DE2732934C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Rammen und Ziehen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eintreiben und Ziehen von Rammgut entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Rammgut, beispielsweise einen Pfahl, eine Spundwandbohle oder dgl. mit Hilfe eines Rammbärs schlagend in das Erdreich einzutreiben, ist bekannt. Hierbei wird der Rammbär mechanisch angehoben und die Schlagenergie durch die Fallenergie des Rammbärs auf das Rammgut übertragen. Aus der US-PS 27 31 796 ist es bekannt, einen Rammbär ölhydraulisch anzuheben und für den Rammschlag durch eine unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit in Richtung auf das Rammgut zu beschleunigen, so daß zusätzlich zu der reinen Fallenergie des Rammbärs noch die eingeleitete Druckenergie als Schlagenergie umgesetzt wird. Das Schlagrammen ist mit einer erheblichen Lärmentwicklung verbunden, so daß im Hinblick auf den Schallschutz zusätzliche Maßnahmen getroffen werden müssen. Außerdem

so ist die Schlagfrequenz und damit die Eintreibgeschwindigkeit begrenzt

Es ist nun versucht worden, anstatt durch Schlagrammen das Rammgut in das Erdreich einzuvibrieren. Die Schwingungsenergie wird in der Regel entweder durch sogenannte Unwuchtvibratoren oder aber hydraulisch mit Hilfe eines pulsierenden Druckmittelstromes in das Rammgut eingeleitet. Eine Vibrationsramme mit hydraulischer Erzeugung der Vibrationsenergie ist aus der GB-PS 12 33 790 bekannt. Das Einvibrieren des Rammgutes hat zwar den Vorteil einer erheblich geringeren Lärmentwicklung, weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So kann es beispielsweise geschehen, daß nach Erreichen einer bestimmten Eindringtiefe eines einzutreibenden Pfahles der Pfahl festläuft, ohne daß durch eine Änderung von Frequenz und/oder Amplitude ein weiteres Eintreiben des Pfahles möglich ist, obwohl die geforderte Rammtiefe noch nicht erreicht ist. Um dies zu vermeiden, ist gemäß dem DE-GM 72 41 349 bereits

vorgeschlagen worden, einer Vibrationsramme einen zusätzlichen Rammbär zuzuordnen, der beim Unterschreiten einer Mindestvortriebsgeschwindigkeit zugeschaltet wird.

Ein Nachteil des Einvibrierens besteht darin, daß bei sogenannten Pfahlgründungen, bei denen ein Belastungsnachweis geführt werden muß, dieses nicht durch die Eintreibvorrichtung bewerkstelligt werden kann, wie beispielsweise beim Schlagrammen, sondern daß eine zui&tzliche Meßvorrichtung angebracht werden muß oder aber der Vibrationsbär ausgewechselt werden muß und zum Nachweis der Belastbarkeit das letzte Stück der Eindringtiefe mit Hilfe einer Schlagramme bewerkstelligt werden muß. Dieser Nachteil läßt sich auch mit der vorbekannten Rammeinrichtung nicht beheben, da durch die Koppelung von zwei Systemen, nämlich einem Vibrationsbär und einem Schlagbär eine praktisch nicht meßbare Kraftüberlagerung bewirkt wird, die zur Erstellung eines Belastungsnachweises nicht geeignet ist Bei den entsprechenden Anwendungsfällen müßte der Nachweis der Belastbarkeit durch ein besonderes Prüfgerät oder aber durch anschließendes Schlagrammen geführt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das es ermöglicht, mit nur einem System sowohl im Vibrationsbetrieb als auch im Schlagbetrieb zu arbeiten und hierbei im Endstadium des Eintreibvorganges durch definierte Schlagbelastung einen Belastungsnachweis zu führen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß noch vor einem sich abzeichnenden »Festlaufen« des Rammgutes, also bevor die dem Eintreiben entgegengerichteten Kräfte durch ein Setzen des Erdreichs das einzutreibende Rammgut zum Stillstand bringen, praktisch noch im laufenden Bewegungsvorgang das Rammgut schlagend in das Erdreich eingetrieben wird, wobei durch eine vorgebbare Weg-Zeit-Funktion für die Reaktionsmasse bei der schlagenden Arbeitsweise eine optimale Abstimmung der Energiezufuhr auf die Bodenbeschaffenheit vorgenommen werden kann. Da in der Regel der Übergang -£ur schlagenden Arbeitsweise für das letzte Stück der vorgesehenen Eindringtiefe erfolgt, besteht gleichzeitig die Möglichkeit, den Nachweis der Belastbarkeit über lie ermi'telte Schlagenergie zu bringen. Gleichzeitig kennen di^e vom verfügbaren Druckmittelstrom gesetzten Grenzen durch Vorgabe des Mindestwertes für die beim bereifenden Einsatzfall vorrangige Größe (Amplitude oder Frequenz) berücksichtigt werden.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gemäß Anspruch 2 vorgegeben. Diese hat den Vorteil, daß in dem Zeitraum zwischen je 2 Schlägen, d. h. also beim Anheben der Reaktionsmasse mittels der Kolbenzylindereinheit durch die der Hubbewegung überlagerte Pulsation des Druckmittelstromes in das Rammgut eine Vibrationsbewegung eingeleitet wird, die zwar unter den gegebenen Umständen in der Regel kein weiteres Eintreiben des Rammgutes bewirkt, die jedoch ausreicht, um das das Rammgut, beispielsweise einen Pfahl umgebende Erdreich noch in Bewegung zu halten, so daß die beim nächsten Schlag zu überwindenden Reibungskräfte nicht durch eine Beruhigung im Erdreich erhöht werden.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 3 angegeben. Da die Größe der Reaktionsmasse bekannt ist, kann so in einfacher Weise die in Schlagenergie umgesetzte kinetische Energie der Reaktionsmasse bestimmt werden. Dies kann entweder in der Weise geschehen, daß die Weg-Zeit-Funktion der Reaktionsmasse beim »Schlaghub« gemessen wird und über einen nachgeschalteten Rechner die Geschwindigkeit ermittelt wird oder aber daß unmittelbar über einen mit der Reaktionsmasse verbundenen Geschwindigkeitsmesser die Geschwindigkeit bestimmt wird oder über einen mit der Reaktionsmasse verbundenen Beschleunigungsmesser die Schlagkraft unmittelbar angegeben wird. Da bei vorgebbaren Weg-Zeit-Funktionen für die Reaktionsmasse beim Schlagbetrieb zweckmäßigerweise eine Regeleinrichtung zur Steuerung des Druckmittelstromes vorgesehen ist, der ein entsprechender Funktionsgenerator zugeordnet ist, lassen sich die vorstehend geschilderten verschiedenen Bestimmungsmöglichkeiten für die Schlagenergie in einfacher und auch für den rauhen Baustellenbetrieb praktikabler Weise verwirklichen.
Eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Anspruch 4 angegeben. Die mechanisch vorgegebenen Daten, wie Reaktionsmasse, Kolbenfläche, Reibungsverluste etc. erlauben unter Berücksichtigung des mittleren Arbeitsdruckes während der Schlagbewegung eine hinreichend genaue Bestimmung der Schlagenergie.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Rammvorrichtungen, unter diesem Begriff werden nachstehend sowohl vibrierende als auch schlagende Einrichtungen verstanden, der vorstehend bezeichneten Art sind in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus der bereits genannten US-PS 27 31 796, der DE-OS 14 84 428 oder der GB-PS 12 33 790 bekannt Die bisher bekannten Geräte waren jedoch so ausgebildet, daß sie entweder nur für eine rein vibrierende Arbeitsweise oder aber für eine rein schlagende Arbeitsweise ausgelegt waren.

Der Erfindung liegt somit auch die Aufgabe zugrunde, eine Rammvorrichtung zu schaffen, die es erlaubt, das Rammgut sowohl einzuvibrieren als auch einzuschlagen, wobei mit der gleichen Vorrichtung sowohl ein reiner Vibrationsbetrieb als auch ein reiner Schlagbetrieb möglich sein soll. Insbesondere soll die Vorrichtung es jedoch gestatten, beide Verfahren für den jeweiligen Eintreibvorgang miteinander zu kombinieren und zwar so, daß vorzugsweise zuerst einvibriert wird, um dann bei Erreichen ,einer Mindesteindringgeschwindigkeit für das Rammgut unmittelbar ohne Gerätewechsel zum schlagenden Betrieb überzugehen und hierbei die aufgebrachte Schlagenergie zu messen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mit den im Anspruch 5 angegebenen Mitteln gelöst. Eine derart ausgebildete Rammvorrichtung erlaubt nicht nur wahlweise einen vibrierenden oder einen schlagenden Betrieb, sondern erlaubt es auch, beide Betriebsweisen miteinander zu kombinieren, wobei durch die Anordnung des Signalgebers der Zeitpunkt für den Übergang vom Vibrationsbetrieb auf den Schlagbetrieb ohne Stillstand während des Eintreibvorganges vorgenommen werden kann. Der Hydrospeicher liegt hierbei in Strömungsrichtung des Druckmittels gesehen vor dem Umsteuerventil, so daß er eine doppelte Funktion erfüllt, nämlich einmal beim Vibrationsbetrieb die durch das Umsteuerventil in der Druckmittelzuleitung erzeugten Druckmittelpulsationen zu glätten und zum anderen beim Schlagbetrieb das kurzfristig benötigte, unter hohem Druck stehende Druckmittelvolumen zur Verfügung zu stellen, so daß der Reaktionsmasse für den Schlagbetrieb eine

hohe Beschleunigung erteilt werden kann.

Die besondere Ausbildung der elastischen Aufhängung hat den Vorteil, daß die insbesondere beim Schlagrammen erfolgende schnelle Abwärtsbewegung der mit dem Rammgut fest verbundenen Kolbenstange praktisch nicht gebremst wird und ohne nennenswerte Gegenkräfte nicht durch den im Zeitpunkt des Schlages in jedem Fall als ortsfest anzusehenden Tragrahmen gehindert wird. Andererseits erlaubt die Verspannung gegen den hart abgestimmten Teil der Aufhängung eine sichere Positionierung des gesamten Rammgerätes. Insbesondere wird hierbei ein »Abkippen« des Tragrahmens gegenüber den mit der Kolbenstange fest in Verbindung stehenden Teilen beim Transport etc. verhindert.

Eine Ausgestaltung ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung in Anspruch 6 angegeben. Die angegebene Positionierung für den Signalgeber ist nicht nur aus baulichen Gründen konstruktiv einfach, sondern erlaubt auch den Einsatz verhältnismäßig robuster und wenig störungsanfälliger Geräte, so daß mit einer hohen Standzeit des Signalgebers gerechnet werden kann.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung ist in Anspruch 7 angegeben.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Anspruch 8 angegeben. Hierdurch ist es möglich, für jede Rammvorrichtung ein größeres »Kennfeld« für die Einsatzmöglichkeiten zu schaffen, da durch die Anordnung zusätzlicher Massen eine Erhöhung der zur Verfügung stehenden Eintreibenergie, sei es für die Vibration, sei es für den Schlagbetrieb, möglich ist Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Rammvorrichtung in Verbindung mit einer regelbaren Druckmittelversorgung eingesetzt wird. Das Einvibrieren kann mit Vorteil oft durch eine mit dem Tragrahmen federnd verbundene Auflast unterstützt werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im Anspruch 9 angegeben. Diese Ausgestaltung erlaubt es, bei entsprechender Längenausdehnung der Reaktionsmasse diese so schmal zu halten, daß beispielsweise bei einer bereits gerammten Spundwand einzelne Rammbohlen tiefer eingerammt werden können als die jeweils benachbarten Rammbohlen, da die Reaktionsmasse wegen ihrer schmalen Breite frei in der entsprechenden Lücke sich bewegen kann.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ferner in Anspruch 10 angegeben. Hierdurch ist eine sichere Führung der Relativbewegung zwischen Reaktionsmasse und Kolbenteil gewährleistet, so daß

der erfindungsgemäßen Bauart mit nur einer Kolbenzylindereinheit gearbeitet werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn erfindungsgemäß der hohlgestaitete Führungsbolzen gleichzeitig den Wegaufnehmer umschließt und ihn derart vor Beschädigungen schützt Bei entsprechender Ausbildung kann über den Führungsbolzen unmittelbar die Relativbewegung zwischen Reaktionsmasse und Kolbenteil abgegriffen werden.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Rammvorrichtung gemäß der Erfindung, teilweise im Schnitt,

F i g. 2 ein Fließ- und Regelschema zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Rammvorrichtung weist einen Tragrahmen 1 auf, der im wesentlichen aus zwei über Stege 2,3 miteinander starr verbundenen Seitenwangen 4 besteht. Dieser Tragrahmen 1 kann über entsprechende Befestigungsmittel 5 heb- und senkbar gehalten sein.

Am Steg 2 ist über ein Tragjoch 6 unter Zwischenschaltung von elastischen Aufhängungen 7, 8 der Arbeitsteil der Rammvorrichtung befestigt. Die elastischen Elemente, beispielsweise Gummifedern, sind so ausgelegt, daß die Gummifedern 7 sehr weich abgestimmt sind, während die mit dem Querträger 2 verbundenen Gummifedern 8 hart abgestimmt sind und lediglich dazu dienen, die vom Arbeitsteil der Rammvorrichtung herrührenden Erschütterungen weitgehend vom Tragrahmen 1 fernzuhalten. Über Spannschrauben 9 wird das Tragjoch 6 gegen die harten Gummifedern 8 verspannt und gleichzeitig die Gummifedern 7 in der gewünschten Weise vorgespannt.

Der Arbeitsteil 10 der Rammvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 11, in dem ein Kolben 12 doppelt wirkend angeordnet ist. Der Kolben 12 ist sowohl nach oben mit einer Kolbenstange 13 als auch nach unten hin mit einer Kolbenstange 14 versehen, die an beiden Seiten des Zylinders 11 herausragt. Die obere Kolbenstange 13 ist starr mit dem Tragjoch 6 verbunden, während an der unteren Kolbenstange 14 eine HaI-teklaue 15 zur Befestigung des Rammgutes 16, beispielsweise einer Spundbohle befestigt ist. Die Halteklaue 15 kann in jeder der bekannten Bauformen ausgebildet ■ sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist sie als Hydraulikklaue ausgebildet, bei der über einen Zylinder 17 und ein Druckmittel ein Kolben 18 gegen einen feststehenden Anschlag 19 gedrückt wird.

Am Zylinder 11 ist eine Reaktionsmasse 20 befestigt, die ringförmig oder aber in einer bevorzugten Ausführungsform balkenförmig ausgebildet ist Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel würde für eine zweiteilige balkenförmige Reaktionsmasse deren Längsachse, d. h. also ihre größte Erstreckung in der Zeichenebene senkrecht zur Rammachse verlaufen, so daß in Richtung der senkrecht zur Zeichenebene liegenden Querachse die Reaktionsmasse die Halteklaue 15 zu beiden Seiten nicht überragt

Sowohl am oberen als auch am unteren Ende des Zylinders 11 sind Anschlagelemente 21,22 befestigt, denen am Tragjoch 6 und an der Halteklaue 15 entsprechende Anschlagelemente 23, 24, zugeordnet sind. Durch je einen Faltenbalg 25 sind die beiden aus dem Zylinder herausragenden Enden der Kolbenstange 13, 14 staubdicht abgeschlossen, wobei die Faltenbälge eine nicht unerhebliche Geräuschisolierung beim Schlagbetrieb bewirken.

Auf der Oberseite der Reäktiönsinasse ist ein Führungsbolzen 26 befestigt der durch eine am Tragjoch 6 befestigte Führungsbüchse 27 durchgeführt ist, so daß sich der Zylinder 11 mit der daran befestigten Reaktionsmasse 20 gegenüber dem Kolben 12 nicht verdrehen kann, gleichwohl aber eine Relativbewegung in Richtung des Doppelpfeiles 28 zwischen Zylinder und Kolben möglich ist

Die durch den Pfeil 29 angedeutete Druckmittelzuleitung mündet zunächst in einen am Tragrahmen 1 befestigten ölfilter 30. Auf der Ausgangsseite des ölfilters ist die Druckmittelleitung verzweigt und führt einmal zu einem am Steg 3 befestigten Hydrospeicher 31 üblicher Bauart Der Hydrospeicher ist beispielsweise so ausgebildet, daß in einem drucksicheren Behälter eine Gummiblase gehalten ist, deren Innenraum mit der Zweigleitung 32 der Druckmittelleitung in Verbindung steht und die von der Außenseite her über ein schematisch ange-

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deutetes Speiseventil 33' über ein Gas, in der Regel in etwa einer Sinuskurve. Aufgrund der mit einer relativ Stickstoff, beaufschlagt werden kann, so daß ein dem hohen Frequenz, beispielsweise 50 Hz erfolgenden PuI-Fassungsvermögen der Gummiblase entsprechendes sation gerät das aus Kolben 12 und Reaktionsmasse 20 Druckmittelvolumen, in der Regel Drucköl, unter der bestehende Schwingungssystem in Schwingungen, wodurch das Gas vorgebbaren Vorspannung bereitgehal- 5 bei aufgrund der Nachgiebigkeit des Erdreiches einerten werden kann. seits und der Größe der Reaktionsmasse andererseits

Zudem können Gasverluste, die durch Diffusionsvor- die Reaktionsmasse praktisch als stillstehend anzusehen

gänge oder ähnliches auftreten können, wieder ersetzt ist, während der Kolben entsprechend der Pulsations-

werden. frequenz bewegt wird, so daß über den Kolben eine

Der andere Zweig 33 der vom Ölfilter 30 ausgehen- io Vibration entsprechend der Pulsationsfrequenz in

den Druckmittelleitung mündet in einen biegsamen Längsrichtung auf das Rammgut 16 übertragen wird

Schlauch 34, durch den ein Umsteuerventil 35 mit und so zu einem Eindringen in das Erdreich führt. Die

Druckmittel versorgt werden kann. gesamte Rammvorrichtung wird entsprechend der Ein-

Vom Umsteuerventil geht durch den Schaft der KoI- dringgeschwindigkeit über das mit dem Befestigungsbenstange 13 je eine hier schematisch angedeutete Lei- 15 mittel 5 (F i g. 1) verbundene Hebezeug langsam nach tung 36 in den unteren Zylinderraum und 37 in den unten abgesenkt. Über den Signalgeber 46 läßt sich nun oberen Zylinderraum. Über einen schematisch angedeu- die Amplitude der Relativbewegung zwischen Kolben teten Steuerantrieb 38 üblicher Bauart, der seine Steu- und Reaktionsmasse laufend überwachen,
erimpulse, beispielsweise elektrische Impulse, über eine Mit wachsender Eindringtiefe sinkt entsprechend entsprechende Zuleitung 39 erhält, wird entsprechend 20 dem erhöhten Reibungswiderstand in der Regel die Eindem vorgegebenen Arbeitsprogramm das Umsteuer- dringgeschwindigkeit ab, bis trotz weiterer Vibration ventil 35 so umgesteuert, daß sowohl der untere als auch das Rammgut »festläuft« und nicht mehr in das Erdreich der obere Zylinderraum mit dem Druckmittel beauf- eindringt. Da man nun schon aus Schallschutzgründen schlagt werden kann. solange wie möglich das Rammgut mit Hilfe von Vibra-

Der Führungsbolzen 26 ist bei dem dargestellten Aus- 25 tion eintreiben will, besteht nun die Möglichkeit, das

führungsbeispiel zu einem Teil hohl ausgebildet, so daß Verhältnis von Frequenz zu Amplitude mit Hilfe des

ein mit dem Tragjoch 6 verbundener Wegaufnehmer 40 Signalgebers zu überwachen und entweder laufend in

in die Bohrung des Führungsbolzens 26 hineinragt. Der Abhängigkeit von der gemessenen Amplitude die Fre-

bewegliche Teil des Wegaufnehmers 40, der kapazitiv, quenz zu verändern oder aber eine Mindestamplitude

induktiv oder potentiometrisch arbeitet, erhält seine 30 vorzugeben und bei Erreichen dieser Mindestamplitude

Aufnahmen im Führungsbolzen 26. Die Relativbewe- die Frequenz entsprechend zu verändern, so daß prak-

gung zwischen Kolben und Zylinder wird gemessen und tisch zu jedem Zeitpunkt mit dem ermittelten optimalen

über eine Signalleitung 41 einer nachstehend erläuter- Verhältnis von Frequenz und Amplitude gearbeitet

ten Steuereinrichtung zugeführt. werden kann.

In F i g. 2 ist in Form eines Fließbildes die Druckver- 35 Während es für Rammgut, das in vertikaler Richtung

sorgung und die Regeleinrichtung näher erläutert. Hier- nicht belastet werden soll, beispielsweise Spundwände

bei sind für die bereits anhand von F i g. 1 beschriebenen od. dgl., nur auf die Eindringtiefe ankommt, muß zusätz-

Bauteile in F i g. 2 die gleichen Bezugszeichen verwen- Hch bei vertikal belastetem Rammgut, beispielsweise für

det worden. Rammpfähle einer Pfahlgründung der Pfahl soweit in

Die Druckmittelversorgung erfolgt über eine vor- 40 das Erdreich eingetrieben werden, daß kein weiteres

zugsweise regelbare Druckmittelpumpe 42, durch die Einsinken unter einer Prüflast erfolgt, die größer ist als

das Druckmittel, in der Regel öl, über den ölfilter 30 die für den Pfahl vorgesehene BetriebslasL In einer Viel-

und die Zuleitung 33 dem Umsteuerventil 35 zugeführt zahl von Einsatzfällen, entsprechend der jeweils örtlich

wird. Der Ablauf des Druckmittels vom Umsteuerventil wechselnden Beschaffenheit des Erdreiches hat sich nun

35 erfolgt über eine Leitung 43, die in ein Druckmitteire- 45 gezeigt, daß diese Voraussetzungen durch ein reines

servoir 44 mündet, aus dem die Druckmittelpumpe 42 Einvibrieren nicht erreicht werden kann. Um gerade für

versorgt wird. diese Fälle ein optimales Ergebnis zu erzielen, ist die

Der Steuerantrieb 38 des Umsteuerventiles 35 ist anhand von F i g. 2 beschriebene Gesamtvorrichtung so

über die Steuerleitung 39 mit einer Steuereinrichtung 45 ausgelegt, daß bei einem Absinken der Eindringge-

verbunden. Der bei dem beschriebenen Ausführungs- 5G schwindigkeit des Rammgutes 16, welches z. B. durch

beispiel in dem Führungsbolzen 26 angeordnete Weg- kontinuierliches Messen der Absenkgeschwindigkeit

aufnehmer 40 zur Ermittlung der Relativbewegungen des Befestigungsmittels 5 erfolgen kann, oder von einem

zwischen dem Kolben 12 und der Reaktionsmasse 20 ist neutralen Bezugspunkt aus bei Erreichen einer Min-

über eine Signalleitung 41 ebenfalls mit der Steuerein- desteindringgeschwindigkeit über die Steuereinrich-

richtung 45 verbundea 55 tung 45 das Umsteuerventil 35 so angesteuert wird, daß

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah- die Reaktionsmasse 20 bis in etwa zur Höhe des oberen

rens arbeitet die Rammvorrichtung wie folgt: Anschlagelementes 23 angehoben und dann nach Um-

Nachdem das Rammgut 16, beispielsweise eine steuerung mit dem vollen zur Verfugung stehenden Hy-Spundbohle oder ein Rammpfahl über die Halteklaue 15 draulikdruck nach unten bewegt wird, so daß die Reakfest mit der Rammvorrichtung verbunden worden ist ω tionsmasse auf das untere Anschlagelement 24 an der und auf dem Erdreich an der vorgesehenen Stelle aufge- Halteklaue 15 mit hoher Geschwindigkeit, d.h. also setzt worden ist wird das mit einem vorgegebenen auch mit einer entsprechend der Größe der Reaktions-Druck durch die Zuleitung 33 dem Umsteuerventil 35 masse großen Bewegungsenergie aufschlägt Nach erzugeführte Druckmittel in einer durch die Steuerein- folgtem Aufschlag wird das Umsteuerventil wieder so richtung 45 vorgegebenen Frequenz derart umgesteu- 65 betätigt daß die Reaktionsmasse angehoben und bei ert, daß abwechselnd der untere und der obere Zylin- Erreichen des oberen Anschlages wieder mit vollem derraum mit Druckmittel versorgt wird. Die Pulsation Druck auf das Anschlagelement 24 nach unten bewegt des dem Zylinder zugeführten Druckmittels entspricht wird. Auf diese Weise erfolgt ein nahtloser Übergang

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von der rein vibrierenden Arbeitsweise zur schlagenden der zur Ruhe kommt oder unkontrolliert geschlagen

Arbeitsweise, wobei die Umschaltzeit so kurz ist, daß wird. Wird nun erneut nach einem entsprechenden

das Erdreich sich von der vorangegangenen vibrieren- Steuereingriff und Anheben der Reaktionsmasse in die

den Arbeitsweise noch nicht soweit beruhigt hat, daß normale Betriebslage die Arbeit wieder aufgenommen,

der Pfahl festlaufen kann, sondern daß sofort mit der 5 so kann es durchaus passieren, daß der Pfahl bereits

schlagenden Arbeitsweise weitergearbeitet wird. »festgelaufen« ist, obwohl bei weiterer ununterbroche-

Während der Hydrospeicher 31 bei der vibrierenden ner Vibration eine weitere Eindringtiefe mit Vibration

Arbeitsweise lediglich die Funktion hat, die vom Um- hätte erreicht werden können. Vielfach ist die aufgesetz-

steuerventil 35 in der Zuleitung 33 auftretenden Rück- te Vibrationseinrichtung dann nicht mehr in der Lage,

stoße aufzufangen und zu glätten, dient bei der schla- to die erforderliche Energie aufzubringen, die zur Über-

genden Betriebsweise der Hydrospeicher als zusätzliche windung der Reibungswiderstände und zu einem weite-

Druckmittelreserve, so daß eine über die Förderleistung ren Eindringen des Pfahles in das Erdreich notwendig

der Druckmittelpumpe 42 hinausgehende, unter hohem ist.

Druck stehende Druckmittelmenge zur Verfügung Da nun bei der erfinoungsgemäßen Vorrichtung jede steht. Hierdurch ist es möglich, die Reaktionsmasse is Abweichung der Reaktionsmasse von der Null-Lage sobeim »Schlaghub« stark zu beschleunigen, so daß eine fort ermittelt werden kann, ist es möglich, durch ein hohe Schlagenergie zur Verfügung steht. Während des entsprechendes Steuersignal im Bereich der Steuerein- »Rückhubes«, der etwas langsamer erfolgt, kann sich heit 45 das Umsteuerventil 35 so zu beeinflussen, daß der Speicher 31 wieder füllen, so daß eine ausreichende beim Aufwärtshub ein etwas größerer Druckmittel-Druckmittelreserve jederzeit zur Verfügung steht Ord- 20 strom dem Zylinder bei jedem Hub zugeführt wird als net man im Bereich der Zweigleitung 32 einen Druck- beim Abwärtshub, so daß die aufgetretenen Leckölverwächter 47 an, dann kann sichergestellt werden, daß die luste ausgeglichen werden und die vorgesehene Nullfür den »Schlaghub« erforderliche, hochgespannte Lage automatisch wieder eingestellt wird. Dieser Vor-Druckmittelreserve nicht durch eine vollständige Ent- teil ist nur dadurch zu erreichen, da!? das Umsteuereleleerung des Speichers absinken kann. Sollte nämlich bei 25 ment, die Kolbenzylindereinheit, der Signalgeber und einem Schlagbetrieb über längere Zeit sich der Hydro- die Steuereinheit einen »geschlossenen« Regelkreis b;ispeicher 31 vollständig entleeren, so sinkt der Druck in den, der diese automatische Rückstellung erlaubt. Die der Zweigleitung 32 während des Schlaghubes aufgrund Auslösung dieses Regeleingriffes kann entweder durch des fehlenden Druckmittelvolumens unter einen be- entsprechende elektronische oder elektrische Bauteile stimmten Wert ab. Leitet man dieses Signal einem Reg- 30 üblicher Bauart im Rahmen der Steuereinrichtung ausler 48 zu, der mit der Steuereinrichtung 45 in Verbin- gelöst werden oder aber über das als »Rechner« bedung steht, so kann die Schlagfrequenz reduziert wer- zeichnete zusätzliche Element 49. Die Ermittlung der den, so daß während des Rückhubes genügend Zeit zum Null-Lage ergibt sich, da im Vibrationsbetrieb die ReIa-Wiederauffüllen des Hydrospeichers besteht tivbewegung zwischen Kolben und Reaktionsmasse in

Da insbesondere bei Pfahlgründungen der Nachweis 35 etwa sinusförmig verläuft durch eine Verschiebung der der aufgebrachten Schlagenergie geführt werden muß, Null-Linie der tatsächlich aufgenommenen Sinuserlaubt das erfindungsgemäße Verfahren bereits wäh- schwingung gegenüber einer vorgegebenen Null-Linie, rend des Betriebes eine laufende Überwachung der auf- die beispielsweise bei dem dargestellten Ausführungsgebrachten Schlagenergie. Ist beispielsweise der Signal- beispiel durch die räumliche Zuordnung von Führungsgeber 46 als Wegaufnehmer ausgebildet, so kann das 40 bolzen 26 und Signalgeber 40 vorgegeben werden kann, über die Signalleitung 41 anliegende Signal über einen Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Steuereinkleinen Rechner 49 aus der über den Signalgeber 46 richtung 45 ein Funktionsgenerator 50 zugeordnet ist ermittelten Weg-Zeit-Funktion der Reaktionsmasse un- über den die gewünschten Weg-Zeit-Funktionen für die mittelbar die Geschwindigkeit der Reaktionsmasse ab- Relativbewegung zwischen Reaktionsmasse 20 und geleitet werden. Gibt man zusätzlich auch noch die übri- 45 Kolben 12 vorgegeben werden können. Dies kann beigen Daten der Vorrichtung, insbesondere die Größe der spielsweise für den Vibrationsbetrieb in der Vorgabe Reaktionsmasse dem Rechner ein, so kann über eine einer entsprechenden Sinusfunktion geschehen, wobei Anzeige oder eine schreibende Vorrichtung die Schlag- die vom Funktionsgenerator erzeugte Sinusfunktion die energie oder die Schlagkraft unmittelbar angezeigt wer- Soll-Kurve darstellt, während über den als Wegaufnehden. 50 mer ausgebildeten Signalgeber 46 die Ist-Kurve festge-

Die Ausbildung des Signalgebers 46 als Wegaufneh- stellt wird, so daß bei einem Absinken der Amplitude mer hat außerdem noch den Vorteil, daß die genaue über den Funktionsgenerator die Arbeitsfrequenz bePosition der Reaktionsmasse in bezug auf die Mittelebe- einflußt werden kann. Dies kann automatisch geschehen ne des Kolbens 12 festgestellt werden kann. Hierdurch oder in Form einer sogenannten Zwei-Punkt-Regelung ist es möglich, eine Null-Lage der Reaktionsmasse 20 in 55 erfolgen.

bezug auf die Mittelebene des Kolbens zu definieren, so Während die Erzeugung einer Sinusfunktion auch mit

daß beispielsweise während des Vibrationsbetriebes anderen Mitteln, beispielsweise mechanisch über eine

ständig die Position der Reaktionsmasse in bezug auf rotierende Steuerscheibe erzeugt werden kann, bietet

diese Null-Lage überwacht werden kann. Sinkt nun der Einsatz eines Funktionsgenerators insbesondere für

beim Vibrationsbetrieb, verursacht durch Druckmittel- 60 den Schlagbetrieb den Vorteil, daß zur Anpassung an

Verluste an der Durchtrittsstelle der Kolbenstange 14 die jeweiligen Bodenverhältnisse eine optimale Weg-

durch die Zylinderwandung die Reaktionsmasse lang- Zeit-Funktion vorgegeben werden kann, die die Bewe-

sam ab, so kommt nach einiger Zeit die Reaktionsmasse gung der nunmehr schlagenden Reaktionsmasse steuert

auf den unteren Anschlagelementen zum Aufliegen. Derartige Funktionen können beispielsweise als Säge-

Dieser Effekt, der bei den bisher bekannten hydrauli- 65 zahn- oder Rechteckfunktionen vorgegeben werden,

sehen Vibrationseinrichtungen festgestellt werden Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, daß selbst bei

konnte, führt dazu, daß in diesem Augenblick die Vibra- einer Vorgabe einer exakten Rechteckfunktion die tat-

tion vollständig aufhört und somit das Ranungut entwe- sächliche Bewegung der Reaktionsmasse aufgrund der

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zu überwindenden Massenkräfte nur angenähert einer Rechteckfunktion entspricht. Ähnliches gilt auch für eine entsprechende Sägezahnfunktion.

Der Einsatz eines Funktionsgenerators bietet den weiteren Vorteil, daß mit einfachen Mitteln auch beim Schlagbetrieb dem Druckmittelstrom eine Pulsation aufgeprägt werden kann, so daß selbst beim Rückhub der Reaktionsmasse das einzutreibende Rammgut 16 einer Vibrationskraft ausgesetzt ist, so daß auch in dieser Zeit das das Rammgut umgebende Erdreich nicht zur Ruhe kommt, so daß selbst bei klein dimensionierten Geräten höhere Eindringtiefen und höhere Belastbarkeiten, beispielsweise für einen Gründungspfahl, erreicht werden. Die zusätzliche Pulsation des Druckmittels kann bei entsprechender Ausbildung des Umsteuerventils 35 unmittelbar über das Rücksteuerventil erzeugt werden, so daß beispielsweise beim Rückhub auch in »geöffnetem« Zustand der Steuerkolben des Umsteuerventiles oszilliert und so eine entsprechende Pulsation des Druckmittels bewirkt.

Auch wenn die vorteilhafteste Ausführungsform für den Signalgeber die Ausbildung als Wegaufnehmer darstellt, so kann es je nach Aufgabenstellung für die Ramm vorrichtung auch zweckmäßig sein, den Signalgeber als Geschwindigkeitsmesser oder aber auch als Beschleunigungsmesser auszubilden bzw. solche Geber zusäztlich anzuordnen. Kombiniert man nämlich mit der Steuereinrichtung einen »Rechner« 49, so können die gewonnenen Signale in jedem Fall in der für die Regelung über die Steuer- und Regeleinrichtung 45 erforderliehen Form zur Verfugung gestellt werden.

Vorstehend wurde die Arbeitsweise der Vorrichtung für das Eintreiben von Rammgut erläutert. Bei entsprechender Ansteuerung des Umsteuerventils 35 kann die Vorrichtung auch zum »Ziehen« beispielsweise von Spundwandbohlen eingesetzt werden. Hierbei wird unter gleichzeitigem Zug über das Hebezeug zunächst im Schlagbetrieb gearbeitet Das Umsteuerventil 35 wird hierbei so angesteuert, daß der »Schlaghub« nach oben gerichtet ist, also die Reaktionsmasse gegen das An-Schlagelement 23 schlägt, während der »Rückholhub« nach unten verläuft Sobald die Bohle 16 genügend gelockert ist, kann auf Vibrationsbetrieb umgeschaltet werden und die Bohle mit Hilfe des Hebezeuges vollständig gezogen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Eintreiben und Zishen von Rammgut, wie Pfählen oder dgl ins Erdreich durch die Einleitung periodisch, vorzugsweise in Längsrichtung auf das Rammgut wirkende Kräfte, bei dem das Ranungut zuerst einvibriert wird und bei dem bei Absinken der Eindringgeschwindigkeit des Rammgutes unter einen vorgegebenen Mindestwert die Kräfte so gesteuert werden, daß eine Reaktionsmasse schlagend auf das Rammgut einwirkt, d a durch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines hydraulischen Rammbären mit einer einzigen doppelt wirkenden, mit einer Reaktionsmasse verbundenen Kolben-Zylinder-Einheit zum Vibrieren und Schlagen bei Vibrationsbetrieb mit in etwa sinusförmig pulsierendem Druckmittelstrom ein Mindestwert entweder für die Amplitude oder für die Frequenz der Relativbewegung zwischen Reaktionsmasse und Kolben vorgegeben wird und daß bei Erreichen dieses Mindestwertes über die Steuereinrichtung ein Umsteuerventil so betätigt wird, daß der jeweilige andere Wert der Relativbewegung, Frequenz oder Amplitude verändert wird, und daß beim Obergang zur schlagenden Arbeitsweise gleichzeitig die aufgebrachte Schlagenergie ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Schlagbetrieb der für die Bewegung der Reaktionsmasse maßgeblichen unstetigen Weg-Zeit-Funktion eine vorzugsweise sinusförmige Funktion höherer Frequenz durch zusätzliche Pulsation des Druckmittelstromes überlagert ist

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagenergie über die Geschwindigkeit der Reaktionsmasse kurz vor dem Aufprall bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagenergie indirekt über den auf die Reaktionsmasse bei der Schlagbewegung im Arbeitszylinder wirkenden Hydraulikdruck bestimmt wird.

5. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die einen an einem Hebezeug aufhängbaren Tragrahmen und eine an eine Druckmittelversorgung angeschlossene Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, mit einer oben aus dem Zylinder herausragenden Kolbenstange, die am Tragrahmen elastisch aufgehängt ist, und einer unten aus dem Zylinder herausragenden Kolbenstange, die mit dem Rammgut verbindbar ist, wobei der Zylinder mit einer Reaktionsmasse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Aufhängung (7,8) der Kolbenstange (13) für eine Bewegung in Richtung auf das Rammgut (16) weich und in Gegenrichtung hart abgestimmt ist und daß das obere Ende der Kolbenstange (13) gegen den hart abgestimmten Teil der elastischen Aufhängung (7, 8) vorgespannt ist, daß am Tragrahmen (1) ein Hydrospeicher (31) befestigt ist, der über eine Zuleitung (29) einerseits mit der Druckmittelversorgung (42) und über eine weitere biegsame Leitung (34) mit einem Umsteuerventil (35) verbunden ist, daß das Umsteuerventil mit einer Steuereinheit (45) in Verbindung steht, die einen einstellbaren Funktionsgenerator (50) zur Erzeugung vorgebbarer Weg-Zeit-Funktionen für die Relativbewegung zwischen Reaktionsmasse (20) und Kolben (12) aufweist und daß ein zwischen Reaktionsmasse (12) und der Kolbenstange (13) wirksamer Signalgeber (40, 46) yorgesehen ist, dessen Signalausgang mit der Steuereinheit (45) in Verbindung steht

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (46) als Wegaufnehmer ausgebildet ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (46) als Geschwindigkeitsmesser ausgebildet ist

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsmasse (20) und/oder der Tragrahmen (1) mit Mitteln zur Befestigung von zusätzlichen Massen versehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionsmasse (20) balkenförmig ausgebildet ist

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Reaktionsmasse (20) und dem oberen Ende der Kolbenstange (13) wenigstens ein Führungsbolzen (26) als Verdrehungssicherung angeordnet ist, der gleichzeitig den beweglichen Teil eines als Wegaufnehmer dienenden Signalgebers (46) aufnimmt bzw. schützend umschließt