DE19509054C2

DE19509054C2 - Device for the production of stabilizing piles in cohesive soils with insufficient load-bearing capacity

Info

Publication number: DE19509054C2
Application number: DE1995109054
Authority: DE
Inventors: Ulrike Bauer; Wolfgang Dr Reitmeier
Original assignee: COPLAN ING GmbH
Current assignee: Bauer Spezialtiefbau GmbH
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: DE19509054A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.

Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der DE-OS 24 28 870 bekannt. Sie besteht aus einer am Kran gehaltenen vertikalen Führung, entlang derer eine Antriebseinheit mit einer Förderschnecke verschiebbar gehalten ist. Die Förderschnecke durchdringt einen Fülltrichter, der mit Sand befüllt werden kann. Mittels der Antriebseinheit kann die Förderschnecke in Drehung versetzt werden. Die Förderschnecke wird dabei wie ein Bohrer in den Boden getrieben, so daß unter Materialentnahme ein Hohlraum herge stellt wird. Anschließend muß die Förderschnecke aus dem Hohlraum entfernt werden, um die Schneckenwindungen vom losgelösten Bodenmaterial zu säubern. Das freie Ende der Förderschnecke wird mit einem Messerkopf ausgerüstet und erneut in den geschaffenen Hohlraum eingefahren. Unter Zugabe von Sand in den Fülltrichter und schneller Gegendrehung der Förderschnecke wird Sand in den Hohlraum gefördert. Auf diese Weise wird ein Sandpfahl im Boden errichtet. Die im Messerkopf der För derschnecke vorgesehenen Schneidmesser dringen dabei in die Wandung des Hohlraums ein, um eine beim Bohren des Hohlraums entstandene Schmierschicht an der Hohlraumwandung zu durchschneiden.A similar device is known from DE-OS 24 28 870. it consists of a vertical guide held on the crane, along which a drive unit with a screw conveyor is slidably held. The screw conveyor penetrates you Filling funnel that can be filled with sand. By means of the drive unit Screw conveyor are rotated. The screw conveyor becomes like one Drill driven into the ground so that a cavity is produced while removing material is posed. Then the screw conveyor must be removed from the cavity, to clean the screw threads from the loosened soil material. The free The end of the screw conveyor is equipped with a cutter head and put back into the created cavity. Adding sand to the hopper and faster counter-rotation of the screw conveyor, sand is conveyed into the cavity. In this way, a sand pile is built in the ground. The in the knife head of the För the screw provided cutting knife penetrate into the wall of the Cavity in order to apply a smear layer formed during the drilling of the cavity to cut through the cavity wall.

Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß die Führung freischwebend über dem Boden zu halten ist. Eine präzise Positionierung der Vorrichtung über dem Boden ist daher nicht möglich. Im allgemeinen muß im Bohrbereich mindestens eine weitere Bedienungsperson stehen, die den Bohr- bzw. Füllvorgang überwacht und für eine hinreichende Ausrichtung der Vorrichtung sorgt. Diese Bedienungsperson ist aufgrund der schweren, bewegten Lasten in diesem Bereich einer erhöhten Unfallge fahr ausgesetzt. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung liegt in einer Schwächung des Bodens aufgrund der Materialentnahme. Üblicherweise werden Sandpfähle zur Stabilisierung schlecht tragfähiger Böden eingesetzt. Durch die Materialentnahme wird der Boden zunächst weiter geschwächt, wobei nicht geklärt ist, ob die anschlie ßende Einfüllung von Sand diese Schwächung aufwiegt. Das mit dieser bekannten Vorrichtung anzuwendende Arbeitsverfahren ist darüber hinaus sehr zeitaufwendig, da die Förderschnecke nach dem Bohren aus dem Hohlraum herausgezogen und ge reinigt werden muß. Auch das Ansetzen des Messerkopfes nach dem Bohren ist zeit raubend. Außerdem füllt sich das Bohrloch mit dem vom Messerkopf herausgeschnit tenen Material, so daß die Sandfüllung unbefriedigend verläuft. Ein Bohren mit ange setztem Messerkopf ist bei dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich, da der Mes serkopf eine relativ große, nach unten gerichtete ebene Fläche aufweist. Diese Fläche verhindert ein Vordringen der Förderschnecke in den Boden. Da die Förderschnecke nach dem Bohren aus dem Hohlraum herausgezogen werden muß, besteht bei wei chen Böden die Gefahr, daß der umliegende Boden den Hohlraum eindrückt. Insbe sondere in diesem Fall sind jedoch Stabilisierungspfahle zur Baugründung besonders erforderlich.This known device has the disadvantage that the guide is free-floating to be kept above the ground. Precise positioning of the device over the So floor is not possible. In general, at least one must be in the drilling area additional operator who monitors the drilling or filling process and for sufficient alignment of the device ensures. This operator is due to the heavy, moving loads in this area an increased accident driving exposed. Another disadvantage of this device is its weakening of the soil due to the removal of material. Sand piles are usually used for Stabilization of poorly loadable soils used. By taking material the floor is initially weakened, although it is not clear whether the Pouring in sand outweighs this weakening. That with this known Working method to be used device is also very time consuming because the auger is pulled out of the cavity after drilling and ge must be cleaned. It is also time to attach the cutter head after drilling consuming. In addition, the borehole fills with the cut out from the cutter head ten material, so that the sand filling is unsatisfactory. Drilling with set knife head is not possible with this known device because the measuring serkopf has a relatively large, flat surface facing downwards. This area prevents the auger from penetrating into the ground. Because the screw conveyor after drilling must be pulled out of the cavity, there is in white Chen floors the risk that the surrounding floor indented the cavity. In particular special in this case, however, stabilization piles for the foundation of the building are special required.

Aus der DE-GM 75 17 180 ist eine derartige Vorrichtung bekannt. Sie besteht aus einer in einem Rohr geführten Förderschnecke, die einen Einfülltrichter durchdringt. Am unteren Ende weist die Förderschnecke einen Verdrängungskopf auf, mit dessen Hilfe der umliegende Boden verdichtet wird. Durch gleichzeitiges Drehen der Förder schnecke soll dabei Kalk in den entstehenden Hohlraum gepreßt werden. Diese be kannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß der in den Hohlraum gepreßte Kalk beim Zurückziehen des Verdrängungskopfes wieder aus dem Hohlraum entfernt wird. Damit bildet sich keine, den Boden verfestigende Kalksäule. Außerdem sorgt die in das Führungsrohr eindringende Bodenfeuchtigkeit für eine chemische Reaktion des Brandkalkes, so daß sich dieser erhärtet und die Förderschnecke dadurch un brauchbar wird.Such a device is known from DE-GM 75 17 180. it consists of a screw conveyor in a tube that penetrates a hopper. At the lower end, the screw conveyor has a displacement head with which Help the surrounding soil is compacted. By simultaneously turning the conveyor Lime should be pressed into the resulting cavity. These be Known device, however, has the disadvantage that the pressed into the cavity Lime is removed from the cavity when the displacement head is pulled back becomes. This does not form a lime column that solidifies the soil. Also cares the soil moisture penetrating into the guide tube for a chemical reaction of the quick lime, so that it hardens and the screw conveyor thereby un becomes usable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß eine anfangliche Schwächung des Bodens vermieden wird. Des weiteren soll diese Vorrichtung auch bei weichen Böden einsetzbar sein und einen Stabilisierungspfahl in kurzer Zeit erstellen.The invention is based on the object of this known device to improve that an initial weakening of the soil is avoided. Des furthermore, this device should also be usable on soft floors and one Create the stabilization pile in a short time.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.The object is achieved according to the in the characterizing part of Features specified claim 1 solved.

Eine Festlegung der Führung in einem auf dem Boden abgestützten Gestell erlaubt auf einfache Weise eine sichere Übertragung der bei der Bearbeitung des Bodens ausge übten Kräfte. Es ergibt sich daher eine sehr sichere Ausrichtung der Vorrichtung, so daß eine zusätzliche Bedienungsperson im unfallgefährdeten Bereich entfällt. Die För derschnecke ist als Stempel mit einem Preßkopf am freien Ende ausgebildet. Dies er möglicht zusammen mit einem Stellantrieb ein Einpressen des Stempels in den Boden, wobei durch Materialverdrängung ein Hohlraum gebildet wird. Dies führt zu einer Materialverdichtung in der unmittelbaren Umgebung des erzeugten Hohlraums und verhindert daher eine Schwächung des Bodens durch Materialentnahme. Der erzeugte Hohlraum wird vorteilhaft durch die Förderschnecke abgestützt, so daß ein Nachge ben der Hohlraumwandung auch bei relativ weichen Böden zuverlässig verhindert wird. Da die Förderschnecke nicht mit Bodenmaterial gefüllt ist, kann der Hohlraum nach seiner Erstellung sofort mit einem Schüttgut gefüllt werden. Dies ermöglicht daher eine sehr rasche Erstellung von Stabilisierungspfählen. Durch die sehr rasche Schneckenförderung können auch hydraulisch wirkende Stoffe im Schüttgut problem los eingesetzt werden. Durch die rotationssymmetrische Form des Preßkopfes und damit des erzeugten Hohlraums ist dieser günstig an die Symmetrie der Förder schnecke angepaßt. Dies gewährleistet einen optimalen Transport des Schüttguts in den Hohlraum. Der gegenüber der Förderschnecke vergrößerte Preßkopf gewährlei stet die Erzeugung eines in seinem Durchmesser etwas größer ausgebildeten Hohl raums als der Durchmesser der Förderschnecke. Da der Hohlraum für die Förder schnecke einen Förderkanal bildet, erlaubt dies ein relativ reibungsarmes Rotieren der Förderschnecke, was insbesondere bei härteren Böden wichtig ist. Bei weicheren Bö den wird der Durchmesser des Preßkopfes im allgemeinen noch größer dimensioniert, um ein Nachfließen des umliegenden Materials zu kompensieren. Fixing the guide in a frame supported on the floor allows on simple way a safe transfer out when working the soil exercised powers. This results in a very secure alignment of the device, so that an additional operator in the accident-prone area is omitted. The För derschnecke is designed as a stamp with a press head at the free end. This he together with an actuator it is possible to press the stamp into the ground, whereby a cavity is formed by material displacement. This leads to a Material compression in the immediate vicinity of the cavity created and therefore prevents the soil from weakening due to material removal. The generated one Cavity is advantageously supported by the screw conveyor, so that a Nachge ben the cavity wall reliably prevented even with relatively soft floors becomes. Since the screw conveyor is not filled with soil material, the cavity can be filled with bulk goods immediately after its creation. this makes possible hence a very quick creation of stabilizing piles. Because of the very quick Screw conveyors can also cause hydraulic substances in the bulk solids problem can be used. Due to the rotationally symmetrical shape of the press head and thus the cavity created is favorable to the symmetry of the conveyor adapted snail. This ensures optimal transport of the bulk material in the cavity. The enlarged press head compared to the screw conveyor guarantee is the creation of a hollow with a somewhat larger diameter space than the diameter of the screw conveyor. Because the cavity for the conveyor forms a conveyor channel, this allows a relatively low-friction rotation of the Screw conveyor, which is particularly important for hard soils. With softer gusts the diameter of the press head is generally dimensioned even larger, to compensate for a flow of the surrounding material.

Ein im wesentlichen kegelförmig ausgebildeter Preßkopf gemäß Anspruch 2 besitzt einen besonders geringen Widerstand beim Eindrücken in den Boden, da er zu seinem freien Ende spitz zuläuft. Der Öffnungswinkel des Kegels ist vorzugsweise kleiner als 120°. Vorzugsweise ist der untere Teil des Preßkopfes von einer zentralen Spitze bis zu seinem maximalen Durchmesser kegelförmig ausgebildet.An essentially conical press head according to claim 2 a particularly low resistance when pressing into the ground, as it free end tapers. The opening angle of the cone is preferably smaller than 120 °. Preferably, the lower part of the press head is from a central tip to conical to its maximum diameter.

Alternativ ist die Anwendung der Merkmale des Anspruchs 3 vorteilhaft. Diese Aus bildung des Stempels erlaubt einen maximalen Durchsatz des Schüttguts durch den Preßkopf. Vorzugsweise wird die Förderschnecke beim Einpressen in nach unten för dernde Richtung gedreht.Alternatively, the application of the features of claim 3 is advantageous. This out Formation of the stamp allows a maximum throughput of the bulk material through the Press head. The screw conveyor is preferably conveyed downward when pressed in direction turned.

Die Ausbildung der Vorrichtung mit dem Merkmal gemäß Anspruch 4 erlaubt ein problemloses Transportieren der Vorrichtung an den nächsten Einsatzort, ohne daß dabei größere Mengen Schüttguts, das sich noch im Einfülltrichter befindet, verloren gehen.The design of the device with the feature according to claim 4 allows one easy transport of the device to the next place of use without Large quantities of bulk goods that are still in the hopper are lost go.

Ein an die Steigung der Förderschnecke angepaßter Schlitz im Preßkopf gemäß An spruch 5 erlaubt beim Füllen des Hohlraums mit dem Schüttgut, dieses besonders rasch durch den Preßkopf zu leiten. Das Schüttgut kann daher mit relativ großem Verdichtungsdruck in den Hohlraum eingefüllt werden.A slot in the press head adapted to the pitch of the screw conveyor according to An saying 5 allows when filling the cavity with the bulk material, this particularly to pass quickly through the press head. The bulk material can therefore be relatively large Compaction pressure can be filled into the cavity.

Eine zentrale Hohlwelle gemäß Anspruch 6 erlaubt ein sicheres Einbringen heftig reagierender Stoffe in den Hohlraum. Es spielt dabei keine Rolle, ob dieser Stoff mit im Boden vorhandenem Wasser oder mit anderen Stoffen des Schüttguts reagiert. Die separate Förderung dieses Stoffes in der Hohlwelle erlaubt, die Stoffe erst im Hohl raum zu vermischen. Es steht daher ein besonders breites Spektrum an Stoffkombina tionen zur Füllung des Hohlraums zur Verfügung. Insbesondere können reaktions freudige hydraulische Stoffe vorteilhaft eingesetzt werden.A central hollow shaft according to claim 6 allows safe insertion violently reacting substances in the cavity. It does not matter whether this substance is included reacts with water in the soil or with other substances in the bulk material. The separate conveyance of this substance in the hollow shaft allowed, the substances only in the hollow space to mix. There is therefore a particularly wide range of material combinations available to fill the cavity. In particular, can be reactive joyful hydraulic substances can be used advantageously.

Eine Ausbildung des Stellantriebs als Hydraulikmotor gemäß Anspruch 7 ermöglicht auf besonders einfache Weise eine Energieversorgung des Stellantriebs aus der Bord hydraulik des bedienenden Baggers oder Laders. Vorzugsweise ist auch der Drehan trieb als Hydraulikmotor ausgebildet. Hydraulikmotoren sind sehr einfach und gleich zeitig robust aufgebaut, so daß sie dem rauhen Feldeinsatz bestens gewachsen sind.A design of the actuator as a hydraulic motor according to claim 7 enables supplying the actuator with power from the board in a particularly simple manner hydraulics of the operating excavator or loader. Rotation is also preferred designed as a hydraulic motor. Hydraulic motors are very simple and the same built robust in time, so that they can withstand the rough field use.

Die Anwendung eines Seil- oder Kettentrieb zur Kraftübertragung zwischen dem Stellantrieb und dem Schiebeschlitten gemäß Anspruch 8 ist vorteilhaft, da sich damit auf einfache Weise sehr große Kräfte übertragen lassen. Vorzugsweise ist ein Seil oder eine Kette beid seitig im Gestell festgelegt. Der Stellantrieb wirkt über eine Umlenkrolle oder eine Aufwickeltrommel auf das Seil oder die Kette ein. Dabei kann der Stellantrieb entwe der im Rahmen oder im Schiebeschlitten festgelegt sein. Vorzugsweise wird das Seil oder die Kette mehrfach flaschenzugartig umgelenkt, so daß die Bewegung des Stel lantriebs vom Seil- oder Kettentrieb untersetzt wird. Hierdurch erhöht sich die er reichbare Einpreßkraft, wobei das Seil oder die Kette nur noch mit einem Bruchteil der Einpreßkraft belastet wird.The use of a rope or chain drive to transmit power between the Actuator and the sliding carriage according to claim 8 is advantageous because it is simple have very large forces transferred. A rope or a chain is preferably both fixed in the frame. The actuator works via a pulley or Winding drum onto the rope or chain. The actuator can escape which can be fixed in the frame or in the sliding carriage. Preferably the rope or the chain deflected several times like a pulley, so that the movement of the stel Oil drive is reduced by the rope or chain drive. This increases the he reachable press-in force, whereby the rope or the chain only with a fraction the press-in force is loaded.

Die Anwendung der Merkmale gemäß Anspruch 9 ermöglichen eine präzise Einstel lung der Fülldichte im Hohlraum. Die Dichte des entstehenden Stabilisierungspfahles kann daher sehr genau an die Bedürfnisse, die durch die Bodenbeschaffenheit, die gewünschte Belastung sowie die maximal erlaubte Setzung vorgegeben sind, angepaßt werden. Durch den Einsatz von Regeleinrichtungen wird die bedienende Person von feinfühligen Drehzahlkorrekturen des Stell- bzw. Drehantriebs befreit. Insbesondere wird bei heterogenen Böden eine stets gleiche Qualität der Stabilisierungspfähle er zielt.The application of the features according to claim 9 enable a precise setting filling density in the cavity. The density of the resulting stabilization pile can therefore be very precise to the needs caused by the nature of the soil desired load and the maximum permitted settlement are specified will. Through the use of control devices, the operator is from sensitive speed corrections of the actuator or rotary actuator are exempt. Especially In heterogeneous soils, the stabilizing piles are always of the same quality aims.

Die Merkmale des Anspruchs 10 ergeben eine besonders feste Arretierung der Vor richtung auf dem Boden. Horizontale Schwenkbewegungen der Vorrichtung werden zuverlässig verhindert. Dies ist insbesondere bei Hanglagen bedeutend.The features of claim 10 result in a particularly firm locking of the front direction on the floor. Horizontal pivotal movements of the device reliably prevented. This is particularly important on slopes.

Die Merkmale des Anspruchs 11 ermöglichen der Bedienungsperson, auf einfache Weise den Neigungswinkel des Gestells abzulesen. Insbesondere bei unebenem Ge lände kann auf diese Weise trotzdem eine Parallelität der Stabilisierungspfahle unter einander sichergestellt werden. Beim Stabilisieren von Böden in Hanglagen kann die erforderliche Winkellage der Stabilisierungspfähle mit hinreichender Genauigkeit ein gehalten werden.The features of claim 11 enable the operator to easily Way to read the angle of inclination of the frame. Especially with uneven ge In this way, the stabilization piles may still be parallel be ensured to each other. When stabilizing soils on slopes, the required angular position of the stabilizing piles with sufficient accuracy being held.

Die Merkmale des Anspruchs 12 erlauben ein sehr einfaches Transportieren der Vor richtung zum Einsatzort, an dem der nächste Stabilisierungspfahl erstellt werden soll. Zusätzlich ist es dem Bagger oder Lader möglich, die Vorrichtung gegen den Boden zu drücken, um die Einpreßkräfte des Stempels aufzunehmen. Die Vorrichtung kann daher insgesamt ein geringeres Gewicht aufweisen.The features of claim 12 allow the front to be transported very easily Direction to the site where the next stabilization pile is to be created. In addition, the excavator or loader is able to hold the device against the ground press to absorb the press-in force of the punch. The device can therefore have a lower overall weight.

Durch Anwendung der Merkmale des Anspruchs 13 wird die Herstellungszeit der Stabilisierungspfahle entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Förderschnecken reduziert. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein größeres Gelände stabili siert werden soll, oder wenn viele Stabilisierungspfähle pro Fläche vorzusehen sind. Damit können mehrere Stabilisierungspfähle gleichzeitig erstellt werden. Zur Verrin gerung des konstruktiven Aufwandes der Vorrichtung sind in diesem Fall die Merk male des Anspruchs 14 vorteilhaft einsetzbar.By applying the features of claim 13, the manufacturing time of the Stabilizing piles according to the number of screw conveyors provided reduced. This is particularly advantageous if a larger area stabilizes or if there are many stabilization piles per surface. This means that several stabilization piles can be created at the same time. To the Verrin In this case, the design effort of the device is reduced male of claim 14 can be used advantageously.

Die Merkmale des Anspruchs 15 ersparen in vorteilhafter Weise, den Bagger oder Lader mit der Vorrichtung einsetzen zu müssen.The features of claim 15 advantageously save the excavator or Having to use the loader with the device.

Schließlich ist die Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung von Kalkpfählen ge mäß Anspruch 16 ist besonders günstig. Branntkalk reagiert sehr heftig mit im Boden vorhandenem Wasser. Da die Förderschnecke während der Materialverdrängung sau ber bleibt, kann der Branntkalk problemlos mit der Förderschnecke in den Hohlraum befördert werden, ohne bereits während der Förderung chemisch zu reagieren. Branntkalk ist als Füllmittel für den Hohlraum besonders gut geeignet, da es als hy draulischer Stoff dem umliegenden Boden Wasser entzieht. Die chemische Reaktion des Branntkalks mit dem Wasser ist stark exotherm, was eine entsprechend hohe Temperaturerhöhung im Boden zur Folge hat. Zusätzlich diffundieren Calcium-Ionen aus dem Stabilisierungspfahl in den umliegenden Boden und erhöhen dessen Tragfä higkeit beträchtlich. Als Zuschlagstoffe kommen bevorzugt Siliziumoxide, vorzugs weise in feinster Form, in Betracht.Finally, the use of the device for the production of lime piles is ge according to claim 16 is particularly cheap. Quicklime reacts very violently in the soil existing water. Because the screw conveyor is clean during material displacement What remains is the quick lime in the cavity with the screw conveyor are promoted without reacting chemically during the promotion. Quicklime is particularly suitable as a filler for the cavity, as it is hy draulic material removes water from the surrounding soil. The chemical reaction the quicklime with the water is strongly exothermic, which is a correspondingly high Temperature rise in the soil. Calcium ions also diffuse from the stabilizing pile into the surrounding soil and increase its carrying capacity ability considerably. Silicon oxides are preferred as additives, preferably wise in its finest form.

Anhand der Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegen standes beispielhaft näher erläutert.A preferred embodiment of the invention is based on the drawing example explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtung, die im unteren Bereich geschnitten darge stellt ist und Fig. 1 is a view of the device, which is cut Darge in the lower area and

Fig. 2 eine Ansicht des Preßkopfes von unten. Fig. 2 is a view of the press head from below.

Eine Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 besteht aus einem Gestell 2, in dem eine lineare Führung 3 abgestützt ist. Im unteren Bereich ist die Vorrichtung 1 geschnitten darge stellt. Das Gestell 2 ist als Rahmen 4 ausgebildet und verleiht der Vorrichtung 1 die zur Kraftübertragung erforderliche Stabilität. Das Gestell 2 ist auf einem natürlichen, weichen Boden 5 mittels Arretierbolzen 6 festgelegt. Die Arretierbolzen 6 weisen Auflagen 7 auf, so daß das Gestell 2 sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung fixiert ist. Vorzugsweise sind drei oder vier Arretierbolzen 6 vorgesehen. Oberhalb des Schwerpunktes 8 der Vorrichtung 1 sind Anschlußlaschen 9 zur Verbin dung mit einem Ausleger eines Baggers bzw. eines Laders vorgesehen. Diese An schlußlaschen 9 erlauben ein einfaches Versetzen der Vorrichtung 1 an jene Stelle, an der der nächste Stabilisierungspfahl zu erstellen ist, wobei die Vorrichtung 1 beim Transport in stabiler Lage verbleibt.A device 1 according to Fig. 1 consists of a frame 2 in which a linear guide 3 is supported. In the lower area the device 1 is shown Darge cut. The frame 2 is designed as a frame 4 and gives the device 1 the stability required for power transmission. The frame 2 is fixed on a natural, soft floor 5 by means of locking bolts 6 . The locking bolts 6 have supports 7 , so that the frame 2 is fixed both in the horizontal and in the vertical direction. Preferably three or four locking bolts 6 are provided. Above the center of gravity 8 of the device 1 , connecting lugs 9 are provided for the connection with a boom of an excavator or a loader. At this connection tabs 9 allow a simple movement of the device 1 to that point where the next stabilizing pile is to be created, the device 1 remaining in a stable position during transport.

In der Führung 3 gleitet ein Schiebeschlitten 10, an dem ein Stellantrieb 11 vorgese hen ist, der den Schiebeschlitten 10 sowohl nach oben als auch nach unten unter Be aufschlagung mit einer Zug- bzw. Druckkraft verschieben kann. Der Stellantrieb 11 ist vorzugsweise als Hydraulikmotor ausgebildet. Er kann in diesem Fall vorteilhaft von der Hydraulik des Baggers oder Laders versorgt werden. Zur Vergrößerung der Kraftübertragung kann der Stellantrieb 11 ein Getriebe aufweisen. In the guide 3 , a sliding carriage 10 slides, on which an actuator 11 is hen hen, which can move the sliding carriage 10 both upwards and downwards under the action of loading with a tensile or compressive force. The actuator 11 is preferably designed as a hydraulic motor. In this case, it can advantageously be supplied by the hydraulic system of the excavator or loader. To increase the power transmission, the actuator 11 can have a gear.

Zur Kraftübertragung zwischen dem Stellantrieb 11 und dem Schiebeschlitten 10 sind vier Kettentriebe 39 vorgesehen. Je zwei Kettentriebe 39 befinden sich in Fig. 1 unmittelbar hintereinander. Die Kettentriebe 39 werden von jeweils einer Kette 38 und umlenkenden Zahnrädern 36, 36a, 37, 37a gebildet. Die freien Enden der Kette 38 sind oben und unten im Gestell 2 festgelegt. Ein Zahnrad 36a jedes Kettentriebs 39 wird vom Stellantrieb 11 getrieben. Die Zahnräder 36a der vier Kettentriebe 39 sind dabei kraftschlüssig miteinander verbunden, so daß für alle Kettentriebe 39 ein einzi ger Stellantrieb 11 ausreicht. Die Zahnräder 36, 36a sind drehbar im Gestell 2 gela gert. Sie wirken auf die Kette 38 wie feste Rollen. Die Zahnräder 37, 37a sind im Schiebeschlitten 10 drehbar gelagert. Sie bilden für die Kette 38 lose Rollen, so daß sich für den Kettentrieb 39 ein flaschenzugartiger Aufbau ergibt. Der Kettentrieb 39 wirkt daher für den Stellantrieb 11 wie ein untersetzendes Getriebe, so daß sich die erreichbare Verschiebekraft für den Schiebeschlitten 10 entsprechend erhöht. Zusätz lich wird die Kette 38 nur noch mit einem Bruchteil der Schiebeschlittenlast beauf schlagt. Die Kette 38 kann daher entsprechend schwächer ausgebildet sein. Alternativ könnte die Kette 38 auch ganz oder teilweise als Seil ausgebildet sein. Vorzugsweise ist dann jener Bereich, der vom antreibenden Zahnrad 36a erfaßt wird, als Kette und der Rest als Seil ausgebildet.Four chain drives 39 are provided for transmitting power between the actuator 11 and the sliding carriage 10 . Two chain drives 39 are located one behind the other in FIG. 1. The chain drives 39 are each formed by a chain 38 and deflecting gears 36 , 36 a, 37 , 37 a. The free ends of the chain 38 are fixed at the top and bottom of the frame 2 . A gear 36 a of each chain drive 39 is driven by the actuator 11 . The gears 36 a of the four chain drives 39 are non-positively connected to one another, so that a single actuator 11 is sufficient for all chain drives 39 . The gears 36 , 36 a are rotatable in the frame 2 gela. They act on the chain 38 like fixed rollers. The gears 37 , 37 a are rotatably mounted in the sliding carriage 10 . They form loose rollers for the chain 38 , so that a chain block-like structure results for the chain drive 39 . The chain drive 39 therefore acts for the actuator 11 like a step-down gear, so that the achievable displacement force for the sliding carriage 10 increases accordingly. In addition, the chain 38 is only subjected to a fraction of the sliding carriage load. The chain 38 can therefore be made correspondingly weaker. Alternatively, the chain 38 could also be designed entirely or partially as a rope. That area, which is captured by the driving gear 36 a, is then preferably designed as a chain and the rest as a rope.

Über eine Halterung 12 ist der Schiebeschlitten 10 mit einem Drehantrieb 13 verbun den. Auch der Drehantrieb 13 ist vorzugsweise ein Hydraulikmotor. Er ist mit einem Stempel 14 verbunden, der im Schiebeschlitten 10 derart gelagert ist, daß Druck- bzw. Ziehkräfte vom Schiebeschlitten 10 direkt aufgenommen und vom Drehantrieb 13 ferngehalten werden. Der Stempel 14 weist eine zentrale Hohlwelle 15 auf, die mit einer Förderschnecke 16 belegt ist. Am freien Ende 17 des Stempels 14 ist dieser mit einem Preßkopf 18 ausgerüstet.Via a bracket 12 , the sliding carriage 10 is connected to the rotary drive 13 . The rotary drive 13 is also preferably a hydraulic motor. It is connected to a stamp 14 which is mounted in the sliding carriage 10 in such a way that compressive or drawing forces are absorbed directly by the sliding carriage 10 and kept away from the rotary drive 13 . The stamp 14 has a central hollow shaft 15 , which is equipped with a screw conveyor 16 . At the free end 17 of the punch 14 it is equipped with a press head 18 .

Der Preßkopf 18 weist eine zentrale Spitze 19 auf, von der an sich der Preßkopf 18 in Richtung zur Förderschnecke 16 hin kegelig erweitert. Im oberen Bereich des Preß kopfs 18 ist dieser zylindrisch ausgebildet mit einem Durchmesser D₁ von vorzugs weise über 100 mm. Der Preßkopf 18 weist einen Durchmesser D₁ auf, der ein wenig größer als der Durchmesser D₂ der Förderschnecke 16 ist. Der Preßkopf 18 weist einen oder zwei Schlitze 20 auf, die den Preßkopf 18 vollständig durchsetzen. Die Schlitze 20 verbinden den Raum um die Förderschnecke 16 mit dem Raum unterhalb des Preßkopfes 18. Die Schlitze 20 durchsetzen den Preßkopf 18 im Winkel der Stei gung der Förderschnecke 16. Das freie Ende 21 der Hohlwelle 15 ist zu den Schlitzen 20 des Preßkopfes 18 geöffnet.The press head 18 has a central tip 19 , from which the press head 18 extends conically in the direction of the screw conveyor 16 . In the upper region of the press head 18 , this is cylindrical with a diameter D 1 of preferably over 100 mm. The press head 18 has a diameter D 1, which is a little larger than the diameter D 2 of the screw conveyor 16 . The press head 18 has one or two slots 20 which completely penetrate the press head 18 . The slots 20 connect the space around the screw conveyor 16 with the space below the press head 18th The slots 20 pass through the press head 18 at the angle of the supply of the worm conveyor 16 . The free end 21 of the hollow shaft 15 is open to the slots 20 of the press head 18 .

Die Form der Schlitze 20 ist insbesondere aus Fig. 2 entnehmbar, die eine Ansicht des Preßkopfes 18 von unten zeigt. Die Schlitze 20 sind nach innen spitz und nach außen erweiternd ausgebildet. Zwecks einer optimalen Anpassung der Schlitze 20 an die Förderschnecke 16 sind die Schlitze 20 gekrümmt ausgeführt. Dies erlaubt einen optimalen Durchsatz des Schüttguts 23 durch die Schlitze 20.The shape of the slots 20 can be seen in particular from FIG. 2, which shows a view of the press head 18 from below. The slots 20 are pointed inwards and widening outwards. In order to optimally adapt the slots 20 to the screw conveyor 16 , the slots 20 are curved. This allows an optimal throughput of the bulk material 23 through the slots 20 .

Im Gestell 2 ist ein Einfülltrichter 22 vorgesehen, der mit einem Schüttgut 23 gefüllt werden kann. Das Schüttgut 23 besteht aus einem oder mehreren hydraulischen Stof fen, denen ggf. auch andere Stoffe zugemischt werden können. Der Einfülltrichter 22 weist an seinem unteren Ende 24 einen Rohransatz 25 auf, der von der Förderschnecke 16 durchdrungen wird. Der Rohransatz 25 besitzt einen Innendurchmesser D₃, der wenig größer als der Durchmesser D₂ der Förderschnecke 16, aber kleiner als der Durchmesser D₁ des Preßkopfes 18 ist. Dies erlaubt ein einfaches und reibungsarmes Verschieben bzw. Drehen der Förderschnecke 16 im Rohransatz 25, wobei der Preß kopf 18 den Einfülltrichter 22 in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage unterseitig abschließt. In dieser Lage des Stempels 14 kann daher die Vorrichtung 1 durch einen Bagger oder Lader sehr einfach transportiert und am nächsten gewünschten Standort abgestellt werden, ohne daß dabei das Schüttgut 23 durch den Rohransatz 25 des Trichters 22 entweicht.In the frame 2 , a hopper 22 is provided which can be filled with a bulk material 23 . The bulk material 23 consists of one or more hydraulic substances, to which other substances can also be added if necessary. The filling funnel 22 has at its lower end 24 a tube extension 25 which is penetrated by the screw conveyor 16 . The tube extension 25 has an inner diameter D₃, which is slightly larger than the diameter D₂ of the screw conveyor 16 , but smaller than the diameter D₁ of the press head 18 . This allows a simple and low-friction displacement or rotation of the screw conveyor 16 in the tube extension 25 , the press head 18 closing the hopper 22 in the starting position shown in Fig. 1 on the underside. In this position of the stamp 14 , the device 1 can therefore be transported very easily by an excavator or loader and placed at the next desired location without the bulk material 23 escaping through the tube extension 25 of the funnel 22 .

Am oberen Ende 26 des Gestells 2 ist ein Lot 27 vorgesehen, welches um einen Punkt 28 drehbar gelagert ist. Die Neigung des Lotes 27 relativ zum Gestell 2 läßt sich mit Hilfe einer im Gestell 2 fixierten Winkelmeßvorrichtung 29 an einer Skala 30 ablesen. At the upper end 26 of the frame 2 , a solder 27 is provided which is rotatably mounted about a point 28 . The inclination of the solder 27 relative to the frame 2 can be read off on a scale 30 with the aid of an angle measuring device 29 fixed in the frame 2 .

Um eine gleichzeitige Erstellung mehrerer Stabilisierungspfähle zu ermöglichen, kann die Vorrichtung 1 mehrere Stempel 14 aufweisen. Diese können vorteilhaft am glei chen Schlitten vorgesehen sein, so daß nur ein Stellantrieb 11 vorhanden sein muß.In order to enable a plurality of stabilizing piles to be created simultaneously, the device 1 can have a plurality of punches 14 . These can advantageously be provided on the sliding carriage, so that only one actuator 11 must be present.

Die Vorrichtung 1 wird an den Anschlußlaschen 9 von einem Bagger oder Lader er faßt und an jenen Ort transportiert, an dem ein Stabilisierungspfahl erstellt werden soll. Anschließend wird die Vorrichtung 1 auf den Boden 5 abgesenkt, so daß die Ar retierbolzen 6 in den Boden 5 eindringen, und die Auflagen 7 auf der Oberfläche 31 des Bodens 5 aufsitzen. Das Gestell 2 wird dabei vom Bagger oder Lader derart aus gerichtet, daß der Stempel 14 in die gewünschte Richtung des Stabilisierungspfahles zeigt. Hierzu kann der Baggerführer die Neigung des Gestells 2 zur Vertikalen be quem an der relativen Lage des Lotes 27 zur Skala 30 ablesen. Üblicherweise werden die Stabilisierungspfähle vertikal erstellt. In Sonderfällen, vorzugsweise bei der Stabi lisierung von Böden in Hanglagen, sind jedoch auch von der vertikalen Richtung ab weichende Stabilisierungspfähle erforderlich.The device 1 is he on the connecting straps 9 from an excavator or loader he takes and transported to that place where a stabilizing pile is to be created. Subsequently, the device 1 is lowered onto the floor 5 , so that the Ar locking bolts 6 penetrate into the floor 5 , and the supports 7 rest on the surface 31 of the floor 5 . The frame 2 is directed from the excavator or loader in such a way that the stamp 14 points in the desired direction of the stabilizing pile. For this purpose, the excavator operator can read the inclination of the frame 2 to the vertical be comfortably from the relative position of the solder 27 to the scale 30 . The stabilizing piles are usually built vertically. In special cases, preferably when stabilizing soils on slopes, stabilizing piles that differ from the vertical direction are also required.

Nachdem das Gestell 2 im Boden 5 verankert ist, wird der Schiebeschlitten 10 unter der Wirkung des Stellantriebs 11 entgegen dem Pfeil 44 nach unten verschoben. Dabei dringt der Stempel 14 mit seinem Preßkopf 18 in den Boden 5 ein. Die dabei entstehende Gegenkraft wird vom Bagger oder Lader über die Anschlußlasche 9 auf genommen. Der Preßkopf 18 verdrängt das umliegende Bodenmaterial und verdichtet es in seiner Umgebung. Dabei entsteht ein Hohlraum 40. Er besitzt in etwa Säulen form, wobei der Durchmesser des Hohlraums 40 vom Durchmesser D₁ des Preßkop fes 18 bestimmt ist. Die oberhalb des Preßkopfes 18 vorgesehene Förderschnecke 16 stützt die Hohlraumwandung 41 beim Vordringen des Stempels 14 ab. Sie steht wäh rend des Einpressens des Preßkopfs 18 still oder wird in nach unten fördernder Rich tung angetrieben.After the frame 2 is anchored in the floor 5 , the sliding carriage 10 is moved downward under the action of the actuator 11 against the arrow 44 . The punch 14 penetrates with its press head 18 into the bottom 5 . The resulting counterforce is taken up by the excavator or loader via the connecting plate 9 . The press head 18 displaces the surrounding soil material and compresses it in its surroundings. This creates a cavity 40 . It has approximately columnar shape, the diameter of the cavity 40 being determined by the diameter D 1 of the press head 18 . The screw conveyor 16 provided above the press head 18 supports the cavity wall 41 as the die 14 advances. It stands still during the pressing in of the press head 18 or is driven in a downward direction.

Hat der Stempel 14 eine gewünschte Tiefe T erreicht, so wird die Förderschnecke 16 in Richtung des Pfeiles 42 in Drehung versetzt. Gleichzeitig wird dem Einfülltrichter 22 Schüttgut 23 zugeführt, und von der Förderschnecke 16 in Richtung des Preßkop fes 18 befördert. Das Schüttgut 23 wird dabei durch die Schlitze 20 im Preßkopf 18 hindurchgeführt. Auf diese Weise wird der Raum 43 unterhalb des Preßkopfes 18 mit Schüttgut 23 gefüllt. Alternativ kann eine Komponente des Schüttguts 23 durch das Innere der Hohlwelle 15 in den Raum 43 gefördert werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn diese Komponente sehr rasch mit dem umliegenden Boden 5 reagiert. Über die Hohlwelle 15 könnte auch eine Komponente des Schüttguts 23 in den Raum 43 befördert werden, die mit einer anderen Komponente des Schüttguts 23 chemisch reagiert. Die Mischung dieser Komponenten erfolgt in diesem Fall erst im Schlitz 20 des Preßkopfs 18. Der Stempel 14 wird in Richtung des Pfeiles 44 aus dem Hohlraum 40 herausgezogen. Dazu wird der Schiebeschlitten 10 durch den Stellan trieb 11 in umgekehrter Richtung getrieben. Die Ziehgeschwindigkeit des Stempels 14 und die Drehgeschwindigkeit der Förderschnecke 16 sind dabei so aufeinander abge stimmt, daß das Schüttgut 23 unter vorbestimmtem Verdichtungsdruck in den Hohl raum 40 gefüllt wird.When the punch 14 has reached a desired depth T, the screw conveyor 16 is rotated in the direction of the arrow 42 . At the same time, the hopper 22 is supplied with bulk material 23 and is conveyed by the screw conveyor 16 in the direction of the press head 18 . The bulk material 23 is passed through the slots 20 in the press head 18 . In this way, the space 43 below the press head 18 is filled with bulk material 23 . Alternatively, a component of the bulk material 23 can be conveyed through the interior of the hollow shaft 15 into the space 43 . This is particularly useful if this component reacts very quickly with the surrounding soil 5 . Via the hollow shaft 15 and a component of the bulk material could be conveyed in the space 43 23, which chemically reacts with another component of the bulk material 23rd In this case, these components are only mixed in the slot 20 of the press head 18 . The stamp 14 is pulled out of the cavity 40 in the direction of the arrow 44 . For this purpose, the sliding carriage 10 is driven by the Stellan 11 in the opposite direction. The pulling speed of the punch 14 and the rotational speed of the screw conveyor 16 are so mutually coordinated that the bulk material 23 is filled into the cavity 40 under predetermined compression pressure.

Ist der Stempel 14 bis zur Ausgangsstellung zurückgezogen, so verbleibt im Boden 5 eine Pulversäule, die durch die Wandung 41 zum Boden 5 hin begrenzt ist. Die Pul versäule 45 wird vom eingefüllten Schüttgut 23 gebildet und erhärtet mit der Zeit zu einem Stabilisierungspfahl.If the plunger 14 is retracted to the starting position, a powder column remains in the base 5 , which is delimited by the wall 41 toward the base 5 . The powder column 45 is formed by the filled bulk 23 and hardens over time to a stabilizing pile.

BezugszeichenlisteReference list

1 Vorrichtung
2 Gestell
3 Führung
4 Rahmen
5 Boden
6 Arretierbolzen
7 Auflage
8 Schwerpunkt
9 Anschlußlasche
10 Schiebeschlitten
11 Stellantrieb
12 Halterung
13 Drehantrieb
14 Stempel
15 Hohlwelle
16 Förderschnecke
17 freies Ende
18 Preßkopf
19 Spitze
20 Schlitz
21 freies Ende
22 Einfülltrichter
23 Schüttgut
24 unteres Ende
25 Rohransatz
26 oberes Ende
27 Lot
28 Punkt
29 Winkelmeßvorrichtung
30 Skala
31 Oberfläche
35 Pfeil
36, 36a Zahnrad
37, 37a Zahnrad
38 Kette
39 Seil- oder Kettentrieb
40 Hohlraum
41 Wandung
42 Pfeil
43 Raum
44 Pfeil
45 Pulversäule
46 Wasser
47 Pfeil
50 Stabilisierungspfahl
51 Grenzbereich
52 Zentrum
D₁ Durchmesser des Preß kopfs
D₂ Durchmesser der Förder schnecke
D₃ Innendurchmesser des Rohransatzes
T Tiefe 1 device
2 frames
3 leadership
4 frames
5 floor
6 locking bolts
7th edition
8 focus
9 connecting strap
10 sliding slides
11 actuator
12 bracket
13 rotary drive
14 stamps
15 hollow shaft
16 screw conveyor
17 free end
18 press head
19 top
20 slot
21 free end
22 hopper
23 bulk material
24 bottom end
25 pipe socket
26 top end
27 Lot
28 point
29 angle measuring device
30 scale
31 surface
35 arrow
36 , 36 a gear
37 , 37 a gear
38 chain
39 rope or chain drive
40 cavity
41 wall
42 arrow
43 room
44 arrow
45 powder column
46 water
47 arrow
50 stabilizing pile
51 limit range
52 center
D₁ diameter of the press head
D₂ diameter of the conveyor screw
D₃ inner diameter of the pipe neck
T depth

Claims

1. Device for the production of stabilizing piles in soft soils, consisting of at least one hopper for a bulk material and at least one of these penetrating screw conveyors, which can be set in rotation by means of a rotary drive and along a linear guide between a starting position and a position introduced into the ground is displaceable, wherein the guide is fixed in a frame, and the screw conveyor is designed as a punch, which is in operative connection with an actuator which pushes back and forth along the guide with force input and at the free end of the punch an upward widening of the press head is provided, characterized in that the press head ( 18 ) has at least one slot ( 20 ) which connects the space on the screw conveyor ( 16 ) with the space ( 43 ) below the press head ( 18 ), which is essentially rotationally symmetrical and a larger one at its widest point Diameter (D₁) than the screw conveyor ( 16 ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the press head ( 18 ) is conical in its lowermost section.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the press head ( 18 ) is formed by a reinforced end of the screw conveyor ( 16 ), which is equipped at least in the region of the free end ( 17 ) with at least two Wendein.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the press head ( 18 ) in the starting position of the screw conveyor ( 16 ) closes the hopper ( 22 ) downwards.

5. The device according to claim 1, characterized in that the slot ( 20 ) of the press head ( 18 ) is directed at the angle of the slope of the screw conveyor ( 16 ).

6. Apparatus according to claim 1 or 5, characterized in that the conveyor screw ( 16 ) has a hollow shaft ( 15 ) extending over its entire length, which forms at least one opening to the slot ( 20 ) of the press head ( 18 ).

7. The device according to claim 1, characterized in that the actuator ( 11 ) of the stamp ( 14 ) is a hydraulic motor.

8. The device according to claim 1 or 7, characterized in that the actuator ( 11 ) with the sliding carriage ( 10 ) via at least one cable and / or chain drive ( 39 ) is operatively connected.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the actuator ( 11 ) and the rotary drive ( 13 ) are in operative connection with a control device, the speed of rotation and the ratio between the speed of rotation and the speed of drawing of the screw conveyor ( 16 ) regulates to specifiable setpoints.

10. The device according to claim 1, characterized in that the frame ( 2 ) on the floor ( 5 ) by means of locking bolts ( 6 ) is supported, which preferably penetrate into the Bo ( 5 ).

11. The apparatus of claim 1 or 10, characterized in that a solder (27) is provided with angle measuring means (29) for detecting the tilt angle of the frame (2) on the frame (2).

12. Device according to one of claims 1, 10 and 11, characterized in that a holder ( 9 ) for connection to an excavator or loader is provided on the frame ( 2 ).

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the frame ( 2 ) at least two screw conveyors ( 16 ) are provided, each with a hopper ( 22 ).

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that for all conveyor screws ( 16 ) a common rotary and actuator ( 13 , 11 ) is provided.

15. The device according to one of claims 1 or 10 to 13, characterized in that the frame ( 2 ) wheels or chains are provided with a drive motor, and the device ( 1 ) is designed as a self-propelled device.

16. Use of the device according to one of claims 1 to 15 for the production of lime piles, characterized in that the stamp ( 14 ) in the bottom ( 5 ) is pressed to form a cavity ( 40 ), while the rotary drive ( 13 ) of the screw conveyor stands still, and then the screw conveyor ( 16 ) is set in a downward conveying rotation, while the feed hopper ( 22 ) quicklime, if necessary, supplied with additives and the stamp ( 14 ) is simultaneously withdrawn from the cavity ( 40 ).