus. Beschränkt ist die Anordnung mit mehreren
Tiefenrüttlern jedoch durch die Notwendigkeit die Einheit aus Tiefenrüttlern, Verlängerungsbauteilen
und den sich dazwischen aufspannenden Förderraum noch auf Tiefe abrsenken zu können.
[0052] Die Form der Öffnungen 4, 16, 19 kann anstatt der oben beschriebenen langgezogenen
Sechsecke auch durch eine runde, rechteckige, oder beispielsweise ovale Form ausgebildet
sein.
[0053] In einer weiteren Ausführungsform kann der unten offene Spitzenbereich des Förderkastens
auch z.B. durch eine per Hubmechanismus verschließbare Öffnung ausgebildet werden.
[0054] Die Aufhängung mittels Joch und Seilrolle ist nur ein Beispiel und kann dem verwendeten
Baugerät angepasst werden. Weiterhin können auch entsprechend dem verwendeten Baugerät
und der zu erreichenden Endtiefe der Sandsäule die Verlängerungsrohre und entsprechend
der Förderraum/-kasten durch weitere Module auf jede beliebige Länge verlängert werden.
[0055] In der ersten Ausführungsform kann auch ein von den Verlängerungsrohren baulich getrennter
Förderkasten angeordnet sein. Dieser Förderkasten weist in seinen Eckbereichen nach
innen gerichtete Ausrundungen auf, in die die Verlängerungsrohre passgenau eingerührt
werden können und mittels einer Gurtung um die Einheit aus Verlängerungsrohren und
Förderkasten integral verbunden werden.
[0056] In der zweiten Ausführungsform kann vorteilhafterweise auf den vertikal verschiebbaren
Förderkasten 12 ein Vertikalvibrator, sogenannter Aufsatzrüttler (nicht dargestellt),
wie er z.B. bei einem Eintreiben von Spundwandbohlen Verwendung findet, aufgesetzt
werden. Zum einen unterstützt die vertikale Vibration das Eindringen des Förderkastens,
zum anderen verbessert sie den Sandfluss im Förderkasten 12.
[0057] In den Fig. 5 und 6 ist eine dritte, nicht beanspruchte, Ausführungsform gezeigt.
Der Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 6 entspricht der Fig. 2. Die dritte, nicht
beanspruchte, Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch,
dass keine Rüttellanzen 10 ausgebildet sind, da die Funktion der Verlängerungsrohre
3 von dem Förderkasten 12 übernommen wird.
[0058] Der Förderkasten 12 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt (siehe Fig.
6) mit runden Schmalseiten 29 auf. Die Tiefenrüttler 1 sind an der Unterseite 12u
des Förderkastens 12 befestigt und die Versorgungs- und Steuerleitungen sind in dem
Förderkasten 12 geschützt geführt. Der Förderkasten 12 weist, wie die Förderkästen
der ersten und zweiten Ausführungsform über seine Länge einen konstanten Querschnitt
senkrecht zur Längsachse auf, der lediglich an seiner Unterseite in mehreren Austrittsöffnungen
23, 24 endet, anstelle einer Öffnung mit dem konstanten Querschnitt. Dafür hat der
Förderkasten 12 ein im Vergleich größeres Volumen und die positiven Eigenschaften
des über die gesamte Länge unveränderten Querschnitts bleiben erhalten. Die Austrittsöffnungen
23, 24 können teilweise seitlich direkt oberhalb der Tiefenrüttler 1 ausgebildet sein.
[0059] Der Reservoirbehälter 5 kann auch mit der dritten nicht beanspruchten Ausführungsform
verwendet werden.
[0060] Der Reservoirbehälter 5 ist zwar vorteilhaft, aber nicht notwendig. Das Material
(Sand) 13 könnte auch mittels Bandförderer, Kipplaster o.ä. zu einem Materialberg
direkt an dem aus dem Boden ragenden Förderkasten 12 aufgeschüttet werden. Das Material
würde dann selbstständig durch die Öffnungen 4 in den Förderkasten 12 "strömen". Alternativ
könnte das Material 13 auch pneumatisch oder in ähnlicher Weise direkt in die Öffnungen
4 gefördert werden.
1. Rüttlervorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, der aufweist:
mindestens zwei Tiefenrüttler (1);
mindestens ein Verlängerungsteil (3) an jedem Tiefenrüttler (1), das sich in einer
Längsrichtung erstreckt und an dem Tiefenrüttler (1) zur Bildung einer sich in Längsrichtung
erstreckenden Rüttellanze (10) befestigt ist, wobei die Rüttellanzen (10) durch Seitenwände
(8) parallel zueinander und in einem vorbestimmten Abstand (b) voneinander so verbunden
sind, dass zwischen diesen ein Förderraum (11) definiert ist, und
einen Förderkasten (12) zur Förderung von Säulenmaterial (13) in Längsrichtung durch
den Förderraum (11), wobei der Förderkasten (12) relativ zu den Rüttellanzen (10)
in Längsrichtung bewegbar ist, und wobei Öffnungen (16) zum Zuführen von Säulenmaterial
(13) in den Förderkasten (12) in wenigstens einer der Seitenwände (8) vorgesehen sind,
die in Längsrichtung voneinander beabstandet sind.
2. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Verlängerungsbauteile Verlängerungsrohre
(3) sind.
3. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Förderkasten zwischen den Rüttellanzen
(10) im Förderraum (11) vorgesehen ist.
4. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Förderkasten (12) durch eine hydraulische
Vorrichtung (18) in Längsrichtung relativ zu den Rüttellanzen (10) bewegbar ist.
5. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der ein Vertikalvibrator mit dem Förderkasten
(12) zum Vibrieren des Förderkastens (12) in Längsrichtung verbunden ist.
6. Rüttlervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, bei der der die Rüttellanzen
(10) verbindende Rahmen Seitenwände (8) aufweist, die den Förderraum (11) nach außen
dicht begrenzen, in denen zu Öffnungen (4) in dem Förderkasten (12) komplementäre
Öffnungen (16) vorgesehen sind, so dass die Öffnungen (4, 16) in einer entsprechenden
Stellung des Förderkastens (12) relativ zu dem Rahmen einander in einer Richtung senkrecht
zur Längsrichtung überdeckend angeordnet sind.
7. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 6, bei der Blenden (21) an den Förderrraumseitenwänden
(8), die Öffnungen (16) aufweisen, in Längsrichtung verschieblich angeordnet sind,
die Blenden (21) zu den Öffnungen (16) in der entsprechenden Seitenwand (8) komplementäre
Öffnungen (19) aufweisen, und
die Blenden (21) selektiv in eine Verschlussstellung, in der die Blenden (21) die
Öffnungen (16) in den Seitenwänden (8) verdecken, und eine Öffnungsstellung, in der
die jeweiligen Öffnungen (16, 19) einander überdeckend angeordnet sind, bewegbar sind.
8. Rüttlervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der der Förderkasten (12)
bis in den Bereich der Spitzen (15) der Tiefenrüttler (1) verschiebbar ist.
1. Vibrating device for producing material columns in the ground, comprising:
at least two deep vibrators (1);
at least one extension part (3) at each depth vibrator (1) extending in a longitudinal
direction and mounted to the deep vibrator (1) for forming a shaking lance extending
in the longitudinal direction, wherein the shaking lances are connected parallel to
each other and in a predefined distance (b) by sidewalls such that a feed space (11)
is defined there between; and
a feed box (12) for feeding column material (13) in the longitudinal direction through
the feed space (11), wherein the feed box (12) is movable relative to the shaking
lances (10) in the longitudinal direction, and wherein openings (16) for supplying
column material (13) into the feed box (12) are provided in at least one of the sidewalls
(8) spaced apart from each other in the longitudinal direction.
2. Vibrating device of claim 1, wherein the extension parts are extension tubes (3).
3. Vibrating device of claim 2, wherein the feed box is provided between the shaking
lances (10) in the feed space (11).
4. Vibrating device of claim 3, wherein the feed box (12) is movable in the longitudinal
direction relative to the shaking lances (10) by a hydraulic device (18).
5. Vibrating device of claim 3 or 4, wherein a vertical vibrator is connected to the
feed box (12) for vibrating the feed box (12) in the longitudinal direction.
6. Vibrating device of one of claims 4 to 5, wherein the frame connecting the shaking
lances (10) comprises sidewalls (8) that limit the feed space (11) to the outside
in a tight manner, and that comprise openings (16) that are complementary to openings
in the feed box (12), so that the openings (4, 16) overlap each other in a direction
perpendicular to the longitudinal direction when the feed box is in a certain position
of the feed box (12) relative to the frame.
7. Vibrating device of claim 6,
wherein blinds are arranged at the feed space sidewalls (8) such that they are movable
in the longitudinal direction, with the feed space sidewalls (8) comprising openings
(16), and with the blinds (21) comprising openings (19) complementary to the openings
(16) in the corresponding sidewall (8), and
wherein the blinds (21) are selectively movable into one of a closing position in
which the blinds (21) cover the openings (16) in the sidewalls (8), and in an opening
position in which the corresponding openings (16, 19) overlap each other.
8. Vibrating device of one of claims 3 to 7, wherein the feed box (12) is movable into
the area of tips (15) of the deep vibrator (1).
1. Dispositif vibreur pour réaliser des colonnes de matériau dans le sol comprenant :
* au moins deux vibreurs en profondeur (1),
* au moins une pièce rallonge (3) pour chaque vibreur en profondeur (1) et qui s'étend
dans la direction longitudinale et est fixée aux vibreurs (1) pour former une lance
vibrante (10) s'étendant dans la direction longitudinale,
* les lances vibrantes (10) étant reliés par des parois latérales (8), parallèles,
et à une certaine distance (b) de façon à définir entre elles une chambre de transfert
(11) et un caisson de transfert (12) pour transférer du matériau de colonne (13) dans
la direction longitudinale à travers la chambre de transfert (11),
* le caisson de transfert (12) étant mobile par rapport aux lances vibrantes (10)
dans la direction longitudinale, et
* des ouvertures (16) sont prévues pour fournir du matériau de colonne (13) au caisson
de transfert (12), dans au moins l'une des parois latérales (8), cette ouverture étant
écartée dans la direction longitudinale.
2. Dispositif vibreur selon la revendication 1 dans lequel les pièces de rallonge sont
des tubes rallonges (3).
3. Dispositif vibreur selon la revendication 2,
caractérisé en ce que
le caisson de transfert est logé dans la chambre de transfert (11) entre les lances
vibrantes (10).
4. Dispositif vibreur selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
le caisson de transfert (12) est mobile par rapport aux lances vibrantes (10) en étant
entraîné dans la direction longitudinale par un dispositif hydraulique (18).
5. Dispositif vibreur selon la revendication 3 ou 4, selon lequel un vibreur vertical
est relié au caisson de transfert (12) pour faire vibrer le caisson de transfert (12)
dans la direction longitudinale.
6. Dispositif vibreur selon l'une des revendications 4 à 5, selon lequel le châssis reliant
les lances vibrantes (10) comporte des parois latérales (8) délimitant de manière
étanche la chambre de transfert (11) vers l'extérieur et ces parois latérales comportent
des ouvertures (4) complémentaires aux ouvertures (16) du caisson de transfert (12)
de façon que dans une position correspondante du caisson de transfert (12) par rapport
au châssis, les ouvertures (4, 16) se recouvrent dans une direction perpendiculaire
à la direction longitudinale.
7. Dispositif vibreur selon la revendication 6, selon lequel les guichets (21) des parois
côté chambre de transfert (8) équipant les ouvertures (16) coulissent dans la direction
longitudinale, ces guichets (21) ayant des ouvertures (19) complémentaires aux ouvertures
(16) de la paroi latérale (8) correspondante, et
- les guichets (21) sont mobiles sélectivement dans une position de fermeture dans
laquelle les guichets (21) ferment les ouvertures (16) des parois latérales (8) et
une position d'ouverture dans laquelle les ouvertures (16, 19) respectives se correspondent.
8. Dispositif vibreur selon l'une des revendications 3 à 7, selon lequel le caisson de
transfert (12) peut coulisser jusque dans la région des pointes (15) des vibreurs
en profondeur.