EP4467723B1 - Einbringvorrichtung zum einbringen eines gründungselementes - Google Patents

Einbringvorrichtung zum einbringen eines gründungselementes

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EP4467723B1
EP4467723B1 EP23175045.6A EP23175045A EP4467723B1 EP 4467723 B1 EP4467723 B1 EP 4467723B1 EP 23175045 A EP23175045 A EP 23175045A EP 4467723 B1 EP4467723 B1 EP 4467723B1
Authority
EP
European Patent Office
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clamping
introduction
introduction device
clamping bracket
foundation element
Prior art date
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Active
Application number
EP23175045.6A
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English (en)
French (fr)
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EP4467723C0 (de
EP4467723A1 (de
Inventor
Wolfgang Kraus
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Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Bauer Maschinen GmbH filed Critical Bauer Maschinen GmbH
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Publication of EP4467723A1 publication Critical patent/EP4467723A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4467723B1 publication Critical patent/EP4467723B1/de
Publication of EP4467723C0 publication Critical patent/EP4467723C0/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • 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
    • 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 an installation device for inserting a foundation element into the ground, in particular a vibrator or sheet pile press, comprising a force-generating device designed to generate a force for driving the foundation element into the ground in an insertion direction, and a clamping device arranged on an underside of the force-generating device and designed for clamping the foundation element, wherein the clamping device has a clamping bracket for attachment to the force-generating device and two clamping jaws arranged on the clamping bracket, and wherein at least one clamping jaw is displaceable in a clamping direction transverse to the insertion direction by means of a clamping drive, according to the preamble of claim 1.
  • a generic installation device designed as a vibrator or vibratory piling rig, is shown, for example, in the EP 3 228 392 A1 , the US 2013/272798 A or the EP 3 708 714 A1
  • These installation devices are used to drive foundation elements, particularly piles or sheet piles, into the ground.
  • the foundation element is clamped to the underside of the power generation device by means of a clamping device.
  • the power generation device produces directed vibrations that drive or insert the foundation element into the ground.
  • the installation device can be mounted on a mast, particularly a pole, of a support structure, which can apply an additional driving force.
  • the clamping block according to the generic state of the art has lateral mounting flanges by means of which the clamping device is detachably attached to the underside of the power generating device via inserted mounting screws.
  • An insertion device can also be used in reverse to pull a foundation element out of the ground.
  • Similar clamping devices can also be used on other installation equipment for foundation elements, such as pile drivers for driving foundation elements or sheet pile presses, in which sheet piles are driven into the ground as foundation elements.
  • One such sheet pile press is derived, for example, from the EP 1 752 582 B1 out.
  • the clamping devices are equipped with a correspondingly robust clamping block on which clamping jaws are mounted.
  • the clamping device is largely made of high-strength tool steel and can reach a mass of several hundred kilograms.
  • the invention is based on the objective of providing an installation device and a method for this purpose, with which a foundation element can be efficiently installed into the ground with the simplest possible design of the installation device.
  • the insertion device is characterized in that the clamping block has at least one inner recess spaced apart from the clamping jaws, which extends inside the clamping block and is bounded by at least two side wall areas which extend along the insertion direction and are opposite each other transversely to the insertion direction.
  • the invention is based on the understanding that for efficient force transmission between the force-generating device and the clamped foundation element, a clamping device is advantageous in which the clamping block is not solid and block-like, but rather designed with free side wall areas for targeted energy transmission. According to a finding of the invention, this is achieved by the clamping block having at least one internal recess, which is bounded by at least two side wall areas extending along the insertion direction and opposite each other transversely to the insertion direction.
  • the design according to the invention enables particularly efficient energy transfer. Furthermore, significant material savings of up to 25% or more can be achieved in the design of the clamping block. Even with smaller, conventional clamping devices, this can translate into a weight saving of approximately 75 kg. With larger clamping devices, weight savings of up to several hundred kg can be realized.
  • the design according to the invention thus not only reduces the material costs during manufacturing, but also enables more efficient operation of the insertion device with a higher amplitude in vibrators with a vibration drive and a more efficient and longer driving process. This means that foundation elements can be driven deeper into the ground with the same drive power.
  • a preferred embodiment of the invention consists in the at least one recess being designed as a passage extending from a first end face of the clamping block to an opposite second end face of the clamping block.
  • the passage can extend in a transverse direction or, more preferably, in a longitudinal direction.
  • the transverse and longitudinal directions extend perpendicular to the insertion direction.
  • the passage can be open at the top or partially or completely closed at the top by a cover area of the clamping block. In the installed position, an upwardly open passage on the clamping block is covered at the bottom by the force-generating device, so that even in this embodiment a tunnel-like passage with high rigidity is formed.
  • a further advantageous embodiment of the invention lies in the fact that at least one recess is arranged symmetrically to a longitudinal center plane and/or a transverse center plane of the clamping block.
  • Such a symmetrical design of the clamping block achieves an equal or largely equal load distribution on both sides of the plane of symmetry. This promotes efficient force transmission and protects the overall structure.
  • the longitudinal center plane can be the vertically extending plane in which the clamping axis lies, i.e., in the direction of the clamping movement.
  • At least one recess in the cross-section has a V-shaped or U-shaped contour.
  • the side walls of this contour extend in the insertion direction and enable particularly good force transmission from the force-generating device to the clamped foundation element.
  • a particularly weight-saving and efficient design is achieved according to a further development of the invention by forming one or more recesses which run in one direction of the clamping block.
  • a particularly advantageous embodiment of the insertion device according to the invention can be further achieved by providing a central passage in one longitudinal direction of the clamping block and at least two spaced-apart passages in one transverse direction of the clamping block. This allows for a particularly high weight reduction while maintaining high rigidity of the clamping block.
  • At least one side wall area is formed by wall webs which are spaced apart from one another by recesses.
  • one embodiment of the invention provides that the side wall regions each transition into a fastening strip at their upper end regions, which is designed for the detachable fastening of the clamping block to the force-generating device.
  • one or preferably several through holes for fastening screws can be arranged along each fastening strip.
  • the clamping block can thus be detachably fastened to an underside of the force-generating device in a particularly efficient manner.
  • the installation device is designed as a vibrator, with the power generation device being designed as a vibration generator.
  • the foundation element to be installed can be set into vibration, thereby bringing the soil adjacent to the foundation element into a quasi-liquid state. In this state, the foundation element can be efficiently driven into the ground.
  • the foundation element can be a pile, a steel beam, or a sheet pile.
  • the vibration generator has at least one rotatingly driven unbalance unit or at least one piston unit with a It features a reversibly movable piston.
  • the two different types of vibration generators allow for the efficient generation of vibrations for a vibratory roller or a vibratory hammer.
  • a further advantageous embodiment of the invention lies in the fact that the installation device is designed as a sheet pile press, wherein the force-generating device comprises at least one pressure cylinder for generating a driving force.
  • the force-generating device comprises at least one pressure cylinder for generating a driving force.
  • a hydraulic cylinder or an arrangement of hydraulic cylinders can be arranged, which are supported against a carrier device on one side and connected to a support yoke on the other.
  • the support yoke can be considered part of the force-generating device, on the underside of which one or more clamping devices according to the invention are then arranged.
  • the insertion device can also be designed in other suitable ways for driving in a clamped foundation element.
  • a further advantageous embodiment of the invention consists in the fact that the clamping block is adjustable, in particular rotatable, and mounted on the underside of the force-generating device. This can enable adjustment of the foundation element to be installed, which is particularly advantageous in the case of sheet pile walls.
  • a single clamping device can be provided for a single foundation element.
  • one embodiment of the invention finds it advantageous to arrange several clamping devices side by side. This allows, in principle, several foundation elements to be installed parallel to each other in a single operation.
  • the power generation device is slidably mounted and guided on a mast that is essentially vertical during operation and is arranged on a carrier device.
  • the power generation device can, in particular, be attached to a carriage that is slidably guided along the mast.
  • a mast with such longitudinal guidance can also be referred to as a masthead.
  • a vertical force can additionally be exerted along the mast from the carrier device onto the power generation device via a corresponding displacement device. This allows for a
  • the driving force is exerted in addition to the weight of the foundation element and the force-generating device.
  • the driving device can also exert a force to pull the foundation element out of the ground.
  • the invention further relates to a method for inserting a foundation element, in particular a pile or a sheet pile, into the ground, wherein the method is characterized in that the previously described insertion device according to the invention is used for driving the foundation element into the ground.
  • the method thus allows the previously described advantages of using the insertion device according to the invention to be achieved.
  • it enables the efficient insertion of a foundation element into the ground, as well as the efficient extraction of a foundation element from the ground.
  • a clamping device 30 with a clamping block 32 for the invention is described in the Figures 1 to 6
  • the clamping block 32 which may be made of tool steel, has a first clamping jaw 51 and an opposing clamping jaw 52, which may be fixedly attached to the clamping block 32.
  • the first clamping jaw 51 is displaceable relative to the second, fixed clamping jaw 52 by means of a clamping drive 50, which may be a hydraulic cylinder, for clamping a foundation element (not shown), such as a sheet pile.
  • the clamping block 32 has two mounting strips 46 on its upper side, by means of which the clamping block 32 can be detachably attached to the underside of a force-generating device, such as a vibrator, by means of screw bolts.
  • the two mounting strips 46 may preferably be connected to a cover plate 41.
  • the clamping block 32 is constructed in a web-like manner, wherein, in the illustrated embodiment, two side wall regions 34 are formed, between which a V-shaped recess 37 in cross-section is formed in the longitudinal direction as a first passage 40.
  • the V-shaped passage 40 extends from a first end face 35 of the clamping block 32, to which the clamping drive 50 is attached, to the opposite second end face 36 of the clamping block 32.
  • the lateral and longitudinally extending side wall sections 34 are each interrupted by two transversely extending recesses 38, 39, which each intersect the passage 40. This divides the two side wall sections 34 into a first front wall web 42, a second middle wall web 43, and a third rear wall web 44.
  • the first transverse recess 38 has an approximately square or parallelogram-shaped cross-section.
  • the second transverse recess 39 is polygonal with a downward projection towards the fixed second clamping jaw 52.
  • the rear wall web 44 viewed from the rear, has a Fig. 2 It depicts a Y-shaped contour.
  • the upper cover plate 41 can be continuous or as shown in the Figures 5 and 6 to be removed, it should be provided with two approximately semicircular recesses. Additional weight savings can be achieved.
  • the cover plate 41 can also be divided into webs or omitted entirely.
  • An insertion device 10 can form a complete device and can be arranged according to Fig. 7
  • the carrier device 12 comprises a crawler chassis as an undercarriage and a superstructure rotatably mounted thereon.
  • a mast 14 can be pivotally articulated to the superstructure of the carrier device 12.
  • This mast can be designed as a pole with a lower mast section 15, along which a upper mast section 16 can be vertically guided.
  • a linear guide 17 can be provided along a front face of the upper mast section 16, along which a vibration generator according to the invention can be guided as a force-generating device 20 by means of a guide device.
  • the power generation unit 20 can be detachably coupled at its upper side to a feed slide 18 via a quick-release coupling.
  • the feed slide is movable along the linear guide 17 of the mast 14 via a feed mechanism.
  • Hydraulic oil can be supplied from the carrier unit 12 along the mast 14 to the power generation unit 20 via lines 19.
  • the power generation unit 20 can be designed as a vibrator with rotating, driven eccentric weights.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einbringvorrichtung zum Einbringen eines Gründungselementes in den Boden, insbesondere Rüttler oder Spundwandpresse, mit einer Krafterzeugungseinrichtung, welche zum Erzeugen einer Kraft zum Eintreiben des Gründungselementes in den Boden in einer Einbringrichtung ausgebildet ist, und einer Spanneinrichtung, welche an einer Unterseite der Krafterzeugungseinrichtung angeordnet und zum Spannen des Gründungselementes ausgebildet ist, wobei die Spanneinrichtung einen Spannbock zum Anbringen an der Krafterzeugungseinrichtung und zwei Spannbacken aufweist, welche an dem Spannbock angeordnet sind, und wobei zumindest eine Spannbacke zum Spannen des Gründungselementes mittels eines Spannantriebes in einer quer zur Einbringrichtung gerichteten Spannrichtung verschiebbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Eine gattungsgemäße Einbringvorrichtung, welche als ein Rüttler oder Vibrationsrammgerät ausgebildet ist, geht beispielsweise aus der EP 3 228 392 A1 , der US 2013/272798 A oder der EP 3 708 714 A1 hervor. Derartige Einbringvorrichtungen werden zum Eintreiben von Gründungselementen, insbesondere von Pfählen oder Spundwandbohlen, in den Boden eingesetzt. Hierzu wird das Gründungselement mittels einer Spanneinrichtung an der Unterseite der Krafterzeugungseinrichtung eingespannt. Durch die Krafterzeugungseinrichtung werden gerichtete Schwingungen erzeugt, mit welchen das Gründungselement in den Boden eingebracht oder eingetrieben wird. Die Einbringvorrichtung kann an einem Mast, insbesondere einem Mäkler, eines Trägergerätes gelagert sein, durch welches eine zusätzliche Kraft zum Einbringen aufgebracht werden kann.
  • Der Spannbock nach dem gattungsgemäßen Stand der Technik weist seitliche Befestigungsflansche auf, mittels welcher über eingebrachte Befestigungsschrauben die Spanneinrichtung lösbar an der Unterseite der Krafterzeugungseinrichtung befestigt ist.
  • Eine Einbringeinrichtung kann auch in umgekehrter Weise zum Ziehen eines Gründungselementes aus dem Boden verwendet werden.
  • Entsprechende Spanneinrichtungen können auch an anderen Einbringvorrichtungen für Gründungselemente eingesetzt werden, etwa bei sogenannten Rammen zum Einrammen von Gründungselementen oder bei sogenannten Spundwandpressen, bei welchen als Gründungselemente Spundwandbohlen in den Boden eingetrieben werden. Eine derartige Spundwandpresse geht beispielsweise aus der EP 1 752 582 B1 hervor.
  • Insgesamt werden zum Eintreiben des Gründungselementes, welches eine Länge von bis zu 10 Metern und mehr aufweisen kann, hohe Kräfte zum Eintreiben aufgebracht, um das Gründungselement gegen den Widerstand des Bodens und die entlang des Gründungselementes entstehenden Reibungskräfte bis zu einer gewünschten Tiefe in den Boden einzubringen. Diese hohen Kräfte müssen von der Spanneinrichtung, an welcher das Gründungselement eingespannt ist, aufgenommen und übertragen werden.
  • Gemäß dem Stand der Technik sind die Spanneinrichtungen mit einem entsprechend massiv ausgebildeten Spannbock versehen, an welchem Spannbacken gelagert sind. Die Spanneinrichtung ist weitgehend aus einem hochfesten Werkzeugstahl gebildet und kann eine Masse von mehreren 100 kg erreichen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einbringvorrichtung und ein Verfahren hierzu anzugeben, mit welchen ein Gründungselement bei einem möglichst einfachen Aufbau der Einbringvorrichtung effizient in den Boden eingebracht werden kann.
  • Die Aufgabe wird zum einen durch eine Einbringvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Einbringvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbock beabstandet von den Spannbacken mindestens eine innere Ausnehmung aufweist, welche sich im Inneren des Spannbocks erstreckt und von zumindest zwei Seitenwandbereichen begrenzt ist, welche sich längs der Einbringrichtung erstrecken und quer zur Einbringrichtung gegenüberliegen.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass für eine effiziente Kraftübertragung zwischen der Krafterzeugungseinrichtung und dem eingespannten Gründungselement eine Spanneinrichtung zweckmäßig ist, bei welcher ein Spannbock nicht massiv und blockartig, sondern für eine gezielte Energieübertragung mit freien Seitenwandbereichen ausgebildet ist. Dies wird nach einer Erkenntnis der Erfindung dadurch erreicht, dass der Spannbock mindestens eine innere Ausnehmung aufweist, welche durch zumindest zwei Seitenwandbereiche begrenzt ist, welche sich längs der Einbringrichtung erstrecken und quer zur Einbringrichtung gegenüberliegen.
  • Durch aufwändige Topologie-Untersuchungen und Modalanalysen wurde ermittelt, dass innere Bereiche eines Spannbocks gegenüber Seitenwandbereichen kaum zur Energieübertragung beitragen. Vielmehr können massive innere Bereiche, insbesondere bei der Übertragung von Schwingungen aufgrund innerer Reibung, sogar zu einem unerwünschten inneren Dämpfungseffekt führen.
  • Durch die erfindungsgemäße Gestaltung mit mindestens einer inneren Ausnehmung, wobei zumindest zwei Seitenwandbereiche gebildet werden, kann eine besonders effiziente Energieübertragung erzielt werden. Zudem kann eine erhebliche Materialersparnis von bis zu 25% und mehr bei der Ausgestaltung des Spannbocks erzielt werden. Selbst bei kleineren üblichen Spanneinrichtungen kann dies eine Masseneinsparung von etwa 75 kg bedeuten. Bei größeren Spanneinrichtungen können Massenersparnisse von bis zu mehreren 100 kg realisiert werden.
  • Der erfindungsgemäße Aufbau reduziert somit nicht nur den Materialaufwand bei der Herstellung, sondern ermöglicht auch einen effizienteren Betrieb der Einbringvorrichtung mit einer höheren Schwingweite bei Rüttlern mit einem Schwingungsantrieb und einem effizienteren und längeren Vortrieb. Dies bedeutet, dass Gründungselemente bei gleicher Antriebsleistung tiefer in den Boden eingetrieben werden können.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Ausnehmung als ein Durchgang ausgebildet ist, welcher sich von einer ersten Stirnseite des Spannbocks zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Spannbocks erstreckt. Der Durchgang kann sich dabei in einer Querrichtung oder besonders bevorzugt in einer Längsrichtung erstrecken. Die Querrichtung und die Längsrichtung erstrecken sich quer zur Einbringrichtung. Der Durchgang kann nach oben offen oder teilweise oder vollständig durch einen Abdeckbereich des Spannbocks nach oben geschlossen sein. Ein nach oben offener Durchgang am Spannbock ist in der Einbaulage an der Unterseite der Krafterzeugungseinrichtung von dieser nach oben abgedeckt, so dass auch bei dieser Ausgestaltung ein tunnelartiger Durchgang mit hoher Steifigkeit gebildet ist.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass mindestens eine Ausnehmung symmetrisch zu einer Längsmittenebene und/oder einer Quermittenebene des Spannbocks angeordnet ist. Mit einer derartigen symmetrischen Ausgestaltung des Spannbocks wird eine zu beiden Seiten der Symmetrieebene gleiche oder weitgehend gleiche Belastung erzielt. Dies ist einer effizienten Kraftübertragung zuträglich und schont die Gesamtkonstruktion. Die Längsmittelebene kann die vertikal verlaufende Ebene sein, in welcher die Spannachse liegt, also in der Richtung der Spannbewegung.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, dass mindestens eine Ausnehmung im Querschnitt eine V-förmige oder U-förmige Kontur aufweist. Die Seitenwände dieser Kontur erstrecken sich dabei in Einbringrichtung und ermöglichen eine besonders gute Kraftübertragung von der Krafterzeugungseinrichtung zu dem eingespannten Gründungselement.
  • Ein besonders gewichtssparender und effizienter Aufbau wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass ein oder mehrere Ausnehmungen ausgebildet sind, welche in einer Richtung des Spannbocks verlaufen.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einbringvorrichtung kann weiter dadurch erreicht werden, dass in einer Längsrichtung des Spannbocks ein mittiger Durchgang und in einer Querrichtung des Spannbocks mindestens zwei zueinander beabstandete Durchgänge ausgebildet sind. Hierdurch kann eine besonders hohe Gewichtseinsparung bei gleichzeitig weiterhin hoher Steifigkeit des Spannbocks realisiert werden.
  • Insbesondere ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft, dass mindestens ein Seitenwandbereich durch Wandstege gebildet ist, welche getrennt durch Ausnehmungen voneinander beabstandet sind. Insbesondere wird so statt eines massiven Spannbocks ein stegartiger Aufbau erzielt, wobei die einzelnen Materialstege durch die Ausnehmungen beiziehungsweise Durchgänge voneinander getrennt sind und bei hoher Steifigkeit bei gleichzeitig reduzierter dynamischer Masse eine effiziente Energieübertragung von der Krafterzeugungseinrichtung zu dem eingespannten Gründungelement ermöglichen.
  • Für eine effiziente Befestigung ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Seitenwandbereiche an ihren oberen Endbereichen jeweils in eine Befestigungsleiste übergehen, welche zum lösbaren Befestigen des Spannbocks an der Krafterzeugungseinrichtung ausgebildet sind. Insbesondere können entlang jeder Befestigungsleiste ein oder vorzugsweise mehrere Durchgangslöcher für Befestigungsschrauben angeordnet sein. Der Spannbock kann so in besonders effizienter Weise an einer Unterseite der Krafterzeugungseinrichtung lösbar befestigt werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, dass die Einbringvorrichtung als ein Rüttler ausgebildet ist, wobei die Krafterzeugungseinrichtung als ein Schwingungserzeuger ausgebildet ist. Mit einem derartigen Rüttler kann etwa das einzubringende Gründungselement in eine Schwingung versetzt werden, durch welche ein an das Gründungselement angrenzender Boden in einen quasi flüssigen Zustand versetzt werden kann. In diesem Zustand kann das Gründungselement effizient in den Boden eingetrieben werden. Das Gründungselement kann ein Pfahl, ein Stahlträger oder eine Spundwandbohle sein.
  • Besonders zweckmäßig ist es dabei, dass der Schwingungserzeuger mindestens eine rotierend angetriebene Unwuchteinheit oder mindestens eine Kolbeneinheit mit einem reversierend bewegbaren Kolben aufweist. Mit den beiden unterschiedlichen Arten von Schwingungserzeugen können effizient Schwingungen für einen Rüttler oder eine Vibrationsramme erzeugt werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Einbringvorrichtung als eine Spundwandpresse ausgebildet ist, wobei die Krafterzeugungseinrichtung mindestens einen Druckzylinder zum Erzeugen einer Eintreibkraft umfasst. Es kann insbesondere ein Hydraulikzylinder oder eine Anordnung von Hydraulikzylindern angeordnet sein, welche sich einerseits gegenüber einem Trägergerät abstützen und andererseits an einem Tragjoch angeschlossen sind. Das Tragjoch kann als ein Teil der Krafterzeugungseinrichtung erachtet werden, an dessen Unterseite dann ein oder mehrere Spanneinrichtungen gemäß der Erfindung angeordnet sind.
  • Grundsätzlich kann die Einbringvorrichtung auch in anderen geeigneten Arten zum Eintreiben eines eingespannten Gründungselementes ausgebildet sein.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Spannbock verstellbar, insbesondere verdrehbar, an der Unterseite der Krafterzeugungseinrichtung gelagert ist. Dies kann eine Justierung des einzubringenden Gründungselementes ermöglichen, was insbesondere bei Spundwandbohlen vorteilhaft ist.
  • Grundsätzlich kann eine einzelne Spanneinrichtung für ein einzelnes Gründungselement vorgesehen sein. Insbesondere beim Einsatz von Spundwandbohlen ist es nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, dass mehrere Spanneinrichtungen nebeneinander angeordnet sind. Somit können grundsätzlich mehrere Gründungselemente parallel nebeneinander in einem Arbeitsschritt eingebracht werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Krafterzeugungseinrichtung an einem im Betrieb im Wesentlichen vertikalen Mast verschiebbar gelagert und geführt ist, welcher an einem Trägergerät angeordnet ist. Die Krafterzeugungseinrichtung kann insbesondere an einem Schlitten angebracht sein, welcher entlang des Mastes verschiebbar geführt ist. Ein Mast mit einer derartigen Längsführung kann auch als Mäkler bezeichnet werden. Über eine entsprechende Verschiebungseinrichtung kann zusätzlich eine Vertikalkraft entlang des Mastes von dem Trägergerät auf die Krafterzeugungseinrichtung ausgeübt werden. Hierdurch kann eine Einbringkraft zusätzlich zu der Gewichtskraft des Gründungselementes und der Krafterzeugungseinrichtung ausgeübt werden. Insbesondere kann so durch die Einbringvorrichtung auch eine Kraft zum Ziehen des Gründungselementes aus dem Boden ausgeübt werden.
  • Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Einbringen eines Gründungselementes, insbesondere eines Pfahls oder eine Spundwandbohle, in den Boden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass zum Eintreiben des Gründungselementes in den Boden die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Einbringvorrichtung verwendet wird.
  • Mit dem Verfahren können so die zuvor beschriebenen Vorteile beim Einsatz der erfindungsgemäßen Einbringvorrichtung erzielt werden. Insbesondere ist ein effizientes Einbringen eines Gründungselementen in den Boden, aber auch ein effizientes Ziehen eines Gründungselementes aus dem Boden möglich.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine erste perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung;
    Fig. 2
    eine Ansicht der Spanneinrichtung von Fig. 1 von hinten;
    Fig. 3
    eine Seitenansicht der Spanneinrichtung der Figuren 1 und 2;
    Fig. 4
    eine Ansicht der Spanneinrichtung der Figuren 1 bis 3 von vorne;
    Fig. 5
    eine Ansicht der Spanneinrichtung der Figuren 1 bis 4 von oben;
    Fig. 6
    eine weitere perspektivische Ansicht der Spanneinrichtung der Figuren 1 bis 5; und
    Fig. 7
    eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Einbringvorrichtung mit einem Trägergerät.
  • Eine Spanneinrichtung 30 mit einem Spannbock 32 für die Erfindung ist in den Figuren 1 bis 6 dargestellt. Der Spannbock 32, welcher insbesondere aus einem Werkzeugstahl gefertigt sein kann, weist eine erste Spannbacke 51 und eine gegenüberliegende Spannbacke 52 auf, welche fest an dem Spannbock 32 angebracht sein kann. Die erste Spannbacke 51 ist über einen Spannantrieb 50, welcher insbesondere ein Hydraulikzylinder sein kann, zum Spannen eines nicht dargestellten Gründungselementes, etwa einer Spundwandbohle, relativ zur zweiten feststehenden Spannbacke 52 verschiebbar. Der Spannbock 32 weist an seiner Oberseite zwei Befestigungsleisten 46 auf, über welche mittels Schraubbolzen der Spannbock 32 an der Unterseite einer Krafterzeugungseinrichtung, etwa eines Rüttlers, lösbar befestigt werden kann. Die beiden Befestigungsleisten 46 können vorzugsweise mit einer Deckplatte 41 verbunden sein.
  • Gemäß der Erfindung ist der Spannbock 32 stegartig aufgebaut, wobei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Seitenwandbereiche 34 gebildet sind, zwischen denen in Längsrichtung eine im Querschnitt V-förmige Ausnehmung 37 als ein erster Durchgang 40 ausgebildet ist. Der V-förmige Durchgang 40 erstreckt sich von einer ersten Stirnseite 35 des Spannbocks 32, an welcher der Spannantrieb 50 befestigt ist, bis zu der gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 36 des Spannbocks 32.
  • Die seitlichen und in Längsrichtung verlaufenden Seitenwandbereiche 34 sind jeweils durch zwei in Querrichtung verlaufende Ausnehmungen 38, 39 durchbrochen, welche jeweils den Durchgang 40 kreuzen. Hierdurch sind die beiden Seitenwandbereiche 34 in einen ersten vorderen Wandsteg 42, einen zweiten mittleren Wandsteg 43 und einen dritten hinteren Wandsteg 44 unterteilt. Die erste Ausnehmung 38 in Querrichtung weist einen etwa viereckigen oder parallelogrammartigen Querschnitt auf. Die zweite Ausnehmung 39 in Querrichtung ist polygonförmig mit einem Vorsprung nach unten zur feststehenden zweiten Spannbacke 52 ausgebildet. Hierdurch weist der hintere Wandsteg 44 in der Draufsicht von hinten, die in Fig. 2 dargestellt ist, eine Y-artige Kontur auf.
  • Die obere Deckplatte 41 kann durchgehend oder wie aus den Figuren 5 und 6 zu entnehmen, mit zwei etwa halbkreisförmigen Ausnehmungen versehen sein. Hierdurch kann eine zusätzliche Gewichtseinsparung erzielt werden. Grundsätzlich kann die Deckplatte 41 auch in Stege unterteilt sein oder vollständig entfallen.
  • Eine erfindungsgemäße Einbringvorrichtung 10 kann ein Gesamtgerät bilden und kann gemäß Fig. 7 ein Trägergerät 12 aufweisen, welches in bekannter Weise ein Raupenfahrwerk als Unterwagen und einen darauf drehbar angeordneten Oberwagen umfassen kann. An dem Oberwagen des Trägergeräts 12 kann schwenkbar ein Mast 14 angelenkt sein, welcher als ein Mäkler mit einem Mastunterteil 15 ausgebildet sein kann, entlang welchem ein Mastoberteil 16 vertikal verfahrbar geführt sein kann. Entlang einer Vorderseite des Mastoberteils 16 kann eine Linearführung 17 ausgebildet sein, entlang welcher ein erfindungsgemäßer Schwingungserzeuger als Krafterzeugungseinrichtung 20 mittels einer Führungseinrichtung geführt sein kann.
  • Die Krafterzeugungseinrichtung 20 kann an ihrer Oberseite über eine Schnellkupplung lösbar an einem Vorschubschlitten 18 gekoppelt sein, welcher über eine Vorschubeinrichtung entlang der Linearführung 17 des Mastes 14 verfahrbar ist. Über Leitungen 19 kann Hydrauliköl von dem Trägergerät 12 entlang des Mastes 14 bis zu der Krafterzeugungseinrichtung 20 geführt werden. Die Krafterzeugungseinrichtung 20 kann in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Rüttler mit rotierend angetriebenen Unwuchten ausgebildet sein.

Claims (15)

  1. Einbringvorrichtung zum Einbringen eines Gründungselementes in den Boden, insbesondere Rüttler oder Spundwandpresse, mit
    - einer Krafterzeugungseinrichtung (20), welche zum Erzeugen einer Kraft zum Eintreiben des Gründungselementes in den Boden in einer Einbringrichtung ausgebildet ist, und
    - einer Spanneinrichtung (30), welche an einer Unterseite der Krafterzeugungseinrichtung (20) angeordnet und zum Spannen des Gründungselementes ausgebildet ist, wobei die Spanneinrichtung (30) einen Spannbock (32) zum Anbringen an der Krafterzeugungseinrichtung (20) und zwei Spannbacken (51, 52) aufweist, welche an dem Spannbock (32) angeordnet sind, und wobei zumindest eine Spannbacke (51) zum Spannen des Gründungselementes mittels eines Spannantriebes (50) in einer quer zur Einbringrichtung gerichteten Spannrichtung verschiebbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Spannbock (32) beabstandet von den Spannbacken (51, 52) mindestens eine innere Ausnehmung (37, 38, 39) aufweist, welche sich im Inneren des Spannbocks (32) erstreckt und von zumindest zwei Seitenwandbereichen (34) begrenzt ist, welche sich längs der Einbringrichtung erstrecken und quer zur Einbringrichtung gegenüberliegen.
  2. Einbringvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Ausnehmung (37) als ein Durchgang (40) ausgebildet ist, welcher sich von einer ersten Stirnseite (35) des Spannbocks (32) zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite (36) des Spannbocks erstreckt.
  3. Einbringvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine Ausnehmung (37, 38, 39) symmetrisch zu einer Längsmittenebene und/oder einer Quermittenebene des Spannbocks (32) angeordnet ist.
  4. Einbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine Ausnehmung (37) im Querschnitt eine V-förmige oder U-förmige Kontur aufweist.
  5. Einbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein oder mehrere Ausnehmungen (38, 39) ausgebildet sind, welche in einer Querrichtung des Spannbocks (32) verlaufen.
  6. Einbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in einer Längsrichtung des Spannbocks (32) ein mittiger Durchgang (40) und in einer Querrichtung des Spannbocks (32) mindestens zwei zueinander beabstandete Ausnehmungen (38, 39) ausgebildet sind.
  7. Einbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Seitenwandbereich (34) durch Wandstege (42, 43, 44) gebildet ist, welche getrennt durch Ausnehmungen (37, 38, 39) voneinander beabstandet sind.
  8. Einbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Seitenwandbereiche (34) an ihrem oberen Endbereich jeweils in eine Befestigungsleiste (46) übergehen, welche zum lösbaren Befestigen des Spannbocks (32) an der Krafterzeugungseinrichtung (20) ausgebildet sind.
  9. Einbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einbringvorrichtung (10) als ein Rüttler ausgebildet ist, wobei die Krafterzeugungseinrichtung (20) als ein Schwingungserzeuger ausgebildet ist.
  10. Einbringvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeicnet,
    dass der Schwingungserzeuger mindestens eine rotierend angetriebene Unwuchteinheit oder mindestens eine Kolbeneinheit mit einem reversierend bewegbaren Kolben aufweist.
  11. Einbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einbringvorrichtung (10) als eine Spundwandpresse ausgebildet ist, wobei die Krafterzeugungseinrichtung (20) mindestens einen Druckzylinder zum Erzeugen der Eintreibkraft umfasst.
  12. Einbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Spannbock (32) verstellbar, insbesondere verdrehbar, an der Unterseite der Krafterzeugungseinrichtung (20) gelagert ist.
  13. Einbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Spanneinrichtungen (30) nebeneinander angeordnet sind.
  14. Einbringvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Krafterzeugungseinrichtung (20) an einem im Betrieb im wesentlichen vertikalen Mast (14) verschiebbar gelagert und geführt ist, welcher an einem Trägergerät (12) angeordnet ist.
  15. Verfahren zum Einbringen eines Gründungselementes, insbesondere eines Pfahls oder Spundwandbohle, in den Boden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Eintreiben des Gründungselementes in den Boden eine Einbringvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 verwendet wird.
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