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Dokumentenidentifikation DE4027596A1 12.03.1992
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Schmal- oder Schlitzwand in Erdreich
Anmelder Vibroflotation AG, Altendorf, CH
Erfinder Degen, Wilhelm S., Dipl.-Ing. (ETH), Zürich, CH;
Degen, Alexander, 8255 Schwindegg, DE
Vertreter Westphal, K., Dipl.-Ing.; Mußgnug, B., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., 7730 Villingen-Schwenningen; Buchner, O., Dr.rer.nat., Pat.-Anwälte, 8000 München
DE-Anmeldedatum 31.08.1990
DE-Aktenzeichen 4027596
Offenlegungstag 12.03.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.03.1992
IPC-Hauptklasse E02D 5/18
IPC-Nebenklasse E02D 5/38   
Zusammenfassung Verfahren zum Herstellen einer Schmal- oder Schlitzwand (42) in Erdreich (22) mittels einer Ramme (10) mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Rüttelrohren (I, II, III) und Führungsschwertern (28, 30, 32) zwischen den Rüttelrohren. Nach dem Eindringen der Ramme in das Erdreich wird während des Ziehvorgangs derselben Injektionsmaterial (40, 44) in die gebohrten Hohlräume verfüllt. Beim nächsten Arbeitsschritt wird die Ramme so in das Erdreich abgesenkt, daß das hinterste Rüttelrohr (I) in das noch weiche Injektionsmaterial (40) abgesenkt wird, das beim vorhergehenden Ziehen vom vordersten Rüttelrohr (III) eingeleitet wurde. Durch Überwachung der Stromaufnahme des Rüttelmotors am hintersten Rüttelrohr (I) und Regelung dieser Stromaufnahme auf einen minimalen Wert wird ein Herausfahren des hintersten Rüttelrohrs aus dem noch weichen Injektionsmaterial (40) verhindert. Dadurch wird die Dichtheit zwischen den aufeinander folgenden Abschnitten der Schmalwand (42) sichergestellt. Durch lückenloses Aneinanderschließen der von den einzelnen Rüttelrohren verfertigten Bahnen (40, 44) wird die Dichtheit jedes Wandabschnittes in sich gewährleistet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.

Aus der DE-OS 22 36 901 ist bereits ein derartiges Verfahren bekannt, wobei die hierzu verwendete Ramme drei von einem gemeinsamen Mäkler getragene Rüttelrohre mit Führungsschwertern nahe ihren unteren Enden aufweist. Bei dem bekannten Verfahren kann nicht sicher gewährleistet werden, daß die einzelnen in Erstellrichtung der Schmalwand aufeinander folgenden, jeweils durch ein Eindringen und Ziehen der Ramme verfertigten Wandabschnitte lückenlos aneinander anschließen, um eine durchgehend wasserdichte Schmalwand zu erzielen. Auch ein dichter Abschluß zwischen den jeweils von einem Rüttelrohr verfertigten Bahnen jedes Wandabschnittes ist nicht gwährleistet. Durch geringfügige Richtungsänderungen beim Eindringen der Ramme, die insbesondere durch ungleichmäßige Beschaffenheit des Erdreichs hervorgerufen werden können, können Spalte zwischen den aufeinander folgenden Wandabschnitten bwz. Bahnen auftreten, deren Vorhandensein nicht oder erst nach Fertigstellung der Schmalwand infolge des Durchsickerns von Wasser oder anderen Flüssigkeiten festgestellt werden kann.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren angegeben werden, durch das ein dichtes gegenseitiges Anschließen der nacheinander hergestellten Abschnitte einer Schmalwand oder einer dickeren Schlitzwand sowie zwischen den einzelnen Bahnen jedes Wandabschnittes sicher gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Durch das Einführen des jeweils hintersten Rüttelrohres in die noch weiche Injektionsmasse, beispielsweise Beton oder dgl., des beim vorhergehenden Eindringvorgangs der Ramme durch das vorderste Rüttelrohr gebohrten und verfüllten Bohrloches findet die Rüttelbewegung dieses hintersten Rüttelrohres, so lange es das Bohrloch nicht seitlich verläßt, nur einen sehr geringen Widerstand. Dieser geringe Widerstand gegen die Rüttelbewegung entspricht einer verhältnismäßig kleinen Stromaufnahme des zugehörigen Rüttelmotors. Sobald aber das hinterste Rüttelrohr durch zu große Verschiebung der Ramme oder durch Schrägstellung derselben an eine der durch das angrenzende Erdreich gebildeten festeren Wände gelangt, steigt die Stromstärke des vom Rüttelmotor aufgenommenen Stromes sprungartig an. Durch sofortige Korrektur der Lage und/oder Eindringrichtung der Ramme wird sodann die Stromaufnahme wieder auf einen minimalen Wert gebracht, wodurch sichergestellt ist, daß ein dichter Anschluß des durch die beiden vorderen Rüttelrohre und die Führungsschwerter erzeugten Wandabschnitts am vorher hergestellten Wandabschnitt erzielt wird. Durch den lückenlosen Anschluß der einzelnen Bahnen wird darüber hinaus auch die Dichtigkeit innerhalb jedes Abschnitts gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bereits mit nur zwei von einem Mäkler getragenen Rüttelrohren durchführen. Bevorzugt wird die Verwendung von drei Rüttelrohren, jedoch ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt, sondern kann auch zur gleichzeitigen Erstellung längerer Schmal- oder Schlitzwandabschnitte noch mehr parallele Rüttelrohre an einem gemeinsamen Mäkler ohne wesentliche Nachteile verwenden.

Das Halten der Stromaufnahme auf einem Minimalwert kann sowohl durch visuelles Überwachen eines Strommeßgerätes am Fahrersitz des den Mäkler tragenden Fahrzeugs bzw. Krans und Auslösen von mechanischen Korrektureinrichtungen, oder aber gemäß Anspruch 2 durch selbsttätige Überwachung mittels dem Fachmann an sich geläufiger Regeleinrichtungen vorgenommen werden.

Der Austritt von Injektionsmaterial des hintersten Rüttelrohrs beim Ziehen regelt sich meist von selbst durch die herrschenden Druckverhältnisse. Um aber ein Überquellen von Injektionsmaterial und einen zu hohen Druckanstieg beim hintersten Rüttelrohr zu vermeiden, kann gemäß Anspruch 3 auch der Austritt von Injektionsmaterial zumindest vorübergehend, beispielsweise gegen das obere Ende des Ziehvorgangs hin, gesperrt werden.

Gemäß Anspruch 4 kann die Überwachung der Stromaufnahme am Motor des hintersten Rüttelrohrs auch durch Registrierung mittels eines Schreibers, z. B. eines Ampere-Tiefenschreibers, erfolgen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gemäß Anspruch 5 eine Ramme mit mindestens zwei, vorzugsweise drei Rüttelrohren vorgeschlagen, wobei zweckmäßigerweise nur in den Zwischenräumen zwischen je zwei Rüttelrohren mit ihren seitlichen Enden Führungsschwerter vorgesehen sind, die zur Aufnahme der differenziellen Schwingung der Rüttler entweder über eine flexible Gummi-Metallbüchse oder durch Überlappung miteinander verbunden sind. Bei drei Rüttelrohren hat also nur das mittlere je ein nach vorn und hinten weisendes Führungsschwert, während das vordere Rüttelrohr nur ein nach hinten und das hinterste nur ein nach vorn weisendes Führungsschwert besitzt. Durch die Überlappung wird ein lückenloses Aneinanderschließen der ausgepreßten Injektionsmaterialien gewährleistet. Die seitlichen Enden oder Ränder können nach Anspruch 6 mit einer Art von Nut- und Federführung ineinandergreifen, so daß die Rüttelrohre stets etwa in einer Ebene gehalten werden.

In bestimmten Fällen können nach Anspruch 7 die ineinandergreifenden Führungsschwerter auch vollständig aneinander festgelegt sein, so daß vorzunehmende Richtungskorrekturen der Ramme stets auf sämtliche Teile derselben gleichmäßig übertragen werden.

Während es bei gewissen Bodenarten genügt, wenn die Führungsschwerter Hohlräume erzeugen, die dann durch das aus den Rüttelrohren austretende Injektionsmaterial mitverfüllt werden, können gemäß Anspruch 8 in besonderen Fällen auch die Führungsschwerter an die Zuführeinrichtungen für das Injektionsmaterial angeschlossen sein und Düsen zur Einleitung des Injektionsmaterials aufweisen.

Die Eindringgeschwindigkeit eines Rüttelrohrs in den Untergrund ist umso größer, je kleiner sein Durchmesser, je größer seine Rüttelfrequenz und je größer seine Schwingungsamplitude ist. Bisher bekannte Rüttelrammen wurden sowohl auf Eindringgeschwindigkeit als auch auf Verdichtungswirkung optimiert. Für die Verdichtung ist aber ein großer Durchmesser und eine kleine Frequenz wünschenswert. Üblicherweise wurden daher im Stand der Technik für die Rüttelrohre Durchmesser im Bereich von 350-400 mm, eine Rüttelamplitude von 8-23 mm und eine Rüttelfrequenz von etwa 1000 U/min gewählt. Gemäß Anspruch 9 läßt sich die Gesamtwirkung der Rüttelramme bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wesentlich verbessern, wenn der Durchmesser eines Rüttelrohrs im Bereich von etwa 200-250 mm, vorzugsweise 230 mm, die Rüttelamplitude im Bereich von etwa 7-8 mm und die Rüttelfrequenz im Bereich von etwa 3600-4000 U/min gehalten wird.

Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeipiel der Erfindung für die Erstellung einer Schmalwand näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch das Erdreich während des Eindringens einer erfindungsgemäßen Rüttelramme in dasselbe und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Die allgemein mit 10 bezeichnete Ramme wird von einem Mäkler 12 getragen, der in nicht gezeigter Weise an einem Quermast 14 eines Krans 16 mit Führerhaus 18 hängt. Der Kran 16 fährt auf der Oberfläche 20 des Erdreichs 22 arbeitsschrittweise in Arbeitsrichtung 24 vorwärts.

Die Ramme 10 weist einen am Mäkler 12 in vertikaler Richtung verschiebbaren Rahmen 26 auf, welcher drei parallele Rüttelrohre I, II, III trägt. Jedes Rüttelrohr weist in seinem Inneren an sich bekannte Zuführeinrichtungen für Injektionsmaterial sowie Rüttelmotoren mit deren elektrischen Zuleitungen auf. Die unteren Enden der Rüttelrohre I, II, III sind in ebenfalls an sich bekannter Weise konisch ausgebildet. Das mittlere Rüttelrohr II weist je ein nach vorne und nach hinten weisendes Führungsschwert 28 nahe seinem unteren Ende auf, während das vordere Rüttelrohr III nur ein nach hinten weisendes Führungsschwert 30 und das hintere Rüttelrohr I nur ein nach vorn weisendes Führungsschwert 32 trägt. Wie aus der schematischen Darstellung der Fig. 2, in der alle Einzelheiten im Innern der Rüttelrohre weggelassen sind, ersehen werden kann, greifen die seitlichen Enden 34 der Führungsschwerter 30 und 32 in entsprechende Rillen 36 der Führungsschwerter 28 und sind mit diesen verschweißt oder lose in denselben geführt.

Der in Fig. 1 festgehaltene Zeitpunkt des Verfahrens zeigt die Ramme 10 während der Eindringphase in Richtung des Pfeils 38. Beim vorangehenden Ziehen der Ramme 10 wurden durch die drei Rüttelrohre die drei mit 40 bezeichneten Bahnen der bisher erstellten, allgemein mit 42 bezeichneten Schmalwand gebohrt und über nicht dargestellte Zuleitungen und Düsen nahe den unteren Enden der Rüttelrohre I, II, III und Führungsschwerter 28, 30, 32 mit Injektionsmaterial verfüllt, während von den Führungsschwertern 28, 30, 32 zwei dazwischenliegende Bahnen 44 gebohrt und mit Injektionsmaterial verfüllt wurden. Nach Beendigung des Ziehens wurde der Kran 16 in Arbeitsrichtung 24 so weit vorwärts gefahren, daß sich die hinterste Ramme I über der vordersten Bahn 40 befindet. Hierauf beginnt die Eindringbewegung der Ramme 10 in Richtung des Pfeils 38. Die vorderen Rüttelrohre II und III dringen dabei mit ihren Führungsschwertern in das Erdreich 22 ein, während das hinterste Rüttelrohr I in die vorderste Bahn des noch weichen Injektionsmaterials abgesenkt wird. Das zugehörige Führungsschwert 32 dringt dabei teilweise auch in Erdreich 22 ein. So lange das Rüttelrohr I innerhalb der Bahn 40 verbleibt, ist die Stromaufnahme am zugehörigen Rüttelmotor gering. Sie steigt aber sofort stark an, wenn das Rüttelrohr I aus der Bahn 40 des noch weichen Injektionsmaterials herausfährt und in dichtes Erdreich 22 gerät. Bei Feststellung eines Stromanstieges wird daher sofort eine Richtungskorrektur der Ramme 10 vorgenommen, so daß das hinterste Rüttelrohr I wieder in weiches Injektionsmaterial abgesenkt wird. So kann stets eine einwandfreie Überlappung der aneinderandergrenzenden Abschnitte der Schmalwand 42 gewährleistet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Herstellen einer Schmal- oder Schlitzwand in Erdreich mittels einer Ramme mit mindestens zwei von einem gemeinsamen Mäkler getragenen, mit je einem elektrischen Rüttelmotor versehenen Rüttelrohren, die nahe ihrem unteren Ende in Richtung der Schmal- oder Schlitzwand verlaufende Führungsschwerter aufweisen und nach dem Eindringen in das Erdreich wieder gezogen werden, wobei während des Ziehens durch Öffnungen der Rüttelrohre und/oder Führungsschwerter ein aushärtendes Injektionsmaterial in die entstehenden Hohlräume des Erdreichs eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ziehen beim erneuten, in Erstellungsrichtung der Schmal- oder Schlitzwand versetzten Eindringen in das Erdreich das in Erstellungsrichtung hinterste Rüttelrohr in das noch nicht ausgehärtete Injektionsmaterial eingeführt wird, das den beim vorangehenden Eindringen vom vordersten Rüttelrohr erzeugten Hohlraum ausfüllt, daß während des Eindringens der Ramme die Stromaufnahme des Rüttelmotors des hintersten Rüttelrohrs gemessen wird, daß die gemessene Stromaufnahme mittels Korrektur der Lage und/oder Eindringrichtung der Ramme auf einem Minimalwert gehalten wird, und daß die von den einzelnen Rüttelrohren erzeugten und mit Injektionsmaterial verfüllten Hohlräume lückenlos aneinander anschließen.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Minimalwert selbsttätig eingeregelt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt von Injektionsmaterial aus dem hintersten Rüttelrohr beim Ziehen der Ramme zeitweise gesperrt wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessene Stromaufnahme mittels eines Schreibers registriert wird.
  5. 5. Ramme zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche mindestens zwei von einem gemeinsamen Mäkler getragene Rüttelrohre mit in Richtung der Schmal- oder Schlitzwand verlaufenden Führungsschwertern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsschwerter (28, 30, 32) in den Zwischenräumen zwischen je zwei Rüttelrohren (I, II, III) angeordnet sind und daß die seitlichen Enden der im gleichen Zwischenraum angeordneten Führungsschwerter (28, 30; 28, 32) entweder über eine flexible Gummi-Metallbüchse oder durch gegenseitige Überlappung miteinander verbunden sind.
  6. 6. Ramme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das seitliche Ende (34) eines Führungsschwertes (30, 32) in einer Rille (36) am seitlichen Ende des zugehörigen Führungsschwertes (28) aufgenommen ist.
  7. 7. Ramme nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die ineinandergreifenden Enden (34, 36) aneinander festgelegt sind.
  8. 8. Ramme nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei Düsen zur Einleitung von Injektionsmaterial an den unteren Enden der Rüttelrohre (I, II, III) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß Düsen zur Einleitung von Injektionsmaterial auch an den unteren Enden der Führungsschwerter (28, 30, 32) vorgesehen sind.
  9. 9. Ramme nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rüttelrohre (I, II, III) einen Durchmesser von etwa 200-250 mm, eine Rüttelamplitude von etwa 7-8 mm und eine Rüttelfrequenz von etwa 3600-4000 U/min besitzen.






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