DE3608732A1 - Vorrichtung zum einbringen und/oder herausziehen eines bauprofils - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen und/oder Her­ ausziehen von Bauprofilen in Form von Kanaldielen, Spundwandelementen oder dergleichen, in das oder aus dem Erdreich, mit einem als Vibro­ hammer ausgebildeten schwingungsfähigen System, bestehend aus einem über Federelemente in einem Gehäuse gelagerten Erreger, welcher mittels einer Klemmvorrichtung mit dem zu bewegenden Bauprofil schwingungsmäßig verbindbar ist.

Zum Eintreiben von Spundwänden, Kanaldielen oder allgemein Rammprofilen werden Vibratoren oder Rammen verwendet, welche auf einem Führungs­ gestell oder Mäkler verschiebbar angeordnet sind. Das einzutreibende Ramm- oder Bauprofil wird von einer Klemmvorrichtung erfaßt und unterhalb des Vibrators festgelegt. Eine solche Vorrichtung geht beispielsweise aus der DE-OS 33 38 144 hervor.

Es sind auch Klemmvorrichtungen bekannt, welche eine durchgängige Profileinführung aufweisen, so daß das Bauprofil mit Hilfe einer Hebevorrichtung in die Profileinführung gehoben und durchgefahren wird, bis es zum Erdreich die erforderliche Höhe erhält, um eingetrieben werden zu können. Während des Arbeitsvorganges rückt die Klemm­ vorrichtung beim Einführen des Bauprofils in das Erdreich sukzessive bis zum oberen Ende des Bauprofils vor.

Es sind ferner Vibrationssysteme bekannt, welche auch als Schlaghammer eingesetzt werden können, in dem die Spannvorrichtung geöffnet wird und auf das obere Ende des Bauprofils schlägt. Auf diese Weise lassen sich die Stahlprofile zwar schlagend in das Erdreich einbringen, jedoch nicht aus dem Erdreich austreiben. Aber gerade hierzu werden oftmals größere Kräfte benötigt, weil die Haftung zwischen Bauprofil und Erd­ reich im Laufe der Zeit, in der sich ein Bauprofil im Erdreich befindet, durch Korrosion, Rostentwicklung, Verdichtung des Bodens und dergleichen zunimmt.

Um den größeren Energieaufwand beim Herausziehen des Bauprofils, insbesondere zur Überwindung der großen Haftreibung aufbringen zu können, bedingen die bekannten Systeme zusätzliche Hilfsmittel, wie z. B. schwere reine Schlagsysteme, große Freireiter, spezielle Hubvor­ richtungen und dergleichen. Neben den zusätzlichen Kosten für die Ge­ räte, dem zusätzlichen An- und Abtransport und die Arbeitszeit, ergeben sich noch weitere Nachteile. So ist der Einsatz derartiger Geräte aufgrund der örtlichen Gegebenheiten, insbesondere bei Bauten in der Stadt, oftmals nicht oder nur sehr schwer möglich. Ferner ist der Einsatz solcher Geräte mit einer großen und störenden Lärmentwicklung verbunden.

Wird ein Bauprofil in das Erdreich getrieben, so haftet seine Ober­ fläche an den angrenzenden Flächen des Erdreiches. Für die Überwindung dieser Haftreibung ist eine bestimmte Energie erforderlich. Geht die Haftreibung in eine gleitende Reibung über, weil auf den Körper ausreichende Kräfte ausgeübt werden, so ist der nunmehr aufzubringende weitere Energieaufwand erheblich geringer. Gelänge es daher auf den einzutreibenden Körper eine so große Kraft auszuüben, daß die Haftreibung nur einmal überwunden werden muß und sodann der Zustand der gleitenden Reibung aufrechterhalten wird, so wäre der erforderliche gesamte Energieaufwand äußerst gering.

Aus diesen Gründen arbeitet ein Schlaghammer mit einem größeren Wirkungsgrad als ein Vibrator, da die Wege des einzutreibenden Bau­ profils pro Schlag größer sind als bei einem Vibrator und bei jedem Übergang von der Haftreibung in die gleitende Reibung eine relativ hohe Energie aufgebracht werden muß.

Die Erfindung geht von dieser Erkenntnis aus.

Aus der Praxis ist es bekannt, bei Schwierigkeiten während der Ein­ bringungsarbeiten zusätzlich zum Schlaghammer oder Vibrator die statische Kraft eines Löffelbaggers zu verwenden, in dem der Löffel­ bagger auf eine mit dem Bauprofil verbundene Plattform drückt.

Dies sind jedoch nur behelfsmäßige Maßnahmen, um das oben beschriebene Prinzip zur Anwendung zu bringen. Diese setzen voraus, daß erstens ein Löffelbagger oder dergleichen vorhanden ist und daß für ein solches Gerät ein entsprechender Angriffspunkt für die Ausübung seiner Kraft auf das Bauprofil vorgesehen ist.

Es ist auch bereits bekannt, bei einem Schwingungssystem wie beispielsweise einem Vibrator, den Schwingungsfedern eine Vorspannung in eine bestimmte Schwingungsrichtung zu geben, um zusätzlich eine Kraft in die gewünschte Richtung ausüben zu können. Bei einer zu großen Vorspannung wird jedoch das Schwingungssystem ungünstig beeinflußt und sein Wirkungsgrad wird dadurch erheblich herabgesetzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde bei einer Vorrichtung der eingangs aufgeführten Art zusätzlich zur aufgeprägten Schwingungs­ energie Mittel vorzusehen, mit denen unabhängig und ohne ungünstige Be­ einflussung des Schwingungssystems oder der Schwingungssysteme eine veränderbare und dem Bedarf anpaßbare statische Kraft auf das einzu­ führende oder herauszuziehende Bauprofil kontinuierlich ausgeübt werden kann, so daß der Wirkungsgrad der Vorrichtung unter Einsparung von Energie erheblich gesteigert werden kann.

Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde Mittel anzugeben, um mit Hilfe eines Vibrohammers Schlagkräfte in Zugrichtunh eines Bau­ profils zu erzeugen, so daß im Erdreich befindliche und fest haftende Bauprofile durch Schlagkräfte in Kombination mit statischen Kräften herausgezogen werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach der Erfindung dadurch, daß der eingangs aufgeführten Vorrichtung

• a) die Klemmvorrichtung mit zwei voneinander beabstandeten Schlag­ flächen mechanisch verbunden, und das Gehäuse zu den Schlagflächen verschiebbar befestigt ist;
• b) der Abstand der schlagübertragenden Flächen des Erregers zu den Schlagflächen durch verstellbare Anschläge begrenzbar ist, und
• c) der Erreger mit der Klemmvorrichtung verspannbar und das Gehäuse mit einer veränderbaren statischen Kraft in jeweiliger Bewegungs­ richtung des Bauprofils beaufschlagbar ausgebildet ist.

Durch diese Maßnahme nach der Erfindung gelingt es sowohl eine veränderbare statische Kraft als auch eine durch das Schwingungssystem oder den Hammer erzeugte dynamische Kraft unabhängig voneinander dem einzuführenden oder herauszuziehenden Bauprofil aufzuprägen.

Der Federweg der Federn des Erregers läßt sich ferner für jeden Anwendungsfall günstig gestalten. Hierbei wird die Schwingungsfähigkeit der Federn zwar beeinflußt, aber durch die Möglichkeit der Einstellung des Federweges läßt sich eine bezogen auf die zusätzlich erzielten Kräfte maximale Lösung erreichen.

Nach der Erfindung sind die Schlagflächen in vorteilhafter Weise als Schlagplatten ausgebildet, welche durch Gestänge voneinander beab­ standet sind.

Durch diese Maßnahme nach der Erfindung gelingt es die unterschied­ lichen Kräfte, nämlich die dynamischen Kräfte vom Erreger und die statischen Kräfte von einem fluidischen, beispielsweise hydraulischen System unabhängig voneinander dem Bauprofil über die Klemmvorrichtung aufzuprägen.

In vorteilhafter Weise weist der Erreger an den den Schlagflächen oder Schlagplatten gegenüberliegenden Enden Schlag-Dämpfungselemente auf, so daß sowohl die von einem Vibrohammer erzeugten und übertragenen Schwingungen als auch die bei entsprechender Umschaltung bewirkten Schläge akustisch gedämpft werden, wobei die auftretenden Schwingungs­ verluste äußerst gering sind. Diese Schlag-Dämpfungselemente bestehen vorteilhaft jeweils aus einer Holzplatte oder aus Materialien, mit ähnlichen Dämpfungseigenschaften.

Die das Gehäuse beaufschlagenden statischen Kräfte werden in einer Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe eines Mäklers oder Bagger­ auslegers bewirkt. Sie können aber auch von irgendeiner anderen fluidischen Anlage, vorzugsweise einer hydraulischen Anlage erzeugt werden. Die hierzu benötigen Energien sind äußerst gering.

Die verstellbaren Anschlage zur Begrenzung des Federweges der Federn, welche zwischen den Schlag-Dämpfungselementen und dem Gehäuse oder der Tragkonstruktion wirksam sind, bestehen jeweils aus einem Schraub­ bolzen, welcher mit Sicherungsmuttern versehen ist. Der Anschlagabstand und damit der Federweg lassen sich somit in einfacher Weise verändern und zwar sowohl für Kräfte in Einführungsrichtung als auch in Zugrichtung.

Das Gehäuse ist mit Hilfe mindestens einer Gleitführung, welche Lagerbuchsen aufweist, mit dem Gestänge gleitbar verbunden. Hierdurch ist eine sichere Bewegung des schwingungsfähigen Systems gegeben, ohne daß es zu Verkantungen oder dergleichen kommen kann.

Die Amplituden des schwingungsfähigen Systems sind ferner verstellbar ausgebildet, so daß das System allen in der Praxis vorkommenden Anforderungen gerecht werden kann. Das Verhältnis der aufgeprägten statischen Kraft zum Verhältnis der aufgeprägten dynamischen Kraft läßt sich auf diese Weise verändern. Hierbei ist es auch möglich, nur eine statische Kraft wirken zu lassen, welche bei entsprechender Boden­ beschaffenheit ausreichend sein kann, um ein Bauprofil in das Erdreich eintreiben zu können. Entsprechendes gilt auch für den umgekehrten Vorgang des Herausziehens eines Bauprofils.

Die auf das Gehäuse oder die Tragkonstruktion wirkenden statischen Kräfte können nach der Erfindung nach Einleitung eines Bewegungs­ vorganges des Bauprofils innerhalb einer festlegbaren Schwankungsbreite konstant gehalten werden, so daß der oben geschilderte Vorgang erreicht werden kann.

Auf diese Weise kann ein einzufahrendes Bauprofil in dem Bereich der gleitenden Reibung gehalten werden, wodurch die geringste Energiemenge benötigt wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Vorderansicht der Schlagvorrichtung, und

Fig. 2 eine Seitenansicht nach Fig. 1.

In beiden Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Erreger 1 befindet sich in einem Gehäuse 2, indem er durch nicht näher dargestellte Federelemente derart federnd gelagert ist, daß er in Vertikalrichtung, Schwingungen ausführen kann. Das Gehäuse 2 weist eine Säulen- oder Gleitführung 12 auf, die entlang mehrerer Führungssäulen verschieblich gelagert ist. Zweckmäßigerweise sind vier derartige Führungssäulen 11 vorgesehen. Die Führungssäulen 11 sind an ihre Enden mit Schlagplatten 7 und 8 verschraubt. Oberhalb der oberen Schlagplatte 7 befindet sich eine hydraulische Vorrichtung mit einem aus- und ein­ fahrbaren Hydraulikzylinder 15. Die hydraulische Vorrichtung kann auch als eine Vorspanneinrichtung ausgebildet sein.

Die untere Schlagplatte 8 ist mit der als Spannzange ausgebildeten Spannvorrichtung 3 integriert, beispielsweise verschweißt. In der Spannvorrichtung 3 ist ein Bauprofil 4 in verspanntem Zustand darge­ stellt.

Der Erreger 1 weist eine obere und eine untere Dämpfungsplatte 9 bzw. 10 aus Holz auf.

Mit dem Gehäuse 2 sind einstellbare Anschläge 13 und 14 verbunden. Der untere Anschlag 13 legt die Schwingungsamplitude der unteren Dämpfungs­ platte fest und der obere Anschlag 14 die Amplitude der oberen Dämpfungsplatte 9.

Mit dem Bezugszeichen 16 ist eine Mäklerführung angedeutet und 5 bezeichnet die Zugrichtung nach oben und 6 entsprechend nach unten.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung gestaltet sich wie folgt.

Soll ein Stahlprofil 4 durch Vibrieren und Schlagen in die Erde getrieben werden, wird es von der Spannvorrichtung 3 erfaßt und mittels einer nicht näher dargestellten hydraulischen Einrichtung verklemmt. In Zugrichtung 6 wird eine statische Kraft auf das Gehäuse 2 ausgeübt, wodurch der einstellbare Anschlag 13 bis zur Schlagplatte 8 geführt wird. Die weiter anliegende statische Kraft wird über die Schlagplatte 8 und Klemmvorrichtung 3 auf das Stahlprofil übertragen und treibt dieses in das Erdreich. Wird nun der Hydraulikzylinder 15 ausgefahren, so wird durch seine Kolbenstange der Erreger 1 zwischen der oberen und unteren Schlagpltte 7 und 8 verspannt, so daß beim Einschalten des Erregers 1 seine Schwingungsenergie über die untere Schlagplatte 8 und Klemmvorrichtung 3 dem unter statischem Druck stehenden Bau- oder Stahlprofil 4 übertragen wird, so daß eine Überlagerung der Kräfte stattfindet. Durch die Verspannung des Erregers 1 zwischen der oberen und unteren Schlagplatte 7 und 8 wird somit der Zustand "Vibrieren" wie bei einem normalen Vibrohammer erreicht. Der Antrieb des aus mehreren Unwuchten betehenden Erregers erfolgt, mittels eines nicht näher dargestellten Hydromotors, eines Elektromotors oder dergleichen.

Wird nunmehr der Hydraulikzylinder 15 eingefahren, so wird damit seine Verspannung zwischen den Schlagplatten 7 und 8 aufgehoben und der Erreger kann als Hammer arbeiten. Auch hierbei bleibt die statisch wirkende Kraft erhalten und das Gehäuse wird dem Bauprofil unmittelbar nachgeführt, so daß die statische Kraft praktisch ständig anliegt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung läßt sich in allen beschriebenen Funktionen, nämlich Vibrieren, Schlagen und Einwirkung einer statischen Kraft, auch einsetzen, um auf ein Bauprofil eine entsprechende Zugkraft auszuüben.

Hierzu wird in Zugrichtung 5 eine statische Kraft ausgeübt, welcher über das Gehäuse 2 wirkt und seinen Anschlag 14 gegen die Schlagplatte 7 drückt. Diese Kräfte werden über die Führungssäulen 11 und Klemmvor­ richtung 3 auf das Bauprofil 4 übertragen. Wird in diesem Zustand der Erreger eingeschaltet, so kann dieser nach unten frei schwingen und schlägt bei seiner Aufwärtsbewegung mit seiner oberen Dämpfungsplatte 9 gegen die obere Schlagplatte 7 und wirkt somit als Hammer, dessen Schlag auf das Bauprofil 4 übertragen wird. Die statisch wirkende Kraft bleibt dabei erhalten bzw. wird mit jeder Aufwärtsbewegung des Bauprofils unmittelbar nachgestellt, und auf die vorbestimmte Größe geregelt.

Wird der Erreger, wie oben bereits beschrieben, durch Herausfahren der Kolbenstange des Hydraulikzylinders 15 vertikal verklemmt, so kann die Vorrichtung als Vibrator arbeiten, wobei auch hierbei die statische Kraft aufrechterhaloten werden kann.

Neben der an sich bekannten Funktion als Vibrator kann die Vorrichtung unter ständiger Verklemmung und damit Führung des Bauprofils in Zug- oder Druckrichtung unter Aufrechterhaltung einer statisch wirkenden Kraft als Hammer oder Vibrator eingesetzt werden, je nachdem wie die Bodenverhältnisse dies verlangen.

Die verstellbaren Anschläge ermöglichen die Optimierung des Systems und die Dämpfungsplatten sorgen für eine entsprechende Verschleiß- und Geräuschminderung.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Einbringen und/oder Herausziehen von Bauprofilen in Form von Kanaldielen, Spundwandelementen oder dergleichen in das oder aus dem Erdreich, mit einem als Vibrohammer ausgebildeten schwingungsfähigen System, bestehend aus einem über Federelemente in einem Gehäuse gelagerten Erreger, welcher mittels einer Klemm­ vorrichtung mit dem zu bewegenden Bauprofil schwingungsmäßig verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Klemmvorrichtung (3) mit zwei voneinander beabstandeten Schlagflächen (7, 8) mechanisch verbunden, und das Gehäuse (2 ) zu den Schlagflächen (7, 8) verschiebbar befestigt ist;
• b) der Abstand der schlagübertragenden Flächen des Erregers zu den Schlagflächen (7, 8) durch verstellbare Anschläge (13, 14) begrenzbar ist, und
• c) der Erreger (1) mit der Klemmvorrichtung (3) verspannbar und das Gehäuse (2) mit einer veränderbaren statischen Kraft in jeweiliger Bewegungsrichtung des Bauprofils (4 ) beaufschlagbar ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagflächen (7, 8) als Schlagplatten ausgebildet sind, welche durch Gestänge (11) voneinander beabstandet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erreger (1) an den den Schlagplatten (7, 8) gegenüberliegenden Enden Schlag-Dämpfungselemente (9, 10) aufweist.

4. Vorrichtung nch Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) jeweils zur oberen und unteren Schlagplatte (7, 8) gerichtete und verstellbare Anschläge (13, 14) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbaren Anschläge (13, 14) zur Beeinflusung des Federweges der Federn, welche zwischen dem Erreger (1) und seinem Gehäuse (2) wirksam sind, jeweils aus einem Schraubbolzen bestehen, welcher mit Sicherungsmuttern versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über das Gehäuse (2) die Spann­ vorrichtung (3) beaufschlagenden statischen Kräfte mit Hilfe eines Mäklers oder Baggerauslegers bewirkt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlag-Dämpfungselemente (9, 10) jeweils aus einer Holzplatte bestehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) mit Hilfe mindestens einer Lagerbuchsen aufweisenden Gleitführung (12) mit dem Gestänge (11) gleitbar verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Spannvorrichtung über das Gehäuse wirkenden statischen Kräfte auch Einleitung eines Bewegungsvorganges des Bauprofils (4) innerhalb einer festlegbaren Schwankungsbreite konstant sind.