DE69205515T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Eintreiben von Pfählen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Eintreiben röhrenförmiger Pfähle, bei welchem bzw. bei welcher eine Ramme über eine Höhe in einem mit einem Fuß versehenen röhrenförmigen Pfahl auf eine Aufschlagfläche herabgelassen wird, welche in dem Bodenteil des röhrenförmigen Pfahles angeordnet ist, um die kinetische Energie von der Ramme auf den Boden nahe dem röhrenförmigen Pfahl zum Eintreiben des röhrenförmigen Pfahles in den Boden zu übertragen.
• Ein derartiges Verfahren wird oft angewendet, wenn der Arbeitsraum nicht hoch genug ist, um Betonpfähle einzutreiben, wie es der Fall im Inneren vorhandener Gebäude ist oder wo die Zugangsöffnung klein ist. Da die Ramme in einem röhrenförmigen Stahlpfahl fällt und da der röhrenförmige Pfahl in Abschnitten während des Pfahleintreibens zusammengeschweißt werden kann, wird eine geringe Arbeitshöhe benötigt.
• Ein aufgeweiteter Fuß aus Stahl oder Beton ist manchmal um den röhrenförmigen Pfahl angeordnet. Anstelle dessen wird manchmal ein aufgeweiteter Fuß ebenfalls ausgetrieben, nachdem der röhrenförmige Pfahl in den Boden getrieben worden ist.
• Wenn der röhrenförmige Pfahl in der korrekten Tiefe ist, kann er bei der korrekten Höhe abgeschnitten und mit Beton gefüllt werden, in welchem eine Armierung vorgesehen sein kann.
• Das Eintreiben eines röhrenförmigen Stahlpfahles wird normalerweise durch Anordnen eines Einsatzes von z.B. Sand, Split oder Beton oder einer zweiten Stahlplatte in deren Bodenteil und durch Fallenlassen einer festen Metallramme, welche einen Durchmesser aufweist, der im allgemeinen zwischen 80 und 500 mm und einer Masse von im allgemeinen 100 und 4000 kg liegt, in dem Rohr auf den Boden, den Einsatz oder die Platte ausgeführt, so daß ein Kraftimpuls darauf erzeugt wird (GB-A- 1 474 379).
• Der direkte Kontakt zwischen Ramme und röhrenförmigem Pfahl, welcher eine sehr große Spitzenkraft bewirkt, wird bei diesem Verfahren als wesentlich betrachtet, um die Verwendung eines relativ kleinen Fallgewichtes zu ermöglichen.
• Dieses bekannte Verfahren weist den Nachteil auf, daß ein Teil der Energie der Ramme zum Eintreiben des röhrenförmigen Pfahles in den Boden nicht ausgenutzt wird, sondern in den röhrenförmigen Pfahl selbst geht und dort zu einer unerwünschten plastischen Deformation führen kann, wenn die Wanddicke klein ist.
• Wenn die Ramme bei großer Geschwindigkeit fällt, bewirkt der Kraftimpuls in der Tat innerhalb einer sehr kurzen Zeit den Aufbau einer großen Zugspannungswelle in dem röhrenförmigen Pfahl.
• Das Ziel des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu eliminieren oder zu reduzieren, und zwar durch die Tatsache, daß die kinetische Energie der Ramme langsamer auf den Boden nahe dem röhrenförmigen Pfahl übertragen wird. Die Vorrichtungen gemäß der Erfindung sind im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß diese zweckmäßigen Einrichtungen, welche zeitweilig zumindest einen Teil der kinetischen Energie der Ramme absorbieren, vorgesehen sind. Diese energieabsorbierenden Einrichtungen können zumindest ein Federelement aufweisen.
• Die Verwendung derartiger Federelemente führt entgegen den Erwartungen nicht zu einer Reduzierung der Größe der auf den Boden übertragenen Eintreibenergie, wenn die Abmessungen korrekt ausgewählt sind. Es stellt sich sogar heraus, daß die übertragene Menge an Eintreibenergie nur in kleinem Maße abhängig von der Federkonstante ist.
• Der Vorteil des Verteilens der Übertragung ist der, daß eine beträchtlich kleinere Zugspannungswelle in dem röhrenförmigen Pfahl erzeugt wird. Deswegen ist eine geringere Wanddicke des röhrenförmigen Pfahles ausreichend, was einen kostensparenden Effekt aufweist und eine leichtere Handhabung fördert. Erste Berechnungen zeigen, daß im Fall von röhrenförmigen Stahlpfählen sogar Wanddicken von lediglich einem Millimeter als möglich angesehen werden müssen. Ein zweiter Vorteil ist der; daß die Vibrationseinflüsse auf die Umgebung reduziert werden, was bedeutet, daß unter anderem der Bereich der Anwendung des Verfahrens weiter ausgedehnt werden kann. Infolge der geringeren Belastung des röhrenförmigen Pfahles ist es ebenfalls möglich, eine Fallhöhe anzuwenden, die das gegenwärtige Maximum von 2,5 m übersteigt. Im Ergebnis ist es möglich, Pfähle in einen härteren Boden einzutreiben oder schwerere Pfähle oder eine leichtere Installation zu verwenden. Schließlich bedeutet die geringere Belastung des röhrenförmigen Pfahles, daß es möglich ist, röhrenförmige Kunststoffpfähle zu verwenden.
• Bei einem ersten Ausführungsbeispiel ist das Federelement an dem Boden der Ramme so befestigt, daß es gleichzeitig mit der Ramme bewegt werden kann. Um den ins Auge gefaßten Effekt zu erzielen, nämlich eine verteilte Übertragung der Fallenergie durch Verwendung eines Federelementes, ist dieses Ausführungsbeispiel als vorteilhaft im Vergleich zu einem anderen denkbaren Ausführungsbeispiel gefunden worden, bei welchem das Federelement am Boden des Rohres ist.
• Die Verwendung eines Federelementes, welches sich gemeinsam mit der Ramme bewegt, kann Anlaß zu Problemen geben, diese sind jedoch einfach zu eliminieren.
• Das erste Problem ist mit dem Ersetzen eines verschlissenen Federelementes verbunden. Wenn jedoch das Federelement faktisch wartungsfrei hergestellt wird, nämlich durch die Verwendung eines festen, verschleißfesten Kunststoffes wie z.B. Nylon, braucht dieses Federelement niemals oder kaum jemals ersetzt zu werden.
• Ein zweiter Nachteil liegt in der Befestigung der Feder mit der Ramme, da die Ramme große Beschleunigungen während der Kollision erfährt und die Befestigung dann unter große Belastung gestellt wird.
• Dieser Nachteil wird durch Auswählen eines Federelementes mit einer kleinen Federkonstante, nämlich in der Größenordnung der Federkonstante des Bodens, eliminiert, so daß die Beschleunigungen auf ein Maß reduziert werden, bei welchen das Federelement ohne irgendein Problem an der Ramme befestigt werden kann.
• Die Vorteile dieses Ausführungsbeispiels bestehen darin, daß während des Eintreibens des Pfahles keine zusätzlichen Arbeitsvorgänge im Vergleich zu einem Eintreiben eines Pfahles mit den bekannten Vorrichtungen benötigt werden, bei denen kein Federelement vorhanden ist, und darin, daß dieses Ausführungsbeispiel im Vergleich zu einer losen Zusatzvorrichtung im Gebrauch sicher ist.
• Außerdem kann das Federelement kompakter ausgeführt werden, da keine separate Lagerstruktur benötigt wird.
• Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die kinetische Energie des Federelementes während des Fallens zu der übertragenen Eintreibenergie des Pfahles beiträgt.
• Die Aufschlagfläche am Boden des röhrenförmigen Pfahles ist vorzugsweise flach ausgeführt, während der Durchmesser der Ramme an den Innendurchmesser des röhrenförmigen Pfahles z.B. mit einem Spiel von 15 bis 25 mm angepaßt ist.
• Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Federelement zwischen dem Fuß des röhrenförmigen Pfahles und der Wand des röhrenförmigen Pfahles angeordnet. Dies gewährleistet, daß die kinetische Energie der Ramme im ersten Augenblick direkt auf den Boden nahe dem röhrenförmigen Pfahl übertragen wird und der röhrenförmige Pfahl nachfolgend durch die Feder weiterbewegt wird.
• In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist ein Flansch an dem Boden der Ramme vorgesehen, wobei in dem Flansch ein Kunststoffeinsatz bzw. -stopfen vorgesehen ist, der sich nach unten am Flansch vorbei erstreckt.
• Bei den erwähnten Ausführungsbeispielen kann jedes Federelement z.B. eine lineare oder degressiv oder progressiv arbeitende Zug- oder Druckfeder aufweisen, während eine Feder, welche in einem Teil degressiv in ihrem Bereich und in einem anderen Teil progressiv arbeitet, ebenfalls verwendet werden kann.
• Das Federelement kann auch unter Vorspannung angeordnet sein, so daß, wenn die Ramme sich nach unten bewegt, eine gewisse Kraft direkt auf die Aufschlagfläche ausgeübt werden kann, wenn das Federelement einen Kontakt mit der Aufschlagfläche herstellt. Ohne Vorspannung wird diese Kraft vom Wert Null aufgebaut, wenn sich die Länge des Federelementes ändert, während Energie in dem Federelement gespeichert wird, wobei die Energie zum Eintreiben des röhrenförmigen Pfahles in den Boden nicht verwendet wird.
• Eine Begrenzung kann ebenfalls vorgesehen sein, um die Längenänderung des Federelementes zu begrenzen, so daß beim Nach-Unten-Bewegen, nachdem die Begrenzung erreicht ist, die verbleibende kinetische Energie der Ramme auf den röhrenförmigen Pfahl ohne weitere Speicherung übertragen wird. Anstelle dessen kann letzterer Effekt auch ungefähr erreicht werden, wenn ein Federelement, das eine sehr stark ansteigende Federsteifigkeit bei einer vorbestimmten Längenänderung aufweist, angewendet wird.
• Schließlich kann das Federelement einen Dämpfüngseinfluß z.B. zur Begrenzung des Zurückspringens der Ramme aufweisen.
• Durch Verwendung der oben erwähnten Maßnahmen, und zwar einzeln oder in Kombination, kann der Fortgang bzw. Verlauf der Energieübertragung von der Ramme auf den röhrenförmigen Pfahl an die Pfahleintreibsituation angepaßt werden.
• Die Erfindung wird in beispielhafter Weise unter Bezug auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung ist folgendes schematisch dargestellt:
• Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, welche gemäß dem Stand der Technik arbeitet, wie oben angegeben;
• Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß Anspruch 5;
• Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß Anspruch 7;
• Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 7;
• Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 14;
• Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 15.
• Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1, welche den Stand der Technik darstellt, fällt bei jedem Pfahleintreibhub die Ramme 2 in dem röhrenförmigen Pfahl 1 auf eine Aufschlagfläche 3, welche oben auf einem Einsatz 4 liegt, in welchem Fall die Ramme 2 ihre kinetische Energie in Impulsform an den röhrenförmigen Pfahl 1 überträgt, in dessen Ergebnis letzterer in den Boden 5 eingetrieben wird. Die Ramme 2 wird dann mittels des Hubseiles 6 angehoben.
• Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel fällt die Ramme 9 in dem röhrenförmigen Pfahl 8 auf die Aufschlagfläche 10 eines Einsatzes 11. Das Federelement 12 ist am Boden der Ramme 9 befestigt und absorbiert, wenn die Ramme 9 auf die Aufschlagfläche 10 nach unten läuft, zeitweilig einen Teil der Fallenergie der Ramme 9. Dies erzeugt eine verteilte Übertragung der kinetischen Energie von der Ramme 9 auf den Boden 13 nahe dem röhrenförmigen Pfahl 8.
• Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 7, bei welchem eine Ramme 25 auf eine Aufschlagfläche 24 in dem röhrenförmigen Pfahl 23 fällt. Diese Aufschlagfläche 24 ist mittels einer Zugfeder 26 mit der Wand des röhrenförmigen Pfahles 23 verbunden. Der röhrenförmige Pfahl 23 ist an der Unterseite abgeschlossen.
• Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 7, bei welchem eine Ramme 29 in dem röhrenförmigen Pfahl 28 auf eine Aufschlagfläche 30 fällt, welche einen Teil des Fußes 31 bildet. Dieser Fuß 31 ist mittels einer Zugfeder 32 mit dem röhrenförmigen Pfahl 28 verbunden.
• Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 14. Hier fällt eine Ramme 34 in dem röhrenförmigen Pfahl 33 auf eine Aufschlagfläche 37. Ein Kunststoffeinsatz 36 ist an der Unterseite der Ramme 34 in einem Ringflansch 35 befestigt, während der Einsatz über den Flansch 35 vorsteht. Der Einsatz bildet eine Progressivfeder infolge der Tatsache, daß sie sich bei ihrem Zusammendrücken seitlich ausdehnt, bis der Flansch dies verhindert, so daß nun lediglich eine Längenänderung möglich ist.
• Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 15, bei welchem eine Ramme in dem röhrenförmigen Pfahl 39 auf eine Aufschlagfläche 42 fällt. An dem Boden der Ramme 40 ist ein Kunststoffelement 41 in der Form eines festen halbkugeligen Elementes befestigt. Dieses Element 41 besitzt eine Progressivfederwirkung durch die Tatsache, daß bei Blickrichtung in Pfeilrichtung sich sein Querschnitt beträchtlich verengt.

Claims (17)

1. Verfahren zum Eintreiben röhrenförmiger Pfähle, bei welchem eine Ramme (9; 25; 29; 34; 40) über eine Höhe in einem mit einem Fuß versehenen röhrenförmigen Pfahl (8; 23; 28; 33; 39) auf eine Aufschlagfläche (10; 24; 30; 37; 42) fallengelassen wird, welche in dem Bodenteil des röhrenförmigen Pfahles angeordnet ist, um die kinetische Energie der Ramme auf den Boden (13) nahe dem röhrenförmigen Pfahl zum Eintreiben des röhrenförmigen Pfahles in den Boden zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Verwendung von energie-absorbierenden Einrichtungen (12; 26; 32; 36; 41) aufweist, welche zeitweilig zumindest einen Teil der kinetischen Energie der Ramme derart absorbieren, daß die kinetische Energie der Ramme langsamer auf den Boden nahe dem röhrenförmigen Pfahl übertragen wird.

2. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, welche einen röhrenförmigen Pfahl (8; 23; 28; 33; 39), welcher mit einem Fuß und einer Aufschlagfläche (10; 24; 30; 37; 42) versehen ist, welche in dem Boden des röhrenförmigen Pfahles angeordnet ist, und eine Ramme (9; 25; 29; 34; 40) zum Fallenlassen über einer Höhe in dem röhrenförmigen Pfahl auf die Aufschlagfläche aufweist, um die kinetische Energie der Ramme auf den Boden nahe dem röhrenförmigen Pfahl zum Eintreiben des röhrenförmigen Pfahles in den Boden zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung energie-absorbierende Einrichtungen (12; 26; 32; 36; 41) aufweist, die zeitweilig zumindest einen Teil der kinetischen Energie der Ramme derart absorbieren, daß die kinetische Energie der Ramme langsamer auf den Boden nahe dem röhrenförmigen Pfahl übertragen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die energie-absorbierenden Einrichtungen Federelemente sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement zwischen der Ramme und der Aufschlagfläche angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement an der Ramme an dem Boden befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement (26; 32) zwischen der Aufschlagfläche (24; 30) und der Wand des röhrenförmigen Pfahles (23; 28) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement eine lineare Zug- oder Druckfeder aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement eine progressive oder degressive oder kombinierte degressive und progressive Feder aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement eine Vorspannung aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement bei einer vorbestimmten Längenänderung eine sehr starke Erhöhung der Federsteifigkeit zeigt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzung, welche die Längenänderung von zumindest einem Federelement begrenzt, vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement aus Gummi oder Kunststoff hergestellt ist.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein geschlossener Flansch (35) an dem Boden der Ramme (34) befestigt ist, zwischen dem ein Kunststoffeinsatz (36) als das Federelement befestigt ist, und sich nach unten an dem Flansch (35) vorbei erstreckt.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kunststoffteil, dessen Querschnitt sich in Richtung des Fallens verengt, als das Federelement (41) angebracht ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Federelement eine Dämpfüngswirkung aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der röhrenförmige Pfahl ein röhrenförmiger Stahlpfahl ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der röhrenförmige Pfahl ein röhrenförmiger Kunststoffpfahl ist.