DE2101298A1

DE2101298A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verdich tung lockerer Erdschichten

Info

Publication number: DE2101298A1
Application number: DE19712101298
Authority: DE
Inventors: Abraham Francois van Waddinx veen Weele (Niederlande)
Original assignee: N V tot Aanneming van Werken voor heen H J Nederhorst, Gouda (Niederlande)
Priority date: 1970-01-14
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1971-07-22
Also published as: NL140026B; JPS492525B1; US3712067A; BE760651A; NL7000539A; FR2075521A5; GB1301404A

Description

9 1 Π1 7 9 8 Andrejewski & Honke Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski

. . ic nr>i /TT Diplom-Ingenieur

Anwallsakte: 36 O₉l/Un ^ _|ng ^^

Essen, den 11. Januar 1971 Kettwtger Straße 36 ( th )

Patentanme ldiang
M.V. tot Aanneming van Werken
voorheen H.J. Nederhorst
Turfrnarkt 8, Qouda, Holland

Verfahren und Vorrichtung zur
Verdichtung lockerer Erdschichten.

Zum Verdichten lockerer, nicht zusammenhängender Erdschichten in großer Tiefe wird gewöhnLieh ein Rüttler in das Erdreich eingeführt, welcher aus einem Stahlzylinder besteht, der am unteren Ende durch eine konische Spitze verschlossen ist und am oberen
Ende über eine elastische Kupplung mit Ansatzelementen verbindbar ist. Dieser Rüttler besitzt einen Elektromotor, welcher exzentrische Stoßgewichte antreibt, welche dem Rüttler eine Schwingbewegung erteilen. Der Rüttler wird in das Erdreich eingesenkt,
indem Wasser der konischen Spitze zugeführt wird,, sodaß das Rohr unter seinem Eigengewicht hinabsinkt. Sobald die gewünschte Tiefe

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erreicht worden ist, wird die Wasserzufuhr zur Spitze abgeschaltet und das Wasser am Hals des Rüttlers abgelassen. Darauf beginnt der Prozeß der Verdichtung, wobei, um ^unerwünschtes Nachsacken des Erdbodens zu verhindern, ständig Sand von oben her nachgekippt wird. Wenn die entsprechende Verdichtung in der gewünschten Tiefe erreicht worden ist, werden der Rüttler und die Ansatzelemente um einige Dezimeter nach oben gezogen und der vorbeschriebene Arbeitsgang wiederholt. Auf diese Weise wird ein Bereich verdichteten Erdreiches, insbesondere Sandes, aufgebaut.

Wenn jedoch über den zu verdichtenden Erdschichten sehr dichte Erdschichten liegen, hat dieses bekannte Verfahren den großen Nachteil, daß zum Absenken des Rüttlers durch diese dichten Oberschichten sehr viel Zeit verbraucht wird,

Dia Erfindung will daher ein Verfahren und eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung schaffen, wodurch dieser Nachteil einwandfrei behoben wird.

Hierzu schlägt die Erfindung in verfahrensmäßiger Hinsicht ior, daß in das Erdreich ein Rohr eingerüttelt wird, welches in einem der Tiefe der Oberkante der zu verdichtenden Erdschicht entsprechenden Abstand von seiner Unterkange ein Verschlußteil aufweist, sodaß das über der zu verdichtenden Erdschicht liegende Erdreich beim Einrütteln des Rohres in dasselbe eintritt, bis die Rohrunterkante etwa die Oberkante der 211 verdichtenden Erdschicht erreicht hat und die eingedrungene Erde am Verschlußteil anstößt, daß das mit Erde gefüllte Rohr dann bis zur gewünschten Tiefe in die zu verdichtende Erdschicht eingerüttelt und dabei lockeres

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Erdreich dieser Schicht beiseite gedrängt wird und daß nach Erreichen der gewünschten Tiefe das Rohr unter Zurücklassung der in es eingedrungenen Erdsäule unter Rütteln hochgezogen

Da erfindungsgemäß ein hohles Rohr in das Erdreich eingerüttelt wird, welches praktisch keine Erde beim Durchstoßen des Erdreiches über der zu verdichtenden Erdschicht verdrängt, da die Erdsäule während des Einrütteins in das Rohr eindringt, kann das Rohr sehr schnell diese oberen Erdschichten durchstoßen. Erst wenn die Unterkante des Rohres annähernd die Oberkante der zu verdichtenden Erdschicht erreicht hat, verhindert das Verschlußteil ein weiteres Eindringen von Erde in das Rohr, sodaß von diesem Augenblick an das Rohr in der gleichen Weise wirkt, als wenn es wie bei den bisher üblichen Verfahren an seiner Unterkante verschlossen wäre.

Wenn daher das untere Ende des Rohres in die zu verdichtende Erdschicht eingerüttelt wird, so entspricht die dadurch verdrängte Erdmenge im wesentlichen der im unteren Teil des Rohres eingedrungenen Erdmenge, welche beim Hochziehen des Rohres nach Erreichung der gewünschten Tiefe im Grund zurückbleibt, sodaß die durch die ErdVerdrängung erfolgte Verdichtung ohne weiteres erhalten bleibt. Indem man die Geschwindigkeit, mit welcher das Rohr nach Erreichen der gewünschten Tiefe wieder hochgezogen wird, verändert, lässt sich die durch das Rütteln des Rohres erzielte zusätzliche Verdichtung beeinflussen.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber dem bekannten Verfahren bedeutende Vorteile, wenn die Oberschichten so dicht

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sind, daß sie selbst nicht verdichtet zu werden brauchen, und wenn die in diesen oberen Schichten vorhandenen Erdarten tatsächlich geeignet sind, um beim Verdichten der darunterliegenden lockeren Erdschichten mitzuhelfen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist im wesentlichen gekennzeichnet durch ein Rohr mit darin angeordnetem Verschlußteil, wobei dieses Verschlußteil luft- oder wasserdurchlässig sein kann, als querliegende Trennplatte ausgebildet sein kann und ein Ventil aufweisen kann. Vorzugsweise ist die Unterkante des Rohres als Schneidkante ausgebildet und es ist vorzugsweise eine Anordnung zum Einbringen eines Schmiermittels wie Bentonit oder Wasser in das untere Rohrteil vorgesehen. Außerdem kann wenigstens eine in Längsrichtung des Rohres verlaufende Leitung außen am Rohr befestigt sein, welche am oberenEnde an eine geeignete Druckmittelquelle, insbesondere eine Preßluftleitung, angeschlossen werden kann und welche nahe der Unterkante des Rohres endet.

Eine genauere Erläuterung der Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung, welche die verschiedenen Phasen des erfindungsgemaßen Verfahrens zur Verdichtung einer lockeren Erdschicht schematisch darstellt.

Vor der Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens, mittels welchem eine lockere, nicht zusammenhängende Erdschicht insbesondere eine Sandschicht, über welcher dichte Erdschichten liegen, verdichtet wird, wird die Lagerung der verschiedenen Schichten durch Sondierung festgestellt. In der Zeichnung ist

ο der Spitzenwiderstand als Abszisse in kg/cm wiedergegeben,

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während die Tiefe der Erdschichten unter der Erdoberfläche als Ordinate in m angegeben ist. Das Resultat der Sondierung zeigt die gezackte Kurve.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein am unteren Ende offenes Rohr 1 mit einem Innendurchmesser von beispielsweise 60 cm zusammen mit einem aufgesetzten Rüttler 2 (Phase I) auf die Erdoberfläche aufgesetzt und allmählich in das Erdreich eingerüttelt. Ein wagerecht liegendes Verschlußteil >, welches keine Erde durchlässt, ist in das Rohr 1^: in einem- Abstand y von der Ünterkante dieses- Rohres eingesetzt, wobeil dieser Abstand im wesentlichen der Tiefe der Oberkante der zu verdichtenden Erdschicht entspricht. Während des EInrüttelns des Rohres 1 in das Erdreich dringt eine Erdsäule 4 in das Rohr 1 von unten her ein, bis sie das Verschlußteil 3 erreicht hat, in welchem Augenbliek die Unterkante des Rohres etwa die Oberkante der zu verdichtenden Erdschicht erreicht hat (phase II). Beim weiteren Einrütteln des Rohres 1 bis auf die gewünschte Tiefe wird die Erde in der zu verdichtenden Erdschicht beiseite gedrängt,. Mach Erreichen der Endtiefe (Phase III) wird das Rohr 1 unter Rütteln wieder angehoben (Phase IV). Die in das Rohr 1 eingedrungene Erdsäule 4 bleibt dabei im Grund zurück, sodaß die sich aus der ErdVerdrängung ergebende Verdichtung in vollem Umfange erhalten bleibt.

Um sicherzugehen, daß die im Rohr 1 befindliche Erdsäule 4 während des Hochziehens des Rohres tatsächlich nach unten herausrutscht, muß das Verschlußteil 5 luftdurchlässig sein, sodaß kein Vakuum entstehen kann. Außerdem ist zweckmäßigerweise das Versohlußtell 3 wasserdurchlässig, um Grundwasser durchzulassen*

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während das Rohr 1 in das Erdreich eingeführt wird. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise das Verschlußteil J5 durchlocht, wobei diese Lochungen jedoch so gewählt werden müssen, daß keine Erde hindurchdringen kann.

Das über dem Verschlußteil 3 befindliche Rohrstück kann mit einer Flüssigkeit, insbesondere mit Wasser, gefüllt werden, wenn das Rohr bis auf die gewünschte Tiefe eingerüttelt wurde, jedoch vor dem Hochziehen des Rohres. Auf diese Weise wird das Herausrutschen der Erdsäule 4 aus dem Rohr 1 erleichtert, wenn das Wasser beim Hochziehen des Rohres durch das Versehiußteil 3 hindurchläuft. Wie in der Figur dargestellt ist, kann das VersGhlußteil 3 als durchlochte querliegende Trennplatte ausgebildet werden* Als Alternative kann das Verschlußteil auch ein Rückschlagventil aufweisen, was besonders dann wertvoll ist, wenn der Abstand von der Erdoberfläche bis zur Oberkante der zu verdichtenden Schicht kleiner ist als die Dicke der zu verdichtenden Erdschicht. Ih einem derartigen Fall kann Erde, insbesondere Sand in das Rohr 1 von der Oberseite her eingefüllt werden, nachdem das Rohr bis auf die gewünschte Tiefe eingerüttelt wurde, jedoch vor seinem Hochziehen, wobei diese Erde oder der Sand während des Hochziehens des Rohres durch das Rückschlagventil hindurchrutscht und im Grund zurückbleibt, sodaß sich die in der Phase IV angedeutete Erdsäule 5 bildet.

Vorzugsweise besitzt das Rohr an der Unterseite eine Sehneidkante und es können Anordnungen vorgesehen werden, um ein Schmiermittel wie Bentonit oder Wasser dem unteren Rohrende zuzuführen, um das Pestkleben der Erdsäule 4 im Rohr 1 während des Einrütteins des Rohres zu verhindern, da dieses Schmier-

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mittel die Reibung zwischen der Erdsäule 4 beim Eindringen in das Rohr und der Innenwandung desselben vermindert. Während des Einbringen des Rohres in das Erdreich kann außerdem ein Druckmedium über wenigstens eine nicht dargestellte Zuführleitung eingespeist werden, welche in Längsrichtung des Rohres 1 verläuft und nahe dessen Unterkante endet. Diese Zuführleitung wird dann außen am Rohr befestigt.

Wenn man auch während des Niederbringens des Rohres durch die oberen Schichten Druckwasser als Druckmittel verwenden kann, so wird vorzugsweise im allgemeinen, sobald die Unterk&nte des Rohres die zu verdichtende Erdschicht erreicht hat, hierfür nicht Wasser, sondern ein Gas, insbesondere Preßluft verwendet.

Naturgemäß sind, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen, verschiedene Abwandlungen möglieh, und es ist beispielsweise möglich, mehrere Rohre gleichzeitig in das Erdreich einzurütteln statt nur ein einziges Rohr 1, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist.

Ansprüche:

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Ansprüche .

1. /verfahren zur Verdichtung lockerer Erdschichten, dadurch gekennzeichnet, deß in das Erdreich ein Rohr (1) eingerüttelt wird, welches in einem der Tiefe der Oberkante der zu verdichtenden Erdschicht entsprechenden Abstand von seiner Unterkante ein Verschliißteil (3>) aufweist, sodaß das über der zu verdichtenden Erdschicht liegende Erdreich beim Einrütteln des Rohres in dasselbe eintritt, bis die Rohrunterkante etwa die Oberkante der zu verdichtenden Erdschicht erreicht hat und das eingedrungene Erdreich am Verschlußteil anstößt, daß das mit Erdreich gefüllte Rohr dann bis zur gewünschten Tiefe in die zu verdichtende Erdschicht eingerüttelt und dabei lockeres Erdreich dieser Schicht beiseite gedrängt wird und daß nach Erreichen der gewünschten Tiefe das Rohr unter Zurücklassung der in es eingedrungenen Erdsäule (4) unter Rütteln hochgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einrütteln des Rohres bis auf die gewünschte Tiefe, Jedoch vor seinem Hochziehen in das Rohr (1) über seinem Verschlußteil (j5) eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, eingefüllt und während des Hochziehens des Rohres in den freiwerdenden Raum unter dem Verschlußteil eingelassen wird.

5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß In das Rohr (1) nach dem Einrütteln auf die gewünschte Tiefe, jedoch vor seinem Hochziehen von oben her Erde eingefüllt und beim Hochziehen des Rohres ein im Verschlußteil (3) befindliches Ventil geöffnet wird, durch welches die eingefüllte Erde hindurchfällt und nach dem Hochziehen des Rohres im Erdreich verbleibt.

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4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch ein Rohr (1) mit darin angeordnetem Verschlußteil (3)«

3, Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiußteil (3) luftdurchlässig ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (3) wasserdurchlässig ist.

7»" Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (3) durchlocht ist.

B. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 7 > dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlussteil (3) als querliegende Trennplatte ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Einern der Ansprüche 4 - 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil (3) ein Ventil aufweist,

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante des Rohres (1) als Schneidkante ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 10, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Anordnung zum Einbringen eines Schmiermittels wie Bentonit oder Wasser in das untere Rohrteil vorgesehen 1st.

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12, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 - 11, dadurch gekennzeichnet, daä wenigstens eine in Längsrichtung des Rohres (L) verlaufende Leitung außen am Rohr befestigt ist, welche am oberen Ende an eine geeignete Druokmittelquelle, insbesondere eine Preßluftleitung anachiießbar ist, und nahe der Unterkante des Fiöhres endet.

PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke.

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