WO2009115578A1

WO2009115578A1 - Rüttlervorrichtung zur herstellung von materialsäulen im boden

Info

Publication number: WO2009115578A1
Application number: PCT/EP2009/053256
Authority: WO
Inventors: Alexander Degen
Original assignee: Alexander Degen
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2009-09-24
Also published as: EP2103742A1; EP2103742B1

Abstract

Eine Rüttlervorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden enthält mindestens zwei Tiefenrüttler (1) und mindestens ein Verlängerungsteil (3) an jedem Tiefenrüttler (1), das sich in einer Längsrichtung erstreckt und an dem Tiefenrüttler (1) zur Bildung einer sich in Längsrichtung erstreckenden Rüttellanze (10) befestigt ist. Die Rüttellanzen (10) sind parallel zueinander und in einem vorbestimmten Abstand (b) voneinander so verbunden sind, dass zwischen diesen ein Förderraum (11) definiert ist. Die Rüttlervorrichtung weist einen Förderkasten, der sich zur Förderung von Säulenmaterial in Längsrichtung durch den Förderraum, der die Rüttellanzen (10) und Seitenwände (2), die sich zwischen den beabstandeten Verlängerungsteilen (3) der Rüttellanzen (10) und in Längsrichtung aufweist, erstreckt, auf. Öffnungen (4) zum Zuführen von Säulenmaterial in den Förderkasten sind in wenigstens einer der Seitenwände (2) vorgesehen und in Längsrichtung voneinander beabstandet.

Description

RÜTTLERVORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON MATERIALSÄULEN IM

BODEN

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rüttiervorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, insbesondere von Sandsäulen,

Tiefenrüttler mit Materiaiförderung durch ein seitlich entlang eines Rüttlers geführtes separates Rohr gibt es seit den 1970er Jahren. Diese Technik funktioniert gut mit rolligem Kies. Insbesondere bei der Förderung von Sand treten signifikante Probleme auf.

Bekannt ist eine Beschickung des Förderrohrs mit Sand durch einen Tank am oberen Ende der Maschine. Dieser Tank wird mitteis Kübeln oder pneumatisch beschickt. Insbesondere wenn der Sand nicht trocken sondern erdfeucht ist, verstopft er regelmäßig am Übergangstrichter vom Tank (Reservoir) zum Förderrohr.

Eine Rüttlervorrichtung zur Herstellung von Pfählen aus Beton oder dergleichen im Erdreich ist aus der DE 4-1 38 443 Al bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Rüttlervorrichtung zum Herstellen von Materialsäulen, insbesondere Sandsäulen, im Boden anzugeben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rüttlervorrichtung nach Anspruch 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Verbindung von zwei oder mehr Tiefenrüttler-Einheiten, wie sie z.B. für die Rütteldruck Verdichtung Verwendung finden, wird ein Hohlraum (Förderraum) aufgespannt, der zur Förderung von Sand an die Rüttlerspitzen genutzt werden kann. Die Beschickung des Förderraums mit Material, insbesondere Sand, erfolgt durch den Förderkasten, der in regelmäßigen Abständen mit Öffnungen versehen ist. Dadurch kann Material, insbe- sondere Sand, in einer keine Verstopfung verursachender Weise in den Innenraum des Förderkastens eingebracht werden.

Die Öffnungen, die sich bei weiterem Fortschreiten des Einbringens in den Boden im Boden befinden, stellen kein Problem dar, solange das Gewicht des Sandes und des in ihm enthaltenen Wassers größer als der Druck im umgebenden Boden ist. Dadurch ist sichergestellt, dass im Untergrund der Boden nicht in den Hohlraum eindringt, sondern immer nur Sand in der gewünschten Weise in den Boden abgegeben wird. Diese Anordnung ermöglicht auch eine einfache Anordnung eines Reservoirbehälters auf dem Boden.

Der bevorzugt über die Länge bis zur Ausgabe konstante Querschnitt des Förderkastens ermöglicht eine störungsfreie Zuführung des Materials (Sand) bis zu der Ausgabe in den Boden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der Beschreibung von Ausfüh- rungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Rüttlervorrichtung gemäß einer ersten Ausführung sform;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Rüttlervorrichtung entlang der Schnittachse A-A aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht der Rüttlervorrichtung entlang der Schnittachse B-B aus Fig. 2;

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform, in Fig. 4a) in einer schematischen perspektivischen Ansicht, in Fig.4b) in einer Schnittansicht entlang der Achse C-C aus Fig. 4a), in Fig. 4c) in einer Ansicht des separaten Förderkastens, und in Fig. 4d) mit einer Ansicht einer Blende;

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Rüttlervorrichtung gemäß einer dritten Aus- führungsform; und

Fig. 6 eine Schnittansicht der Rüttlervorrichtung entlang der Schnittachse A-A aus Fig. 5.

Bei dem in Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist die Rüttlervor- richtung zwei parallele Rüttellanzen 10 auf, die über ein Joch 7 miteinander und in einem Abstand b voneinander verbunden sind. Der Abstand b zwischen den in Längsrichtung verlaufenden, vertikalen Mittelachsen M der Rüttellanzen 10 liegt in einem Bereich von 0,4 m bis 2 m, bevorzugterweise in einem Bereich von 0,4 m bis 1 m.

Die Rüttlervorrichtung ist so gestaltet, dass sich im Betrieb die Längsrichtung parallel zu der Richtung der Schwerkraft erstreckt, also vertikal. Dementsprechend werden die Begriffe "oben" und "unten" in dieser Anmeldung verwendet, d.h. unten liegt in Richtung der Schwerkraft (= Längsrichtung) und oben entgegengesetzt der Richtung der Schwerkraft.

Die Rüttellanzen 10 weisen jeweils an ihrem unteren Ende einen Tiefenrüttler 1 auf. Das untere Ende des jeweiligen Tiefenrüttlers 1 weist eine konische Spitze 15 auf. Das obere Ende des jeweiligen Tiefenrüttlers 1 ist über ein Kupplungsglied 17 mit einem unteren Ende eines Verlängerungsrohrs 3 verbunden. Das jeweilige Verlängerungsrohr 3 ist an seinem oberen Ende mit dem Joch 7 verbunden. An Oberseite des Joches 7 ist eine Seilrolle 6 angeordnet, über die ein Drahtseil läuft, das mit einem geeignetem Baugerät, beispielsweise einem Seilbagger (nicht dargestellt), verbunden ist.

Die mit Abstand b parallel angeordneten Rüttellanzen 10 sind im Bereich der an die oberen Enden der Tiefenrüttler 1 angrenzenden Verlängerungsrohre 3 durch zwei Seitenwände 2, die parallel zu den jeweiligen Mittelachsen M der Rüttellanzen 10 angeordnet sind, fest miteinander verbunden. Die Verlängerungsrohre 3 und die Seitenwände 2 bilden dadurch einen Rahmen. Die Seitenwände sind im Wesentlichen parallel zueinander. Um einen möglichst großen Hohlraum in dem aus Verlängerungsrohren 3 und Seitenwänden 2 gebildeten Rahmen aufzuspannen, sind die Seitenwände 2, bezogen auf die Achse X, die senkrecht durch die Mittelachsen M verläuft, in möglichst großen Abstand c von der Achse X mit dem äußeren Umfang des Verlängerungsrohres 3 verbunden. Die Verbindung kann durch Schweißen oder aber auch mittels Schrauben erfolgen.

In den Seitenwänden 2 sind in regelmäßigem Abstand Öffnungen 4 angeordnet. Die Öffnungen haben eine Höhe h in Längsrichtung. Der Abstand d zwischen zwei benachbarten Öffnungen in Längsrichtung ist bevorzugt größer als die Höhe h, noch bevorzugter im Be- reich des 1,02 bis 1,5-fachen der Höhe h. Die Öffnungen 4 in den zwei gegenüberliegenden Seitenwänden 2 sind in Längsrichtung alternierend angeordnet. D.h. wenn in einer Seitenansicht wie Fig. 3 eine Öffnung 4 in der einen Seitenwand 2 vorhanden ist, ist die andere Seitenwand 2, bezogen auf die gleiche Höhe in Längsrichtung der Seitenwand 2, geschlossen. Die Öffnungen 4 können eine beliebige geometrische Form aufweisen. In dem ersten dargestellten Ausführungsbei spiel sind die Öffnungen 4 als in Längsrichtung langgezogene Sechsecke ausgebildet.

Die Seitenwände 2 weisen an einem unteren Ende (Schneide) eine spitz zulaufende Form auf, damit sie eine verbesserte Eindringeigenschaft in den Boden aufweisen.

In der ersten Ausführungsform spannen die Rüttellanzen 10 und die Seitenwände 2, die den Rahmen bilden, einen Raum auf, der ein Förderraum 11 ist, und bilden zugleich ei- nen Förderkasten 12, der über seine Länge einen konstanten Querschnitt senkrecht zur Längsachse aufweist. Ein unteres Ende des Förderkastens 12 ist offen.

In den innen liegenden Eckbereichen (Zwickeln) des Förderkastens 12 im Übergangsbe- reich zwischen den Seitenwänden 2 und Verbindungsrohren 3 sind, bevorzugt jeweils auf Flöhe eines oberer! Endes der jeweiligen Öffnung 4, Sprühdosen (nicht dargestellt) für eine Fluidspülung angeordnet. Die Auslassöffnungen der Sprühdüsen sind nach unten in Richtung der Tiefenrüttler 1 gerichtet.

Ein Reservoirbehälter (Tank) 5 für zuzuführendes Säulenmaterial 13, wie Sand, ist dazu angepasst, direkt auf dem Boden 14 zu stehen. Der Reservoirbehälter 5 hat bevorzugt eine Trichterform, Der Reservoirbehälter 5 weist an seiner Unterseite eine Öffnung auf, deren Form an die Rüttellanzen 10 mit den fest verbundenen Seitenwänden 2 so angepasst ist. dass diese sich gegen Austritt von Säulenmaterial abgedichtet und in Längsrichtung ver- schiebbar durch die Öffnung des Reservoirbehälters 5 erstrecken können. Im Betriebszustand erstrecken sich die Rüttellanzen 10 und die Seitenwände 2 durch die Öffnung, so dass sie durch die Öffnung in den Boden getrieben werden können.

Die in den Fig. 4a bis 4c dargestellte zweite Ausführungsforra entspricht der ersten Ausführungsform mit folgenden Unterschieden.

Die mit Abstand b parallel angeordneter! Rütiellanzen 10 sind im Bereich, der an die oberen Enden der Tiefen rütüer 1 angrenzenden Verlängerungsrohre 3 durch zwei Förderraum- seitenwände 8 anstelle der (Förderkasten- jSeitenwände 2, die ebenfalls parallel zu den je- weiligen Mittelachsen M der Rüttellanzen 10 angeordnet sind, fest miteinander verbunden. Die Verlängerungsrohre 3 und die Förderraumseitenwände 8 bilden dadurch einen Rahmen. In den Förderraumseitenwänden 8 sind in regelmäßigem Abstand Öffnungen 16 angeordnet, die in Form und Anordnung den Öffnungen 4 der Seitenwände 2 aus der ersten Ausführungsform entsprechen. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 16 allerdings rechteckig ausgebildet. Die Förderraumseitenwände 8 weisen an einem unteren Ende eine horizontal verlaufende Schneide auf.

In dem durch die Rüttellanzen 10 und die Förderraumseitenwände 8 aufgespannten Förderraum 1 1 ist ein vertikal verschiebbarer, separater Förderkasten 12 angeordnet.

Der Förderkasten 12 erstreckt sich in Längsrichtung innerhalb des Förderraumes 11. Der Förderkasten 12 weist über seine Länge von oben nach unten in einem zur Längsrichtung senkrechten Querschnitt eine konstante rechteckige Querschnittsform auf. Die zwei schmaleren Seitenwände 9 sind jeweils den Verlängerungsrohren 3 zugewandt. Die Seitenwände 2 des Förderkastens 12 liegen den Förderraumseitenwänden 8 des Rahmens jeweils gegenüber. Die Seitenwände 2, 9 sind miteinander, z.B. durch Schweißen, verbunden. Der För- derkasten ist am oberen Ende verschlossen und am unteren Ende offen ausgebildet.

In den Seitenwänden 2 sind in Längsrichtung jeweils Öffnungen 4 angeordnet, die komplementär zu den jeweiligen Öffnungen 16 der jeweiligen gegenüberliegenden Förderraum- seitenwand 8 sind.

An dem oberen, geschlossenen Ende des Förderkastens 12 ist eine hydraulische Vorrichtung, z.B. ein Hydraulikzylinder 18 angeordnet. Der Hydraulikzylinder 18 ist dazu ange- passt, den Förderkasten 12 in dem Rahmen auf und ab zu bewegen, hier im Bereich von ca. 1 m.

Das untere Ende des Förderkastens 12 weist eine horizontal ausgebildete Schneide auf.

In den innen liegenden Eckbereichen des Förderkastens 12 sind bevorzugt jeweils auf Höhe eines oberen Endes der jeweiligen Öffnung 4, Sprühdüsen (nicht dargestellt) für eine Fluidspülung angeordnet. Die Auslassöffnungen der Sprühdüsen sind nach unten in Richtung der Tiefenrüttler 1 gerichtet.

Ein Reservoirbehälter 5 ist wie in der ersten Ausführungsform beschrieben angeordnet.

Nun werden der Betrieb der Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Materialsäulen im Boden beschrieben.

Zur Herstellung einer Materialsäule, z.B. einer sogenannten Stopfsäule aus Sand 13, werden die Rüttellanzen 10 positioniert. Hierfür wird über das Tragseil des Seilbaggers, die Seilrolle 6 und das Joch 7 die Rüttellanzen 10 in eine senkrechte Lage über dem Bodenplanuni der zukünftigen Materialsäulenposiüon im Boden gehoben. Der Reservoirbehälter 5 wird auf dem Boden 14 über der zukünftigen Materialsäulenposition im Boden so aufgestellt, so dass die Rüttellanzen 10 etc. in die Öffnung in der Unterseite des Reservoirbehälters 5 verschiebbar eingeführt werden können. Das kann gegebenenfalls auch erst dann geschehen, wenn die Tiefenrüttler bereits in den Boden eingeführt sind.

Die Tiefenrüttler 1 werden durch eine jeweilige angetriebene Unwucht in horizontale Schwingungen versetzt und die schwingenden Tiefenrüttler 1 werden in den Boden 14 abgesenkt.

Wenn die Tiefenrüttler 1 in den Boden 14 vorgedrungen sind und die Unterkante des För- derkastens 12 den Boden des Reservoirbehälters durchfahren hat, wird Sand 13 in den Reservoirbehälter 5 gefüllt. Die Füllung des Reservoirbehälters 5 mit Sand 13 kann auf einfache Weise, z.B. mit einem Kipplaster, ausgebildet werden. Mit jedem weiteren Vordringen der Rüttellanzen 10 nimmt der Förderraum 11 bzw. der Förderkasten 12 über die Öffnungen 4 den im Reservoirbehälter 5 befindlichen Sand 13 in sich auf und fördert den Sand 13 bis in den Spitzenbereich des Förderkastens 12 bzw. bis zum oberen Ende der bereits im Förderkasten 12 befindlichen Sandsäule.

Zur Förderung des Sandflusses innerhalb des Förderkastens 12 können die in den Zwickeln angeordneten Sprühdüsen für eine Wasser- und/oder Luftspülung verwendet werden. Durch ihren nach unten gerichteten Sprühimpuls reißt das Wasser und/oder die Luft den Sand mit. Weiterhin erhöht eine Wasserspülung die Masse der Sandsäule und macht den Sand flüssiger.

Die Rüttellanzen 10 werden bis zu einer vorgesehenen Verbesserungstiefe in den Boden 10 eingebracht, wobei stetig durch die Öffnungen 4 Sand 13 in den Förderkasten 12 eingebracht wird. Je nach gewünschter Tiefenlage der Sandsäule und Größe des Reservoirbehälters 5 wird Sand 13 in den Reservoirbehälter 5 nachgefüllt.

Nach Erreichen der Endtiefe werden die Rüttellanzen 10 etwas angehoben, wobei gegebe- nenfalls unterstützt durch die Wasser- und/oder Luftspülimg, Sand 13 in den sich bildenden Hohlraum eintritt. Danach werden die Rüttellanzen 10 wiederum abgesenkt und gegen den Sand gedrückt, wobei die Schwingung der Tiefenrüttler eine Verdichtung des Sandes bewirkt. Mit diesen alternierenden Schritten wird die Materialsäule (Stopfsäule) bis zur geplanten Höhe gebildet.

Bei der Herstellung einer solchen Materialsäule mit der zweiten Ausführungsform wird der Förderkasten 12 gleichzeitig mit dem Eindringen der Rüttellanzen 10 mitgeführt. Dabei kann das Eindringen des Förderkastens 12 in den Boden durch vertikale Bewegungen mittels des Hydraulikzylinders 18 unterstützt werden. Der Förderkasten wird dabei, wie im ersten Ausführungsbeispiel mit Sand 13 aus dem Reservoirbehälter 5 beschickt. Mit Erreichen der Endtiefe werden die Rüttellanzen 10 etwas angehoben und danach der Förderkasten 12 bis in den Bereich der Spitzen 15 der Tiefenrüttler 1 verschoben, um eine verbesser- te Zuführung des Sandes, gegebenenfalls unter Mitwirkung der Wasser- und/oder Luftspülung, in den sich gebildeten Hohlraum zu unterstützen. Mit einer Aufwärtsbewegung des Förderkastens fließt Sand unten aus dem Förderkasten und bei einer nachfolgenden Abwärtsbewegung des Förderkastens wird der Sand zur Seite in den Boden gepresst. Der Bo- den erhält dabei eine Vorverdichtung. Anschließend, nachdem die Rüttellanzen 10 wieder ein Stück abgesenkt wurden, wird der Sand 13 durch die Florizontalschwingungen der Tiefenrüttler 1 weiter verdichtet. Dabei sollte der Förderkasten 12 über das Niveau der Tiefenrüttler i gehoben werden, um ein optimales Verdichten zu erhalten. Diese Schritte werden alternierend bis zum Erreichen der geplanten Höhe durchgeführt.

Nachdem die Rüttelianzen 10 gänzlich aus dem Boden gehoben wurden, können sie mit dem Seilbagger an die nächste Position zur Herstellung einer Materialsäule befördert werden. Der Trichter kann abgebaut bzw. versetzt werden und das Bodenplanum im Bereich der erstellten Materialsäule nachbehandelt werden.

Die Herstellung solcher Sandsäulen mit der Rüttelvorrichtung gemäß der Erfindung kann insbesondere bei Landgewinnungsmaßnahmen eingesetzt werden, wenn der Boden, der für diese Landgewinnung verwendet wird, nicht sauberer Sand ist, sondern schluffiger Sand, der sich durch Vibration von Tiefenrüttlern alleine nicht oder nicht ausreichend verdichten lässt. In diesem Fall wird die Landgewinnung vorteilhafterweise derart ausgeführt, dass die schluffigen Sande, die in der Schüttung unten zum Liegen kommen während an der Oberfläche saubere (= verdichtbare) Sande sich anreichern, durch verdichtete Sandsäulen aus sauberem Sand eine wesentliche Baugrundverbesserung erfahren. So können die Sandsäulen einen Großteil der von oben kommenden Bauwerkslasten tragen, wodurch die Setzung gegenüber einer ansonsten gleichen Aufschüttung ohne Sandsäulen stark reduziert wäre. Ein weiterer positiver Effekt ist die Reduktion der Gefahr einer von Erdbeben hervorgerufenen Bodenverflüssigung.

Die Verwendung von zwei oder mehreren Ticfenrüttiern 1 wirkt sich weiterhin vorteilhaft auf die Größe des Förderrohres/Förderkastens aus. Die Größe des Förderrohres ist prinzipiell durch die Notwendigkeit, die Einheit aus Tiefenrüttler 1 und Förderkasten 12 noch tiefer absenken zu können, begrenzt. An zwei oder mehr Tiefenrüttlern 1 kann allerdings ein deutlich größeres Förderohr befestigt werden. Weiterhin lassen sich mit einer Einheit aus zwei oder mehreren Tiefenrüttlern 1 eine im Durchmesser größere Materialsäule hers- teilen. Dies wirkt sich wiederum vorteilhaft auf die oben erwähnte B augrund Verbesserung und Möglichkeit der Ableitung von Bauwerks lasten durch die Sandsäulen aus. Des Weiteren sind Fließeigenschaften von Sanden in großen Rohren besser als in Kleineren, da der Sand sich an der Wandung in Folge von Reibung "aufhängt" und dann durch eine sogenannte Brückenbildung, d.h. Immobilisierung von Sandkörnern durch gegenseitige Verkeilung zwischen den gegenüberliegenden Rohrwandungen, der Materialfluss un- terbrochen wird.

Der Einsatz der Sprühdüsen wirkt sich ebenso vorteilhaft auf das Fließen des Sandes aus. Zum einen reißen die nach unten gerichteten Sprühimpulse der Sprühdüsen den Sand mit. und zum anderen wird der Wassergehalt des Sandes erhöht und der Sand dadurch flüssi- ger gemacht. Die genau senkrechte und parallele Gestaltung des Förderraumes 11 und die senkrechte Zufuhr und Förderung des Sandes durch den Förderkasten vermeiden Rich- tungsumlenkungen sowie Geometrie Veränderungen, die zu Verstopfungen führen können.

Des Weiteren ist sichergestellt, dass im Untergrund kein Boden durch die Öffnungen 4 in den Förderraum 11 eindringt, sondern nur immer Sand 13 in der gewünschten Weise in den Boden 14 abgegeben wird, solange das Gewicht des Sandes 13 und des in ihm enthaltenen Wassers größer ist als der Druck im umgebenden Boden.

Mit Einsatz des vertikal verschiebbaren Förderkastens 12. wird durch die Auf- und Abwärtsbewegung mittels des Hydraulikzylinders und den damit zuvor beschriebenen Sandausfluss und Verdichtung eine beträchtliche Beschleunigung des Sandaustriebes und somit der Säulenherstellun ^!&a erzielt.

Ferner kann der Förderkasten 12 derart vertikal bewegt werden, bis die Öffnungen 16 des Förderkastens 12 nicht mehr über den Öffnungen 4 der Seitenwände 2 des Rahmens liegen. Anschließend kann der Förderkasten 12 innen unter Druckluft gesetzt werden, so dass sich im Prinzip ein Schleusenrüttler mit Druckkammer einstellt, aus dem die Luft nur durch das untere, offene Ende entweichen kann. Diese Druckbeaufschlagung kann in sehr weichen Böden hilfreich sein, um eine Sandaustreibung zu verbessern,

In einer Weiterbildung, sowohl der ersten als auch der zweiten Ausführungsform, sind Blenden 21 an den Seitenwänden 2 bzw. 8 vorgesehen. Diese Blenden 21 sind außen an der dem Erdreich zugewandten Seite der Seitenwände 2 bzw. 8 in entlang in Längsrichtung verlaufende Führungen 22 so verschiebbar. Dadurch können die Öffnungen 4, 16 in den Seitenwänden 2, 8 verschlossen oder durch komplementär ausgebildete Öffnungen 19 in den Blenden 21 offen gehalten werden. Die Form. Größe und Anordnung der Öffnungen 19 ist komplementär zu den Öffnungen 4, 16. Der Abstand in Längsrichtung zwischen den Öffnungen 19 ist derart festgelegt, dass ein Verschließen der Öffnungen 4, 16 mit den Abstandsbereichen zwischen den Öffnungen 19 der Blenden 21 gewährleistet ist. Die Blenden 21 sind durch einen Hydraulikzylinder oder einen anderen Antriebsmechanismus beweg - bar. Durch Verschließen der Öffnungen 4. 16 in den Seitenwänden 2, 8 mit den Blenden 21 wird der oben beschriebene Effekt eines Schleusenrüttlers mit Druckkammer erreicht. Alternativ können die Blenden 21 auch an den Innenseiten, d.h. dem Förderraum 11 zugewandten Seiten der Seitenwände 2 bzw. 8 angeordnet werden. Diese Anordnung wäre hinsichtlich der Erziclung einer Abdichtung von Vorteil, da der beaufschlagte Druck die Blenden 21 an die Seitenwände 2 bzw. 8 drückt und so dichtet.

Abweichend von den oben dargestellten Ausführungsbeispielen ist auch eine Anordnung mit drei oder mehr Tiefenrüttlern denkbar, die durch einen Rahmen und/oder Seitenwände verbunden sind. Vorteilhaft wirkt sich dies auf die Größe des Fördeπ'ohres bzw. -raumes hinsichtlich der oben genannten Vorteile aus. Beschränkt ist die Anordnung mit mehreren Tiefenrüttlern jedoch durch die Notwendigkeit die Einheit aus Tiefenrüttlem, Verlängerungsbauteilen und den sich dazwischen aufspannenden Förderraum noch auf Tiefe absenken 7 Ü können.

Die Form der Öffnungen 4, 16. 19 kann anstatt der oben beschriebenen langgezogenen

Sechsecke auch durch eine runde, rechteckige, oder beispielsweise ovale Form ausgebildet sein.

In den erläuterten Beispielen umfasst der Rahmen, an dem die Tiefenrüttler 1 angeordnet sind, die Verlängerungsteile 3 und die zwischen den Verlängerungsteilen 3 angeordneten Seitenwände (2 in Fig. 1 und 8 in Fig. 4), wobei der Rahmen in dem Beispiel gemäß Figur 1 gleichzeitig den Förderkasten bildet. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Art der Realisierung des Rahmens lediglich als Beispiel zu verstehen ist. Grundsätzlich kann der Rahmen auf beliebige Weise derart realisierbar sein, dass er zur Aufnahme der Tiefenrütt- ler 1 an einem unteren Ende geeignet ist und dass er einen Förderraum 11 definiert. Zur Realisierung des Rahmens eignet sich beispielsweise auch eine Gitterkonstruktion, und zwar insbesondere bei der Variante, bei der der Förderkasten 12 innerhalb des Förderraums 11, und somit innerhalb des Rahmens verfahrbar ist.

In einer weiteren Ausführungsform kann der unten offene Spitzenbereich des Förderkastens auch z.B. durch eine per Hubmechanismus verschließbare Öffnung ausgebildet werden. Die Aufhängung mittels Joch und Seilrolle ist nur ein Beispiel und kann dem verwendeten Baugerät angepasst werden. Weiterhin können auch entsprechend dem verwendeten Baugerät und der zu erreichenden Endtiefe der Sandsäuie die Verlängerungsrohre und entsprechend der Förderraum/-kasten durch weitere Module auf jede beliebige Länge verlängert werden.

In der ersten Ausführungsform kann auch ein von den Verlängerungsrohren baulich getrennter Förderkasten angeordnet sein. Dieser Förderkasten weist in seinen Eckbereichen nach innen gerichtete Ausrundungen auf, in die die Verlangen] ngsrohre passgenau einge- führt werden können und mittels einer Gurtung um die Einheit aus Verlängerungsrohren und Förderkasten integral verbunden werden.

In der zweiten Ausführungsform kann vorteilhafterweise auf den vertikal verschiebbaren Förderkasten 12 ein Vertikalvibrator, sogenannter Aufsatzrüttler (nicht dargestellt), wie er z.B. bei einem Eintreiben von Spundwandbohϊen Verwendung findet, aufgesetzt werden. Zum einen unterstützt die vertikale Vibration das Eindringen des Förderkastens, zum anderen verbessert sie den Sandfluss im Förderkasten 12.

In den Fig. 5 und 6 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt. Der Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 6 entspricht der Fig. 2. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass keine Rüttellanzen 10 ausgebildet sind, da die Funktion der Verlängerungsrohre 3 von dem Förderkasten 12 übernommen wird.

Der Förderkasten 12 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt (siehe Fig. 6) mit runden Schmalseiten 29 auf. Die Tiefenrüttler 1 sind an der Unterseite 12u des Förderkastens 12 befestigt und die Versorgungs- und Steuerleitungen sind in dem Förderkasten 12 geschützt geführt. Der Förderkasten 12 weist, wie die Förderkästen der ersten und zweiten Ausführungsform über seine Länge einen konstanten Querschnitt senkrecht zur Längsachse auf, der lediglich an seiner Unterseite in mehreren Austrittsöffnungen 23, 24 endet, anstelle einer Öffnung mit dem konstanten Querschnitt. Dafür hat der Förderkasten 12 ein im Vergleich größeres Volumen und die positiven Eigenschaften des über die gesamte Länge unveränderten Querschnitts bleiben erhalten. Die Austrittsöffnungen 23, 24 können teilweise seitlich direkt oberhalb der Tiefenrüttler 1 ausgebildet sein.

Der Reservoirbehälter 5 kann auch mit der dritten Ausführungsform verwendet werden. Der Reservoirbehälter 5 ist zwar vorteilhaft, aber nicht notwendig. Das Material (Sand) 13 könnte auch mittels Bandförderer, Kipplaster o.a. zu einem Materialberg direkt an dem aus dem Boden ragenden Förderkasten 12 aufgeschüttet werden. Das Material würde dann selbstständig durch die Öffnungen 4 in den Förderkasten 12 "strömen". Alternativ könnte das Material 13 auch pneumatisch oder in ähnlicher Weise direkt in die Öffnungen 4 gefördert werden.

Claims

Patentansprüche

1. Rüttlervorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, die aufweist:

mindestens zwei Tiefenrüttler (1) die parallel zueinander und in einem gegenseitigen

Abstand (b) angeordnet sind,

einen Rahmen, der einen Förderraum (11) definiert und an dem die mindestens zwei Tiefenrüttler (1) angeordnet sind,

einen Förderkasten (12) zur Förderung von Säulenmaterial (13) in Längsrichtung durch den Förderraum (11), der Seitenwände (2), die sich in Längsrichtung erstrecken, und der Öffnungen (4) zum Zuführen von Säulenmaterial (13) in den Förderkasten (12) in wenigstens einer der Seitenwände (2) aufweist.

2. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Öffnungen (4) in Längsrichtung voneinander beabstandet sind.

3. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der an jedem Tiefenrüttler (1) ein Ver- längerung steil (3) angeordnet ist, das mit dem jeweiligen Tiefenrüttler (1) eine sich in einer Längsrichtung erstreckende Rüttellanze (10) bildet.

4. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Verlängerungsteile Verlängerungsrohre (3) sind, die einen Teil des Rahmens bilden.

5. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Rahmen durch die Seitenwände (2) und die Verlängerungsrohre (3) gebildet ist, so dass die Verlängerungsrohre (3) und die Seitenwände (2) den Förderkasten (12) bilden.

6. Rüttlervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Förderkasten (12) innerhalb des Förderraumes (11) relativ zu dem Rahmen in Längsrichtung bewegbar ist.

7. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Förderkasten (12) durch eine hydrauli- sehe Vorrichtung (18) in Längsrichtung relativ zu dem Rahmen bewegbar ist.

8. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der ein Vertikal vibrator mit dem Förderkasten (12) zum Vibrieren des Förderkastens (12) in Längsrichtung verbunden ist.

9. Rüttlervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der der Rahmen Förderraum- seitenwände (8) aufweist.

10. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 3 und 9, bei dem die Förderraumseitenwände (8) zwischen den Verlängerungsteilen (3) angeordnet und mit diesen fest verbunden sind.

11. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, bei der die Förderraumseitenwände (8) zu den Öffnungen (4) in dem Förderkasten (12) komplementäre Öffnungen (16) aufweisen. .

12. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 11, bei der eine Blende (21) an wenigstens einer Förderraumseitenwand (8) angeordnet ist, die in Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist und die zu den Öffnungen (16) in der Förderraumseitenwand (8) komplementäre Öffnungen (19) aufweist, wobei die Blende (21) selektiv in eine Verschlussstellung, in der die Blende (21) die Öffnungen (16) in den Förderraumseitenwand (8) verdeckt, und in eine Öffnungsstellung, in der die jeweiligen Öffnungen (16, 19) in der Blende (21) und der Förderraumseitenwand einander überdeckend angeordnet sind, bewegbar ist.

13 Rüttlervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, bei der der Förderkasten (12) bis in den Bereich von Spitzen (15) der Tiefenrüttler (1) verschiebbar sind.

14. Rüttlervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der Förderkasten

(12) über seine Länge einen konstanten Querschnitt senkrecht zur Längsachse aufweist.

15. Rüttlervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Öffnungen (4) in Längsrichtung in einem regelmäßigen Abstand angeordnet sind.

16. Rüttlervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Öffnungen (4) in zwei Seitenwänden so angeordnet sind, dass die Öffnungen in Längsrichtung alternierend in den beiden Seitenwänden vorgesehen sind.

17. Rüttlervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der innerhalb des Förderkastens (12) wenigstens eine Sprühdüse vorgesehen ist, die ein Fluid in Längsrichtung in Richtung der Tiefenrüttler ausstößt, und/oder der Förderkasten (12) zur Beaufschlagung mit Druckluft angepasst ist.

18. Rüttlervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist:

einen Reservoirbehälter (5) für Säulenmaterial mit einer Öffnung in der Unterseite des Reservoirbehälters (5), durch die sich der Förderkasten (12) in der Längsrichtung verschiebbar erstreckt.

19. Rüttlervorrichtung nach Anspruch 18, bei der der Reservoirbehälter (5) dazu angepasst ist, auf dem Bodenplanum zu stehen.