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BEREICH DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft das Einrammen von Pfählen und insbesondere – aber nicht
ausschließlich – das Einrammen
von Pfählen
unter Wasser, z. B. für das
Einbringen von Pfählen
direkt in den Meeresboden.
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BESCHREIBUNG DES STANDES
DER TECHNIK
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Es
ist bekannt, dass für
das Ausrichten eines Pfahls auf die Oberfläche des Untergrunds, in den der
Pfahl eingerammt werden soll, eine Führungsvorrichtung vorzusehen
ist und die Standsicherheit eines Rammhammers zu gewährleisten
ist. Insbesondere bei Rammarbeiten unter Wasser besteht das Problem
darin, dass, nachdem der Pfahl in den Meeresboden oder dergleichen
eingeführt
worden ist, die Führungsvorrichtung
entfernt werden muss, damit der Pfahl in seine endgültige Position
eingerammt werden kann. Dieses Entfernen der Führungsvorrichtung ist zeitaufwändig und
somit kostspielig. Folglich schlug der jetzige Anmelder in der Internationalen Patentveröffentlichung
W099/11872 eine Pfahlführungsvorrichtung
vor, die es ermöglicht,
das Einrammen eines Pfahls von Anfang bis Ende durchzuführen, ohne
das Einrammen für
das Entfernen der Führungsvorrichtung
unterbrechen zu müssen.
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Die
in WO99/11872 beschriebene Vorrichtung für das Einrammen von Pfählen stützt sich
auf einen Grundrahmen, dessen Grundriss in 1 wiedergegeben
wird. Der Grundrahmen 10 hat eine weitgehend rechteckige
Bodenberührungsfläche (bestehend
aus einem aus Stahlträgern
und Schlammmatten zusammengesetzten, geschweißten Rahmen) mit einer in der
Mitte befindlichen Öffnung
(12), mit deren Hilfe der Pfahl (14) geführt wird.
Der Grundrahmen 10 umschließt somit den Pfahl (14).
Es wird aber ersichtlich werden, dass der Grundrahmen mit einer Öffnung oder
einem Langloch (16) versehen ist, die (das) sich durch
den Rahmen von seiner Außenkante bis
zur zentralen Öffnung
(12) er streckt, und durch die (das) ein am Pfahl (14)
befestigtes Halteseil oder eine Kette (18) hindurchgeführt werden
kann.
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Der
jetzige Anmelder hat gewisse Probleme erkannt, die mit der Beförderung
einer Pfahlführungsvorrichtung
verbunden sind, die so beschaffen ist, wie in der WO99/11872 abgebildet.
Die rechteckige Bodenberührungsfläche des
Grundrahmens kann einen Flächeninhalt
von mehr als 100 m2 haben, was tatsächlich alle
Formen der Beförderung
unmöglich macht,
mit Ausnahme des Seetransports. Der jetzige Anmelder hat sich bemüht, diese
Probleme zu beseitigen oder zumindest zu mildern.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Pfahlführungsvorrichtung
bereitgestellt, wie sie in Anspruch 1 beansprucht wird.
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Es
ist ein Vorteil, dass der Grundrahmen ein starres Konstruktionsteil
aufweist, das vorzugsweise weitgehend eine U-Form hat, und bei dem
zumindest eine in den Boden eingreifende Platte lösbar mit
dem starren Konstruktionsteil verbunden ist. Diese lösbare Verbindung
zwischen dem U-förmigen
Konstruktionsteil und zumindest der einen in den Boden eingreifenden
Platte macht es möglich,
dass die Pfahlführungsvorrichtung
in mehrere Teile zerlegt zu der Stelle transportiert werden kann,
wo sie zum Einsatz kommen soll. Diese Tatsache bewältigt die
ausschließliche
Abhängigkeit
vom Seetransport, da jedes Teil z.B. auf Straßen befördert werden kann, wenn auch
nur mit einer Polizeieskorte, falls erforderlich. Diese verbesserte
Transportfähigkeit
ist von großer
Bedeutung, da es nun mal ein wesentliches Charakteristikum von Pfahlrammarbeiten
ist, dass die Pfahlführungsvorrichtung
von Baustelle zu Baustelle verlegt werden muss, wenn sie erneut
zum Einsatz kommen soll.
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Das
weitgehend U-förmige,
starre Konstruktionsteil kann das Pfahlführungselement tragen. Das starre
Konstruktionsteil besitzt eine zentrale Öffnung, durch die ein Pfahl
eingerammt werden kann, der mit Hilfe des Pfahlführungselements geführt wird.
Da es sich bei diesem Konstruktionsteil um ein weitgehend U-förmiges Teil handelt, ist ein
Zugangskanal vorhanden, der eine Verbindung zur zentralen Öffnung darstellt,
durch die ein am Pfahl befestigtes Halteseil oder eine Kette geführt werden
kann, um die Pfahlführungsvorrichtung
vom Pfahl zu lösen,
sobald er in den Untergrund eingerammt worden ist. Der jetzige Anmelder
hat klar erkannt, dass das U-förmige,
starre Konstruktionsteil das wichtigste Element der Pfahlführungsvorrichtung
ist, das selbst während
des Einrammens von Pfählen
den Belastungen standhalten muss, die beim Halten des Pfahlführungselements entstehen.
Das Pfahlführungselement
kann eine konventionelle Form haben (wie z.B. einen unbeweglichen
Kanal, der auf die gleitende Aufnahme eines Pfahls eingestellt ist,
der in den Untergrund eingerammt werden soll) oder eine verbesserte
Form (wie z.B. eine zweiteilige und schwenkbare Konstruktion, in
der jedes Teil sich vom Pfahl wegdrehen lässt, sobald der teilweise in
den Meeresboden eingerammt worden ist, siehe WO99/11872).
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Zumindest
die eine in den Boden eingreifende Platte oder die Schlammmatte
kann sich seitlich des weitgehend U-förmigen, starren Konstruktionsteils
befinden. Zumindest die eine, in den Boden eingreifende Platte kann
durch eine Vielzahl von Schraubbolzen lösbar mit dem starren Konstruktionsteil
verbunden werden.
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Der
Grundrahmen kann ein Paar dieser in den Boden eingreifenden Platten
enthalten, von denen je eine pro gegenüberliegender Seite des weitgehend
U-förmigen,
starren Konstruktionsteils lösbar angebracht
ist. Jede in den Boden eingreifende Platte kann sich seitwärts der
jeweiligen Seite des U-förmigen,
starren Konstruktionsteils befinden, mit dem sie lösbar verbunden
ist.
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Zumindest
die eine, in den Untergrund eingreifende Platte oder das weitgehend
U-förmige, starre
Konstruktionsteil kann Rezeptoren aufweisen, in die die Gabelzinken
eines Gabelstaplers eingreifen. Die Rezeptoren können ein Paar Flansche aufweisen,
die seitlich so hervorspringen, dass ihre Unterseiten von den Gabelzinken
eines Gabelstaplers kontaktiert werden können. Jeder Flansch kann ein Teil
eines Führungskanals
sein, der entweder in der Art eines offenen oder geschlossenen Kastens
ausgeführt
ist. Die Pfahlführungsvorrichtung
kann außerdem
Mittel enthalten, mit denen man das Hebezeug (z.B. Seile oder Kabeltrossen)
am Grundrahmen befestigen kann. Die Befestigungsmittel können aus
der Gruppe ausgewählt
werden, die aus Haken, Ringen und Löchern besteht.
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Das
weitgehend U-förmige,
starre Konstruktionsteil und zumindest die eine in den Untergrund eingreifende
Platte kann Fixierungsmittel enthalten, um sie damit sicher aufeinander
stapeln zu können. Diese
Fixierungsmittel können
Ergänzungsprofile aufweisen,
die es auch ermöglichen,
sie ineinander zu schachteln.
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Entsprechend
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Pfahlführungsvorrichtung
zur Verfügung
gestellt, mit der man einen mit Flossen versehenen Pfahl beim Einrammen
in den Untergrund halten kann. Sie besteht aus einem Grundrahmen
und einem Führungselement,
das auf dem Grundrahmen angebracht und dadurch gekennzeichnet ist,
dass das Führungselement
ein Paar senkrecht verlaufender Führungskanäle aufweist, um darin zwei
Stabilisierungsflossen aufzunehmen und zu führen, die mit dem mit Flossen
versehenen Pfahl während
des Pfahlrammvorgangs verbunden sind.
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Der
jetzige Anmelder hat klar erkannt, dass der Einsatz einer solchen
Pfahlführungsvorrichtung mit
Pfählen,
die mit Flossen versehen sind, eine Reihe bedeutender Vorteile hat.
Erstens kann ein ausreichender Zwischenraum zwischen beiden Führungskanälen vorgesehen
werden, damit die mit Flossen versehenen Pfähle in einem Arbeitsgang vollständig in
den Meeresboden eingerammt wer den können. Mit konventionellen Pfahlführungsvorrichtungen
und konventionellen Pfählen
müsste
der Pfahlrammvorgang unterbrochen werden, um die Pfahlführungsvorrichtung
zu entfernen, bevor der Pfahl vollständig in den Meeresboden eingerammt
werden könnte. Zweitens
werden bei einer bestimmten Pfahlgröße die mit Flossen versehenen
Pfähle
mit größerer Standsicherheit
im Meeresboden verankert als konventionelle Pfähle, und zwar wegen des seitlichen Widerstandes
gegen die Bewegung, die von den Flossen in schluffigen Bodenschichten
oberhalb der darunter liegenden harten Bodenschichten ausgelöst wird.
Um eine Verankerung mit seitlichem Lastwiderstand gegen die Pfahlspitzenrotation
zu erreichen, können
folglich mit Flossen versehenen Pfähle zur Anwendung kommen, die
einen geringeren Durchmesser als konventionelle Pfähle haben.
Die Verwendung von leichteren, mit Flossen versehenen Pfählen ermöglicht eine
sich daraus ergebende Reduzierung bei der Bauspezifikation der entsprechenden
Pfahlführungsvorrichtung,
die zu Kosteneinsparungen führt,
und zwar sowohl was die Materialien anbetrifft als auch bei den Überlegungen
in Bezug auf den Transport.
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Ein
dritter und potenziell sogar noch bedeutsamerer Vorteil ergibt sich
aus der Flexibilität
der Verwendung einer Pfahlführungsvorrichtung,
die mehr die mit dem Pfahl verbundenen Flossen als den Hauptkörper des
Pfahls führt.
Vorausgesetzt, dass die Flossen eine bestimmte „Flügelspannweite" erreichen, können Pfähle mit
variablem Durchmesser von der gleichen Pfahlführungsvorrichtung gehalten
werden. Das wiederum hat eine Schneeballwirkung für die Beschleunigung
von Rammarbeiten, bei denen ein ganzer Satz von mit Flossen versehenen
Pfählen zum
Einsatz kommt, die aber unterschiedliche Größen haben, da für jeden
dieser Pfähle
die gleiche Führungsvorrichtung
genutzt werden kann.
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Bei
einer Ausführungsform
können
die beiden senkrecht verlaufenden Führungskanäle in eine einander gegenüberliegende
Lage gebracht werden, wobei die Kanalöffnungen einander zugewandt
sind. Auf diese Weise sind die Führungskanäle so gestaltet,
dass sie einen mit Flossen versehenen Pfahl aufnehmen können, der
zwei einander diametral gegenüberliegende
Stabilisierungs flossen aufweist, die sich in Achsenrichtung entlang
der gewölbten
Außenfläche des
Pfahls erstrecken. Die senkrecht verlaufenden Führungskanäle können durch Schrägstreben
gestützt
werden, die von der äußeren Begrenzungsfläche des
Grundrahmens ausgehen.
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In Übereinstimmung
mit noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine
Vorrichtung für
das Einrammen eines Pfahls in den Untergrund zur Verfügung gestellt,
die einen Pfahlaufsetzer für
die Übertragung
der Stoßkraft
einer Pfahlramme auf einen Pfahl aufweist, der in den Untergrund
eingerammt werden soll, wobei der Pfahlaufsetzer ein Paar Flossen
besitzt, um damit in die entsprechenden Führungskanäle einer Pfahlführungsvorrichtung
einzugreifen.
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Bei
Rammarbeiten unter dem Wasserspiegel kann ein Pfahl teilweise in
den Untergrund (z.B. den Meeresboden) mit Hilfe einer Pfahlführungsvorrichtung
eingerammt werden. Sobald ein Ende des Pfahls im Meeresboden versenkt
worden ist, kann ein Pfahlaufsetzer auf das frei stehende andere
Ende des Pfahls aufgesetzt werden. Um die Stoßkraft des Rammhammers so genau
auf den Pfahl zu übertragen,
damit der Pfahl senkrecht eingerammt wird, ist solch ein Pfahlaufsetzer
bisher mit sehr knappen Toleranzen angefertigt worden, was bei einem
so großen
Objekt eine kostspielige Angelegenheit ist. Jedoch dadurch, dass
er mit einem Flossenpaar versehen wird, kann der Pfahlaufsetzer
in gleicher Weise geführt
werden wie ein mit Flossen versehener Pfahl. Auf diese Weise verringert
sich in erheblichem Maße die
Notwendigkeit, eine passgenaue maschinelle Fertigung des Pfahlaufsetzers
vorzunehmen.
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Das
Flossenpaar kann sich auf einer gemeinsamen Ebene befinden, um in
die diametral gegenüberliegenden
Führungskanäle der Pfahlführungsvorrichtung
einzurasten. Der Pfahlaufsetzer kann ein Stirnseitenprofil haben,
das eine Rammfläche
und ein Ausrichtungselement aufweist, das in Achsrichtung über die
Rammfläche
hinausragt. Das Ausrichtungselement trägt dazu bei, eine passgenaue Übereinstimmung
der Rammfläche
mit dem frei stehenden Ende des Pfahls zu erreichen, und zwar durch
die Gewährleistung
einer formschlüssigen Passung
mit dem Pfahlende. Das Ausrichtungselement kann auch so konfiguriert
sein, dass es sich radial in den Innenrand eines Rohr- bzw. Hohlpfahls einrasten
lässt.
Das Ausrichtungselement kann eine Vielzahl von Platten aufweisen,
die rund um den radialen Innen- oder Außenrand des Pfahlaufsetzers
angeordnet werden.
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Die
Vorrichtung kann außerdem
entsprechend früheren
Aspekten und Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung eine Pfahlführungsvorrichtung aufweisen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Jetzt
werden Ausführungsformen
der Erfindung anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, auf denen:
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1 den
Grundriss eines Grundrahmens entsprechend dem bisherigen Stand der
Technik darstellt;
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2 den
Grundriss einer Pfahlführungsvorrichtung
darstellt, die einen Aspekt der vorliegenden Erfindung verkörpert;
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3 die
Vorderansicht einer in 2 dargestellten Pfahlführungsvorrichtung
ist;
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4 die
perspektivische Ansicht einer Darstellung in zerlegter Anordnung
(Explosionszeichnung) ist, die Details des Grundrahmens der in 2 abgebildeten
Pfahlführungsvorrichtung
zeigt;
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5 die
schematische Vorderansicht eines mit Flossen versehenen Pfahlaufsetzers
ist, der einen weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung verkörpert; und
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6 eine
teilweise Schnittansicht entlang der in 5 gezogenen
Linie A-A ist, die ein Detail des mit Flossen versehenen Pfahlaufsetzers
darstellt.
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BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSFORMEN DER
ERFINDUNG
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Die 2 und 3 zeigen
jeweils den Grundriss und die Vorderansicht einer Pfahlführungsvorrichtung
(20), die die vorliegende Erfindung verkörpert. Die
Pfahlführungsvorrichtung
(20) enthält
einen Grundrahmen (22) und ein Pfahlführungselement (24),
das auf dem Grundrahmen (22) befestigt ist. Der Grundrahmen
(22) weist ein weitgehend U-förmiges, starres Konstruktionsteil
(26) und ein in den Untergrund eingreifendes Plattenpaar
oder Schlammmattenpaar (28) auf, die lösbar mit dem starren Konstruktionsteil
(26) verbunden sind. Das Pfahlführungselement (24)
weist ein Paar senkrecht verlaufender Führungskanäle (30) auf, die an
dem starren Konstruktionsteil (26) angebracht sind und von
Schrägstreben
(32) gestützt
werden, die von den peripheren Ecken des Grundrahmens (22)
ausgehen. Die Pfahlführungsvorrichtung
(20) kann zerlegt werden, um sie besser transportieren
zu können,
und insbesondere die Bestandteile des Grundrahmens (22)
können
in drei leichter handhabbare Teile zerlegt werden, und zwar in zwei
Schlammmatten (28) und in das starre Konstruktionsteil
(26).
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4 veranschaulicht
die Konstruktion des Grundrahmens (22) in größerer Detailgenauigkeit. Das
weitgehend U-förmige,
starre Konstruktionsteil (26) bildet das Rückgrat der
Struktur und ist auch von grundlegender Bedeutung für den Betrieb
der Pfahlführungsvorrichtung
(20). Das starre Konstruktionsteil ist nicht nur mit Verankerungsstellen
für die
Befestigung des Pfahlführungselementes
(24) und der Schlammmatten (28) versehen, sondern
umgrenzt auch eine zentrale Öffnung
(40), durch die ein Pfahl in den Untergrund eingerammt
wird. Danach kann der Grundrahmen (22) aus der Umfassung
des Pfahls gelöst
werden, indem der Grundrahmen (22) so entfernt wird, dass
der Pfahl durch den Kanal oder durch die am Außenrand befindliche Öffnung (42) hindurchgehen
kann, wobei die am Außenrand
befindliche Öffnung
eine Spannweite haben muss, die größer als der Durchmesser des
Pfahls ist. Die Schlammmatten (28) werden an die Seiten
(44) des starren Konstruktionsteils angeschraubt und erstrecken
sich dann seitwärts
davon. Folglich kann der Grundrahmen (22) im Einsatz eine
Bodenberührungsfläche haben,
die etwas mehr als 100 m2 beträgt. Jedoch
die Schlammmatten (28) können während ihrer Lagerung oder beim
Transport zu einer neuen Baustelle für Rammarbeiten vom starren
Konstruktionsteil (26) gelöst werden, um so die Gesamtfläche zu verringern,
die für
den Einsatz der Pfahlführungsvorrichtung
zur Verfügung
gestellt werden muss.
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Wie
in 4 gezeigt wird, sind die Seiten des starren Konstruktionsteils
(26) und die Schlammmatten (28) mit Rezeptoren
(50) ausgestattet, um darin die Gabelzinken der Gabelstapler
einzuführen. Die
Rezeptoren (50) besitzen je zwei Flansche (52), die
eine offene Rinne bilden, in die die Gabelzinken eines Gabelstaplers
eingeführt
werden können.
Der obere Flansch von beiden trägt
dann das Gewicht des Bauteils während
des Hubvorgangs. Auch padeyes (60) werden an den Ecken
des starren Konstruktionsteils (26) angebracht, um das
Hebezeug (z.B. Kabeltrossen) daran zu befestigen und damit den Grundrahmen
(22) anzuheben.
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Das
Pfahlführungselement
(24) ist dafür
ausgelegt, einen Pfahl zu führen,
der mit einem Paar sich diametral gegenüberliegender Stabilisierungsflossen versehen
ist, die sich in Achsrichtung entlang der gewölbten Außenfläche des Pfahls erstrecken.
Die beiden senkrecht verlaufenden Führungskanäle (30) liegen sich
gegenüber,
wobei die offenen Seiten der Kanäle
einander zugewandt sind. Auf diese Weise nehmen die Kanäle die Stabilisierungsflossen
in sich auf und führen
sie während
des Einrammens der Pfähle. Sobald
der Pfahl in den Untergrund (z.B. Meeresboden) eingerammt worden
ist, kann die Pfahlführungsvorrichtung
(20) über
den vorstehenden Teil des Pfahls angehoben werden, um die Stabilisierungsflossen
aus dem Pfahlführungselement
zu lösen. Selbstverständ lich können, wenn
die Stabilisierungsflossen in den Untergrund versenkt worden sind,
die senkrecht verlaufenden Führungskanäle (30)
nicht mehr länger
in den Pfahl eingreifen und die Pfahlführungsvorrichtung (20)
kann vom Pfahl gelöst
werden, indem die Pfahlführungsvorrichtung
(20) zur Seite geschoben wird, um den Pfahl so durch die Öffnung (42)
hindurch frei zu geben.
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Die 5 und 6 zeigen
einen Pfahlaufsetzer (100), der einen weiteren Aspekt der
vorliegenden Erfindung verkörpert.
Der Pfahlaufsetzer (100) wird beim Einsatz zwischen einem
Pfahlrammhammer (102) und einem mit Flossen versehenen Pfahl
(104) abgebildet, wobei beide mit punktierten Linien dargestellt
werden. Der Pfahlaufsetzer (100) ist mit einem Paar sich
diametral gegenüberliegender Flossen
(106) versehen, die so ausgelegt sind, dass sie eine Gleitpassung
innerhalb der Führungskanäle (30)
der Pfahlführungsvorrichtung
(20) gewährleisten.
Der Pfahlaufsetzer (100) hat ein Stirnseitenprofil (110),
das eine Rammfläche
(112) und einen Justierring (114) aufweist. Der
Justierring (114) weist eine Vielzahl von Elementen (116)
auf, die in Achsrichtung über
die Rammfläche
(112) hinausgehen. Der Justierring (114) hat einen
passgerechten Sitz innerhalb des Bohrloches (118) des mit
Flossen versehenen Pfahls (104), um Passgenauigkeit zwischen
der Rammfläche
(112) und der frei stehenden Stirnseite des mit Flossen
versehenen Pfahls (104) zu erreichen.
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Nun
wird hier der Betrieb der Pfahlführungsvorrichtung
(20), der mit Flossen versehene Pfahl (104) und
der Pfahlaufsetzer (100) beschrieben, um die Wechselwirkung
zwischen ihnen zu veranschaulichen. Die Pfahlführungsvorrichtung (20)
wird auf einem Untergrund (z.B. Meeresboden) in die richtige Position
gebracht und ein mit Flossen versehener Pfahl (104) wird
in die Pfahlführungsvorrichtung
(20) eingeführt,
wobei seine Flossen gleitend in die senkrecht verlaufenden Führungskanäle (30)
eingesetzt werden. Der mit Flossen versehene Pfahl (104)
wird soweit in den Meeresboden eingerammt, wie es die Hin- und Herbewegung
des Rammhammers (102) ermöglicht. Der Rammhammer (102)
wird dann von der frei stehenden Stirnseite des mit Flossen versehenen Pfahls
(104) abgehoben, so dass der Pfahlaufsetzer (100)
auf sie aufgesetzt werden kann. Die Flossen (106) des Pfahlaufsetzers
(100) werden auf die Flossen des Pfahls (104)
ausgerichtet, so dass die Flossen (106) gleitend in die
Führungskanäle (30)
aufgenommen werden. Der Justierring (114) rastet in das Bohrloch
des mit Flossen versehenen Pfahls (104) ein, wenn der Pfahl
in die richtige Position abgesenkt wird, wodurch gewährleistet
wird, dass die Rammfläche
(112) des Pfahlaufsetzers (100) genau auf die Stirnseite
des mit Flossen versehenen Pfahls passt und auf ihr ruht. Der Hammer
(102) wird dann wieder in Eingriff gebracht, wobei jetzt
der Pfahlaufsetzer (100) die Stoßkraft auf den mit Flossen
versehenen Pfahl (104) überträgt.