EP3051028B1 - Verfahren zum vibrationsrammen - Google Patents

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EP3051028B1
EP3051028B1 EP16152923.5A EP16152923A EP3051028B1 EP 3051028 B1 EP3051028 B1 EP 3051028B1 EP 16152923 A EP16152923 A EP 16152923A EP 3051028 B1 EP3051028 B1 EP 3051028B1
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EP
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profile
frequency
vibration
vibration frequency
foundation
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EP16152923.5A
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EP3051028A1 (de
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Volker Herwig
Daniel Bartminn
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Innogy SE
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Innogy SE
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D7/00—Methods or apparatus for placing sheet pile bulkheads, piles, mouldpipes, or other moulds
    • E02D7/18—Placing by vibrating

Definitions

  • the invention relates to a method for vibration ramming of profiles in a ground to a given Endteufe comprising the axial introduction of high-frequency vibrations in the profile and in the ground in front of a tread by means of a vibrator with partial liquefaction of the ground in front of the tread.
  • a method for vibration ramming of profiles in a ground to a given Endteufe comprising the axial introduction of high-frequency vibrations in the profile and in the ground in front of a tread by means of a vibrator with partial liquefaction of the ground in front of the tread.
  • Such a method is from the document DE10 2011 103401A1 known. Piles, bung profiles or other profiles can be driven into a subsoil by hammering or vibration ramming.
  • axially directed impulses are introduced via the profile into the ground.
  • the introduction of piles with the Schlagramme thereby has significant disadvantages, in particular with regard to the environmental impact.
  • the vibration technology has advantages that can be seen, for example, that the excitation frequency of the vibrating ram changed and can be adapted to the specific geological and building dynamics requirements, so that the incorporation of foundations by vibration in many cases is much more environmentally friendly.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for vibratory ramming of piles in a ground, which particularly takes into account the problem of reduced lateral load capacity of the profiles.
  • the method should be simplified compared to a combined vibration and Schlagrammmaschinen.
  • a method of vibratory ramming of profiles in a soil to a given final depth comprising axial introduction of high-frequency vibrations in the profile and in the ground in front of a tread by means of a vibrator with partial liquefaction of the ground in front of the tread, wherein the vibration frequency of the vibrator is varied during the vibration process within a given liquefaction frequency band of the ground.
  • a profile in the sense of the present invention is to be understood as either a pile or a different profile.
  • vibrations are to be understood that are suitable to spread in the ground so so that in the subsoil introduced profile both the skin friction and the peak resistance of the soil are overcome, the soil in front of the profile So almost liquefied, so that the profile can penetrate by virtue of its weight in the ground.
  • a high-frequency oscillation is, for example, an oscillation within a frequency band of 5 to 150 Hz, preferably of about 10 to 50 Hz.
  • a substantially sedimentary substrate can be provided both onshore and offshore.
  • the procedure does not differentiate between an offshore foundation and an onshore foundation.
  • the inventive method is characterized in particular by the fact that the vibration frequency of the vibrator is varied during the vibration process within a given liquefaction frequency band of the ground, preferably the variation of the vibration frequency is made so that a targeted change in the penetration rate of the profile is caused by the frequency change.
  • targeted the rate of penetration of the profile in the ground and / or the frequency are varied so that during the introduction of the profile or when reaching the predetermined end depth of the profile soil consolidation or soil compaction is achieved to the lateral load capacity of Increase introduced profile.
  • the method according to the invention for driving foundation piles with an annular cross-section is preferably carried out by means of a so-called vibration ram.
  • the method differs fundamentally from the so-called Schlagrammen in that the vibrator or the vibrating hammer is positively connected to a profile head or pile head and no impact pulses are introduced via the profile in the ground.
  • the targeted change of the vibration frequency is carried out according to the invention in addition to the necessary frequency change, which is essential for each vibration process to the To start the vibrator and turn it off again.
  • Such a necessary frequency change for starting and stopping the vibration process is not to be understood as a variation of the vibration frequency in the sense of the present invention.
  • the invention is based on the finding that the choice of the penetration progress during insertion as well as the vibration frequency at a given penetration progress is decisive for the later load-bearing capacity of the vibrated profile.
  • the choice of a too high penetration rate of the profile may be accompanied by a reduced end load capacity of the profile.
  • the invention is also based on the finding that vibrating without appreciable penetration progress also contributes significantly to an increase in the carrying capacity of the profile.
  • the vibration frequency of the vibrator is changed so that a variation of the penetration rate of the profile is achieved.
  • vibration frequency is advantageously selected so that the profile to be introduced or dropped is just sinking into the ground, the penetration rate is thus greater than 0.
  • the penetration rate can be adjusted via the frequency of the vibrator as well as the effective weight of the profile and the vibrator.
  • the effective weight of the profile as well as the vibrator can be influenced by the load on a crane or other hoist.
  • the proportion of the weight is to be understood, which is registered on the profile base and the skin friction of the profile in the ground.
  • the smallest or the largest frequency is approached and the frequency is varied to the final depth of the profile to the frequency initially approached so that these periodically within and outside the liquefaction frequency band located.
  • the vibration frequency can be increased up to the ground resonance of the ground and be approached in each case several vibration intervals to the final depth of the profile.
  • the soil resonance frequency results from the geometric boundary conditions of the profile and the dynamic soil properties.
  • the vibration frequency is increased to the ground resonance of the ground and that the vibration frequency is kept in this range to the final depth of the profile, so that thereby a resonance amplification effect is used.
  • the vibration frequency after the end depth of the profile is reached is maintained over a predetermined period of time.
  • This predetermined time period is also referred to below as the so-called post-compression phase and is an essential aspect of the invention.
  • the vibration during this so-called post-compaction phase achieves a sustainable soil consolidation in the area of the clamping of the profile, so that the lateral load-bearing capacity of the profile is significantly increased.
  • the vibration frequency is varied after reaching the final depth of the profile continues over a predetermined period of time.
  • the profile can be vibrated over a first section at a first feed rate, wherein the vibration frequency is reduced to 0 at the end of the first section and wherein the profile is vibrated after a break over a second section at a second feed rate to the final depth, wherein the first feed rate is greater than the second feed rate, and wherein preferably the first section is greater than the second section.
  • a break for example, a period of about 1 to 2 minutes can be selected.
  • a targeted change in the penetration rate of the profile can basically be done by changing the frequency in the range between 5 and 150 Hz, preferably between 10 and 50 Hz.
  • the penetration rate can be influenced even at a constant frequency of 5 to 150 Hz, preferably from 10 to 50 Hz, in particular also because the natural frequency of the profile changes with the penetration depth or with the clamping length.
  • the invention comprises two essential aspects, namely, once the changes in the penetration rate of the profile such that a lower penetration speed in favor of increased load capacity is preferred.
  • an essential aspect of the invention is the vibration optionally with variation of the vibration frequency at a penetration rate of 0, that is holding and vibrating the profile during a given Nachverdichtungsphase, thus also significantly increase the carrying capacity of the einvibrierten profile.
  • the method according to the invention comprises the vibration ramming of a profile 1, for example in the form of a pile into a foundation ground 2.
  • the profile 1 is designed as a cylindrical hollow pile.
  • the profile 1 comprises a profile foot 3 and a profile head 4.
  • a vibrating ram 5 is placed as a vibrator in the sense of the present patent application.
  • the vibrating ram 5 is clamped on the pile head 4, thus frictionally attached to this and includes a drive and a spring-mass system via which the profile 1 and the profile head 4 is placed in a vertically oscillating movement, so that in the profile. 1 a standing wave spreads. Part of this so entering the profile 1 vibration energy is consumed by the skin friction of penetrating into the ground 2 profile 1. Part of the vibration energy at the profile foot 3 incoming vibration energy is needed to overcome the peak resistance of the profile 1 when penetrating the ground 2, which ultimately causes the penetration of the profile 1 in the ground 2.
  • the vibrating hammer is suspended on a crane 6, so that depending on the mode of operation of the crane 6, the conditional by the weight of the profile 1 and the vibrating ram 5 load on the crane 6 is variable.
  • the vibrations introduced via the vibration ram 5 propagate through the profile 1 from the profile head 4 over the length of the profile 1 to the profile foot 3 and into the ground 2, so that the ground 2 liquefies below or in front of the profile foot 3 and the skin friction of the clamping length Z of the registered in the ground profile 1 is overcome, so that the profile 1 by virtue of its weight penetrates into the ground 2, when the load is adjusted to the crane 6 accordingly.
  • the oscillation frequency or, respectively, that of the vibration frequency of the vibrating ram as the excitation frequency over the introduction length to the final depth of the profile 2 and, if appropriate, beyond that in a secondary compaction phase.
  • the vibration frequency of the vibration hammer can be varied in a frequency range between 10 to 50 Hz during the vibration process within a given liquefaction frequency band of the soil 2, so that, for example, a targeted change in the penetration rate of the profile 1 by the frequency change within this frequency band in the range between 10 and 50 Hz can be achieved.
  • a change in the penetration rate of the profile 1 can alternatively be achieved in that the frequency within the frequency band between 10 and 50 Hz is chosen so that the lowest possible penetration of the profile 1 is achieved, so that the profile 1 just just by virtue of its weight and the weight of the mounted vibration ram 5 penetrates into the ground 2.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vibrationsrammen von Profilen in einen Baugrund bis zu einer gegebenen Endteufe umfassend die axiale Einleitung von hochfrequenten Schwingungen in das Profil und in den Baugrund vor einem Profilfuß mittels eines Vibrators unter teilweiser Verflüssigung des Baugrundes vor dem Profilfuß. Ein solches Verfahren ist aus dem Dokument DE10 2011 103401A1 bekannt. Pfähle, Spundprofile oder andere Profile können durch Schlagrammen oder durch Vibrationsrammen in einen Baugrund eingetrieben werden. Im Gegensatz zum Vibrationsrammen werden beim Schlagrammen axial gerichtete Impulse über das Profil in den Baugrund eingeleitet. Das Einbringen von Pfählen mit der Schlagramme weist dadurch bedingt wesentliche Nachteile auf, insbesondere hinsichtlich der Umweltverträglichkeit. Durch das Schlagrammen werden beachtliche Erschütterungen in den Untergrund eingebracht, das Schlagrammen geht einher mit einer starken Lärmentwicklung von bis zu 180 dB. Gegenüber dem Schlagrammen weist die Vibrationstechnik Vorteile auf, die beispielsweise darin zu sehen sind, dass die Erregerfrequenz der Vibrationsrammen verändert und so den spezifischen geologischen und bauwerksdynamischen Erfordernissen angepasst werden kann, sodass der Einbau von Fundamenten durch Vibrieren in vielen Fällen bedeutend umweltschonender ist.
  • Insbesondere bei der Herstellung von offshore Gründungen ist das Schlagrammen von Pfählen für sogenannte Monopiles, Jacketts oder andere Fundamenttypen nicht beliebt, da durch die Geräuschentwicklung beim Schlagrammen eine erhebliche Beeinträchtigung von Meeressäugetieren erfolgt.
  • Für eine optimale Gründung eines Fundaments ist es von besonderer Bedeutung, die Tragfähigkeit des Fundaments genau bemessen zu können. Dies bereitet bei einvibrierten Pfählen regelmäßig Schwierigkeiten. Unter bestimmten Voraussetzungen können einvibrierte Pfähle eine geringere seitliche Tragfähigkeit aufweisen als solche, die durch Schlagrammen eingetrieben wurden. Es ist deshalb bekannt, Pfähle oder andere Fundamentprofile über einen ersten Teilabschnitt einzuvibrieren und über einen letzten Teilabschnitt ihrer Einspannlänge zusätzlich durch Schlagrammen einzutreiben. Hierzu ist es erforderlich, auf der Baustelle sowohl ein Vibrator als auch eine Schlagramme bereitzustellen. Der damit einhergehende Rüstaufwand ist unverhältnismäßig hoch.
  • Der mit dem Umsetzen der Geräte verbundene Aufwand macht insbesondere bei großen Pfählen, wie zum Beispiel für die Gründung von offshore Windturbinen, den Einsatz des Vibrationsrammens unwirtschaftlich.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vibrationsrammen von Pfählen in einen Baugrund bereitzustellen, welches insbesondere dem Problem der verringerten seitlichen Tragfähigkeit der Profile Rechnung trägt. Das Verfahren soll gegenüber einem kombinierten Vibrations- und Schlagrammverfahren vereinfacht sein.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zum Vibrationsrammen von Profilen in einem Baugrund bis zu einer gegebenen Endteufe vorgesehen, umfassend die axiale Einleitung von hochfrequenten Schwingungen in das Profil und in den Baugrund vor einem Profilfuß mittels eines Vibrators unter teilweiser Verflüssigung des Baugrundes vor dem Profilfuß, wobei die Vibrationsfrequenz des Vibrators während des Vibrationsvorgangs innerhalb eines gegebenen Verflüssigungsfrequenzbandes des Baugrundes variiert wird.
  • Unter einem Profil im Sinne der vorliegenden Erfindung ist entweder ein Pfahl oder ein anders Profil zu verstehen. Unter hochfrequenten Schwingungen im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind Schwingungen zu verstehen, die dazu geeignet sind, sich im Baugrund so auszubreiten, so dass bei dem in den Baugrund eingebrachten Profil sowohl die Mantelreibung als auch der Spitzenwiderstand des Bodens überwunden werden, der Boden vor dem Profilfuß also quasi verflüssig wird, so dass das Profil vermöge seiner Gewichtskraft in den Baugrund eindringen kann.
  • Obwohl im Folgenden der Begriff "Vibrationsrammen" verwendet wird, erfolgt der Einbringvorgang ohne das beim Schlagrammen übliche einschlagende Eintreiben des Profils.
  • Unter einer hochfrequenten Schwingung im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist beispielsweise eine Schwingung innerhalb eines Frequenzbandes von 5 bis 150 Hz, vorzugsweise von etwa 10 bis 50 Hz zu verstehen.
  • Unter einem Profilfuß im Sinne der Erfindung ist das in den Baugrund einzubringende führende Ende des Profils zu verstehen.
  • Als Baugrund im Sinne der vorliegenden Erfindung kann ein im Wesentlichen sedimentöser Untergrund sowohl onshore als auch offshore vorgesehen sein.
  • Das Verfahren unterscheidet grundsätzlich nicht zwischen einer Offshore-Gründung und einer Onshore-Gründung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Vibrationsfrequenz des Vibrators während des Vibrationsvorgangs innerhalb eines gegebenen Verflüssigungsfrequenzbandes des Baugrundes variiert wird, wobei vorzugsweise die Variation der Vibrationsfrequenz so vorgenommen wird, dass eine gezielte Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Profils durch die Frequenzänderung bewirkt wird.
  • Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass entweder gezielt die Eindringgeschwindigkeit des Profils in dem Baugrund und/oder die Frequenz so variiert werden, dass während des Einbringens des Profils oder bei Erreichen der vorgegebenen Endteufe des Profils eine Bodenverfestigung beziehungsweise Bodenverdichtung erzielt wird, um die seitliche Tragfähigkeit des eingebrachten Profils zu erhöhen.
  • Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Eintreiben von Gründungspfählen mit einem kreisringförmigem Querschnitt mittels einer sogenannten Vibrationsramme durchgeführt.
  • Wie eingangs bereits erwähnt, unterscheidet sich das Verfahren grundsätzlich von dem sogenannten Schlagrammen dadurch, dass der Vibrator beziehungsweise die Vibrationsramme kraftschlüssig mit einem Profilkopf beziehungsweise Pfahlkopf verbunden ist und keine Schlagimpulse über das Profil in den Baugrund eingebracht werden.
  • Die gezielte Änderung der Vibrationsfrequenz erfolgt erfindungsgemäß zusätzlich zu der notwendigen Frequenzänderung, die bei jedem Vibrationsvorgang unerlässlich ist, um den Vibrator anzufahren und auch wieder abzustellen. Eine solche notwendige Frequenzänderung zum Starten und Beenden des Vibrationsvorgangs ist nicht unter einer Variation der Vibrationsfrequenz im Sinne der vorliegenden Erfindung zu verstehen.
  • Wie eingangs bereits erwähnt, liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass für die spätere Tragfähigkeit des einvibrierten Profils die Wahl des Eindringfortschritts beim Einbringen als auch die Vibrationsfrequenz bei gegebenem Eindringfortschritt entscheidend ist. Die Wahl einer zu hohen Eindringgeschwindigkeit des Profils geht unter Umständen einher mit einer verringerten Endtragfähigkeit des Profils. Schließlich liegt der Erfindung auch die Erkenntnis zugrunde, dass ein Vibrieren ohne nennenswerten Eindringfortschritt ebenfalls signifikant zu einer Erhöhung der Tragfähigkeit des Profils beiträgt.
  • Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vibrationsfrequenz des Vibrators so geändert wird, dass eine Variation der Eindringgeschwindigkeit des Profils erreicht wird.
  • Besonders vorteilhaft ist die Wahl der Vibrationsfrequenz derart, dass die geringst mögliche Eindringgeschwindigkeit des Profils erreicht wird. Mit anderen Worten, die Vibrationsfrequenz wird vorteilhafterweise so gewählt, dass das einzubringende beziehungsweise abzuteufende Profil gerade noch in den Baugrund einsinkt, die Eindringgeschwindigkeit also größer 0 ist.
  • Grundsätzlich lässt sich die Eindringgeschwindigkeit über die Frequenz des Vibrators als auch über die wirksame Gewichtskraft des Profils und des Vibrators einstellen. Die wirksame Gewichtskraft des Profils als auch des Vibrators lässt sich über die Last an einem Kran oder einem anderen Hebezeug beeinflussen.
  • Die Beeinflussung der Gewichtskraftwirkung des Profils und des Vibrators erfolgt über eine Lastvariation an einem Kran oder einem anderen Hebezeug.
  • Unter der wirksamen Gewichtskraft des Profils im Sinne der Erfindung ist der Anteil der Gewichtskraft zu verstehen, der über den Profilfuß und die Mantelreibung des Profils in den Baugrund eingetragen wird.
  • Bei einer Variante gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass innerhalb des Verflüssigungsfrequenzbandes des Baugrundes die kleinste oder die größte Frequenz angefahren und bis zur gewünschten Endteufe des Profils gehalten wird.
  • Bei einer anderen Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass innerhalb des Verflüssigungsfrequenzbandes die kleinste oder die größte Frequenz angefahren wird und die Frequenz bis zur Endteufe des Profils um die zunächst angefahrene Frequenz so variiert wird, dass diese sich periodisch innerhalb und außerhalb des Verflüssigungsfrequenzbandes befindet. Durch diese Fahrweise wird ebenfalls eine kontrollierte Variation der Eindringgeschwindigkeit des Profils erreicht.
  • Alternativ kann die Vibrationsfrequenz bis zur Bodenresonanz des Baugrundes gesteigert werden und in jeweils mehreren Vibrationsintervallen bis zur Endteufe des Profils angefahren werden.
  • Grundsätzlich ergibt sich die Bodenresonanzfrequenz aus den geometrischen Randbedingungen des Profils und den dynamischen Bodeneigenschaften.
  • Bei einer anderen Variante des Verfahrens gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vibrationsfrequenz bis zur Bodenresonanz des Baugrundes gesteigert wird und dass die Vibrationsfrequenz in diesem Bereich bis zur Endteufe des Profils gehalten wird, so dass hierdurch ein Resonanzverstärkungseffekt genutzt wird.
  • Bei allen Varianten des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft wenn die Vibrationsfrequenz, nachdem die Endteufe des Profils erreicht ist, weiterhin über eine vorgegebene Zeitspanne gehalten wird. Diese vorgegebene Zeitspanne wird im Folgenden auch als sogenannte Nachverdichtungsphase bezeichnet und ist ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung.
  • Das Vibrieren während dieser sogenannten Nachverdichtungsphase erzielt eine nachhaltige Bodenverfestigung im Bereich der Einspannung des Profils, so dass die seitliche Tragfähigkeit des Profils signifikant erhöht wird.
  • Während der Nachverdichtungsphase kann ebenfalls vorgesehen sein, die Vibrationsfrequenz zu variieren. Bei einer Variante des Verfahrens ist daher vorgesehen, dass die Vibrationsfrequenz nach dem Erreichen der Endteufe des Profils weiterhin über eine vorgegebene Zeitspanne variiert wird.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Vibrationsfrequenz nach dem Erreichen der Endteufe des Profils über einen Teil der vorgegebenen Zeitspanne zu verringern und dann bis zum Ende der vorgegebenen Zeitspanne bei verringerter Vibrationsfrequenz zu halten.
  • Grundsätzlich kann das Profil über eine erste Teilstrecke mit einer ersten Vorschubgeschwindigkeit einvibriert werden, wobei die Vibrationsfrequenz zum Ende der ersten Teilstrecke auf 0 verringert wird und wobei das Profil nach einer Pause über eine zweite Teilstrecke mit einer zweiten Vorschubgeschwindigkeit bis zur Endteufe einvibriert wird, wobei die erste Vorschubgeschwindigkeit größer als die zweite Vorschubgeschwindigkeit ist und wobei vorzugsweise die erste Teilstrecke größer als die zweite Teilstrecke ist. Als Pause kann beispielsweise eine Zeitspanne von etwa 1 bis 2 Minuten gewählt werden.
  • Eine gezielte Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Profils kann grundsätzlich durch Frequenzänderung im Bereich zwischen 5 und 150 Hz, vorzugsweise zwischen 10 und 50 Hz erfolgen. Darüber hinaus kann die Eindringgeschwindigkeit auch bei einer konstanten Frequenz von 5 bis 150 Hz, vorzugsweise von 10 bis 50 Hz beeinflusst werden, insbesondere auch deshalb weil sich die Eigenfrequenz des Profils mit der Eindringtiefe beziehungsweise mit der Einspannlänge ändert.
  • Die Erfindung umfasst zwei wesentliche Gesichtspunkte, nämlich einmal die Änderungen der Eindringgeschwindigkeit des Profils derart, dass einer geringeren Eindringgeschwindigkeit zugunsten einer erhöhten Tragfähigkeit der Vorzug gegeben wird.
  • Andererseits ist ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung das Vibrieren gegebenenfalls unter Variierung der Vibrationsfrequenz bei einer Eindringgeschwindigkeit von 0, das heißt das Halten und Vibrieren des Profils während einer gegebenen Nachverdichtungsphase, um somit ebenfalls signifikant die Tragfähigkeit des einvibrierten Profils zu erhöhen.
  • Das Vibrationsrammen wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine schematische Ansicht eines in einen Baugrund einzutreibenden Pfahls mit aufgesetzter Vibrationsramme, die an einem Kran aufgehängt ist und
    Figur 2a und 2b:
    eine schematische Ansicht eines in einen Baugrund einzutreibenden Pfahls, mit montierter Vibrationsramme, an welchem die beim Vibrieren aufgebrachten und zu überwindenden Kräfte eingezeichnet sind.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung umfasst das Vibrationsrammen eines Profils 1, beispielsweise in Form eines Pfahls in einen Baugrund 2. Das Profil 1 ist als zylindrischer Hohlpfahl ausgebildet. Das Profil 1 umfasst einen Profilfuß 3 sowie einen Profilkopf 4. Auf dem Profilkopf 4 ist eine Vibrationsramme 5 als Vibrator im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung aufgesetzt.
  • Die Vibrationsramme 5 ist auf den Pfahlkopf 4 geklemmt, also kraftschlüssig an diesen befestigt und umfasst einen Antrieb sowie ein Feder-Masse-System über welches das Profil 1 beziehungsweise der Profilkopf 4 in eine vertikal oszillierende Bewegung versetzt wird, so dass sich in dem Profil 1 eine stehende Welle ausbreitet. Ein Teil dieser so in das Profil 1 eingeleitenden Vibrationsenergie wird durch die Mantelreibung des in den Baugrund 2 eindringenden Profils 1 verbraucht. Ein Teil der Vibrationsenergie, die an dem Profilfuß 3 ankommende Vibrationsenergie wird zur Überwindung des Spitzenwiderstandes des Profils 1 beim Eindringen in den Baugrund 2 benötigt, was letztendlich das Eindringen des Profils 1 in den Baugrund 2 bewirkt.
  • Wie das in Figur 1 dargestellt ist, ist die Vibrationsramme an einem Kran 6 aufgehängt, so dass je nach Fahrweise des Krans 6 die durch die Gewichtskraft des Profils 1 und der Vibrationsramme 5 bedingte Last an dem Kran 6 variabel ist. Die über die Vibrationsramme 5 eingeleitenden Schwingungen pflanzen sich durch das Profil 1 vom Profilkopf 4 über die Länge des Profils 1 zum Profilfuß 3 und in den Baugrund 2 fort, so dass sich der Baugrund 2 unterhalb beziehungsweise vor dem Profilfuß 3 verflüssigt und die Mantelreibung der Einspannlänge Z des in den Baugrund eingetragenen Profils 1 überwunden wird, so dass das Profil 1 vermöge seiner Gewichtskraft in den Baugrund 2 eindringt, wenn die Last an den Kran 6 entsprechend eingestellt wird.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Schwingungsfrequenz beziehungsweise, dass die Vibrationsfrequenz der Vibrationsramme als Erregerfrequenz über die Einbringungslänge bis zur Endteufe des Profils 2 und ggf. darüber hinaus in einer Nachverdichtungsphase zu variieren.
  • Die Vibrationsfrequenz der Vibrationsramme kann in einem Frequenzbereich zwischen 10 bis 50 Hz während des Vibrationsvorgangs innerhalb eines gegebenen Verflüssigungsfrequenzbandes des Baugrundes 2 variiert werden kann, so dass beispielsweise eine gezielte Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Profils 1 durch die Frequenzänderung innerhalb dieses Frequenzbandes im Bereich zwischen 10 und 50 Hz erzielt werden kann.
  • Eine Änderung der Eindringgeschwindigkeit des Profils 1 kann alternativ dadurch erreicht werden, dass die Frequenz innerhalb des Frequenzbandes zwischen 10 und 50 Hz so gewählt wird, dass eine möglichst niedrige Eindringgeschwindigkeit des Profils 1 erreicht wird, so dass das Profil 1 gerade eben noch vermöge seiner Gewichtskraft und der Gewichtskraft der aufgesetzten Vibrationsramme 5 in den Baugrund 2 eindringt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Profil
    2
    Baugrund
    3
    Profilfuß
    4
    Profilkopf
    5
    Vibrationsramme
    6
    Kran
    Z
    Einspannlänge

Claims (10)

  1. Verfahren zum Vibrationsrammen von Profilen (1) in einen Baugrund (2) bis zu einer gegebenen Endteufe, umfassend die axiale Einleitung von hochfrequenten Schwingungen über das Profil (1) in den Baugrund (2) vor einem Profilfuß (3) mittels eines Vibrators unter teilweiser Verflüssigung des Baugrundes (2) vor dem Profilfuß (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsfrequenz des Vibrators während des Vibrationsvorganges innerhalb eines gegebenen Verflüssigungsfrequenzbandes des Baugrundes (2) variiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsfrequenz des Vibrators so geändert wird, dass eine Variation der Eindringgeschwindigkeit des Profils (1) erreicht wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Verflüssigungsfrequenzbandes die kleinste oder die größte Frequenz angefahren und bis zur gewünschten Endteufe des Profils (1) gehalten wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Verflüssigungsfrequenzbandes die kleinste oder die größte Frequenz angefahren wird und die Frequenz bis zur Endteufe des Profils (1) um die zunächst angefahrene Frequenz so variiert wird, dass diese sich periodisch innerhalb und außerhalb des Verflüssigungsfrequenzbandes befindet.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsfrequenz bis zur Bodenresonanz des Baugrundes (2) gesteigert wird und dass die Vibrationsfrequenz in diesem Bereich bis zur Endteufe des Profils (1) gehalten wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsfrequenz bis zur Bodenresonanz des Baugrundes (2) gesteigert wird und dass die Vibrationsfrequenz jeweils in mehreren Vibrationsintervallen bis zur Endteufe des Profils (1) angefahren wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsfrequenz, nachdem die Endteufe des Profils (1) erreicht ist, weiterhin über eine vorgegebene Zeitspanne gehalten wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsfrequenz nach dem Erreichen der Endteufe des Profils (1) weiterhin über eine vorgegebene Zeitspanne variiert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationsfrequenz nach dem Erreichen der Endteufe des Profils (1) über einen Teil der vorgegebenen Zeitspanne verringert wird und dann bis zum Ende der vorgegebenen Zeitspanne bei verringerter Vibrationsfrequenz gehalten wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (1) über eine erste Teilstrecke mit einer ersten Vorschubgeschwindigkeit einvibriert wird, wobei die Vibrationsfrequenz zum Ende der ersten Teilstrecke auf 0 Hz verringert wird und dass nach einer Pause das Profil (1) über eine zweite Teilstrecke mit einer zweiten Vorschubgeschwindigkeit bis zur Endteufe einvibriert wird, wobei die erste Vorschubgeschwindigkeit größer als die zweite Vorschubgeschwindigkeit ist und wobei vorzugsweise die erste Teilstrecke größer als die zweite Teilstrecke ist.
EP16152923.5A 2015-01-29 2016-01-27 Verfahren zum vibrationsrammen Active EP3051028B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL16152923T PL3051028T3 (pl) 2015-01-29 2016-01-27 Sposób wbijania wibracyjnego

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DE102015201503.3A DE102015201503A1 (de) 2015-01-29 2015-01-29 Verfahren zum Vibrationsrammen

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EP3051028A1 EP3051028A1 (de) 2016-08-03
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EP (1) EP3051028B1 (de)
DE (1) DE102015201503A1 (de)
DK (1) DK3051028T3 (de)
NO (1) NO2736584T3 (de)
PL (1) PL3051028T3 (de)

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