DE102010022661A1

DE102010022661A1 - Methods for soil compaction of sands and gravels, involves generating vertical vibration movements of compression tool by vibration device which is fitted on upper end of compression tool

Info

Publication number: DE102010022661A1
Application number: DE201010022661
Authority: DE
Inventors: Dr. Köhler Ulf
Original assignee: Vgs Ingenieure Dr Koehler & Kirschstein GmbH; Vgs Ingenieure Dr Kohler & Kirschstein GmbH
Current assignee: Vgs Ingenieure Dr Koehler & Kirschstein GmbH; Vgs Ingenieure Dr Kohler & Kirschstein GmbH
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2011-12-08

Abstract

The method involves generating vertical vibration movements of a compression tool (2) by a vibration device (3) which is fitted on an upper end of the compression tool. The compression tool is lowered by its own weight and by the vibration movements on a predetermined target countersink depth. An independent claim is also included for a device for soil compaction of sands and gravels.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bodenverdichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Bodenverdichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.The invention relates to a method for soil compaction according to the features of the preamble of claim 1 and a device for soil compaction according to the features of the preamble of claim 6.

Aus dem Stand der Technik sind zur Bodenverdichtung die Rütteldruckverdichtung und die Rüttelstopfverdichtung bekannt. Bei der Rütteldruckverdichtung wird ein torpedoförmiger, in horizontaler Ebene schwingender Elektro-Tiefenrüttler eingesetzt, der entsprechend der Verdichtungstiefe über Aufsatzrohre verlängert werden kann. Um die horizontale Schwingung des Rüttlers zu erzeugen, befinden sich ein Elektromotor und eine von diesem angetriebene Unwucht innerhalb des torpedoförmigen Rüttlers. Zum Abteufen des Rüttlers wird als Spülhilfe Wasser zur Rüttlerspitze gefördert. Beim anschließenden Verdichtungsvorgang wird die Zuflussmenge reduziert und an der Oberfläche rolliges Bodenmaterial in den sich bildenden Verdichtungstrichter eingefüllt.From the prior art, the Rütteldruckverdichtung and Rüttelstopfverdichtung are known for soil compaction. Rütteldruckverdichtung a torpedo-shaped, oscillating in the horizontal plane electric deep vibrator is used, which can be extended according to the compaction depth on top tubes. To generate the horizontal vibration of the vibrator, there are an electric motor and an imbalance driven by this within the torpedo-shaped vibrator. To sink the vibrator, water is conveyed to the vibrator tip as a rinsing aid. During the subsequent compaction process, the inflow is reduced and filled on the surface rolling soil material in the forming hopper.

Die Rüttelstopfverdichtung wird bei bindigen, auch wassergesättigten Böden angewandt. Bei diesem Verfahren wird über einen Vorratsbehälter, der mit Druckluft beaufschlagt werden kann, Schotter bis an die Rüttelspitze des Tiefenrüttlers geleitet. Die Druckluft dient als Spülhilfe für den Schotter. Der Vorratsbehälter mit dem Einfüll- und Verriegelungssystem wird als Schleuse bezeichnet. Grobkörnige Anschüttungen aus Bauschutt, Schlacke oder Abraum sind weitere Einsatzbereiche des Rüttelstopfverfahrens.The Rüttelstopfverdichtung is applied to cohesive, even water-saturated soils. In this method, a reservoir, which can be acted upon with compressed air, gravel passed to the vibrator tip of the deep vibrator. The compressed air serves as a rinse aid for the ballast. The reservoir with the filling and locking system is called a lock. Coarse-grained fillings from construction waste, slag or overburden are further areas of application of the vibrating tamping method.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Bodenverdichtung und eine verbesserte Vorrichtung zur Bodenverdichtung anzugeben.The invention is based on the object to provide an improved method for soil compaction and an improved device for soil compaction.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Bodenverdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Bodenverdichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6.The object is achieved by a method for soil compaction with the features of claim 1 and a device for soil compaction with the features of claim. 6

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

In einem Verfahren zur Bodenverdichtung von Sanden und Kiesen wird ein säulenförmiges Verdichtungswerkzeug vertikal in einen zu verdichtenden Bodenbereich abgesenkt und mittels einer Vibrationsvorrichtung werden Vibrationen im Verdichtungswerkzeug erzeugt, um den Bodenbereich zu verdichten.In a method for soil compaction of sands and gravels, a columnar compaction tool is vertically lowered into a soil area to be compacted, and vibrations are generated in the compaction tool by means of a vibrating apparatus to densify the soil area.

Erfindungsgemäß werden durch die Vibrationsvorrichtung, welche auf ein oberes Ende des Verdichtungswerkzeugs aufgesetzt wird, vorzugsweise ausschließlich vertikale Vibrationsbewegungen des Verdichtungswerkzeugs erzeugt, und das Verdichtungswerkzeug wird durch sein Eigengewicht und durch die Vibrationsbewegungen auf eine vorgegebene Sollversenktiefe abgesenkt, danach zumindest einmal um eine vorgegebene Hubhöhe angehoben und durch sein Eigengewicht und die Vibrationsbewegungen wieder soweit erneut abgesenkt, bis dem erneuten Absenken ein vorgegebener Widerstand entgegenwirkt.According to the invention, only vertical vibration movements of the compaction tool are preferably generated by the vibrating device, which is placed on an upper end of the compaction tool, and the compaction tool is lowered by its own weight and by the vibration movements to a predetermined Sollversenktiefe, then raised at least once by a predetermined lifting height and lowered by its own weight and the vibration movements again until a new resistance counteracts the renewed lowering.

Unter der Entgegenwirkung eines vorgegebenen Widerstandes bei dem erneuten Absenken ist zu verstehen, dass eine vorgegebene Absenkgeschwindigkeit unterschritten wird oder dass innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein Mindestwert eines Absenkweges nicht mehr erreicht wird.Under the counteracting of a given resistance in the renewed lowering is to be understood that a predetermined lowering speed is exceeded or that within a predetermined period of time, a minimum value of a Absenkweges is no longer achieved.

Die Vibrationsbewegungen werden mittels einer Vibrationsvorrichtung erzeugt, welche rhythmische vertikale Bewegungen in das Verdichtungswerkzeug einleitet. Als Vibrationsvorrichtung können insbesondere herkömmliche Aufsatzgeräte, zum Beispiel Vibratoren, Rüttler oder Rammen, beispielsweise auch Schlagrammen verwendet werden. Dabei sind insbesondere bei einem Einsatz von Rammen auch eine Rammbewegung bzw. eine Rammeinwirkung oder Rammstöße auf das Verdichtungswerkzeug als Vibration oder Vibrationsbewegung zu verstehen.The vibratory movements are generated by means of a vibrating device which introduces rhythmic vertical movements into the compaction tool. As a vibration device, in particular conventional attachment devices, for example, vibrators, vibrators or rams, for example, also Schlagrammen be used. In this case, in particular when ramming is used, a piling movement or a ramming action or ramming impact on the compacting tool is to be understood as vibration or vibration movement.

Dieses Verfahren ist ein Vollverdrängungsverfahren für eine Untergrundverbesserung. Dadurch wird eine Lagerungsdichte eines bestehenden Baugrundes signifikant erhöht. Dabei wird, im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Vollverdrängungs- und Teilverdrängungsverfahren, kein Schottermaterial in eine sich während des Verfahrens ausbildende Säulenspur eingebracht.This method is a full displacement method for underground improvement. This significantly increases the storage density of an existing subsoil. In this case, in contrast to full displacement and partial displacement methods known from the prior art, no ballast material is introduced into a column track forming during the method.

Die Baugrundverbesserung wird ausschließlich durch eine Umlagerung und Verdichtung des anstehenden Baugrundes erreicht. Dabei wird eine verdichtete Säulenspur, d. h. eine Baugrundsäule erstellt, die als linienförmiges Tragglied den Baugrund in der Umgebung der Säulenspur verbessert. Bei dicht nebeneinander mittels des Verfahrens erzeugten derartigen Verdichtungspunkten, d. h. bei einer Mehrzahl derartiger Baugrundsäulen, beispielsweise linienförmig oder in einem flächenförmigen Raster und beispielsweise in einem Abstand von einem Meter zueinander, entsteht eine vollständige Homogenisierung des Bodens mit einer deutlich erhöhten Dichte und höherer Scherfestigkeit und Steifigkeit.Subsoil improvement is achieved exclusively by relocation and compaction of the existing subsoil. This is a compacted column trace, d. H. created a subsoil, which improves the ground in the vicinity of the column track as a linear support member. When such densification points are generated close to each other by the method, i. H. in a plurality of such subsoil columns, for example linear or in a planar grid and for example at a distance of one meter from each other, a complete homogenization of the soil with a significantly increased density and higher shear strength and rigidity.

Da die mittels des Verfahrens erzeugten verdichteten Baugrundsäulen des Bodenmaterials Vollverdrängungssäulen sind, ist das Verfahren ausschließlich in wassergesättigten locker bis mitteldicht gelagerten Sanden und Kiesen mit untergeordneten Feinkornanteilen anzuwenden. Das Verfahren bewirkt die Homogenisierung und Verdichtung von Sand und/oder Kies.Since the compacted ground columns of the soil material produced by the method Are full displacement columns, the method shall be used exclusively in water-saturated loosely to moderately dense sands and gravels with subordinate fine-grained fractions. The process causes the homogenization and densification of sand and / or gravel.

Zur Durchführung des Verfahrens wird zweckmäßigerweise eine Vorrichtung zur Bodenverdichtung von Sanden und Kiesen verwendet, welche das säulenförmige Verdichtungswerkzeug und die Vibrationsvorrichtung umfasst, wobei das Verdichtungswerkzeug vertikal in den zu verdichtenden Bodenbereich abzusenken ist, welcher durch Vibrationen des Verdichtungswerkzeugs zu verdichten ist.For carrying out the method, a device for soil compaction of sands and gravels is used, which comprises the columnar compacting tool and the vibrating device, wherein the compacting tool is to be lowered vertically into the bottom area to be compacted, which is to be compacted by vibrations of the compaction tool.

Erfindungsgemäß ist das Verdichtungswerkzeug zumindest an einem in den Bodenbereich abzusenkenden unteren Ende verschlossen und die Vibrationsvorrichtung ist an einem oberen Ende auf das Verdichtungswerkzeug aufsetzbar, wobei das Verdichtungswerkzeug durch die auf das Verdichtungswerkzeug aufgesetzte Vibrationsvorrichtung nur in vertikaler Richtung bewegbar ist.According to the invention, the compaction tool is closed at least at a lower end to be lowered into the bottom area, and the vibrating device can be placed on the compaction tool at an upper end, wherein the compaction tool can only be moved in the vertical direction by the vibratory device placed on the compaction tool.

Als Vibrationsvorrichtung, welche rhythmische vertikale Bewegungen in das Verdichtungswerkzeug einleitet, können insbesondere herkömmliche Aufsatzgeräte verwendet werden, zum Beispiel Vibratoren, Rüttler oder Rammen, beispielsweise auch Schlagrammen. Diese können zur Durchführung des Verfahrens in ihrem jeweiligen Frequenzbereich betrieben werden. Das Verfahren ist mit Vibrationsfrequenzen aus einem sehr breiten Frequenzbereich durchführbar, so dass diesbezüglich keine Einschränkungen bezüglich der zu verwendenden Vibrationsvorrichtungen und deren jeweiliger Vibrationsfrequenz bestehen. Dabei sind insbesondere bei einem Einsatz von Rammen auch eine Rammbewegung bzw. eine Rammeinwirkung oder Rammstöße auf das Verdichtungswerkzeug als Vibration oder Vibrationsbewegung zu verstehen. Ein in ein Inneres des Verdichtungswerkzeugs versenkter Rüttler in Form eines Motors und einer von diesem angetriebenen Unwucht, welcher, wie aus dem Stand der Technik bekannt, horizontale Schwingungen erzeugt, wird nicht verwendet.As a vibrating device, which introduces rhythmic vertical movements in the compaction tool, in particular conventional attachment devices can be used, for example, vibrators, vibrators or rams, for example, also Schlagrammen. These can be operated to perform the method in their respective frequency range. The method can be carried out with vibration frequencies from a very wide frequency range, so that in this respect there are no restrictions with regard to the vibration devices to be used and their respective vibration frequency. In this case, in particular when ramming is used, a piling movement or a ramming action or ramming impact on the compacting tool is to be understood as vibration or vibration movement. A vibrator, sunk in an interior of the compaction tool, in the form of a motor and an imbalance driven by it, which produces horizontal oscillations, as known from the prior art, is not used.

Eine extrem hohe Rammenergie der auf das Verdichtungswerkzeug aufgesetzten Vibrationsvorrichtung, beispielsweise eines Aufsatzrüttlers, bewirkt durch den Vollverdrängungsprozess, dass das Bodenmaterial, beispielsweise der Kies, seitlich in eine Bodenmatrix gerammt und gepresst wird und dadurch eine Kompaktierung und Verdichtung des Bodens und eine Verringerung eines Porenanteils bewirkt wird.An extremely high ramming energy of the vibratory device placed on the compaction tool, for example a topping vibrator, causes the soil material, for example the gravel, to be rammed and pressed laterally into a soil matrix, thereby causing compaction and compaction of the soil and a reduction of a porosity becomes.

Zweckmäßigerweise weist das Verdichtungswerkzeug an seinem unteren Ende einen geschlossenen kegeldornförmigen Werkzeugkopf auf, welcher vorzugsweise aus massivem Stahl gebildet ist. Die Form des Werkzeugkopfes ist beispielsweise ein Kegel, insbesondere ein stumpfer Kegel mit einem Winkel einer Kegelmantelfläche zu einer Kegelgrundfläche von ca. 45°. Ein säulenförmiger Grundkörper des Verdichtungswerkzeugs kann beispielsweise aus Vollmaterial gebildet sein, d. h. als eine Stange oder, um eine größere Versenktiefe zu erreichen, mehrere miteinander verbundene Stangen. Bevorzugt ist dieser Grundkörper jedoch aus einem hohlen Rohr oder, um die größere Versenktiefe zu erreichen, aus einer Mehrzahl miteinander verbundener hohler Rohre gebildet.Conveniently, the compaction tool at its lower end to a closed conical mandrel-shaped tool head, which is preferably formed of solid steel. The shape of the tool head is, for example, a cone, in particular a blunt cone with an angle of a conical surface to a cone base area of about 45 °. A columnar main body of the compaction tool may for example be formed of solid material, d. H. as a bar or, to achieve a greater sinking depth, a plurality of interconnected bars. Preferably, however, this base body is formed from a hollow tube or, in order to achieve the greater insertion depth, of a plurality of interconnected hollow tubes.

Als derartige Rohre sind beispielsweise so genannte Rammrohre verwendbar, welche einen Grundkörper eines Verdichtungswerkzeugs nach dem Stand der Technik bilden. Das untere Ende des Rohres bzw. bei mehreren Rohren des letzten Rohres ist mit dem Werkzeugkopf zu verschließen, beispielsweise durch Anschweißen oder Anschrauben des Werkzeugkopfes oder durch einstückiges Ausbilden des Werkzeugkopfes und des Rohres. Dabei ist das Anschrauben zu bevorzugen, da auf diese Weise das Verdichtungswerkzeug leicht montierbar, demontierbar und transportierbar ist. Des Weiteren ist der Werkzeugkopf beispielsweise bei Verschleißerscheinungen einfach auswechselbar und das Verdichtungswerkzeug ist durch eine Auswechselung des Werkzeugkopfes sehr schnell und einfach an jeweilige Gegebenheiten und Erfordernisse, beispielsweise an eine jeweilige Bodenbeschaffenheit anpassbar.As such pipes, for example, so-called ram pipes can be used, which form a main body of a compaction tool according to the prior art. The lower end of the tube or in the case of several tubes of the last tube is to be closed with the tool head, for example by welding or screwing the tool head or by integrally forming the tool head and the tube. In this case, the screwing is to be preferred, since in this way the compaction tool is easy to assemble, disassemble and transport. Furthermore, the tool head is easily replaceable, for example, in the case of signs of wear, and the compacting tool can be adapted very quickly and easily to specific conditions and requirements, for example, to a particular floor condition, by exchanging the tool head.

Dies gilt analog auch für die Ausführungsform des säulenförmigen Grundkörper des Verdichtungswerkzeugs aus Vollmaterial, d. h. als Stange. Auch hier sind beispielsweise die Stange und der Werkzeugkopf einstückig ausgeformt oder dieser ist mit der Stange verschweißt oder bevorzugt verschraubt, mit den geschilderten Vorteilen.This also applies analogously to the embodiment of the columnar main body of the compacting tool made of solid material, d. H. as a pole. Again, for example, the rod and the tool head are integrally formed or this is welded to the rod or preferably screwed, with the described advantages.

Aufgrund des kegeldornförmigen Werkzeugkopfes und der vertikalen Vibrationsbewegung des Verdichtungswerkzeugs erfolgt eine überwiegend vertikale Krafteinleitung in den Säulenspuren, so dass extrem steife Baugrundsäulen herstellbar sind, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen wie mittels Verfahren und Vorrichtungen nach dem Stand der Technik erzeugte Baugrundsäulen.Because of the conical mandrel-shaped tool head and the vertical vibratory movement of the compaction tool, a predominantly vertical introduction of force takes place in the column tracks, so that extremely rigid subsoil columns can be produced which have comparable properties to ground-based columns produced by methods and devices according to the prior art.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Werkzeugkopf auf einer als Kegelmantelfläche ausgebildeten unteren Wirkfläche zumindest eine radial zu einer Längsachse des Verdichtungswerkzeugs verlaufende Ausformung auf, welche seitlich über die Kegelgrundfläche des Werkzeugkopfes übersteht. Bevorzugt sind auf der Kegelmantelfläche vier derartige Ausformungen kreuzförmig angeordnet. Auf diese Weise sind eine seitliche Ausdehnung einer Verdichtungsenergie und eine vergrößerte radiale Ausdehnung der Baugrundsäulen erreicht. Die radiale Ausdehnung der Verdrängungs- und Verdichtungswirkung beträgt dabei mindestens ein Zweifaches bis Dreifaches eines Durchmessers des Werkzeugkopfes. Eine Kegelspitze des Werkzeugkopfes ist vorzugsweise abgeflacht, d. h. der Werkzeugkopf bzw. dessen untere Wirkfläche ist als Kegelstumpf ausgebildet. Je nach Bodenbeschaffenheit ist diese Ausführungsform oder die Ausführungsform ohne diese Ausformungen und/oder ohne die abgeflachte Kegelspitze verwendbar.In an advantageous embodiment, the tool head has, on a lower active surface designed as a conical surface, at least one formation which extends radially to a longitudinal axis of the compaction tool and projects laterally beyond the conical base surface of the tool head. Preferably, four such formations are cross-shaped on the conical surface arranged. In this way, a lateral expansion of a compaction energy and an increased radial extent of the subsoil columns are achieved. The radial extent of the displacement and compression action is at least a two times to three times a diameter of the tool head. A conical tip of the tool head is preferably flattened, ie the tool head or its lower effective surface is formed as a truncated cone. Depending on the nature of the soil, this embodiment or the embodiment can be used without these formations and / or without the flattened cone tip.

Im Verfahren wird zweckmäßigerweise das Anheben des Verdichtungswerkzeugs um die vorgegebene Hubhöhe und das nachfolgende Absenken alternierend so oft wiederholt, bis dem Absenken der vorgegebene Widerstand bereits entgegenwirkt, wenn sich das Verdichtungswerkzeug auf einer vorgegebenen Endposition befindet. D. h. es erfolgt ein wiederkehrendes Anheben, welches mit oder ohne Vibrationsbewegungen, also mit ein- oder ausgeschalteter Vibrationsvorrichtung durchgeführt werden kann, und nachfolgendes Absenken mit eingeschalteter Vibrationsvorrichtung unter Verdichtung des Bodens.In the method, the lifting of the compaction tool is expediently repeated by the predetermined lifting height and the subsequent lowering alternately until lowering of the predetermined resistance counteracts when the compaction tool is at a predetermined end position. Ie. There is a recurrent lifting, which can be carried out with or without vibration movements, ie with switched on or off vibrating device, and subsequent lowering with the vibrating device switched to compact the soil.

Während insbesondere des Anhebens des Verdichtungswerkzeugs, welches mit eingeschalteter oder mit ausgeschalteter Vibrationsvorrichtung durchgeführt werden kann, und auch während des erneuten Absenkens des Verdichtungswerkzeugs mit eingeschalteter Vibrationsvorrichtung bricht insbesondere bei Verwendung des Werkzeugkopfes mit den Ausformungen aus einer seitlichen Säulenspurwandung Bodenmaterial heraus und fällt unter den Werkzeugkopf in einen noch nicht mit Bodenmaterial gefüllten Hohlraum der Säulenspur, so dass es während des nachfolgenden erneuten Absenkens des Verdichtungswerkzeugs zu verdichten ist. Dadurch ist das Verdichtungswerkzeug nicht mehr auf die ursprüngliche Sollversenktiefe absenkbar, sondern aufgrund der Verdichtung weiteren Bodenmaterials wirkt dem Verdichtungswerkzeug bereits vorher der vorgegebene Widerstand entgegen, so dass es erneut um die vorgegebene Hubhöhe angehoben wird und danach erneut abgesenkt wird.In particular, during the lifting of the compaction tool, which can be performed with the vibrator switched on or off, and also during the renewed lowering of the compaction tool with vibrator turned on, soil material breaks out and falls under the tool head, particularly when using the tool head with the formations from a lateral column track wall a not yet filled with soil material cavity of the column track so that it is to compress during the subsequent renewed lowering of the compaction tool. As a result, the compression tool is no longer lowered to the original Sollversenktiefe, but due to the compression of further soil material already counteracts the compression tool before the predetermined resistance, so that it is raised again by the predetermined lifting height and then lowered again.

Durch eine derartige oszillierende Auf- und Abbewegung erfolgt ein stetiger Materialaufbau mit verdichtetem Bodenmaterial in dem durch das Verdichtungswerkzeug gebildeten Hohlraum der Säulenspur, so dass der Hohlraum der Säulenspur schrittweise in Richtung einer Bodenoberfläche mit extrem verdichtetem Bodenmaterial gefüllt wird und sich dadurch die extrem verdichtete gefüllte Säulenspur, d. h. die extrem verdichtete Baugrundsäule ausbildet.By such an oscillating up and down movement is a steady material structure with compacted soil material in the cavity formed by the compaction tool of the column track, so that the cavity of the column track is gradually filled in the direction of a soil surface with extremely compacted soil material and thereby the extremely compact filled column lane , d. H. forms the extremely compact subsoil.

Um das Herausbrechen des Bodenmaterials aus der seitlichen Säulenspurwandung zu begünstigen, wird vorzugsweise nach dem Anheben des Verdichtungswerkzeugs um die vorgegebene Hubhöhe und vor dem nachfolgenden Absenken das Verdichtungswerkzeug eine vorgegebene Zeitdauer, beispielsweise einige Sekunden, in der angehobenen Stellung bei aktivierter Vibrationsvorrichtung verharrt, so dass Bodenmaterial nachsacken und unter den Werkzeugkopf gelangen kann.In order to promote the breaking out of the soil material from the lateral column track wall, preferably after lifting the compaction tool by the predetermined lifting height and before the subsequent lowering the compaction tool a predetermined period of time, for example a few seconds, remains in the raised position with activated vibrating device, so that soil material can sag and get under the tool head.

Ein vertikaler Eigengewichtsdruck des Verdichtungswerkzeugs aufgrund dessen Eigengewicht und ein zusätzlich wirkender vertikaler Vibrationsdruck, welcher vorzugsweise hochfrequent ist aufgrund hochfrequenter Vibrationsbewegungen des Verdichtungswerkzeugs, erzeugt durch die Vibrationsvorrichtung, wird durch die abgeflachte Kegelspitze des Werkzeugkopfes vertikal und an schrägen Werkzeugkopfflächen der Kegelmantelfläche durch dort gebildete Kräftepaare mit horizontalen und vertikalen Kraftrichtungsanteilen sowohl vertikal als auch horizontal in den Baugrund, d. h. in den zu verdichtenden Boden eingeleitet. Auf diese Weise erfolgt die Bodenverdichtung sowohl unter dem Verdichtungswerkzeug als auch seitlich des Verdichtungswerkzeugs, so dass die mit verdichtetem Bodenmaterial gefüllte Säulenspur, d. h. die verdichtete Baugrundsäule einen größeren Durchmesser als das Verdichtungswerkzeug bzw. dessen Werkzeugkopf aufweist.A vertical self-weight pressure of the compaction tool due to its own weight and an additionally acting vertical vibration pressure, which is preferably high frequency due to high-frequency vibration movements of the compaction tool, generated by the vibrating device, by the flattened apex of the tool head vertically and obliquely tool head surfaces of the conical surface by horizontal force pairs formed there vertically and horizontally into the ground, d. H. introduced into the soil to be compacted. In this way, the soil compaction takes place both under the compaction tool and laterally of the compaction tool, so that the filled with compacted soil material column trace, d. H. the compacted foundation column has a larger diameter than the compacting tool or its tool head.

Durch dieses Verfahren tritt im Baugrund eine so genannte Verdrängungswelle auf, wobei diese, da die Baugrundsäulen mit einer aufgesetzten Vibrationsvorrichtung erzeugt werden, bereits an der Bodenoberfläche beginnt. Dabei kann es durch die Verdichtung des Bodenmaterials sowie durch das Nachrutschen und Verdichten auch dieses nachgerutschten Bodenmaterials je nach Lagerungsdichte des Bodens zu einer Trichterbildung im Bereich der Bodenoberfläche über der Bodenverdichtung kommen.By this method occurs in the ground a so-called displacement shaft, which, since the ground columns are produced with a mounted vibration device, already begins at the bottom surface. Depending on the storage density of the soil, compaction of the soil material as well as slipping and compacting of this slipped soil material can lead to formation of a funnel in the area of the soil surface above the soil compaction.

Wenn dies erforderlich ist, wird dieser sich durch die Bodenverdichtung an der Bodenoberfläche über der Bodenverdichtung ausbildende Absenktrichter zweckmäßigerweise während und/oder nach der mittels des Verdichtungswerkzeugs durchgeführten Bodenverdichtung mit einem verdichtungsfähigen Material aufgefüllt, beispielsweise mit einem gut verdichtungsfähigen Mineralstoff wie Kies in Rundkorngemischform oder Brechkorngemischform. Dies erfolgt vorzugsweise bereits während des Verfahrens Zug um Zug, so dass kein zu großer Absenktrichter, keine Hohlräume und kein zu großer Materialverlust an der Bodenoberfläche entstehen. Die Materialzugabe erfolgt von außen, d. h. von oben in den entstehenden Absenktrichter hinein.If this is required, it is suitably filled by the soil compaction on the soil surface above the compaction cup bottom forming compaction during and / or after the compaction performed by the compaction tool with a compactable material, for example with a good compacting mineral such as gravel in Rundkorngemischform or Brechkorngemischform. This is preferably done already during the process step by step, so that no too large lowering funnel, no cavities and no excessive loss of material on the soil surface arise. The material is added from the outside, d. H. from above into the resulting lowering funnel.

Vorteilhafterweise werden der durch das Verdichtungswerkzeug auf den zu verdichtenden Bodenbereich einwirkende Eigengewichtsdruck durch das Eigengewicht des Verdichtungswerkzeugs, der durch eine eingesetzte Vibrationsenergie mittels der Vibrationsvorrichtung erzeugte und über das Verdichtungswerkzeug auf den zu verdichtenden Bodenbereich einwirkende Vibrationsdruck und eine Versenktiefe des Verdichtungswerkzeugs ermittelt.Advantageously, the to be compacted by the compaction tool on the Bottom area acting self-weight pressure by the weight of the compaction tool, which generates by an applied vibration energy by means of the vibrating device and acting on the compaction tool on the soil area to be compacted vibration pressure and a countersink depth of the compaction tool determined.

Der Eigengewichtsdruck aufgrund des Eigengewichts des Verdichtungswerkzeugs wirkt dabei nur in vollem Umfang, wenn das Verdichtungswerkzeug vollständig abgesetzt ist. Wird das Verdichtungswerkzeug angehoben, so wirkt nur noch ein verringerter Druckanteil des Eigengewichtsdrucks oder dieser Anteil wirkt nicht mehr.The self-weight pressure due to the dead weight of the compaction tool acts only to the full extent when the compaction tool is completely discontinued. If the compaction tool is raised, only a reduced pressure component of the dead weight pressure acts or this component no longer acts.

Durch diese vorzugsweise fortlaufende Ermittlung des Eigengewichtsdrucks, des Vibrationsdrucks und der Versenktiefe während des Verfahrens ist eine ständige Überwachung des Verfahrens ermöglicht, so dass das Verdichtungswerkzeug, wenn die vorgegebene Sollversenktiefe erreicht ist, um die vorgegebene Hubhöhe angehoben werden kann. Des Weiteren ist dadurch auch ermittelbar, wenn in den weiteren Bodenverdichtungsschritten dem Verdichtungswerkzeug jeweils der vorgegebene Widerstand entgegenwirkt, so dass es durch die Druckeinwirkung nicht weiter absinkt und erneut um die vorgegebene Hubhöhe angehoben werden muss.By this preferably continuous determination of the self-weight pressure, the vibration pressure and the sinking depth during the process, a constant monitoring of the method is made possible, so that the compaction tool, when the predetermined Sollversenktiefe is reached, can be raised by the predetermined lifting height. Furthermore, this can also be determined if in the further soil compaction steps the compaction tool in each case counteracts the predetermined resistance, so that it does not drop further due to the action of pressure and must be raised again by the predetermined lifting height.

Zudem ist durch die Erfassung des Drucks und der Versenktiefe eine Auswertung zur Qualitätssicherung ermöglicht. Dadurch ist beurteilbar, ob der auf diese Weise verdichtete Boden und der dadurch erzeugte Baugrund den jeweiligen Erfordernissen entspricht, d. h. beispielsweise eine ausreichende Tragkraft, Festigkeit und Stabilität aufweist, um geplante Baumaßnahmen auf dem Baugrund durchführen zu können, beispielsweise ein Bauwerk oder Gebäude darauf zu errichten.In addition, an evaluation of the quality assurance is made possible by the detection of the pressure and the depth of insertion. This makes it possible to assess whether the soil compacted in this way and the subsoil produced thereby meets the respective requirements, ie. H. For example, has a sufficient load capacity, strength and stability to perform planned construction on the ground, for example, to build a building or building on it.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Darin zeigen:Show:

1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Bodenverdichtung, 1 a schematic representation of a device for soil compaction,

2 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines Werkzeugkopfes, 2 a schematic representation of a side view of a tool head,

3 eine schematische Darstellung eines Werkzeugkopfes von unten in Draufsicht, 3 a schematic representation of a tool head from below in plan view,

4A eine schematische Darstellung eines Verdichtungswerkzeugs in einer ersten Position, 4A a schematic representation of a compaction tool in a first position,

4B eine schematische Darstellung eines Verdichtungswerkzeugs in einer zweiten Position, 4B a schematic representation of a compaction tool in a second position,

4C eine schematische Darstellung eines Verdichtungswerkzeugs in einer dritten Position, 4C a schematic representation of a compaction tool in a third position,

4D eine schematische Darstellung eines Verdichtungswerkzeugs in einer vierten Position, 4D a schematic representation of a compaction tool in a fourth position,

4E eine schematische Darstellung eines Verdichtungswerkzeugs in einer fünften Position, und 4E a schematic representation of a compaction tool in a fifth position, and

5 eine schematische Darstellung eines Diagramms mit einem Verlauf eines Eigengewichtsdrucks, eines Vibrationsdrucks und einer Versenktiefe im Verfahrensverlauf. 5 a schematic representation of a diagram with a curve of a dead weight pressure, a vibration pressure and a sinking depth in the course of the process.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Bodenverdichtung, mittels welcher ein Verfahren zur Bodenverdichtung durchführbar ist. Die Vorrichtung 1 weist ein säulenförmiges Verdichtungswerkzeug 2 mit einem geschlossenen kegeldornförmigen Werkzeugkopf 2.1, beispielsweise aus massivem Stahl, und einem säulenförmigen Grundkörper 2.2 auf. 1 shows a device 1 for soil compaction, by means of which a method for soil compaction is feasible. The device 1 has a columnar compaction tool 2 with a closed cone-shaped tool head 2.1 , For example, made of solid steel, and a columnar body 2.2 on.

Der säulenförmige Grundkörper 2.2 des Verdichtungswerkzeugs 2 kann beispielsweise aus Vollmaterial gebildet sein, d. h. als eine Stange oder, um eine größere Versenktiefe T zu erreichen, mehrere miteinander verbundene Stangen. Bevorzugt ist dieser Grundkörper 2.2 jedoch aus einem hohlen Rohr oder, um die größere Versenktiefe T zu erreichen, aus einer Mehrzahl miteinander verbundener hohler Rohre gebildet. Die Versenktiefe T des Verdichtungswerkzeugs 2 ist in 5 in einem Zeitverlauf t des Verfahrens dargestellt.The columnar body 2.2 of the compaction tool 2 may for example be formed of solid material, ie as a rod or, in order to achieve a greater insertion depth T, a plurality of interconnected rods. This basic body is preferred 2.2 however, formed from a hollow tube or, in order to achieve the greater sinking depth T, of a plurality of interconnected hollow tubes. The countersink depth T of the compaction tool 2 is in 5 represented in a time course t of the method.

Als derartige Rohre sind beispielsweise so genannte Rammrohre verwendbar, welche einen Grundkörper eines Verdichtungswerkzeugs nach dem Stand der Technik bilden. Das untere Ende des Rohres bzw. bei mehreren Rohren des letzten Rohres ist mit dem Werkzeugkopf 2.1 zu verschließen, beispielsweise durch Anschweißen oder Anschrauben des Werkzeugkopfes 2.1 oder durch einstückiges Ausbilden des Werkzeugkopfes 2.1 und des Rohres.As such pipes, for example, so-called ram pipes can be used, which form a main body of a compaction tool according to the prior art. The lower end of the tube or in case of several tubes of the last tube is with the tool head 2.1 to close, for example by welding or screwing the tool head 2.1 or by integrally forming the tool head 2.1 and the tube.

Dabei ist das Anschrauben zu bevorzugen, da auf diese Weise das Verdichtungswerkzeug 2 leicht montierbar, demontierbar und transportierbar ist. Des Weiteren ist der Werkzeugkopf 2.1 beispielsweise bei Verschleißerscheinungen einfach auswechselbar und das Verdichtungswerkzeug 2 ist durch eine Auswechselung des Werkzeugkopfes 2.1 sehr schnell und einfach an jeweilige Gegebenheiten und Erfordernisse, beispielsweise an eine jeweilige Bodenbeschaffenheit anpassbar.It is preferable to screw on, as in this way the compaction tool 2 easy to assemble, disassemble and transport. Furthermore, the tool head 2.1 For example, easily replaceable at wear and the compaction tool 2 is due to a replacement of the tool head 2.1 very fast and easy to the respective conditions and requirements, for example, adaptable to a particular soil condition.

Dies gilt analog auch für die Ausführungsform des säulenförmigen Grundkörper 2.2 des Verdichtungswerkzeugs 2 aus Vollmaterial, d. h. als Stange. Auch hier sind beispielsweise die Stange und der Werkzeugkopf 2.1 einstückig ausgeformt oder dieser ist mit der Stange verschweißt oder bevorzugt verschraubt, mit den geschilderten Vorteilen.This also applies analogously to the embodiment of the columnar base body 2.2 of the compaction tool 2 made of solid material, ie as a rod. Again, for example, the rod and the tool head 2.1 integrally formed or this is welded to the rod or preferably screwed, with the described advantages.

Auf ein oberes Ende des Verdichtungswerkzeugs 2 ist eine Vibrationsvorrichtung 3 aufgesetzt, welche rhythmische und ausschließlich vertikale Bewegungen mit einer Frequenz beispielsweise zwischen 5 Hz und 20 Hz in das Verdichtungswerkzeug 2 einleitet. Die Vibrationsvorrichtung 3 kann insbesondere ein herkömmliches Aufsatzgerät sein, beispielsweise ein Vibrator, ein Rüttler oder eine Ramme, zum Beispiel auch eine Schlagramme. Dabei sind insbesondere bei einem Einsatz von Rammen auch eine Rammbewegung bzw. eine Rammeinwirkung oder Rammstöße auf das Verdichtungswerkzeug 2 als Vibration oder Vibrationsbewegung zu verstehen.On an upper end of the compaction tool 2 is a vibrating device 3 set up which rhythmic and exclusively vertical movements with a frequency, for example, between 5 Hz and 20 Hz in the compaction tool 2 initiates. The vibration device 3 may in particular be a conventional attachment device, for example a vibrator, a vibrator or a ram, for example also a Schlagramme. In this case, in particular when ramming is used, a piling movement or a ramming action or ramming impacts on the compaction tool are also possible 2 to be understood as vibration or vibration movement.

Des Weiteren ist am Verdichtungswerkzeug 2 eine Halterung 4 angeordnet, welche mit einer Hebevorrichtung 5 verbunden ist, beispielsweise mit einem Bagger oder mit einem Kran. Von dieser Hebevorrichtung 5 ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich ein mit der Halterung 4 verbundenes Zugseil dargestellt. Mittels der Hebevorrichtung 5 ist das Verdichtungswerkzeug 2 zu einem Ort transportierbar, an welchem eine Bodenverdichtung durchgeführt werden soll, dort in vertikaler Position haltbar und nach einem erfolgten Absenken des Verdichtungswerkzeugs 2 in einen zu verdichtenden Boden wieder anhebbar.Furthermore, the compaction tool 2 a bracket 4 arranged, which with a lifting device 5 connected, for example, with an excavator or with a crane. From this lifting device 5 Here is for clarity only one with the bracket 4 connected pull rope shown. By means of the lifting device 5 is the compaction tool 2 transportable to a place where a soil compaction is to be carried out, there preserved in a vertical position and after a successful lowering of the compaction tool 2 in a floor to be compacted liftable again.

Der kegeldornförmige Werkzeugkopf 2.1 ist in den 2 und 3 näher dargestellt. Die Form des Werkzeugkopfes 2.1, d. h. eines unteren Wirkteils des Werkzeugkopfes 2.1 ist beispielsweise ein stumpfer Kegel mit einem Winkel einer Kegelmantelfläche zu einer Kegelgrundfläche des Kegels von ca. 45°. Die Kegelmantelfläche stellt dabei eine untere Wirkfläche 2.1.1 des kegeldornförmigen Werkzeugkopfes 2.1 dar. An der Grundfläche weist der Kegel seinen maximalen Kegeldurchmesser DK auf. Dieser Kegeldurchmesser DK der Kegelgrundfläche kann beispielsweise zwischen 25 cm und 70 cm betragen. Die Kegelgrundfläche des hier dargestellten Werkzeugkopfes 2.1 weist einen Kegeldurchmesser DK von 40 cm auf.The cone-shaped tool head 2.1 is in the 2 and 3 shown in more detail. The shape of the tool head 2.1 , ie a lower active part of the tool head 2.1 For example, is a blunt cone with an angle of a conical surface to a cone base of the cone of about 45 °. The conical surface provides a lower effective area 2.1.1 of the conical mandrel-shaped tool head 2.1 At the base, the cone has its maximum cone diameter DK. This cone diameter DK of the cone base area can for example be between 25 cm and 70 cm. The cone base of the tool head shown here 2.1 has a cone diameter DK of 40 cm.

Der hier dargestellte Werkzeugkopf 2.1 weist zudem auf der Kegelmantelfläche, d. h. auf der Wirkfläche 2.1.1 vier kreuzförmig angeordnete, radial zu einer Längsachse des Verdichtungswerkzeugs 2 verlaufende Ausformungen 2.1.2 auf, welche seitlich über die Kegelgrundfläche, d. h. über die untere Wirkfläche 2.1.1 des Werkzeugkopfes 2.1 überstehen. Diese Ausformungen 2.1.2 sind an einer Unterseite flach ausgebildet und an einer Oberseite angeschrägt, d. h. spitz zulaufend.The tool head shown here 2.1 also points to the conical surface, ie on the effective surface 2.1.1 four arranged in a cross shape, radially to a longitudinal axis of the compaction tool 2 running formations 2.1.2 on which laterally over the cone base surface, ie on the lower effective surface 2.1.1 of the tool head 2.1 survive. These formations 2.1.2 are flat on a bottom and bevelled on an upper side, ie tapered.

Auf diese Weise sind eine seitliche Ausdehnung einer Verdichtungsenergie und eine vergrößerte radiale Ausdehnung von mittels des Verdichtungswerkzeugs 2 hergestellter Baugrundsäulen BS erreicht. Eine derartige fertiggestellte Baugrundsäule BS ist in 4E dargestellt. Eine radiale Ausdehnung einer Verdrängungs- und Verdichtungswirkung auf ein Bodenmaterial beträgt dabei mindestens ein Zweifaches bis Dreifaches des Kegeldurchmessers DK des Werkzeugkopfes 2.1.In this way, a lateral expansion of a compression energy and an increased radial expansion of by means of the compaction tool 2 achieved subsoil columns BS achieved. Such a completed foundation ground BS is in 4E shown. A radial expansion of a displacement and compression effect on a soil material amounts to at least a two to three times the cone diameter DK of the tool head 2.1 ,

Eine Kegelspitze 2.1.3 des Werkzeugkopfes 2.1 ist abgeflacht ausgebildet und weist einen Spitzendurchmesser DS von beispielsweise 10 cm auf, d. h. der untere Wirkteil des Werkzeugkopfes 2.1 ist als Kegelstumpf ausgebildet. Je nach Bodenbeschaffenheit ist die dargestellte Ausführungsform des Werkzeugkopfes 2.1 oder eine Ausführungsform ohne diese Ausformungen 2.1.2 und/oder ohne die abgeflachte Kegelspitze 2.1.3 verwendbar. Auch Ausführungsformen mit einer anderen Anzahl derartiger Ausformungen 2.1.2 sind möglich.A cone top 2.1.3 of the tool head 2.1 is flattened and has a tip diameter DS, for example, 10 cm, ie the lower active part of the tool head 2.1 is designed as a truncated cone. Depending on the nature of the soil is the illustrated embodiment of the tool head 2.1 or an embodiment without these forms 2.1.2 and / or without the flattened cone top 2.1.3 usable. Also embodiments with a different number of such forms 2.1.2 are possible.

Ein Ablauf des Verfahrens zur Bodenverdichtung mittels der Vorrichtung 1 zur Bodenverdichtung ist in den 4A bis 4E schematisch dargestellt. Das Verdichtungswerkzeug 2 wird, wie in 4A dargestellt, an einer vorgegebenen Stelle, an welcher die Bodenverdichtung durchgeführt werden soll, positioniert und bis auf eine vorgegebene Sollversenktiefe TS von beispielsweise 4,5 Meter vertikal abgesenkt. Die Sollversenktiefe TS richtet sich dabei nach dem jeweiligen zu verdichtenden Boden, d. h. nach einem jeweiligen zu erzeugenden Baugrund. Die jeweiligen Erfordernisse sind unter anderem abhängig von einem jeweiligen Gebäude oder Bauwerk, welches auf dem Baugrund errichtet werden soll, sowie von der Bodenbeschaffenheit des jeweiligen zu verdichtenden Bodens.A sequence of the method for soil compaction by means of the device 1 for soil compaction is in the 4A to 4E shown schematically. The compaction tool 2 will, as in 4A represented, at a predetermined location at which the soil compaction is to be performed, positioned and lowered vertically down to a predetermined Sollversenktiefe TS, for example, 4.5 meters. The Sollversenktiefe TS depends on the particular soil to be compacted, ie after a respective ground to be generated. The respective requirements depend, inter alia, on a particular building or building that is to be erected on the ground, as well as on the soil properties of the respective soil to be compacted.

Das Absenken, d. h. das Eindringen des Verdichtungswerkzeugs 2 in den Boden, erfolgt aufgrund dessen Eigengewicht, welches nach einem Absetzen des Verdichtungswerkzeugs 2 auf den Boden vollständig auf einem Bodenbereich unter dem Werkzeugkopf 2.1 lastet, so dass ein Eigengewichtsdruck PE vom Werkzeugkopf 2.1 aus auf den Boden einwirkt. Zusätzlich werden durch die aufgesetzte Vibrationsvorrichtung 3 vertikal wirkende Vibrationsbewegungen des Verdichtungswerkzeugs 2 erzeugt, wodurch auf den Boden über den Werkzeugkopf 2.1 auch ein Vibrationsdruck PV einwirkt. Eine Stärke des Vibrationsdrucks PV ist vorteilhafterweise über die Vibrationsvorrichtung 3 vorgebbar. In 5 sind der Eigengewichtsdruck PE und der Vibrationsdruck PV im Zeitverlauf t des Verfahrens dargestellt.The lowering, ie the penetration of the compaction tool 2 in the soil, due to its own weight, which after discontinuation of the compaction tool 2 on the floor completely on a floor area under the tool head 2.1 loads, leaving a dead weight PE from the tool head 2.1 from acting on the ground. In addition, by the patch vibration device 3 vertically acting vibration movements of the compaction tool 2 generated, causing the floor over the tool head 2.1 also a vibration pressure PV acts. A strength of the vibration pressure PV is advantageously via the vibration device 3 predetermined. In 5 are the Self-weight pressure PE and the vibration pressure PV over time t of the method shown.

Aufgrund dessen sinkt das Verdichtungswerkzeug 2 sukzessive bis auf die vorgegebene Sollversenktiefe TS in den Boden ein, wobei Bodenmaterial durch den kegeldornförmigen Werkzeugkopf 2.1 sowohl seitlich als auch nach unten verdrängt und auf diese Weise bereits verdichtet wird. Auf diese Weise verdichtetes Bodenmaterial VBM bildet nach erfolgreicher Durchführung des Verfahrens die Baugrundsäule BS. Durch das Eindringen des Verdichtungswerkzeugs 2 wird eine Säulenspur SP erzeugt, welche in diesem Stadium des Verfahrens noch einen Hohlraum aufweist.Due to this, the compaction tool is sinking 2 successively up to the predetermined Sollversenktiefe TS in the soil, wherein soil material through the conical mandrel-shaped tool head 2.1 displaced both laterally and downwardly and is already compressed in this way. Soil material VBM compacted in this way forms the foundation soil BS after successful completion of the process. Due to the penetration of the compaction tool 2 a column trace SP is generated, which still has a cavity at this stage of the process.

Ist der Werkzeugkopf 2.1 auf der vorgegebenen Sollversenktiefe TS angekommen, so wird er um eine vorgegebene Hubhöhe H wieder angehoben, beispielsweise um 50 cm bis 80 cm, wie in 4B dargestellt. Dies erfolgt mittels der Hebevorrichtung 5, an welcher das Verdichtungswerkzeug 2 befestigt ist, d. h. mittels des Baggers oder Krans und beispielsweise über dessen Zugseil. Während des Anhebens des Verdichtungswerkzeugs 2 kann die Vibrationsvorrichtung 3 abgeschaltet werden oder eingeschaltet bleiben.Is the tool head 2.1 arrived at the predetermined Sollversenktiefe TS, it is raised again by a predetermined lifting height H, for example, 50 cm to 80 cm, as in 4B shown. This is done by means of the lifting device 5 at which the compaction tool 2 is fixed, ie by means of the excavator or crane and for example via the pull rope. While lifting the compaction tool 2 can the vibration device 3 be switched off or remain switched on.

Durch die kreuzförmig auf dem Werkzeugkopf 2.1 angeordneten und seitlich überstehenden Ausformungen 2.1.2 wird beim Eindringen des Verdichtungswerkzeugs 2 in den Boden eine sehr instabile und raue seitliche Säulenspurwandung SPW erzeugt. Während des Anhebens des Verdichtungswerkzeugs 2 um die vorgegebene Hubhöhe H wird durch diese seitlich über den Werkzeugkopf 2.1 überstehenden Ausformungen 2.1.2, insbesondere da diese an der Oberseite spitz zulaufend ausgebildet sind, Bodenmaterial aus der seitlichen Säulenspurwandung SPW herausgebrochen, welches als loses Bodenmaterial LBM in den Hohlraum der Säulenspur SP unter den Werkzeugkopf 2.1 fällt.By the cruciform on the tool head 2.1 arranged and laterally projecting formations 2.1.2 becomes during the penetration of the compaction tool 2 into the ground produces a very unstable and rough lateral column wall SPW. While lifting the compaction tool 2 by the predetermined lifting height H is through this laterally over the tool head 2.1 protruding formations 2.1.2 , in particular since these are formed tapering at the top, ground material from the lateral column track SPW broken out, which as loose soil material LBM in the cavity of the column track SP under the tool head 2.1 falls.

Um das Herausbrechen des Bodenmaterials aus der seitlichen Säulenspurwandung SPW zu begünstigen, wird vorzugsweise nach dem Anheben des Verdichtungswerkzeugs 2 um die vorgegebene Hubhöhe H und vor einem nachfolgenden Absenken das Verdichtungswerkzeug 2 eine vorgegebene Zeitdauer, beispielsweise einige Sekunden, in der angehobenen Stellung bei aktivierter Vibrationsvorrichtung 3 verharrt, so dass loses Bodenmaterial LBM nachsacken und unter den Werkzeugkopf 2.1 gelangen kann.In order to promote the breaking out of the soil material from the lateral column track wall SPW, it is preferable after the lifting of the compaction tool 2 by the predetermined lifting height H and before a subsequent lowering the compaction tool 2 a predetermined period of time, for example a few seconds, in the raised position when the vibrating device is activated 3 remains so loose material loosen LBM and under the tool head 2.1 can get.

Nachdem das Verdichtungswerkzeug 2 um die vorgegebene Hubhöhe H angehoben wurde, wird es, wie in 4C dargestellt, unter eingeschalteter Vibrationsvorrichtung 3 wieder abgesenkt, so dass wieder über den Werkzeugkopf 2.1 der Eigengewichtsdruck PE und der Vibrationsdruck PV auf den Boden einwirken und das aus der seitlichen Säulenspurwandung SPW herausgebrochene lose Bodenmaterial LBM verdichtet wird. Dabei wird das Verdichtungswerkzeug 2 soweit abgesenkt, bis dem Absenken ein vorgegebener Widerstand entgegenwirkt. Dies ist, da sich nun zusätzliches loses Bodenmaterial LBM in dem Hohlraum der Säulenspur SP unter dem Werkzeugkopf 2.1 befindet, welches zu verdichten ist, bereits vor der Sollversenktiefe TS der Fall. D. h. bei diesem erneuten Absenken des Verdichtungswerkzeugs 2 wird die Sollversenktiefe TS nicht mehr erreicht.After the compaction tool 2 is raised by the predetermined lifting height H, it will, as in 4C shown, with the vibration device switched on 3 lowered again, leaving again over the tool head 2.1 the self-weight pressure PE and the vibration pressure PV act on the ground and the loose soil LBM broken out of the lateral column track wall SPW is compressed. This is the compaction tool 2 lowered so far, counteracts lowering a predetermined resistance. This is because there is now additional loose soil LBM in the cavity of the column track SP under the tool head 2.1 is, which is to be compacted, already before the Sollversenktiefe TS the case. Ie. in this renewed lowering of the compaction tool 2 the set counter depth TS is no longer reached.

Bei nachfolgenden Anhebe- und Absenkvorgängen auf die beschriebene Weise wirkt dem Absenken des Verdichtungswerkzeug 2 der vorgegebene Widerstand bereits entgegen, bevor eine Versenktiefe T einer vorhergehenden Absenkung erreicht wird, da sich, wie in 4D dargestellt, stets mehr loses Bodenmaterial LBM aus der seitlichen Säulenspurwandung SPW im jeweils noch vorhandenen Hohlraum der Säulenspur SP unter dem Werkzeugkopf 2.1 ansammelt und von diesem jeweils verdichtet wird. Der vorgegebene Widerstand und/oder der Vibrationsdruck PV werden so vorgegeben, dass das Verdichtungswerkzeug 2 jeweils dann wieder angehoben wird, wenn eine ausreichende Verdichtung des durch das Verdichtungswerkzeug 2 verdichteten Bodenmaterials VBM unter dem Werkzeugkopf 2.1 erreicht ist. Durch Einsatz eines auf den jeweiligen zu verdichtenden Boden angepassten Verdichtungswerkzeugs 2 mit einem hohen oder geringen Eigengewicht kann auch der auf den zu verdichtenden Boden einwirkende Eigengewichtsdruck PE entsprechend den jeweiligen Erfordernissen vorgegeben werden.In subsequent lifting and lowering operations in the manner described affects the lowering of the compaction tool 2 the predetermined resistance already before a sinking depth T of a previous lowering is achieved, since, as in 4D shown, always more loose soil LBM from the lateral column track SPW in each remaining cavity of the column track SP under the tool head 2.1 accumulates and is condensed by this each. The predetermined resistance and / or the vibration pressure PV are predetermined so that the compaction tool 2 is then raised again when a sufficient compression of the through the compaction tool 2 compacted soil material VBM under the tool head 2.1 is reached. By using a compacting tool adapted to the particular soil to be compacted 2 With a high or low weight also acting on the soil to be compressed self-weight pressure PE can be specified according to the respective requirements.

Unter der Entgegenwirkung des vorgegebenen Widerstandes bei dem erneuten Absenken ist zu verstehen, dass eine vorgegebene Absenkgeschwindigkeit unterschritten wird oder dass innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ein Mindestwert eines Absenkweges nicht mehr erreicht wird.Under the counteracting of the predetermined resistance in the renewed lowering is to be understood that a predetermined lowering speed is exceeded or that within a predetermined period of time, a minimum value of a Absenkweges is no longer achieved.

Die Verfahrensschritte des Anhebens des Verdichtungswerkzeugs 2 jeweils um die vorgegebene Hubhöhe H, wobei durch die seitlich über den Werkzeugkopf 2.1 überstehenden Ausformungen 2.1.2 Bodenmaterial aus der seitlichen Säulenspurwandung SPW herausgebrochen wird und als loses Bodenmaterial LBM in den Hohlraum der Säulenspur SP unter den Werkzeugkopf 2.1 fällt, und das nachfolgende Absenken des Verdichtungswerkzeugs 2, bis diesem der vorgegebene Widerstand entgegenwirkt, werden daher so oft wiederholt, bis dem Absenken der vorgegebene Widerstand bereits entgegenwirkt, wenn sich das Verdichtungswerkzeug 2 auf einer vorgegebenen Endposition EP befindet, welche in 4E dargestellt ist. Diese vorgegebene Endposition EP befindet sich üblicherweise im Bereich der Bodenoberfläche bzw. nahe der Bodenoberfläche, um einen Baugrund zu erhalten, welcher sowohl oberflächlich als auch in größeren Tiefen stabil ist.The process steps of lifting the compaction tool 2 each by the predetermined lifting height H, wherein by the side over the tool head 2.1 protruding formations 2.1.2 Soil material is broken out of the lateral column trace wall SPW and as loose soil material LBM into the cavity of the column trace SP under the tool head 2.1 falls, and the subsequent lowering of the compaction tool 2 , until this counteracts the predetermined resistance, are therefore repeated until the lowering of the predetermined resistance already counteracts when lowering, when the compaction tool 2 is at a predetermined end position EP, which in 4E is shown. These predetermined end position EP is usually located in the area of the ground surface or near the ground surface in order to obtain a ground, which is stable both superficially and at greater depths.

D. h. es erfolgt ein wiederkehrendes Anheben, welches mit oder ohne Vibrationsbewegungen, also mit ein- oder abgeschalteter Vibrationsvorrichtung 3 durchgeführt werden kann, und Absenken mit eingeschalteter Vibrationsvorrichtung 3 unter Verdichtung des losen Bodenmaterials LBM, d. h. unter Bildung des verdichteten Bodenmaterials VBM. Durch eine derartige oszillierende oder alternierende Auf- und Abbewegung erfolgt ein stetiger Materialaufbau mit verdichtetem Bodenmaterial VBM in der Säulenspur SP, so dass die extrem verdichtete Säulenspur SP, d. h. die Säulenspur SP mit extrem verdichtetem Bodenmaterial VBM, schrittweise in Richtung einer Bodenoberfläche ausgebildet wird. In 4E ist die Säulenspur SP mit verdichtetem Bodenmaterial VBM gefüllt, so dass die Baugrundsäule BS aus extrem verdichtetem Bodenmaterial VBM bis zur vorgegebenen Endposition EP des Verdichtungswerkzeugs 2 ausgebildet ist. Da, wie bereits erwähnt, die radiale Ausdehnung der Verdrängungs- und Verdichtungswirkung auf das Bodenmaterial mindestens ein Zweifaches bis Dreifaches des Kegeldurchmessers DK des Werkzeugkopfes 2.1 beträgt, bildet sich, wie in den 4A bis 4E dargestellt, um die Baugrundsäule BS herum zudem ein von der Verdichtungswirkung beeinflusster Bereich B aus.Ie. There is a recurrent lifting, which with or without vibration movements, ie with on or switched off vibration device 3 can be performed, and lowering with vibration device switched on 3 with compaction of the loose soil material LBM, ie with the formation of the compacted soil material VBM. By such an oscillating or alternating up and down movement, a continuous material structure with compacted soil material VBM in the column track SP, so that the extremely compacted column track SP, ie the column track SP with extremely compacted soil material VBM, is gradually formed in the direction of a soil surface. In 4E the column track SP is filled with compacted soil material VBM, so that the foundation column BS of extremely compacted soil material VBM up to the predetermined end position EP of the compaction tool 2 is trained. Since, as already mentioned, the radial extent of the displacement and compression effect on the soil material at least two to three times the taper diameter DK of the tool head 2.1 is, forms, as in the 4A to 4E in addition to the grounding column BS, a region B affected by the compacting effect is shown.

Der vertikaler Eigengewichtsdruck PE des Verdichtungswerkzeugs 2 aufgrund dessen Eigengewicht und der zusätzlich wirkende vertikaler Vibrationsdruck PV, welcher vorzugsweise hochfrequent ist aufgrund hochfrequenter Vibrationsbewegungen des Verdichtungswerkzeugs 2, erzeugt durch die Vibrationsvorrichtung 3, wird durch die abgeflachte Kegelspitze 2.1.3 des Werkzeugkopfes 2.1 vertikal und an durch die Kegelmantelfläche gebildeten schrägen Werkzeugkopfflächen durch dort gebildete Kräftepaare mit horizontalen und vertikalen Kraftrichtungsanteilen sowohl vertikal als auch horizontal in den Baugrund, d. h. in den zu verdichtenden Boden eingeleitet. Auf diese Weise erfolgt die Bodenverdichtung sowohl unter dem Verdichtungswerkzeug 2 als auch seitlich des Verdichtungswerkzeugs 2, so dass die mit dem verdichteten Bodenmaterial VBM gefüllte Säulenspur SP, d. h. die fertiggestellte Baugrundsäule BS einen größeren Durchmesser als das Verdichtungswerkzeug 2 bzw. dessen Werkzeugkopf 2.1 aufweist.The vertical net pressure PE of the compaction tool 2 due to its own weight and the additionally acting vertical vibration pressure PV, which is preferably high-frequency due to high-frequency vibration movements of the compaction tool 2 generated by the vibration device 3 , is due to the flattened cone top 2.1.3 of the tool head 2.1 vertically and on formed by the conical surface oblique tool head surfaces formed there by pairs of forces with horizontal and vertical directions of force directives both vertically and horizontally in the ground, ie introduced into the soil to be compacted. In this way, the soil compaction takes place both under the compaction tool 2 as well as the side of the compaction tool 2 such that the column track SP filled with the compacted soil material VBM, ie the finished foundation ground BS has a larger diameter than the compacting tool 2 or its tool head 2.1 having.

Durch dieses Verfahren tritt im Baugrund eine so genannte Verdrängungswelle auf, wobei diese, da die Baugrundsäulen BS mit einer aufgesetzten Vibrationsvorrichtung 3 erzeugt werden und das Verdichtungswerkzeug 2 zu Beginn des Verfahrens von der Bodenoberfläche aus durch seinen Eigengewichtsdruck PE und den Vibrationsdruck PV bis auf die Sollversenktiefe TS abgesenkt wird, bereits an der Bodenoberfläche beginnt. Dabei kann es durch die Verdichtung des Bodenmaterials sowie durch das Nachrutschen und Verdichten auch dieses nachgerutschten losen Bodenmaterials LBM je nach Lagerungsdichte des Bodens zu einer Trichterbildung im Bereich der Bodenoberfläche über der Bodenverdichtung kommen, wie in den 4B bis 4E dargestellt.By this method occurs in the ground a so-called displacement shaft, this, since the ground columns BS with a mounted vibration device 3 be generated and the compaction tool 2 is lowered at the beginning of the process from the soil surface by its own weight pressure PE and the vibration pressure PV down to the Sollversenktiefe TS already begins at the soil surface. Depending on the storage density of the soil, the compaction of the soil material as well as the slipping and compacting of this slipped loose soil material LBM can lead to a funnel formation in the area of the soil surface above the soil compaction, as in FIGS 4B to 4E shown.

Wenn dies erforderlich ist, wird dieser sich durch die Bodenverdichtung an der Bodenoberfläche über der Bodenverdichtung ausbildende Absenktrichter AT zweckmäßigerweise während und/oder nach der mittels des Verdichtungswerkzeugs 2 durchgeführten Bodenverdichtung mit einem verdichtungsfähigen Material aufgefüllt, beispielsweise mit einem gut verdichtungsfähigen Mineralstoff wie Kies in Rundkorngemischform oder Brechkorngemischform. Dies erfolgt, hier nicht näher dargestellt, vorzugsweise bereits während des Verfahrens Zug um Zug, so dass kein zu großer Absenktrichter AT, keine Hohlräume und kein zu großer Materialverlust an der Bodenoberfläche entstehen. Die Materialzugabe erfolgt von außen in den entstehenden Absenktrichter AT.If this is necessary, this is due to the soil compaction on the ground surface above the soil compaction forming cup funnel AT expediently during and / or after the means of the compaction tool 2 carried out soil compaction filled with a compressible material, for example, with a good compactable mineral such as gravel in round grain mixture form or Brechkorngemischform. This is done here, not shown in detail, preferably already during the process step by step, so that no too large lowering funnel AT, no cavities and no excessive loss of material on the soil surface arise. The material is added from the outside into the resulting lowering funnel AT.

In 5 sind ein zeitlicher Verlauf des Eigengewichtsdrucks PE, des Vibrationsdrucks PV und der Versenktiefe T im Verfahrensverlauf schematisch dargestellt. Diese werden während des Verfahrens ständig ermittelt und überwacht. Dadurch ist sofort feststellbar, wann der Absenkung des Verdichtungswerkzeugs 2 der vorgegebene Widerstand entgegenwirkt, so dass es erneut anzuheben ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn bei einem maximal wirkenden Eigengewichtsdruck PE und bei einem vorgegebenen maximalen Vibrationsdruck PV keine weitere Absenkung oder zumindest keine signifikante weitere Absenkung des Verdichtungswerkzeugs 2 zu verzeichnen ist. Des Weiteren ist das Anheben des Verdichtungswerkzeugs 2 jeweils um die vorgegebene Hubhöhe H überwachbar und es ist feststellbar, wann die vorgegebene Endposition EP des Verdichtungswerkzeugs 2 erreicht ist und das Verfahren beendet werden kann.In 5 are a time course of the self-weight pressure PE, the vibration pressure PV and the sinking depth T in the process shown schematically. These are constantly detected and monitored during the procedure. This makes it immediately apparent when the lowering of the compaction tool 2 the predetermined resistance counteracts, so that it is to raise again. This is the case, for example, if at a maximum acting self-weight pressure PE and at a predetermined maximum vibration pressure PV no further lowering or at least no significant further lowering of the compaction tool 2 to be recorded. Furthermore, the lifting of the compaction tool 2 each monitored by the predetermined lifting height H and it can be determined when the predetermined end position EP of the compaction tool 2 is reached and the process can be ended.

Diese fortlaufende Erfassung des Eigengewichtsdrucks PE, des Vibrationsdrucks PV und der Versenktiefe T während des Verfahrens ermöglichen zudem eine Auswertung zur Qualitätssicherung. Dadurch ist beurteilbar, ob der auf diese Weise verdichtete Boden und der dadurch erzeugte Baugrund den jeweiligen Erfordernissen entspricht, d. h. beispielsweise eine ausreichende Tragkraft, Festigkeit und Stabilität aufweist, um geplante Baumaßnahmen auf dem Baugrund durchführen zu können, beispielsweise ein Bauwerk oder Gebäude darauf zu errichten.This continuous detection of the self-weight pressure PE, the vibration pressure PV and the sinking depth T during the process also allow an evaluation for quality assurance. This makes it possible to assess whether the soil compacted in this way and the subsoil produced thereby meets the respective requirements, ie. H. For example, has a sufficient load capacity, strength and stability to perform planned construction on the ground, for example, to build a building or building on it.

Das Verfahren ist ein Vollverdrängungsverfahren für eine Untergrundverbesserung. Dabei wird eine Lagerungsdichte eines bestehenden Baugrundes signifikant erhöht. Dabei wird, im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Vollverdrängungs- und Teilverdrängungsverfahren, kein zusätzliches Schottermaterial von außen in die sich während des Verfahrens ausbildende Säulenspur SP eingebracht, sondern diese wird mit Bodenmaterial gefüllt.The method is a full displacement method for underground improvement. In this case, a storage density of an existing subsoil is significantly increased. In this case, in contrast to full displacement and partial displacement methods known from the prior art, no additional ballast material is introduced from the outside into the column track SP forming during the method, but this is filled with soil material.

Eine extrem hohe Rammenergie der auf das Verdichtungswerkzeug 2 aufgesetzten Vibrationsvorrichtung 3, beispielsweise eines Aufsatzrüttlers, bewirkt durch den Vollverdrängungsprozess, dass das Bodenmaterial, beispielsweise der Kies, seitlich in eine Bodenmatrix gerammt und gepresst wird und dadurch eine Kompaktierung und Verdichtung des Bodens und eine Verringerung eines Porenanteils bewirkt wird. Aufgrund des kegeldornförmigen Werkzeugkopfes 2.1 und der vertikalen Vibrationsbewegung des Verdichtungswerkzeugs 2 erfolgt eine überwiegend vertikale Krafteinleitung in den Säulenspuren SP, so dass extrem steife Baugrundsäulen BS herstellbar sind, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen wie mittels Verfahren und Vorrichtungen nach dem Stand der Technik erzeugte Baugrundsäulen.An extremely high ramming energy on the compaction tool 2 mounted vibration device 3 For example, a topping vibrator, by the full displacement process, causes the soil material, such as the gravel, to be rammed and pressed laterally into a soil matrix, thereby causing compaction and compaction of the soil and reduction of pore content. Due to the cone-shaped tool head 2.1 and the vertical vibration movement of the compaction tool 2 a predominantly vertical introduction of force takes place in the column tracks SP, so that extremely rigid foundation columns BS can be produced, which have comparable properties to ground-based columns produced by means of methods and devices according to the prior art.

Die Baugrundverbesserung wird daher ausschließlich durch eine Umlagerung und Verdichtung des anstehenden Baugrundes erreicht. Dabei wird eine verdichtete Baugrundsäule BS, d. h. eine mit verdichtetem Bodenmaterial VBM gefüllte Säulenspur SP erstellt, die als linienförmiges Tragglied den Baugrund in der Umgebung der Säulenspur SP verbessert. D. h. der Boden wird durch den Verdrängungsvorgang beim Einbringen der Baugrundsäulen BS gegenüber einem Ausgangszustand deutlich verbessert.The subsoil improvement is therefore achieved exclusively by a rearrangement and compaction of the upcoming subsoil. In this case, a compacted foundation column BS, d. H. created a filled with compacted soil VBM column track SP, which improves the ground in the vicinity of the column track SP as a linear support member. Ie. the soil is significantly improved by the displacement process when introducing the foundation columns BS against an initial state.

Die mit fertig verdichtetem Bodenmaterial VBM gefüllte Säulenspur SP, d. h. die fertiggestellte Baugrundsäule BS im Boden, welche unter Verwendung des Verdichtungswerkzeugs 2 und des Werkzeugkopfes 2.1 mit einem Kegeldurchmesser DK von 40 cm erzeugt wurde, weist im hier dargestellten Beispiel einen Säulendurchmesser von ca. 55 cm bis 65 cm auf. Bei dicht nebeneinander mittels des Verfahrens erzeugten derartigen Verdichtungspunkten, d. h. bei einer Mehrzahl derartiger Baugrundsäulen BS, beispielsweise linienförmig oder in einem flächenförmigen Raster und beispielsweise in einem Abstand von einem Meter zueinander, entsteht eine vollständige Homogenisierung des Bodens mit einer deutlich erhöhten Dichte und höherer Scherfestigkeit und Steifigkeit.The filled with ready-compacted soil material VBM column track SP, ie the completed foundation ground BS in the ground, which using the compacting tool 2 and the tool head 2.1 was produced with a cone diameter DK of 40 cm, has in the example shown here a column diameter of about 55 cm to 65 cm. In densely juxtaposed by means of the method produced such densification points, ie in a plurality of such subsoil columns BS, for example linear or in a grid pattern and for example at a distance of one meter to each other, results in a complete homogenization of the soil with a significantly increased density and higher shear strength and rigidity.

Da die mittels des Verfahrens erzeugten verdichteten Baugrundsäulen BS des Bodenmaterials Vollverdrängungssäulen sind, ist das Verfahren ausschließlich in wassergesättigten locker bis mitteldicht gelagerten Sanden und Kiesen mit untergeordneten Feinkornanteilen anzuwenden. Das Verfahren bewirkt die Homogenisierung und Verdichtung von Sand und/oder Kies.Since the compacted soil columns BS of the soil material produced by the method are full displacement columns, the method is to be used exclusively in water-saturated loosely to moderately dense sands and gravels with subordinate fine grain fractions. The process causes the homogenization and densification of sand and / or gravel.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Vorrichtungcontraption
22: Verdichtungswerkzeugcompacting tool
2.12.1: Werkzeugkopftool head
2.1.12.1.1: Wirkflächeeffective area
2.1.22.1.2: Ausformungformation
2.1.32.1.3: Kegelspitzeapex
2.22.2: Grundkörperbody
33: Vibrationsvorrichtungvibration device
44: Halterungbracket
55: Hebevorrichtunghoist
ATAT: Absenktrichterdepression cone
BB: von der Verdichtungswirkung beeinflusster Bereicharea affected by the compaction effect
BSBS: BaugrundsäuleBuilding column
DKDK: KegeldurchmesserCone diameter
DSDS: SpitzendurchmesserTip diameter
EPEP: Endpositionend position
HH: HubhöheLifting height
LBMLBM: loses Bodenmaterialloose soil material
PEPE: EigengewichtsdruckDead weight pressure
PVPV: Vibrationsdruckvibration pressure
SPSP: Säulenspurcolumns track
SPWSPW: SäulenspurwandungSäulenspurwandung
TSTS: SollversenktiefeSollversenktiefe
TT: Versenktiefeinsertion depth
tt: Zeitverlaufover time
VBMVBM: verdichtetes Bodenmaterialcompacted soil material

Claims

Method for soil compaction of sands and gravels using a columnar compaction tool ( 2 ) is vertically lowered into a bottom area to be compacted and by means of a vibration device ( 3 ) Vibrations in the compaction tool ( 2 ) to compact the bottom region, characterized in that by the vibration device ( 3 ), which on an upper end of the compaction tool ( 2 ), vertical vibratory movements of the compaction tool ( 2 ) and that the compaction tool ( 2 ) Is lowered by its own weight and by the vibration movements to a predetermined Sollversenktiefe (TS) and then at least once by a predetermined lifting height (H) is raised and lowered by its own weight and the vibration movements again as far as the renewed lowering a predetermined resistance counteracts.

A method according to claim 1, characterized in that the lifting of the Compaction tool ( 2 ) is repeated alternately by the predetermined lifting height (H) and the subsequent lowering until the lowering of the predetermined resistance already counteracts when the compacting tool ( 2 ) is at a predetermined end position (EP).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that a lowering funnel (AT) which is formed by the soil compaction on a soil surface above the soil compaction (AT) during and / or after the compaction tool ( 2 ) soil compaction is filled with a compressible material.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a through the compression tool ( 2 ) acting on the bottom area to be compacted self-weight pressure (PE) by the weight of the compaction tool ( 2 ), an applied vibration pressure (PV) and a sinking depth (T) of the compaction tool ( 2 ) be determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that after the lifting of the compaction tool ( 2 ) by the predetermined lifting height (H) and before the subsequent lowering the compaction tool ( 2 ) a predetermined period of time in the raised position with activated vibration device ( 3 ), so that soil material will sag and fall under the tool head ( 2.1 ) can get.

Contraption ( 1 ) for soil compaction of sands and gravels, comprising a columnar compaction tool ( 2 ) and a vibration device ( 3 ), the compaction tool ( 2 ) is lowered vertically in a bottom area to be compacted, which by vibrations of the compaction tool ( 2 ), characterized in that the compaction tool ( 2 ) is closed at least at a lower end to be lowered in the bottom region and the vibration device ( 3 ) at an upper end to the compaction tool ( 2 ), wherein the compaction tool ( 2 ) by the vibration device ( 3 ) is movable only in the vertical direction.

Contraption ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the compaction tool ( 2 ) at its lower end a closed conical mandrel-shaped tool head ( 2.1 ) having.

Contraption ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the tool head ( 2.1 ) on a designed as a conical surface lower effective surface ( 2.1.1 ) at least one radially extending formation ( 2.1.2 ), which laterally over a cone base surface of the tool head ( 2.1 ) survives.

Contraption ( 1 ) according to claim 7 or 8, characterized in that a cone tip ( 2.1.3 ) of the tool head ( 2.1 ) is flattened.