EP0039474B1

EP0039474B1 - Tiefenrüttler

Info

Publication number: EP0039474B1
Application number: EP81103212A
Authority: EP
Inventors: Franz Eichkorn
Original assignee: Fritz Pollems Spezialtiefbau KG
Current assignee: Fritz Pollems Spezialtiefbau KG
Priority date: 1980-05-02
Filing date: 1981-04-29
Publication date: 1983-07-20
Also published as: DE3016841A1; EP0039474A1; ATE4233T1; AU6990981A; US4415046A; ZA812475B; DE3160640D1; DE3016841C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Tiefenrüttier mit einem über einen angetriebenen Exzenter in horizontaler Richtung schwingenden Vortriebskopf, der am unteren Ende eines Aufhängerohres befestigt ist, wobei an der Aussenwand des Tiefenrüttlers in dessen Längsrichtung verlaufende Sprührohre mit einer am unteren Ende des Vortriebskopfes vorgesehenen Sprühdüse befestigt sind, über die unter Druck Wasser zugeführt werden kann.
Derartige Tiefenrüttler dienen zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, beispielsweise von Dräns, Stopfverdichtungen, Betonpfählen und dergleichen. Hierzu wird der Tiefenrüttler mit seinem zu Schwingungen angetriebenen Vortriebskopf in den Boden bis zur jeweils gewünschten Tiefe eingetrieben. Anschliessend wird der Tiefenrüttler mittels eines geeigneten Hebezeuges aus dem Boden wieder herausgezogen, wobei gleichzeitig geeignetes Füllmaterial in den hierbei entstehenden Hohlraum durch den Tiefenrüttler eingegeben wird.
Ein Tiefenrüttier mit den eingangs genannten Merkmalen ist bekannt durch die Zeitschrift «Baumaschine und Bautechnik», 1957, Heft 12, Seiten 411-413. Dieser Tiefenrüttler arbeitet also derart, dass beim Einsenken des Tiefenrüttlers in das Erdreich sein Vortriebskopf über den Exzenter in horizontaler Richtung zu Schwingungen angetrieben wird. Dadurch schafft sich der Vortriebskopf in dem ihn umgebenden Erdreich einen im wesentlichen von Erdreich freien Ringraum, so dass er, bedingt durch sein Eigengewicht und unterstützt durch das an seiner Spitze austretende Druckwasser, in das Erdreich eingesenkt werden kann.
Dieser vorbekannte Tiefenrüttier arbeitet aber insoweit mit einem verhältnismässig geringen Wirkungsgrad, gemessen an zurückgelegter Länge beim Absenken pro Zeiteinheit, als der erwähnte Ringraum um seinen Vortriebskopf im Betrieb nicht mit ausreichend festem Material gefüllt ist, um die horizontalen Schwingungen des Exzenters bzw. des Vortriebskopfes in ausreichendem Masse auf das den Vortriebskopf umgebende Erdreich übertragen zu können, so dass dieses Erdreich dort nicht ausreichend verdrängt wird, mit dem Nachteil einer verhältnismässig geringen Absenkgeschwindigkeit dieses Tiefenrüttlers.
Durch die FR-PS 1 277 369 ist ein Tiefenrüttler bekannt, der durch einen auf seine Oberseite aufgesetzten Schwinger in lotrechte Schwingungen versetzt wird. Um ein Anhaften des Tiefenrüttiers an dem ihn umgebenden Erdreich beim Versenken und Herausziehen aus dem Erdreich zu verhindern oder zumindest zu verringern, ist dort ausserdem vorgesehen, dass Druckwasser radial über Öffnungen austritt, die im Mantel des Gerätes ausgebildet sind.
Die FR-PS 455 730 beschreibt ein ähnliches Gerät, bei dem der abzusenkende Körper von einem Rohrkäfig umgeben ist, in dem Sprühdüsen ausgebildet sind.
Den beiden zuletzt genannten Geräten ist gemeinsam, dass sie durch Schwingungen in lotrechter Richtung in das Erdreich eingetrieben werden. Es soll dort also am unteren Ende dieser Geräte kein Ringraum ausgebildet werden, der ein Absenken der Geräte in das Erdreich erleichtern würde.
Ausgehend von einem Tiefenrüttler der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesen so auszugestalten, dass seine Versenkgeschwindigkeit und gegebenenfalls seine Ziehgeschwindigkeit fühlbar vergrössert werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Sprührohre auch längs des Aufhängerohres hochgeführt sind und dass weitere Sprühdüsen über die Länge der Sprührohre verteilt vorgesehen und so ausgerichtet sind, dass sie das Wasser in den das Aufhängerohr umgebenden Ringraum sprühen.
Durch diese konstruktiv einfach durchzuführenden Massnahmen wird, wie in sandhaltigen Böden durchgeführte Versuche gezeigt haben, eine etwa um das Dreifache erhöhte Versenkgeschwindigkeit des Tiefenrüttlers erzielt, verglichen mit dem vorstehend an erster Stelle diskutierten vorbekannten Tiefenrüttler. Dies beruht im wesentlichen darauf, dass über die Länge des Aufhängerohres das das Rohr umgebende Erdreich durch das dort unter Druck zuströmende Wasser gelöst und nach unten zum Vortriebskopf gespült wird. Dieses Erdreich füllt also den Ringraum um den Vortriebskopf mit festem Material, insbesondere Sand, an und bewirkt dadurch, dass die Schwingungen des Vortriebskopfes sehr wirksam auf das den Vortriebskopf umgebende Erdreich übertragen werden, so dass der Vortriebskopf sich einen ausreichend grossen Ringraum zum Absenken des Tiefenrüttlers in sehr kurzer Zeit schaffen kann. Versuche haben gezeigt, dass das dort vorhandene Wasser diese Vorgänge nicht stört, möglicherweise weil es ausreichend schnell in das umgebende Erdreich eindringt. Die erwähnten kennzeichnenden Massnahmen bewirken ausserdem, dass das Erdreich rings um das Aufhängerohr ständig feucht gehalten wird, so dass der sich hierbei ausbildende Schlamm eine Art Gleitmittel ausbildet, der ein Festsitzen des Aufhängerohres beim Niederbringen des Tiefenrüttlers und auch beim anschliessenden Herausziehen verhindert. Insbesondere sandige Böden werden somit in der Umgebung des Aufhängerohres gelöst, so dass, wie Versuche gezeigt haben, mit dem neuartigen Tiefenrüttler Materialsäulen über etwa 10 Meter Tiefe ohne Schwierigkeiten und mit hoher Geschwindigkeit hergestellt werden können.
Der Abstand der Sprühdüsen voneinander soll so gross gewählt sein, dass der Ringraum um das Aufhängerohr ausreichend angefeuchtet wird; ein Abstand von etwa 15 bis 25 cm der Sprühdüsen voneinander hat sich als ausreichend erwiesen. Die Sprühdüsen sollen im wesentlichen über die gesamte Länge des Aufhängerohres vorgesehen sein. Im allgemeinen genügen zwei einander diametral angeordnete Sprührohre, um den Ringraum zu beschicken. Es können aber auch mehr Sprührohre gleichmässig um das Aufhängerohr verteilt vorgesehen sein.
Aus Stabilitätsgründen wird es bevorzugt, wenn die Sprührohre mit dem Aufhängerohr verschweisst sind.
Die Sprühdüsen der Sprührohre sollten das Wasser in etwa in tangentialer Richtung bezüglich des Aufhängerohres versprühen, weil dann der beste Wirkungsgrad erzielt wird und weil dann eine Beeinträchtigung durch den noch nicht in das Erdreich eingesenkten Teil der Sprührohre am geringsten ist.
Es kann auch vorgesehen sein, dass die Sprührohre in Längsrichtung des Aufhängerohres in getrennt mit dem Druckwasser beschickbare Gruppen unterteilt sind. Es werden dann nur jeweils diejenigen Gruppen mit Sprühwasser beschickt, die zumindest teilweise in das Erdreich eingesenkt sind, so dass nicht unnütz Sprühwasser über dem Erdreich versprüht wird. Diese Gruppen der Sprührohre sollten in einer Draufsicht auf das Aufhängerohr winklig gegeneinander versetzt sein, damit Platz für die Zuleitungen für das Druckwasser für die Sprührohre vorhanden ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere wichtige Merkmale ergeben. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch in einer Seitenansicht die wesentlichen Bauelemente eines neuartigen Tiefenrüttlers;
Fig. 2 ebenfalls schematisch einen Schnitt längs der Linie 11-11 von Fig. 1, wobei zusätzlich eine zweite Gruppe von Sprührohren angedeutet ist.

Figur 1 zeigt die wesentlichen Bauelemente eines Tiefenrüttlers, nämlich einen Vortriebskopf 1, der am unteren Ende eines Aufhängerohres 2 befestigt ist. Ein nicht gezeigtes Hebezeug greift an einem Flansch 3 des Aufhängerohres an.
Mit der Wand des Aufhängerohres sind Sprührohre 4 verschweisst, die über ihre Länge verteilte Düsen haben, die Wasser in Richtung der Pfeile, d.h. im wesentlichen tangential zum Aufhängerohr 2, versprühen. Im allgemeinen genügen zwei einander diametral angeordnete Sprührohre.
Es kann auch ein zweiter Satz solcher Sprührohre vorgesehen sein, die in Fig. 2 bei Position 5 angedeutet sind. Dadurch werden zwei Gruppen von Sprührohren 4, 5 ausgebildet, die getrennt mit Druckwasser beschickt werden können. Die Druckleitungen für die Zufuhr des Wassers zu den Sprührohren sind nicht gezeigt.
Die Düsen der Sprührohre sind in Abständen zwischen etwa 15 und 25 cm angeordnet.
Der neuartige Tiefenrüttler eignet sich besonders zum Einsatz in sandigen Böden bei grösseren Tiefen über etwa 10 m.
Versuche haben gezeigt, dass mit dem neuartigen Tiefenrüttler problemlos Materialsäulen bis zu 25 m Tiefe hergestellt werden konnten, und zwar in einem Boden, bei dem herkömmliche Tiefenrüttler nur noch bis etwa 15 m Tiefe einsetzbar waren.

Claims

1. Tiefenrüttler mit einem über einen angetriebenen Exzenter in horizontaler Richtung schwingenden Vortriebskopf (1), der am unteren Ende eines Aufhängerohres (2) befestigt ist, wobei an der Aussenwand des Tiefenrüttlers in dessen Längsrichtung verlaufende Sprührohre (4) mit einer am unteren Ende des Vortriebskopfes (1) vorgesehenen Sprühdüse befestigt sind, über die unter Druck Wasser zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprührohre (4, 5) auch längs des Aufhängerohres (2) hochgeführt sind und das weitere Sprühdüsen über die Länge der Sprührohre (4, 5) verteilt vorgesehen und so ausgerichtet sind, dass sie das Wasser in den das Aufhängerohr (2) umgebenden Ringraum sprühen.

2. Tiefenrüttler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprührohre (4, 5) mit dem Aufhängerohr (2) verschweisst sind.

3. Tiefenrüttler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprührohre (4, 5) in Längsrichtung des Aufhängerohres (2) in getrennt mit dem Druckwasser beschickbare Gruppen unterteilt sind.

4. Tiefenrüttler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüsen das Wasser bezüglich des Aufhängerohres (2) in tangentialer Richtung versprühen.

5. Verfahren zum Versenken und gegebenenfalls Ziehen eines Tiefenrüttlers in bzw. aus vorzugsweise sandhaltigem Erdreich, wobei der Tiefenrüttler ein Aufhängerohr (2) hat, an dessen unteren Ende ein in horizontaler Richtung zu Schwingungen angeregter Vortriebskopf (1) befestigt ist, der beim Versenken und gegebenenfalls Ziehen zu horizontalen Schwingungen angeregt wird, wobei gleichzeitig Wasser unter Druck im Bereich der Spitze des Vortriebskopfes austrit, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeiten des Vortriebskopfes durch Wasser unterstützt wird, das unter Druck vom Aufhängerohr (2) in das das Aufhängerohr umgebende Erdreich gegeben wird und was bewirkt, dass Teile des dort befindlichen Erdreiches in den den Vortriebskopf (1) umgebenden Ringraum gelangen.