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Verfahren und Vorrichtung zum Eintreiben oder Ziehen von Pfählen,
Bohlen, Rohren u. dgl. Zum Eintreiben von Pfählen, Bohlen oder Rohren u. dgl. werden
üblicherweise Rammen mit direkter Schlagwirkung des Rammbären auf das Ende des Pfahles
verwendet, welches demjenigen Ende, welches in den Erdboden eindringen soll, gegenüberliegt.
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Dieses Verfahren erfordert Rammvorrichtungen, welche sehr sperrig,
starr und zum Teil kostspielig und umständlich zu handhaben sind und eine beträchtliche
Energie verbrauchen. Andrerseits ist wegen der begrenzten Biegungssteifigkeit der
Pfähle oder Bohlen die Anwendbarkeit des Verfahrens auf die Fälle beschränkt, bei
denen der Querschnitt im Verhältnis zur Länge der einzurammenden Teile groß ist.
Bei Pfählen aus Beton ist es weiter nötig, daß Betonarten mit sehr hoher Druckfestigkeit
Verwendung finden. Durch diese Umstände werden die Kosten der Einbringung von Pfählen
od. dgl. wesentlich erhöht.
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Darüber hinaus entstehen Unzulänglichkeiten dahingehend, daß durch
das übliche Schlagen beim Rammen in der Umgebung des Einrammplatzes Erschütterungen
auftreten, die durch die schweren Rammschläge hervorgerufen werden. Wird die Rammarbeit
in der Nähe anderer Bauarbeiten ausgeführt, dann können diese Erschütterungen für
dieselben derart gefährdend wirken, daß sich eine solche Rammarbeit verbietet.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, bei einer Schlagramme eine Vorrichtung
vorzusehen, welche am Kopfende des Pfahles fest angebracht ist und Organe in Form
von in einer Durchmesserebene des Pfahles exzentrisch umlaufender Massen besitzt,
welche dem Pfahl wechselnde Vertikalimpulse erteilen
und in einer
Richtung zusätzlich zu der genannten Vorrichtung zur Wirkung kommen, welche als
erhebliche statische Masse ausgebildet ist, um das Einbringen oder Einrammen zu
erleichtern. Hierdurch werden jedoch die Nachteile der bisherigen Rammverfahren
nur zum Teil ausgeglichen.
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In ungleichmäßigem Bodengefüge ist ein senkrechtes Einrammen zum Teil
dadurch erschwert, daß auf Widerstände gestoßen wird oder daß die Besonderheiten
der Bodenbeschaffenheit nachteilig wirken. Hierdurch entsteht oft eine Neigung,
den Pfahl schief und gebogen gegenüber der Senkrechten einzubringen, da Kräfte auftreten,
durch die sein Widerstand oder nachträgliches Verhalten unter Umständen nachteilig
beeinflußt wird.
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Zum Teil werden diese Unzulänglichkeiten durch eine besondere Ausführungsform
des Einrammens insbesondere bei. Rohren dadurch vermieden, daß dem Rohr mittels
an Ringzwingen angebrachter Hebel oder Auslegerarme eine abwechselnde Drehbewegung
erteilt wird. Durch diese mit dem Rohrgewicht zusammenwirkende Bewegung wird in
bestimmten Fällen erreicht, daß ein fortschreitendes Einrammen ohne heftige und
wiederholte Stöße erfolgen kann. Ein solches Verfahren erfordert jedoch bei bestimmten
Durchrdührungsarten ein starkes und starres Material sowie eine erhebliche Energiezufuhr.
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Für das Ausbringen der Pfähle, Bohlen, Rohre od. dgl. wird normalerweise
ein Verfahren angewendet, welches demjenigen zum Einrammen entspricht. Man kann
hierbei die Schlagramme mit umgekehrter Wirkung des Rammbären verwenden oder aber
Schraubwinden,Bauwinden und Flaschenzüge. Weiterhin kann eine Drehbewegung hin und
her gehend, zusammen mit einer senkrechten Zugbewegung von unten nach oben zur Anwendung
kommen, so daß das Pfahlgewicht oder Rohrgewicht und die Reibungskräfte der Außenfläche
überwunden werden.
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Jedoch treten wiederum im einen wie im anderen Fall die. gleichen
Nachteile wie beim Einrammen auf: Es muß ein starker und starrer Werkstoff vorgesehen
werden.
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Um das Ausbringen oder unter Umständen das Einrammen zu erleichtern,
ist bereits vorgeschlagen worden, den Pfahl oder das Rohr zu erschüttern, indem
von der Seite her gegen denselben Stöße vorgenommen werden oder indem er in ununterbrochene
Schwingung versetzt wird. Hierdurch ist es möglich, die Kraft zum Ausbringen zu
vermindern. Außerdem wird hierbei der Vorteil erzielt, daß der Pfahl oder das Rohr
mit größerer Gleichmäßigkeit senkrecht versetzt werden kann, wobei außerdem bei
einem Rohr vermieden wird, daß Erde in den beim Ausbringen freigegebenen Hohlraum
einfallen kann. Diese Verfahren sind -jedoch lediglich untergeordnete und ergänzende
Kunstgriffe, die die wesentlichen Arbeitsteile nicht ersetzen können, welche nach
wie vor mit den erwähnten Nachteilen behaftet sind.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Eintreiben und Ziehen
von Pfählen, Bohlen, Rohren u. dgl., die im folgenden kurz in dem Ausdruck »Pfähle«
zusammengefaßt werden, nach welchem diese Nachteile ausgeschaltet werden und sowohl
beim Eintreiben wie beim Ziehen eine schnelle, wirksame, anpassungsfähige und regelmäßige
Arbeitsweise verwirklicht werden kann. Dieses Verfahren besteht erfindungsgemäß
darin, dem Pfahl zusätzlich zu in Richtung seiner Achse wirkenden Wechselimpulsen
gleichzeitig mittels einer am Pfahl angebrachten Vorrichtung Wechselimpulse senkrecht
zur Pfahlachse zu erteilen.
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Nach diesem Verfahren ist es gemäß der Erfindung möglich, durch ein
und dieselbe am Pfahl angebrachte Vorrichtung gleichzeitig ausgeglichene Wechselimpulse
in Achsrichtung und senkrecht zu derselben zu erteilen. Diese Wechselbewegungen
infolge der senkrecht zur Pfahlachse wirkenden Impulse bedingen zusammen mit den
Wechselkräften in Pfahlrichtung das Eintreiben des Pfahles und erleichtern sein
Ausbringen oder Ziehen.
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Durch dieses Verfahren wird erreicht, daß das Einrammen oder Ausbringen
des Pfahles mit verringertem Aufwand von Material ermöglicht wird, welches darüber
hinaus besonders leicht zu befördern und für die Arbeit einzurichten ist, nur geringe
Sperrigkeit aufweist und lediglich eine unbedeutende Energiemenge benötigt. Die
Ausführungsform der Arbeitsmittel kann darüber hinaus wirtschaftlicher gestaltet
werden.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht ein beschleunigtes
Einrammen und Ausbringen in schneller und stetig fortschreitender Weise. Diese Vorteile
sind besonders dann wesentlich, wenn es sich um Teile von großen Abmessungen oder
um einen ungleichmäßigen oder harten Erdboden handelt. Außerdem wird ein ständiges
Gleichgewicht der gesamten Anordnung wie auch des Pfahles erreicht und demnach ein
senkrechtes Einrammen in dem häufigsten Fall senkrechter Pfähle, wobei schädliche
Seitenkräfte ausgeschaltet werden, die verformte oder ovale Rohre bedingen und die
schwer wieder zu beseitigen sind. Außerdem ist es möglich, daß das Einrammen ohne
Verankerungen oder sonstige Abstützungen am Erdboden vorgenommen werden kann.
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Die Amplitude und die Frequenz der gerichteten Impulse werden durch
die Form und die Masse des Efahles bestimmt. Ihre Einstellmöglichkeit wird durch
Änderung der Stellung und unter Umständen der Neigung oder der Besonderheiten der
verwendeten Schwingungsteile erzielt.
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Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens
und geben als Ausführungsbeispiel die Mittel an, mit Hilfe derer das Verfahren insbesondere,
jedoch nicht ausschließlich beim Eintreiben von senkrechten Pfählen zur Anwendung
kommen kann.
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Abb. r stellt schaubildlich eine schematische Anordnung zum Erzeugen
von waagerechten Impulsen dar.
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Abh. a ist eine schaubildliche und gleichfalls schematische Ansicht
einer Anordnung, um dem
Pfahl gleichzeitig waagerechte und senkrechte
Impulse zu erteilen.
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Abb. 3 stellt schaubildlich eine schematische vereinfachte Ausführungsform
der Anordnung dar. Abb. 4 zeigt als Ansicht die Anbringung einer Vorrichtung gemäß
Abb-. 3 auf einem Rohr oder Ring mit großem Durchmesser.
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Abb. 5 zeigt eine teilweise geschnittene Draufsicht der Anordnung
gemäß Abb.4 entsprechend der Linie VII-VII.
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Abb. 6 und 7 zeigen eine Anordnung zur Ausführung der Erfindung an
einem in üblicherweise vorgefertigten Pfahl, und zwar Abb. 6 als Ansicht und Abb.
7 als Teilschnitt gemäß Linie IX-IX -der Abb. 6.
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Abb. 8 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Anordnung gemäß Abb.
6.
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Abb. g bezieht sich auf das Einrammen eines Rohres von einem Schiff
aus, und Abb. io zeigt eine schaubildliche Ansicht eines geänderten Aufbaus der
Anordnung.
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Es soll beispielsweise ein Pfahl i in den Erdboden eingerammt werden.
Zur Vereinfachung soll angenommen sein, daß das Einbringen senkrecht durchgeführt
wird, wobei es als selbstverständlich angesehen wird, daß der Vorgang auch in beliebig
geneigter Richtung ausführbar ist.
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Zum Einrammen des Pfahles i werden demselben zusätzlich zu senkrechten
Impulsen, mittels eines Rammbären oder aber einer der weiter unten beschriebenen
Anordnungen, Drehschwingungsimpulse in waagerechter Richtung erteilt. Zu diesem
Zweck wird am Kopfende des Pfahles eine Auflage oder Konsole 2 angebracht, welche
waagerechte Scheiben 11, 12 aufweist (Abt. i).
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Diese Scheiben mit zueinander parallelen, senkrechten und zur Achse
des Pfahles i parallel laufenden Achsen sind zu derselben symmetrisch angeordnet.
Sie laufen im gleichen Sinn um (Pfeil B). Die Scheibe i i ist mit einem Schwunggewicht
13, die Scheibe 12 mit einem Schwunggewicht 14 versehen. Die Schwunggewichte 13
und 14 sind um i8o° zueinander versetzt. Die Drehungen der beiden Scheiben, die
in üblicher Weise angetrieben werden können, sind synchronisiert.
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Die Scheiben i i und 12 erzeugen infolge ihrer gegeneinander versetzten
Schwunggewichte Kräfte mit waagerechten, zur Konsole senkrechten, gleichen und entgegengesetzt
gerichteten Komponenten g. Die Kräfte in Richtung der Achse der Konsole heben sich
in jedem Augenblick auf. Die Kräfte g rufen veränderlichen Drehsinn und ein Kräftepaar
solcher Stärke hervor, welches, wenn sie auf den Pfahl i übertragen werden, demselben
abwechselnde Schwingungen im Drehsinn G1, G2 erteilt. Diese Wechselimpulse erleichtern
das Eindringen in den Erdboden in gleicher Art wie bei den üblichen Wechselbewegungen,
nur daß die Frequenz schneller ist. Sie werden in dieser Art fortlaufend durch die
Drehung der Scheiben ohne besondere Arbeitsgänge erzielt.
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Die Einstellung verschiedener Frequenzen der waagerechten Impulse
wird durch Änderung der Drehgeschwindigkeit der Scheiben i i und 12 erreicht. Ihre
Amplitude ist durch die Entfernung der Scheiben von der Pfahlachse bestimmt wie
auch durch die Masse und Exzentrizität der Schwunggewichte 13 und 14. Derart kann
die Größe der wechselnden Drehung G1, G2 innerhalb weiter Grenzen verändert werden,
wie es den jeweiligen Bedingungen der Anwendungsmöglichkeiten entspricht. Wenn auch
diese Drehung bei einem runden Pfahl vorteilhaft einen erheblichen Wert ausmachen
kann, so ist es jedoch bei einem Pfahl mit sechseckigem Querschnitt, bei Bohlen
od. dgl., ersichtlich, daß hierbei diese Drehung begrenzt bleiben muß. Die leichte
Anpassungsmöglichkeit gemäß der vorliegenden Anordnung entspricht bequem diesem
Erfordernis.
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Bei bestimmten Phasen des Einrammens oder Ausbringens kann es notwendig
sein, daß die Drehkräfte, die abwechselnd waagerecht wirken, nicht symmetrisch zur
Pfahlachse zur Anwendung kommen, z. B. dann, wenn erreicht werden soll, daß die
Wände des genannten Pfahles leichter aus dem ihn umgebenden Boden herausgebracht
werden sollen oder um das Eindringen in oder das Verschieben eines besonderen Hindernisses
zu erleichtern. Das kann entsprechend der Erfindung leicht dadurch erreicht werden,
daß die seitliche Verschiebung einer der beiden Scheiben oder aber die Masse oder
Exzentrizität eines der Schwunggewichte geändert wird ohne die Stellung oder die
Masse der anderen Scheibe oder des anderen Schwungrades zu verändern.
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Um auf den Pfahl i gleichzeitig senkrechte Wechselkräfte und eine
wechselnde Drehbewegung wirken zu lassen, -,werden gemäß Abb. 2 senkrechte Impulse
mit waagerechten Impulsen zusammengesetzt.
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Die auf dem Pfahl i angebrachte Konsole 2 nimmt gleichzeitig ein senkrechtes
Scheibenpaar mit Schwunggewichten 3 und 4 auf, die in der gleichen Ebene eines Pfahldurchmessers
liegen, sowie ein waagerechtes Scheibenpaar mit Schwunggewichten i i und 12 entsprechend
denjenigen der Abb. i. Die Scheiben 3 und 4 laufen mit derselben Geschwindigkeit
und gegensinnig um (Pfeil A). Ihre Schwunggewichte 5 und 6 sind in Phase liegend
angeordnet. Die Scheiben i i und 12 laufen im gleichen Sinn uni (Pfeil B). Ihre
Schwunggewichte 13 und 14 sind um i8o° gegeneinander versetzt.
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Mit dieser Anordnung wird durch die vorbeschriebene Vorrichtung erreicht,
daß gleichzeitig senkrechte abwechselnde Kräfte F1, F2 und wechselnde Drehwirkungen
G1, G2 zur Anwendung kommen. Diese Drehungen wirken mit den senkrechten Kräften
zusammen, um das Einrammen des Pfahles i oder sein Ausbringen zu ermöglichen.
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Das Einstellen der Amplitude und der Frequenz der senkrechten Impulse
kann unabhängig von derjenigen der waagerechten Impulse stattfinden. Diese Einstellungen
werden getrennt je nach den Anwendungsbedingungen voneinander bestimmt.
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An Stelle der Verwendung von zwei ausgeglichenen, getrennten Schwungscheibenpaaren,
wie 3-4
und 1I-12, kann man auch eine gleichzeitig waagerechte und
senkrechte Impulse bewirkende Anordnung mittels eines einzigen Schwungscheibenpaares
erreichen, die einander gemäß Abb. 3 zugeordnet und synchronisiert sind.
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An der festen Trägerkonsole 2, die am oberen Ende des Pfahles i angebracht
ist, sind zwei Scheiben 15 und 16 auf der gleichen waagerechten Achse befestigt,
welche in der Ebene eines Durchmessers des Pfahles i liegt. Die Scheiben besitzen
Schwunggewichte 17 und 18. Ihre Umlaufgeschwindigkeit ist gleich. Die Umlaufrichtung
der Scheibe 15 entspricht dem Pfeil G, die der Scheibe 16 dem Pfeil D. Die Schwunggewichte
17 und 18 sind so angeordnet, daß sie zueinander in Phase liegen, d. h. daß sie
in ihrer senkrechten oberen und unteren Lage gleichzeitig auftreten.
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Bei jeder Drehung erhält die Einheit der Scheiben 15 und 16 der Konsole
2 und des Pfahles i einen doppelten abwechselnden Impuls sowohl in senkrechter Richtung,
wodurch eine in senkrechter Richtung erfolgende Schwingbewegung gemäß Pfeil F hervorgerufen
wird, als auch in Drehrichtung (Pfeil G), deren Wirkung die gleiche ist wie diejenige,
welche wie oben mit Bezug auf Abb. 2 erläutert wurde.
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Eine Einstellung des waagerechten Kräftepaares für die abwechselnde
Drehbewegung G wird, unabhängig von jeder Beeinflussung der senkrechten Kräfte F,
durch Verschieben der Scheiben 15 und 16 erreicht. Ferner kann man eine Einstellung
der senkrechten Impulse durch Veränderung der Masse und Exzentrizität der Schwunggewichte
17 und 18 erreichen. Die Frequenz der Impulse ist von der Umlaufgeschwindigkeit
der Scheiben 15 und 16 abhängig.
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In der voraufgegangenen Beschreibung ist zwecks Vereinfachung angenommen
worden, daß die am Pfahl i angebrachte Anordnung lediglich aus einem einzigen symmetrisch
zur Pfahlachse angeordneten Scheibenpaar oder unter Umständen aus zwei Scheibenpaaren,
einem horizontalen und einem senkrechten, besteht, deren Achsen in der gleichen
senkrechten Ebene liegen (Abb. 2). Die Anzahl der Paare der Scheiben, welche zwei
zu zwei wie in Abb. 3 einander zugeordnet sind, kann jedoch beliebig groß sein.
In bestimmten Fällen kann vorzugsweise eine Vielzahl von Scheibenpaaren in einer
Ebene mit gleichen Winkelabständen voneinander symmetrisch angeordnet werden. Die
Schwunggewichte aller dieser Scheiben liegen in Phase. Sie laufen im gleichen Sinn
um, wenn man vom Standpunkt auf der Achse des Pfahles her die betrachtete Schwungscheibe
beobachtet. Durch eine Vielzahl von Scheiben oder zugeordneter Scheibenpaare ist
es möglich, die Wirkung auf jeden Teil des Pfahles aufzuteilen und bei gleichem
Ergebnis die Abmessungen der Scheiben oder einzelnen Scheibenpaare und die Masse
der Schwunggewichte zu verringern.
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In Abb-. 4 und 5 wird eine Ausführungsform der Anordnung gemäß Abb.
3 dargestellt, die bei einem Rohr angewendet wird, welches zum Ausschachten eines
Brunnens oder Schachtes bestimmt ist und dazu dienen kann, daß ein Gründungspfahl
aus Gußbeton hergestellt wird.
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Das Rohr 2o ist mit einem Stoßrand 2i versehen und während des Einrammens
dargestellt, nachdem es schon den Erdboden bis auf eine gewisse Tiefe durchstoßen
hat. An seinem oberen Teil ist eine Konsole oder ein Kopf 22 mit den Schwungscheiben
23 und 24 befestigt, die dazu dienen, dem Rohr gleichzeitig senkrechte und horizontale
Impulse zu erteilen. Der Kopf 22 ist am Randende des Rohres 2o angebracht, so daß
jede Befestigung durch Klemmringe oder Schraubgewinde entfällt. Er. ist mit dem
Rohr 2o in beliebiger, geeigneter Art verbunden, beispielsweise durch Verkeilen
oder mittels Bolzen. Er ist statisch ausgeglichen, wobei, falls nötig, das Gleichgewicht
durch Anbringung eines Gegengewichts 25 hergestellt werden kann. Das Schwunggewicht
des Schwungrades 23 ist mit 26 bezeichnet; das Schwungrad 24 ist mit einem gleichen
Schwunggewicht 27 versehen, welches so angeordnet ist, daß es mit dem Schwunggewicht
26 in gleicher Phase bleibt.
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Die Schwungräder 23 und 24 werden durch Elektromotore 28 und 29 über
geeignete Übertragungsorgane, beispielsweise durch eine Schnecke 30 und ein Schneckenrad
31, in Umdrehung versetzt. Die Motore sind so angeordnet, daß sie den Schwungscheiben
23 und 24 Umdrehungen im gegenläufigen Sinn erteilen. Die Geschwindigkeit der Schwungscheiben
ist synchronisiert, z. B. durch eine mechanische Verbindung 32 mit Winkeltrieb 33.
Der synchrone Lauf der Schwungscheibendrehung könnte auch durch jedes andere beliebige
Mittel erreicht werden.
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Während des Einrammens treiben die Motore 28 und 29 die Schwungscheiben
23 und 24 an, welche der Konsole 22 gemäß dem oben beschriebenen Verfahren eine
Schwingbewegung erteilen, die gleichzeitig entsprechend senkrechter und waagerechter
Komponenten erfolgt, so daß das Rohr 2o eingerammt wird.
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Es ist vorteilhaft, während der ersten Meter des Einrammens ein Führungsrohr
34 vorzusehen, das vorher in den Erdboden an der Baustelle eingebracht wurde. Durch
dieses Rohr 34 wird bei Beginn des Einrammens das senkrechte Vorwärtstreiben gesichert.
Demnach dringt das Rohr 2o gleichmäßig in den Boden ein, ohne daß eine seitliche
Verformung eintritt. Bei ungleichmäßigem Gelände bzw. Bodenbeschaffenheit werden
die vorkommenden Hindernisse sehr gleichmäßig fortschreitend und mit großer Kraft
angegriffen. Der auftretende Oberflächendruck je cm2 hierfür ist beträchtlich. Die
Führung zu Beginn sichert im allgemeinen ein senkrechtes Arbeiten. Sollte dies nicht
der Fall sein, dann könnte man von der Möglichkeit des Verstehens einer Schwungscheibe
oder eines Schwunggewichts dem anderen gegenüber für eine solche Zeitspanne Gebrauch
machen, die für das Zurückbringen in die Senkrechte nötig ist.
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Ist das -Rohr 2o der ganzen Länge nach eingerammt, dann wird die Konsole
22 entfernt und auf
die anschließende Rohrlänge angebracht, welche
an der ersten durch mechanische oder sonst geeignete Verbindung angebracht wird.
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Bei der beschriebenen Anordnung bleibt das Innere des Rohres in jedem
Augenblick für das Ausheben von Erde aus demselben zugänglich. Wenn nun auf hartes
Gestein gestoßen wird, dann kann man eine Konsole, die ähnlich der Konsole 22 ausgebildet
ist, an einer Bohrstange befestigen, welche im Innern des. Rohres geführt wird,
um dasselbe zu brechen und aus dem Innern des Rohres herauszubefördern.
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Wenn die Schnelligkeit des Umlaufs sowie die Massen der Schwunggewichte
26 und 27 und der Schwungscheiben 23 und 24 mit Bezug auf die Masse des Rohres in
geeigneter Weise gewählt wird ebenso wie ihre Exzentrizität, dann erhält man senkrechte
Impulse, die für das Einrammen des Rohres ausreichen. Zu diesen Impulsen wird noch
ein abwechselndes waagerechtes Kräftepaar hinzugefügt, dessen Größenordnung durch
Verschieben der Schwungscheiben 23 und 24 oder der Schwunggewichte 26 und 27 eingestellt
werden kann.
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Um zu erreichen, daß die Schwingungsimpulse der Masse des einzurammenden
oder auszubringenden Pfahles, dem Fortschreiten des Einrammens oder des Ausbringens,
dem Widerstand der Bodenbeschaffenheit und den seitlichen Reibungskräften angepaßt
werden, ist es nötig, Motore 28 und 29 mit veränderlicher Drehzahl vorzusehen, um
derart eine zunehmende Änderung der Drehzahl bzw. Umlaufgeschwindigkeit während
des fortschreitenden Einrammens oder Ausbringens zu ermöglichen.
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Die seitliche Reibung durch die Erdmasse ist verhältnismäßig gering,
da seitliche Preßkräfte fehlen. Die Torsion des Rohres 2o ist gering oder sogar
vernachlässigbar bei dicken Rohrringen, so daß sich die Impulse bis auf das Fußende
der Rohre fortpflanzen bis zum Durchstoßende hin. Praktisch ist die Umlaufgeschwindigkeit
der Schwungscheiben bei bestimmtem Schwunggewicht von der Widerstandsfähigkeit der
Walzen- oder Kugellager abhängig, die zur Anwendung kommen. Sie kann nicht unter
einen bestimmten Wert absinken, weil sonst Teile benötigt würden, deren Abmessungen
nicht den praktischen Bedingungen entsprächen, wie sie auf solchen Baustellen vorkommen.
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Als Beispiel kann angegeben werden, daß bei einem Rohr von 2 m Durchmesser
Schwungräder von ebenfalls 2 m Durchmesser mit Schwunggewichten von 120 kg, die
voneinander 4 m entfernt sind und mit 7 U/s höchstens bei Beendigung der Rammarbeit
umlaufen, ein waagerechtes Drehmoment von etwa ioo mt, eine senkrechte Kraft von
etwa ioo t und eine abwechselnde Drehbewegung mit genügend großer Amplitude ergeben.
Das Gewicht der Konsole, komplett, liegt unter 3 t bei einem Rohrgewicht von So
t. Die Gleichstrommotore für den Antrieb nehmen eine Leistung von 45 PS auf und
werden durch eine Leonhard-Gruppe mit 120 PS angetrieben, wodurch die Umlaufgeschwindigkeit
konstant verändert werden kann, so daß während des Einrammens stets die benötigte
Kraft erzeugt wird. Bei einer Umlaufgeschwindigkeit von io U/s würde man ein Drehmoment
von Zoo mt und eine senkrechte Kraft von etwa Zoo t erhalten.
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Bei einer derartigen Ausbildung und Ausrüstung wird es kaum eine Bodenbeschaffenheit
geben, die sich einem Einrammen mit Erfolg widersetzen könnte.
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In Abb. 6 und 7 wird die Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung
mittels einer Anordnung gemäß Abb. 3 an einem vorgefertigten Pfahl dargestellt.
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Am Pfahl 35 ist in geeigneter Höhe eine Konsöle oder ein Kopf 36 mit
den Teilen für die Erzeugung der Schwingungen befestigt. Der Kopf 36 wird am Pfahl
mittels Schraubringen 37, 38 angebracht. Vorzugsweise besitzt der Kopf 36 Zapfenlagerteile
39, welche in Ausnehmungen 40 im Pfahl 35 eingebracht sind.
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Der Kopf 36 trägt zwei Schwungscheiben 41 und 42 mit Schwunggewichten
43 und 44, welche mit gleicher Geschwindigkeit durch zwei elektrisch synchron laufende
Elektromotore 45 und 46 angetrieben werden. Die Motore sind in dieser Darstellung
mit senkrechten Achsen dargestellt. Jeder von ihnen treibt das entsprechende Schwungrad
über eine Schnecke 47 mit Schneckenrad 48 an. Bei dieser Anordnung wird gegenüber
derjenigen in Abb. 4 und 5 der Vorteil erzielt, daß Längskräfte des Rotors des Motors
auf die Endlager vermieden werden. Dieselbe kann auch mit gleichem Erfolg bei einem
Rohr oder in anderen Fällen Anwendung finden.
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Die Schwungräder erzeugen abwechselnde senkrechte Kräfte, die zum
Eigengewicht des Pfahls 35 hinzukommen und das fortlaufende Einrammen desselben
ermöglichen. Dieses Einrammen wird durch ein abwechselndes waagerechtes Kräftepaar
erleichtert. Auf den ersten Metern beim Einrammen wird vorteilhaft eine Führung
oder in einfacher Weise ein aus Erde eingeschütteter oder aufgehäufter Ring 49 vorgesehen,
der auch aus Magerbeton hergestellt werden kann, so daß am Beginn des Rammens das
senkrechte Einbringen gesichert wird. Ist erst einmal der Pfahl um die Tiefe des
Ringes 49 eingerammt worden, dann erfolgt das weitere Einrammen gleichmäßig unter
Beibehaltung dieser Richtung. Kommt der Kopf 36 in die Nähe des Erdbodens, dann
wird er abgebaut und aufs neue in geeigneter Höhe am Pfahl 35 wieder angebracht,
der von vornherein mit Lageröffnungen 40 in geeigneten Abständen versehen wurde.
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Hierzu kann angegeben werden, daß z. B. bei einem Pfahl von 400 mm
Durchmesser und 15 m Länge Schwungräder von i m Durchmesser mit Schwunggewichten
von So kg Verwendung finden. Die Schwungräder werden mit veränderlicher Umlaufgeschwindigkeit
bis zu einem Wert von io U/s am Ende der Rammarbeit angetrieben. Bei einer solchen
Anordnung werden senkrechte Kräfte von 2o t bei jedem Impuls mit einem waagerechten,
abwechselnden Kräftepaar erzielt, welches ein Drehmoment von 15 mt erreichen kann.
Dadurch wird
ein wirksames und regelmäßiges, gleichmäßiges Einrammen
des Pfahles bei den meisten der vorkommenden Gelände erreicht.
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In Abb. 8 ist eine gleiche Anordnung zum Einrammen eines Pfahles dargestellt,
nur daß hierbei die Schwungscheiben durch einen einzigen Motor angetrieben werden.
Auf dem Kopfende des Pfahles 5o ist eine Konsole 5 1 durch ein Zapfenlager
52 oder in sonst beliebiger Art befestigt. Die obere Fläche der Konsole 51 trägt
die beiden senkrechten Schwungscheiben 53 und 54. Die-beiden Schwungscheiben werden
durch einen gemeinsamen Motor 55 angetrieben, der auf der Konsole senkrecht über
-dem Pfahl in. der Mittelachse desselben angebracht ist.
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Diese Anordnung eines einzigen Motors kann sowohl bei einem Pfahl
wie auch bei einem Rohr 35 gemäß Abb.4 und 5 Verwendung finden. Eine solche Anwendung
ist in Abb. 9 dargestellt. .Hierzu ist zu bemerken, daß in diesem- Fall die voll
ausgebildete Konsole 5 r ein Ausbringen von Erde aus dem Innern des Rohres 35 während
des Einrammens verhindert. Dieses Ausbringen von Erde wird dann vorgenommen, wenn
die _ Plattform 5 i abgebaut wird, um die folgende Rohrlänge auf die bereits eingerammte
anzubringen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist für die Ausführung und: die
Aufstellung von üblichen Gründungspfählen, vorgefertigten Pfählen oder in dem Erdboden
gegossenen Pfählen sowie von Bohlen usw. sowohl in ebenem als auch abschüssigem
Gelände geeignet. Es ist weiterhin anwendbar in schlammigem Gelände und bei unter
Wasser stehendem Gelände sowie besonders für Arbeiten im Meer. Für die Vorrichtungen
zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist keine irgendwie geartete
Verankerung am Erdboden nötig.
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In Abb. 9 ist das Einrammen eines Rohres 35 von einem Schift oder
Ponton 56 aus dargestellt. Das Rohr 35, versehen mit der Konsole 51 und dem Schwingungsorgan,
ist durch eine Führung 57 geführt, die am Schiff 56 angebracht -wird. Unter der
Wirkung ihres Gewichts und der durch die Schwungscheiben 53-54 erteilten Impulse
wird das Rohr leicht in den Erdboden eingerammt.
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In Abb. zo ist eine abgeänderte Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens
veranschaulicht.
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Am Rohr 5o ist ein Kopf oder eine Konsole 5 1 mit den Schwungscheiben
53 und 54 angebracht. Mit der Konsole 5 z ist elastisch durch Federn 58, die auf
Bolzen 59 gleiten, ein Gestell 6o befestigt, welches den einzigen Elektromotor 61
trägt. Dieser Motor kann mittels Stange 62, welche die Zuführungsringe für den Motor
an sich aufnimmt, an einem Flaschenzug 63 aufgehängt sein, dessen Länge durch Abrdllen
des Seiles 64 verändert werden kann. Die obere Flasche des Flaschenzuges 63 ist
bei 65 an einem Trägerbalken 66 für das Anortbringen angehängt.
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Der Antrieb der Schwungscheiben vom Motor 61 her wird durch eine Gleitverbindung
67 und Verschiebevorrichtung vorgenommen, die im Innern des an der Konsole 5 r befestigten
Gehäuseaufbaues 6o vorgesehen sind.
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Die Schwungscheiben haben mehrere Löcher 68, mit denen es möglich
ist, Schwunggewichte in zu der Achse verschiedenen Entfernungen anzubringen, um
so die Stellung der Schwunggewichte entsprechend den aufzuwendenden Kräften verändern
zu können.
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Durch die Betätigung des Seiles 64, mit dem der Abstand der beiden
Flaschen des Flaschenzuges 63 verstellt wird, kann erreicht werden, daß dem während
des Einrammens nach unten absinkenden Rohr 5o derart gefolgt wird, daß dieser Motor
von den Schwingungen oder senkrechten Impulsen gegen dieses Rohr 5o abgeschaltet
wird.
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Die Federn 58 ermöglichen, daß der Gehäuseaufbau 6o selbsttätig nach
unten geht. Das Einrammen erfolgt absolut senkrecht infolge des besonderen Aufbaus
der Vorrichtung, die weder eine Führung noch besondere Befestigungsanordnung erfordert,
da der Flaschenzug 63 lediglich dazu dient, das Gleichgewicht des Motors 61 und
des Aufbaus 6o herzustellen und mögliche Rückstöße zu verhindern, die in bestimmten
Fällen durch die abwechselnde senkrechte Stoßbewegung des Rohres auf den Motor einwirken
könnten.
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Hierbei ist zu bemerken, daß bei der dargestellten Anordnung der Druck
des Pfahles auf den Boden größer ist, wenn die senkrechten Impulse nach unten gerichtet
sind, als wenn sie nach oben wirken. Folglich ist die Drehbewegung des Pfahles größer,
wenn die Wirkung der Schwunggewichte nach oben gerichtet ist, als in dem Fall, wenn
sie nach unten gerichtet ist. Bei jedem Zyklus dreht sich der Pfahl um die Differenz
der beiden entsprechenden Winkeldrehungen. Derart entsteht eine gleichmäßige kreisförmige
Bewegung. Diese Bewegung kann im übrigen auch durch Umkehrung der Drehrichtung des
oder der Motore umgekehrt werden.
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Alle Übertragungseinrichtungen können im übrigen mittels Kardanwellen,
biegsamer Wellen oder anderer elastischer Verbindungen. vorgenommen werden, wie
auch die Anbringung der Motore oder der Lager auf dem Kopf oder der Konsole elastisch
ausgeführt sein kann, so daß die Wirkung von Schlagstößen vermieden wird.
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Die vorbeschriebenen Anordnungen werden sowohl für das Einrammen wie
auch für das Ausbringen verwendet. Im letzten Fall erhöht man die Frequenz der Impulse
oder vermindert ihre Amplitude, da es genügt, das Lösen des Pfahles vorzunehmen.
Es werden in diesem Fall leichtere Schwungscheiben mit höherer Umlaufzahl verwendet.