DE19611569A1 - Verfahren zum Einbringen eines Rohres in den Boden und zum Entfernen von während des Einbringens in das Rohr eintretenden Bodenmaterials - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbrin­ gen eines Rohres in den Boden und zum Entfernen von wäh­ rend des Einbringens in das Rohr eintretenden Bodenmate­ rials nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, zum Austausch von Bodenmaterial oder zur Verbesserung der Tragfähigkeit einer Bodenschicht Rohre nach einem vorgegebenen Raster in den Boden einzutreiben, zum Beispiel mit Hilfe einer Vibrationsvorrichtung. Wird ein unten offenes Rohr eingetrieben, ist erforderlich, das im Rohr befindliche Bodenmaterial durch geeignete Verfah­ ren zu entfernen. Es kann dann durch anderes Material er­ setzt werden. Anschließend kann das Rohr dann wieder mit Hilfe zum Beispiel einer Vibrationsvorrichtung aus dem Bo­ den entfernt werden durch ein Herausrütteln, wobei gleich­ zeitig ein Verdichtungseffekt auftritt. Das Entfernen von Bodenmaterial aus dem Rohr ist jedoch aufwendig und lang­ wierig. Andererseits hat ein derartiges Verfahren den Vor­ teil, daß das Rohr einen verhältnismäßig großen Durchmes­ ser aufweisen kann.

Alternativ ist bekannt, das Rohr beim Eintreiben am unte­ ren Ende zu verschließen. Beim Eintreiben des Rohres fin­ det ein Verdrängungseffekt statt, der zu einer Verbesse­ rung der Tragfähigkeit des benachbarten Bodenmaterials führt. Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, daß ein aufwendiges Entleeren von Bodenmaterial aus dem Rohr ent­ fällt. Nach dem Eintreiben des Rohrs kann sofort geeigne­ tes Material eingefüllt werden, ggf. unter Einschaltung einer Geotextilschicht, wie dies auch bei dem oben be­ schriebenen bekannten Verfahren der Fall ist, um eine Tragsäule aus verdichtetem Bodenmaterial bilden. Die Rohre für das zuletzt beschriebene Verfahren haben notwendiger­ weise jedoch einen etwas kleineren Durchmesser. Außerdem erfordert es unter Umständen hohe Kräfte bzw. eine erheb­ liche Zeitspanne, um ein Rohr nach dem Verdrängungsprinzip einzutreiben, wenn die Materialschicht verhältnismäßig fest ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen eines Rohrs in den Boden zu schaffen, das die Vorteile beider genannten Verfahren verbindet, ohne deren Nachteile aufzuweisen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird neben einem unten offenen Rohr ein rohrartiger Verdrängungskörper verwendet. Der rohrartige Verdrängungskörper weist zumindest über einen Teil seiner Länge eine Außenabmessung auf, die mehr oder weniger deutlich geringer ist als der Innendurchmes­ ser des Rohrs. Andererseits hat der rohrartige Verdrän­ gungskörper zumindest am unteren Ende einen Verdrängungs­ abschnitt, der im Durchmesser annähernd dem Innendurchmes­ ser des Rohres entspricht.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst der rohr­ artige Verdrängungskörper in den Erdboden eingetrieben, beispielsweise mit Hilfe einer Vibrationsvorrichtung. Da der Verdrängungskörper im Verhältnis zum Rohr ein viel kleineres Verdrängungsvolumen aufweist, kann er in übli­ cher Weise relativ leicht und rasch eingetrieben werden, auch wenn die Bodenschicht verhältnismäßig dicht bzw. fest ist. Nachdem der Verdrängungskörper eingetrieben worden ist, wird ein Rohr um den Verdrängungskörper herum in das Erdreich eingetrieben. Das Rohr ist unten offen, so daß das Einrütteln ebenfalls verhältnismäßig einfach und rasch vonstatten gehen kann. Dabei verbleibt jedoch Bodenmate­ rial zwischen dem Verdrängungskörper und der Innenwandung des Rohres. Durch Herausziehen des Verdrängungskörpers aus dem Rohr wird jedoch das Bodenmaterial herausgefördert, weil zumindest der Verdrängungsabschnitt am unteren Ende des Verdrängungskörpers bis annähernd an die Wandung des Rohres heranreicht. Das Bodenmaterial im Rohr ist durch das Einrütteln relativ locker, so daß das Entfernen mit Hilfe des Verdrängungskörpers keinen besonders hohen Kraftaufwand erfordert.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren erhält man mithin die Vorteile des Verdrängungsverfahrens verbunden mit der Ein­ satzmöglichkeit von Rohren mit relativ großem Durchmesser. Das Entleeren des Rohres ist jedoch sehr rasch zu bewerk­ stelligen durch Herausziehen des Verdrängungskörpers aus dem Rohr.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung befindet sich der Verdrängungsabschnitt mit dem größeren Durchmesser am un­ teren Ende des Verdrängungskörpers. Er kann starr ausge­ bildet sein. Wahlweise kann er jedoch auch von radial nach außen verstellbaren Elementen gebildet sein, die von einer Betätigungsvorrichtung im Verdrängungskörper betätigbar sind, wobei die Betätigungsvorrichtung über eine Leitung im Verdrängungskörper von außerhalb ansteuerbar ist. Die Betätigung kann zum Beispiel pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen, wobei die jeweilige Leitung zur Betä­ tigungsvorrichtung im Verdrängungskörper nach oben zu einer geeigneten Druck- und Steuerquelle geführt ist.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung können meh­ rere Verdrängungsabschnitte im axialen Abstand voneinander angeordnet werden. Dadurch wird das im Zwischenraum zwischen Rohr und Verdrängungskörper befindliche Bodenma­ terial in entsprechende Abschnitte unterteilt, was das Ziehen des Verdrängungskörpers aus dem Rohr erleichtert.

Erfindungsgemäß können die Verdrängungsabschnitte und die dazwischenliegenden Abschnitte, die vorzugsweise rohrför­ mig sind, als Module ausgebildet sein, so daß zum Beispiel Verdrängungskörper mit abgestuften Längen hergestellt wer­ den können. Außerdem können Verdrängungsabschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser und auch dazwischenliegende Zwischenabschnitte mit unterschiedlichem Durchmesser vor­ gehalten werden, um den Verdrängungskörper an die Abmes­ sungen des umgebenden Rohres anzupassen bzw. an die je­ weiligen Bodenverhältnisse. Nach bodenmechanischen Unter­ suchungen sowie statischen Vorberechnungen kann die Quote der erforderlichen Verdrängung für das jeweilige Baukon­ zept errechnet und das modulare Verdrängungssystem nach Durchmesser, Länge und Verdrängungsanteil zusammengesetzt werden. Vorzugsweise wird das Rohr etwas tiefer als der Verdrängungskörper in den Boden gerüttelt, um eine ausrei­ chende Verspannung des Rohres im Fußbereich zu erreichen und damit die Gefahr eines hydraulischen Grundbruches aus­ zuschließen.

Die beabstandeten Verdrängungsabschnitte größeren Durch­ messers am Verdrängungskörper sind vorzugsweise nach Art eines Doppelkonus geformt mit einander zugekehrten Basen. Auf diese Weise wird auch eine gute Zentrierwirkung beim Eintreiben des Rohres um den Verdrängungskörper herum er­ halten.

Beim Ziehen des Verdrängungskörpers aus dem Rohr entsteht am unteren Ende ein Vakuum. Um dem Entstehen des Vakuums zu begegnen, kann der Spitze des Verdrängungskörpers durch entsprechende Kanäle oder Leitungen Luft zugeführt werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Spitze eine Düse aufweisen zum Austragen eines flüssigen oder gasförmigen Fluids unter Druck oder eines Schmiermit­ tels. Dadurch kann das Eintreiben des Verdrängungskörpers erleichtert werden sowie auch das Eintreiben des Rohres um den Verdrängungskörper.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen nä­ her erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren in verschiedenen Phasen.

Fig. 2 zeigt eine Einzelheit des Verdrängungskörpers nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein Verdrängungskörper 10 zu erkennen, der aus rohrförmigen Abschnitten 12 besteht, zwischen denen doppelkonische Verdrängungsabschnitte 14 angeordnet sind. Am unteren Ende befindet sich eine Spitze 16 am unteren Doppelkonusabschnitt 14. Die Doppelkonen 14 sind so ge­ formt, daß ihre Basen einander zugekehrt sind.

Die Zwischenabschnitte 12, die einen deutlich kleineren Durchmesser haben als die Verdrängungsabschnitte 14 können rohrförmig oder zylindrisch massiv sein. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, haben sie am Ende einen Gewindeabschnitt 18. Der Gewindeabschnitt 18 wird in einen Innengewindeab­ schnitt 20 des doppelkonischen Verdrängungsabschnitts 14 eingeschraubt. Letzterer hat auch an der Unterseite einen Gewindeabschnitt 22. Mit diesem kann ein rohrförmiger Ab­ schnitt 12 verschraubt werden oder eine Spitze 16a, die einen Gewindezapfen 24 aufweist. Die Spitze 16a ist kege­ lig und hat an der Basis einen Durchmesser, der dem Durch­ messer der Verdrängungsabschnitte 14 entspricht (Dies in einer etwas anderen Ausführung als in Fig. 1 gezeigt).

In Fig. 1 ist auch ein an den Enden offenes Rohr 26 darge­ stellt, dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als der maximale Durchmesser der doppelkonischen Verdrängungs­ abschnitte 14. In Fig. 1a und b ist ein herkömmliches Ver­ fahren dargestellt, nach dem ein Rohr 30 mit Hilfe einer Vibrationsvorrichtung in das Erdreich eingetrieben ist und anschließend entleert. Der Innenraum des Rohres wird mit verbessertem Bodenmaterial 32 gefüllt, wobei zuvor ein Geotextilmantel 34 eingeführt worden ist. Nach dem Ziehen des Rohres 30 mit Hilfe der Vibrationsvorrichtung bleibt eine Bodensäule 36 mit dem Geotextilmantel 34 übrig. Sie dient zur Verbesserung der Tragfähigkeit der umgebenden Bodenschicht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zuerst ein Ver­ drängungskörper 10, wie er in Fig. 1c dargestellt ist, mit Hilfe eines Vibrators 40 in den Boden eingetrieben. Zu diesem Zweck kann der Vibrator einen Gewindezapfen 42 auf­ weisen, der in eine Gewindeöffnung 20 des Verdrängungsab­ schnitts 14 einschraubbar ist. Nach dem Eintreiben des Verdrängungskörpers 10 wird die Vibrationsvorrichtung ent­ fernt und mit dieser das Rohr 26 um den Verdrängungskörper 10 herum eingetrieben, wie in Fig. 1d dargestellt. Beim Eintreiben des Rohres 26 wird im wesentlichen kein Boden­ material verdrängt. Das Bodenmaterial zwischen Rohrwandung und Verdrängungskörper 10 bleibt zunächst zwischen diesen Teilen, wird jedoch nach oben mitgenommen, wenn anschlie­ ßend der Verdrängungskörper 10 wie in Fig. 1e gezeigt mit Hilfe der Vibrationsvorrichtung 40 herausgerüttelt wird. Anschließend ist das Rohr 26 leer und kann mit verbesser­ tem Material und ggf. einer Geotextilhülle versehen wer­ den, wie in Fig. 1f dargestellt.

Claims (12)

1. Verfahren zum Einbringen eines Rohres in den Boden und zum Entfernen von während des Einbringens in das Rohr eintretenden Bodenmaterials, gekennzeichnet durch fol­ gende Schritte:

• a) Einbringen eines rohrartigen Verdrängungskörpers (10), dessen Außenabmessungen zumindest über einen Teil der Länge kleiner sind als der Innendurchmes­ ser des Rohres (26)
• b) Einbringen des Rohres (26) um den Verdrängungskör­ per (10) herum
• c) Herausziehen des Verdrängungskörpers (10) aus dem Rohr (26) bei
• d) gleichzeitigem Herausheben des Bodenmaterials zwi­ schen Verdrängungskörper (10) und Rohr (26) mittels eines Verdrängungsabschnitts (14) des Verdrängungs­ körpers (10), dessen Durchmesser annähernd dem In­ nendurchmesser des Rohrs (26) entspricht.

2. Gerätesatz zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit mindestens einem Rohr (26) und einem Ver­ drängungskörper (10), dessen Außenabmessungen zumindest über einen Teil seiner Länge kleiner sind als der Innen­ durchmesser des Rohres (26), wobei er mindestens einen Verdrängungsabschnitt aufweist, dessen Durchmesser an­ nähernd dem Innendurchmesser des Rohres entspricht.

3. Gerätesatz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungsabschnitt (14) sich am unteren Ende des Verdrängungskörpers (10) befindet.

4. Gerätesatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verdrängungsabschnitt (14) starr ausgebil­ det ist.

5. Gerätesatz nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verdrängungsabschnitt (14) von radial nach außen verstellbaren Elementen gebildet ist, die von einer Betätigungsvorrichtung im Verdrängungskörper be­ tätigbar sind, wobei die Betätigungsvorrichtung über eine Leitung im Verdrängungskörper von außerhalb steuer­ bar ist.

6. Gerätesatz nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Achsrichtung beabstan­ dete Verdrängungsabschnitte (14) vorgesehen sind.

7. Gerätesatz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenabschnitte (12) zwischen den Verdrän­ gungsabschnitten (14) rohrartig sind.

8. Gerätesatz nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verdrängungsabschnitte (14) und die vor­ zugsweise rohrartigen Zwischenabschnitte (12) lösbar miteinander verbindbar sind.

9. Gerätesatz nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsabschnitte (14) und die Zwischen­ abschnitte (12) miteinander verschraubbar sind.

10. Gerätesatz nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungsabschnitt (14) als Doppelkonus ge­ formt ist mit einander zugekehrter Basis.

11. Gerätesatz nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (10) eine Spitze (16, 16a) aufweist.

12. Gerätesatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze mindestens eine Düse aufweist zum Aus­ tragen eines flüssigen oder gasförmigen Fluids unter Druck oder eines Schmiermittels.