Verfahren zur Durchführung von Rüttelarbeiten mittels Innenrüttlern und Innenrüttler zur Ausübung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung von Rüttelarbeiten mit tels Innenrüttlern und einen Innenrüttler zur Aus übung des Verfahrens.
Zu diesen Arbeiten gehört die Herstellung von Bohrlöchern, welche gegebenenfalls durch Ausfüllung mit Beton für die Herstellung von Pfeilern dienen, ferner die Herstellung von Bohrlö chern unter Anbringung von Auskleidungen, bei spielsweise durch Einbringung von Verrohrungen, weiterhin die Einbringung von Spundwandteilen, Hohlkörpern und ähnlichen Bauelementen in das In nere des Bodens unter gleichzeitiger Verdichtung des Bodens und schliesslich die Ausführung von Ver dichtungsarbeiten.
Diese Arbeiten können dabei in beliebigen natürlichen Bodenarten oder auch in künstlichen Schüttungen vorgenommen werden, wo bei der Rüttler, d. h. ein Gerät zur Erzeugung von Vibrationen, in das Innere dieser Bodenart oder Schüttungen eingebracht wird und innerhalb dersel ben Schwingungen auf das umgebende Erdreich ein wirken.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Rüttlergehäuse, in welchem die Schwungmasse und der Antriebsmotor unterge bracht sind und über welchem, durch eine elastische Kupplung verbunden, ein nicht mitschwingendes Be lastungsgewicht angeordnet ist, unter Rütteln ohne Zufuhr von Flüssigkeit, durch seitliche Verdrängung und Verdichtung des Bodenmaterials in den Boden eingedrückt wird. Es handelt sich somit um ein soge nanntes Trockenverfahren.
Für die Durchführung der oben genannten Ar beiten sind bereits Innenrüttler verwendet worden, beispielsweise um Verdichtungen natürlichen Bodens oder von Schüttungen zu erzielen oder um durch Niederbringen von Rohren Bodenverfüllungen vor zunehmen.
Diese bisherigen Verfahren, die unter dem Be griff Rütteldruck y> Eingang in die Erdbautechnik gefunden haben, waren. bisher jedoch in ihrer Ver wendbarkeit auf solche Böden beschränkt, die aus lockeren und durch Flüssigkeit in einen Fliesszustand überzuführenden Teilchen bestehen, und zwar im wesentlichen aus Sand.
Es ist demgegenüber Hauptziel der vorliegenden Erfindungen, die Durchführung der genannten Ar beiten mittels Innenrüttler auch in anderen natürli chen Bodenarten ausführen zu können, und zwar grundsätzlich in jeder beliebigen natürlichen oder künstlichen Bodenart, welche sich durch Rütteln, Walzen oder Rammen verdichten lässt, beispielsweise auch in stark bindigen Böden, wie Tonen. Weitere Vorteile des vorliegenden Verfahrens werden in, der folgenden Beschreibung behandelt.
Durch Zwischenschaltung einer elastischen Kupp lung zwischen Belastung und Vibrationsteil bleibt dieses, d. h. die wirksame Länge des eigentlichen Rüttlerkörpers, in welchem sich die Schwungmasse und der Antriebsmotor befinden, von der Belastung getrennt, so dass die volle, von dem Vibrator erzeugte Rüttelkraft auf einen kleinen Raum konzentriert wird.
Es ist hierdurch möglich, die spezifische Schlag kraft grösser zu halten als mit einem Rüttlergerät von der gleichen Stärke wie bei den bekannten Aus führungen ohne Trennung der Zusatzbelastung oder des Gestänges durch eine elastische Kupplung, so dass auch feste Bodenarten zur Verdrängung gebracht werden können. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch auch die Niederbringung und die zu erreichenden Tiefen praktisch unbegrenzt sind.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver fahrens wird zweckmässig ein Innenrüttler benutzt, der erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass das Rüttlergehäuse ein rohrartiges geschlossenes Gehäuse mit schlanker Spitze ist, in dem sich der Antriebsmotor und eine von ihm angetriebene Un wucht befindet und das an seinem der Spitze entge gengesetzten Ende über eine elastische Kupplung mit einem Belastungsgewicht verbunden ist, das den gleichen Durchmesser wie das Rüttlergehäuse hat, und dass das Rohrgestänge das Rüttlergehäuse bis zur Spitze umgreift,
wobei das im Bereich des Rütt- lergehäuses befindliche erste Gestängeglied elastisch mit dem nächsten Gestängeglied verbunden ist.
Demgemäss ist vor allem wichtig, dass die Rütt- leraufhängung den Rüttlerdurchmesser nicht über schreitet und eine elastische schwingungsdämpfende Verbindung zum Rüttler hat. Vor allem für die Her stellung von Bohrlöchern, wobei gegebenenfalls gleichzeitig Rohre niedergebracht werden sollen, ist es zweckmässig, einen Rüttler mit zur Vortriebs@rich- tung senkrechter Exzentrizität zu verwenden, bei welchem sowohl die Kupplung zwischen dem Rüttler und dem Belastungsgewicht bzw. dem Gestänge,
wie auch die Kupplung zwischen dem den Rüttler umfas senden mitschwingenden Rohrteil und dem aufgehen den Rohrteil zur Verhinderung einer Schwingungs übertragung von Rüttler auf Gewicht bzw. Gestänge bzw. ein nachzuziehendes Rohr, elastisch ausgeführt sind.
Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausfüh- rungsbeispiele von zur Durchführung des, erfindungs- gemässen Verfahrens geeigneten Innenrüttlern. In dieser Darstellung zeigen die Fig. 1 teilweise im Längsschnitt eine erste Aus führungsform eines Rüttlers mit einem Rüttelkörper und einem durch eine elastische Kupplung mit dem selben gekuppelten hohlen Belastungsgewicht, an wel ches sich nach oben das Gestänge anschliesst ;
Fig. 2 ebenfalls teilweise im axialen Längsschnitt und teilweise in Ansicht einen Rüttler gemäss der Erfindung mit einem Rüttlerkörper, der durch eine elastische Kupplung mit einem rohrförmigen Bela stungsgewicht verbunden ist und wobei ferner ein auf einem Ringwulst der Rüttlerspitze gehaltenes Mit führrohr mit einem durch eine elastische Kupplung gekuppelten, nach oben führenden weiteren Mitführ- rohr verbunden ist ; das letztere ist dabei nur in einem Teil dargestellt ;
Fig. 3 den Rüttler von unten gegen die Spitze gesehen und Fig. 4 zur Hälfte in Ansicht und zur Hälfte in einem axialen Schnitt eine besondere Ausführungs form der sogenannten Verdrängungsspitze eines Rüttlers gemäss der Erfindung.
Im einzelnen ist nach Fig. 1 das Gehäuse des Rüttlerkörpers in Form eines zylindrischen Körpers, z. B. aus Stahlblech, mit 1 bezeichnet. In den Lagern 3 und 4 ist der Rotor 2 eines Elektromotors gelagert, dessen Kabelanschlüsse nicht dargestellt sind. faber eine Kupplung 5 ist die Unwuchtwelle 8 mit der Rotorwelle gekuppelt und in den Lagern 6 und 7 im Gehäuse gelagert.
Die Unwuchtkörper, beispielsweise in Form von flachen Guss- oder Schmiedekörpern, sind mit der Welle verbunden und mit 9 bezeichnet. 10 ist die konisch zulaufende Spitze des Rüttlergehäuses, die als Verdrängungsspitze wirkt. Am oberen, konisch verjüngten Teil des Rüttlergehäuses ist ein Flansch 11 befestigt, beispielsweise durch Schweissung, der den elastischen Kupplungskörper 12 trägt, welcher beispielsweise durch Verschraubung auf dem Flansch befestigt ist.
Mit einem der Kupplungsteile ist ein Hohlstutzen 13 fest verbunden, der in den konisch verjüngten Teil des Belastungsgewichts 14 von lang gestreckter, zylindrischer Gestalt eingeschraubt ist, so dass dessen Bohrung die Bohrung 15 des Bela stungsgewichtes fortsetzt. Durch diese Bohrungen führt ein Kabel 16 für die Stromzuleitung zum Motor. Die Bohrung dient gleichzeitig auch zur Entlüftung und gegebenenfalls auch zur Durchführung von Lei tungen für Kühlmittel u. a. 17 ist ein eingeschraubter Flansch zur Aufnahme des Gestänges, wie darge stellt, eines: Gestängerohres 18.
Mit 19 ist ein mit geführtes Rohr bezeichnet, welches über dass Rütt- lergehäuse geschoben ist (abgebrochen dargestellt) und welches mit seinem entsprechend geformten Ende über eine Ringwulst 20 des Rüttlergehäuses greift, zum Zwecke der Abstützung der gebildeten Lochwandung. Das Rohrende des Rohres 19 greift federnd in die Ringnut des Ringwulstes ein und wird auf diese Weise festgehalten.
Durch die Zwischen schaltung des Kupplungskörper 12 wird erreicht, dass wohl Masse als Zusatzbelastung aufgebracht werden kann, dass aber der Energieverlust sehr stark gemin dert wird, der bei einer nicht elastischen Verbindung zwischen Belastungsgewicht und Rüttlerkörper sehr gross wäre, welche Energie in einem solchen. Fall für die eigentliche Büttel- und Verdichtungsarbeit verlo- renginge.
Nach Fig. 2 ist der Rüttlerkörper in gleicher Weise ausgebildet und mit den gleichen 1lberwei- sungszeichen versehen wie in Fig. 1. Der Rüttlerkör- per ist in diesem Fall durch eine elastische Kupp lung 21 mit einem starkwandigen. Rohr 22, welches hier als Belastungsgewicht dient, gekuppelt. 23 ist (im unteren Teil dargestellt) ein Mitführrohr, d. h. ein aufgesetztes Rohr, das durch eine elastische Kupplung mit dem das Rüttlergehäuse selbst umfas senden Mitführrohr 24 gekuppelt ist.
Die elastische Kupplung zwischen den beiden Rohren, welche dem Zweck dient, eine Übertragung von Schwingungen auf die nach oben führenden, mitgeführten Rohre zu verhindern, besteht aus den beiden Endstücken 26 (an dem Rohr 24) und 27 (an dem Rohr 23), welche koaxial ineinandergreifen und auf ihren gegen überliegenden Wandungen mit Ringnuten oder einer in Schraubenwindungen verlaufenden Nut ausgestattet sind, und einem zwischen die beiden Endstücke ge legten und deren von ihnen eingeschlossenen Zwi- schenräume ausfüllenden Körper aus Kautschuk, bzw. axial übereinander angeordneten Ringen aus Kautschuk.
Die Verdrängungsspitze 28 weist ein ko- nusartiges Ende auf, wobei der zylindrisch nach oben den ausgewölbten Teil fortsetzende Abschnitt wieder um mit einer Ringwulst 20 ausgestattet ist, über wel che in gleicher Weise zwecks Abstützung das mitge führte Rohr 24 greift, wie das Rohr 19 über den Wulst 20 gemäss Fig. 1.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtun gen wird. das Rüttlergehäuse unter Rütteln ohne Zu fuhr von Flüssigkeit, durch seitliche Verdrängung und Verdichtung des Materials, in den Boden ein gedrückt.
In vielen Fällen ist es zweckmässig, den durch die Rüttelwirkung verdrängten Boden durch Zusatzmasse, beispielsweise von an der Baustelle vorhandenem oder fremdem Bodenmaterial oder von Beton oder zur Verdichtung geeigneten natür lichen oder künstlichen Massen, zu ersetzen, um den Grad der Verdichtung von Bohrlöchern zu steigern oder örtlich besonders verdichtete Teile, wie verbreiterte Pfahlfüsse, zu bilden, oder schliesslich, um Pfeiler aufzubauen, die mit fortschreitender Verdichtung unter allmählichem Ziehen des Rüttel gerätes entstehen.
Zusatzmassen dieser Art oder Verdichtungsmittel werden zweckmässig während der auf- oder niedergehenden Arbeitsbewegung des Rüttlers durch mit dem Rüttlerkörper verbundene Rohre eingefüllt oder in den umgebenden Boden ein- gepresst.
Wenn man mittels des Rüttlerkörpers zum Zwecke der Erzielung örtlich bevorzugter Verdich tungen arbeitet, so ist es zweckmässig, den Boden bzw. das Nachfüllmaterial durch Auf- und Abbewe- gen des Rüttlerkörpers mit seinem Belastungsgewicht so lange zu verdrängen, bis das Gerät unter dem Einfluss des Rüttelns und des Belastungsgewichtes nicht mehr eindringt. Man hat hierdurch in einfacher Weise die Gewähr einer vollkommenen, d. h. maxi mal erreichbaren Verdichtung an der betreffenden Stelle.
Insbesondere für die Durchführung von Bohr arbeiten verwendet man vorteilhaft ein Rüttlerge- häuse mit einer gegen die Sohle gerichteten, möglichst schlanken, konischen Spitze (Fig. 1) bei waagerechter Schlagwirkung des Rüttlers, um dadurch auch im Bereich der Spitze eine im wesentlichen seitliche Verdrängung und damit ein leichteres Eindringen zu erreichen.
Nach Fig. 3 und 4 ist die Auswölbung der ko- nusartigen Verdrängungsspitze 28 mit 29 bezeichnet. 30 ist der Teller eines Ventils, welcher durch eine Schraubenzugfeder 31 auf seinen Sitz gezogen wird, welcher Sitz von aussen in den Mantel der Verdrän gungsspitze eingefräst bzw. eingeschliffen ist. Die hohle Verdrängungsspitze steht durch eine Leitung 32 mit dem Inneren des Gehäuses des Rüttlers und weiterhin nach oben mit der Atmosphäre in Ver bindung.
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die Spitze des Rüttlers, mit einem Ringwulst auszustatten, wobei der grösste Durchmesser der Spitze im Bereich dieses Wulstes entweder dem Durchmesser des güttlers ent spricht oder so bemessen ist, dass dieser Ringwulst als Rohrmitnehmer dient.
Man vermeidet hierdurch, dass bei der Verdrängung, wie sie mit zunehmender Absenkung stattfindet, die seitliche Beweglichkeit des Rüttlers beeinträchtigt wird und die Schlagkraft des Rüttlers etwa durch eine gewisse Rückfederung ver ringert werden kann.
Die maximale Ausladung des Wulstes soll jedoch zweckmässig nicht grösser sein als etwa die Hälfte der seitlichen Ausschwingung im Bereich des Wulstes., um ein Zusammenfallen der inneren Lochwandung beim Rütteln zu vermeiden.
33 sind Rippen, die radial von der Spitze des Verdrängungsteiles 28 nach oben über einen gewissen Betrag der Höhe der Verdrängungsspitze verlaufen. Diese Rippen, welche beliebige Formen, gegebenen falls auch flügelartige Formen haben können, dienen einer Verhinderung unerwünschter Drehbewegungen des Rüttlers. Das Ventil ist deshalb eingesetzt, um bei der Herstellung von Bohrlöchern in stark bindi gen, d. h. in sogenannten fetten Böden, wie Tonen, ein leichtes Abheben des Rüttelgerätes, von der Bohr lochsohle zu erreichen, d. h.
die Bildung eines Va kuums zu vermeiden. Dieses Ventil kann nach dem hohlen Inneren des Rüttlerkörpers geöffnet werden, um beim Abheben von der Bohrlochsohle eine Ver bindung zwischen der Atmosphäre und der Rüttler auflage, d. h. der Bodenmasse an der Sohle, zu errei chen.
Die in den gezeigten Darstellungen erläuterten Vorrichtungen sind Ausführungsbeispiele, die je nach den besonderen Verhältnissen. der Verwendung der Vorrichtung im Rahmen des Verfahrens, nach der Erfindung abgewandelt werden können.
Das Belastungsgewicht braucht nicht nur, wie Fig. 2 als Beispiel zeigt, innerhalb eines Teils eines etwa rohrförmigen Gestänges angeordnet zu sein, sondern das Belastungsgewicht kann auch selbst einen Teil des Gestänges bilden, und zwar den, der sich an den Rüttler anschliesst und durch eine ela stische Kupplung mit dem Rüttler gekuppelt ist. Aus- serdem kann auch das Belastungsgewicht aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein, um je nach den örtlichen Verhältnissen, unter welchen eine In nenrüttlung durchgeführt wird, sein Gewicht variieren zu können.