DE2031144A1 - Pfahlrammanlage, Einrichtung und Verfahren zum Antrieb eines Rammpfahles - Google Patents
Pfahlrammanlage, Einrichtung und Verfahren zum Antrieb eines RammpfahlesInfo
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Description
23. Juni 1970 Gzx/hk
BOLT ASSOCIATES, INC., Norwalk, Connecticut 06854, U. S. A.#
Pfahlrammanlage, Einrichtung und Verfahren zum Antrieb eines Rammpfahles
Die Erfindung betrifft eine Pfahlrammanlage, eine Einrichtung
und ein Verfahren zum Antrieb eines Pfahles in die Erde. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf den Antrieb
hohler Rammpfähle in die Erde unter Benutzung eines wiederholt betätigten kräftigen Axialdruckes mittels einer Vorrichtung
zur plötzlichen Abgabe von Hochdnickgas, die als "Luftgewehrübertragungseinrichtung"
(airgun repeater) bekannt ist.
In einer parallelen Anmeldung ist eine Einrichtung offenbart, I bei der ein Werkzeug, bekannt als Luftgewehrübertragungseinrichtung,
plötzlich eine kräftige Hochdruckgasentladung in eine im wesentlichen inkompressible Flüssigkeit, beispielsweise
Wasser, gibt, um einen großen Impuls zu erzeugen, der zum Treiben eines Rammpfahles in den Boden verwendet werden
kann. Wie in dieser parallelen Anmeldung beschrieben, wird eine Luftgaehrübertragungseinrichtung in eine hohle Reaktionsbüchse eingesetzt, die Wasser enthält und mit Hochdruckluft
beaufschlagt wird. Darauf wird die Luftgewehrübertragungseinrichtung betätigt, um ihre Hochdruckluftladung plötzlich abzugeben
und einen kräftigen Axialstoß zu erzeugen. Diese Arbeite-
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weise wird wiederholt, bis der Gegenstand die gewünschte Eindringtiefe
erreicht bat.
Die vorliegende Erfindung benutzt ein Kolb@ng@wicht von bestimmter
Masse, das la die Bohrung eines hohlen RaaspfahleS5,
die Flüssigkeit enthält 9 gesetzt wird, wobei das massive
Kolbengewicht oberhalb der Luftgewehriibertragungseiarlchtung
liegt. Die Pfahlrammanlage nach d©r Erfindung enthält den
hohlen Pfahl selbst, der in die Erde getriebe» werdeia soll,
eine LuftgewehrlibertFagnmgselariclitiaagp wkü ©in Kölberagewicht
Eine Zufuhr von Druckluft rad ©lektrisdi© Et®uenmg@n für die
Luftgewehrlibertragimgselziriehtmag sowie Mittel zur - Zufuhr von
Wasser in das Innere äee Ffalil©© slsad
Die Erfindung Mt IsasbesojadGE3® ¥©rt©ilQ bole
Rasiispfililen mit seiar g^&ßoEi &w
Beim "lat^.cL risj@F dargsstelltsa hQßonä®T'@& Ausführung der
Mii^i"* ^rala^e und dem sugoMsFlgdiä ¥©rfaiir©3a erzeugt die
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tragiingseinricktung einem uaiilttelter@ia kriftigoa St@@ la der
Flüssigkeit. Bie aaela raateia §8rIeJat©t©a !©Eipoaeateia d©s St©B©
treiben den Hassapfalil la eil© lrö©o DI©
StoSkomponenien scMi-el3©a deia Kellbea Ia
sprungiliallciieB. Weise wm elm TbestlEotes Stiels aa©li ©ben» D©r
Kolben fällt» nach des AufwärtsB^mMg0 laaefci M3at©ia vmä erzeugt
damit eis großes Moment 9 weleiiGS aiaf üom HsffiMEpfeM, abgeg©b©a
wird, im einen zweiten kräftiges! mm©h vmtQn gorlcMateia Bt©B
zu einem Zeitpunkt mach, üqp LMftgGüGlniflbGtltlgiiMgo BIqssq
kräftigen AxialstoSo auf €oa EanspSsM "©©I
2031.UA
Luftgewehreinrichtung erzeugt ein ungewöhnliches Vorrücken des Pfahles in die Erde.
Die Verwendung des Kolbens in der Rammpfahleinrichtung nach der Erfindung bringt einen zusätzlichen Vorteil zu dem Kolbenaufschlag
nach der Luftgewehreinrichtungsbetätigung. Dieser Vorteil beruht auf der Tatsache, daß der anfängliche Impuls den Boden
lockert, welches die Eindringfähigkeit erhöh«, Diese Folge von Impulsen erhöht den Vortrieb des Rammpfahles ia die Erde. Das
Anheben des Kolbens führt wiederum zu einem hohen Moment des herabfallenden Kolbens,tnd dem damit verbundenen Vort il des
verbesserten Einbringens des Rammpfahles in die
Ein weiterer Vorteil bei der erflndungsgemäßen Rammpfahleinrichtung
liegt in der Möglichkeit der Benutzung von Kolben sehr großer Masse, um den Rammpfahlbetrieb zu erleichtern.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkelten der
neuen Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Bferetelluiagen
von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Seitenansicht einer Ausführungsform der Rammpfahleinrichtung nach der Erfindung, die
benutzt wird, um eine Plattform über dem Wasser anzuordnen, die von Pfählen getragen wird. Die Pfähle
werden durch vertikale zylindrische Führungen getrieben, die von Auftriebtanks gehalten werden. Die Pfähle
werden in die Schicht unter dem Wasser mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens getrieben.
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Fig. 2, 3 und 4 vergrößerte Seimittansichten einer Rammpfahleinrichtung
nach der Erfindung, die aufeinanderfolgende Betriebsstellungen der Einrichtung
darstellen»
Fig. 5 eine Scnnittansicht der Raimpfahleinrichtung
nach Fig. 2 entlang der Linie 5-5 von
Figur 2«
Fig. 6 eine Schnittansiciit einer anderen Ramitpfahl-
einrichtung nach d©r Erfindung«,
Fig. 7 eine ähnliche Ansicht» vie di© in Figur 6,
die jedoch die nachfolgende Betriebsstellung des Kolbens nach Betätigung der Luftgewehrübertragungseinrichtung
veranschaulichtο
Fig. 8 eine Schalttansicht einer veränderten Ams-
ftihruBgsfor® der Kolben- und Raiimpfahlantrielbsanlage,
Fig» 9 und 10 eine Teilschaittansicht ©in©r weiteren Aus-
führungsfora d,@r Erfindtalg ait relativ
■beweglicSiea Ffahlspitz@n für PfIhIe9 die
erfinduag@g©säß in d©n Boden gatrieben werden*
In Figur 1 ist eise Scliwieaplattfoirsä 10 dargestellt„ di®
zur Halterung vertikaler gylljafiFiseher JFTOirüagsFöSirea 11
bemessen ist und aeJhrer® ÄMftriQfesstaalcs .13 ©atMlto DI®
Schwimmplattform 10 trirü emt· WWfagmkf* d©x° EaeiiMpffilal© 129 die
getrieben weröeap beiautsto DiQ isEmpflM© 12 IsOsasi©© ^Qd©
beliebige Larüg© guui Tragea ©Ieiq? Ölb©IoiFg©!3t©llplattf©3ri!i
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(nicht gezeigt), die darauf aufgebaut werden soll, haben, wobei die endgültige Plattform in einer bestimmten Höhe über
dem normalen Sehpegel sein soll. In Figur 1 ist die Schwimmplattform 10 mit zwei Rammpfählen 12 dargestellt, die in das
Sediment eingetrieben sind, während der Rammpfahl 12· gerade installiert wird.
Der Rammpfahl 12' wird in das Sediment durch Benutzung eines
massiven Kolbens (vgl. auch Fig. 2, 3, 4 und 5) getrieben, der in die Höhlung des Pfahles 12· paßt, wobei eine Luftgewehrübertragungseinrichtung
16 auf der Unterseite des Kolbens 14 angebracht ist. Der Kolben 14 ist auf dem Boden des Pfahles
12' ruhend auf einer Schulter dargestellt, die in Figur 2 deutlicher zu sehen ist. Der Kolben hängt von einem Kran 18
herab, der auf einem anliegenden Schiff 20 angeordnet ist, das längs der Schwimmplattform 10 festgemacht ist. Der Kolben
ist an dem Kran 18 mittels einer Schlinge 22 befestigt. Bei anderen Rammpfahlantriebsweisen kann der Kolben auf einem
bewegbaren Anschlagglied am oberen Ende des Rammpfahles 12' ruhen, was in Zusammenhang mit den anderen Figuren beschrieben
wird. Das Schiff 20 ist mit einem Luftkompressor 24 und einer elektrischen LuftgewehrUbertragungssteuerung 26 ausgestattet,
um die Luftgewehrübertragungseinrichtung 16 über eine Luftleitung
28 mit Hochdruckluft zu versorgen und die Zündung des Gewehres über ein elektrisches Zündsteuerkabel 30 zu
steuern.
Die Luftgewehrübertragungseinrichtung 16, die mit der Rammpfahleinrichtung
nach der Erfindung benutzt werden kann, hat vorteilhafterweise die in den US-Patentschriften Nr. 3 310 128
und Nr. 3 379 273 dargestellte Form. Die LuftgewehrUbertragungseinrichtung kann wiederholt betrieben werden, wobei sie jedesmal
plötzlich eine Ladung von unter sehr hohem Druck stehenden
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Gas freigibt, beispielsweise kombrimierte Luft, die über
die Luftleitung 28 durch Fernsteuerung über das elektrische
/Druck Kabel 30 zugeführt wirdo Die zu hohem konprlmierte Luft
erfüllt bei der Zufuhr durch Luftleitung 28 von dem Kompressor 24 typischerweise die Luftgewehrübertragimgseinrichtung mit
Luft hohen Druckes, beispielsweise in Bereich von ©twa 70 bis 210 kg/cm (1000 bis 3000 pounds per square inch). Es können
jedoch auch höhere oder niedrigere Drucke benutzt werden. Der tatsächlich verwendete Druck zum Betrieb der Luftgewehrübertragungseinrichtung
hängt von der Größe der Luftgetfehrübertragungseinrichtung
und d©a Kolben ab und stellt ©in©n bequemen Paramitter zur Steuerung des Betriebs dar.
Es soll besonders erwähnt xferd©n9 daß die Luftgewohrüfoertragungseinrichtung
betrieben tilra0 iMhr®na ®i© in Flüssigkeit,
beispielsweise WasserP @iag@taucht ista Hids^u führt eine
Leitung 32 Wasser zn d®r Höhlimg des Pfahl@ü. 12" von einer
Wasserpumpe 34 aus8 di© auf dem Schiff 20 "angeordnet ist.
Aus den Figuren 2, 3 und 4 ist das ¥@rfahr©n zum Rammpfahlbetrieb
und Einzelheiten der Anlage und der Einrichtung deutlicher zu sehen. Der Rammpfahl 12« ist mit ©iner Längsbohrung
42 versehen, di© sich von dem oberen offenen End© 44 bis zum
Bodenende des Räsmpfahles erstreckte Die Bohrung 42 ist mit
einem Bodenverschluß in der Form einer Spitze 46 versehen, die in den Pfahl 12' eingeschweißt und mit ©in©r Ringschulter
48 ausgestattet ist, die in die Boiaraog 42 des Pfahles paßt,
um den großen Impuls des nach unten gerichtetes Kolbenmonients
aufzunehmen. Die Höhe der Schulter 48 ist linger al©"die
Luftgewehrübertragungseinrichtumg .16ρ die frei in di© Bohrung
der Ringschulter 48 ohae BerfStamg nit. der Spitze 46 paßt»
Die Wandstärke der Ringsehültes» 40 ist in <ä@r Lag© di© lolben-
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schlage aufzunehmen. Diese Schulter 48 kann bei 49 mit der
Spitze verschweißt sein, bevor die Spitze in den Pfahl eingesetzt wird. Die Spitze 46 ist mit dem Pfahl entlang des Umfanges
bei 50 verschweißt, um eine feste Verbindung zwischen Pfahl 12' und Spitze 46 zu schaffen. Diese Spitzenbefestigung muß genügend
stark sein, um Verrückungen während des Betriebs zu vermelden.
Das Kolbengewicht 14 ist im Querschnitt im allgemeinen zylindrisch
wie die Pfostenbohrung 42 und von im wesentl chen
länglichen Abmessungen, um eine große Masse darzustellen.
Wenn es erwünscht ist, einen derartigen Kolben 14 zum Treiben des Rammpfahles mit etwas größerem inneren Durchmesser zu
benutzen, werden ringförmige Führungsschuhe um die oberen
und unteren Enden des Kolbens angeschraubt, um geeignete Führung und Spielraum zu erhalten. Die Führungsschuhe können
ringförmig sein, sie können aber auch Segmente eines Kreises mit hinreichenden vertikalen Spalten zwischen den Segmenten
sein, um ein Entweichen des Hochdruckgases zu ermöglichen. g
Der ringförmige Spielraum 51 um den massiven Kolben 14 hat einen vorbestimmten Betrag, der ausreicht, um das Entweichen
des Gases, das plötzlich unter dem Kolben freigegeben wurde, zuzulassen. Dieser Spielraum 51 darf nicht zu groß sein, da
sonst das Hochdruckgas zu rasch vor dem Anheben des Kolbens
entweichen könnte. Der Spielraum 51 darf aber auch nicht zu klein sein, da es sonst das Entweichen des Gases unzweckmäßig
behindert.
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Der Kolben 14 ist mit einer zentralen Durchbohrung 52 für das
ZUndsteuerkabel 30 und die Luftleitung 28 ausgestattet. Die
Luftgewehrübertragungseinrichtung 16 ist fest an dem Bodenende des Kolbengewichtes 14 mittels eines Flansches 54 und Schrauben
56 befestigt. Eine Gegenbohrung 58 ist vorgesehen für ein
Solenoidventil 60, das an"der Luftgewehrübertragunseinrichtung 16 angebracht ist und eine Luftleitungsverbindung 62.
Das Bodenende des Kolbengewichtes 14, die Spitze 46 des Pfahles 12' und die ringförmige Schulter 48 bilden eine Kammer 64, die
Flüssigkeit enthält, in die die Luftgewehrübertragungseinrichtung wirkt. Eine Flüssigkeitsversorgungsleitung 66 in dem
Kolben 14 endet in der Kammer 64 für die Wasserzufuhr dort hin, um die Luftgewehrübertragungseinrichtung eingetaucht zu halten.
Der Wasserfluß herunter durch die Leitungsdurchführung 66 dient auch zur Reinigung von irgendwelchem eingefangenem
Wasser aus der Kammer 64, bevor die Luftgewehrübertragungseinrichtung 16 darin betätigt wird» Ein Absperrventil 68 ist
an dem Ende der Leitung 66 angeordnet und ist betriebsmäßig so orientiert, daß es auf die Betätigung der Luftgewehrübertragungseinrichtung
hin abschließt und dadurch eine Übertragung des hohen Impulses durch die Wasserleitung zu der Wasserpumpe
verhindert. So sind die Wasserleitung 32 und die Wasserpumpe 34, die damit verbunden ist, von dem plötzlichen Druckimpuls
isoliert.
Das Kolbengewicht 14 ist frei innerhalb der Bohrung. 42, mit entsprechendem
Spielraum 51» wie oben-erläutert9 angeordnet. Wenn
das Kolbengewicht 14 auf der Schulter 48 ruht,, sind die
Schlinge 22, das Kabel 30 und die Luftleitung 28, ©b®2iso wie
die flexible Wasserleitung 32 locker mit genügendem Spiel» um ein Vortreiben des Pfahles in die Erde zu ermöglichen„
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Beim Betrieb der Rammpfahleinrichtung von Figur 2 wird die
Ltiftgewehrübertragungseinrichtung 16 von einem geeigneten
elektrischen Signal betätigt, welches an das Solenoidventil angelegt wird. Das Solenoidventil 60 bewirkt wiederum eine
plötzliche Freigabe in die mit Wasser gefüllte Kammer 64 für
eine Gasbeladung, beispielweise komprimierte Luft, die in der Luftgewehrübertragungseinrichtungskammer gespeichert ist. Die
Gasentladung erzeugt einen erheblichen Stoß, der wegen der Inkompressibilität des Wassers in alle Richtungen übertragen
wird. Nach unten gerichtete Komponenten dieses Stoßes oder Impulses wirken auf die Spitze 46, wie in Figur 3 durch die
Pfeile 72 angedeutet. Die Pfahlspitze 46 reagiert durch einen Vorschub in das Sediment oder die Erde, wie beispielsweise in
Figur 3 dargestellt und zieht den gesamten Pfahl 12· nach unten in den Boden. Gleichzeitig treibt der nach oben gerichtete
Teil des Impulses, wie durch den Pfeil 74 angedeutet, das
Kolbengewicht 14 nach oben unter Führung der Bohrungswand weg von der Spitze 46.
Wenn der anfängliche Impuls wirksam abgegeben wurde, fällt das
Kolbengewicht 14 wieder unter Führung der Pfahlbohrungswand nach unten in Richtung der Spitze 46, was durch den Pfeil 76
in Figur 4 angedeutet wird, ein hohes Kolbenmoment wird erreicht, welches auf den Pfahl 12' als Impuls durch den Aufschlag
auf der Schulter 48 der Spitze 46 übertragen wird. Die
Abgabe des Kolbenmoments ist bekleidet von einem zweiten Vortreiben
des Pfahles 12' in das Sediment, wie beispielsweise in Figur 4 dargestellt, wodurch wiederum der gesamte Pfahl
nach unten in den Boden gezogen wird.
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Vorzugsweise dient das Verfahren und die zugehörige Anlage und Einrichtung zum Vortreiben hohler Pfähle 12' unter Spannung,
da die Impulse auf das untere Ende des Pfahles aufgebracht werden, um so den Pfahl nach unten in den Boden zu ziehen.
Zwei Vorteile können erreicht wardens 1.) ein Pfahl mit einer dünneren Wand kann in den Boden getrieben werden, als dies
bei Hammerschlägen auf das obere Ende möglich ist, wie es üblicherweise erfolgt, da die Belastungen9 die entsprechend
dem erfindungsgemäßen Verfahren Zugspannungen sind, anstatt wie üblicherweise Druckbelastungenι 2.) die plötzlichen Zugimpulse,
die nach oben entlang der Pfahlwand übertragen werden, bewirken, daß sich die Pfahlwand entsprechend dem Poisson-Verhältnis
leicht zusammenzieht, wodurch das Eindringen durch momentanes Zusammenschrumpfen, welches di© Reibung gegen den
umgebenden Boden verringert, erleichtert wird» Bei einem üblichen
Pfahlrammbetrieb bewirken di© Korapressionsschläge auf
die Oberseite ein momentanes Ausdehnen d@r Pfahlwand 9 welches
das Eindringen behinderto
Darüberhinaus werden zwei Antriebsimpulse bei jeder Betätigung
der Luftgewehrübertragungselarlchtung 16 erhalten. Diese beiden
Antriebsimpulse wurden oben beschrieben, es wird hier zur Verdeutlichung nochmals zusammengefaßt? 1») der erste Antriebsimpuls tritt bei der plötzlichen Abgabe der Luft oder des
Gases in die flüssigkeitsgefüllte Kammer 64 auf. Diese plötzliche Entladung hebt das massive Kolbengewicht nach oben innerhalb der Bohrung 42. 2.) Der zweite -Antrlebsliapuls der Folge
tritt eine kurze Zeit nacher auf, wem das massive Kolbengewicht
nach unten fällt und gegen die Ringschulter 48 stößt.
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Es gibt weitere wechselseitig verknüpfte Faktoren, die zur
Förderung der Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens,
der Anlage und der Einrichtung zusammenwirken. Der erste Antriebszugimpuls der Folge dient zur Bearbeitung des Bodens
um den Pfahl, so daß der Widerstand des Bodens verringert ist, wenn der zweite Antriebszugimpuls kurz darauf erfolgt.
Darüberhinaus wird bemerkt, daß das Kolbengewicht 14 relativ frei nach unten durch die Bohrung 42 fallen kann. Die Entladung
des Hochdruckgases expandiert rasch, so daß der Dre k schnell
auf einen niedrigen Wert abfällt. Beachtliche Beträge des Gases und des Wassers strömen nach oben durch den Spielraum
51, wie bei 81 in Figur 4 dargestellt, bevor das Kolbengewicht
den Höchstpunkt seiner Bahn erreicht. Wenn es herabzufallen beginnt, ist somit nicht viel Gas oder Flüssigkeit darunter,
welches den freien Fall behindern könnte.
Während der Kolben 14 der Schulter 48 zur Ruhe kommt, können
Luftblasen, die in der Kammer 64 verbleiben, durch geeignete Öffnungen 78 an der Oberseite der Kammer 64 entweichen. Diese
Öffnungen sind gebildet, indem eine Reihe von Ausnehmungen in dem oberen Ende der Schulter 48 vorgesehen sind, so daß
Luft durch diese öffnungen und den Ringspielraum 51 entweichen kann. Nach einer gewissen Zeit zum Entweichen der Luftblasen
aus der Kammer 64, unterstützt durch die Reinigungswiederfüllung der Kammer 64 mit Wasser aus der Leitung 66, wird die
Luftgewehrübertragungseinrichtung erneut betätigt und die Doppelimpulsfolgenantriebswirkung des Rammpfahles wird wiederholt.
Das Verfahren wird fortgesetzt, bis der Pfahl in die gewünschte Tiefe vorgedrungen ist.
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Figur 5 stellt einen Querschnitt des Rammpfahles und des Kolbens von Figur 2 dar. Der Kolben 14 liegt von der Pfahlinnenwand
im Abstand eines Spielraumes 51» wie zuvor erwähnt. Der Kolben ist aus einem zylindrischen Glied aus festem Stahl
gebildet. Die Wasserleitung 66 und die Kabelleitung 52 sind
durch bohren geeigneter Durchgänge an den gewünschten Stellen während der Herstellung des Kolbens gebildet.
/die
Man kann erkennen, daß7den Flüssigkeitsfluß hemmende Beziehung zwischen dem Kolben 14 und der Wand der Bohrung 42 des Pfahles auch durch die effektive Länge des Kolbengewichtes 14 geändert werden kann. Indem man beispielsweise den Kolben 14 sehr lang macht, kann der Strömungswiderstand gesehen von dem Bodenende des Kolbens bei der Abgabe des Hochdruckgases ziemlich hoch sein, auch wenn der Spielraum 51 beachtlich ist« Daher bestimmt die Länge des Kolbens in einem gewissen Maß die Größe des Spielraumes 51.
Man kann erkennen, daß7den Flüssigkeitsfluß hemmende Beziehung zwischen dem Kolben 14 und der Wand der Bohrung 42 des Pfahles auch durch die effektive Länge des Kolbengewichtes 14 geändert werden kann. Indem man beispielsweise den Kolben 14 sehr lang macht, kann der Strömungswiderstand gesehen von dem Bodenende des Kolbens bei der Abgabe des Hochdruckgases ziemlich hoch sein, auch wenn der Spielraum 51 beachtlich ist« Daher bestimmt die Länge des Kolbens in einem gewissen Maß die Größe des Spielraumes 51.
Es wird jetzt Bezug auf Figur 6 genommen. Ein hohler Pfahl 40 ist mit einem Kolben 84 versehen, der einen oberen Flansch 86
aufweist, welcher so bemessen ist, daß er auf dem oberen Ende des Rammpfahles aufsitzt. Das untere Ende des Kolbens 84 ist,
ähnlich dem Kolben 14 von Figur 2, mit einer Luftgewehrübertragungseinrichtung 16 versehen.. Nach unten von dem Kolbenflansch
86 ragt eine ringförmige Ummantelung 88. Die ummantelung
»im 88 kann aus Metall bestehen und ist/Abstand von dem Pfahl 40 durch
einen wesentlichen Zwischenraum 89 angeordnet, Eine Spitze 92 ist zum Verschluß der Bohrung 42 des Pfahles 40 vorgesehen.
Die Spitze 92 ist von - einfach» Rammaufbau als die Spitze 46
der Ausführung nach Figur 2, da die Schulter 4S9 die bei dem
Pfahlrammverfahren und der Anlage nach Figur 2 verwendet wird, nicht notwendig ist Die Spitze 92 ist mit einer zentral
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angeordneten Bohrung 94 versehen, die so "bemessen ist, daß
sie das Bodenende des Pfostens 40 bündig aufnimmt. Die Spitze
92 wird dann über den Umfang mit dem Pfahl 40, wie bei 96
angedeutet, verschweißt.
Die Arbeitsweise der Pfahlrammeinrichtung nach Figur 6 ist
ähnlich der Einrichtung, die in Figur 2 gezeigt ist. Wie in Figur 7 dargestellt, erzeugt so die Betätigung der Luftgewehrübertragungseinrichtung
einen mittels Wasser übertragenen nach unten gerichteten Stoß auf die Pfahlspitze 92 und hebt
den Kolben 84 an.
Der ungeheuere Impuls, der durch die Luftgewehrübertragungseinrichtung
16 erzeugt wird, ist auch mit einer kräftigen Emission von Wasser aus dem ringförmigen Zwischenraum 51
bekleidet. Der Einschluß des Mantels 88 verhindert eine große vertikale Injektion von Wasser.
/er Wenn der Kolben 84 seinen Abfall beginnt, gewinnt'ein großes
Moment, das als Impuls auf den Pfahl übertragen wird, wenn der Flansch 86 gegen das obere Pfostenende schlägt. Figur 8
veranschaulicht eine Ausführungsform, die einen wegbewegbaren Anschlag 86 enthält, der durch einen massiven Ring gebildet
ist, der eine Anzahl von gebogenen Segmenten enthält, die mit Schrauben 89 miteinander verbunden sind. Der Ring 86 sitzt
in einem ringförmigen Kanal 87. Der entfernbare Anschlagflansch
86 kann wie ein Ring bei einer mittleren Stellung an dem Kolben 84 passen.
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Bei den Ausführungsformen der Figuren 6, 7 und 8 werden, wenn es erwünscht ist, zur Benutzung des Kolbengewichtes 84
bei keinem Pfahl mit einem größeren inneren Durchmesser FUhrungsschuhe um das untere Ende des Kolbengewichtes 84
befestigt, wie zuvor erwähnt. Andere Führungsschuhe werden
ebenfalls an dem Inneren des oberen Ende des Pfahles 40 angeschraubt. Auf diese Weise wird das untere Ende des Pfahles
durch seine angebrachten Schuhe geführt, während der obere Teil des Kolbens durch freikleidenden Abstand innerhalb der
Schuhe geführt wird, die an der Pfahlbohrung an dessen oberen Ende befestigt sind. Anstelle der Benutzung eine· Aussparung
im oberen Teil des Pfostens, wie in Figuren J>j, J7 .und.8 dargestellt,
kann eine kleine Öffnung 78' vorgesehen sein, die
das Entweichen irgendwelcher verbleibender Luft oder eines anderen Gases ermöglicht,, nachdem das Kolbengewicht 84-sich
auf den oberen Teil des Pfostens gesetzt "
Die Figuren 9 und 10 veranschaulichen andere Pfostenspitzenanordnungen.
Beide Spitzenanordsungen weisen eine Spitze auf,
die relativ zu dem Pfosten beweglich sind, obgleich sie mit ihm verbunden sind, um einen Verlust während des Rammpfahlbetriebes
zu verhindern. Der Vorteil dieser Spitzenanordnungen liegt in der Möglichkeit des Kolbengewichtes 14, den Pfosten
halb unabhängig zu betreiben. Dieses Verfahren ist besonders nützlich in Gebieten, wo der Boden oder das Sediment hart ist,
so daß die Spitze zuerst eindringt und dann den Pfosten nach sich in aufeinanderfolgenden Schritten hereinzieht. In Figur 9 ist
die Spitze 98 mit seiner ringförmigen Schulter 48 versehen, die mit dem Kolbengewicht 14 an ihrem oberen Ende in Eingriff
tritt. Die Spitze 98 ist weiterhin mit einer anderen ringförmigen
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Hülse 100 versehen, die frei ein erweitertes Ende des Pfostens
aufnimmt. Das Ende des Pfostens 40 ist erweitert, indem ein radial nach außen weisender Ring 102 vor dem Einsetzen in das
Innere der Hülse 100 geschweißt ist. Nach dem Einsetzen des Endes des Pfostens wird ein RUckhaltering 104 auf die Hülse
geschweißt, um den Pfosten 40 und den Ring 102 innerhalb der Hülse abzufangen.
Die Spitze 106 in Figur 10 fängt den Pfosten kuO mittels einer
ringförmigen Schulter 108 ab, deren oberes Ende zum Eingriff mit dem Kolbengewicht 14 dient. Das untere Ende der Schulter
108 ist bei 110 ausgenommen, um eteiradial nach innen weisenden
Rückhaltering 112 aufzunehmen, der mit dem Pfosten 40 verschweißt ist. Die Spitze 106 wird an dem Pfosten 40 angebracht,
indem zuerst die ringförmige Schulter 108 als bekanntes Bauteil in die Pfostenbohrung 42 eingebracht wird, dann der Rückhaltering 112 mit dem Pfosten verschweißt wird und dann die ringförmige
Schulter 108 bei 114 mit dem unteren Ende der Spitze
106 verschweißt wird.
Als eine Alternativausführungsform kann die ringförmige An- f
schlagschulter 48 mittels Sehweißen an dem unteren Ende des
Kolbengewichtes 14 anstatt an dem unteren Ende des Pfostens befestigt sein. Bei dieser Alternative umgibt die ringförmige
Anschlagschulter die Luftgewehrübertragungseinrichtung 16 und ragt nach unten unter diese. Wenn somit der Kolben nach unten
fällt, findet der Aufschlag zwischen dem unteren Ende dieser ringförmigen Anschlagschulter und der Spitze 46 statt.
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Bei der Luftgewehrübertragungseinrichtung 16 kann Vorsorge für die Mischung von Brennstoff mit der Hochdruckluft darin
vorgesehen sein und zum Brennen dieses Brennstoffes, um weiter den Druck vor der plötzlichen Abgabe der Luftgewehrübertragungseinrichtung
anzuheben. Anstelle der Benutzung von kombrimierter Luft ist es aber möglich, andere Gase, beispielsweise
kombrimiertes Kohlendioxyd, kombrimierten Stickstoff usw. zu verwenden. Somit umfaßt die Bezeichnung "plötzliche
Abgabe von Hochdruckgas" das folgende: 1.) Die plötzliche Abgabe der Hochdruckluft alleine oder 2.) von gasförmigen
Verbrennungsprodukten,, oder 3·) von Mischungen von Luft und
Verbrennungsprodukten, oder 4.) von kombrimiertem Kohlendioxyd, oder 5·) von kombrimiertem Stickstoff, oder 6.) von
Mischungen aus zwei oder mehreren der genannten Stoffe, oder 7.) eines anderen geeigneten Gases oder anderer geeigneter
Gase. Anstelle der Benutzung einer elektrischen Zündsteuerung kann die Luftgewehrübertragungseinrichtung 16 selbstzündend,
ansprechend auf den Luftdruck und den Gasdruck, angeordnet
sein, wie beispielsweise nach der US-Patentschrift Nr. 3 379 273.
Nachdem der Pfosten nach unten getrieben wurde, werden das
Kolbengewicht 14 oder 84 und die Luftgewehrübertragungseinrichtung 16 mittels des Kranes 18 und der Schlinge 22 zur
weiteren Benutzung hochgezogen. Daraufhin kann die Bohrung 42 mit Zement gefüllt werden«, Wie oben ©rwäfant„ ermöglicht
dieses Verfahren, die Anlage und die Einrichtung nach der Erfindung die Verwendung von dünnwandigen Pfosten, wem dies
erwünscht ist, die nachher mit Zement gefüllt werden, um eine
zusätzliche Steifigkeit zu erhalten« Dartiberhinaus 'ermöglicht
die Erfindung das Eintreiben von Pfosten mit großem Durchmesser,
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beispielsweise herauf bis zu 3 Metern (10 feet). Nachdem Pfosten mit derartig großen Durchmessern eingetrieben werden, können
ihre Innenräume als Reservoirkammern oder Tanks für die zeitweilige Speicherung von Petroleum oder natürlichem Gas, wenn
dies erwünscht ist, benutzt werden.
Obgleich Figur 1 eine Rammpfostenantriebsanlage für die Benutzung
bei der Installation einer Plattform über einer Wasserfläche
veranschaulicht ist die Benutzungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen
Verfahrens, der Anlage und der Einrichtung wesentlich weiter gefaßt und kann überall dort Anwendung finden, wo hohle
Pfosten installiert werden sollen. Hohe Pfosteneindringraten
können auch bei hohen Bodenwiderständen erreicht werden. Die Pfostenvortriebseinrichtung dieser Erfindung ist insbesondere
geeignet für das Eintreiben von Pfosten sehr tief in den Boden.
Riesige Kolben können bei Pfosten mit größerem Durchmesser verwendet werden und ganz einfach in der Weise nach der Erfindung
betrieben werden, um einen wirksamen Pfostenvortrieb zu erhalten.
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Claims (1)
- 2031 IU- 18 -PatentansprücheVerfahren zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde, gekennzeichnet durch die Schrittes Einführen von Flüssigkeit in die Bohrung (42) des hohlen Gliedes (12, 12·, 40), Anordnen eines massiven Kolbengewichtes (14, 84) in die Bohrung (42), das relativ in einer Längsrichtung in Bezug auf das Glied beweglich ist, wiederholtes Erzeugen kräftiger Impulse in der Flüssigkeit in der Bohrung (42) unter dem relativ beweglichen Kolbengewicht zum Vortrieb des hohlen Gliedes in die Erde ο2. Verfahren zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kräftigen Impulse wiederholt erzeugt werdens indem plötzlich unter hohem Druck stehendes Gas in di@ Flüssigkeit in der. Bohrung unter d©a massiven Kolbengewicht (14S 84) freigelassen wird und weiter Flüssigkeit (32, 34s 66) in die Bohrung unter dem massiven Kolbengewicht nach der plötzlichen Freigabe des Hochdruckgases, um die Flüssigkeit zu ersetzen und von dem Gas von der Bohrung (42) unter dem massiven Kolbengewicht zu reinigen.3. Verfahren zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kräftigen Impulse das Kolbengewicht nach oben (Fig. 2 und 7) heben und dann das Kolbengewicht sich nach unten bewegt, wobei das nach unten gerichtete Moment zum Vortrieb des hohlen Gliedes in die Erde verwendet wird.009882/15952031 UAVerfahren zum Antrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse in der Flüssigkeit innerhalb der Bohrung unter einem massiven Kolbengewicht erzeugt werden, das normalerweise innerhalb des hohlen Gliedes in der Nähe des unteren Endes davon (Figuren 2, 9, 10) ruht.Verfahren zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse in der Flüssigkeit in der Bohrung unter einem massiven Kolbengewicht erzeugt werden, das normalerweise innerhalb des hohlen Gliedes in der Nähe des unteren Endes davon (Figuren 6, .8) ruht.Verfahren zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kräftigen Impulse innerhalb der Flüssigkeit in dem Pfosten in der Nähe des unteren Endes des hohlen Gliedes erzeugt werden, um einen kräftigen Axialstoß zu erzeugen, so daß das Glied in die Erde "gezogen" wird.Verfahren zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nach unten gerichtete Moment des sich nach unten bewegenden massiven Kolbengewichtes in der Nähe des unteren Endes des hohlen Gliedes abgegeben wird, um das hohle Glied in die Erde (Figuren 4, 9, 10) zu "ziehen".0098 82/15952 O 311A 48. Verfahren zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Glied eine relativ bewegliche Spitze (98, 106) aufweist und das nach unten gerichtete Moment anfänglich auf diese Spitze aufgebracht wird.9. Verfahren zum Vortrieb eines hohlen.Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse durch plötzliche Freigabe von Hochdruckgas in eine Kammer (48, 64, 108) mit vermindertem Durchmesser erzeugt wird, die direkt unter dem Kolbengewicht (14, 84) liegt.10. Verfahren zum Antrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spielraum (51) zwischen dem Kolbengewicht (14, 84) und der Bohrung (42) vorgesehen ist, wobei der Spielraum (51) eine vorbestimmte Bemessung hat, um das Entweichen des Gases zu ermöglichen, jedoch nicht zu groß ist, was zu einem zu raschen Entweichen des Gases führen könnte, bevor sich das Kolbengewicht angehoben hat.11. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde,/ hat wobei das Glied eine Längsbohrung7, die an dem oberen Ende beginnt, gekennzeichnet durch Flüssigkeit in der Bohrung (42), einen Kolben (14, 84) eines massiven Gewichtes, das zur Bewegung längs relativ zu der Bohrung (42) angeordnet ist, Mittel (16) zur plötzlichen Freigabe von unter hohem Druck stehenden Medium innerhalb der Bohrung (42) unter dem Kolbengewicht in die Flüssigkeit darin, und Mittel (24, 28) zur Versorgung der plötzlichen Freigabeeinrichtung (16).009882/1595■2031112. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinrichtung (24, 28) komprimierte Luft zuführt und die Einrichtung zur plötzlichen Freigabe (16) unter hohem Druck stehendes Gas in die Flüssigkeit in der Bohrung (42) unter dem Kolbengewicht plötzlich freigibt.13. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16) zur plötzlichen Freigabe an dem unteren Ende des Kolbengewichtes befestigt ist.14. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das massive Kolbengewicht (14, 24) nach oben relativ zu der Bohrung (42) gehoben wird und danach das Kolbengewicht nach unten stößt, um das hohle Glied nach unten zu treiben.15. Anlage zum Vortieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbengewicht in der Nähe des unteren Endes des hohlen Gliedes nach unten stößt.16. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbengewicht in der Nähe des oberen Endes des hohlen Gliedes nach unten stößt.009882/159517. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die FlUssigkeitszuf uhreinrichtung (32, 34, 36) Flüssigkeit in die Bohrung (42) unter das Kolbengewicht zuführt, um die Flüssigkeit zu ersetzen und um von dem Gas von der Bohrung (42) unter dem Kolbengewicht zu reinigen.18. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absperrventil (68) verhindert, daß das freigegebene Hochdruckgas in die Flüssigkeitszufuhreinrichtung eindringt.19. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Glied (48, 108) die Einrichtung (16) zur plötzlichen Freigabe umgibt, was eine Kammer (64) bildet,/die das Gas plötzlich freigegeben wird, wobei die Kammer (64) einen geringeren Durchmesser als die Bohrung (42) hat.20. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Glied (48) an dem Kolbengewicht (14, 84) befestigt ist und sich nach unten um die Einrichtung (16) zur plötzlichen Freigabe erstreckt.21. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erdenach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Glied (48, 108) an dem hohlen Glied befestigt ist und das Kolbengewicht (14, 84) nach unten gegen das ringförmige Glied (48, 108) stößt.009882/159520311 U22. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Glied (40) eine relativ bewegliche Spitze (98, 106) aufweist und das ringförmige Glied (48, 108) an der Spitze zur Übertragung des Stoßes auf die Spitze angebracht ist.23. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde d nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,daß das Kolbengewicht (84) mit einem Anschlagflansch (86) ausgestattet ist, der so bemessen ist, daß er auf das obere Ende des Pfostens aufschlägt.24. Anlage zum Vortrieb eines hohlen Gliedes in die Erde nach Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbengewicht mit einer Ummantelung (88) versehen ist, um ejizierte Flüssigkeit nach unten abzulenken.25. Einrichtung zum Antrieb eines Gliedes in die Erde, gekennzeichnet durch ein massives Kolbengewicht Λ (14, 84), eine plötzlich gasfreigebende übertragungseinrichtung (16) für plötzliche Freigabe von Hochdruckgas unter das untere Ende des massiven Kolbengewichtes, und für eine Versorgungseinrichtung (24, 28), die sich nach unten über das massive Kolbengewicht hinaus zu der plötzlich gasfreigebenden Übertragungseinrichtung (16) zur Zufuhr von Hochdruckgas dorthin erstreckt.009882/15952031HA26. Einrichtung zum Vortrieb eines Gliedes in die Erde nach Anspruch 25» dadurch gekennzeichnet, daß das massive Kolbengewicht (14, 84) einen Durchlaß (52) aufweist, der sich längs dorthindurch erstreckt, und daß eine Zufuhreinrichtung kombrimierte Luft nach unten durch den Durchlaß (52) führt.27. Einrichtung zum Vortrieb eines Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Glied (48, 108) die plötzlich gasfreigebende Übertragunseinrichtung (16) umgibt, wobei eine Kammer (64) gebildet wird, in welche das Gas plötzlich unter das Kolbengewicht (14, 64) freigegeben wird.28. Einrichtung zum Vortrieb eines Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das massive Kolbengewicht (14, 84) eineringförmige Schulter (48) aufweist, die an dem Kolbengewicht befestigt ist und die plötzlich gasfreigebende übertragungseinrichtung (16) umgibt. .29. Einrichtung zum Vortrieb eines Gliedes in die Erde nach Ansprüchen 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbengewicht eine Einrichtung (66) zur Zufuhr von Flüssigkeit nach unten aufweist, um die plötzlich gasfreigebende Übertragungseinrichtung (16) mit Flüssigkeit zu umgeben.009832/1595*S.Leerseite
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JPS4948208B1 (de) | 1974-12-20 |
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