DE69420050T3 - Pfahlramme - Google Patents

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D13/00Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers
    • E02D13/06Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers for observation while placing

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Einschlagen von Pfählen und Pfahleinschlagvorrichtungen sowie ein Verfahren zur Bestimmung der Lasttragefähigkeiten verschiedener Untergrundschichten.
  • Pfähle werden in weitem Umfang dazu verwendet, Fundamente zur Stützung verschiedener Konstruktionen auf dem Boden zu bilden, sowohl für Anwendungen auf dem Land als auch auf dem Meeresboden bei Anwendungen im Meer. Pfähle sind im Fall von weichen Böden von Vorteil, wo es notwendig ist, bis zu einer wesentlichen Tiefe unter der Oberfläche vorzudringen, um eine genügende Lasttragefähigkeit zu finden. Pfahleinschlagverfahren zur Bildung von Fundamenten zeigen in der Tat eine Tendenz zunehmender Konkurrenzfähigkeit im Verhältnis zu Grabungsverfahren aufgrund der Entwicklung zunehmend wirksamer Pfahleinschlaganlagen.
  • Die korrekte Bestimmung der Lasttragefähigkeit ist natürlich ein entscheidender Faktor für jede Art von Fundament. Im Fall von Pfahlfundamenten ist die genaue Bestimmung der Lasttragefähigkeit eines Pfahls häufig etwas schwierig, da die Unterbodenschichten, die die Lasttragefähigkeit tatsächlich bestimmen, nicht leicht zugänglich sind. Eine weitere Gefahr kann darin bestehen, dass ein gelegentlicher Pfahlbruch unbemerkt bleibt, da er nicht leicht festzustellen ist.
  • Die Lasttragefähigkeit von Untergrundschichten kann beträchtlich schwanken, da der Untergrund sehr weiche Schichten, vielleicht mehr oder weniger schwimmende Schichten mit praktisch keiner dauerhaften Stabilität, umfassen kann, die mit harten Schichten abwechseln. Diese Umstände sind grundsätzlich für jede Art von Fundamenten von Bedeutung, sind jedoch im Zusammenhang mit Pfahlfundamenten, die häufig in geologisch schwierigen Situationen verwendet werden, in denen andere Fundamente versagen, von besonderer Bedeutung. Es ist im allgemeinen wünschenswert, die Pfähle bis zu einer Tiefe einzuschlagen, in der die Spitze des Pfahls auf einer festen Schicht getragen wird. Obwohl Reibung an den Seiten eines Pfahls ebenfalls eine Wirkung ausübt, wird es im allgemeinen vorgezogen, sich hauptsächlich auf die Widerstandskräfte zu verlassen, die gegen eine weitere Eindringung der Pfahlspitze ausgeübt werden.
  • Beim Einschlagen eines Pfahls durch Hämmern hängt das Eindringen des Pfahls, das durch einen Hammerschlag bewirkt wird, weitgehend vom Widerstand gegen die Pfahlspitze an ihrer gegenwärtigen Position ab, so dass eine genaue Beobachtung des Einschlagverfahrens in der Tat eine ziemlich ausführliche Information über die Lasttragefähigkeiten des Untergrunds entlang der Pfahleinschlagstrecke bietet. Wenn die Stoßkraft, die vom Hammer bei einem Hammerschlag ausübt wird, und das entsprechende Eindringen des Pfahls bekannt sind, können der Widerstand gegen das Eindringen des Pfahls und demzufolge die Lasttragefähigkeit des Pfahls direkt berechnet werden. Da diese direkte Berechnung von einer Anzahl von Unsicherheitsfaktoren beeinflusst wird, wobei einige die Bestimmung des Kraftimpulses beeinflussen, der tatsächlich auf den Pfahl übertragen wird, und andere mit dem Setzen in die Unterbodenschichten im Laufe der Zeit in Zusammenhang stehen, wird im allgemeinen bevorzugt, die Berechnung durch Lastprüfungsversuche an ausgewählten Pfählen zu überprüfen. Da Lastprüfungsversuche kompliziert und zeitaufwendig sein können, ist es im allgemeinen nicht durchführbar, jeden Pfahl einer großen Anzahl von Pfählen einer Prüfbelastung zu unterziehen, und Lastprüfungsversuche werden vorzugsweise nur an ausgewählten Pfählen durchgeführt, um Korrekturfaktoren aufzustellen, die daraufhin bei den Berechnungen der Lasttragefähigkeiten der anderen Pfähle auf der Grundlage von Pfahl-für-Pfahl-Beobachtungen während des Eintreibeverfahrens angewendet werden können.
  • Die Überwachung des Eintreibevorgangs und die Berechnung der Pfahl-Lasttragefähigkeit sind in verschiedenen Bauvorschriften vorgeschrieben, die, wie von den anwendbaren nationalen Regelungen vorgeschrieben, angewendet werden. Der deutsche Standard DIN 4026 z. B. schreibt vor, dass ein Protokoll mit Aufzeichnungen der Hämmerenergie und der Eindringtiefe des Pfahls geführt werden muss. Das Niveau des Pfahls muss alle zehn Hammerschläge für einige der Pfähle während des gesamten Eintreibevorgangs gemessen werden, und für die verbleibenden Pfähle nur während der letzten dreißig Hammerschläge. Die Hämmerenergie wird als Hub der Fallastzeiten mal der Anziehungskraft, die auf die Fallast wirkt, berechnet. Die Energie wird in Abhängigkeit von der Eindringtiefe des Pfahls aufgezeichnet, um eine Skizze zu erstellen, von der Ablesungen vorgenommen werden können, die die Gesamtenergie pro Meter Pfahleindringtiefe oder die Gesamtenergie während des Eintreibens des Pfahls betreffen. Diese Datensätze werden verwendet, um zu überprüfen, dass der Eintreibevorgang wie beabsichtigt verlaufen ist, und sie werden dazu verwendet, die Lasttragefähigkeit zu berechnen, indem sie mit ähnlichen Datensätzen verglichen werden, die für Pfähle erhalten wurden, bei denen die Lasttragefähigkeiten durch andere Verfahren überprüft wurden.
  • Andere Bauvorschriften können von der DIN 4026 in verschiedenen Punkten abweichen; doch im allgemeinen umfassen sämtliche Bauvorschriften, die Pfahlfundamente betreffen, in der einen oder anderen Weise Anforderungen bezüglich der Aufzeichnung der Hammerschlagenergie und des entsprechenden Eindringens des Pfahls.
  • Die Hammerschlagenergie wird im allgemeinen durch Messung der Fallhöhe der Fallast und Multiplikation der Fallhöhe mit der berechneten Anziehungskraft, die auf die Fallast wirkt, festgestellt, wodurch die Lageenergie erhalten wird, von der angenommen werden kann, dass sie in einen gleichwertigen Betrag von Bewegungsenergie der Fallast umgewandelt wird, vorausgesetzt, dass die Fallast ungehemmt fällt. Es können Korrekturen vorgenommen werden, z. B. in dem Fall, dass die Richtung von der senkrechten Richtung abweicht, sowie um Reibung und anderen Faktoren, die den Vorgang beeinflussen, Rechnung zu tragen. Im Fall von Diesel-Hammern, d. h. Hammern, bei denen die Fallast als Kolben gebildet ist, der beim Fallen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch komprimiert und bei dem die Hebekraft der Fallast durch eine plötzliche Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bereitgestellt wird, muss ein Verminderungsfaktor berücksichtigt werden, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass ein Anteil der Energie der sich bewegenden Fallast wirksam für das Diesel-Antriebssystem entzogen wird, so dass die Lageenergie der Fallast nicht vollständig für das Einschlagen des Pfahls verwendet wird. Im allgemeinen muss die Einschlagskraft, die bei dem einwirkenden Schlag von der Fallast auf das Kopfteil des Pfahls übertragen wird, ebenfalls anhand einiger empirischer Faktoren korrigiert werden, wobei unter anderem der Grad der Energieabsorption im Rammaufsatz und in dem stoßdämpfenden Stoßelement, das im allgemeinen zwischen der Fallast und dem Kopfteil des Pfahls angebracht ist, berücksichtigt wird.
  • Die Fallhöhe und demzufolge die Energie, die vom Hammer bei jedem Schlag bereitgestellt wird, ist im allgemeinen ein Parameter, der innerhalb einer gegebenen Bandbreite eingestellt werden kann, um es zu ermöglichen, wechselndem Widerstand im Boden, wechselnden Pfahlgrößen usw. Rechnung zu tragen. Wenn der Widerstand gegen die Pfahlspitze gering ist, wie es während Anfangsphasen des Eintreibens der Fall ist, können die Stoßwellen, die im Pfahl durch den Hammerschlag erzeugt werden, wesentliche Spannungsbelastungen hervorrufen, welche eine Art von Last darstellen, die eine große Gefahr in sich birgt, Brüche in Betonpfählen hervorzurufen. Während der Anfangsphasen des Eintreibens muss die Fallhöhe daher vergleichsweise niedrig sein, um übermäßige Belastungen des Pfahls zu vermeiden. Wenn auf der anderen Seite der Widerstand gegen das Eindringen der Pfahlspitze zunimmt, wie es im allgemeinen in größeren Tiefen der Fall ist, wird es häufig notwendig, die Hammerschlagenergie, d. h. die Fallhöhe, zu erhöhen, um den Pfahl mit einer angemessenen Geschwindigkeit einzuschlagen. Die Fallhöhe muss naturgemäß im Verhältnis zu dem derzeitigen Pfahlniveau und der beobachteten Schritt-für-Schritt- Eindringtiefe stehen, um aussagekräftige Informationen zu liefern.
  • Eine genaue Messung der Fallhöhe kann jedoch aufgrund der einbezogenen Umstände und der dynamischen Beschaffenheit des Verfahrens etwas schwierig sein. Meistens wird die Fallhöhe beobachtet und in den Aufzeichnungen festgehalten, woraufhin die nachfolgenden Berechnungen auf der Grundlage der Annahme eines vollkommen regelmäßigen Betriebs des Hammers erstellt werden. Dies berücksichtigt jedoch keine Veränderungen im Hämmervorgang, die z. B. im Fall von hydraulisch betriebenen Hammern auftreten können, bei denen der Druck in dem hydraulisch betriebenen System tatsächlich Schwankungen unterworfen sein kann, oder z. B. im Fall von Diesel-betriebenen Hammern, bei denen die Antriebsimpulsenergie häufig beträchtlich schwankt.
  • Die Messung der Eindringtiefe des Pfahls kann ebenfalls etwas schwierig sein. Im allgemeinen darf sich aus Sicherheitsgründen während des Hämmerns kein Bedienungspersonal sehr nahe beim Pfahl aufhalten, da es z. B. dazu kommen kann, dass ein Pfahl unter einem Hammerschlag bricht. Ein häufig angewendetes Verfahren ist es, die Bewegung des Hammers im Verhältnis zur Schienensäule oder vielleicht die Bewegung des Pfahls im Verhältnis zur Schienensäule aus einer Entfernung zu beobachten, was jedoch die erreichbare Genauigkeit beschränkt. Während des Vorgangs kann ein Bediener Zeit finden, zwischen zwei Hammerschlägen eine rasche Markierung auf dem Pfahl vorzunehmen und so einen Satz von Markierungen zu erstellen, die daraufhin für eine spätere und genauere Messung zur Verfügung stehen, die vorgenommen wird, während der Hammerbetrieb zu diesem Zweck zeitweise gestoppt ist. Die Notwendigkeit, den Hammerbetrieb zu stoppen, verlängert jedoch die Zeit, die notwendig ist, um den Pfahleinschlagvorgang vollständig auszuführen. Die praktischen Schwierigkeiten bei der genauen Protokollierung des Pfahleinschlagvorgangs können das Bedienpersonal ebenso dazu verleiten, die erforderlichen Aufzeichnungen ganz oder teilweise auszulassen.
  • Der Stand der Technik umfasst eine Pfahleinschlagvorrichtung mit einem Instrument im Fahrerhaus, wobei dieses Gerät das Aufwickeln/Abwickeln der Seilwinde überwacht, die mit dem Hammerseil verbunden ist, so dass die Bewegung des Hammers tatsächlich vom Fahrerhaus aus überwacht werden kann. Das Hammerseil wird jedoch durch störende Einflüsse beeinflusst, z. B. durch Wind- und Reibungskräfte, wobei die Genauigkeit, mit der die Eindringtiefe des Hammers durch Überwachung des Abwickelns der Seilwinde bestimmt werden kann, tatsächlich für die Berechnung der Lasttragefähigkeit des Pfahls mit einem angemessenen Genauigkeitsgrad nicht zufriedenstellend ist.
  • Die Erfindung stellt eine Pfahleinschlagvorrichtung, wie in Anspruch 1 abgegrenzt, bereit. Mit dieser Pfahleinschlagvorrichtung wird die Eindringtiefe des Pfahls automatisch für jeden Hammerschlag aufgezeichnet, so dass ein Gesamtbild der Lasttragefähigkeit des Pfahls entlang der gesamten Strecke, die von der Pfahlspitze beschrieben wird, genau berechnet werden kann. Die automatische Aufzeichnung liefert ebenfalls den Nachweis, dass der Pfahleinschlagvorgang, wie beabsichtigt, ohne Fehler ausgeführt worden ist.
  • Durch die Erkennung der Bewegungsenergie der Last, die bei jedem Hammerschlag bereitgestellt wird, kann eine vergleichsweise größere Genauigkeit bei den Berechnungen erreicht werden, da der korrekte Wert der Bewegungsenergie in die Berechnungen sogar in den Fällen einbezogen werden kann, in denen die Bewegung der Hammer-Fallast nicht vollkommen regelmäßig ist, wie es aufgrund von Veränderungen im Hammerantriebssystem auftreten kann, z. B. Veränderungen des Drucks in einem hydraulisch angetriebenen System.
  • Gemäß der Erfindung umfasst das Mittel zur Erkennung der Position des Hammers ein Mittel, das fest mit der Schienensäule verbunden und für eine Fernmessung des Abstands zum Hammermittel geeignet ist. Die Befestigung des Mittels zur Positionserkennung an der Schienensäule ist eine praktische Lösung und im allgemeinen genau, da die Schienensäule im allgemeinen während des Eintreibevorgangs auf dem Boden getragen wird. Die Fernmessung des Hammermittels erlaubt eine normale Handhabung der Pfahleinschlagvorrichtung, z. B. eine Zerlegung des Hammers, um wie gewöhnlich ohne Komplikationen fortzufahren.
  • Das Lasermessgerät arbeitet sehr wirksam und ist gut dafür geeignet, die erhaltenen Daten auf einen Computer zu übertragen.
  • Der optische Reflektor, zu dem die Abstände gemessen werden, ist in der Tat in Verbindung mit der beweglichen Last angebracht, so dass die Position des Hammermittels nur indirekt bestimmt wird, indem die Bewegung der beweglichen Last bestimmt wird. Hierbei kann eine vollständige Aufzeichnung der Bewegung der beweglichen Last im Computer erhalten werden, wobei der Computer nicht nur Daten über die stufenweise Abwärts-Bewegung des Hammers aufzeichnen kann, sondern auch über den Hub der Fallast, d. h. die Hubhöhe und die Fallastgeschwindigkeit kurz vor dem Schlag.
  • Die Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren, wie in Anspruch 4 abgegrenzt, bereit.
  • Durch die Bestimmung der Eindringtiefe des Pfahls durch die indirekte Messung der Hammerposition wird es möglich, genaue Messungen in einer relativ einfachen Weise zu erhalten, ungeachtet z. B. der Art von Pfahl, die verwendet wird.
  • Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren, wie in Anspruch 8 dargestellt, bereit.
  • Durch Einhämmern eines Pfahls, während die Bewegungsenergie bestimmt wird, die bei jedem Hammerschlag aufgewendet wird, und die Eindringtiefe des Pfahls bei jedem Hammerschlag aufgezeichnet wird, kann eine genaue Kartierung der Lasttragefähigkeiten verschiedener Untergrundschichten bei vergleichsweise niedrigen zusätzlichen Kosten erhalten werden.
  • Weitere Aufgaben, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden aus dem folgenden ausführlichen Teil der Beschreibung hervorgehen, der beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung abdeckt. In dem ausführlichen Teil der Beschreibung wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen
  • 1 einen seitlichen Aufriss einer Pfahleinschlagvorrichtung zeigt,
  • 2 eine obere Draufsicht, teilweise im Querschnitt, des Hammers zeigt,
  • 3 einen senkrechten Querschnitt durch den Hammer zeigt,
  • 4 eine schematische Ansicht des Lasermessgerätes zeigt,
  • 5 eine Aufzeichnung der Bewegung der Fallast zeigt, und
  • 6 ein Protokoll eines Pfahleinschlagvorgangs zeigt.
  • Sämtliche Figuren sind schematisch und nicht maßstabgerecht und veranschaulichen nur Einzelheiten, die wesentlich für das Verständnis der Erfindung sind, wobei weitere Einzelheiten aus Gründen der Klarheit aus den Zeichnungen ausgelassen wurden. In den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Zuerst wird Bezug auf 1 genommen, die einen seitlichen Gesamtaufriss einer Pfahleinschlagvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt. Die Pfahleinschlagvorrichtung, als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet, umfasst im wesentlichen ein Antriebsfahrzeug 2, das mit einer Schienensäule 3 ausgestattet ist, wobei die Schienensäule einen unteren Abschnitt 6 umfasst, welcher der Abschnitt ist, der mit dem Antriebsfahrzeug 2 verbunden ist, und eine Schienensäulenverlängerung 4, die mit dem unteren Abschnitt der Schienensäule in ausziehbarer Weise verbunden ist und dem Zweck dient, die wirksame Länge der Schienensäule wirksam zu verdoppeln oder sie anders anzuordnen, um eine wesentliche Zusammenziehung der Schienensäule zu ermöglichen, um den Transport und die erneute Aufstellung der Einheit zu erleichtern.
  • Mit dem obersten Ende der Schienensäulenverlängerung 4 ist ein oberer Ausleger 5 verbunden, wobei der obere Ausleger als Halterung für Seilscheiben und Seilbefestigungen dient, die zusammen mit einem Paar Seilwinden, die auf dem Antriebsfahrzeug befestigt sind, die Pfahleinschlagvorrichtung mit einer doppelten Kran-Hebe-Fähigkeit ausrüsten. Das äußerste der Kranseile ist das Pfahlseil 7, das dem Zweck dient, einen Pfahl 49 hochzuziehen, während das innerste Seil, das Hammerseil 8, dem Zweck dient, den Hammer 10 anzuheben, der verschiebbar mit der Schienensäule 3 verbunden ist, so dass er durch die Schienensäule in einer Weise geführt wird, dass er entlang der Achse der Schienensäule wesentlich verschiebbar ist. Der Hammer 10 ist an seinem untersten Abschnitt mit einer Schlaghaube oder einem Rammaufsatz 23 verbunden, der die Grenzfläche zum Pfahl 49 bildet.
  • Das Antriebsfahrzeug 2 ist mit Antriebsmitteln versehen, wie z. B. einem hydraulischen Kraft-System, das hydraulische Antriebskraft durch biegsame Schläuche zur Schienensäule und von dort zum Hammer 10 bereitstellt. Das hydraulische System ist ebenfalls für den Betrieb der Seilwinden und verschiedener Vorrichtungen angeschlossen, die dazu dienen, die Schienensäulenverlängerung auszufahren und die Schienensäule angemessen zu neigen oder abzusenken, und es stellt Antriebskraft für das Antriebsfahrzeug bereit, und das Antriebsfahrzeug ist mit einem Fahrerhaus ausgestattet, in dem sich eine Schalttafel befindet, von der aus die Funktionen der Pfahleinschlagvorrichtung gesteuert werden können.
  • Gemäß der Erfindung ist ein Lasermessgerät 30 mit Hilfe eines Laserstützarms 31 am oberen Ausleger 5 befestigt, wobei der Laser so ausgerichtet ist, dass er einen Strahl nach unten entlang der Achse 32 aussendet, der im wesentlichen parallel zur Schienensäule 3 ausgerichtet ist. Der Hammer 10 ist auf einer Oberseite mit einer Reflektorplatte 13 verbunden, wobei die Laserstrahlachse 32 und die Reflektorplatte 13 so zueinander angeordnet sind, dass der Laserstrahl auf die Reflektorplatte 13 auftrifft, um dort reflektiert zu werden. Der reflektierte Strahl wird von einem Empfänger erkannt, der im Lasermessgerät 30 eingebaut ist.
  • Es wird nun Bezug auf 2 genommen, die einen waagerechten Querschnitt durch die Schienensäulenverlängerung 4 zeigt, wobei die Figur ebenfalls den Hammer von oben gesehen zeigt. Der untere Abschnitt von 2 zeigt einen Querschnitt durch die Schienensäulenverlängerung 4, wobei die Schienensäulenverlängerung im wesentlichen in Form eines Rechtecks mit den Führungen 48 an den beiden äußersten Ecken gezeigt ist, wie in 2 gezeigt. Die Führungen 48 haben die Form von runden Schienen, die sich in Längsrichtung der Schienensäule erstrecken und dem Zweck dienen, Schiebeführungen für den Hammer bereitzustellen.
  • Der Hammer 10 umfasst eine Rahmenkonstruktion 45, die stabile Querbalken 46 umfasst, die so angeordnet sind, dass sie ein Viereck mit stabilen Längsbalken 47 (im Querschnitt in 2 gezeigt) in den Ecken bilden und mit einem Paar Gleitkrallen 16 verbunden sind, die für die Verbindung des Hammerrahmens mit den Führungen 48 in verschiebbarer Weise geeignet sind.
  • Der Hammer 10 umfasst weiter eine Fallast 11, die in 2 veranschaulicht ist und sich innerhalb der ungefähr viereckigen Außenlinie befindet, die durch die Querbalken 46 der Rahmenkonstruktion des Hammers abgegrenzt ist. Die Hammerfallast 11 ist im wesentlichen viereckig in der ebenen Außenlinie, die in 2 veranschaulicht ist, und ist an jeder Ecke mit zwei Gleitschuhen 14 versehen, die senkrecht angeordnet sind und dafür angepasst sind, mit Hammerführungsschienen 15 zusammenzuwirken, wobei eine Führungsschiene an jeder der inneren Ecken der Rahmenkonstruktion des Hammers angeordnet ist. Die Hammerführungsschienen 15 weisen im wesentlichen die Form von Winkeleisen auf, sind jedoch präzisionsgefertigte Teile, die dafür geeignet sind, eine exakte Führung der Fallast 11 bereitzustellen. Die Fallast 11 liegt seitlich der Schienensäulenverlängerung 4 gegenüber, die mit einer Halterung 17 ausgestattet ist, die einem Zweck dient, der später erklärt werden wird.
  • Es wird nun auf 3 Bezug genommen, die einen senkrechten Querschnitt durch den Hammer zeigt. 3 zeigt die Längsbalken 47 in der Rahmenkonstruktion des Hammers 45 und die Querbalken 46 (im Querschnitt), um zu veranschaulichen, wie ein Satz Querbalken 46 angeordnet ist, um die Längsbalken in der Nähe ihrer obersten Enden zu verbinden, und ein ähnlicher Satz von Querbalken 46 ist so angeordnet, dass er die untersten Enden der Längsbalken 46 miteinander verbindet. Die Führungsschienen 15 sind mit den Längsbalken 47 an mehreren Stellen verbunden, um so fest gestützt zu werden.
  • 3 zeigt ebenfalls, wie die Gleitschuhe 14 der Fallast angeordnet sind, wobei ein Satz Gleitschuhe in der Nähe des untersten Endes der Fallast angeordnet ist und ein zweiter Satz am oberen Abschnitt der Fallast angeordnet ist, um eine exakte Führung der Fallast zu liefern und um eine geeignete Hublänge zu ermöglichen. In 3 ist die Fallast in durchgezogenen Linien in einer Position veranschaulicht, die sich leicht erhöht über ihrer untersten Position befindet, und die Fallast ist in gestrichelten Linien in ihrer obersten Position veranschaulicht.
  • 3 zeigt weiterhin die Gleitkrallen 16, die mit einem Paar in der Nähe des obersten Querbalkens angeordnet sind und mit einem zweiten Paar benachbart zu den untersten Querbalken angeordnet sind. Die beiden Paare Gleitkrallen sichern die Führung des Hammers entlang der Schienensäule, wie oben erklärt. Die Richtung der Führung, die durch die zwei Paar Gleitkrallen 16 an der Außenseite der Rahmenkonstruktion des Hammers bestimmt wird, ist im wesentlichen parallel zur Richtung der Führung, die durch die Hammerführungsschienen 15 auf der Innenseite der Rahmenkonstruktion des Hammers bestimmt wird.
  • In der Nähe ihres obersten Endes ist die Rahmenkonstruktion des Hammers 45 mit einer Seilscheibe 21 ausgestattet, durch die der Hammer mittels des Hammerseils hochgezogen werden kann, wie oben unter Bezugnahme auf 1 erklärt.
  • Die Grenzfläche zwischen dem Hammer und dem Pfahl 49 ist im allgemeinen durch eine Anzahl von Bauteilen gesichert, die im unteren Abschnitt von 3 veranschaulicht sind. Die Rahmenkonstruktion des Hammers ist fest auf einer unteren Platte 22 befestigt, die benachbart zur unteren Seite des untersten Satzes von Querbalken 46 angeordnet ist. Die untere Platte 22 ist mit einer zentralen Öffnung versehen, und die Fallast ist mit einem zentralen, nach unten hervorstehenden Stoßbuckel 19 versehen, der so bemessen und angeordnet ist, dass er durch die Öffnung in der unteren Platte 22 hervorstehen kann, wobei die untere Fläche des Stoßbuckels 19 die Stoßfläche der Fallast bereitstellt.
  • Unter der unteren Platte 22 und fest hiermit verbunden sind die Führung der Schlaghaube 29 und die Führung des Pfahls 27 angeordnet. Die Führung des Pfahls 27 stellt eine nach unten gerichtete Öffnung bereit, die so bemessen ist, dass sie locker über das Kopfteil des Pfahls passt, mit dem Zweck, die Ausrichtung des Hammers im Verhältnis zum Pfahl aufrecht zu erhalten. Die Öffnung in der Führung des Pfahls 27 ist so ausgelegt, dass sie sich nach unten hin in Form eines Trichters ausdehnt, mit dem Zweck, den Hammer in Ausrichtung im Verhältnis zum Pfahl zu bringen, wenn der Hammer und der Pfahl durch einen angemessenen Hebevorgang zusammengebracht werden.
  • Im Inneren der Führung der Schlaghaube 29 ist das Pfahleinschlagelement oder der Rammaufsatz 23 angebracht. Die Schlaghaube ist dafür angepasst, über das oberste Ende des Pfahls zu passen und stellt eine Ambossplatte 24 über dem Kopfteil des Pfahls bereit, und sie dient dazu, das Stoßelement 28 in einer Position über dem Kopfteil des Pfahls und unter der Ambossplatte 24 zu halten. Die Ambossplatte 24 kann ein Material enthalten, das eine gewisse Stoßaufnahmefähigkeit aufweist, so wie Polyethylen. Die Pfahleinschlaghaube dient zusammen mit der Ambossplatte und dem Stoßelement 28 dazu, das Kopfteil des Pfahls vor einer Zerstörung durch den Hammerschlag zu schützen und den Schlag über den Hammer hinweg abzustimmen, um sicherzustellen, dass ein Höchstmaß an Kraft auf den Pfahl übertragen wird, jedoch bei einem Minimum an Lärm und Beschädigung. Das Stoßelement 28 ist vorzugsweise ein Stück Holz, da ein Holzstück die geeignete Dämpfung und Übertragungseigenschaften bei niedrigen Kosten zur Verfügung stellen kann, was eine Erneuerung des Holzstücks ermöglicht, wenn es gebrochen ist.
  • Die Pfahleinschlaghaube ist mit oberen und unteren, sich quer erstreckenden Kragen 25 ausgestattet. Die Kragen 25 und die Kammer innerhalb der Führung der Schlaghaube 29 sind aufeinander abgestimmt, so dass die äußeren Kanten der Kragen an der Innenseite der Führung der Schlaghaube aufwärts und abwärts gleiten können, wobei die Schlaghaube so geführt wird, dass ihre Ausrichtung und Orientierung im Verhältnis zum Hammer aufrecht erhalten wird.
  • Zwischen dem oberen Kragen 25 der Schlaghaube und der unteren Platte 22 ist eine Gummidichtung 26 angeordnet, wobei der obere Kragen und die Unterplatte aufeinander abgestimmt sind, so dass die untere Platte 22 von dem oberen Kragen 25 der Schlaghaube getragen werden kann, wobei die Gummidichtung dazwischen angebracht ist und die Gummidichtung dazu dient, dazwischen auftretende Stöße zu dämpfen.
  • An der rechten Seite von 3 ist die Hebevorrichtung 20 des Hammers gezeigt, wobei die Hebevorrichtung des Hammers eine lineare hydraulische Ramme ist, die zwischen der Hammerrahmenhalterung 18, welche fest mit einem unteren Querbalken des Hammerrahmens verbunden ist, und der Fallasthalterung 17, die fest mit der Fallast verbunden ist, wirkt. Durch Ausdehnung der hydraulischen Vorrichtung kann die Fallast angehoben werden und durch erneutes Zusammenziehen der hydraulischen Vorrichtung wird der Fallast ermöglicht, mittels Schwerkraft herunterzufallen. Um Pfähle einzuschlagen, werden der Hammer und ein Pfahl in einem angemessenen Hebevorgang zusammengebracht und danach abgesenkt, bis das untere Ende des Pfahls auf dem Boden getragen wird oder sich etwas unter der Oberfläche des Bodens 9 befindet (vergleiche 1). Bei auf dem Boden stehendem Pfahl ruht die Pfahleinschlaghaube auf dem Kopfteil des Pfahls und das Hammerseil 8 ist schlaff, so dass der Hammerrahmen auf dem Pfahl mittels der unteren Platte 22 ruht, die auf der Gummidichtung 26 gestützt wird, die wiederum durch den oberen Kragen 25 der Schlaghaube getragen wird.
  • Während der Anfangsphase des Verfahrens wird die Hebevorrichtung des Hammers 20 zusammengezogen, so dass die Fallast durch die Schlaghaube des Pfahls durch den Stoßbuckel 19 gestützt wird, der auf der Ambossplatte 24 der Pfahleinschlaghaube ruht. Um einen Hammerschlag zum Einschlagen des Pfahls zu erzeugen, wird die Hebevorrichtung 20 des Hammers ausgedehnt, um die Fallast 11 anzuheben, und danach schnell wieder zusammengezogen. Die Fallast fällt durch die Anziehungskraft herunter, bis die Vorderseite des Stoßbuckels 19 auf die Ambossplatte 24 aufschlägt, wobei sie den einwirkenden Schlag durch die Pfahleinschlaghaube durch das Stoßelement auf den Pfahl überträgt. Unter der Stoßkraft des Hammerschlags bewegt sich der Pfahl im allgemeinen stark nach unten, wobei der Grad der Eindringung im allgemeinen von der relativen Größe der Stoßkraft, dem Pfahlgewicht und dem Widerstand abhängt, den der Boden oder die Untergrundschichten, die die Pfahlspitze durchdringt, gegen das Eindringen der Pfahlspitze leisten. Wenn die Fallast auf die Ambossplatte auftrifft, wird die Schlaghaube des Pfahls abwärts getrieben, wobei sie kurzzeitig die Rahmenkonstruktion des Hammers ungestützt lässt, so dass sie aufgrund ihres eigenen Gewichts bis zur unteren Platte 22 herunterfällt, wobei die dazwischenliegende Gummidichtung 26 wieder auf dem oberen Kragen 25 der Schlaghaube zu ruhen kommt. Die Führung der Schlaghaube 29 muss dafür angepasst sein, einen ausreichenden Hub für die Abwärtsbewegung der Schlaghaube im Verhältnis zur Führung der Schlaghaube zu ermöglichen, um zu vermeiden, dass der einwirkende Schlag der Fallast direkt auf die Führung der Schlaghaube und den Hammerrahmen übertragen wird und so übermäßige Belastungen und Abnutzungen dieser Bestandteile zu vermeiden.
  • Gemäß der Erfindung ist die Fallast 11 auf ihrer oberen Fläche 12 mit einer Reflektorplatte 13 ausgestattet, die dafür geeignet ist, als Reflektor für einen Laserstrahl zu dienen, der auf die Fallast von einer darüber liegenden Position aus gerichtet ist, wobei der Abstand zwischen dem Lasermessgerät und der Fallast exakt gemessen werden kann. Der Reflektor ist vorzugsweise so angeordnet, dass seine obere Fläche senkrecht zu der Richtung steht, die durch die Führungsschienen des Hammers bestimmt wird. Die Reflektoroberfläche umfasst vorzugsweise ein sogenanntes rückstrahlendes Material, d. h. ein Material, das die Fähigkeit aufweist, optische Strahlung entlang der Einfallrichtung zu reflektieren, auch im Fall von schrägen Einfallrichtungen, wodurch die Ausrichtung des Reflektors weniger entscheidend wird. Wenn die Empfindlichkeit des Lasermessgerätes für den reflektierten Strahl genügend groß im Verhältnis zum Abstand zwischen dem Messgerät und dem Reflektor ist, können ebenfalls andere ebene Reflektoren verwendet werden, z. B. eine optisch zerstreuende, weiße Oberfläche. Durch Messung des Abstands vom Lasermessgerät zum Reflektor kann die Höhe der Reflektorplatte bestimmt werden. Unter solchen Umständen, unter denen die Fallast und der Hammerrahmen beide auf der Schlaghaube des Pfahls ruhen, welche wiederum auf dem Kopfteil des Pfahls ruht, besteht ein klares Verhältnis zwischen den Höhen dieser Bauteile, und demzufolge kann durch Messung der Höhe der Reflektorplatte unter diesen Umständen sowohl die Höhe des Hammerrahmens als auch diejenige des Kopfteils des Pfahls bestimmt werden.
  • Durch eine fortlaufende Lasermessung des Abstands zwischen dem Lasermessgerät und dem Reflektor kann die Bewegung der Fallast fortlaufend aufgezeichnet werden, und die Geschwindigkeit der Fallast kann ebenfalls bestimmt werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (in den Figuren nicht gezeigt) ist am Hammerrahmen eine optischen Reflektorplatte befestigt, und die Höhe des Hammerrahmens kann direkt bestimmt werden, indem der Laserstrahl auf diesen Reflektor gerichtet wird oder zum anderen, indem ein getrenntes, dafür bestimmtes Lasermessgerät bereitgestellt wird, das so ausgerichtet ist, dass es den Reflektor auf dem Hammerrahmen trifft verfolgt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Hammerrahmen ebenfalls mit Sensoren zur Überwachung der Bewegung der Fallast im Verhältnis zum Hammerrahmen ausgestattet, vorzugsweise in Form von Näherungsfühlern, die auf dem Hammerrahmen zur Erkennung der Durchläufe der Fallast befestigt sind. Durch Anbringen eines Paars von Näherungsfühlern, die senkrecht beabstandet sind, so dass sie zwei Niveaus während des abwärts gerichteten Durchlaufs der Fallast erkennen, kurz bevor diese auf den Pfahl aufschlägt, kann eine exakte Messung der Fallastgeschwindigkeit erzielt werden.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung (in den Zeichnungen nicht gezeigt), ist die Fallast mit einem Beschleunigungsmesser ausgestattet, der dafür geeignet ist, die Beschleunigung und Geschwindigkeit der Bewegung der Fallast in senkrechter Richtung zu messen.
  • Es wird nun auf 4 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht des Lasermessgerätes 30 zeigt. Das Lasermessgerät umfasst im wesentlichen einen Hochfrequenzabschnitt 34 mit einem Sendeschaltkreis 35, der zwei Laserdioden zur Aussendung von Laserstrahlen betreibt. Eine erste dieser Laserdioden, die Sendelaserdiode 36, sendet Laserstrahlen durch ein Strahlenteilungselement 33 und weiter durch ein optisches System, das so angepasst ist, dass es einen schmalen, genau definierten Laserstrahl entlang der Achse 32 in einem Brennpunkt vereinigt. Laserstrahlen, die reflektiert werden, um in einer Richtung entlang der Strahlachse 32 zurückzukehren, können vom optischen System im Empfänger 38 empfangen werden. Der Empfänger empfängt ebenfalls ein Lasersignal von der zweiten Sendelaserdiode, d. h. von der Bezugslaserdiode 37. Der Empfänger 38 vergleicht die Phase des auftreffenden, reflektierten Signals mit dem des Signals der Bezugslaserdiode und stellt die Zeitverzögerung zwischen beiden fest.
  • Die Genauigkeit der Zeitverzögerungsbestimmung ist ausreichend, um eine genaue Bestimmung der Strecke, die der Laserstrahl vom Lasermessgerät zum Reflektor und zurück zurückgelegt hat, zu ermöglichen, indem die Zeitverzögerung mit der Lichtgeschwindigkeit multipliziert wird. Die unaufbereiteten Daten werden im Mikrocomputer 39 verarbeitet und die Ergebnisdaten werden über die Schnittstelle 44 übertragen, wodurch die Daten am Anschlusssockel 43 zur Verfügung stehen, mit dem ein Computer 50 durch ein Kabel verbunden ist. Das Lasermessgerät ist weiterhin mit einer Anzeige 40 ausgerüstet, die eine Betriebsüberwachung des Messgerätes ermöglicht, sowie mit einer Tastatur 41, die eine Tastensteuerung des Lasermessgerätes ermöglicht. Das Messgerät kann ebenfalls durch den Computer 50 über die Schnittstelle 44 ferngesteuert werden. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Schnittstelle eine serielle Schnittstelle gemäß dem Standard RS232. Das Lasermessgerät, das in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, ist vom Typ GLE 2000 und ist bei Sick Optic Electronics erhältlich. Dieses Messgerät kann mit zwei Betriebsarten betrieben werden, d. h. einer ersten Betriebsart mit einer Abtastrate von 40 Hz und einer zweiten Betriebsart mit einer Abtastrate von 12,5 Hz. Die Abtastbetriebsart bei 40 Hz ermöglicht eine schnelle Verfolgung von beweglichen Gegenständen, jedoch auf Kosten von Überschüssen, wobei davon ausgegangen wird, dass der Abstand zum Gegenstand nur durch ein Modul von zwei Metern bestimmt werden kann. Die Abtastbetriebsart bei 12,5 Hz ist langsamer, jedoch eindeutiger, da das Ergebnis als ein Abstandsmodul von 131 m dargestellt wird.
  • Da das Messgerät gemäß der Erfindung zur Abwärtsmessung ausgehend vom Kopfteil einer Säule verwendet wird, deren Höhe in der Praxis genau bekannt ist und im allgemeinen im Bereich von 6–30 m liegt, stellen Ungenauigkeiten jenseits von 131 m keine Probleme dar. Der Abstand kann durch das Messgerät mit einer Genauigkeit von etwa 1 mm bestimmt werden, und die Abweichung des Laserstrahls ist so gering, dass der Durchmesser des Laserstrahls, gemessen in 20 m Entfernung vom Lasermessgerät, etwa 40 mm beträgt. Der verwendete Reflektor ist vorzugsweise etwas größer, um Ausrichtungsungenauigkeiten der Konstruktion oder Ausrichtungsungenauigkeiten, die durch Biegung der Säule oder vielleicht durch Nichtlinearität der Schienensäule verursacht werden, zu erlauben. In der bevorzugten Ausführungsform misst der Reflektor etwa 30 × 30 cm.
  • Es wird nun auf 5 Bezug genommen, die eine Aufzeichnung der Bewegung der Fallast 10 zeigt. Die Aufzeichnung in 5 wird vom Computer 50 auf der Grundlage der Daten erstellt, die vom Lasermessgerät 30 erhalten werden, wobei diese Daten im wesentlichen den Abstand zwischen dem Lasermessgerät und der Reflektorplatte darstellen, der mit einer Abtastrate von 40 Hz gemessen wird, d. h. eine Messung wird alle 0,025 Sek. durchgeführt. Die Abstände werden in mm in Bezug auf einen beliebigen, jedoch festen Bezugspunkt ausgedrückt, und die Aufzeichnung, die in 5 dargestellt ist, deckt einen Zeitraum von etwa 3,5 Sek. ab, wobei der Hammer während dieses Zeitraums bei einer Frequenz von etwa 1 Hammerschlag pro Sek. betrieben wurde. Der Buchstabe A kennzeichnet einen Punkt, an dem die Hebevorrichtung des Hammers ihren Hebebetrieb beginnt, wobei der Hebevorgang der Vorrichtung wirksam bis zu dem Punkt andauert, der mit B gekennzeichnet ist, bei dem sich die Vorrichtung schnell zurückzieht, um es der Fallast zu ermöglichen, sich aufgrund der Schwungkraft ihrer Aufwärtsbewegung noch etwas weiter aufwärts zu bewegen, bis zum höchsten Punkt, der mit C gekennzeichnet ist, woraufhin sie abwärts fällt.
  • Da das Niveau der Kurve bei Punkt A einer Position entspricht, bei der die Fallast auf dem Kopfteil des Pfahls ruht, dauert der freie Fall der Fallast, bis sie auf das Kopfteil des Pfahls aufschlägt, im wesentlichen bis zu dem Punkt, an dem das Niveau der Kurve dem Niveau des Punktes entspricht, der mit A gekennzeichnet ist, d. h. der Unterschied zwischen den Niveaus bei A bzw. bei C kennzeichnet die Fallhöhe. Wenn die sich abwärtsbewegende Fallast auf das Kopfteil des Pfahls aufschlägt, wird der Pfahl einen Schritt abwärts getrieben, während die Fallast anhält, wieder etwas nach oben abprallt und nach und nach zum Stillstand kommt, vielleicht nach einer Anzahl von Schwingungen. Die Fallast kommt im wesentlichen bei dem Punkt, der mit E gekennzeichnet ist, zum Stillstand, bei dem ein erneuter Hebevorgang der Vorrichtung beginnt. Der Unterschied zwischen den Niveaus bei den Punkten, die mit A bzw. E gekennzeichnet sind, kennzeichnet die Eindringtiefe des Pfahls während des Hammerschlages.
  • Der gesamte Vorgang wiederholt sich, die Hammervorrichtung hebt die Fallast vom Punkt E zum Punkt F, wonach sich die Fallast bis zum Höchstpunkt G aufwärts bewegt und abwärts zu dem Punkt, der mit H gekennzeichnet ist. Die tiefsten Punkte der Kurve, die mit den Buchstaben D und H gekennzeichnet sind, kennzeichnen die tiefsten Punkte, die während der Schwingungen des Hammers von der Reflektorplatte erreicht wurden und können in der Tat ebenfalls für vergleichende Ablesungen zu dem Zweck verwendet werden, die Pfahleindringtiefe unter dem Hammerschlag nachzuweisen. Genauere Ergebnisse werden jedoch im allgemeinen durch Ablesung bei den Punkten erwartet, bei denen die Fallast im wesentlichen zur Ruhe gekommen ist, wie bei den Punkten, die mit A bzw. E gekennzeichnet sind.
  • Auf der Grundlage einer Datenaufzeichnung der in 5 dargestellten Art kann der Computer die Anzahl der Hammerschläge zählen und für jeden der Hammerschläge Daten wie Fallhöhe, Energie der Fallast und Pfahleindringtiefe unter dem Hammerschlag erstellen. Die Energie der Fallast kann aus der Fallhöhe oder aus der Fallastgeschwindigkeit, die vom Lasermessgerät gemessen wurde, errechnet werden. Bei den Ausführungsformen, bei denen der Hammer Mittel umfasst, die für die Messung der Schlaggeschwindigkeit der Fallast bestimmt sind, werden die Messergebnisse auf einen Computer übertragen, so dass der Computer diese bei der Berechnung der Energie des Fallastschlages verwenden kann. Diese Daten sind von wesentlicher Bedeutung für die Berechnung der Lasttragefähigkeit der Untergrundschichten auf dem derzeitigen Niveau der Pfahlspitze.
  • Weitere nützliche Daten, die ebenfalls im Computer erzeugt werden können, könnte eine fortlaufende Aufzeichnung der Fallastgeschwindigkeit, der Größe der Schwingungen beim Auftreffen der Fallast auf das Kopfteil des Pfahls und des Dämpfungsfaktors sein, der aus der Beobachtung dieser Schwingungen abgeleitet werden kann. Hierbei kann der Computer fortlaufend den korrekten Betrieb des Hammermechanismus sowie die korrekte Funktion des Stoßelementes überwachen, und der Computer kann so programmiert werden, dass er Einstellungsempfehlungen für die Hebehöhe der Fallast oder für die Betriebsfrequenz des Hammers vorschlägt, sowie das optimale Gleichgewicht zwischen den verschiedenen Betriebsparametern sucht, wobei das Hämmern so schnell wie möglich erfolgt, während die Belastungen der Pfähle und der Anlage innerhalb der erlaubten Grenzen gehalten werden.
  • Es wird nun Bezug auf 6 genommen, die ein Protokoll eines Pfahleinschlags darstellt. Die Skizze in 6 ist im wesentlichen dazu ausgelegt, die vorgeschriebenen Anforderungen der oben erwähnten DIN 4026 für die Pfähle zu erfüllen, für die ein großer Rammbericht Vorschrift ist. Der ganz links in 6 dargestellte Abschnitt ist eine schematische Darstellung des Pfahls mit den Aufrissen der Pfahlspitze, der Bodenoberfläche bzw. des Kopfteils des Pfahls. Rechts von dieser schematischen Zeichnung ist eine Skizze der Fallhöhe dargestellt, und weiter rechts ist eine Skizze der Energie und der angehäuften Energie, die für das Einschlagen des Pfahls verwendet wird, dargestellt, wobei sich sämtliche Skizzen auf die Tiefe unter der Oberfläche, ausgedrückt in Metern, beziehen. Die senkrechte Skala erstreckt sich von 0 m bis hinunter auf 20 m unter der Erdoberfläche, und die Skizze der Fallhöhe zeigt, daß der Hämmervorgang vom Oberflächenniveau bis auf ein Niveau von 6 m unter der Erdoberfläche mit einer Fallhöhe von 20 cm fortgeschritten ist und danach vom Niveau von 6 m unter der Erdoberfläche zum endgültigen Niveau kurz über dem Niveau von 18 m mit einer Fallhöhe von 30 cm. Die Energieskizze (die durchgezogene Linie) zeigt die Energie knapp unterhalb des 6 m Niveaus, wobei sie danach bis auf einen Höchstpunkt bei etwa 9,5 m ansteigt und nachfolgend mehrere Male wieder abfällt und ansteigt, wobei sie im allgemeinen einer steigenden Tendenz folgt, die einen wachsenden Widerstand des Bodens widerspiegelt. Die Kurve der angehäuften Energie (die gestrichelte Linie) dient der Eingliederung der Energiekurve und erleichtert die Ablesung der angesammelten Werte.
  • Die tatsächliche Lasttragefähigkeit der Pfahlfundamente wird im allgemeinen durch kontrollierte Prüfbelastungsversuche an ausgewählten Pfählen nachgewiesen. Solche Versuche sind jedoch ziemlich kostspielig und zeitaufwendig und werden daher nur bei einer geringen Anzahl von Pfählen durchgeführt. Für andere Pfähle können die Lasttragefähigkeiten durch den Vergleich von Skizzen, wie die in 6 dargestellten, mit Bezug auf die Lasttragefähigkeit berechnet werden, die durch die Prüfbelastungen nachgewiesen worden ist. Die Skizze in 6 liefert ziemlich ausführliche Informationen, von denen ausgehend die Lasttragefähigkeit berechnet werden kann, auch für die Niveaus, die gegenwärtig von der Pfahlspitze während des Rammens durchstoßen und durchdrungen werden.
  • Die Skizze in 6 kann durch den Computer berechnet und erstellt werden und kann in elektronischer Form gespeichert werden. Andere Skizzen, die im wesentlichen auf demselben Datensatz beruhen, z. B. wie von verschiedenen anderen nationalen Vorschriften gefordert, können ebenso durch angemessene Programmierung des Computers erstellt werden.
  • Obgleich die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung einen hydraulisch betriebenen Hammermechanismus umfassen, ist die Erfindung in gleicher Weise anwendbar im Zusammenhang mit anderen Arten von Hammern, bei denen die Fallast aufgrund der Erdanziehungskraft frei fällt.
  • Die Erfindung wird als besonders vorteilhaft in Verbindung mit Dieselhammern erachtet, bei denen die Erfindung das Problem der Berechnung der gegenwärtigen Fallastgeschwindigkeit kurz vor dem Aufschlag des Hammers lösen kann, einer Größe, deren genauer Nachweis bei Diesel-betriebenen Hammern etwas schwierig ist, bei denen die Fallast durch den Antriebsmechanismus, kurz bevor sie auf das Kopfteil des Pfahls aufschlägt, abgebremst wird, wodurch es schwierig ist, die genaue Aufschlaggeschwindigkeit zu berechnen.
  • Obgleich weiter oben verschiedene Bauteile in bestimmten Zusammenhängen beschrieben worden sind, wird mit dieser Darstellung nicht beabsichtigt, auszuschließen, dass diese Bauteile in anderen Zusammenhängen von Nutzen sein können und getrennt patentierbar sind.
  • Die oben dargestellte ausführliche Beschreibung wird nur zu beispielhaften Zwecken dargeboten und beabsichtigt nicht, den Bereich der Erfindung einzugrenzen, welcher ausschließlich durch die angehängten Patentansprüche eingegrenzt wird.

Claims (8)

  1. Pfahleinschlagvorrichtung, der geeignet ist, Pfähle in den Boden oder in eine ähnliche Substanz zu hämmern, und der geeignet ist, die Energie zu erkennen, die bei jedem Hammerschlag aufgewendet wird und automatisch die Eindringtiefe des Pfahls bei jedem Hammerschlag aufzuzeichnen, wobei der Pfahlturm umfasst: eine Schienensäule, ein Hammermittel, das von der Schienensäule geführt wird, um in die Richtung entlang der Schienensäule beweglich zu sein, wobei das Hammermittel ein Falllastführungsmittel umfasst, eine Falllast, die dazu geeignet ist, Pfähle einzuhämmern, und die von dem Falllastführungsmittel geführt wird, um in eine Richtung beweglich zu sein, die im wesentlichen parallel zur Schienensäule ist, und ein Antriebsmittel, das dazu geeignet ist, die Falllast entlang dem Falllastführungsmittel in einer hin- und hergerichteten Bewegung anzutreiben, ein Mittel zur Erkennung der kinetischen Energie der Falllast, die bei jedem Hammerschlag freigesetzt wird, ein Mittel zur Erkennung der Position des Hammermittels, die momentan eingenommen wird, während es sich zwischen den Hammerschlägen mit dem Pfahl in Berührung befindet, ein Mittel zum Vergleichen der nacheinander eingenommenen Positionen des Hammermittels und Berechnen des Abstands zwischen diesen Positionen, um davon die Eindringtiefe des Pfahls bei jedem Hammerschlag abzuleiten und automatisch die Eindringtiefe aufzuzeichnen, ein Mittel zur Erkennung der Position des Hammermittels, das ein Mittel umfasst, das steif mit der Schienensäule verbunden und dazu geeignet ist, eine Fernmessung des Abstands zum Hammermittel durchzuführen, und ein Mittel zur Erkennung der Position des Hammermittels, das ein Lasermessgerät umfasst, das an der Schienensäule befestigt ist, und einen optischen Reflektor, der mit dem Hammermittel in Verbindung steht, wobei das Lasermessgerät dazu geeignet ist, einen Laserstrahl auszusenden, der auf den optischen Reflektor trifft, den reflektierten Laserstrahl zu erkennen und dadurch den Abstand zwischen dem Lasermessgerät und dem Reflektor zu messen.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lasermessgerät in einem Abstand vom Hammermittel in einer Richtung entgegen der Richtung zum Pfahl hin angeordnet ist, wenn der Pfahl in eine Position zum Einschlagen angeordnet wird, und dass das Lasermessgerät so ausgerichtet ist, dass es den Laserstrahl in eine Richtung aussendet, die im wesentlichen parallel zur Schienensäule ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Reflektor mit der Falllast in Verbindung steht, so dass die Position des Hammermittels nur indirekt bestimmt wird, indem die Bewegung der Falllast bestimmt wird.
  4. Verfahren zur Aufzeichnung der Eindringtiefe eines Pfahls aufgrund des einwirkenden Schlags, der von einem pfahleinschlagenden Hammer auf den Pfahl ausgeübt wird; wobei die Pfahleindringtiefe als Abstand zwischen zwei Positionen des Hammers bestimmt wird, wie sie an zwei Zeitpunkten aufgezeichnet werden, wobei in beiden diesen Fällen der Hammer den Pfahl berührt, wobei der eine Zeitpunkt vor und der andere Zeitpunkt nach dem Ausführen des Schlags durch den Hammer liegt, wobei die Position des Hammers durch eine berührungslose Fernmessung erkannt wird, die Position des Hammers in Relation zur Schienensäule gemessen wird, welche den Hammer während des Hämmerns führt, die Position des Hammers durch Bestimmung der Bewegung der Falllast des Hammers bestimmt wird, und die Position des Hammers von einem Lasermessgerät bestimmt wird, wobei ein Laserstrahl durch ein Lasermessgerät, das an der Schienensäule befestigt ist, von einer Position ausgesandt wird, wobei der Strahl von einem optischen Reflektor, der mit dem Hammer in Verbindung steht, reflektiert wird, und der reflektierte Laserstrahl durch das Lasermessgerät erkannt wird, um den Abstand zwischen dem Lasermessgerät und dem Reflektor zu messen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl von einer Position ausgesandt wird, die vom Hammer in eine Richtung beabstandet ist, welche entgegen der Richtung zum Pfahl hin liegt, und dass der Laserstrahl zum Hammer in eine Richtung hin gerichtet ist, die etwa parallel zur Schienensäule ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor an jener Seite der Falllast angeordnet ist, die gegenüber dem Pfahl liegt, so dass der reflektierte Laserstrahl von einer Position aus erkannt werden kann, die vom Hammer in einer Richtung weg vom Pfahl beabstandet ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg der Hammerfalllast vom Lasermessgerät aufgezeichnet wird.
  8. Verfahren zur Bestimmung der Lasttragefähigkeiten verschiedener Untergrundschichten, umfassend das Einhämmern eines Pfahls in den Boden, während die Energie bestimmt wird, die bei den einzelnen Hammerschlägen freigesetzt wird, sowie die Eindringtiefe in den Boden bei den einzelnen Hammerschlägen durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 4–7, und durch Berechnung des Widerstandes, auf den der Pfahl in den Unterbodenschichten in den entsprechenden Tiefen trifft, auf dieser Grundlage.
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