DE19611638A1 - Vibrator-driven tubular displacement body - Google Patents

Vibrator-driven tubular displacement body

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Abstract

The vibrator at the top end of the body (10) drives the body into the ground, the bottom end of the body being shut by a plug (16). The plug is a separate component whose external dimensions roughly match the internal ones of the body, and it contains a power-operated clamping mechanism (34,36,38) securing it to the plug at the bottom end when required. A passage in the body connects the mechanism to an actuating one at the body top end, and the plug can be attached to a hoist rope. The clamping mechanism can be hydraulically operated.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen rohrförmigen Verdrän­ gungskörper nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a tubular displacement gung body according to the preamble of claim 1.

Zur Verbesserung der Tragfähigkeit von Weichschichten ist bekannt, in den Boden Verdrängungsrohre einzubauen. Sie werden mit Hilfe geeigneter Vibrationsvorrichtungen (Vi­ brationsbär) in den Erdboden nach einem vorgegebenen Ra­ ster eingetrieben. Damit ein Verdrängungseffekt zustande kommt, ist das untere Ende des Verdrängungsrohrs abzudich­ ten. Der Hohlraum des Verdrängungsrohrs wird zumeist mit einem geeigneten Material aufgefüllt, beispielsweise mit Sand oder dergleichen ggf. unter Zwischenschaltung einer Geotextilschicht oder dergleichen oder auch mit Beton. Beim Entfernen des Verdrängungsrohres bleibt das Verschluß­ element, das das Verdrängungsrohr am unteren Ende abdich­ tet, im Erdreich.To improve the load-bearing capacity of soft layers known to install displacement pipes in the ground. she are using suitable vibration devices (Vi brationsbär) in the ground according to a given Ra most collected. So that a displacement effect occurs comes, the lower end of the displacement pipe must be sealed The cavity of the displacement pipe is usually with filled with a suitable material, for example with Sand or the like, possibly with the interposition of a  Geotextile layer or the like or with concrete. The closure remains when the displacement tube is removed element that seals the displacement tube at the lower end tet, in the ground.

Die sogenannten verlorenen Spitzen, als welche die Ver­ schlußelemente ausgeführt sind, sind relativ aufwendig. Dadurch, daß sie im Boden verbleiben, stellen sie bei der Anwendung der beschriebenen Technik einen erheblichen Ko­ stenfaktor dar.The so-called lost tips, as which the Ver closing elements are executed, are relatively expensive. By remaining in the ground, they make the Application of the technique described a considerable Ko most important factor.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ver­ drängungskörper zu schaffen, dessen unterer Verschlußkör­ per wiedergewinnbar ist.The invention is therefore based on the object, a Ver to create pushing body, the lower breech body is recoverable by

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved through the features of the patent claim 1 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verdrängungskörper ist das Ver­ schlußelement als getrenntes Teil ausgebildet mit Außen­ abmessungen, die annähernd der Innenabmessung des Verdrän­ gungskörpers entsprechen. Ferner ist das Verschlußelement mit einer kraftbetätigten Verspannvorrichtung ausgestattet, mit der es am unteren Ende des Verdrängungsrohrs festge­ setzt werden kann. Zu diesem Zwecke ist eine Steuerleitung durch den Verdrängungskörper nach oben geführt, um die Verspannvorrichtung wahlweise zu betätigen bzw. freizu­ geben.In the displacement body according to the invention, the Ver closing element formed as a separate part with the outside dimensions that approximate the inner dimension of the displacement match body. Furthermore, the closure element equipped with a power-operated tensioning device, with which it is fixed at the lower end of the displacement pipe  can be set. For this purpose is a control line through the sinker up to the Either to actuate or release the tensioning device give.

Der Verdrängungskörper kann mit Hilfe der Steuerleitung im Verdrängungskörper abgesenkt bzw. angehoben werden. Da je­ doch nicht unerhebliche Kräfte aufzubringen sind, ist es vorteilhaft, hierzu ein besonderes Zugelement in Form eines Seils oder einer Kette vorzusehen. Bevor ein Ver­ drängungskörper in das Erdreich getrieben wird, wird daher das Verschlußelement zunächst am unteren Ende des Verdrän­ gungskörpers verriegelt, vorzugsweise durch eine hydraulische Betätigungsvorrichtung. Im Verschlußelement können daher ein oder mehrere Schubknarren oder dergleichen Ver­ riegelungselemente gelagert sein, die hydraulisch betätigt werden und über Öffnungen im Verschlußelement mit der In­ nenwandung des Verdrängungskörpers kraftschlüssig in Ein­ griff treten können. Anschließend wird der Verdrängungs­ körper in herkömmlicher Weise eingetrieben, und zwar mit Hilfe einer Vibrationsvorrichtung, die am oberen Ende des Verdrängungskörpers befestigt wird. Vorzugsweise befindet sich die hydraulische Betätigung für die hydraulische Ver­ spannvorrichtung in der Vibrationsvorrichtung. Alternativ kann auch eine elektrische Betätigung vorgesehen werden, wobei dann über eine elektrische Steuerleitung im Verdrän­ gungskörper elektromagnetisch betätigte Verriegelungsele­ mente oder dergleichen im Verschlußelement betätigt werden, um wahlweise das Verschlußelement festzulegen oder freizu­ geben.The displacement body can with the help of the control line in Displacement bodies are lowered or raised. Since ever but there are considerable forces to be exerted, it is advantageous, for this a special traction element in the form a rope or a chain. Before a ver is pushed into the ground the closure element initially at the lower end of the displacement locked body, preferably by a hydraulic Actuator. Can in the closure element therefore one or more wheelbarrows or the like Ver locking elements can be stored, which is operated hydraulically be and through openings in the closure element with the In inner wall of the displacer in a force-fit manner can grip. Then the displacement body driven in a conventional manner, with With the help of a vibrating device located at the top of the Displacement body is attached. Preferably located the hydraulic actuation for the hydraulic Ver clamping device in the vibrating device. Alternatively  electrical actuation can also be provided, then displacing via an electrical control line body electromagnetically operated locking elements elements or the like are actuated in the closure element, to either fix the locking element or to release it give.

Ist der Verdrängungskörper bis in die erforderliche Tiefe eingetrieben worden, kann das Verschlußelement entfernt werden. Vorzugsweise befindet sich in der Vibrationsvor­ richtung eine Winde oder dergleichen, mit deren Hilfe das Zugelement aufgewickelt werden kann, um das Verschluß­ element im Verdrängungskörper nach oben zu ziehen. An­ schließend kann dann die Vibrationsvorrichtung vom Ver­ drängungskörper abgenommen werden, welche das Verschluß­ element mitnimmt. Das Verschlußelement kann zumindest wäh­ rend des Betriebs der Vibrationsvorrichtung zum Eintreiben von Verdrängungskörpern ständig an dieser verbleiben.Is the sinker to the required depth driven, the closure element can be removed will. It is preferably located in the vibration direction a winch or the like, with the help of which Traction element can be wound around the closure element in the sinker. On then the vibrating device from the ver urging body are removed, which the closure takes element. The closure element can at least be selected during the operation of the vibration device for driving of displacers always remain on it.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Verdrängungskörpers hat ferner den Vorteil, daß während des Eintreibens des Verdrängungskörpers die Möglichkeit besteht, das Ver­ schlußelement vor dem Erreichen der Endposition des Ver­ drängungskörpers bereits anzuheben, so daß bei der letzten Vortriebsstrecke Bodenmaterial in den Verdrängungskörper eintritt und diesen nach unten verschließt. So kann zum Beispiel verhindert werden, daß nach dem Entfernen des Verschlußelements Grundwasser von unten in den Verdrän­ gungskörper eindringt und nachfolgende Arbeiten behindert.The formation of a displacement body according to the invention also has the advantage that during the driving of the Displacer there is the possibility of ver closing element before reaching the end position of the Ver already push up the body of the body, so that at the last  Tunneling section of soil material in the sinker enters and closes it down. So for Example can be prevented that after removing the Closure element groundwater from below in the displacement penetrates the body and hinders subsequent work.

Die Verwendung eines entfernbar bzw. wiedergewinnbaren Verschlußelements hat ferner den Vorteil, daß es mit zu­ sätzlichen Merkmalen ausgestattet werden kann, welche zum Beispiel das Eintreiben des Verdrängungskörpers erleich­ tern. So kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung das Verschlußelement mit einer Vibrationsvorrichtung versehen werden, die während des Eintreibens betätigt wird. Dadurch läßt sich die Wirkung der Vibrationsvorrichtung am oberen Ende des Verdrängungskörpers verstärken. Die Betätigung der Vibrationsvorrichtung erfolgt über eine entsprechende Leitung, die durch den Verdrängungskörper nach oben ge­ führt wird. Die Vibrationsvorrichtung kann entweder elek­ trisch oder hydraulisch betätigt werden.The use of a removable or recoverable Closure element also has the advantage that it with additional features can be equipped, which for Example facilitate driving in the sinker tern. Thus, according to an embodiment of the invention Provide the closure element with a vibration device which is actuated during driving. Thereby can the effect of the vibration device on the top Reinforce the end of the sinker. The actuation the vibration device takes place via a corresponding Pipe leading up through the sinker leads. The vibration device can either elek be operated trically or hydraulically.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Verschlußele­ ment mit mindestens einer Düse auszustatten, über die zum Beispiel Wasser oder auch ein Schmiermittel ausgetragen werden kann. Mit Hilfe von Wasser unter Druck kann ein Vorschneiden erfolgen, wodurch der Eintrieb des Verdrän­ gungskörpers erleichtert wird. Durch Austragen eines Schmiermittels kann ein Schmierfilm erzeugt werden, der insbesondere bei schwierigen Bodenverhältnissen die Ramm­ arbeit durch Reduzierung der Reibung erleichtert. Die An­ bindung der Versorgungsleitung für die Austragdüse kann ebenfalls mit der Vibrationsvorrichtung verbunden werden. Es versteht sich, daß die Leitungen im Verdrängungskörper, die mit dem Verschlußelement verbunden sind, ebenso wie das Zugelement mit Hilfe einer Winde oder dergleichen ein­ geholt werden können.Another option is to use the key ment to be equipped with at least one nozzle, via which to Example water or a lubricant is discharged can be. With the help of water under pressure one can  Pre-cutting takes place, which drives the displacement body is facilitated. By carrying one Lubricant can create a lubricating film that especially in difficult soil conditions work made easier by reducing friction. The An can bind the supply line for the discharge nozzle can also be connected to the vibration device. It goes without saying that the lines in the displacement body, which are connected to the closure element, as well the tension member using a winch or the like can be fetched.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen nä­ her erläutert.The invention is based on drawings ago explained.

Fig. 1 zeigt im Schnitt den unteren Teil eines Verdrän­ gungskörpers mit einem Verschlußelement. Fig. 1 shows in section the lower part of a displacement body with a closure element.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das Verschlußelement nach Fig. 1. FIG. 2 shows a top view of the closure element according to FIG. 1.

Fig. 3 zeigt eine Untersicht des Verschlußelements nach Fig. 1. FIG. 3 shows a bottom view of the closure element according to FIG. 1.

Fig. 4 zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, jedoch in gelöster Stellung des Verschlußelements. Fig. 4 shows a similar representation as Fig. 1, but in the released position of the closure element.

Fig. 5 zeigt den Einsatz des erfindungsgemäßen Verdrän­ gungskörpers in verschiedenen Phasen. Fig. 5 shows the use of the displacement body according to the invention in different phases.

In Fig. 1 bis 4 ist der untere Teil eines rohrförmigen Verdrängungskörpers 10 angedeutet. Sein unteres Ende nimmt ein Verschlußelement 16 auf, das aus einem rohrförmigen Abschnitt 16 mit unterer Verschlußplatte 18 und einer ke­ geligen Spitze 20 besteht. Die kegelige Spitze ist mit Hilfe von Schrauben 22 angeschraubt, wozu der Kegelmantel nahe der Basis Ausnehmungen 24 aufweist.In Figs. 1 to 4 of the lower part of a tubular displacement body 10 is indicated. Its lower end receives a closure element 16 , which consists of a tubular portion 16 with a lower closure plate 18 and a ke geligen tip 20 . The conical tip is screwed on with the aid of screws 22 , for which purpose the conical jacket has recesses 24 near the base.

An parallelen Platten 26 bzw. 32 sind dazwischen angeord­ nete Knaggen 34 angelenkt. Mithin liegen vier um 90° ver­ setzt angeordnete Knaggen 34 vor. Die in Fig. 1 gezeigten Knaggen 34 sind im unteren Bereich durch einen Verstell­ zylinder 36 gekoppelt. Der Verstellzylinder zwischen den beiden anderen Knaggen ist in Fig. 1 oberhalb des Ver­ stellzylinders 38 gestrichelt angedeutet. Die Knaggen wei­ sen einen Absatz 38 auf, gegen den das untere Ende des rohrförmigen Verdrängungskörpers 10 zu liegen kommt, wenn es mit dem Verschlußelement 16 nach unten getrieben wird.On parallel plates 26 and 32 are arranged articulated knobs 34 between them. There are therefore four lugs 34 arranged at 90 °. The lugs 34 shown in Fig. 1 are coupled in the lower region by an adjusting cylinder 36 . The adjusting cylinder between the two other lugs is indicated by dashed lines in FIG. 1 above the adjusting cylinder 38 . The Knaggen white sen a paragraph 38 , against which the lower end of the tubular displacer 10 comes to rest when it is driven down with the closure element 16 .

In Fig. 4 ist gezeigt, wie die Knaggen 34 nach einwärts geschwenkt sind. Dadurch kann das Verschlußelement 16 nach oben angehoben werden. Zu diesem Zweck ist in Fig. 4 und auch in Fig. 1 gezeigt, daß ein Paar Platten 32 über einen Bügel 40 miteinander verbunden sind, an dem ein Seil 42 angreifen kann, um den Verschlußkörper 16 anzuheben. Die Hydraulikleitung zur Betätigung der Verstellzylinder ist nicht dargestellt.In Fig. 4 there is shown how the lugs 34 have been pivoted inwardly. As a result, the closure element 16 can be raised upwards. For this purpose, it is shown in FIG. 4 and also in FIG. 1 that a pair of plates 32 are connected to one another via a bracket 40 , on which a cable 42 can engage in order to raise the closure body 16 . The hydraulic line for actuating the adjusting cylinders is not shown.

In den Fig. 1 und 4 ist schließlich eine düsenförmige Öff­ nung 44 an der Spitze des Kegels angedeutet, über die ein Gas oder flüssiges Medium ausgetragen werden kann, wie eingangs bereits beschrieben. So kann Wasser unter Druck ausgetragen werden, um ein Vorschneiden unter Hochdruck zu ermöglichen bzw. ein Schmiermittel zur Erzeugung eines Schmierfilms, der die Reibung des Rohrs 10 verhindert.In Figs. 1 and 4, a nozzle-shaped Publ Finally voltage 44 is indicated at the top of the cone, through which a gas or liquid medium can be discharged, as already described. In this way, water can be discharged under pressure in order to enable pre-cutting under high pressure or a lubricant for producing a lubricating film which prevents the tube 10 from friction.

In Fig. 5 ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Verdrän­ gungskörpers in einzelnen Phasen dargestellt. Zu Beginn des Eintreibvorgangs in eine Weichschicht 30, oberhalb der sich eine Kies- und/oder Sandschicht 32 befindet, wird das Rohr 10 oberhalb des Erdbodens aufgehängt, zum Beispiel mit Hilfe des Vibrationsbärs 12 und der Klemmzangen 14. Das Verschlußelement 16 befindet sich im hochgezogenen Zustand innerhalb des Rohrs. Beim Aufsetzen des Vibra­ tionsbärs 12 wird das Verschlußelement 16 in das Rohr 10 eingeführt. Anschließend wird das Verschlußelement 16 ab­ gesenkt und am unteren Ende im Rohr 10 in der beschriebe­ nen Art und Weise festgesetzt. Die Festsetzung hat statt­ gefunden in Position (3). Anschließend wird das Rohr 10 eingetrieben mit Hilfe des Vibrationsbärs 12. Dieser hängt üblicherweise am Ausleger eines Baggers oder dergleichen. Anschließend wird das Verschlußelement 16 gelöst (siehe Position 5). Danach kann das Rohr 10 noch weiter in die festere Schicht 34 eingetrieben werden, wie in Position (6) gezeigt. Dadurch kann das Material der Schicht 34 in das Rohr 10 eintreten. Danach wird das Verschlußelement 16 mit Hilfe der nicht gezeigten Winde angehoben. Der Vibra­ tionsbär 12 wird dann vom Rohr 10 entfernt (Position 7). Nunmehr kann das Rohr 10 in dem eingetriebenen Zustand mit einem geeigneten Material aufgefüllt werden, beispiels­ weise Sand, wie in Position (8) angedeutet. Das Material ist mit 36 bezeichnet. In Position (8) ist auch angedeu­ tet, wie der Vibrationsbär 12 erneut auf das Rohr 10 auf­ gesetzt wird, um es aus dem Erdreich zu rütteln. Dieser Vorgang ist in Position (9) zu erkennen. Während dieses Vorgangs befindet sich das Verschlußelement nahe dem Vi­ brationsbär 12.In Fig. 5 the use of a displacement body according to the invention is shown in individual phases. At the beginning of the driving process into a soft layer 30 , above which there is a layer of gravel and / or sand 32 , the pipe 10 is suspended above the ground, for example with the help of the vibrating bear 12 and the clamping pliers 14 . The closure element 16 is in the raised state within the tube. When placing the Vibra tion bear 12 , the closure member 16 is inserted into the tube 10 . Subsequently, the closure element 16 is lowered and fixed at the lower end in the tube 10 in the manner described. Fixing took place in position (3). The tube 10 is then driven in with the help of the vibrating bear 12 . This usually depends on the boom of an excavator or the like. Then the closure element 16 is released (see position 5). Thereafter, tube 10 can be driven further into firmer layer 34 , as shown in position (6). This allows the material of layer 34 to enter tube 10 . Then the closure element 16 is raised using the winch, not shown. The Vibra tion bear 12 is then removed from the tube 10 (position 7). Now the pipe 10 can be filled in with a suitable material in the driven state, for example sand, as indicated in position (8). The material is labeled 36 . In position (8) is also indicated how the vibrating bear 12 is placed on the pipe 10 again to shake it from the ground. This process can be seen in position (9). During this process, the closure element is close to the brationsbär 12th

In den Positionen (10) bis (12) wiederholt sich der Vor­ gang gemäß den Positionen (1) bis (3).The positions are repeated in positions (10) to (12) gear according to positions (1) to (3).

Claims (6)

1. Rohrförmiger Verdrängungskörper, der mittels einer am oberen Ende angreifenden Vibrationsvorrichtung in den Boden getrieben werden kann und dessen unteres Ende durch ein Verschlußelement abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (16) als ge­ trenntes Teil ausgebildet ist mit Außenabmessungen, die annähernd der Innenabmessung des Verdrängungskörpers (10) entspricht, das Verschlußelement (16) eine kraft­ betätigte Verspannvorrichtung (22) aufweist, mit der es am unteren Ende des Verdrängungskörpers (10) wahlweise festsetzbar ist und das Verschlußelement (16) über eine Steuerleitung im Verdrängungskörper (10) mit einer Be­ tätigungsvorrichtung für die Verspannvorrichtung (36) am oberen Ende des Verdrängungskörpers (10) und über ein Zugelement (42) mit einer Zugvorrichtung verbindbar ist.1. A tubular displacement body which can be driven into the ground by means of a vibrating device engaging at the upper end and the lower end of which is completed by a closure element, characterized in that the closure element ( 16 ) is designed as a separate part with external dimensions which are approximately the same Corresponds to the internal dimension of the displacement body ( 10 ), the closure element ( 16 ) has a force-actuated tensioning device ( 22 ) with which it can be optionally fixed at the lower end of the displacement body ( 10 ) and the closure element ( 16 ) via a control line in the displacement body ( 10 ) with an actuation device for the tensioning device ( 36 ) at the upper end of the displacement body ( 10 ) and via a tension element ( 42 ) can be connected to a tension device. 2. Verdrängungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verspannvorrichtung (36) hydraulisch betätigbar ist über eine im Verdrängungskörper (10) ge­ führte Hydraulikleitung.2. Displacement body according to claim 1, characterized in that the clamping device ( 36 ) can be actuated hydraulically via a hydraulic line in the displacement body ( 10 ). 3. Verdrängungskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zugvorrichtung an der Vibrations­ vorrichtung (12) angeordnet ist, die auf das obere Ende des Verdrängungskörpers (10) aufsetzbar ist.3. displacer according to claim 1 or 2, characterized in that the pulling device on the vibration device ( 12 ) is arranged, which can be placed on the upper end of the displacer ( 10 ). 4. Verdrängungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (16) eine Vorschneiddüse (44) und/oder eine Schmiermittel- Austragdüse aufweist, die über eine Versorgungsleitung im Verdrängungskörper (16) mit einer Quelle für Flüs­ sigkeit unter Druck bzw. Schmiermittel in Verbindung bringbar ist.4. Displacer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the closure element ( 16 ) has a pre-cutting nozzle ( 44 ) and / or a lubricant discharge nozzle which has a supply line in the displacement body ( 16 ) with a source of liquid under Pressure or lubricant can be connected. 5. Verdrängungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verschlußelement (16) eine Vibrationseinrichtung zugeordnet ist.5. Displacement body according to one of claims 1 to 4, characterized in that the closure element ( 16 ) is associated with a vibration device. 6. Verdrängungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannvorrichtung Verriegelungselemente (34) aufweist, die über am Umfang verteilte Öffnungen des Verschlußelements (16) kraft­ schlüssig mit der Wandung des Verdrängungskörpers (10) in Eingriff bringbar sind.6. Displacement body according to one of claims 1 to 5, characterized in that the clamping device has locking elements ( 34 ) which can be positively engaged with the wall of the displacement body ( 10 ) via openings distributed around the circumference of the closure element ( 16 ).
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