DE3815748A1 - Auf dem maekler eines baufahrzeuges verschiebbare vorrichtung zum einpressen und ziehen von profilen sowie verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine auf dem Mäkler eines Baufahrzeuges verschiebbare Vorrichtung zum Ein­ pressen und Ziehen von Profilen, Dielen odgl. mit einem Schlitten sowie einer der stirnseitigen Auf­ nahme des Profils dienenden Spannzange sowie Ver­ fahren zum Einpressen und Ziehen von Profilen.

Auf dem Gebiet des Tiefbaus ist es zum Einbrin­ gen von Profilen und/oder Erdbohrungen bekannt Teleskopmäkler einzusetzen, auf denen zum Einbrin­ gen oder Ziehen von Profilen ein Vibrator oder für die Herstellung von Erdbohrungen Bohrgetriebe ver­ schiebbar angeordnet sind. Der Einsatz von Teles­ kopmäklern ermöglicht das Zusammenschieben auf eine geringe, den Transport erleichternde Länge, die jedoch während der Arbeitsphase durch Ausein­ anderschieben wesentlich verlängert werden kann. Zur stirnseitigen Aufnahme des Profiles besitzt der Vibrator an seiner Unterseite eine Spannzange und ist über einen Schlitten auf dem Mäkler ver­ schiebbar. Neben der Gesamtlänge des Mäklers in ausgezogenem Zustand ist für die Qualität derar­ tiger Geräte von entscheidender Bedeutung, wel­ che maximale Anpresskraft in Längsrichtung der Profile aufgebracht werden kann, die bestimmt, welcher der durch Steine, extreme Bodenverfesti­ gungen odgl. erzeugten Widerstände während des Vortriebes des Profiles überwunden werden können. Die hierbei ausübbare Höchstkraft wird begrenzt durch die von Mäkler und Baugerät maximal aufnehm­ und abstützbaren Reaktionskräfte. Dies gilt ins­ besondere auch bei rein statischem Pressen, das in jüngster Zeit immer mehr an Bedeutung gewinnt, da die durch Vibrationen ausgelösten und übertra­ genen Schwingungen zu Folgeschäden in Form von Gebäuderissen, Störungen empfindlicher Anlagen, wie Computer odgl. Anlaß geben.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Schaffung sowohl einer Vorrichtung als auch eines Verfahrens zur Aufgabe gemacht, bei dem wesent­ lich größere Kräfte auf Profile, Dielen odgl. ausgeübt werden können.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung, bei der mehrere Spannzangen ne­ beneinanderliegend angeordnet sind, jede Spann­ zang an mindestens einem hydraulischen Zylinder befestigt ist und die einzelnen Spannzangen sowie die Zylinder der einzelnen Spannzangen unabhängig voneinander betätigbar sind.

Die zum Rammen der Profile benötigte abwärtsge­ richtete Kraft wird überwiegend durch den der je­ weiligen Spannzange zugeordneten Zylinder und in geringerem Umfang durch Verschieben der gesamten Vorrichtung auf dem Mäkler in an sich bekannter Weise erzeugt werden. Zum Ziehen der Profile keh­ ren sich die Kräfteverhältnisse um und werden ebenfalls durch den Zylinder und durch Verschie­ ben entlang dem Mäkler in entgegengesetzter Rich­ tung erzeugt. Entscheidend ist, daß durch Verwen­ dung mehrerer Spannzangen und durch deren unab­ hängige Steuerung voneinander ein einziges Profil bewegt wird, ein oder mehrere der benachbarten Profile bei raumfester Vorrichtung festgehalten werden, so daß auf diesem Wege die Reaktionskräf­ te abgeleitet werden können und nur noch zum ge­ ringen Teil über den Mäkler und zum Baufahrzeug weitergeleitet und dort kompensiert werden müssen. Durch sukzessives Bewegen jeweils eines einzigen Profiles und gleichzeitigem Festhalten der übrigen Profile lassen sich sämtliche Profile um einen be­ stimmten durch den maximalen Hub der Zylinder be­ grenzten Bereich verschieben. Durch Bewegung ent­ lang dem Mäkler lassen sich über den Maximalhub der Zylinder hinausgehende Verschiebungen erzeu­ gen. Der Vortrieb kann demzufolge in seiner Ge­ samtheit nach wie vor über die durch den Mäkler definierte Länge vorgenommen werden.

Anhand der im folgenden, beim Einpressen von Pro­ filen beschriebenen Arbeitsschritte werden Aufbau und Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung weiter verdeutlicht:

Als erstes werden mehrere, am Rammort bis zu einer geringen Tiefe im wesentlichen in vertikale Rich­ tung weisende Profile eingebracht, so daß sie ohne zusätzliche Abstützung aufgerichtet bleiben. Dann wird die Vorrichtung aufgesetzt und mit Hilfe der Spannzangen mehrere benachbarte Profile festgelegt. Die einzelnen Profile werden sukzessive und unter Beibehaltung des Klemmzustandes auch der nicht be­ wegten anderen Profile bis zum Maximalhub des Zy­ linders eingepreßt. Befinden sich sämtliche der in den Spannzangen der Vorrichtung befindlichen Profile in ihrer tiefsten Position, die dem unte­ ren Todpunkt des Kolbens entspricht, wird der Druck des hydraulischen Mediums auf Null gestellt, die gesamte Vorrichtung auf dem Mäkler soweit nach unten verschoben, bis der erste Kolben in etwa den oberen Todpunkt erreicht hat. Anschließend werden in vorbeschriebener Weise sukzessive die einzelnen Profile unter Festklemmen der übrigen Profile wiederum um eine durch den Maximalhub des Kolbens bestimmte Strecke vorgetrieben. Durch mehrmaliges Wiederholen dieser Verfahrensschritte läßt sich das Profil bis zu endgültigen Tiefe in das Erdreich einrammen.

Das Ziehen von Profilen geschieht in folgender Weise:

Zunächst wird die Vorrichtung auf mehrere Profile bei ausgefahrenen Zylindern aufgesetzt und fest­ geklemmt. Anschließend werden sukzessive die ein­ zelnen Profile unter Beibehaltung des Klemmzu­ standes mit Hilfe der Zylinder herausgezogen. Mit Erreichen des oberen Todpunktes sämtlicher Zylin­ der wird die Vorrichtung auf dem Mäkler nach oben verschoben und unter Nullstellung der Hydraulik die Kolben nach unten bewegt. Anschließend werden die vorbeschriebenen Schritte wiederholt und nach zyklischem Durchlaufen mehrerer Arbeitsvorgänge die Profile vollständig oder bis zu einer nur ge­ ringen Resttiefe herausgezogen. Der letztere Fall empfiehlt sich immer dann, wenn die Profile an einer Aufhängung befestigt und mit deren Hilfe abgelegt werden sollen, da zum Einfädeln die räumliche Fixierung von Vorteil ist.

In vorteilhafter Ausgestaltung wird die Anbrin­ gung von drei oder vier Spannzangen empfohlen. Der Vorteil der Verwendung von drei Spannzangen besteht in der kostengünstigen Herstellung und dem geringen Gewicht, andererseits ist das bei Betätigen insbesondere der beiden äußeren Zy­ linder um die Mittelachse sich ausbildende und zu kompensierende Kippmoment erheblich. Bei der Verwendung von vier oder mehr Spannzangen er­ reicht man eine wesentlich günstigere Abstützung.

Im Rahmen der Erfindung steht grundsätzlich frei, auf welche Art und Weise das Einfädeln der ein­ zelnen Profile in die Spannzangen vorgenommen wird. In einer konkreten Ausgestaltung weist hierzu die Vorrichtung einen auskragenden Arm auf, an dem die Aufhängung für ein Profil befe­ stigt ist und unterhalb der in der Verlängerung der Längsachse des (hängenden) Profiles eine mit der Kolbenstange in Verbindung stehende Anpreß­ vorrichtung angebracht ist. Das Einfädeln erfolgt dadurch, daß in an sich bekannter Weise die Auf­ hängung an dem zunächst liegenden Profil befe­ stigt und anschließend die Vorrichtung auf dem Mäkler bis zur vertikalen Ausrichtung nach oben verfahren wird. Neu ist, daß durch Betätigen des Zylinders die Anpreßvorrichtung abwärts be­ wegt wird, an der Stirnseite angreift und das Profil bis zu einer geringen Tiefe in den Bo­ den einpreßt. Der Einpreßort ist hierbei grund­ sätzlich beliebig. Anschließend wird die Auf­ hängung gelöst und das Profil von oben her mit Hilfe der Spannzange erfaßt und festgeklemmt. Dann erst wird das Profil durch das Baufahr­ zeug an den Einbringungsort transportiert und bis zu einer geringen Tiefe in das Erdreich ein­ getrieben. Die soeben beschriebenen Arbeits­ schritte werden für jedes Profil einzeln durch­ geführt. Erst dann, wenn eine gewisse Anzahl an Profilen auf diese Weise am Einbringungsort fest­ gelegt worden sind, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung aufgesetzt, an den Profilen festge­ klemmt und in der oben beschriebenen Weise der Vortrieb durchgeführt. Bei der soeben beschrie­ benen Einfädelmethode ist das Profil zweimal zur vertikalen Ausrichtung in den Boden zu pressen, um einmal von der Spannzange und zum anderen von der erfindungsgemäßen Vorrichtung stirnseitig erfaßt werden zu können. Zur Ausrichtung und zum Vortrieb des Profiles am Ort der Einbringung wird empfohlen, die mittleren Spannzangen der Vorrich­ tung einzusetzen, und durch Beaufschlagung des Zy­ linders und/oder Verschieben auf dem Mäkler den Vortrieb zu erzeugen. Bei Einsatz der mittleren Spannzangen sind die erzeugten Kippmomente ver­ gleichsweise gering.

Prinzipiell ist klarzustellen, daß der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung mögliche Vortrieb durch sukzessive Beaufschlagung der einzelnen Zylinder bei hinreichend lockerem Boden auch durch eine Verschiebung der gesamten Vorrich­ tung auf dem Mäkler selbst erfolgen kann. Nach­ dem die zur translatorischen Verschiebung auf dem Mäkler zur Verfügung stehenden Kräfte ver­ gleichsweise gering sind, verbietet sich die Verschiebung bei zunehmendem Vortriebswider­ stand. Die vorgeschilderter Vorgehensweise ver­ bleibt dann nur noch.

Zur besseren seitlichen Abstützung und zur Zwangs­ führung der Profile wird in einer zweckmäßigen Wei­ terbildung die Führung der Spannzangen bzw. Kol­ benstangen in Schienen vorgesehen.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind die von den Zylinderkammern und der Zufuhr des Hydraulikmediums dienenden Leitungen an eine so­ wohl die Durchflußmenge als auch die Frequenz be­ stimmende Steuerung angeschlossen. Sie erlaubt bei sich erhöhendem Vortriebswiderstand entweder eine Vibrations-, Pulsations- bzw. Schlagbewegung zu überlagern oder aber den statischen Vortrieb einzustellen und auf reinen Vibrations-, Pulsa­ tions- bzw. Schlagbetrieb umzustellen. Unter Vi­ bration sind bekanntermaßen Vortriebsverfahren zu verstehen, bei denen das Profil im eingeklemm­ ten Zustand und damit auch der darauf angeordnete "Vibrator" eine Auf- und Abwärtsbewegung in ra­ scher zeitlicher Abfolge erfährt. Man erhält ei­ nen sinusförmigen Kräfteverlauf in Längsrichtung des Profiles. Durch entsprechende Steuerung des Hydraulikmediums in den beiden sich gegenüberlie­ genden Zylinderkammern (doppelt wirkender Zylin­ der) läßt sich eine derartige Bewegung erreichen, wobei die maximal erzeugte Kraft durch die pro Halbschwingung der Zylinderkammer jeweils zuge­ führte Hydraulikmenge bestimmt wird und die Fre­ quenz durch die Schaltdauer der Steuerung festge­ legt wird. Wirkt eine periodische Kraft nur in Abwärtsrichtung wird bei eingeklemmtem Profil von Pulsationsbetrieb gesprochen. Ist das Profil in­ nerhalb der Spannzange gelöst und wird eine auf die Stirnfläche einwirkende Kraft erzeugt, erhält man Schlagbetrieb. In Abhängigkeit von den mit zunehmendem Vortrieb sich ändernden Bodenverhält­ nissen ist eine Umschaltung auf die einzelnen Be­ triebsarten auch bei erfindungsgemäßer Vorrich­ tung möglich. Zusätzlich kann der statischen Be­ wegung der Vibrations-, Pulsations- bzw. Schlag­ betrieb überlagert werden.

In diesem Zusammenhang wird empfohlen, den Druck in der oberen und/oder unteren Zylinderkammer zu erfassen und bei Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwertes auf Vibration und/oder Pulsation bzw. Schlagen umzuschalten. Bei Zufuhr einer bestimm­ ten Menge eines hydraulischen Mediums baut sich in der betrachteten Zylinderkammer so lange ein Druck auf bis die zum Vortrieb des Profiles benö­ tigte Kraft über den Kolben abgegeben wird. Seine Abwärtsbewegung verhindert einen weiteren Druck­ anstieg. Mit zunehmendem (abnehmendem) Vortriebs­ widerstand erhöht (verringert) sich der in der Zylinderkammer sich ausbildende Druck, der dem­ zufolge als Meßgröße für den Vortriebswiderstand genutzt werden kann. Durch Erfassen dieses (ma­ ximalen) Druckes läßt sich der Vortriebswider­ stand erfassen und bei Erreichen eines bestimmten Grenzwertes auf Vibration und/oder Pulsation und/ oder Schlagen umschalten bzw. überlagern. Die Vorrichtung ist dann in der Lage, automatisch auf den für den Vortrieb und für die Umweltbela­ stung günstigsten Betriebszustand bei optimalem Arbeitsergebnis umzuschalten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Beschrei­ bungsteil entnehmen, in dem anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher er­ läutert wird. Sie zeigt den Abschnitt eines Te­ leskopmäklers mit der darauf verschiebbar ange­ ordneter erfindungsgemäßer Preß- und Ziehvorrich­ tung in schematisch gehaltener Vorderansicht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist vier in vertikaler Richtung bewegbare Spannzangen 2 auf, an deren unterer Seite in strichpunktierter Li­ nienführung die jeweils zugehörigen Profile 3 angedeutet sind, woraus erkennbar wird, daß je­ der Spannzange 2 ein Profil 3 zugeordnet ist. Je­ de Spannzange 2 ist an der Unterseite der Kolben­ stange eines hydraulisch betätigten Zylinders 4 befestigt und kann hierdurch auf unterschiedliche Höhen eingestellt werden. Die Spannzangen 2 bzw. Teile des Zylinders 4 sind in vertikal verlaufen­ den Schienen 5 geführt. Die gesamte Vorrichtung ist auf dem aus einem Außen- 6 und einem Innen­ mäkler 7 teleskopartig zusammengesetzten Mäkler 8 verschiebbar, wobei die Kraftübertragung über von oben an der Vorrichtung angreifende Seilzüge 9 erfolgt. Die Abwärtsbewegung wird durch Schwer­ kraft ausgelöst und die Kraft nach oben durch Seilzüge 9 vermittelt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt neben­ einander angeordnete Profile 3 einzeln und suk­ zessive in das Erdreich einzubringen, wobei die übrigen, momentan nicht bewegten Zylinder der Abstützung unter Aufbringung der Reaktionskräfte dienen.

Claims (12)

1. Auf dem Mäkler eines Baufahrzeuges verschieb­ bare Vorrichtung zum Einpressen und Ziehen von Profilen, Dielen odgl. mit einem Schlitten sowie einer der stirnseiten Aufnahme des Profils die­ nenden Spannzange, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Spannzangen 2 ne­ beneinanderliegend angeordnet sind, jede Spann­ zange 2 an einem hydraulischen Zylinder 4 befe­ stigt ist und die einzelnen Spannzangen 2 sowie die Zylinder 4 der einzelnen Spannzangen 2 unab­ hängig voneinander betätigbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch drei oder vier Spannzangen 2.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Vorrichtung an einem auskragenden Arm die Aufhängung für das Profil 3 befestigt ist und un­ terhalb, in Verlängerung der Längsachse des Pro­ files 3 eine mit der Kolbenstange in Verbindung stehende Anpreßvorrichtung angebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch in Schienen 5 geführte Spannzangen 2 und/oder Kolben­ stangen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen zu den Zylinderkammern an eine sowohl die Menge als auch die Frequenz des beauf­ schlagenden Hydraulikmediumes bestimmenden Steue­ rung angeschlossen sind.

6. Verfahren zum Einpressen von Profilen unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zunächst mehrere Profile 3 am Ort ihrer Einbringung bis zu einer geringen Tiefe eingepreßt werden, dann die Vorrichtung aufgesetzt, mehrere Profile 3 mit Hilfe der Spannzange 2 eingeklemmt und die einzelnen Pro­ file 3 sukzessive bis zum Maximalhub des Zylin­ ders 4 eingepreßt werden, anschließend unter Rückstellung der Kolben die Vorrichtung 1 nach unten verschoben wird und durch erneutes, evtl. mehrmaliges Durchführen der vorbeschriebenen Ar­ beitsschritte die Profile 3 bis zur Endtiefe eingebracht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Profil 3 einzeln mit vorzugsweise einer der mittleren Spannzangen 2 erfaßt und durch Beaufschlagen des zugehörigen Zylinders 4 und/oder Verschieben auf dem Mäkler 8 in die Ausgangsposition gebracht wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Einfädeln in die Spannzange 2 das zunächst liegende Profil 3 an der Aufhängung befestigt, die Vorrichtung 1 auf dem Mäkler 8 bis zur ver­ tikalen Ausrichtung nach oben verfahren und über die zylinderbetätigte Anpreßvorrichtung in den Boden gepreßt wird und anschließend die Auf­ hängung gelöst und das Profil 3 durch die Spann­ zange 2 von oben erfaßt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung so angestellt wird, daß eine Vibrations-, Pulsations- bzw. Schlagbewegung ent­ steht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der oberen und/oder unteren Zylinderkammer er­ faßt und mit Überschreiten eines Grenzwertes die Steuerung auf Vibration, Pulsation bzw. Schlagen um- bzw. zu schaltet.

11. Verfahren zum Ziehen von Profilen unter Ver­ wendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß bei ausgefahrenen Kolben die Vorrich­ tung auf mehreren Profilen 3 festgeklemmt wird, dann sukessive die einzelnen Profile 3 bis zum Maximalhub des Zylinders 4 herausgezogen werden, anschließend unter Rückstellung der Kolben die Vorrichtung nach oben verschoben wird und durch erneutes evtl. mehrmaliges Durchführen vorbe­ schriebener Arbeitsschritte die Profile 3 voll­ ständig oder bis zu einer geringen Resttiefe her­ ausgezogen werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Heraus­ ziehen aus der Resttiefe mit Hilfe der Aufhängung vorgenommen wird.