WO2003091503A1 - Method and device for the production of subterranean material columns - Google Patents

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WO2003091503A1
WO2003091503A1 PCT/EP2003/004209 EP0304209W WO03091503A1 WO 2003091503 A1 WO2003091503 A1 WO 2003091503A1 EP 0304209 W EP0304209 W EP 0304209W WO 03091503 A1 WO03091503 A1 WO 03091503A1
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WO
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area
vibrator
ground
arrangement
region
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PCT/EP2003/004209
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French (fr)
Inventor
Alexander Degen
Wilhelm Degen
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Vibroflotation B.V.
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/46—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making in situ by forcing bonding agents into gravel fillings or the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
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    • E02D5/44—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds with enlarged footing or enlargements at the bottom of the pile

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for producing columns of material in the ground, in particular columns of material which consist of a first material, for example crushed stone or gravel, and a second material, for example concrete.
  • a known method for producing such columns is the Franki method, which is briefly explained below.
  • a metal pipe is first placed on the surface of the earth and filled with gravel up to a height of 2-3 meters.
  • a large weight usually a weight of four to five tons, is then dropped onto this gravel column several times in the pipe, causing the pipe to move into the ground together with the gravel.
  • the pipe is held in place, which means that it can no longer move into the ground, and the gravel column is driven out of the pipe into the ground by further loading with the great weight.
  • the pipe is then filled with concrete and pulled out of the ground.
  • the gravel expelled from the pipe into the soil compresses the soil in this area and is expelled both downwards and to the sides, whereby the compacted gravel area gives the subsequently created concrete column a firm contact surface and prevents the concrete column from loading can sink into the ground.
  • a disadvantage of this method for producing a combined gravel / concrete column is the great effort that is required in the production.
  • the gravel area can only be created in the lower area of the total column with this method.
  • the aim of the present invention is to produce an improved method and an apparatus for producing a column of material consisting of two different materials in the ground.
  • the method according to the invention for producing columns of material in the ground provides for a device with a deep vibrator and with a material feed line which has an outlet opening arranged in the region of a vibrator tip of the deep vibrator, at least the vibrator tip of the device being introduced into the soil and a first material for producing a first material area is brought into the ground via the material feed line.
  • This process for producing the first material area can be repeated several times, the vibrating tip displacing this first material downwards and to the side and thereby compressing it when it penetrates the first material that has already been applied.
  • the vibrator tip is introduced into this first material area, and a second material for producing a second material area, which is at least partially surrounded by the first material area, is applied.
  • the use of a deep vibrator enables the first and second material areas, which together form the material column, to be produced in a comparatively simple and rapid manner.
  • the first material area is provided only in the lower area of the later to produce material column, after the production of this first material area the deep vibrator is gradually pulled out of the ground while filling up the resulting cavity with the second material.
  • the first material is preferably crushed stone or gravel and the second material is preferably concrete, as a result of which a concrete column is produced on a gravel foundation in the ground.
  • the first material region is designed such that it extends to the surface.
  • the deep vibrator is gradually pulled upwards to the lowest point in the so-called pilgrim step process, whereby the resulting cavity is filled with the first material and the deep vibrator after the material has been dispensed again penetrates a bit into the material being dispensed to compress or to drive out into the ground to the side.
  • the deep vibrator is introduced far into the first material area, but only to the extent that it always remains within the first material area and is then pulled out of the ground while filling the resulting cavity with the second material, creating a material column arises, which has a casing made of the first material, for example gravel or gravel, and a core made of the second material, for example concrete.
  • This pillar is particularly suitable for soft soils or soils in areas prone to earthquakes.
  • metal bars, metal grids or any other metal reinforcement can be inserted into the concrete column.
  • guide sleeves or guide tubes are arranged along the extension tube and deep vibrator or the feed line, via which stabilizing bars, in particular steel reinforcements, can be introduced into the material being applied.
  • FIG. 1 shows a method according to the invention for producing a column of material in the ground during various process steps
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a material column produced using the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a device according to the invention for producing columns of material in the ground
  • Figure 4 shows an inventive device according to a second
  • FIG. 5 shows a cross section through the device according to FIG. 4 in the area of the deep vibrator or extension tube.
  • FIG. 1A shows a device with a deep vibrator 5, which has a vibrator tip, and with a material feed line 3, which has a material outlet opening 3A and a material feed 3B in the region of the vibrator tip 4 at an end facing away from the outlet 3A.
  • the deep vibrator 5 is attached to an extension tube 7.
  • this extension tube is attached to a rope pulley 11 in order to be able to raise and lower the device with the deep vibrator 5, the extension tube 7 and the material feed line 3 by means of a rope which is attached to a construction device in a manner not shown in detail.
  • the deep vibrator with the extension tube can be attached to any other lifting and lowering device, for example a leader or excavator, which can lower and raise the deep vibrator.
  • the deep vibrator 5 is introduced into the ground.
  • the deep vibrator 5 penetrates under its own weight with a corresponding weakening of the rope ILA favored by the shaking movements into the ground.
  • Advance of the deep vibrator 5 can be facilitated by weights attached to the deep vibrator and by introducing water via the feed line 3.
  • the deep vibrator After the deep vibrator has reached a desired deepest point, it is, as shown in FIG. 1B, via the cable 11A (or another suitable advance direction, for example an excavator or leader) is pulled a little upwards, a first material, for example crushed stone or gravel, being fed in via the material feed line 3, and this material fills a cavity 100 which is created by withdrawing the deep vibrator. Subsequently, the rope 11A is released and the deep vibrator 5, supported by its vibrating movements and its own weight and possibly an active force of an excavator or leader, penetrates into the first material introduced into the cavity 100 and drives it out to the side and downward, as is the case is shown in Figure IC. The deep vibrator 5 penetrating into the gravel or gravel compresses this material and, by expelling this material into the surrounding soil, also the surrounding soil.
  • a first material for example crushed stone or gravel
  • This process of partially withdrawing the deep vibrator 5 while discharging the first material into the ground and then penetrating the deep vibrator into the spread material in order to drive it out into the surrounding soil and compact the soil can be repeated until a desired amount of material in the soil has been introduced or until a desired expansion of the first material region 20 resulting from the introduction and subsequent compaction is reached.
  • the deep vibrator is gradually pulled up to a bottom surface 200, the deep vibrator 5 only being pulled up piece by piece and the first material being introduced into the resulting cavity via the material feed line 3, and the deep vibrator 5 then being reintroduced the spread material advances to compact it and drive out the surrounding soil.
  • This material region 20 preferably comprises a pear-shaped bulge in the lower region, which is achieved by material being overlapped several times in this region the material feed line 3 is deployed and the deep vibrator 5 penetrates the deployed material frequently accordingly in order to achieve the desired pear-shaped base of the material column 20.
  • the deep vibrator 5 After the material column 20 has been produced, after the deep vibrator 5 has been pulled completely or almost completely upwards out of the ground, the deep vibrator 5 is introduced into the material column 20, starting from the surface 200 due to its own weight and that of it generated vibrations in the material column 20 penetrates to a predetermined depth. This depth is selected so that the deep vibrator 5 only penetrates so far that it always remains within the material column 20.
  • the deep vibrator is pulled upwards, a second material, in particular concrete, being introduced into the cavity created when the arrangement is pulled up, via the material feed line 3, so as to create a second material region 30 within the to generate the first material region 20.
  • FIG. 1E shows the material column after completion of the method, after the arrangement with the deep vibrator 5 has been pulled completely out of the ground and the resulting cavity has been completely filled with the second material via the second feed line 3.
  • the arrangement with the deep vibrator 5 can be continuously pulled upwards, or the arrangement with the deep vibrator 5 can, as in the production of the material column 20 from the first material, again after the partial lifting penetrate a bit into the deployed second material in order to compress it and at least partially drive this second material out into the material column 20 made of the first material so as to achieve a higher strength of the material column consisting of the material regions 20 and 30.
  • the material column produced according to the method explained in FIG. 1 consists of a material column 20 of a first material, preferably crushed stone or gravel, within which a second material column 30, preferably made of concrete, is arranged.
  • the concrete core 30 gives this column of material a high compressive strength when loaded from above, the previously produced pebble column 20 ensuring a consolidation of the surrounding soil and, in the case of the pear-shaped configuration shown in the figures, a wide contact surface in the lower region, and thus an advantageous one Pressure distribution in the soil causes.
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a material column produced by means of the method according to the invention, in which case the first material region 20 does not extend up to the bottom surface 200, but is only present in the lower region of the material column.
  • This material region 20 shown in FIG. 2 can be produced in that the arrangement with the deep vibrator 5 is not drawn to the bottom surface 200 while filling the cavity with the first material during the production of the first material region 20.
  • the manufacture of the column 30 from the second material works in accordance with the method explained in FIG. 1, the arrangement with the deep vibrator 5 penetrating a little way into the material region 20 produced first and then continuously or gradually filling the resulting cavity with the second Material is pulled up.
  • reinforcing elements in particular steel bars, steel grids or the like, are introduced into the second, columnar material region 30.
  • the method according to the invention can be carried out by means of conventional devices which have a deep vibrator and a material feed line.
  • the method is advantageously carried out using a special device, which is explained with reference to FIGS. 3 and 4 below.
  • Figure 3 shows a first embodiment of such
  • a damping element 6 is preferably arranged between the deep vibrator 5 and the extension tube 7.
  • the device comprises a first feed arrangement for a first material, in particular bulk material.
  • This first feed arrangement has a material chamber 18 which adjoins an end of the material feed line 3 facing away from the outlet opening 3A.
  • the material feed arrangement further comprises a material feed 10, a closure arrangement 9 with an optionally openable and closable closure 9A being arranged between the material feed 10 and the material chamber 18.
  • the material feed 10 is funnel-shaped and is open at the top for material, in particular gravel or gravel take.
  • the material feed 10 preferably comprises a vibrator which is intended to prevent the material feed 10 or the closure 9A from becoming blocked.
  • a further material supply arrangement is connected to the material supply line 3, which in the exemplary embodiment shown in FIG. 3 is designed for supplying a flowable material, for example concrete, and has a material line 15 connected to the material supply line 3, to which a pump 12 for conveying the second material connected.
  • a closure arrangement Arranged in the material chamber 18 is a closure arrangement with a hydraulic cylinder and a closure plug 13, which can be actuated by the hydraulic cylinder 14, the plug 13 being able to be brought into an opening 16 between the material chamber 18 and the material feed line 3 by means of the hydraulic cylinder 14 to close this connection opening 16 so that, on the one hand, the material flow from the material chamber 18 into the material feed line 3 can be controlled via this plug 13 and, on the other hand, when the second material is fed in via the feed line 15, this second material cannot penetrate into the material chamber 18 can be.
  • an arrangement for generating an overpressure in the material chamber 18 is connected to the material chamber 18.
  • This arrangement for generating an overpressure is preferably also not connected to the material feed line 3 in a manner not shown in detail, in order to generate an overpressure in the working area of the deep vibrator 5, in order thereby to prevent groundwater from possibly penetrating into the cavities formed when the deep vibrator is raised.
  • Generating an overpressure ensures that when the plug 13 is opened, the first material is fed into the Material supply line 3 does not result in a pressure loss in this material supply line 3.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a device according to the invention, which differs from that shown in FIG. 3 in the region of the first material feed arrangement.
  • the first feed arrangement shown in FIG. 4 comprises, in addition to the closure arrangement 9, a second closure arrangement 19 with an optionally openable and closable closure 19A, the first closure 9 and the second closure 19 forming a lock for the first material ,
  • This first material in particular crushed stone or gravel, reaches the material chamber 18 between the two closure arrangements 9, 19 via the material feed 9, the material coming from the material chamber 18 into the material feed line 3 via the optionally openable closure 19A.
  • the material chamber 18 is preferably connected to a device for generating an overpressure in the material chamber 18 in order to generate a pressure in the material chamber 18 which corresponds to the pressure in the material supply line 3, in order to thereby cause a pressure drop in the material supply line 3 when the second shutter 19A to prevent.
  • Figure 5 shows a cross section through the inventive device according to Figure 4 in the area of the deep vibrator or the extension tube.
  • the cross section makes it clear that guide tubes 40a, 30b are arranged between the feed line 3 and the deep vibrator or the extension tube 7, which are each circular in cross section in the example.
  • These guide tubes 40a, 40b are fastened to the deep vibrator / extension tube 5/7 and / or the feed line 3 and, in the example, extend along the feed line 3 up to the vibrator tip 4 or the outlet of the feed line.
  • the guide tubes serve to introduce reinforcing elements, for example steel reinforcements 41a, 41b, which can be introduced into the guide tubes.
  • the guide tubes 40a, 40b are open at the top for the supply of the reinforcements and at the bottom for the removal of the reinforcements, wherein they preferably have a locking device 42 shown schematically in FIG.

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Abstract

The invention relates to a method and device for the production of subterranean material columns, said method comprising the following features: provision of a device with a subterranean vibrator (5) having a vibrating tip (4) and a material feed line (3) with an outlet opening (3A) arranged in the region of the vibrator tip (4), introduction of at least the vibrating tip (4) of the device into the ground and placement of a first material in the ground to give a first material region (20), introduction of at least the vibrating tip (4) into the first material region (20) and placement of a second material to give a second material region (30) in the ground which is at least partly surrounded by the first material region (20).

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im BodenMethod and device for producing columns of material in the ground
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, insbesondere von Materialsäulen, die aus einem ersten Material, beispielsweise Schotter oder Kies, und einem zweiten Materi- al, beispielsweise Beton bestehen.The present invention relates to a method and a device for producing columns of material in the ground, in particular columns of material which consist of a first material, for example crushed stone or gravel, and a second material, for example concrete.
Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung derartiger Säulen ist das Verfahren nach Franki , das im Folgenden kurz erläutert wird. Bei diesem Verfahren wird zunächst ein Metallrohr auf die Erdoberfläche gestellt und bis zu einer Höhe von 2-3 Metern mit Kies aufgefüllt . Anschließend wird mehrfach in dem Rohr ein großes Gewicht, üblicherweise ein Gewicht mit vier bis fünf Tonnen, auf diese Kiessäule fallen gelassen, wodurch sich das Rohr zusammen mit dem Kies in das Erdreich bewegt . Wenn die gewünschte Tiefe erreicht ist, wird das Rohr festgehalten, wodurch es sich nicht mehr weiter in das Erdreich bewegen kann, und die Kiessäule wird durch weiteres Beaufschlagen mit dem großen Gewicht aus dem Rohr in das Erdreich getrieben. Das Rohr wird anschließend mit Beton gefüllt und aus dem Erdreich gezogen. Der aus dem Rohr in das Erdreich ausgetriebene Kies verdichtet das Erdreich in diesem Bereich und wird sowohl nach unten als auch zu den Seiten hin ausgetrieben, wodurch der verdichtete Kiesbereich der anschließend erzeugten Betonsäule eine fest Auflagefläche gibt und verhin- dert, dass die Betonsäule bei Belastung in das Erdreich absinken kann.A known method for producing such columns is the Franki method, which is briefly explained below. In this process, a metal pipe is first placed on the surface of the earth and filled with gravel up to a height of 2-3 meters. A large weight, usually a weight of four to five tons, is then dropped onto this gravel column several times in the pipe, causing the pipe to move into the ground together with the gravel. When the desired depth is reached, the pipe is held in place, which means that it can no longer move into the ground, and the gravel column is driven out of the pipe into the ground by further loading with the great weight. The pipe is then filled with concrete and pulled out of the ground. The gravel expelled from the pipe into the soil compresses the soil in this area and is expelled both downwards and to the sides, whereby the compacted gravel area gives the subsequently created concrete column a firm contact surface and prevents the concrete column from loading can sink into the ground.
Nachteilig bei diesem Verfahren zur Herstellung einer kombinierten Kies-/Betonsäule ist der große Aufwand, der bei der Herstellung erforderlich ist. Außerdem kann der Kiesbereich bei diesem Verfahren nur im unteren Bereich der Gesamtsäule erzeugt werden. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Materialsäule, die aus zwei unterschiedlichen Materialien besteht, im Boden herzustellen.A disadvantage of this method for producing a combined gravel / concrete column is the great effort that is required in the production. In addition, the gravel area can only be created in the lower area of the total column with this method. The aim of the present invention is to produce an improved method and an apparatus for producing a column of material consisting of two different materials in the ground.
Dieses Ziel wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 10 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This goal is achieved by a method according to claim 1 and a device according to claim 10. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Material- säulen im Boden sieht vor, eine Vorrichtung mit einem Tiefenrüttler und mit einer Materialzuführleitung, die eine im Be- reich einer Rüttlerspitze des Tiefenrüttlers angeordnete Auslassöffnung aufweist, bereitzustellen, wobei wenigstens die Rüttlerspitze der Vorrichtung in den Boden eingebracht und über die Materialzuführleitung ein erstes Material zur Herstellung eines ersten Materialbereiches in den Boden ausge- bracht wird. Dieser Vorgang zur Herstellung des ersten Materialbereiches kann sich mehrfach wiederholen, wobei die Rüttlerspitze beim Eindringen in das bereits ausgebrachte erste Material dieses erste Material nach unten und zur Seite hin verdrängt und dadurch verdichtet. Nach Herstellung des ersten Materialbereiches wird die Rüttlerspitze in diesen ersten Materialbereich eingebracht, und ein zweites Material zur Herstellung eines zweiten Materialbereiches, der wenigstens teilweise von dem ersten Materialbereich umgeben ist, wird ausgebracht .The method according to the invention for producing columns of material in the ground provides for a device with a deep vibrator and with a material feed line which has an outlet opening arranged in the region of a vibrator tip of the deep vibrator, at least the vibrator tip of the device being introduced into the soil and a first material for producing a first material area is brought into the ground via the material feed line. This process for producing the first material area can be repeated several times, the vibrating tip displacing this first material downwards and to the side and thereby compressing it when it penetrates the first material that has already been applied. After the first material area has been produced, the vibrator tip is introduced into this first material area, and a second material for producing a second material area, which is at least partially surrounded by the first material area, is applied.
Die Verwendung eines Tiefenrüttlers ermöglicht eine vergleichsweise einfache und zügige Herstellung der ersten und zweiten Materialbereiche, welche zusammen die Materialsäule bilden.The use of a deep vibrator enables the first and second material areas, which together form the material column, to be produced in a comparatively simple and rapid manner.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, den ersten Materialbereich nur im unteren Bereich der späteren Materialsäule herzustellen, wobei nach dem Herstellen dieses ersten Materialbereichs der Tiefenrüttler nach und nach unter Auffüllen des entstehenden Hohlraumes mit dem zweiten Material aus dem Boden gezogen wird. Das erste Mate- rial ist vorzugsweise Schotter oder Kies und das zweite Material ist vorzugsweise Beton, wodurch eine Betonsäule auf einem Kiesfundament im Boden hergestellt wird.In a first embodiment of the invention, the first material area is provided only in the lower area of the later to produce material column, after the production of this first material area the deep vibrator is gradually pulled out of the ground while filling up the resulting cavity with the second material. The first material is preferably crushed stone or gravel and the second material is preferably concrete, as a result of which a concrete column is produced on a gravel foundation in the ground.
Bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver- fahrens ist vorgesehen, den ersten Materialbereich derart auszubilden, dass er bis an die Oberfläche reicht. Hierzu wird der Tiefenrüttler nach dem Vordringen bis zum tiefsten Punkt im sogenannten Pilgerschrittverfahren nach und nach nach oben gezogen, wobei der dadurch entstehende Hohlraum mit dem ersten Material aufgefüllt wird und der Tiefenrüttler nach der Materialabgabe jeweils wieder ein Stück in das abgegebene Material eindringt, um dieses zu verdichten beziehungsweise zur Seite hin in das Erdreich auszutreiben. Nach dem Herstellen des ersten Materialbereiches wird der Tiefen- rüttler weit in den ersten Materialbereich eingebracht, allerdings nur soweit, dass er stets innerhalb des ersten Materialbereiches bleibt und wird anschließend unter Auffüllen des entstehenden Hohlraumes mit dem zweiten Material aus dem Boden gezogen, wodurch eine Materialsäule entsteht, die einen Mantel aus dem ersten Material, beispielsweise Schotter oder Kies, und einen Kern aus dem zweiten Material, beispielsweise Beton, aufweist. Diese Säule ist insbesondere für weiche Böden oder Böden in erdbebengefährdeten Gebieten geeignet.In a second embodiment of the method according to the invention, provision is made for the first material region to be designed such that it extends to the surface. For this purpose, the deep vibrator is gradually pulled upwards to the lowest point in the so-called pilgrim step process, whereby the resulting cavity is filled with the first material and the deep vibrator after the material has been dispensed again penetrates a bit into the material being dispensed to compress or to drive out into the ground to the side. After the production of the first material area, the deep vibrator is introduced far into the first material area, but only to the extent that it always remains within the first material area and is then pulled out of the ground while filling the resulting cavity with the second material, creating a material column arises, which has a casing made of the first material, for example gravel or gravel, and a core made of the second material, for example concrete. This pillar is particularly suitable for soft soils or soils in areas prone to earthquakes.
In die Betonsäule können zur Steigerung der Festigkeit Metallstäbe, Metallgitter oder weitere beliebige Metallarmierungen eingebracht werden.To increase the strength, metal bars, metal grids or any other metal reinforcement can be inserted into the concrete column.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Materi- alsäulen im Boden umfasst einen Tiefenrüttler mit einer Rüttlerspitze, eine Materialzuführleitung mit einer im Bereich der Rüttlerspitze angeordneten Materialaustrittsöffnung sowie eine erste an die Materialzuführleitung an einem der Auslassöffnung abgewandten Ende angeschlossene erste Materialzuführanordnung für ein Material eines ersten Materialtyps und eine zweite an die Materialzuführleitung an einem der Auslassδff- nung abgewandten Ende angeschlossene zweite Materialzuführanordnung für ein Material eines zweiten Materialtyps .A device according to the invention for producing columns of material in the ground comprises a deep vibrator with a vibrator tip, a material feed line with a material outlet opening arranged in the area of the vibrator tip and a first material supply arrangement for a material of a first material type connected to the material supply line at an end facing away from the outlet opening and a second second material supply arrangement for a material of a second material type connected to the material supply line at an end facing away from the outlet opening.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen Führungshülsen oder Führungsrohre entlang des Verlängerungsrohres und Tiefenrüttlers bzw. der Zuführleitung anzuordnen, über welche Stabilisierungsstäbe, insbesondere Stahlarmierungen in das ausgebrachte Material eingebracht werden können.In a further embodiment, it is provided that guide sleeves or guide tubes are arranged along the extension tube and deep vibrator or the feed line, via which stabilizing bars, in particular steel reinforcements, can be introduced into the material being applied.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigtThe present invention is explained in more detail below with reference to figures. In the figures shows
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Materialsäule im Boden während verschiedener Verfahrensschritte,FIG. 1 shows a method according to the invention for producing a column of material in the ground during various process steps,
Figur 2 eine weitere Ausführungsform einer mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Materialsäule,FIG. 2 shows a further embodiment of a material column produced using the method according to the invention,
Figur 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden,FIG. 3 shows a device according to the invention for producing columns of material in the ground,
Figur 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer zweitenFigure 4 shows an inventive device according to a second
Ausführungsform zur Herstellung von Materialsäulen imEmbodiment for the production of material columns in
Boden,Ground,
Figur 5 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Figur 4 im Bereich des Tiefenrüttlers bzw. verlängerungsroh- res .FIG. 5 shows a cross section through the device according to FIG. 4 in the area of the deep vibrator or extension tube.
In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand von Figur 1 erläutert .Unless otherwise stated, the same reference symbols in the figures denote the same parts with the same meaning. An embodiment of a method according to the invention is explained below with reference to FIG. 1.
Figur 1A zeigt eine Vorrichtung mit einem Tiefenrüttler 5, der eine Rüttlerspitze aufweist, und mit einer Materialzuführleitung 3, die im Bereich der Rüttlerspitze 4 eine Materialaustrittsöffnung 3A und eine MaterialZuführung 3B an einem dem Auslass 3A abgewandten Ende aufweist. Der Tiefenrüttler 5 ist an einem Verlängerungsrohr 7 befestigt. Dieses Ver- längerungsrohr ist in dem Beispiel an einer Seilrolle 11 befestigt um mittels eines Seiles, das in nicht näher dargestellter Weise an einem Baugerät befestigt ist, die Vorrichtung mit dem Tiefenrüttler 5, dem Verlängerungsrohr 7 und der Materialzuführleitung 3 heben und senken zu können.FIG. 1A shows a device with a deep vibrator 5, which has a vibrator tip, and with a material feed line 3, which has a material outlet opening 3A and a material feed 3B in the region of the vibrator tip 4 at an end facing away from the outlet 3A. The deep vibrator 5 is attached to an extension tube 7. In the example, this extension tube is attached to a rope pulley 11 in order to be able to raise and lower the device with the deep vibrator 5, the extension tube 7 and the material feed line 3 by means of a rope which is attached to a construction device in a manner not shown in detail.
Selbstverständlich kann der Tiefenrüttler mit dem Verlängerungsrohr an einer beliebigen weiteren Hebe- und Senkvorrichtung, beispielsweise einem Mäkler oder einem Bagger befestigt sein, der den Tiefenrüttler absenken und anheben kann.Of course, the deep vibrator with the extension tube can be attached to any other lifting and lowering device, for example a leader or excavator, which can lower and raise the deep vibrator.
In einem ersten Verfahrensschritt, dessen Ergebnis in Figur 1 A dargestellt ist, wird der Tiefenrüttler 5 in den Boden eingebracht. Der Tiefenrüttler 5 dringt dabei unter seinem eigenen Gewicht bei entsprechendem Nachlassen des Seiles ILA be- günstigt durch die Rüttelbewegungen in den Boden vor. DasIn a first process step, the result of which is shown in FIG. 1A, the deep vibrator 5 is introduced into the ground. The deep vibrator 5 penetrates under its own weight with a corresponding weakening of the rope ILA favored by the shaking movements into the ground. The
Vordringen des Tiefenrüttlers 5 kann durch an den Tiefenrüttler angebrachte Gewichte und durch Einbringen von Wasser über die Zuführleitung 3 erleichtert werden.Advance of the deep vibrator 5 can be facilitated by weights attached to the deep vibrator and by introducing water via the feed line 3.
Bei einer nicht dargestellten Befestigung des Tiefenrüttlers an einem Bagger oder Mäkler kann das Eindringen in den Boden durch eine aktiv von dem Mäkler oder Bagger aufgebrachte Kraft unterstützt werden.When the deep vibrator is attached to an excavator or leader, not shown, penetration into the ground can be supported by a force actively applied by the leader or excavator.
Nachdem der Tiefenrüttler bis zu einem gewünschten tiefsten Punkt vorgedrungen ist, wird er, wie dies in Figur 1B dargestellt ist über das Seil 11A (oder eine andere geeignete Vor- richtung, beispielsweise einen Bagger oder Mäkler) ein Stück nach oben gezogen, wobei über die Materialzuführleitung 3 ein erstes Material, beispielsweise Schotter oder Kies, zugeführt wird und wobei dieses Material einen durch Zurückziehen des Tiefenrüttlers entstehenden Hohlraum 100 auffüllt. Anschließend wird das Seil 11A nachgelassen und der Tiefenrüttler 5 dringt unterstützt durch seine Rüttelbewegungen und sein Eigengewicht und gegebenenfalls eine aktive Kraft eines Baggers oder Mäklers in das in den Hohlraum 100 eingebrachte erste Material vor und treibt dieses zur Seite und nach unten hin aus, wie dies in Figur IC dargestellt ist. Der in den Schotter oder Kies vordringende Tiefenrüttler 5 verdichtet dieses Material und durch Austreiben dieses Materials in den umliegenden Boden auch den umliegenden Boden.After the deep vibrator has reached a desired deepest point, it is, as shown in FIG. 1B, via the cable 11A (or another suitable advance direction, for example an excavator or leader) is pulled a little upwards, a first material, for example crushed stone or gravel, being fed in via the material feed line 3, and this material fills a cavity 100 which is created by withdrawing the deep vibrator. Subsequently, the rope 11A is released and the deep vibrator 5, supported by its vibrating movements and its own weight and possibly an active force of an excavator or leader, penetrates into the first material introduced into the cavity 100 and drives it out to the side and downward, as is the case is shown in Figure IC. The deep vibrator 5 penetrating into the gravel or gravel compresses this material and, by expelling this material into the surrounding soil, also the surrounding soil.
Dieser Vorgang des teilweisen Zurückziehens des Tiefenrüttlers 5 unter Ausbringen des ersten Materials in den Boden und das anschließende Eindringen des Tiefenrüttlers in das ausgebrachte Material um dieses in den umliegenden Boden auszu- treiben und den Boden zu verdichten kann solange wiederholt werden, bis eine gewünschte Materialmenge in den Boden eingebracht wurde beziehungsweise bis eine gewünschte Ausdehnung des durch Einbringen und anschließendes Verdichten entstehenden ersten Materialbereiches 20 erreicht ist.This process of partially withdrawing the deep vibrator 5 while discharging the first material into the ground and then penetrating the deep vibrator into the spread material in order to drive it out into the surrounding soil and compact the soil can be repeated until a desired amount of material in the soil has been introduced or until a desired expansion of the first material region 20 resulting from the introduction and subsequent compaction is reached.
Der Tiefenrüttler wird nach und nach bis zu einer Bodenfläche 200 nach oben gezogen, wobei der Tiefenrüttler 5 jeweils nur stückweise nach oben gezogen und über die Materialzuführleitung 3 das erste Material in den entstehenden Hohlraum einge- bracht wird, und wobei der Tiefenrüttler 5 anschließend wieder in das ausgebrachte Material vordringt, um dieses zu verdichten und den umgebenden Boden auszutreiben. Dadurch entsteht ein in Figur 10 dargestellter säulenartiger Materialbereich 20 aus dem ersten Material, beispielsweise Schotter o- der Kies. Dieser Materialbereich 20 umfasst im unteren Bereich vorzugsweise eine birnenförmige Auswölbung, die dadurch erreicht wird, dass in diesem Bereich mehrfach Material über die Materialzuführleitung 3 ausgebracht wird und der Tiefenrüttler 5 entsprechend häufig in das ausgebrachte Material vordringt, um die erwünschte birnenförmige Basis der Materialsäule 20 zu erreichen.The deep vibrator is gradually pulled up to a bottom surface 200, the deep vibrator 5 only being pulled up piece by piece and the first material being introduced into the resulting cavity via the material feed line 3, and the deep vibrator 5 then being reintroduced the spread material advances to compact it and drive out the surrounding soil. This creates a columnar material region 20 shown in FIG. 10 from the first material, for example crushed stone or gravel. This material region 20 preferably comprises a pear-shaped bulge in the lower region, which is achieved by material being overlapped several times in this region the material feed line 3 is deployed and the deep vibrator 5 penetrates the deployed material frequently accordingly in order to achieve the desired pear-shaped base of the material column 20.
Nach dem Herstellen der Materialsäule 20, nachdem der Tiefenrüttler 5 also vollständig oder nahezu vollständig nach oben aus dem Boden gezogen wurde, wird der Tiefenrüttler 5 in die Materialsäule 20 eingebracht, wobei er ausgehend von der 0- berflache 200 durch sein Eigengewicht und die von ihm erzeugten Rüttelbewegungen in die Materialsäule 20 bis zu einer vorgegebenen Tiefe vordringt. Diese Tiefe ist so gewählt, dass der Tiefenrüttler 5 nur so weit vordringt, dass er stets innerhalb der Materialsäule 20 bleibt.After the material column 20 has been produced, after the deep vibrator 5 has been pulled completely or almost completely upwards out of the ground, the deep vibrator 5 is introduced into the material column 20, starting from the surface 200 due to its own weight and that of it generated vibrations in the material column 20 penetrates to a predetermined depth. This depth is selected so that the deep vibrator 5 only penetrates so far that it always remains within the material column 20.
Bei einer Befestigung des Rüttlers an einem Bagger oder Mäkler kann das Eindringen in den Boden durch eine aktiv von dem Bagger oder Mäkler aufgebrachte Kraft unterstützt werden.When the vibrator is attached to an excavator or leader, penetration into the ground can be supported by a force that is actively applied by the excavator or leader.
Anschließend wird, wie dies in Figur ID dargestellt ist, der Tiefenrüttler nach oben gezogen, wobei über die Materialzuführleitung 3 ein zweites Material, insbesondere Beton, in den beim Hochziehen der Anordnung entstehenden Hohlraum eingebracht wird, um so einen zweiten Materialbereich 30 inner- halb des ersten Materialbereichs 20 zu erzeugen.Subsequently, as shown in FIG. ID, the deep vibrator is pulled upwards, a second material, in particular concrete, being introduced into the cavity created when the arrangement is pulled up, via the material feed line 3, so as to create a second material region 30 within the to generate the first material region 20.
Figur 1E zeigt die Materialsäule nach Abschluss des Verfahrens, nachdem der Anordnung mit dem Tiefenrüttler 5 vollständig aus dem Boden gezogen wurde und der dadurch entstehende Hohlraum über die zweite Zuführleitung 3 vollständig mit dem zweiten Material aufgefüllt wurde.FIG. 1E shows the material column after completion of the method, after the arrangement with the deep vibrator 5 has been pulled completely out of the ground and the resulting cavity has been completely filled with the second material via the second feed line 3.
Bei der Herstellung des zweiten Materialbereiches 30 kann die Anordnung mit dem Tiefenrüttler 5 kontinuierlich nach oben gezogen werden, oder die Anordnung mit dem Tiefenrüttler 5 kann, wie auch bei der Herstellung der Materialsäule 20 aus dem ersten Material, nach dem teilweisen Hochziehen wieder ein Stück in das ausgebrachte zweite Material vordringen, um dieses zu verdichten und dieses zweite Material wenigstens teilweise in die Materialsäule 20 aus dem ersten Material auszutreiben, um so eine höhere Festigkeit der aus den Mate- rialbereichen 20 und 30 bestehenden Materialsäule zu erreichen.In the production of the second material region 30, the arrangement with the deep vibrator 5 can be continuously pulled upwards, or the arrangement with the deep vibrator 5 can, as in the production of the material column 20 from the first material, again after the partial lifting penetrate a bit into the deployed second material in order to compress it and at least partially drive this second material out into the material column 20 made of the first material so as to achieve a higher strength of the material column consisting of the material regions 20 and 30.
Die gemäß dem in Figur 1 erläuterten Verfahren hergestellte Materialsäule besteht aus einer Materialsäule 20 eines ersten Materials, vorzugsweise Schotter oder Kies, innerhalb derer eine zweite Materialsäule 30, vorzugsweise aus Beton, angeordnet ist. Der Betonkern 30 gibt dieser Materialsäule eine hohe Druckfestigkeit bei Belastung von oben, wobei die zuvor hergestellte Kiessäule 20 für eine Verfestigung des umliegen- den Bodens und bei der in den Figuren dargestellten birnenförmigen Ausgestaltung im unteren Bereich für eine breite Auflagefläche sorgt, und damit eine vorteilhafte Druckverteilung im Boden bewirkt .The material column produced according to the method explained in FIG. 1 consists of a material column 20 of a first material, preferably crushed stone or gravel, within which a second material column 30, preferably made of concrete, is arranged. The concrete core 30 gives this column of material a high compressive strength when loaded from above, the previously produced pebble column 20 ensuring a consolidation of the surrounding soil and, in the case of the pear-shaped configuration shown in the figures, a wide contact surface in the lower region, and thus an advantageous one Pressure distribution in the soil causes.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Materialsäule, wobei bei dieser Säule der erste Materialbereich 20 nach oben hin nicht bis zur Bodenfläche 200 reicht, sondern lediglich im unteren Bereich der Materialsäule vorhanden ist. Dieser in Figur 2 dargestellte Materialbereich 20 kann dadurch hergestellt werden, dass die Anordnung mit dem Tiefenrüttler 5 bei der Herstellung des ersten Materialbereiches 20 nicht bis an die Bodenfläche 200 unter Auffüllen des Hohlraumes mit erstem Material gezogen wird.FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of a material column produced by means of the method according to the invention, in which case the first material region 20 does not extend up to the bottom surface 200, but is only present in the lower region of the material column. This material region 20 shown in FIG. 2 can be produced in that the arrangement with the deep vibrator 5 is not drawn to the bottom surface 200 while filling the cavity with the first material during the production of the first material region 20.
Die Herstellung der Säule 30 aus dem zweiten Material funktioniert entsprechend dem in Figur 1 erläuterten Verfahren, wobei die Anordnung mit dem Tiefenrüttler 5 in den zuerst hergestellten Materialbereich 20 ein Stück weit vordringt und anschließend kontinuierlich oder nach und nach unter Auffüllen des entstehenden Hohlraumes mit dem zweiten Material nach oben gezogen wird. Der erste Materialbereich 20, der zu den Seiten hin eine größere Ausdehnung als der zweite Materialbereich 30 aufweist, bildet eine breite Basis für die zweite Materialsäule 30 und sorgt so für eine gute Druckübertragung auf das umgebende Erdreich.The manufacture of the column 30 from the second material works in accordance with the method explained in FIG. 1, the arrangement with the deep vibrator 5 penetrating a little way into the material region 20 produced first and then continuously or gradually filling the resulting cavity with the second Material is pulled up. The first material area 20, which has a greater extent on the sides than the second material area 30, forms a broad base for the second material column 30 and thus ensures good pressure transmission to the surrounding earth.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, in den zweiten, säulenartig ausgebildeten Materialbereich 30 Verstärkungselemente, insbesondere Stahlstäbe, Stahlgitter oder dergleichen einzubringen.In one embodiment of the invention, it is provided that reinforcing elements, in particular steel bars, steel grids or the like, are introduced into the second, columnar material region 30.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mittels herkömmlicher Vorrichtungen, die einen Tiefenrüttler und eine Materialzuführ- leitung aufweisen, durchführbar. Vorteilhafterweise wird das Verfahren jedoch mit einer speziellen Vorrichtung durchgeführt, die anhand der nachfolgenden Figuren 3 und 4 erläutert wird.The method according to the invention can be carried out by means of conventional devices which have a deep vibrator and a material feed line. However, the method is advantageously carried out using a special device, which is explained with reference to FIGS. 3 and 4 below.
Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer solchenFigure 3 shows a first embodiment of such
Vorrichtung, die einen Tiefenrüttler 5 mit einer Rüttlerspitze 4 und ein Verlängerungsrohr 7, an dem der Tiefenrüttler befestigt ist, aufweist. Vorzugsweise ist zwischen dem Tiefenrüttler 5 und dem Verlängerungsrohr 7 ein Dämpfungselement 6 angeordnet.Device which has a deep vibrator 5 with a vibrator tip 4 and an extension tube 7 to which the deep vibrator is attached. A damping element 6 is preferably arranged between the deep vibrator 5 and the extension tube 7.
Die Vorrichtung umfasst eine erste Zuführanordnung für ein erstes Material, insbesondere Schüttgut. Diese erste Zuführanordnung weist eine Materialkammer 18 auf, die sich an ein der Auslassöffnung 3A abgewandtes Ende der Materialzuführleitung 3 anschließt. Die Materialzuführanordnung umfasst weiterhin eine Materialzuführung 10, wobei zwischen der Materialzuführung 10 und der Materialkammer 18 eine Verschlussanordnung 9 mit einem wahlweise zu öffnenden und zu schließen- den Verschluss 9A angeordnet ist. Die Materialzuführung 10 ist in dem Beispiel trichterförmig ausgebildet und ist nach oben hin offen, um Material, insbesondere Schotter oder Kies aufzunehmen. Vorzugsweise umfasst die MaterialZuführung 10 einen Rüttler, der ein Verstopfen der Materialzuführung 10 beziehungsweise des Verschlusses 9A verhindern soll.The device comprises a first feed arrangement for a first material, in particular bulk material. This first feed arrangement has a material chamber 18 which adjoins an end of the material feed line 3 facing away from the outlet opening 3A. The material feed arrangement further comprises a material feed 10, a closure arrangement 9 with an optionally openable and closable closure 9A being arranged between the material feed 10 and the material chamber 18. In the example, the material feed 10 is funnel-shaped and is open at the top for material, in particular gravel or gravel take. The material feed 10 preferably comprises a vibrator which is intended to prevent the material feed 10 or the closure 9A from becoming blocked.
An die Materialzuführleitung 3 ist eine weitere Materialzuführanordnung angeschlossen, die in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zur Zuführung eines fließfähigen Materials, beispielsweise Beton ausgebildet ist, und eine an die Materialzuführleitung 3 angeschlossene Materialleitung 15 aufweist, an welche eine Pumpe 12 zur Förderung des zweiten Materials angeschlossen ist.A further material supply arrangement is connected to the material supply line 3, which in the exemplary embodiment shown in FIG. 3 is designed for supplying a flowable material, for example concrete, and has a material line 15 connected to the material supply line 3, to which a pump 12 for conveying the second material connected.
In der Materialkammer 18 ist eine Verschlussanordnung mit einem Hydraulikzylinder und einem Verschlussstopfen 13, der durch den Hydraulikzylinder 14 betätigbar ist, angeordnet, wobei der Stopfen 13 mittels des Hydraulikzylinders 14 in eine Öffnung 16 zwischen der Materialkammer 18 und der Materialzuführleitung 3 gebracht werden kann, um diese Verbindungsöffnung 16 zu schließen, so dass zum Einen der Materialfluss aus der Materialkammer 18 in die Materialzuführleitung 3 über diesen Stopfen 13 gesteuert werden kann und zum Anderen bei der Zuführung des zweiten Materials über die Zuführleitung 15 ein Eindringen dieses zweiten Materials in die Materialkammer 18 verhindert werden kann.Arranged in the material chamber 18 is a closure arrangement with a hydraulic cylinder and a closure plug 13, which can be actuated by the hydraulic cylinder 14, the plug 13 being able to be brought into an opening 16 between the material chamber 18 and the material feed line 3 by means of the hydraulic cylinder 14 to close this connection opening 16 so that, on the one hand, the material flow from the material chamber 18 into the material feed line 3 can be controlled via this plug 13 and, on the other hand, when the second material is fed in via the feed line 15, this second material cannot penetrate into the material chamber 18 can be.
Vorzugsweise ist, wie dies in Figur 3 gestrichelt dargestellt ist, an die Materialkammer 18 eine Anordnung zur Erzeugung eines Überdruckes in der Materialkammer 18 angeschlossen. Diese Anordnung zur Erzeugung eines Überdruckes ist n nicht näher dargestellter Weise vorzugsweise auch an die Materialzuführleitung 3 angeschlossen, um einen Überdruck im Arbeitsbereich des Tiefenrüttlers 5 zu erzeugen, um dadurch gegebenenfalls das Eindringen von Grundwasser in die beim Hochziehen des Tiefenrüttlers entstehenden Hohlräume zu vermeiden. Die an die Materialkammer 18 angeschlossene Vorrichtung zurPreferably, as shown in broken lines in FIG. 3, an arrangement for generating an overpressure in the material chamber 18 is connected to the material chamber 18. This arrangement for generating an overpressure is preferably also not connected to the material feed line 3 in a manner not shown in detail, in order to generate an overpressure in the working area of the deep vibrator 5, in order thereby to prevent groundwater from possibly penetrating into the cavities formed when the deep vibrator is raised. The device connected to the material chamber 18 for
Erzeugung eines Überdruckes sorgt dafür, dass es beim Öffnen des Stopfens 13 für die Zuführung des ersten Materials in die Materialzuführleitung 3 nicht zu einem Druckverlust in dieser Materialzuführleitung 3 kommt.Generating an overpressure ensures that when the plug 13 is opened, the first material is fed into the Material supply line 3 does not result in a pressure loss in this material supply line 3.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung, die sich von der in Figur 3 dargestellten im Bereich der ersten Materialzuführanordnung unterscheidet .FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a device according to the invention, which differs from that shown in FIG. 3 in the region of the first material feed arrangement.
Die in Figur 4 dargestellte erste Zuführanordnung umfasst ne- ben der Verschlussanordnung 9 eine zweite Verschlussanordnung 19 mit einem wahlweise zu öffnenden und zu schließenden Ver- schluss 19A, wobei der erste Verschluss 9 und der zweite Ver- schluss 19 eine Schleuse für das erste Material bilden. Dieses erste Material, insbesondere Schotter oder Kies gelangt über die MaterialZuführung 9 in die zwischen den beiden Verschlussanordnungen 9, 19 vorhandene Materialkammer 18, wobei das Material aus der Materialkammer 18 über den wahlweise zu öffnenden Verschluss 19A in die Materialzuführleitung 3 gelangt .The first feed arrangement shown in FIG. 4 comprises, in addition to the closure arrangement 9, a second closure arrangement 19 with an optionally openable and closable closure 19A, the first closure 9 and the second closure 19 forming a lock for the first material , This first material, in particular crushed stone or gravel, reaches the material chamber 18 between the two closure arrangements 9, 19 via the material feed 9, the material coming from the material chamber 18 into the material feed line 3 via the optionally openable closure 19A.
Die Materialkammer 18 ist vorzugsweise an eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Überdruckes in der Materialkammer 18 angeschlossen, um in der Materialkammer 18 einen Druck zu erzeugen, der dem Druck in der Materialzuführleitung 3 ent- spricht, um dadurch einen Druckabfall in der Materialzuführleitung 3 bei Öffnen des zweiten Verschlusses 19A zu verhindern.The material chamber 18 is preferably connected to a device for generating an overpressure in the material chamber 18 in order to generate a pressure in the material chamber 18 which corresponds to the pressure in the material supply line 3, in order to thereby cause a pressure drop in the material supply line 3 when the second shutter 19A to prevent.
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Figur 4 im Bereich des Tiefenrüttlers bzw. des Verlängerungsrohres. Der Querschnitt macht deutlich, dass zwischen der Zuführleitung 3 und dem Tiefenrüttler bzw. dem Verlängerungsrohr 7, die in dem Beispiel jeweils kreisförmig im Querschnitt sind, Führungsrohre 40a, 30b angeordnet sind. Diese Führungsrohre 40a, 40b sind an dem Tiefenrüttler/Verlängerungsrohr 5/7 und/oder der Zuführleitung 3 befestigt und erstrecken sich in dem Beispiel entlang der Zuführleitung 3 bis an die Rüttlerspitze 4 bzw. den Auslass der Zuführleitung.Figure 5 shows a cross section through the inventive device according to Figure 4 in the area of the deep vibrator or the extension tube. The cross section makes it clear that guide tubes 40a, 30b are arranged between the feed line 3 and the deep vibrator or the extension tube 7, which are each circular in cross section in the example. These guide tubes 40a, 40b are fastened to the deep vibrator / extension tube 5/7 and / or the feed line 3 and, in the example, extend along the feed line 3 up to the vibrator tip 4 or the outlet of the feed line.
Die Führungsrohre dienen zum Einbringen von Verstärkungsele- menten, beispielsweise Stahlarmierungen 41a, 41b, die in die Führungsrohre eingebracht werden können. Die Führungsrohre 40a, 40b sind oben für die Zuführung der Armierungen und unten zum Ausbringen der Armierungen offen, wobei sie vorzugsweise eine in Figur 3 schematisch eingezeichnete Arretie- rungsvorrichtung 42 aufweisen, die die Armierungen in denThe guide tubes serve to introduce reinforcing elements, for example steel reinforcements 41a, 41b, which can be introduced into the guide tubes. The guide tubes 40a, 40b are open at the top for the supply of the reinforcements and at the bottom for the removal of the reinforcements, wherein they preferably have a locking device 42 shown schematically in FIG
Führungsröhren 40a, 40b festhält und bei Bedarf freigibt, um sie durch Hochziehen des Rüttlers in den Boden bzw. den Beton oder Kies einzubringen. Holds guide tubes 40a, 40b and releases them if necessary to bring them into the ground or the concrete or gravel by pulling up the vibrator.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
3 Materialzuführleitung3 material supply line
3A Materialaustrittsöffnung 3B Materialzuführöffnung3A material outlet opening 3B material feed opening
4 Spitze des Tiefenrüttlers4 Tip of the deep vibrator
5 Tiefenrüttler5 deep vibrators
7 Verlängerungsrohr7 extension tube
9, 19 Verschlussanordnung 9A, 19A Verschluss9, 19 closure arrangement 9A, 19A closure
11 Seilrolle 11A Seil11 pulley 11A rope
12 Pumpe12 pump
13 Stopfen 14 Hydraulikzylinder13 plugs 14 hydraulic cylinders
15 Materialzuführleitung15 material supply line
16 Verbindungsöffnung16 connection opening
17, 17A Anordnung zur Erzeugung eines Überdruckes17, 17A arrangement for generating an overpressure
18 Materialkammer 20 Erster Materialbereich18 Material chamber 20 First material area
30 Zweiter Materialbereich30 Second material area
40a, 40b Führungsrohre40a, 40b guide tubes
41a, 41b ArmierungsStäbe41a, 41b reinforcing bars
42 Arretierungsvorrichtung 100 Hohlraum 42 locking device 100 cavity

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, das folgende Merkmale aufweist:1. A method for the production of material columns in the soil, which has the following features:
- Bereitstellen einer Vorrichtung mit einem eine Rüttlerspitze (4) aufweisenden Tiefenrüttler (5) und einer Materialzuführleitung (3), die eine im Bereich der Rüttlerspitze (4) angeordnete Auslassöffnung (3A) aufweist,- Providing a device with a deep vibrator (5) having a vibrator tip (4) and a material feed line (3) which has an outlet opening (3A) arranged in the area of the vibrator tip (4),
- Einbringen wenigstens der Rüttlerspitze (4) der Vorrichtung in den Boden und Ausbringen eines ersten Materials in den Boden zur Herstellung eines ersten Materialbereiches (20) ,Introducing at least the vibrating tip (4) of the device into the ground and discharging a first material into the ground for producing a first material region (20),
- Einbringen wenigstens der Rüttlerspitze (4) in den ersten Materialbereich (20) und Ausbringen eines zweiten Materials zur Herstellung eines zweiten Materialbereiches (30) im Boden, der wenigstens teilweise von dem ersten Materialbereich (20) umgeben ist.- Introducing at least the vibrating tip (4) into the first material area (20) and applying a second material to produce a second material area (30) in the ground, which is at least partially surrounded by the first material area (20).
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung des ersten Materialbereiches (20) der Tiefenrüttler (5) wiederholt nach oben gezogen wird, wobei erstes Material in den entstehenden Hohlraum (100) eingebracht wird, und anschlie- ßend in das ausgebrachte erste Material wenigstens teilweise vordringt .2. The method as claimed in claim 1, in which, in order to produce the first material region (20), the deep vibrator (5) is repeatedly pulled upwards, first material being introduced into the resulting cavity (100), and then into the deployed first material at least partially penetrates.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei der der erste Materialbereich (20) wenigstens annäherungsweise bis zu einer Bodenflä- ehe (200) erzeugt wird und der zweite Materialbereich (30) vollständig im Boden von dem ersten Materialbereich (20) umgeben ist .3. The method as claimed in claim 1, in which the first material region (20) is produced at least approximately up to a bottom surface (200) and the second material region (30) is completely surrounded by the first material region (20) in the ground.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem sich der ers- te Materialbereich (20) an einem unteren Ende der Anordnung mit dem ersten Materialbereich (20) und dem zweiten Material- bereich (30) zu den Seiten hin breiter als in einem oberen Bereich hergestellt wird.4. The method of claim 1, 2 or 3, wherein the first material area (20) at a lower end of the arrangement with the first material area (20) and the second material area (30) to the sides wider than is produced in an upper area.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche bei dem das erste Material ein Schüttgut, insbesondere Schotter oder5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first material is a bulk material, in particular crushed stone or
Kies ist.Gravel is.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das zweite Material ein fließfähiges und vorzugsweise sich aufgrund einer chemischen oder physikalischen Reaktion verfestigendes Material, insbesondere Beton ist.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the second material is a flowable and preferably solidifying material due to a chemical or physical reaction, in particular concrete.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das zweite Material ein fließfähiges und vorzugsweise sich auf- grund einer chemischen oder physikalischen Reaktion verfestigendes Material, insbesondere Beton ist.7. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the second material is a flowable and preferably solidifying due to a chemical or physical reaction material, in particular concrete.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche bei dem das erste Material ein Schüttgut, insbesondere Schotter oder Kies ist.8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the first material is a bulk material, in particular crushed stone or gravel.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem stabilisierende Stäbe oder Gitter in den zweiten Materialbereich (30) eingebracht werden.9. The method according to any one of the preceding claims, in which stabilizing bars or grids are introduced into the second material region (30).
10. Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, die folgende Merkmale aufweist:10. Device for the production of material columns in the ground, which has the following features:
- einen Tiefenrüttler (5) mit einer Rüttlerspitze (4) ,- a deep vibrator (5) with a vibrator tip (4),
- eine Materialzuführleitung (3) mit einer im Bereich der Rüttlerspitze (4) angeordneten Materialaustrittsöffnung (3A) ,a material feed line (3) with a material outlet opening (3A) arranged in the area of the vibrator tip (4),
- eine erste an die Materialzuführleitung (3) an einem der Auslassöffnung (3A) abgewandten Ende angeschlossene erste Materialzuführanordnung (9, 9A, 10, 18; 9, 9A, 10, 18, 19, 19A) für ein Material eines ersten Materialtyps, - eine zweite an das Materialzuführleitung an einem der Auslassöffnung abgewandten Ende angeschlossene zweite Materialzuführanordnung (12, 15) für ein Material eines zweiten Materialtyps .a first material supply arrangement (9, 9A, 10, 18; 9, 9A, 10, 18, 19, 19A) connected to the material supply line (3) at an end facing away from the outlet opening (3A) for a material of a first material type, - A second material supply arrangement (12, 15) connected to the material supply line at an end facing away from the outlet opening for a material of a second material type.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die erste Materialzuführanordnung ein MaterialZuführung (10) und eine Material- aufnahmekammer (18) aufweist, wobei die Materialaufnahmekam- mer (18) an das Materialzuführleitung (3) angeschlossen ist.11. The device according to claim 10, wherein the first material feed arrangement has a material feed (10) and a material holding chamber (18), the material holding chamber (18) being connected to the material feed line (3).
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der zwischen dem Materialzuführung und der Materialkammer (18) eine Verschlussanordnung (9, 9A) vorhanden ist.12. The apparatus of claim 11, wherein a closure arrangement (9, 9A) is present between the material feed and the material chamber (18).
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der eine Material- schleuse (9, 9A, 19, 19A) vorhanden ist, innerhalb der die Materialkammer (18) gebildet ist.13. The apparatus of claim 11, wherein a material lock (9, 9A, 19, 19A) is present, within which the material chamber (18) is formed.
14. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, die eine Verschlussvorrichtung (13, 14) für eine zwischen der Materialkammer (18) und der Materialzuführleitung (3) vorhandene Verbindungsöffnung (16) aufweist.14. Device according to one of the preceding claims, which has a closure device (13, 14) for a connection opening (16) present between the material chamber (18) and the material feed line (3).
15. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, bei der die zweite Materialzuführanordnung eine Materialpumpe (12) und eine zwischen der Materialpumpe (12) und der Materialzuführleitung (3) angeordnete weitere Materialzuführleitung (15) aufweist.15. Device according to one of the preceding claims, wherein the second material feed arrangement has a material pump (12) and a further material feed line (15) arranged between the material pump (12) and the material feed line (3).
16. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, bei der die erste Materialzuführanordnung (9, 9A, 10, 18; 9, 9A, 10, 18, 19, 19A) für die Zuführung von Schüttgut, insbesondere Schotter oder Kies, ausgebildet ist.16. Device according to one of the preceding claims, in which the first material feed arrangement (9, 9A, 10, 18; 9, 9A, 10, 18, 19, 19A) is designed for feeding bulk material, in particular crushed stone or gravel.
17. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, bei der die zweite Materialzuführanordnung (12, 15) für die Zu- führung eines zunächst fließfähigen und sich später verfestigenden Materials, insbesondere Beton, ausgebildet ist.17. Device according to one of the preceding claims, in which the second material feed arrangement (12, 15) for the feed leadership of an initially flowable and later solidifying material, in particular concrete, is formed.
18. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, bei der eine Vorrichtung (17, 17A) zur Erzeugung eines Überdrucks an die Materialkammer (18) und/oder die Materialzuführleitung (3) angeschlossen ist.18. Device according to one of the preceding claims, in which a device (17, 17A) for generating an excess pressure to the material chamber (18) and / or the material supply line (3) is connected.
19. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, bei der wenigstens ein Führungsrohr (40a, 40b) entlang der Zuführleitung (3) vorgesehen ist.19. Device according to one of the preceding claims, wherein at least one guide tube (40a, 40b) is provided along the feed line (3).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei dem das Führungsrohr (40a, 40b) eine Arretierungsvorrichtung (42) aufweist. 20. The apparatus of claim 19, wherein the guide tube (40a, 40b) has a locking device (42).
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