DE4138443A1 - Vorrichtung zur herstellung von pfaehlen aus beton oder dergleichen in erdreich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist eine derartige Vorrichtung mit einem einzigen rohr­ förmigen Rüttler bekannt, der einen Durchmesser von etwa 40 cm hat. Dieser Durchmesser kann nicht wesentlich vergrößert werden, da er erfahrungsgemäß für das Eindringen des Rüttel­ rohrs ein Optimum darstellt. Die Eindringgeschwindigkeit eines Rüttelrohrs in den Untergrund ist um so größer, je kleiner sein Durchmesser, je größer seine Rüttelfrequenz und je größer seine Schwingungsamplitude ist. Seitlich am Rüt­ telrohr anliegend ist bei der bekannten Vorrichtung ein Be­ tonzuführrohr vorgesehen, das unten an der Spitze des Rüt­ telrohres offen ist. Das Betonzuführrohr wird während des Eindringens der Vorrichtung in das Erdreich mit unter Druck stehendem Beton oder dgl. gefüllt, so daß kein Erdreich in das offene Ende des Zuführrohrs eindringen kann. Pfähle mit größerem Durchmesser werden nach dem Stand der Technik ent­ weder so eingebracht, daß sie außerhalb des Erdreichs fertig gegossen und ausgehärtet und sodann durch Schlaghämmer mit großer Geräuschentwicklung und Erschütterungswirkung in das Erdreich eingeschlagen werden oder indem vorher mit einem Bohrgerät das Erdreich langwierig herausgebohrt und an­ schließend der Beton in den entstandenen Hohlraum verfüllt wird.

Durch die Erfindung soll eine Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art so verbessert werden, daß Pfähle mit Querschnit­ ten, die einem größeren Durchmesser als etwa 40 cm entspre­ chen, in einfacher und schneller Weise in das Erdreich ein­ gebracht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die hartelastisch mit dem Verdrängerkasten verbundenen Rütt­ ler versetzen die ganze Vorrichtung derart in Schwingungen, daß sie wirkungsvoll in das Erdreich eindringen kann. Zur Verdrängung des Erdreichs wirken die schragen Gleitflachen des Verdrängerkastens mit den Spitzen der Rüttelrohre zusam­ men. Die geschlossene Querschnittsform der Vorrichtung sorgt für eine günstige Verdichtung des verdrängten Erdreichs. Nach dem Absenken der Vorrichtung in das Erdreich wird bei den bekannten Vorrichtungen Beton oder ähnliches aushärtba­ res Injektionsmaterial in den beim Ziehen der Vorrichtung frei werdenden Hohlraum des Erdreichs durch das Materialzu­ führrohr eingeleitet, so daß der Hohlraum vollständig ausge­ füllt wird. Dadurch ergibt sich ein Pfahl aus Beton oder dgl. mit erheblich stärkeren Abmessungen, als sie mit be­ kannten Vorrichtungen mit einem einzigen rohrförmigen Rütt­ ler erzielbar sind.

Der Verdrängerkasten besteht vorzugsweise aus hohlem Stahl­ blech oder dergleichen. Als besonders zweckmäßig hat sich ein Querschnittsverhältnis herausgestellt, bei dem der Quer­ schnitt des Verdrängerkastens sich zur Summe der Querschnit­ te aller Rüttelrohre etwa wie 1:2 verhält, wobei jedoch die­ ses Verhältnis für die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht zwingend ist.

Besonders vorteilhaft sind gemäß Anspruch 2 ausgebildete Ausführungsformen mit zwei, drei oder vier Rüttelrohren.

Das Materialzuführrohr ist gemäß Anspruch 3 vorzugsweise im Verdrängerkasten angeordnet, wo es gegen Beschädigung am be­ sten geschützt ist und mündet unten nahe einer Öffnung des Verdrängerkastens. Wenn vermieden werden soll, daß Erdreich in den Verdrängerkasten eindringt, so können die beiden Öff­ nungen auch zusammenfallen.

Die Ansprüche 4 bis 7 betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen von Einrichtungen zur Festlegung der Teile der Vorrichtung aneinander sowie an dem sie tragenden Mäkler.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung können nach Anspruch 8 weitere Materialzuführrohre zum schnelleren Befüllen des entstandenen Hohlraums im Erdreich vorgesehen werden. Sie können nahe ihrem unteren Ende eine oder auch mehrere Öff­ nungen aufweisen.

Bei bestimmten Zusammensetzungen des Erdreichs kann es sich als hilfreich erweisen, eine größere Öffnung am unteren Ende des Verdrängerkastens vorzusehen, durch die das Erdreich beim Absenken der Vorrichtung eindringen kann. In vorteil­ hafter Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 kann die Öffnung des Verdrängerkastens nach Aufnahme des Erdreichs verschlossen und somit das eingedrungene Erdreich mit der Vorrichtung herausgezogen werden. Zu diesem Zweck wird dem Verdrängerkasten eine größere Höhe erteilt, so daß er sich über die ganze Länge der Rüttelrohre erstreckt.

In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, gleichzeitig mit der Herstellung des Pfahles eine Stahlbewehrung in denselben einzubringen. Dies kann zweckmäßigerweise mit einer Ausfüh­ rungsform gemäß Anspruch 10 erfolgen. Mach dem Eindringen der Vorrichtung wird der während des Eindringens die Spitze, beispielweise eines Rüttelrohrs, bildende verlorene Anker ausgeklinkt und durch das Erdreich und/oder den eingeleite­ ten Beton oder dergl. an der tiefsten Stelle der Bohrung festgehalten. Beim Eindringen der Vorrichtung in das Erd­ reich zieht der Anker die Stahldrahtlitze mit nach unten. Da sie am Anker befestigt ist, verbleibt sie im Erdreich und wird in den Beton oder dergl. eingegossen. Nach dem Aushar­ ten des Betons oder dergl. können die Stahldrahtlitze oder auch mehrere gleichzeitig eingebrachte Stahldrahtlitzen in an sich bekannter Weise zur Herstellung von Spannbeton von oben her verspannt werden.

Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform mit drei Rüttelrohren, wobei das obere Ende der Vorrichtung und die sie tragenden Teile weggelas­ sen sind,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 2,

Fig. 5 einen der Fig. 2 entsprechenden Schnitt durch eine zweite Ausführungsform mit zwei Rüttel­ rohren,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 7 durch eine dritte Ausführungsform mit vier Rüttelrohren,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen vertikalen Teilschnitt durch die Spitze eines Rüttelrohres mit zusätzlichen Betonzuführ­ rohren und

Fig. 9 eine Teilansicht des oberen Endes der Vorrichtung mit den zugehörigen Teilen zur Halterung derselben.

In allen Figuren sind für gleiche oder entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.

Bei dem in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind drei parallele Rüttelrohre 10 mit konischen Spitzen 12 an ihren unteren Enden vorgesehen. Die Rüttelroh­ re 10 sind in etwa halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen­ den Ausnehmungen eines aus hohlem Stahlblech bestehenden gemeinsamen Verdrängerkastens 16 angeordnet. In dieser Anordnung bilden sie zusammen mit dem Verdrängerkasten, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, im Querschnitt etwa ein gleich­ seitiges Dreieck mit abgerundeten Ecken. Diese geschlossene Form eignet sich daher sehr gut sowohl für das Eindringen in das Erdreich als auch für die Anfertigung eines Pfahles aus Beton oder dergl., der etwa den gleichen Querschnitt be­ sitzt.

Im Inneren des Verdrängerkastens 16 ist in dessen Mitte ein parallel zu den Rüttelrohren 10 verlaufendes Materialzuführ­ rohr 18 vorgesehen, das unten in einer Öffnung 20 endet und oben eine Zuleitung 22 aufweist. Der Verdrängerkasten 16 weist an seinem unteren Ende etwa im Bereich der Spitzen 12 der Rüttelrohre 10 schräg nach unten zusammenlaufende Gleit­ flächen 24 auf, die eine nach unten gerichtete Öffnung 26 bilden. Die Öffnung 26 ist so gelegen, daß unter Druck im Materialzuführrohr 18 eingeleiteter Beton oder dergl. durch die Öffnung ins Erdreich ausströmen kann, während die Vor­ richtung nach dem Ende des Absenkens wieder nach oben gezo­ gen wird, so daß das Material den freigegebenen Hohlraum im Erdreich vollständig ausfüllt.

Jedes Rüttelrohr ist in seinem oberen Bereich in an sich bekannter Weise über ein halbelastisches Kupplungsglied 32 unterbrochen, das die durch den nicht gezeigten Rüttelmotor im unteren Teil des Rüttelrohrs erzeugten Schwingungen im oberhalb des Kupplungsgliedes 32 gelegenen Abschnitt des Rüttelrohrs 10 weitgehend abdämpft. Diese oberen Abschnitte der Rüttelrohre sind durch einen starren Trägerteil 28 mit­ einander verbunden, während die den Rüttelschwingungen un­ terworfenen unteren Abschnitte der Rüttelrohre 10 durch ein hartelastisches Verbindungsglied 30 untereinander sowie mit dem Verdrängerkasten 16 verbunden sind. Das Verbindungs­ glied 30 ist vorzugszweise etwa in Höhe des Amplitudenmini­ mums der Rüttelrohrschwingungen angebracht. Durch den Trä­ gerteil 28 und das Verbindungsglied 30 werden die Rüttelroh­ re 10 stabil in den Ausnehmungen 14 des Verdrängerkastens 16 gehalten.

In Fig. 4 ist zusätzlich eine Variante mit einem konisch geformten Anker 34 unterhalb der Spitze 12 eines Rüttelroh­ res 10 eingezeichnet. An der Innenseite der Spitze 36 des Ankers 34 ist das untere Ende einer in Kunststoff vergosse­ nen Stahldrahtlitze 38, die mehrere Drahtadern enthält, be­ festigt und durch eine an der Spitze 12 sitzende Öse 40 und anschließend an der Außenseite des Rüttelrohres 10 nach oben geführt. Nach dem Eindringen der Vorrichtung in das Erdreich wird durch einen nicht näher dargestellten, von oben her auslösbaren Mechanismus der Anker 34, der beispielsweise aus schwer verrottbarem Edelstahl oder dgl. besteht, vom Rüttel­ rohr 10 ausgeklinkt und verhakt sich mit seinem oberen Rand 42 im Erdreich sowie in dem aus der Öffnung 26 austretenden Beton oder dgl. Bei dieser Ausführungsform fällt die Öffnung 20 des Materialzuführrohrs 18 mit der Öffnung 26 des Ver­ drängerkastens 16 zusammen. Beim Ziehen der Vorrichtung nach oben verbleibt daher der Anker 34 etwa in seiner Lage und wird durch den sich verfestigenden Beton endgültig festge­ legt. Nach Fertigstellung und Aushärtung des mit der Vor­ richtung hergestellten Pfahles kann dann die Stahldrahtlitze 38 und gegebenenfalls zusätzlich auch die an anderen Rüttel­ rohren angeordneten Stahldrahtlitzen verspannt werden, so daß ein Spannbetonpfahl erzeugt wird.

Bei der in Fig. 5 gezeigten einfacheren Ausführungsform sind nur zwei Rüttelrohre 10 in im Querschnitt kreisbogen­ förmigen Aussparungen 14′ eines Verdrängerkastens 16′ ange­ ordnet, wodurch sich ein im wesentlichen etwa langrechtecki­ ger Gesamtquerschnitt der Vorrichtung mit durch die Rüttel­ rohre 10 gebildeten abgerundeten Ecken ergibt. Im übrigen kann diese Ausführungsform analog zu der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform ausgebildet sein.

Die in den Fig. 6 und 7 dargestellte Ausführungsform schließlich weist vier parallele Rüttelrohre 10 auf, die in entsprechenden Aussparungen 14′′ eines Verdrängerkastens 16′′ angeordnet sind und mit diesem einen etwa quadratischen Gesamtquerschnitt der Vorrichtung mit durch die Rüttelrohre 10 gebildeten abgerundeten Ecken ergeben. Durch diese Vor­ richtung wird demnach ein sehr stabiler Betonpfahl mit etwa quadratischem Querschnitt erzeugt.

Bei dieser Ausführungsform mit verhältnismäßig großem Quer­ schnitt ist es unter Umständen zweckmäßig, beim Absenken der Vorrichtung einen Teil des verdrängten Erdreichs in das In­ nere des Verdrängerkastens aufzunehmen und beim Ziehen der Vorrichtung aus dem Bohrloch herauszuheben. Zu diesem Zweck bilden die schrägen Gleitflächen 24′′ am unteren Ende des Verdrängerkastens 16′′ eine wesentlich größere Öffnung 26′′, durch die das Materialzuführrohr 18 austritt und etwas über­ steht. Die Öffnung 26′′ ist im wesentlichen quadratisch und kann durch einen ebenfalls quadratischen und in Axialrich­ tung der Vorrichtung, d. h. parallel zu den Rüttelrohren 10, verschiebbaren Verschlußschieber 44 in dessen in der linken Hälfte der Fig. 7 gezeigten Verschlußstellung verschlossen werden. Der plattenförmige Verschlußschieber 44 besitzt eine mittige Öffnung 46, welche das Materialzuführrohr 30 umfaßt. An der Oberseite des Verschlußschiebers 44 sind die Kolben­ stangen 48 von zwei vertikal wirkenden Hydraulikzylindern schwenkbar angelenkt, die ihrerseits an ihren oberen Enden an einer im Verdrängerkasten 16′′ festgeschweißten Halte­ brücke 52 schwenkbar gelagert sind. Die Haltebrücke 52 trägt einen mittigen Ring 54, welcher das Materialzuführrohr 18 umschließt. Im ausgefahrenen Zustand der Hydraulikzylinder 50 wird der Verschlußschieber 44 in die in der linken Hälfte von Fig. 7 gezeigte Verschlußstellung bewegt, und beim Ein­ ziehen der Hydraulikzylinder 50 gelangt der Verschlußschie­ ber in die in der rechten Hälfte von Fig. 7 angedeutete Öffnungsstellung 44′. In dieser Öffnungsstellung kann beim Absenken der Vorrichtung Erdreich gemäß dem Pfeil 56 ins In­ nere des Verdrängerkastens 16′′ eindringen. Am untersten Punkt der Absenkbewegung der Vorrichtung werden die Hydrau­ likzylinder 50 ausgefahren und dadurch die Öffnung 26′′ ver­ schlossen. Das im Innern des Verdrängerkastens 16′′ befind­ liche Erdreich wird daher beim Ziehen der Vorrichtung mit nach oben genommen, so daß nicht nur dem Absenken der Vor­ richtung infolge des Eindringens des Erdreichs in den Ver­ drängerkasten 16′′ ein geringerer Widerstand entgegengesetzt wird, sondern auch das Befüllen des entstandenen Hohlraums mit Beton oder dgl. wesentlich erleichtert wird. In nicht gezeigter Weise erstreckt sich bei dieser Ausführungsform der Verdrängerkasten 16′′ im wesentlichen über die ganze Hö­ he der Rüttelrohre 10.

Zusätzlich oder statt des Materialzuführrohrs 18 in der Mit­ te des Verdrängerkastens können bei der in Fig. 8 gezeigten Variante an der Außenseite jedes Rüttelrohrs 10 Materialzu­ führrohre 18′ von geringerem Durchmesser angebracht werden, die am unteren Ende des Rüttelrohrs 10 ins Innere der Spitze 12 geführt sind und durch mehrere Öffnungen 20′ Material in das Bohrloch ausstoßen.

In Fig. 9 sind die Teile der Vorrichtung dargestellt, wel­ che dieselbe tragen und in Bewegung versetzen. Die oberen Enden der Rüttelrohre 10 und des Verdrängerkastens 16 sind an einem gemeinsamen Querträger 58 eines Schlittens 60 befe­ stigt, der über eine Vibrations-Dämpfungsscheibe 62 an einem vertikalen Mäkler 64 gleitend verschiebbar ist. Die Verbin­ dungseinrichtungen zur Zuführung von Beton oder dgl., Strom für die Rüttlermotoren und Hydraulikmittel für die Hydrau­ likzylinder sind, da konventionell ausgebildet, in der Zeichnung weggelassen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Herstellung von Pfählen aus Beton oder ähnlichem aushärtbarem Injektionsmaterial in Erdreich, mit mindestens einem von einem Mäkler getragenen, mit einem elektrischen Rüttelmotor und einer Spitze versehe­ nen Rüttelrohr und mit mindestens einem parallel zum Rüttelrohr verlaufenden Materialzuführrohr, das an sei­ nem unteren Ende eine Öffnung aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens ein zweites Rüttelrohr (10) parallel zum ersten im Abstand von diesem vom Mäkler (64) getragen ist, das mit dem ersten Rüttelrohr (10) hartelastisch verbunden ist, daß im Zwischenraum zwi­ schen den Rüttelrohren (10) ein mit diesen verbundener Verdrängerkasten (16, 16′, 16′′) angeordnet ist, der der Form der Rüttelrohre (10) angepaßt ist und dessen Quer­ schnitt zusammen mit dem Querschnitt der Rüttelrohre (10) eine im wesentlichen geschlossene Form bildet, und daß der Verdrängerkasten (16, 16′, 16′′) im Bereich der Spitzen (12) der Rüttelrohre (10) schräg nach unten zu­ sammenlaufende Gleitflächen (24) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei, drei oder vier parallele Rüttelrohre (10) auf­ weist, die zusammen mit dem Verdrängerkasten (16, 16′, 16′′) einen im wesentlichen langrechteckigen (Fig. 5), einen gleichseitig dreieckigen (Fig. 2) bzw. einen qua­ dratischen (Fig. 6) Querschnitt mit abgerundeten Ecken bilden, wobei die abgerundeten Ecken jeweils von den Rüttelrohren (10) gebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Materialzuführrohr (18) im Verdrängerkasten (16, 16′, 16′′) angeordnet ist, und daß das Materialzu­ führrohr am unteren Ende eine Öffnung (20) aufweist, die mit der Öffnung (26, 26′′) des Materialzuführrohres (18) identisch oder nahe dieser angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rüttelrohre (10) in den an ihre Form angepaßten Ausnehmungen (14, 14′, 14′′) des Verdrängerkastens (16, 16′, 16′′) durch hartelastische Verbindungsglieder (30) gehalten sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (30) aus Gummi-Metall-Verbundtei­ len bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verbindungsglieder (30) etwa in Höhe des Amplitudenminimums der Rüttelrohrschwingungen angebracht sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rüttelrohre (10) nahe ih­ rem oberen Ende über eine hartelastische Rüttelrohrkupp­ lung (32) mit einem starren oder hartelastischen Träger­ teil (28) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an den Außenflächen der Rüt­ telrohre (10) jeweils Materialzuführrohre (18′) ange­ bracht sind, die nahe ihren unteren Enden jeweils Öff­ nungen (20′) aufweisen.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Öffnung (26′′) am unteren Ende des Verdrängerkastens (16′′) durch eine mittels Hydraulikzylindern (50) betätigbare Verschlußschieber­ einrichtung (44) bis auf einen Durchlaß (46) für das Materialzuführrohr (18) verschließbar ist und daß der Verdrängerkasten (16′′) sich im wesentlichen über die ganze Länge der Rüttelrohre (10) erstreckt.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Rüttelrohre (10) an ihrer Spitze (12) Führungen (40) für parallel zur Rohrachse verschiebbare vergossene Stahldrahtlitzen (38) aufweisen, deren unteres Ende jeweils mit einem etwa konisch geformten verlorenen Anker (34) verbunden ist, der vom oberen Ende des Rüttelrohres (10) her lös­ bar am unteren Ende des jeweiligen Ruttelrohres befe­ stigt ist.