EP3670753B1 - Rammvorrichtung und verfahren zum einrammen von rammgut - Google Patents

Rammvorrichtung und verfahren zum einrammen von rammgut Download PDF

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EP3670753B1
EP3670753B1 EP18214700.9A EP18214700A EP3670753B1 EP 3670753 B1 EP3670753 B1 EP 3670753B1 EP 18214700 A EP18214700 A EP 18214700A EP 3670753 B1 EP3670753 B1 EP 3670753B1
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EP
European Patent Office
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pile
driving
unit
base
sledge
Prior art date
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Active
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EP18214700.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3670753A1 (de
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Dimitri Shevtsov
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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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
    • E02D7/02—Placing by driving
    • E02D7/06—Power-driven drivers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D9/00—Portable percussive tools with fluid-pressure drive, i.e. driven directly by fluids, e.g. having several percussive tool bits operated simultaneously
    • 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
    • E02D7/02—Placing by driving
    • E02D7/06—Power-driven drivers
    • E02D7/14—Components for drivers inasmuch as not specially for a specific driver construction
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    • E02D7/06—Power-driven drivers
    • E02D7/14—Components for drivers inasmuch as not specially for a specific driver construction
    • E02D7/16—Scaffolds or supports for drivers
    • E02D7/165—Scaffolds or supports for drivers of variable length, e.g. foldable or telescopic

Definitions

  • the invention relates to a ramming device for ramming pile material into a ground, with a carrier device, a mast which is attached to the carrier device, a basic slide which can be moved and driven linearly along a guide of the mast, and an impact unit which is connected to the base slide is connected and guided along the mast, wherein the impact unit is designed to generate impact pulses for driving in the pile, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for ramming piling material into a ground, wherein a carrier device with a mast is provided, on which a base slide with a striking unit is moved along a guide of the mast, the striking unit generating impact pulses with which the piling material is driven is rammed into the ground, according to the preamble of claim 11.
  • Such ramming devices have long been known and are used, for example, for driving piles, steel girders or planks.
  • These ramming devices have an impact unit, also called a hammer, which is used either hanging on a rope, riding freely or guided on a mast.
  • the percussion unit is pulled up along the mast by means of a rope of a cable winch, the pile being introduced at a receptacle on the underside of the percussion unit.
  • the pile is hammered or pressed into the ground.
  • the pile is driven into the soil by a certain amount.
  • the depth of penetration can change with the individual pile-driving strokes.
  • the invention has for its object to provide a piling apparatus and a method for driving piles into the ground, with which in a simple structure, an efficient driving operation can be achieved.
  • the ramming device according to the invention is characterized in that the impact unit is connected to the base slide at a variable distance via a connecting rope which is held in a tensioned state by means of a tensioning device.
  • a basic idea of the invention is to provide a ramming device with a mast, along which a movable base slide is linearly guided.
  • the percussion unit is not attached directly to the base slide, but is connected to the base slide at a distance from it via a connecting cable.
  • the connecting rope allows a flexible, changing distance between the basic slide and the percussion unit during a ramming process. This flexible distance thus enables the impact unit to be moved efficiently and reliably with the pile-driven material in accordance with the travel path caused by an impact.
  • the flexible cable connection prevents impact pulses from being noticeably transmitted to the base carriage and thus the mast and the carrier device, so that the overall construction is protected. This increases the overall life of the pile driver.
  • the impact unit is guided directly on the mast, preferably along the same linear guide that is provided for the basic slide.
  • the storage of the impact unit directly on the mast also reduces the overall risk of the pile driver tipping over.
  • a tensioning device is provided, by means of which the connecting rope is kept in a tensioned state during the ramming process. This prevents slack rope from forming when the base slide approaches the percussion unit when following it during the ramming process, which rope could be damaged between the base slide and the percussion unit.
  • the tensioning direction can be designed in any way with corresponding flexible or elastic elements, for example with hydraulic tensioning pistons.
  • the tensioning device has at least one tensioning spring.
  • the at least one tension spring is preferably a tension spring. The use of a tension spring allows an overall cost-effective and compact structure.
  • the tensioning device has at least one rocker to which the connecting cable is attached and which is pivotable and spring-loaded is articulated to the basic slide.
  • the connecting rope can be moved transversely to the axial direction and thus laterally outwards when the striking unit and base slide approach. In this way, the connecting rope is protected from damage and a particularly good approach between the base slide and the striking unit guided along the mast is possible.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in that a control unit is provided which controls a tracking of the basic slide to the impact unit when it is driven in.
  • the control unit is designed in particular in such a way that the basic slide is tracked to the impact unit in such a way that a minimum distance between the basic slide and impact unit always remains during the entire ramming process and there is no direct contact. This avoids the transmission of unwanted vibrations to the base slide and the overall construction.
  • control unit can be designed in such a way that the base slide and the impact unit are not so far apart when being hammered that the connecting cable is completely stretched. This protects the connecting rope and also prevents the transmission of unwanted vibrations to the base slide. A stretched connecting rope is only given if, after the ramming process has been completed, the basic slide is moved upwards again along the mast and the impact unit attached via the connecting rope is pulled along.
  • At least one sensor is arranged on the clamping device for detecting a measured value, which represents a measure of the distance between the base slide and impact unit, and that the control unit adjusts depending on the at least one recorded measured value controls. If the specified upper and lower distance values between the basic slide and the impact unit are exceeded or not reached, the control unit can reliably track the distance.
  • the at least one sensor can be designed for direct or indirect measurement of the distance value.
  • An advantageous embodiment is after a A further development of the invention is that a sensor is designed to detect an angular position of the rocker. An angular position on a rotatable machine part can be carried out in a simple and reliable manner. Since the dimensions of the rocker and the connecting cable attached to it are known, reliable information on the axial distance between the base slide and the impact unit can be determined in the control unit on the basis of the angular position.
  • At least one sensor is designed to detect a distance and / or an approach.
  • Such distance or proximity sensors can work optically, in particular with a laser, inductively, capacitively or with a resistance measurement, for example. A reliable distance value can thus also be determined in a relatively simple manner.
  • the impact unit is designed as a hydraulic hammer unit or a diesel hammer unit.
  • the percussion unit has at least one displaceable percussion piston arranged in a housing.
  • the percussion piston is raised by hydraulic energy, while in the case of a diesel hammer unit, it is raised by a combustion or explosion process. With both hammer units, desired impact pulses can be achieved in a particularly robust manner.
  • the mast of the piling device can be designed in any way. It is particularly preferred that the mast is designed as a leader, in particular as a telescopic leader.
  • the leader is designed in two parts, a mast part which can be moved thereon is arranged on a rigid mast part.
  • the base slide and the striking unit can be mounted so as to be movable along a guide.
  • a telescopic leader is advantageous because of the adjustability of the mast for bringing in particularly long pile material.
  • the carrier device has an undercarriage on which an uppercarriage with the mast is rotatably mounted.
  • the undercarriage can in particular have a crawler track.
  • the drives and a control station are preferably provided on the superstructure.
  • this is characterized in that the impact unit is connected to the base slide via a connecting rope at a distance that changes during a ramming process, the connecting rope being held in a tensioned state during a ramming process by means of a tensioning device.
  • the method can in particular be carried out with the previously described pile driving device.
  • the advantages described above can be achieved with the method.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention consists in that a method of the basic slide is controlled as a function of the ramming process. This enables particularly efficient ramming of the material to be driven into the ground.
  • a distance between the basic slide and impact unit is detected and that when an upper limit value is exceeded, the basic slide is adjusted and the distance is thus reduced to a setpoint value.
  • the basic slide is reduced to a smaller target distance value by moving the basic slide accordingly.
  • the basic slide is automatically adjusted without interrupting the ramming process.
  • the control unit can interrupt the pile-driving process or output a warning signal due to a sudden stretching of the connecting rope.
  • a distance between the basic slide and the striking unit can be increased to a predetermined, larger setpoint distance if the value falls below a lower limit value, in order to avoid undesired direct contact between the basic slide and the striking unit.
  • FIG Fig. 1 A ramming device 10 according to the invention is exemplified in FIG Fig. 1 shown, wherein the piling device 10 has a carrier device 12 with an undercarriage 14, which is designed as a crawler track, and an uppercarriage 16 rotatably mounted thereon with an operating station 18.
  • a mast 23 in the form of a telescopic leader with a rigid leader element 20 is attached essentially vertically to the superstructure 16 via an adjustment mechanism 19, which is known in principle.
  • the adjustment mechanism 19 allows both pivoting movements of the mast 23 from the vertical as well as movement movements of the mast 23 in the longitudinal direction of the superstructure and in a vertical direction.
  • a movable leader element 21 is provided as a further component, which is movably and adjustably guided along the rigid leader element 20.
  • a linear guide 22 is formed, along which a base slide 30, also called a leader slide, is movably mounted.
  • the basic slide 30 is via a rope, not shown, which is guided via a roller attached to the movable broker element 21, also not shown, connected to the rigid broker element 20. If the movable leader element 21 is raised by means of a telescopic cylinder (not shown), the base slide 30 also moves upwards.
  • a block-like striking unit 40 is guided displaceably along the guide 22 of the leader element 21. Via a frame-like adapter device 42 on the upper region of the striking unit 40, this can be connected to the basic slide 30 via a connecting cable 36. Between the percussion unit 40 and the basic slide 30, only a connecting cable 36 is provided as a transmission element for vertical forces, which is advantageous when ramming in the pile 5 by means of the percussion unit 40.
  • a pile-shaped element with a rectangular cross-section is provided as the pile-up 5, which is received and held in a receptacle (not shown in detail) at the lower end of the striking unit 40.
  • Fig. 2 In the detailed view of Fig. 2 is the connection between the basic slide 30 and the impact unit 40 of the ramming device 10 of Fig. 1 Shown in more detail in the state in which the percussion unit 40 is moved upwards along the guide 22 of the leader element 21 with the base slide 30 via a lifting cable (not shown) by moving the adjustable leader element 21.
  • the striking unit 40 with the base slide 30 can be achieved by lowering the adjustable Gurklerlementes 21 are driven down. In this state there is still a distance A between the basic slide 30 and the percussion unit 40. This distance A is smaller than the length of the connecting rope 36 and the rocker 52.
  • the connecting rope 36 is held in a tensioned state via the tensioning device 50.
  • the tension springs 54 pull the pivotably mounted rocker 52 laterally upwards, so that the connecting cable 36 is tensioned, as if off Fig. 3 emerges.
  • an impact pulse can now be exerted on the pile 5 by an impact piston within the impact unit 40. It is important that the percussion unit 40 can follow the pile 5 when the pile 5 penetrates the ground, while the percussion unit 40 is still reliably connected to the base slide 30 without vibrations being transmitted.
  • FIGS Figures 4 and 5 show the displacement of the impact unit 40 with the pile 5 during a piling process corresponding to the penetration of the pile 5 into the ground.
  • a distance between the basic slide 30 and the striking unit 40 increases during this actual ramming process, the increasing distance being compensated for by changing the angular position of the rocker 52 of the clamping device 50.
  • the tension spring 54 which is arranged between the upper end of the rocker arm 52 and the base slide 30, ensures that the connecting rope 36 is sufficiently tensioned so that slack rope is avoided.
  • a sensor 60 is located on the base slide 30 for detecting an angular position of the rocker arm 52, a proximity sensor 62a and a distance sensor 62b, which are designed to determine a distance between the basic slide 30 and the striking unit 40.
  • the measured values recorded in each case are forwarded to a control unit which controls the tracking of the base slide 30 to the impact unit 40. This can be done by appropriate control pulses to the control of the telescopic cylinder, which moves the adjustable leader element.
  • the control unit as a whole is also designed to indirectly determine the distance between the base slide 30 and impact unit 40 on the basis of the angle measurement with respect to the rocker 52 and taking into account the geometric relationships. In this way, overstretching of the connecting rope 36 can be avoided. This protects the connecting rope 36 and prevents excessive vibrations from being transmitted to the base slide 30.
  • FIG Fig. 6 Such tracking of the basic slide 30 to the striking unit 40 is shown in FIG Fig. 6 made clear.
  • a distance can be reduced to a nominal distance A1 from the impact unit 40.
  • a further impact pulse can then be carried out by the impact unit 40.
  • the basic slide 30 with the attached striking unit 40 can then according to the state of Fig. 2 be pulled up again to pick up a new pile 5.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rammvorrichtung zum Einrammen von Rammgut in einen Boden, mit einem Trägergerät, einem Mast, welcher an dem Trägergerät angebracht ist, einem Grundschlitten, welcher entlang einer Führung des Mastes linear verfahrbar und angetrieben ist, und einer Schlageinheit, welche mit dem Grundschlitten verbunden und entlang des Mastes geführt ist, wobei die Schlageinheit zum Erzeugen von Schlagimpulsen zum Einrammen des Rammguts ausgebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Einrammen von Rammgut in einen Boden, wobei ein Trägergerät mit einem Mast vorgesehen wird, an welchem entlang einer Führung des Mastes ein Grundschlitten mit einer Schlageinheit verfahren wird, wobei mittels der Schlageinheit Schlagimpulse erzeugt werden, mit welchen das Rammgut in den Boden eingerammt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • Derartige Rammvorrichtung sind seit langem bekannt und werden beispielsweise zum Einrammen von Pfählen, Stahlträgern oder Bohlen eingesetzt. Diese Rammvorrichtungen weisen eine Schlageinheit auf, auch Hammer genannt, welche entweder an einem Seil hängend, frei reitend oder an einem Mast geführt eingesetzt wird. Im letzteren Fall wird die Schlageinheit mittels eines Seiles einer Seilwinde längs des Mastes hochgezogen, wobei das Rammgut an einer Aufnahme an der Unterseite der Schlageinheit eingeführt wird. Durch Betätigen des Hammers wird das Rammgut in das Erdreich eingeschlagen oder eingedrückt. Abhängig vom Widerstand der entsprechenden Bodenschicht wird das Rammgut um einen bestimmten Betrag in den Boden eingebracht.
  • Aufgrund von sich ändernden Festigkeiten des Bodens kann sich die Eindringtiefe bei den einzelnen Rammschlägen ändern.
  • Bei einem Nachführen der Schlageinheit mittels eines Seiles ist es bekannt, das die Schlageinheit haltende Seil mit einer gewissen Restzugkraft zu beaufschlagen, um ein Schlappseil an der Winde zu vermeiden. Schlappseile führen zu einem erhöhten Seilverschleiß und können im Übrigen dazu führen, dass das Seil aus den Führungsrollen springt. Bei dem Aufbringen einer Restzugkraft besteht jedoch grundsätzlich das Problem, dass eine zu hohe oder zeitlich zu starre Restzugkraft dazu führt, dass die Schlageinheit nicht optimal nachgeführt werden kann. Dies kann eine Eindringgeschwindigkeit und die Leistung der Rammvorrichtung insgesamt reduzieren. Zudem kann das Seil erhöhten Kräften und damit einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt sein. Beim Einsatz sogenannter Teleskopmäklergeräte wird die Schlageinheit nicht mittels einer Seilwinde, sondern mit einem sogenannten Mäklerschlitten verfahrbar geführt. Dabei ist es bekannt, am Mäklerschlitten für die Schlageinheit einen Führungsschlitten vorzusehen, der den während eines Schlagimpulses sich ergebenden Verfahrweg ausgleicht. Dabei muss zwischenzeitlich der Mäklerschlitten nachgefahren werden. Eine solche Anordnung ist steuerungstechnisch und auch konstruktiv aufwändig. Eine aufwändige Konstruktion am oberen Ende eines Mastes beeinträchtigt zudem in erheblicher Weise die Standsicherheit des Gesamtgerätes sowie die zulässige Traglast.
  • Aus den Dokumenten DE294008 und US3490548 sind Rammvorrichtungen und Verfahren zum Einrammen von Rammgut in einen Boden gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11 bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rammvorrichtung und ein Verfahren zum Einrammen von Rammgut in einen Boden anzugeben, mit welchen bei einem einfachen Aufbau ein effizienter Rammvorgang erzielbar ist.
  • Die Aufgabe wird zum einen durch eine Rammvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Rammvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schlageinheit mit dem Grundschlitten in einem veränderbaren Abstand über ein Verbindungsseil verbunden ist, welches mittels einer Spanneinrichtung in einem gespannten Zustand gehalten ist.
  • Eine Grundidee der Erfindung besteht darin, eine Rammvorrichtung mit einem Mast vorzusehen, entlang welchem ein verfahrbarer Grundschlitten linear geführt ist. Die Schlageinheit ist dabei nicht direkt an dem Grundschlitten befestigt, sondern beabstandet hierzu mit dem Grundschlitten über ein Verbindungsseil verbunden. Das Verbindungsseil erlaubt einen flexiblen, sich verändernden Abstand zwischen dem Grundschlitten und der Schlageinheit während eines Rammvorganges. Dieser flexible Abstand ermöglicht so ein effizientes und zuverlässiges Verfahren der Schlageinheit mit dem Rammgut entsprechend dem durch einen Schlag bewirkten Verfahrweg. Darüber hinaus verhindert die flexible Seilverbindung, dass sich Schlagimpulse in merklicher Weise auf den Grundschlitten und damit den Mast und das Trägergerät übertragen, so dass die Gesamtkonstruktion geschont ist. Dies erhöht die Lebensdauer der Rammvorrichtung insgesamt.
  • Die Schlageinheit ist unmittelbar am Mast geführt, vorzugsweise entlang derselben Linearführung, welche für den Grundschlitten vorgesehen ist. Die Lagerung der Schlageinheit unmittelbar am Mast reduziert auch eine Kippgefahr der Rammvorrichtung insgesamt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Spanneinrichtung vorgesehen, mittels welcher das Verbindungsseil während des Rammvorgangs in einem gespannten Zustand gehalten wird. Hierdurch wird verhindert, dass sich etwa bei einem Annähern des Grundschlittens an die Schlageinheit beim Nachfahren während des Rammvorgangs Schlappseil bildet, welches zwischen dem Grundschlitten und der Schlageinheit beschädigt werden könnte.
  • Grundsätzlich kann die Spannrichtung in beliebiger Weise mit entsprechenden flexiblen oder elastischen Elementen ausgebildet sein, etwa mit hydraulischen Spannkolben. Besonders bevorzugt ist es dabei nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass die Spanneinrichtung mindestens eine Spannfeder aufweist. Vorzugsweise ist die mindestens eine Spannfeder eine Zugfeder. Der Einsatz einer Spannfeder erlaubt einen insgesamt kostengünstigen und kompakten Aufbau.
  • Nach einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Rammvorrichtung ist es vorteilhaft, dass die Spanneinrichtung mindestens eine Schwinge aufweist, an welcher das Verbindungsseil angebracht ist und welche schwenkbar und federgespannt an dem Grundschlitten angelenkt ist. Durch eine dreh- oder schwenkbare Schwinge kann das Verbindungsseil bei einer Annäherung von Schlageinheit und Grundschlitten quer zur Achsrichtung und damit seitlich nach außen bewegt werden. Hierdurch wird das Verbindungsseil vor Beschädigungen geschützt und es ist eine besonders gute Annäherung zwischen Grundschlitten und der entlang des Mastes geführten Schlageinheit möglich.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche beim Einrammen ein Nachführen des Grundschlittens zur Schlageinheit steuert. Die Steuereinheit ist dabei insbesondere so ausgelegt, dass der Grundschlitten zur Schlageinheit so nachgeführt wird, dass während des gesamten Rammvorgangs stets ein Mindestabstand zwischen Grundschlitten und Schlageinheit verbleibt und es zu keinem direkten Kontakt kommt. Hierdurch wird die Übertragung unerwünschter Schwingungen auf den Grundschlitten und die Gesamtkonstruktion vermieden.
  • Weiterhin kann die Steuereinheit so ausgelegt sein, dass der Grundschlitten und die Schlageinheit beim Einschlagen nicht so weit voneinander entfernt sind, dass das Verbindungsseil vollständig gestreckt ist. Dies schont das Verbindungsseil und verhindert ebenfalls die Übertragung unerwünschter Schwingungen auf den Grundschlitten. Ein gestrecktes Verbindungsseil ist allenfalls dann gegeben, wenn nach Abschluss des Rammvorgangs der Grundschlitten entlang des Mastes wieder nach oben verfahren wird und die über das Verbindungsseil angehängte Schlageinheit nachgezogen wird.
  • Für eine effiziente Steuerung ist es bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass an der Spanneinrichtung mindestens ein Sensor zum Erfassen eines Messwertes angeordnet ist, welcher ein Maß für den Abstand zwischen Grundschlitten und Schlageinheit darstellt, und dass die Steuereinheit ein Nachführen abhängig von dem mindestens einen erfassten Messwert steuert. Beim Über- oder Unterschreiten von vorgegebenen oberen und unteren Abstandswerten zwischen Grundschlitten und Schlageinheit kann so durch die Steuereinheit ein sicheres Nachführen erfolgen.
  • Der mindestens eine Sensor kann dabei zum direkten oder indirekten Messen des Abstandswertes ausgebildet sein. Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht nach einer Weiterbildung der Erfindung darin, dass ein Sensor zum Erfassen einer Winkelstellung der Schwinge ausgebildet ist. Eine Winkelstellung an einem drehbaren Maschinenteil lässt sich in einfacher und zuverlässiger Weise durchführen. Da die Dimensionen der Schwinge und des daran angebrachten Verbindungsseiles bekannt sind, lässt sich in der Steuereinheit anhand der Winkelstellung eine zuverlässige Aussage zum axialen Abstand zwischen Grundschlitten und Schlageinheit ermitteln.
  • Alternativ oder ergänzend kann es nach einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass mindestens ein Sensor zum Erfassen einer Distanz und/oder einer Annäherung ausgebildet ist. Derartige Distanz- oder Näherungssensoren können beispielsweise optisch, insbesondere mit einem Laser, induktiv, kapazitiv oder mit einer Widerstandsmessung arbeiten. So lässt sich ebenfalls in relativ einfacher Weise ein zuverlässiger Abstandswert bestimmen.
  • Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Schlageinheit als eine Hydraulikhammereinheit oder eine Dieselhammereinheit ausgebildet ist. Die Schlageinheit weist dabei mindestens einen in einem Gehäuse angeordneten, verfahrbaren Schlagkolben auf. Bei einer Hydraulikhammereinheit erfolgt ein Anheben des Schlagkolbens durch hydraulische Energie, während bei einer Dieselhammereinheit ein Anheben durch einen Verbrennungs- oder Explosionsvorgang erfolgt. Mit beiden Hammereinheiten lassen sich in besonders robuster Weise gewünschte Schlagimpulse erzielen.
  • Grundsätzlich kann der Mast der Rammvorrichtung in einer beliebigen Weise ausgeführt sein. Besonders bevorzugt ist es, dass der Mast als ein Mäkler, insbesondere als ein Teleskopmäkler, ausgebildet ist. Bei einem Teleskopmäkler ist der Mäkler zweiteilig ausgebildet, wobei an einem starren Mastteil ein daran verfahrbarer Mastteil angeordnet ist. An dem verfahrbaren Mastteil können entlang einer Führung der Grundschlitten und die Schlageinheit verfahrbar gelagert sein. Ein Teleskopmäkler ist aufgrund der Verstellbarkeit des Mastes zum Einbringen von besonders langem Rammgut vorteilhaft.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rammvorrichtung kann darin gesehen werden, dass das Trägergerät einen Unterwagen aufweist, auf welchem ein Oberwagen mit dem Mast drehbar gelagert ist. Der Unterwagen kann insbesondere ein Raupenfahrwerk aufweisen. Am Oberwagen sind in bevorzugter Weise die Antriebe und ein Bedienstand vorgesehen.
  • Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dieses dadurch gekennzeichnet, dass die Schlageinheit mit dem Grundschlitten über ein Verbindungsseil mit einem Abstand verbunden ist, welcher sich während eines Rammvorgangs verändert, wobei das Verbindungsseil bei einem Rammvorgang mittels einer Spanneinrichtung in einem gespannten Zustand gehalten wird.
  • Das Verfahren ist insbesondere mit der zuvor beschriebenen Rammvorrichtung ausführbar. Es können mit dem Verfahren die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein Verfahren des Grundschlittens abhängig vom Rammvorgang gesteuert wird. Hierdurch lässt sich ein besonders effizientes Einrammen des Rammgutes in den Boden verwirklichen.
  • Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass ein Abstand zwischen Grundschlitten und Schlageinheit erfasst wird und dass beim Überschreiten eines oberen Grenzwertes der Grundschlitten nachgeführt und so der Abstand auf einen Sollwert verringert wird. Wird also eine bestimmte Abstandsgröße erreicht, wird der Grundschlitten auf einen geringeren Soll-Abstandswert durch entsprechendes Verfahren des Grundschlittens verringert. So wird eine übermäßige Belastung des Verbindungsseiles durch eine Zugkraft bei völlig gestrecktem Verbindungsseil vermieden. Zudem erfolgt ein automatisches Nachführen des Grundschlittens ohne Unterbrechung des Rammvorgangs. Im Fall eines sogenannten Durchfallens des Rammguts, etwa bei Eintritt in einen größeren Hohlraum im Boden, kann durch die Steuereinheit aufgrund einer plötzlichen Streckung des Verbindungsseils der Rammvorgang unterbrochen oder ein Warnsignal ausgegeben werden.
  • In entsprechender Weise kann ein Abstand zwischen Grundschlitten und Schlageinheit bei Unterschreiten eines unteren Grenzwertes auf einen vorgegebenen größeren Soll-Abstand erhöht werden, um einen unerwünschten direkten Kontakt zwischen Grundschlitten und Schlageinheit zu vermeiden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Rammvorrichtung;
    Fig. 2
    eine vergrößerte Seitenansicht von Grundschlitten und Schlageinheit bei einem nach-oben-Fahren;
    Fig. 3
    eine Seitenansicht der Anordnung von Fig. 2 zu Beginn eines Rammvorganges;
    Fig. 4
    eine Seitenansicht der Anordnung von Fig. 2 und Fig. 3 in einer ersten Phase beim Rammen;
    Fig. 5
    eine Seitenansicht der Anordnung von Fig. 4 in einer zweiten Phase beim Rammen; und
    Fig. 6
    eine Vorderansicht der Anordnung gemäß Fig. 3.
  • Eine erfindungsgemäße Rammvorrichtung 10 ist beispielhaft in Fig. 1 dargestellt, wobei die Rammvorrichtung 10 ein Trägergerät 12 mit einem Unterwagen 14, welcher als ein Raupenfahrwerk ausgebildet ist, und einem darauf drehbar gelagerten Oberwagen 16 mit einem Bedienstand 18 aufweist. Über eine grundsätzlich bekannte Verstellmechanik 19 ist ein Mast 23 in Form eines Teleskopmäklers mit einem starren Mäklerelement 20, im Wesentlichen vertikal an dem Oberwagen 16 angebracht. Die Verstellmechanik 19 erlaubt sowohl Schwenkbewegungen des Mastes 23 aus der Vertikalen als auch Verfahrbewegungen des Mastes 23 in Längsrichtung des Oberwagens und in einer Vertikalrichtung. An dem starren Mäklerelement 20 ist als ein weiterer Bestandteil ein bewegliches Mäklerelement 21 vorgesehen, welches entlang des starren Mäklerelementes 20 verfahrbar und verstellbar geführt ist.
  • An einer Vorderseite des verfahrbaren Mäklerelementes 21 ist eine lineare Führung 22 ausgebildet, entlang welcher ein Grundschlitten 30, auch Mäklerschlitten genannt, verfahrbar gelagert ist. Der Grundschlitten 30 ist über ein nicht dargestelltes Seil, welches über eine ebenfalls nicht dargestellte, am beweglichen Mäklerelement 21 befestigte Rolle geführt wird, mit dem starren Maklerelement 20 verbunden. Wird das bewegliche Mäklerelement 21 mittels eines nicht dargestellten Teleskopzylinders angehoben, bewegt sich der Grundschlitten 30 ebenfalls nach oben.
  • Weiterhin ist entlang der Führung 22 des Mäklerelementes 21 eine blockartige Schlageinheit 40 verschiebbar geführt. Über eine gestellartige Adaptereinrichtung 42 am oberen Bereich der Schlageinheit 40 ist diese über ein Verbindungsseil 36mit dem Grundschlitten 30 verbindbar. Zwischen der Schlageinheit 40 und dem Grundschlitten 30 ist als Übertragungselement für Vertikalkräfte ausschließlich ein Verbindungsseil 36 vorgesehen, welches beim Einrammen von Rammgut 5 mittels der Schlageinheit 40 vorteilhaft ist. In Fig. 1 ist als Rammgut 5 ein pfahlförmiges Element mit rechteckigem Querschnitt vorgesehen, welches in einer nicht näher dargestellten Aufnahme am unteren Ende der Schlageinheit 40 aufgenommen und gehalten ist.
  • In der Detailansicht von Fig. 2 ist die Verbindung zwischen dem Grundschlitten 30 und der Schlageinheit 40 der Rammvorrichtung 10 von Fig. 1 in dem Zustand näher dargestellt, bei welchem die Schlageinheit 40 entlang der Führung 22 des Mäklerelementes 21 mit dem Grundschlitten 30 über ein nicht dargestelltes Hubseil durch Verfahren des verstellbaren Mäklerelementes 21 nach oben verfahren wird.
  • In diesem Zustand gemäß Fig. 2 sind der Grundschlitten 30 und die Schlageinheit 40 maximal voneinander beabstandet, wobei das an der gestellartigen Adaptereinrichtung 42 der Schlageinheit 40 gelenkig angebrachte Verbindungsseil 36 gespannt und vollständig gestreckt ist. Ein oberes Ende des Verbindungsseiles 36 ist gelenkig an einer ebenfalls gelenkig an der Kupplungseinrichtung 32 des Grundschlittens 30 gelagerten stabförmigen Schwinge 52 angebracht. Die Schwinge 52 ist Teil einer Spanneinrichtung 50, welche Spannfedern 54 aufweist, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel als Zugfedern ausgebildet sind.
  • Wenn der Grundschlitten 30 mit der Schlageinheit 40 an einem oberen Endbereich der Führung 22 angekommen sind, kann in einer Aufnahme 44 der Schlageinheit 40 ein oberes Ende des pfahlartigen Rammgutes 5 aufgenommen und gehaltert werden. Hierzu kann die Schlageinheit 40 mit dem Grundschlitten 30 durch ein Absenken des verstellbaren Mäklerlementes 21 nach unten gefahren werden. In diesem Zustand besteht weiterhin ein Abstand A zwischen dem Grundschlitten 30 und der Schlageinheit 40. Dieser Abstand A ist kleiner als die Länge des Verbindungsseiles 36 und der Schwinge 52. Zur Vermeidung von Schlappseil, welches zwischen der Schlageinheit 40 und dem Grundschlitten 30 beschädigt werden könnte, wird das Verbindungsseil 36 über die Spanneinrichtung 50 in einem gespannten Zustand gehalten. Hierzu ziehen die Spannfedern 54 die schwenkbar gelagerte Schwinge 52 seitlich nach oben, so dass das Verbindungsseil 36 gespannt ist, wie aus Fig. 3 hervorgeht.
  • Bei einer ersten Halteposition des Grundschlittens 30, welche in Fig. 4 dargestellt ist, kann nunmehr durch einen Schlagkolben innerhalb der Schlageinheit 40 ein Schlagimpuls auf das Rammgut 5 ausgeübt werden. Dabei ist es wichtig, dass die Schlageinheit 40 dem Rammgut 5 beim Eindringen des Rammgutes 5 in den Boden folgen kann, während die Schlageinheit 40 weiter zuverlässig mit dem Grundschlitten 30 verbunden ist, ohne dass Schwingungen übertragen werden.
  • Diese notwendige Flexibilität in der Verbindung zwischen dem Grundschlitten 30 und der Schlageinheit 40 wird durch das Verbindungsseil 36 in Kombination mit der Spanneinrichtung 50 bewirkt, wie anschaulich aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht. Die Figuren 4 und 5 zeigen das Verschieben der Schlageinheit 40 mit dem Rammgut 5 während eines Rammvorganges entsprechend dem Eindringen des Rammgutes 5 in den Boden. Insbesondere ist zu entnehmen, dass sich ein Abstand zwischen dem Grundschlitten 30 und der Schlageinheit 40 während dieses eigentlichen Rammvorganges erhöht, wobei der sich erhöhende Abstand durch eine Veränderung der Winkelstellung der Schwinge 52 der Spanneinrichtung 50 kompensiert wird. In allen Winkelstellungen der Schwinge 52 wird durch die Spannfeder 54, welche zwischen dem oberen Ende der Schwinge 52 und dem Grundschlitten 30 angeordnet ist, eine ausreichende Spannung des Verbindungsseiles 36 sichergestellt, so dass Schlappseil vermieden wird.
  • Zur Vermeidung einer Überstreckung von Schwinge 52 und Verbindungsseil 36, bei welcher die Schwinge 52 und das Verbindungsseil 36 gleichgerichtet längs des Mastes 20 beim Rammen sind, durch einen zu großen Abstand zwischen dem Grundschlitten 30 und der Schlageinheit 40 sind an dem Grundschlitten 30 ein Sensor 60 zum Erfassen einer Winkelstellung der Schwinge 52, ein Näherungssensor 62a und ein Distanzsensor 62b angeordnet, welche zum Ermitteln eines Abstandes zwischen dem Grundschlitten 30 und der Schlageinheit 40 ausgebildet sind. Die jeweils erfassten Messwerte werden an eine Steuereinheit weitergeleitet, welche ein Nachführen des Grundschlittens 30 zu der Schlageinheit 40 steuert. Dies kann durch entsprechende Steuerimpulse an die Ansteuerung des Teleskopzylinders erfolgen, welcher das verstellbare Mäklerelement bewegt. Die Steuereinheit ist insgesamt auch ausgebildet, anhand der Winkelmessung zur Schwinge 52 und Berücksichtigung der geometrischen Verhältnisse indirekt den Abstand zwischen Grundschlitten 30 und Schlageinheit 40 zu bestimmen. So kann ein Überstrecken des Verbindungsseils 36 vermieden werden. Dies schont das Verbindungsseil 36 und verhindert das Übertragen übermäßiger Vibrationen auf den Grundschlitten 30.
  • Ein derartiges Nachführen des Grundschlittens 30 zur Schlageinheit 40 ist in der Darstellung gemäß Fig. 6 verdeutlicht. Durch das Nachführen des Grundschlittens 30 kann ein Abstand auf einen Sollabstand A1 zur Schlageinheit 40 verringert werden. Bei diesem Sollabstand A1 kann dann ein weiterer Schlagimpuls durch die Schlageinheit 40 ausgeführt werden. Nach Erreichen einer gewünschten Endtiefe des Rammgutes 5 im Boden kann dann der Grundschlitten 30 mit der angehängten Schlageinheit 40 entsprechend dem Zustand von Fig. 2 wieder nach oben gezogen werden, um ein neues Rammgut 5 aufzunehmen.

Claims (13)

  1. Rammvorrichtung zum Einrammen von Rammgut (5) in einen Boden, mit
    - einem Trägergerät (12),
    - einem Mast (23), welcher an dem Trägergerät (12) angebracht ist,
    - einem Grundschlitten (30), welcher entlang einer Führung (22) des Mastes (23) linear verfahrbar und angetrieben ist und
    - einer Schlageinheit (40), welche mit dem Grundschlitten (30) verbunden und entlang des Mastes (23) geführt ist, wobei die Schlageinheit (40) zum Erzeugen von Schlagimpulsen zum Einrammen des Rammguts (5) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Schlageinheit (40) mit dem Grundschlitten (30) mit einem veränderbaren Abstand über ein Verbindungsseil (36) verbunden ist, welches mittels einer Spanneinrichtung (50) in einem gespannten Zustand gehalten ist.
  2. Rammvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Spanneinrichtung (50) mindestens eine Spannfeder (54) aufweist.
  3. Rammvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Spanneinrichtung (50) mindestens eine Schwinge (52) aufweist, an welcher das Verbindungsseil (36) angebracht ist und welche schwenkbar und federgespannt an dem Grundschlitten (30) angelenkt ist.
  4. Rammvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, welche beim Einrammen ein Nachführen des Grundschlittens (30) zur Schlageinheit (40) steuert.
  5. Rammvorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an der Spanneinrichtung (50) mindestens ein Sensor (60) zum Erfassen eines Messwertes angeordnet ist, welcher ein Maß für den Abstand zwischen Grundschlitten (30) und Schlageinheit (40) darstellt, und
    dass die Steuereinheit ein Nachführen abhängig von dem mindestens einen erfassten Messwert steuert.
  6. Rammvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Sensor (60) zum Erfassen einer Winkelstellung der Schwinge (52) ausgebildet ist.
  7. Rammvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Sensor (62) zum Erfassen einer Distanz und/oder einer Annäherung ausgebildet ist.
  8. Rammvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schlageinheit (40) als eine Hydraulikhammereinheit oder eine Dieselhammereinheit ausgebildet ist.
  9. Rammvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Mast (23) als ein Mäkler, insbesondere ein Teleskopmäkler, ausgebildet ist.
  10. Rammvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Trägergerät (12) einen Unterwagen (14) aufweist, auf welchem ein Oberwagen (16) mit dem Mast (23) drehbar gelagert ist.
  11. Verfahren zum Einrammen von Rammgut (5) in einen Boden, insbesondere mit einer Rammvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Trägergerät (12) mit einem Mast (23) vorgesehen wird, an welchem entlang einer Führung (22) des Mastes (23) ein Grundschlitten (30) mit einer Schlageinheit (40) verfahren wird, wobei mittels der Schlageinheit (40) Schlagimpulse erzeugt werden, mit welchen das Rammgut (5) in den Boden eingerammt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Schlageinheit (40) mit dem Grundschlitten (30) über ein Verbindungsseil (36) mit einem Abstand verbunden ist, welcher sich während eines Rammvorganges verändert, wobei das Verbindungsseil (36) bei einem Rammvorgang mittels einer Spanneinrichtung (50) in einem gespannten Zustand gehalten wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Verfahren des Grundschlittens (30) abhängig vom Rammvorgang gesteuert wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Abstand zwischen Grundschlitten (30) und Schlageinheit (40) erfasst wird und
    dass bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes der Grundschlitten (30) nachgeführt und so der Abstand auf einen Sollwert verringert wird.
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