DE2846442C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Löchern im Erdreich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zürn Herstellen insbesondere lotrechter Löcher im Erdreich gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Das Einsetzen von Pfosten, Pfählen oder dergleichen ist eine insbesondere in der Landwirtschaft häufig vorkommende Arbeit die beim manueller· Setzen vieler Pfähle, wie zum Beispiel beim Anlegen von Rebkulturen, sehr zeitaufwendig ist

Es ist allgemein bekannt, daß Pfosten oder Pfähle mit Hilfe eines Schlagwerkzeugs direkt in das Erdreich eingerammt werden können, was jedoch nur bei entsprechend leichtem Boden möglich ist. Nachteilig ist, daß die Lochränder im Laufe der Zeit zerbröckeln, was die Standfestigkeit der Pfosten oder Pfähle erheblich vermindert.

Aus der US-PS 36 27 024 ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, bei der zum Herstellen eines Loches

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ein Werkzeug in das Erdreich eingetrieben wird. Der Pfosten oder Pfuhl wird in dieses Loch eingesetzt und muß in seiner Lage durch zusätzlich in das Loch einzubringende Stützmittel fixiert werden, zum Beispiel durch Eingießen von Beton. Dies erfordert jedoch zusätzliche Arbeitsgänge, die relativ umständlich »aid sehr zeitaufwendig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen insbesondere lotrechter Bodenlöcher anzugeben, das eine stabile Lage und eine hohe Siandftiiligkeit eines einzusetzenden Pfostens oder Pfahls auch über lange Zeit ohne zusätzliches Einbringen von Stützmitteln in das Loch gewährleistet Weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß verfahrensmäßig durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

Durch das gleichzeitige Aufbringen der Verdichtungskraft auf das das einzubringende Bodenloch umgebende Erdreich wird um das L.och über dessen ganze Höhe eine dicht geschichtete Bodenstruktur erzielt, so daß die Wände des Loches eine hohe Festigkeit erhalten. Ein in dieses Loch eingesetzter Pfosten oder Pfahl weist daher auch über längere Zeit eine hohe Standfestigkeit auf. Die Wände des Loches nehmen die beim Einsetzen oder Herausziehen eines Pfostens oder Pfahls auftretenden seitlichen Stöße auf ohne zu zerbröckeln, so daß auch ein Austausch von Pfählen das Bodenloch nicht zerstört Darüber hinaus kann für den jeweils einzusetzenden Pfosten oder Pfahl die Einsetztiefe bei gleicher Standfestigkeit wie beim genannten Stand der Technik auf ein Minimum verringert werden.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, durch die die gestellte Aufgabe vorrichtungsmäßig gelöst wird und das Einsetzen der Pfosten oder Pfähle sehr einfach und zeitsparend ausgeführt werden kann, ist im Anspruch 4 angegeben.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Nachfolgend ist die Erfindung anhand von verschiedenen Ausführungsformen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

F i g. la fine Schemadarstellung, d^:e die Arbeitsweise des in der Vorrichtung gemäß F i g. 1 verwendeten Vibrators erläutert,

Fig. Ib in wesentlich vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch einen Teil der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung,

F i g. 2 eine Seitenansicht der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie IH-III in F i g. 2 durch die Vorrichtung gemäß F i g. 1,

Fig.4 Steuervorrichtungen für eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 im Hinblick auf deren erfindungsgemäßes Arbeiten,

F i g. 5 einen Pfosten, der in ein gemäß der Erfindung geschaffenes Loch eingesetzt ist,

Fig.6 eine Draufsicht auf einen Schlepper, der als Trägerfahrzeug für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung dient,

F i g. 7 eine Seitenansicht der Darstellung gemäß Fig. 6,

Fig.8 in wesentlich vergrößertem Maßstab ein Detail der Vorrichtung pemäß F i g. 1 im Schnitt, und

F i g. 9 eine Schemadarstellung, die den Einsatz der in

Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zur Sphatfyng von in Linie liegenden Löchern zeigt

Die nachfolgend geschilderte ¥fBüuae.s^zmaäe «#r5f,i-htung ist bestimmt, um Bodenlöcher mit lotrech-

ten Achsen zu schaffen, in die nachfolgend Pfosten oder pfähle eingesetzt werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht dementsprechend einen wenigstens teilweise mechanisierten Ablauf des Setzens von Pfosten oder Pfählen und ist insoweit insbesondere

ίο im Bereich der Landwirtschaft einsetzbar.

Die Vorrichtung Ϊ20 wird üblicherweise an einem Schlepper 121 (Fig.6 und 7) herkömmlicher Bauart angebracht, und es sind an diesem auch die notwendigen Steuer- und Versorgungseinrichtungen vorgesehen, wie

is beispielsweise der Kompressor 122.

Die Vorrichtung 120 umfaßt einen horizontal liegenden Teleskopbalken 2, der ein Gehäuse 3 aufweist aus dem ein ausfahrbarer Teil <? herausragt der gegenüber dem Gehäuse 3 verschiebbar ist und zwar mittels eines doppeltwirkenden Zylinders 5, dessen Zylinder am Gehäuse 3 fixiert ist und dessen Komenstange am ausfahrbaren Teii 4 angebracht ist Das Gehäuse 3 weist im Querschnitt Rechteckform auf, und es sind an seiner Ober- und seiner Unterseite Ausschnitte vorgesehen, in denen Einsätze 7 angeordnet sind, d^e in das Gehäuseinnere hineinragen und Gleitlager bilden, die das ausfahrbare Teil führen. Die Einsätze 7 bestehen aus Bronze, Nylon oder einem anderen geeigneten Material, das einen geringen Reibkoeffizienten gegenüber dem Material des ausfahrbaren Teiles 4 aufweist

An der Oberseite des Gehäuses 3 sind ösen 8 vorgesehen, die von öffnungen 9 durchsetzt sind, weiche in Flucht zueinander liegen und parallel zum

Teleskopbalken 2 verlaufen. Die Ösen 8 und ihre öffnungen 9 ermöglichen die bezüglich einer Horizontalachse 2a verschwenkbare Anbringung des Teleskopbalkens 2 gegenüber dem Schlepper, und zwar derart daß der Lochdorn 1 im wesentlichen ui.terhajb des Schleppergestelles sowie zwischen den Vorderrädern 123 und den hinteren Rädern 124 sowie vor dem Leitrad 125 angeordnet ist

An einer Seite 3a des Gehäuses 3 des Teleskopbalkens 2 sind ösen 10 vorgesehen, zwischen denen das Ende der Kolbenstange 11 eines doppeltwirkenden Zylinders 12 verschwenkbar gehalten ist dessen in der Zeichnung freies und dem Zylindergehäuse 14 zugeordnetes Ende 13 an einer Seite des Schleppergestells abgestützt ist, und zwar beispielsweise an der bezogen auf die Motorhaube 126 rechten Schlepperseite. Der Zylinder 12 ermöglicht die Verschwenkung des Teleskopbalkens und damit auch der ganzen Vorrichtung um die Horizontalachse 2a. De' ausfahrbare Teil 4 des Tekskopbalkens 2 ist über eine Horizontalachse IS, die benachbart in dem freien Ende des ausfahrbaren Teiles 4 liegt, mit den Schenkeln 16 und 17 eines U-förmigen Profils 18 verbunden, das insgesamt eine Vertikallage einnimmt Der Steg 19 des Profils 18 liegt gugen die Außenseite 20a einer Führung 20 an, die ebenfalls vertikal ist und die in der Draufsicht Rechteckform hat.

An dem ausfahrbaren Teil 4 des Teleskopbalkens 2 ist weiterhin an seinem freien Er.de das Gehäuse 21 eines doppeltwirkenden Zylinders 21 angelenkt dessen Kolbenstange 23 schwenkbar mit der Außen-eitc 20a der Führung 20 verbunden ist. Im Inneren der FLlimng 20 sind längs der vertikalen Kanten Führungsleisten ~4 aus einer; einen geringen Reibwert aufweisenden

' Material angeordnet, und zwar beispielsweise aus Bronze oder einem Kunststoff. Sie dienen dazu, die Längsverschiebung der Profilbalken 25 und 26 zu erleichtem. Die Balken 25 und 26 weisen jeweils ein Rechteckprofit auf, und sie sind an ihrem oberen Ende über eine horizontale Platte 27 verbunden, von der eine Vertikalplatte 28 nach unten ragt, die teilweise die Stirnseiten 25a und 26a der Profilbalken 25 und 26 überdeckt, die dem Teleskopbalken 2 zugewandt sind.

Im unteren Bereich sind die Profilbalken 25 und 26 durch eine Horizontalplatte 30 verbunden, die eine öffnung 3! als Durchgangsöffnung für den Lochdorn 1 aufweist. An der Außenseite 29 der Vertikalplatte 28 sind zwei vertikale Laschen 32 vorgesehen, zwischen denen schwenkbar das obere Ende einer Kolbenstange 33 eines doppeltwirkenden Zylinders 34 angelenkt ist, dessen unteres, dem Zylindergehäuse 35 zugeordnetes Ende um eine Horizontal achse 36 schwenkbar am Schenkel iö des ü-Profiles is angeienki ist.

Zwischen den Profilbalken 25 und 26 ist vertikal verschiebbar als Antriebsvorrichtung ein Vibrationshammer 37 angeordnet, der den Lochdorn 1 beaufschlagt. Der Vibrationshammer 37, der als solches bekannt ist, wirkt so auf den Lochdorn 1, daß dieser periodisch von nach unten gegen den Boden gerichteten Kräften beaufschlagt ist. Der Vibrationshammer 37 umfaßt Abschalteinrichtungen, die hier nicht dargestellt sind und die einen Anschlag umfassen. Automatisch abgeschaltet wird, wenn der dem Vibrationshammer zugeordnete Anschlag in Kontakt mit der Oberseite der Horizontalplatte 30 kommt. Bei einer solchen Ausgestaltung ist für den Lochdorn 1 keine besonders große Länge erforderlich, wenn der Anschlag an der Unterseite des Gehäuses des Vibrationshammers 37 angeordnet ist. In diesem Fall braucht die Länge des Lochdornes 1 im wesentlichen nur der erwünschten Lochtiefe des mit dem Lochdorn zu schaffenden Loches entsprechen.

Der Oberteil des Vibrationshamnv.rs 37 ist mit einer Horizontalplatte 38 verbunden, die ebenfalls zwischen den Profilbalken 25 und 26 angeordnet ist. Die Platte 38 weist Führungskanten 39 auf, die so gelegt sind, daß sie lediglich Vertikalbewegungen der Platte, und damit auch des Vibrationshamrners 37 gegenüber den Profilbalken 25 und 26 zulassen. Die Oberseite der Platte 38 ist mit ösen 4P versehen, über die die Kolbenstange 41 eines vertikalen Zylinders 42 mit der Platte 38 verbunden ist Aufgabe des Zylinders 42 ist es, die zum Herstellen eines Loches mittels des Lochdornes 1 notwendige vertikale Verschiebbarkeit des Vibrationshammers 37 zuzulassen.

Im oberen Bereich der Profilbalken 25, 26 sind an ihren Außenseiten 256, 266 mit 43 und 44 bezeichnete Vibratoren gleichen Aufbaues angebracht Die Vibratoren 43 und 44 sind als solche bekannt Jeder von ihnen umfaßt eine Schwungmasse ais Unwucht, mit 436 und 44b in Fi g. la bezeichnet, die um eine Horizontalachse 43a, 44a drehbar ist Jede der Schwungmassen ist im Hinblick auf die Unwucht unsymmetrisch ausgebildet Beide Schwungmassen werden mit gleicher Geschwindigkeit aber gegensinnig angetrieben. Ihre Achsen liegen parallel. Die Resultierende der von den gegenüberliegend angeordneten Vibratoren 43 und 44 erzeugten Schwingungen hat nur eine vertikale Komponente. Die Vibratoren 43 und 44 sind mit einem Reaktionsteil 45 verbunden, über das die Verdichtungskräfte verstärkt werden sollen, die von den Vibratoren ausgehen. Der Reaktionsteil 45 umfaßt eine viereckige Horizontalplatte 46, die mit einer zentralen öffnung 47 versehen ist, durch die sich das Gehäuse des Zylinders 42 erstreckt. Nahe ihren Ecken ist die Hoiizontalplatte 46 mit weiteren Öffnungen 48 (F i g. 1 b) versehen, durch die sich quer zur Platte vertikale Stangen 48a erstrecken, die in ihrem unteren Bereich an einer Horizontalplatte 49 befestigt sind, die ihrerseits fest mit der Horizontalplatte 27 verbunden ist Die Horizontalplatte 49 weist zentral an ihrer Oberseite einen Ansatz

ίο 50 auf, der über eine entsprechende Öffnung 50a vom Gehäuse des Zylinders 42 durchsetzt ist. Die Horizontalplatte 46 ruht auf dem oberen Rand des Ansatzes 50. Die Stangen 48a stehen über die Horizontalplatte 46 nach oben über und sind an ihrem oberen Ende mit einem Gewinde 48i> versehen, auf dem eine Mutter 48c sitzt Eine Feder 48c/ umgibt die Stange 48a zwischen der Oberseite der Horizontalplatte 46 und der Mutter 48c wobei eine Unterlagsscheibe 48e zwischen der

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48c angeordnet ist

Wenn die Vibratoren im Verlauf jeweils einer halben Periode eine nach oben gerichtete Kraft ausüben, dann wird die insoweit verschiebbare Platte nach oben angehoben, und die Federn 48c/ sind gespannt Wenn über die nächstfolgende Halbperiode die Vibratoren eine nach unten gerichtete Kraft ausüben, dann überlagert sich dieser nach unten gerichteten Kraft, die die Verdichtung bewirkt, die von der Platte 46 beim Zurückfahren gegen den Ansatz 50 und die von den Federn 48c/abgegebene Kraft. Es ergibt sich demzufolge eine Vergrößerung der Kräfte, die von den Vibratoren unmittelbar ausgeübt werden.

Unter der die Querverbindung zwischen den unteren Teilen der Profilwalzen 25 und 26 bilde-.idsn Horizontal platte 30 ist eine Platte 51 fixiert, ·ί·>. ?ir,e Öffnung aufweist. <ier?n Farm und Dimensionen dem Querschnitt des sie durchsetzenden Lochdornes 1 angepaßt sind. Unterhalb der Platte 51 sind vier Bodenverankerungen vorgesehen, von denen in F i g. 1 lediglich die Bodenverankerungen 52 und 53 sichtbar sind. Im Ausführungsbeispiel weist die Platte 51 im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Sie bildet den mit dem Boden zusammenwirkenden Teil der Verdichtungseinrichtungen, über die der Boden um das durch den Lochdorn zu schaffende Loch verdichtet werden so!:, weshclb sie euch ais »Stampfschuh oder Druckfuß« bezeichnet wird.

An der Außenseite 20b der kastenförmi^n Führung 20 ist eine Steuer- und Überwachungs-Vorrichtung 55

so zum Erfassen und Einsteuern der Vertikallage des Lochdomes ί vorgesehen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt die Vorrichtung 55 ein Zyündergehäuse 100 (F i g. 8), das an der Führung 20 befestigt ist Das Zylindergehäuse 100 weist einen ebenen Boden 102 auf und steht normalerweise lotrecht Es ist durch einen Deckel 103 mit einem Rand 104 verschlossen. In einer Ausnehmung 105 des Deckeis, die achsgleich zur Achse des Gehäuses liegt, ist ein Kugelgelenk angeordnet, dessen Gehäuseteil 106 deckelfest ist und dessen Kugel 107 mit der starren Stange 108 eines Pendels 109 formschlüssig verbunden ist Die Ausnehmung 105 steht mit dem Inneren des Zylindergehäuses 100 über eine zu diesem koaxiale Öffnung 110 in Verbindung, die im Durchmesser weit kleiner als die Ausnehmung ist und die Durchführung der Stange 108 ermöglicht Letztere ist nach unten durch einen Massekörper 111 verlängert, der Teil des Pendels ist Der Massekörper liegt im ölbad 112 — das

Öl füllt den unteren Teil des Zylindergehäuses 100 — und es werden so die Pendelbewegungen gedämpft.

Oberhalb des durch die Teile 106 und 107 gebildeten Gelenks zeigt die Stange 108 ein weiteres Kugelgelenk 113, über das die Stange 108 mit einem Steuerschieber verbunden ist, der verschieblich im Inneren des Gehäuses US angeordnet ist, das auf der Oberseite des Decki.s 103 befestigt ist. Die Verschieberichtung des Steuerschiebers ist somit immer senkrecht zur Achse des Zylindergehäuses 100.

Unterhalb der genennten Gelenkverbindung ist ebenfalls ein Kugelgelenk 116 vorgesehen, über das die Stange 108 mit einem zweiten Steuerschieber verbunden ist, der in einem Gehäuse 115a verschiebbar ist, welches am Boden der Ausnehmung 105 fixiert ist. Der Versatz des letztgenannten Steuerschiebers erfolgt ebenfalls immer senkrecht zur Achse des Zylindergehäuses und zusätzlich auch senkrecht zur Verschieberioiiiung des erstgenannten Steuer äCnicucf 5.

Der Unterteil des Massekörpers Ul umfaßt eine Kerbe 117, die mit einem Haltestift 118 zusammenwirken kann, der durch das Ende einer Kolbenstange 119 gebildet ist, die einem am Boden 102 des Zylindergehäuses 100 befestigten Stellzylinder zugehört und über die der Massekörper 111 und damit das Pendel gegenüber dem Zylindergehäuse 100 zu fixieren sind.

Über die erstgenannte, das Gehäuse 115 umfassende Steuerschiebereinheit ist der Zylinder 12 ansteuerbar, während die zweite, das Gehäuse 115a umfassende Steuerschiebereinheit den Zylinder 22 steuert Durch das Zusammenwirken der beiden Zylinder und deren vorgeschilderte Ansteuerung wird erreicht, daß die Achse des Zylindergehäuses 100 stets lotrecht ausgerichtet ist und in entsprechender Weise auch der Lochdorn 1.

An der vertikalen Stirnseite 20cder Führung 20 ist ein Vertikalträger 60 angebracht, der eine zweite Bohrvorrichtung 61 trägt Diese Bohrvorrichtung 61 ist im Vergleich zur eingangs geschilderten, den Lochdorn 1 umfassenden leistungsfähiger und umfaßt einen Bohrer 62, also ein drehbares Bohrorgan. Die Achse des Lochdornes 1 und die Achse 62a des Bohrers 62 liegen in der Horizontalprojektion auf einer zur Verschieberichtung des ausfahrbaren Teiles 4 des Teleskopbalkens 2 Parallelen, bevorzugt der Mittelachse des Teleskopbalkens 2. Der Verschiebeweg des ausfahrbaren Teiles 4 in Richtung des Pfeiles F ist zumindest so groß wie die Distanz zwischen der Achse des Lochdornes 1 und der Achse 62a des Bohrers.

Aus den F i g. 1 und 3 ist ersichtlich, daß der Zylinder 22 versetzt zur Symmetrieebene der Profilbalken 25 und 26 der Führung 20 angeordnet ist

Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Herstellung von Bodenlöchern ist die folgende.

Mittels des Schleppers 121 wird zunächst der Lochdorn 1 oberhalb der Stelle plaziert, an der das Loch geschaffen werden soll. In dieser Postition wird anschließend die vertikale Lage des Lochdorns 1 mit Hilfe der VorrLii^ -- 55 überprüft und gegebenenfalls hergestellt Weicht die Lage des i~«Jvi~—*s 1 von der Vertikalen ab, so werden die Zylinder 12 asd H selbsttätig angesteuert, wie vorstehend beschrieben wurde, um ausgehend von den über das Pendel der Vorrichtung 55 bestimmten Weiten den Lochdorn 1 auf die Vertikale auszurichten. Ober den Zylinder 12 kann dabei der Teleskopbalken 2 um die horizontale Achse la verschwenkt werden, während über den Zylinder 22 der Winkel zwischen dem Teleskopbalken und der Führung des Lochdornes 1 einstellbar ist

Im Verlaufe dieser Operationen wird der Lochdorn 1 über den Zylinder 42 gegenüber den Platten 30 und 51, wie in F i g. 2 gezeigt, angehoben.

Ist der Lochdorn vertikal ausgerichtet, so wird die Kolbenstange 33 des doppeltwirkenden Zylinders 34 teilweise in das Zylindergehäuse zurückgezogen, um die Profilbalken 25 und 26 abzusenken und schließlich die als Stampfschuh dienende Platte 51 in Anlage zum Boden zu bringen. In diesen greifen dann die Bodenverankerungen ein, von denen lediglich zwei mit 52 und 53 bezeichnete in F i g. 1 sichtbar sind, und es kann nun über den Zylinder 34 unter Vermittlung des Stampfschuhes 51 im Bereich um das zu schaffende Loch eine Druckkraft gegen den Boden ausgeübt werden.

Im folgenden wird der Zylinder 42 freigegeben, so daß der Vibrationshammer 37 aufgrund seines Gewich-

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berührt. Danach werden der Hammer 37 und die Vibratoren 43 und 44 in Betrieb gesetzt.

Bei diesen Gegebenheiten treibt der Lochdorn nachfolgend ein Loch in den Boden, und zwar unter gleichzeitiger Belastung des Bodens über den Stampf schuh 51 um das zu schaffende Loch, wobei der Boden zwar ständig belastet ist, die Größe der Betastung aber periodisch schwankt

Einem Ausführungsbeispiel zufolge liegt die Frequenz der Verdichtungs-Belastungsschwankungen, die durch die Vibratoren 43 und 44 erzeugt werden, zwischen etwa 1 und 100 Perioden pro Sekunde. Diese Frequenz ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel größer als die Frequenz der am Lochdorn 1 gegebenen Lastwechsel. Erreicht der nicht dargestellte Anschlag des Vibra tionshammers 37 den durch die Oberseite der Horizontalplatte 30 gebildeten Gegenanschlag, so wird die Arbeit des Vibrationshammers unterbrochen. Der genannte Anschlag ist in vertikaler Richtung in einer Distanz zum Ende des Lochdornes 1 angeordnet, die im wesentlichen der Tiefe des zu schaffenden Loches entspricht. Die Vibratoren 43 und 44 werden nach dem Hammer 37 abgeschaltet und es wird dann der Zylinder 42 dahingehend beaufschlagt, daß der Hammer 37 wieder angehoben wird und damit auch der Lochdorn 1 aus dem Boden gezogen wird, wobei der Stampfschuh zunächst noch in Anlage zum Boden bleibt Dieser wird anschließend über den Zylinder 34 vom Boden abgehoben.

Die Bohrvorrichtung 61 mit dem Bohrer 62, deren

so Leistung wesentlich größer ist als die der Vorrichtung 120 mit dem Lochdorn 1, wird benutzt, wenn die Leistung der mit dem Lochdorn arbeitenden Vorrichtung nicht ausreicht, zum Beispiel bei einem örtlich felsigen Boden. In diesem Fall wird der Hydraulikzylin der 5 in dem Sinne druckbeaufschlagt, daß der ausfahrbare Teil 4 des Teleskopbalkens 2 in Richtung

• des Pfeiles F aber einen Weg verfahren wird, der dem

Abstand entspricht, der zwischen den vertikalen Achsen

des Lochdornes 1 und des Bohrers 2 liegt, so daß nach Verfahren des Teiles 4 in Richtung des Pfeiles F der P^hrer 62 die Stelle des Lochdornes 1 einnimmt Nach Fertigstellung des I -veh?? mit Hilfe des Bohrers 62 wird der verfahrbare Teil 4 in Gegenrichim?g, =dsc entgegengesetzt zum Pfeil F verfahren, um den Lochdorn in seine

es Ursprungslage zurückzubringen und die Herstellung des Loches zu beenden.

Es kann vorteilhaft sein, vor Rückführung des Teiles 4 in die Lage, in der der Lochdorn wieder seine

Ausgangsstellung einnimmt, eine hier nicht dargestellte Blaseinrichtung in Betrieb zu nehmen, um das mit dem Bohrer 62 geschaffene Loch mittels Druckluft von Gesteinstücken zu reinigen.

F i g. 4 zeigt als Beispiel die Einrichtungen zur Versorgung der Zylinder 42 und 34 sowie des Vibrationshammers 37. Dargestellt ist in F i g. 4 hierbei zusätzlich der Kolben 70 des Zylinders 34. Der Kolben 70 ist innerhalb des Zylindergehäuses 35 verschiebbar und nimmt die Kolbenstange 33 mit. Der untere Teil des Zylindergehäuses 35 weist einen ölzuflußanschluß 71 auf, während am oberen Teil des Zylindergehäuses 35 ein Druckluftzufuhranschluß 72 vorgesehen ist. Dargestellt ist ferner der Kolben 73 des Zylinders 42, der innerhalb des Zylindergehäuses 42a liegt. Der Kolben 73 ist formschlüssig mit der Kolbenstange 41 verbunden. Oben ist das Zylindergehäuse 42a mit einem Druckluftzufuhranschluß 74 versehen, während am unteren Ende des Zylindergehäuses 42a ein Ölzufuhranschluß 75 vorgesehen ist.

Der Vibrationshammer 37 ist über Druckluft zu betätigen, und zur Zuführung der in einem Kompressor erzeugten Druckluft ist ein Element 76 vorgesehen, das die Druckluft an den Anschluß 76a liefert Das Element 76 versorgt gleichermaßen auch die Drucklufizufuhranschlüsse 72 und 74 der Zylinder 35 und 42a, und zwar über entsprechende Versorgungsleitungen 77 und 78.

Die Zuführung von öl zum Anschluß 71 hat zur Folge, daß der Kolben 70 über eine Kraft Fi nach oben beaufschlagt wird und daß, wie schon gesagt, die die Profilbalken 25 und 26 umfassende Einheit, der Stampfschuh 51 und der Vibratorhammer 37 angehoben werden. Wird die Beaufschlagung mit Drucköl unterbrochen, so senkt sich die Einheit, und zwar aufgrund des Eigengewichtes, so weit, bis der Stampf schuh 51 Bodenberührung hat. Um die bodenseitige Druckbeaufschlagung zu erhöhen, wird der Zylinder 35 über den Drjckluftzufuhranschluß 72 mit vom Kompressor 76 gelieferter Druckluft beaufschlagt. Es ergibt sich hierdurch auf die Oberseite des Kolbens 70 eine Kraft F₂. Auch wenn diese Kraft verhältnismäßig gering ist, so kann doch ein ausreichender Kontakt des Stampfschuhes 51 mit dem Boden gewährleistet werden.

Die Zufuhr von öl durch den Anschluß 75 in das Zylindergehäuse 42a ermöglicht das Anheben des Lochdornes 1, indem auf die Unterseite des Kolbens 73 eine Kraft F« ausgeübt wird. Um den Kolben wieder abzusenken, wird der Öldruck abgebaut, so daß die Kraft F* entfällt Der Vibrationshammer kann sich dann aufgrund seines Eigengewichtes senken. Wird Druckluft über den Anschluß 74 zugeführt, so wird die Eindringgeschwindigkeit des Lochdornes 1 in den Boden dank der dadurch gegebenen Kraft F₃ vergrößert, wobei diese Kraft nach unten gerichtet ist und auf die Oberseite des Kolbens 73 wirkt Die Kraft F₃ wird während der Arbeit des Vibrationshammers 37 auf einem konstanten Wert gehalten. Es hat sich dabei gezeigt, daß bei Aufbringen der durch Druckluftbeaufschlagung bedingten Kraft F₃ die Vorrishia&g nur wenig unerwünschten Vibrationen unterliegt Die Vergrößerung der Eindringgeschwindigkeit des Lochdornes 1 in den Boden hai weiter die Folge, daß in weitgehendem Maße die Wirkung der von der Antriebsmaschine des Schleppers erzeugten Schwingungen auf den Lochdorn 1 verringert wird.

Im Hinbück auf den zu wählenden Druck für das ö!, das Ober die Anschlüsse 71 und 75 den Gehäusen 35 und 42a der Zylinder 34 und 42 zugeführt wird, ist folgendes zu berücksichtigen: Wenn die Einheit, die durch die Profiiba'kftn 2"> und 26 und den Vibratorhammer 37 gebildet ist, angehoben werden können soll, so muß die Kraft Fi größer als das Gewicht dieser Einheit gegebenenfalls zuzüglich der Kraft Fi sein, wenn die Oberseite des Kolbens 70 druckluftbeaufschlagt ist und wenn diese Druckluftbeaufschlagung aufrechterhalten bleibt. Zum Anheben des Vibratorhammers 37 muß die Kraft F₄ größer sein als das Gewicht des Vibratorhammers einschließlich Lochdorn 1 zuzüglich einer etwa gegebenen Kraft F₃.

Das geschaffene Loch ist gut kalibriert, sein Querschnitt hat also vorgegebene Formen und Dimensionen, die der Außenkontur des Lochdornes 1 entsprechen. Der Boden 65 (Fig.5) ist um das geschaffene Loch gut verdichtet. Darüber hinaus liegt die freie Oberfläche 66 des Bodens um das Loch unterhalb der freien Oberfläche 67 des nicht verdichteten Bodens, und zwar aufgrund der bei der Schaffung des Loches eintretenden Bodenverdichtung, in die dadurch gegebene Bodenmulde kann nach Setzen des Pfostens 69 Beton 68 eingegossen werden, um die Befestigung des Pfostens 69 weiter zu verbessern.

Eine weitere Folge der guten Verdichtung des Bodens ist, daß der Lochdorn 1 aus dem geschaffenen Loch, das die Form des Lochdornes 1 hat, ohne Schwierigkeiten herauszuziehen ist, selbst wenn der Lochdorn keine Hülle aufweist.

Der Boden ist gut verdichtet über die ganze Höhe des Loches und insbesondere benachbart zur freien Bodenoberfläche. Hierzu tiägt bei, daß die die Verdichtung bewirkende Kraft niemals Null ist Das so geschaffene Loch bildet weiter für das Unterteil von Pfosten oder Pfählen eine Aufnahme, deren Seitenwände nicht oder nur wenig im Laufe der Zeit zerbröckeln, ungeachtet seitlicher Kräfte, die auf die Wände des Loches wirksam werden und beispielsweise durch Windkräfte bedingt sind. Darüber hinaus kann die Einsetztiefe für die Pfosten oder Pfähle auf ein Minimum reduziert werden.

Die Verankerung des Stanipfschuhes 51 mittels der als Bodenverankerungen 52, 53 etc. dienenden Spitzen gibt der Vorrichtung den notwendigen Halt und sorgt für eine präzise Lag*.

Der Zylinder 22 ist wie bereits erwähnt gegenüber der Symmetrieebene der Profilbalker. 25 und tS und der Führung 20 seitlich versetzt Genauer gesagt nimmt er eine Lage ein, in der er gegenüber der Vertikalen versetzt ist die durch den Schwerpunkt von Führung 20, Profilbalken 25 und 26 sowie Vibrationshammer 37 verläuft Es hat sich gezeigt, daß eine solche Anordnung für den Zylinder 22 es ermöglicht das durch die verschiedenen Drehachsen der Vorrichtung bedingte Spiel auszugleichen.

An den Seiten 206 und 20c/ der Führung 20 sind Behälter 130,131 (F i g. 1 und 3) angebracht von deren Unterseite jeweils ein Ausgangs-Rohransatz 132 herabragt über den Wasser zur Befeuchtung des Bodens auf die Stelle Zu spritzen ist, an der das jeweilige Loch geschaffen wenieti soil. Diei&s Wasser wird den Behältern 130, 131 über Schläuche zugeführt, die von einem Vorratsbehälter 134 ausgehen, der, wie Fig.6 und 7 zeigen, am Schlepper angeordnet ist

An der Seite 25b des Profilbalkens 25 ist eine Platte 140 angebracht, von der ein Teil nach der vom TeleskopbaJken 2 abgewandten Seite über den Profübalken 25 hinausragt, wobei dieser Teil der Platte 140 eine Markierung 141 in Form eines vertikalen Striches

aufweist.

Wie aus F i g. 9 ersichtlich, erleichtert eine solche Markierung die Schaffung von auf einer geraden Linie liegenden Löchern vor Aufnahme der Pfosten oder Pfähle. Hierzu wird ein Laser 142 über einen Bfigel 143 an einer Seite eines Pfahles 144 befestigt, der in das erste auf der Linie liegende Loch eingesetzt ist, und der Laser-Strahl ist horizontal und parallel zu der geraden Linie ausgerichtet, die durch die Achsen der einzusetzenden Pfähle bestimmt ist. Die jeweils richtige Lage für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dann gegeben, wenn der Lichtpunkt des Strahles die Markierung 141 trifft. Die entsprechende Verstellung der Vorrichtung wird mit Hilfe des Zylinders 5 vorgenommen. Der Abstand, der die Markierung 141 von der Projektion der Achse des Lochdornes auf die Platte 140 trennt, entspricht der Distanz, die zwischen der Achse des zu setzenden Pfostens oder Pfahles und dem Laser-Strahl in der Projektion auf dem Boden gegeben ist.

Die beiden L'ohrvorrichtungen, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden, können beliebigen Typs sein. So kann beispielsweise, abweichend vom Geschilderten, anstelle der Bohrvorrichtung 61 mit dem Boh^rer 62 ein anderer Schlagbohrer Verwendung finden.

Eine weitere erfindungsgemäße Abwandlungsmöglichkeit besteht darin, den den Vibrationshammer S/ abschaltenden Anschlag nicht, wie vorstehend geschildert, im unteren Bereich des Hammers vorzusehen, w> er mit der Oberseite der Horizontalplatte 30 zusarr.men-

s wirkt, sondern diesen Anschlag oberhalb der Oberkante der Führung 20 anzuordnen und ihn mit :inim nicht gezeigten Vorsprung oder Anschlag zusammenwirken zu lassen, der an dem Profilbalken 25 odsr 26 angebracht ist. Die Lage des Versprungs oder

to Anschlags ist dabei bevorzugt in Höhenrichtung einstellbar.

In weiterer Abwandlung der Erfindung kann auf die Vibratoren 43 und 44 verzichtet werden, wenn zn·· Erzeugung der wechselnden, für die Verdichtung des Bodens notwendigen und auf den Stampfschuh wirkenden Kräfte die Vibrationen ausgenutzt werden, die aus der Arbeit des Vibratorhammers 37 resultieren.

Die erfhdungsgemäße Vorrichtung ist des weiteren ohne wesentliche Abänderungen auch zur Schaffung nicht lotrechter Bodeniöcher geeignet.

In den Rahmen der Erfindung fällt auch, daß der Boden um den Pfosten oder Pfahl im wesentlichen über die ganze Länge des Loches im Boden gegenüber dem Boden der Umgebung wesentlich stärker verdichtet ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen insbesondere lotrechter Löcher im Erdreich zum Setzen von Pfosten, Pfählen oder dergleichen, bei dem die Löcher von der Erdoberfläche aus in das Erdreich eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Loches zusätzlich das das Loch umgebende Erdreich durch eine zur Lochachse im wessailichen parallele Kraft verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungskraft periodisch Ober die Zeit variiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungskraft einen Minimalwert größer als Null hat

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem von einer Antriebsvorrichtung zur Herstellung eines Loches im Erdreich antreibbaren Werkzeug, dadurch gektrjizeichnet, daß der Vorrichtung (120) zur Herstellung des Loches ein auf der Erdoberfläche rund um das Werkzeug (1) abstützbarer Druckfuß (51) mit einer eine vertikal nach unten gerichtete Verdichtungskraft abgebenden Antriebseinrichtung (43, 44) zugeordnet ist, wobei die Antriebsvorrichtung (37) zum Antreiben des Werkzeugs (1) und die Antriebseinrichtung (43, 44) des Druckfußes (51) gleichzeitig in Betrieb setzbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung des Druckfußes (51) aus tiner Vibrationseinrichtung (43,44) mit zwei um je eine horizont*.* Achse (43a, 44a^ rotierenden Schwungmtssen (436. 44ty besteht, die eine Unwucht bilden, deren au-' den Druckfuß (51) wirkende resultierende Kraft im wesentlichen vertikal und über der Zeit periodisch schwankend gehalten ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfuß (51) an einem Träger (25, 26) befestigt ist der mit einem gegen die Kraft einer Feder (48d) translatorisch zum Träger (25, 26) verschiebbaren Reaktionsteil (45) in Verbindungsteht, das die in einer Halbperiode vertikal nach oben gerichtete resultierende Vibrationskraft speichert und in der folgenden Halbperiode, in der die resultierende Vibrationskraft vertikal nach unten gerichtet ist, an den Druckfuß (51) abgibt

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, mit einem Lochdorn als Werkzeug zur Herstellung des Loches, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus twe parallelen Profilbalken (25, 26) besteht, zwischen denen als Antriebsvorrichtung für den Lochdorn (1) ein Vibrationshammer (37) gleitbar geführt ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfuß (51) eine mit den Profilbalken (25, 26) verbundene Platte mit einer zentralen öffnung (31) ist, durch die der Lochdorn (1) durchtritt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesentlichen senkrechter Zylinder (34) mit seinem Gehäuse (35) an einem höhenfesten Teil der Vorrichtung (120) für das Werkzeug zur Herstellung des Loches festgelegt ist, dessen Kolbenstange (33) mit dem Druckfuß (51) zum Aufbringen einer senkrecht nach unten gerichteten Kraft verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,

zur Anordnung auf einem Schlepper, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (25, 26) des Druckfußes (51) durch eine mit einem Teleskopbalken (2) in einer etwa vertikalen Ebene schwenkbar verbundene Vertikaifflhrung (20) gehalten ist, daß der Teleskopbalken (2) um eine horizontale Längsache (2a; schwenkbar am Schlepper (121) befestigt ist, wobei ein die Schwenkbewegung ausführender Schwenkzylinder (12) mit seinem Gehäuse (14) am

ίο Schlepper (121) und mit seiner Kolbenstange (11) mit Abstand von der Längsachse (2a) am Teleskopbalken (2) befestigt ist, und daß zwischen der Vertikalführung (20) und dem Teleskopbalken (2) ein Zylinder (22) zur Einstellung des Schwenkwinkels angeordnet ist

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß eine die Abweichungen des Werkzeugs (1) aus der lotrechten Lage registrierende Steuer- und Überwachungsvorrichtung (55) vorgesehen ist, durch deren Einwirken auf den die Schwenklage des Teleskopbalkens (2) bestimmenden Zylinder (12) und den den Winkel zwischen Vertikalführung (20) und Teleskopbalken (2) bestimmenden Zylinder (22) das Werkzeug lotrecht ausrichtbar ist

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet daß die Antriebsvorrichtung (37) für das Werkzeug (1) zur Herstellung des Loches selbsttätig von einer Einrichtung in einer Lage des Werkzeugs (1) abschaltbar ist die durch eine bestimmbare Länge des Werkzeugs (1) unterhalb der Unterseite des Druckfußes (51) vorgebbar ist

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß eine zusätzliche Bohrvorrichtung (61) mit größerer Leistung als die Antriebsvorrichtung (37) für das Werkzeug (1) vorgesehen ist, die zusammen mit der Antriebsvorrichtung (37) für das Werkzeug (1) an dem Teleskopbalken (2) in dessen Längsrichtung hintereinander befestigt sind, wobei der Teleskopbalken (2) zumindest um einen den Abstand der vertikalen Achse der Bohrvorrichtung (61) und der vertikalen Achse des Werkzeugs (1) der Vorrichtung (120) entsprechenden Weg ausfahrbar ist