APPARATUS FOR INSERTING AND/OR WITHDRAWING A CONSTRUCTION PROFILE

Abstract: An apparatus for inserting and/or withdrawing a construction profile in the form of trench sheeting, sheet-piling elements or the like into or out of the ground, having an oscillatory system which is designed as a vibratory hammer and consists of an exciter which is mounted in a housing via spring elements and can be vibrationally connected by means of a clamping device to the construction profile to be moved. According to the invention: a) the clamping device (3) is mechanically connected to two impact surfaces (7, 8) which are at a distance apart, and the housing (2) is fastened so as to be displaceable relative to the impact surfaces (7, 8); b) the distance between the percussive surfaces of the exciter and the impact surfaces (7, 8) can be limited by adjustable stops (13, 14), and c) the exciter (1) can be restrained with the clamping device (3), and the housing (2) is designed in such a way that it can be acted upon by a variable static force in the respective direction of movement of the construction profile (4). The adjustable stops (13, 14) for limiting the spring travel of the springs which are active between the exciter (1) and its housing (2) each consist of a screw bolt which is provided with lock-nuts. Apart from the function as a vibrator known per se, the apparatus can be used as a hammer or vibrator, depending on how this is called for by the ground conditions, under constant clamping and thus guidance of the construction profile in the pulling or thrust direction while maintaining a statically acting force. The adjustable stops enable the system to be optimised, and the damping plates provide for a corresponding reduction in wear and noise. <IMAGE>

Description: BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einbringen und/oder Herausziehen von Bauprofilen in Form von Kanaldielen, Spundwandelementen oder dergleichen, in das oder aus dem Erdreich, mit einem als Vibrohammer ausgebildeten schwingungsfähigen System, bestehend aus einem über Federelemente in einem Gehäuse gelagerten Erreger, welcher mittels einer Klemmvorrichtung mit dem zu bewegenden Bauprofil schwingungsmässig verbindbar ist. Zum Eintreiben von Spundwänden, Kanaldielen oder allgemein Rammprofilen werden Vibratoren oder Rammen verwendet, welche auf einem Führungsgestell oder Mäkler verschiebbar angeordnet sind. Das einzutreibende Ramm- oder Bauprofil wird von einer Klemmvorrichtung erfasst und unterhalb des Vibrators festgelegt. Eine solche Vorrichtung geht beispielsweise aus der DE-OS 33 38 144 hervor. Es sind auch Klemmvorrichtungen bekannt, welche eine durchgängige Profileinführung aufweisen, so dass das Bauprofil mit Hilfe einer Hebevorrichtung in die Profileinführung gehoben und durchgefahren wird, bis es zum Erdreich die erforderliche Höhe erhält, um eingetrieben werden zu können. Während des Arbeitsvorganges rückt die Klemmvorrichtung beim Einführen des Bauprofils in das Erdreich sukzessive bis zum oberen Ende des Bauprofils vor. Es sind ferner Vibrationssysteme bekannt, welche auch als Schlaghammer eingesetzt werden können, in dem die Spannvorrichtung geöffnet wird und auf das obere Ende des Bauprofils schlägt. Auf diese Weise lassen sich die Stahlprofile zwar schlagend in das Erdreich einbringen, jedoch nicht aus dem Erdreich austreiben. Aber gerade hierzu werden oftmals grössere Kräfte benötigt, weil die Haftung zwischen Bauprofil und Erdreich im Laufe der Zeit, in der sich ein Bauprofil im Erdreich befindet, durch Korrosion, Rostentwicklung, Verdichtung des Bodens und dergleichen zunimmt. Um den grösseren Energieaufwand beim Herausziehen des Bauprofils, insbesondere zur Überwindung der grossen Haftreibung, aufbringen zu können, bedingen die bekannten Systeme zusätzliche Hilfsmittel, wie z.b schwere reine Schlagsysteme, grosse Freireiter, spezielle Hubvorrichtungen und dergleichen. Neben den zusätzlichen Kosten für die Geräte, dem zusätzlichen An- und Abtransport und die Arbeitszeit, ergeben sich noch weitere Nachteile. So ist der Einsatz derartiger Geräte aufgrund der örtlichen Gegebenheiten, insbesondere bei Bauten in der Stadt, oftmals nicht oder nur sehr schwer möglich. Ferner ist der Einsatz solcher Geräte mit einer grossen und störenden Lärmentwicklung verbunden. Wird ein Bauprofil in das Erdreich getrieben, so haftet seine Oberfläche an den angrenzenden Flächen des Erdreiches. Für die Überwindung dieser Haftreibung ist eine bestimmte Energie erforderlich. Geht die Haftreibung in eine gleitende Reibung über, weil auf den Körper ausreichende Kräfte ausgeübt werden, so ist der nunmehr aufzubringende weitere Energieaufwand erheblich geringer. Gelänge es daher auf den einzutreibenden Körper eine so grosse Kraft auszuüben, dass die Haftreibung nur einmal überwunden werden muss und sodann der Zustand der gleitenden Reibung aufrechterhalten wird, so wäre der erforderliche gesamte Energieaufwand äusserst gering. Aus diesen Gründen arbeitet ein Schlaghammer mit einem grösseren Wirkungsgrad als ein Vibrator, da die Wege des einzutreibenden Bauprofils pro Schlag grösser sind als bei einem Vibrator und bei jedem Übergang von der Haftreibung in die gleitende Reibung eine relativ hohe Energie aufgebracht werden muss. Die Erfindung geht von dieser Erkenntnis aus. Aus der Praxis ist es bekannt, bei Schwierigkeiten während der Einbringungsarbeiten zusätzlich zum Schlaghammer oder Vibrator die statische Kraft eines Löffelbaggers zu verwenden, in dem der Löffelbagger auf eine mit dem Bauprofil verbundene Plattform drückt. Dies sind jedoch nur behelsfmässige Massnahmen, um das oben beschriebene Prinzip zur Anwendung zu bringen. Diese setzen voraus, dass erstens ein Löffelbagger oder dergleichen vorhanden ist und dass für ein solches Gerät ein entsprechender Angriffpunkt für die Ausübung seiner Kraft auf das Bauprofil vorgesehen ist. Es ist auch bereits bekannt, bei einem Schwingungssystem wie beispielsweise einem Vibrator, den Schwingungsfedern eine Vorspannung in eine bestimmte Schwingungsrichtung zu geben, um zusätzlich eine Kraft in die gewünschte Richtung ausüben zu können. Bei einer zu grossen Vorspannung wird jedoch das Schwingungssystem ungünstig beeinflusst und sein Wirkungsgrad wird dadurch erheblich herabgesetzt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde bei einer Vorrichtung der eingangs aufgeführten Art zusätzlich zur aufgeprägten Schwingungsenergie Mittel vorzusehen, mit denen unabhängig und ohne ungünstige Beeinflussung des Schwingungssystems oder der Schwingungssysteme eine veränderbare und dem Bedarf anpassbare statische Kraft auf das einzuführende oder herauszuziehende Bauprofil kontinuierlich ausgeübt werden kann, sodass der Wirkungsgrad der Vorrichtung unter Einsparung von Energie erheblich gesteigert werden kann. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde Mittel anzugeben, um mit Hilfe eines Vibrohammers Schlagkräfte in Zugrichtung eines Bauprofils zu erzeugen, so dass im Erdreich befindliche und fest haftende Bauprofile durch Schlagkräfte in Kombination mit statischen Kräften herausgezogen werden können. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach der Erfindung dadurch, dass bei der eingangs aufgeführten Vorrichtung a) die Klemmvorrichtung mit zwei voneinander beabstandeten Schlag flächen mechanisch verbunden, und das Gehäuse zu den Schlagflächen verschiebbar befestigt ist; b) der Abstand der schlagübertragenden Flächen des Erregers zu den Schlagflächen durch verstellbare Anschläge begrenzbar ist, und c) der Erreger mit der Klemmvorrichtung verspannbar und das Gehäuse mit einer veränderbaren statischen Kraft in jeweiliger Bewegungs richtung des Bauprofils beaufschlagbar ausgebildet ist. Durch diese Massnahme nach der Erfindung gelingt es sowohl eine veränderbare statische Kraft als auch eine durch das Schwingungssystem oder den Hammer erzeugte dynamische Kraft unabhängig voneinander dem einzuführenden oder herauszuziehenden Bauprofil aufzuprägen. Der Federweg der Federn des Erregers lässt sich ferner für jeden Anwendungsfall günstig gestalten. Hierbei wird die Schwingungsfähigkeit der Federn zwar teeinflusst, aber durch die Möglichkeit der Einstellung des Federweges lässt sich eine bezogen auf die zusätzlich erzielten Kräfte maximale Lösung erreichen. Nach der Erfindung sind die Schlagflächen in vorteilhafter Weise als Schlagplatten ausgebildet, welche durch Gestänge voneinander beabstandet sind. Durch diese Massnahme nach der Erfindung gelingt es die unterschiedlichen Kräfte, nämlich die dynamischen Kräfte vom Erreger und die statischen Kräfte von einem fluidischen, beispielsweise hydraulischen System unabhängig voneinander dem Bauprofil über die Klemmvorrichtung aufzuprägen. In vorteilhafter Weise weist der Erreger an den den Schlagfläche oder Schlagplatten gegenüberliegenden Enden Schlag-Dämpfungselemente auf, so dass sowohl die von einem Vibrohammer erzeugten und übertragenen Schwingungen als auch die bei entsprechender Umschaltung bewirkten Schläge akustisch gedämpft werden, wobei die auftretenden Schwingungsverluste äusserst gering sind. Diese Schlag-Dämpfungselemente bestehen vorteilhaft jeweils aus einer Holzplatte oder aus Materialien mit ähnlichen Dämpfungseigenschaften. Die das Gehäuse beaufschlagenden statischen Kräfte werden in einer Ausführungsform der Erfindung mit Hilfe eines Mäklers oder Baggerauslegers bewirkt. Sie können aber auch von irgend einer anderen fluidischen Anlage, vorzugsweise einer hydraulischen Anlage erzeugt werden. Die hierzu benötigten Energien sind äusserst gering. Die verstellbaren Anschläge zur Begrenzung des Federweges der Federn, welche zwischen den Schlag-Dämpfungselementen und dem Gehäuse oder der Tragkonstruktion wirksam sind, bestehen jeweils aus einem Schraubbolzen, welcher mit Sicherungsmuttern versehen ist. Der Anschlagabstand und damit der Federweg lassen sich somit in einfacher Weise verändern und zwar sowohl für Kräfte in Einführungsrichtung als auch in Zug richtung. Das Gehäuse ist mit Hilfe mindestens einer Gleitführung, welche Lagerbuchsen aufweist, mit dem Gestänge gleitbar verbunden. Hierdurch ist eine sichere Bewegung des schwingungsfähigen Systems gegeben, ohne dass es zu Verkantungen oder dergleichen kommen kann. Die Amplituden des schwingungsfähigen Systems sind ferner verstellbar ausgebildet, so dass das System allen in der Praxis vorkommenden Anforderungen gerecht werden kann. Das Verhältnis der aufgeprägten statischen Kraft zum Verhältnis der aufgeprägten dynamischen Kraft lässt sich auf diese Weise verändern. Hierbei ist es auch möglich, nur eine statische Kraft wirken zu lassen, welche bei entsprechender Bodenbeschaffenheit ausreichend sein kann, um ein Bauprofil in das Erdreich eintreiben zu können. Entsprechendes gilt auch für den umgekehrten Vorgang des Herausziehens eines Bauprofils. Die auf das Gehäuse oder die Tragkonstruktion wirkenden statischen Kräfte können nach der Erfindung nach Einleitung eines Bewegungsvorganges des Bauprofils innerhalb einer festlegbaren Schwankungsbreite konstant gehalten werden, so dass der oben geschilderte Vorgang erreicht werden kann. Auf diese Weise kann ein einzufahrendes Bauprofil in dem Bereich der gleitenden Reibung gehalten werden, wodurch die geringste Energiemenge benötigt wird. Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen: FIGUR 1 eine Vorderansicht der Schlagvorrichtung und FIGUR 2 eine Seitenansicht nach Figur 1. In beiden Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Erreger 1 befindet sich in einem Gehäuse 2, in dem er durch nicht näher dargestellte Federelemente derart federnd gelagert ist, dass er in Vertikalrichtung Schwingungen ausführen kann. Das Gehäuse 2 weist eine Säulen- oder Gleitführung 12 auf, die entlang mehrerer Führungssäulen verschieblich gelagert ist. Zweckmässigerweise sind vier derartige Führungssäulen 11 vorgesehen. Die Führungssäulen 11 sind an ihre Enden mit Schlagplatten 7 und 8 verschraubt. Oberhalb der oberen Schlagplatte 7 befindet sich eine hydraulische Vorrichtung mit einem aus- und einfahrbaren Hydraulikzylinder 15. Die hydraulische Vorrichtung kann auch als eine Verspanneinrichtung ausgebildet sein. Die untere Schlagplatte 8 ist mit der als Spannzange ausgebildeten Spannvorrichtung 3 integriert, beispielsweise verschweisst. In der Spannvorrichtung 3 ist ein Bauprofil 4 in verspanntem Zustand dargestellt. Der Erreger l weist eine obere und eine unter Dämpfungsplatte 9 bzw. 10 aus Holz auf. Mit dem Gehäuse 2 sind einstellbare Anschläge 13 und 14 verbunden. Der untere Anschlag 13 legt die Schwingungsamplitude der unteren Dämpfungsplatte fest und der obere Anschlag 14 die Amplitude der oberen Dämpfungsplatte 9. Mit dem Bezugszeichen 16 ist eine Mäklerführung angedeutet und 5 bezeichnet die Zugrichtung nach oben und-6 entsprechend nach unten. Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Erfindung gestaltet sich wie folgt. Soll ein Stahlprofil 4 durch Vibrieren und Schlagen in die Erde getrieben werden, wird es von der Spannvorrichtung 3 erfasst und mittels einer nicht näher dargestellten hydraulischen Einrichtung verklemmt. In Zugrichtung 6 wird einestatische Kraft auf das Gehäuse 2 ausgeübt, wodurch der einstellbare Anschlag 13 bis zur Schlagplatte 8 geführt wird. Die weiter anliegende statische Kraft wird über die Schlagplatte 8 und Klemmvorrichtung 3 auf das Stahlprofil übertragen und treibt dieses in das Erdreich. Wird nun der Hydraulikzylinder 15 ausgefahren, so wird durch seine Kolbenstange der Erreger 1 zwischen der oberen und unteren Schlagplatte 7 und 8 verspannt, so dass beim Einschalten des Erregers 1 seine Schwingungsenergie über die untere Schlagplatte 8 und Klemmvorrichtung 3 dem unter statischem Druck stehenden Bau- oder Stahlprofil 4 übertragen wird, so dass eine Überlagerung der Kräfte stattfindet. Durch die Verspannung des Erregers -1 zwischen der oberen und unteren Schlagplatte 7 und 8 wird somit der Zustand-"Vibrieren" wie bei einem normalen Vibrohammer erreicht. Der Antrieb des aus mehreren Unwuchten bestehenden Erregers erfolgt mittels eines nicht näher dargestellten Hydromotors, eines Elektromotors oder dergleichen. Wird nunmehr der Hydraulikzylinder 15 eingefahren, so wird damit seine Verspannung zwischen den Schlagplatten 7 und 8 aufgehoben und der Erreger kann als Hammer arbeiten. Auch hierbei bleibt die statisch wirkende Kraft erhalten und das Gehäuse wird dem Bauprofil unmittelbar nachgeführt, so dass die statische Kraft praktisch ständig anliegt. Die Vorrichtung nach der Erfindung fasst sich in allen beschriebenen Funktionen, nämlich Vibrieren, Schlagen und Einwirkung einer statischen Kraft, auch einsetzen, um auf ein Bauprofil eine entsprechende Zugkraft auszuüben. Hierzu wird in Zug richtung 5 eine statische Kraft ausgeübt, welche über das Gehäuse 2 wirkt und seinen Anschlag 14 gegen die Schlagplatte 7 drückt. Diese Kräfte werden über die Führungssäulen 11 und Klemmvor richtung 3 auf das Bauprofil 4 übertragen. Wird in diesem Zustand der Erreger eingeschaltet, so kann dieser nach unten frei schwingen und schlägt bei seiner Aufwärtsbewegung mit seiner oberen Dämpfungsplatte 9 gegen die obere Schlagplatte 7 und wirkt somit als Hammer, dessen Schlag auf das Bauprofil 4 übertragen wird. Die statisch wirkende Kraft bleibt dabei erhalten bzw. wird mit jeder Aufwärtsbewegung des Bauprofils unmittelbar nachgestellt und auf die vorbestimmte Grösse geregelt. Wird der Erreger, wie oben bereits beschrieben, durch Herausfahren der Kolbenstange des Hydraulikzylinders 15 vertikal verklemmt, so kann die Vorrichtung als Vibrator arbeiten, wobei auch hierbei die statische Kraft aufrechterhalten werden kann. Neben der ansich bekannten Funktion als Vibrator kann die Vorrichtung unter ständiger Verklemmung und damit Führung des Bauprofils in Zugoder Druckrichtung unter Aufrechterhaltung einer statisch wirkenden Kraft als Hammer oder Vibrator eingesetzt werden, je nach dem wie die Bodenverhältnisse dies verlangen. Die verstellbaren Anschläge ermöglichen die Optimierung des Systems und die Dämpfungsplatten sorgen für eine entsprechende Verschleiss- und Geräuschminderung.

Claims: Apparatus for the placing and/or extraction of building sections (4) in the form of stanchions or piles in or out of the ground, with a vibro-hammer oscillating system, comprising an oscillator mounted above springs and housed in a casing (2), which can be connected by means of a clamping device (3) oscillatorily to the section to be moved (4), the clamp (3) being mechanically connected to two spaced apart impact plates (7, 8) and the casing (2) being movably mounted relative to the impact plates (7, 8) whereby the distance of the impact surfaces of the oscillator from the impact plates (7, 8) can be regulated by means of adjustable stops (13, 14), characterised in that the oscillator (1) can be biassed relative to the clamp (3) by means of a hydraulic device (15) and the casing (2) with a variable static force that can be applied by means of a linking guide can be driven in the relevant direction of movement (5 or 6) of the building section (4). Apparatus according to Claim 1, characterised in that the impact surfaces (7, 8) are in the form of impact plates, which are positioned apart by means of rods (11). Apparatus according to Claim 2, characterised in that the opposite ends of the oscillator (1) are fitted with shock absorber elements (9, 10). Device according to Claim 1, 2 or 3, characterised in that the adjustable stops (13, 14) controlling the compression of the springs that operate between the oscillator (1) and its casing (2) comprise a screw bolt fitted with safety nuts. Apparatus according to Claim 3 or 4, characterized in that the shock absorbers (9, 10) comprise wooden plates. Apparatus according to any of the preceding claims, characterized in that the casing (2) is slidably mounted on a rod (11) by means of at least one slide guide (12) in a tubular housing. Apparatus according to any of the preceding claims, characterized in that the static forces exerted on the clamp via the casing following a stroke of the oscillator on the building section (4) are constant within a specified range of oscillation.

Inventors: WUEST, BURKHARD, Wüst, Burkhard
Applicants: HUTZ, HORST GUENTER
Application year: 1987
Main classification: E02D13
IPC codes: E02D13