DE19930885C2 - Verfahren zur Steuerung eines Tiefenrüttlers - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Verdichten von Böden mittels eines Tiefenrüttlers, der von einer um eine vertikale Längsachse umlaufenden Unwuchtmasse erregt in den Boden abgesenkt und aus diesem wieder gezogen wird, der an einem Mäkler oder dergleichen mittels eines über eine Gelenkkupplung angeschraubten Rohrstranges und mittels eines im Mäkler laufenden Stahlseiles aufgehängt ist und der mit zumindest einem Kabel oder Schlauchstrang verbunden ist, der an den Rohrstrang herangeführt ist, wobei die Unwuchtmasse mit abwechselnder Drehrichtung angetrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Böden mittels eines Tiefenrüttlers, der von einer um eine vertikale Längsachse umlaufenden Unwuchtmasse erregt in den Boden abge­ senkt und aus diesem wieder gezogen wird, gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1.

Das Verdichten von rolligen Böden (Kiese- und Sande) mittels Tiefenrüttlern in großen Tiefen und in beliebiger Mächtigkeit ist erprobt. Die Anwendung des Verfahrens bis in Tiefen von 50 Meter ist bereits ausgeführt. Tiefen von 70 Metern sind ange­ strebt. Die Rüttlerarbeit erfolgt durch Antrieb einer Unwucht­ masse im vertikal aufgehängten Rüttlergehäuse, die von einem darüber angeordneten Elektro- oder Hydraulikmotor angetrieben wird. Der Tiefenrüttler wird durch Anschrauben eines Rohrstranges, in dem die Versorgungsleitungen verlaufen (Strom, Wasser, Hydrauliköl), für die gewünschte Tiefe hergerichtet. Das so gebildete Aggregat wird an einem Bagger oder einem spe­ ziellen Traggerät mit vertikalem Mäkler über ein Stahlseil gehalten und geführt. Der pendelnde und drehbare Aufhängepunkt befindet sich am oberen Ende des Rohrstranges. Am unteren Ende des Rohrstranges ist der Tiefenrüttler mittels einer Gelenk­ kupplung angelenkt. Idealerweise soll der Tiefenrüttler am An­ lenkpunkt in Ruhe bleiben und mit der unten liegenden Rütt­ lerspitze eine Kreisschwingung ausüben. Die Bewegung des Rütt­ lers wird somit von einem Kegel mit obenliegender Spitze ein­ gehüllt. Die Bewegung des Rüttlers wird von der Umlauffrequenz und der Größe der Unwuchtmasse bestimmt und entspricht nicht notwendig dem vorgenannten Idealfall. Aufgrund der Rotation der Unwuchtmasse kommt es zu einem rückdrehenden Rotationsmo­ ment auf das Rüttlergehäuse, das zu einer Verdrehung des Rütt­ lers und des Rohrstranges und damit gegenüber dem Mäkler führt. Hierdurch verdrehen sich die Versorgungsleitungen, die dadurch abgeklemmt werden können oder aus ihren Fittings aus­ reißen können. Dieser Erscheinung ist bisher durch das Anbrin­ gen von längsverlaufenden Außenschwertern am Gehäuse des Tie­ fenrüttlers oder zumindest durch längsverlaufende außengeführ­ te Rohrleitungen nur unzureichend entgegengewirkt worden. Der­ artige Mittel erhöhen im übrigen den Eindringwiderstand des Tiefenrüttlers in nachteiliger Weise.

Die Verdichtung des Bodens erfolgt von unten nach oben. Nach Absenken des Tiefenrüttlers auf die vorgesehene Endteufe wird er entweder kontinuierlich nach oben gezogen oder aber stufen­ weise in Schritten von 20 bis 100 cm, wobei er auf jeder Stufe eine Weile von 20 bis 60 Sekunden verharrt. Die Verdichtung des Bodens ist naturgemäß mit einer Volumenverminderung ver­ bunden, die sich an einer Trichterbildung und an konzentri­ schen Setzrissen um den Trichter an der Geländeoberfläche so­ wie an einer Neigung der Geländeoberfläche im weiteren zum Trichter hin zeigt. Im bisher bekannten Rüttlerbetrieb ist es üblich, mit einer eingestellten Umlauffrequenz zu arbeiten und die vom Rüttlermotor aufgenommene Leistung zu kontrollieren. Hiermit sollen zum einen unzulässige Belastungen vermieden werden, zum anderen werden Verdichtungsschritte bei nur noch geringer Leistungsaufnahme abgebrochen und der Tiefenrüttler auf die nächste Stufe gezogen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem die genannten Betriebsstörungen verhindert und das Eindring­ verhalten des Tiefenrüttlers verbessert werden kann.

Die Lösung hierfür besteht in einem Verfahren, gemäß dem die Drehrichtung in Abhängigkeit von der Verdrehung des Tiefen­ rüttlers gegenüber dem Mäkler verändert werden kann. Die ent­ sprechende Verdrehung kann mit geeigneten kontaktlosen Aufneh­ mern erfaßt werden. Mit diesen Maßnahmen ist sichergestellt, daß die Versorgungsleitungen immer in einem so geringen Maße verdreht werden, daß es weder durch die erzeugten Verkür­ zungen infolge des Ineinanderverdrehens noch durch die Ab­ scherkräfte infolge der Verdrehung als solcher zu Beschädigun­ gen der Versorgungsleitungen kommen kann.

Ein geeigneter Tiefenrüttler zur Durchführung des Verfahrens weist ein Gehäuse von rein rotationssymmetrischer Außenform und einen drehumschaltbaren Antrieb für die Unwuchtmasse auf.

Mit dieser rein rotationssymmetrischen Außenform erhält der Tiefenrüttler ein verbessertes Eindringverhalten. Die Tatsa­ che, daß es aufgrund des Reaktionsmomentes nun zu einem schnelleren Verdrehen im Bohrloch kommen kann, ist unkritisch, da Überwachungsmittel für den Verdrehungswinkel des Tiefen­ rüttlers gegenüber dem Mäkler vorgesehen sind und eine vor­ zugsweise automatisierte Umsteuerung den schadensfreien Be­ trieb sichert. Mit der Änderung der Drehrichtung der Unwucht­ masse ändert sich die Drehrichtung des Rückdrehmomentes, so daß die aufgetretene Verdrehung wieder aufgehoben wird und die dann eintretende Verdrehung im Gegensinn in sich wiederho­ lender Weise kontrolliert und begrenzt wird.

Zeichnungen, die eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens verdeutlichen, sind nachfolgend beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen geeigneten Tiefenrüttler in Seiten­ ansicht und im Querschnitt.

Fig. 2 zeigt einen Tiefenrüttler nach dem Stand der Technik in Seitenansicht und im Querschnitt.

Fig. 3 zeigt einen geeigneten Tiefenrüttler mit einge­ schraubtem Gestänge, angehängt an einem Kranfahr­ zeug.

In Fig. 1 ist ein torpedoförmiger Tiefenrüttler 11 zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, dessen Quer­ schnitt rein kreiszylindrisch ist und der eine konische Spitze 12 erkennen läßt. Am oberen Ende ist eine bewegliche Kupplung 13 vorgesehen, an die sich ein Gestän­ geabschnitt 14 anschließt.

In Fig. 2 ist im Vergleich dazu ein Tiefenrüttler 21 nach dem Stand der Technik gezeigt, der zusätzlich zu den übereinstim­ menden Merkmalen einer konischen Spitze 22, einer Kupplung 23 und eines Gestängeabschnitts 24, seitliche Leitungsführungen 25, 26 und darübergesetzte radial abstehende Schwerter 27, 28 erkennen läßt, die einem Verdrehen des Rüttlers im Boden ent­ gegenwirken. Die Schwerter 27, 28 haben die Form radial abste­ hender Leitflächen.

In Fig. 3 ist der Tiefenrüttler 11 nach Fig. 1 mit den dort bereits genannten Einzelheiten mit einem viergliedrigen Ge­ stänge 14 verbunden, das über zumindest eine Umlenkrolle 15 mit dem Seil 16 eines raupenbestückten Kranfahrzeugs 17 ver­ bunden ist. Das Seil 16 ist zurückgeführt und am Ausleger 18 fest angeschlagen. Die zumindest eine Umlenkrolle 15 ist ver­ drehfest mit dem Gestänge 14 verbunden. Ein weiteres Seil 19 dient nur dem Aufrichten des Auslegers 18.

Claims (1)

1. Verfahren zum Verdichten von Böden mittels eines Tiefen­ rüttlers, der von einer um eine vertikale Längsachse um­ laufenden Unwuchtmasse erregt in den Boden abgesenkt und aus diesem wieder gezogen wird, der an einem Mäkler oder dergleichen mittels eines über eine Gelenkkupplung ange­ schraubten Rohrstranges und mittels eines im Mäkler lau­ fenden Stahlseiles aufgehängt ist und der mit zumindest einem Kabel oder Schlauchstrang verbunden ist, der an den Rohrstrang herangeführt ist, wobei die Unwuchtmasse mit abwechselnder Drehrichtung angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung in Abhängigkeit von der Verdrehung des Tiefenrüttlers gegenüber dem Mäkler geändert wird.