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Vorrichtung zur Ausfüllung von Bodenschächten Die Erfindung bezieht
sich auf eine. Vorrichtung zum Ausfüllen von Bodenschächten mit Beton oder ähnlichen
Baustoffen, mittels welcher der Baustoff unter Ausnutzung seiner beim Herabfallen
entstandenen Fallwucht ohne Aufwand weiterer Stampfarbeit oder Druckwirkung verdichtet
werden kann. Der Bodenschacht wird dabei unter Zuhilfenahme eines rohrförmigen Vortreibkörpers
hergestellt, der mittels Rammung, Bohrung oder Spülung abgeteuft wird und sodann
durch ein im Inneren des Vortreibrohres befindliches Füllrohr hindurch während des
Ausfahrens des Vortreibrohres mit Baustoff gefüllt.
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Bisher hat man den Füllstoff entweder durch das Vortreibrohr selbst
oder durch ein darin befindliches besonderes Rohr von kleinerem Querschnitte eingebracht
und je nachdem entweder mittels eines in diese Rohre eingeführten Stampfers festgestampft
oder überhaupt nur dem freien Setzen überlassen, gegebenenfalls auch unter Rüttelschlägen
auf das Vortreibrohr, durch die dieses zugleich ausgezogen wurde. Der Stampfer,
der im Füllrohre und noch dazu nahe an dessen unterem Ende zu arbeiten hat, mußte
dann entweder zum jedesmaligen Einbringen von Füllstoff über Tag gehoben werden,
oder er wurde, im Vortreibrohr geführt, mit einer Längsbohrung versehen und das
Füllrohr durch ihn hindurchgeführt. In allen diesen Fällen ergab sich eine zeitraubende,
umständliche und daher kostspielige Arbeitsweise.
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Man hat auch Vortieibrohre mit einem verlorenen Schuh von etwas größerem
Durchmesser wie das Rohr versehen, um damit stärkere Pfähle als das Vortreibrohr
selber herzustellen. Das Rohr mußte hierfür am unteren Ende auf diesen größeren
Durchmesser trichterförmig erweitert sein, um beim Herausziehen einen größeren Hohlraum
freizulegen, der dann in üblicher Weise durch das Rohr mit Baustoff zu beschicken
war. Beim Anheben dieses Vortreibrohres samt dem unten in einer Muffe endenden Trichter
ergibt sich dann eine dem Querschnittsverhältnisse von Rohr und Muffe verkehrt proportionale
Fallgeschwindigkeit des Baustoffes im Füllrohre gegenüber der Hubgeschwindigkeit
des Vortreibrohres, was bei dem notwendigerweise absatzweise durchgeführten Ausziehvorgang
zu einer Verdichtung des Baustoffes innerhalb der Muffe führt. Da beim Ausziehen
solcher unten mit einer Erweiterung versehenen Vortreibrohre der anstehende Boden
neuerlich verdrängt werden muß, ist die Hubkraft auch bei keineswegs beträchtlichen
Erweiterungen des unteren Rohrendes ungewöhnlich groß.
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Infolge der hierdurch verursachten bescheidenen Ausziehgeschwindigkeit
konnte daher die Verdichtungswirkung der herabfallenden Baustoffsäule noch nicht
in ausreichendem Maße in Erscheinung treten.
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Die Erfindung besteht nun in einer Vorrichtung, bei welcher ein außen
glatter Vortreibkörper und ein mittleres Füllrohr von wesentlich kleinerem Querschnitte
zu einem einheitlichen starren Ganzen verbunden sind, das am unteren Ende entweder
eine ebene Stirnfläche oder eine glockenförmige Höhlung bildet. Wird ein solches
Gerät nach vorherigem Füllen des Füllrohres mit Baustoff möglichst ruckweise aus
dem Boden gezogen, so nimmt der Baustoff eine Fallgeschwindigkeit an, welche ein
Vielfaches der Ausziehgeschwindigkeit des Vbrtreibkörpers
beträgt.
Der Baustoff stürzt daher mit großer Wucht in den vom angehobenen Vortreibkörper
freigegebenen Hohlraum des Pfahlschachtes und verdichtet sich selbst hierdurch derart,
daß ein Stampfen überflüssig wird.
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Die Erfindung benutzt somit in zielbewußter Weise die physikalische
Tatsache, daß sich die Geschwindigkeiten in Rohrleitungen umgekehrt verhalten wie
deren Querschnitte.
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Als Beispiel sei angenommen, daß der Querschnitt des Vortreibkörpers
und damit des durch ihn gebildeten Bodenschachtes 2 Zoo cm2 betrage, das Gestängerohr,
durch das der Füllstoff, beispielsweise Beton, eingeführt wird, jedoch nur einen
Querschnitt von 28o cm2, also ungefähr den achten Teil besitze. Wird nun der Vortreibkörper
etwa mit einer Geschwindigkeit von 0,5 -m/Sek. aus dem Schacht gezogen, so
fließt das Füllmittel mit einer Geschwindigkeit von 0,5 ;; 8 = 4 m/Sek. ein,
was einer Bewegungsenergie von rund o,8 kgm für je x kg der in der Verrohrung enthaltenen
Füllstoffmasse entspricht. Wird das Gewicht eines 5 m langen Betonpfahles von obigem
Querschnitt mit rund 2 5oo kg angenommen, so erfährt die Gesamtmasse eine Verdichtungsarbeit
von 2 ooo kgm, was einer Stampfarbeit von 400 Stampfschlägen entspricht, wenn ein
Schlag mit 5 kgm angenommen wird. Dies entspricht etwa dem Arbeitsvorgang, bei dem
der Beton in je 2o cm hohen Schichten eingebracht und jede Schicht mit sechzehn
schweren und kräftigen Schlägen gestampft wird.
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Durch diese Stampfwirkung wird naturgemäß auch ein Verdrängungsdruck
gegen die Schachtwandung ausgeübt, der sich in einer von der Bodengattung abhängigen
Vergrößerung des Schachtquerschnittes auswirkt.
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Dem entspricht auch die Erfahrung, daß auf diese Weise hergestellte
Pfähle eine um io bis 30°/o größere Betonmenge aufnehmen, als der Kubatur des Rammschachtes
entspricht, was naturgemäß wieder in einem vergrößerten Tragvermögen zum Ausdruck
kommt.
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Je kleiner bis zur praktisch möglichen Grenze das Verhältnis zwischen
dem Querschnitt des Vortreibkörpers und dem des Füllstoffzuführungsrohres gewählt
wird, desto größer wird natürlich dessen Geschwindigkeit, die theoretisch bis zu
der der Füllstoffsäulenhöhe entsprechenden Freifallgeschwindigkeit gesteigert werden
könnte.
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Die zur Verdichtung verwendete Energie ist, wie oben bereits gesagt,
außer von der Geschwindigkeit von dem Gesamtgewicht der in der Verrohrung jeweils
in Bewegung gesetzten Füllstoffmenge abhängig. Um die Verdichtungswirkung der jeweiligen
Bodengattung anpassen zu können, wird erstere durch Änderung der Höhe der in der
Verrohrung befindlichen Füllstoffsäule geregelt.
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Die Stampfwirkung durch die erhöhte Geschwindigkeit steigert sich
in vorteilhafter Weise sehr rasch, da sie bekanntlich im quadratischen Verhältnis
der Geschwindigkeit wächst. So würde, entsprechend dem gewählten Beispiel, bei halbem
Füllrohrquerschnitt, also 140 cm2, die Geschwindigkeit des Füllstoffes 8 m/Sek.
und die Energie je i kg=
3,2 kgm, also das Vierfache betragen. Andererseits
wirkt natürlich im selben Maße die Geschwindigkeit, mit der der Vortreibkörper gezogen
(ausgefahren) wird, geschwindigkeitserhöhend auf den Füllstoff. Da größere Geschwindigkeiten
beim Ausfahren der Vortreibkörper bei plötzlicher Vernichtung ihrer Ziehgeschwindigkeit
einen gewaltigen Massendruck des bewegten Füllstoffes hervorrufen, ist es vorteilhaft,
den Vortreibkörper in kleineren Absätzen möglichst ruckweise zu ziehen bzw. aufzuhalten.
Als Füllstoff kann z. B. Beton oder eine sonstige Mörtelmischung, Schotter, Sand,
Schlacke u. dgl. verwendet werden.
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In der Zeichnung ist die den Gegenstand der Erfindung bildende Einrichtung
in einem Beispiel schematisch dargestellt. Der Vortreibkörper i, der z. B. durch
Rammarbeit niedergebracht wurde, trägt zentral die Verrohrung 2 zum Einbringen des
Füllstoffes. Die Verrohrung 2 kann durch Aufsatzrohre 3 entsprechend verlängert
werden und sitzt auf einer den Ablagerungsraum und gleichzeitig den unteren Abschluß
des Vortreibkörpers bildenden Kammer 4 auf. Das Füllrohr wird je nach der beabsichtigten
Verdichtungswirkung bis zu einer Höhe H mit Füllstoff gefüllt und sodann der Vortreibkörper
um einen bestimmten Weg ausgefahren. Füllen und Ausfahren erfolgen in aufeinanderfolgenden
Perioden, welche sich auch übergreifen können.