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Verfahren zur Durchführung von Gründungen in körnigem Boden und in Schüttungen grosser
Mächtigkeit.
Die Erfindung bezieht sich auf die Durchführung von Gründungen in gewachsenem körnigem Boden oder in Schüttungen grosser Mächtigkeit, wobei der Boden oder die Schüttung der Wirkung des Rüttelns bei gleichzeitiger Erzeugung eines durch den Baugrund oder die Schüttung aufsteigenden Wasserstromes ausgesetzt wird.
Man hat bereits Böden oder Schüttungen aus Sand und Kies durch Rüttelbehandlungen der obengenannten Art verdichtet. Man hat mit diesen Massnahmen auch schon Bauteile, wie Pfähle oder Rohre, dadurch in körnigem Baugrund zumAbsinken gebracht, dass man den bei einer derartigen Rüttel- behandlung auftretenden labilen breiflüssigen Zustand des Bodens ausnutzte.
Bei allen diesen bekannten Verfahren bestand bisher jedoch keine Möglichkeit, über einen verhältnismässig nur sehr beschränkten Bereich hinaus in die Tiefe wirken zu können.
Bei der eigentlichen Oberflächenrüttelung, bei welcher der Rüttler mit seiner Grundfläche auf die Oberfläche des Baugrundes oder der Schüttung aufgesetzt wird, sowohl wie auch bei der sogenannten "Innenrüttelung", die nur bei Betonverdichtungen angewendet wird und bei welcher der Rüttler ein Stück weit in die zu rüttelnde Masse eintaucht, bleibt die Rüttelwirkung grundsätzlich auf dem engeren Bereich der Bodenoberfläche bzw. Schüttungsoberfläche beschränkt. Selbst bei Verwendung der stärksten Rüttelvorrichtung beträgt die praktisch erzielbare grösste Tiefenwirkung nicht mehr als etwa 2 m.
Es wurde nun gefunden, dass man die bisher für die Rütteltechnik bestehenden Beschränkungen beseitigen kann und eine Rüttelwirkung auch in grösseren Tiefen des Bodens oder von Schüttungen ermöglichen kann, wenn man ein Rüttelgerät mit den dazugehörigen Wasserzuführungseinrichtungen unter Erzeugung eines durch den den Rüttler jeweils umgebenden Boden aufsteigenden Wasserstromes bei gleichzeitigem Rütteln in die zu verdichtende jeweils unterste Schicht absinken lässt und nach Erreichung der gewünschten Tiefenlage den Rüttler unter Rütteln und Wasserzuführung langsam wieder hochzieht, so dass der Boden zufolge der Reibungsverminderung durch die Rüttelung und Wasserzuführung in Fliesszustand gelangt, wodurch eine Umlagerung der Bodenkörner und damit eine Verdichtung des Bodens eintritt.
Durch entsprechend starke Wasserzuführung kann dabei die Verdichtung des Bodens verlangsamt oder zeitweilig auch verhindert werden.
An sich bestanden gegen eine Behandlung von Baugrund oder Schüttungen durch Einbringen des Rüttlers in die zu verdichtende Schicht und die Betätigung des Rüttlers innerhalb dieser Schicht Bedenken. Diese Bedenken bestanden vor allem darin, dass es bisher unmöglich erschien, einen Rüttler in Tiefen von bis zu 20 m und mehr absenken zu können, und weiterhin bestanden bisher Bedenken gegen die Betätigung eines Rüttlers in grösseren Tiefen bei allseitiger Einschliessung und bei Überlagerung des Rüttlers durch mächtige Erdmassen.
Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, dass der Rüttler beim Einführen unter Rütteln in Gegenwart aufströmenden Wassers nicht nur gefahrlos in Tiefen von 20 m und mehr abgesenkt werden kann, sondern man kann auch in diesen Tiefen mit gutem Erfolg ein oder mehrere Rüttler zwecks Verdichtung auf den umgebenden Boden einwirken lassen.
Zweckmässig verwendet man einen Rüttler zylindrischer Form mit einem längeren, spitz auslaufenden Ansatzstück und einem Aufhängerohr. Die Rüttelvorrichtung besteht in der Regel aus
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Exzentergewichten und einen Elektromotor an lotrechter Achse. Das Aufhängerohr, dessen Durchmesser einen Bruchteil desjenigen des Rüttlers beträgt, dient zur Aufnahme des zum Motor führenden elektrischen Kabels wie auch im Regelfall als Zuleitung für das in das Erdreich oder die Schüttung einzuführenden Wassers.
Zum Zweck einer Wasserzuführung versieht man das Rüttlergehäuse noch mit einem zweiten
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ist, mit diesem flache Kanäle einschliesst und anschliessend nach unten in eine Hohlspitze ausmündet. Der Aussenmantel kann mit Öffnungen versehen werden, durch die das zugeführte Wasser in den umgebenden Boden eindringen kann.
In der praktischen Durchführung des Verfahrens zur Rüttelung von Baugrund oder Schüttungen in grossen Tiefen geht man derart vor, dass man die Rüttelvorrichtung des Rüttlers, der auf dem Boden auf-oder um einen geringen Betrag durch Eingraben eingesetzt ist, in Gang setzt, wobei man in der Regel ausserdem gleichzeitig noch Wasser durch die Zuführungsleitung des Rüttlers in den Baugrund strömen lässt und nunmehr den Rüttler absinken lässt, bis er an die Stelle gelangt, an der er auf den umgebenden Boden einwirken soll.
Indem durch das Rütteln bei gleichzeitiger Erzeugung eines von unten nach oben aufsteigenden Wasserstromes der den Rüttler umgebende Boden in den Fliesszustand gelangt, sinkt der Rüttler durch den ausweichenden Baugrund unter der Wirkung seines Gewichtes ab und ist auf dem Wege in die Tiefe jeweils von breiilüssigem Boden umgeben.
Bei der Durchführung von Verdiehtungsarbeit zieht man, nachdem der Rüttler in der oben beschriebenen Weise bis an die tiefst gelegene, noch zu verdichtende Stelle des Bodens oder der Schüttung eingebracht ist, den Rüttler jeweils absatzweise oder fortlaufend langsam wieder hoch. Bei diesem Arbeitsvorgang wird der umgebende Baugrund gerüttelt, oder, in der Mehrzahl der praktischen Anwendungsfälle, man lässt bei gleichzeitiger Rüttelung Wasser in den Boden oder in die Schüttung aufsteigen.
Es hat sieh gezeigt, dass dem Hochziehen des Rüttlers keinerlei störende Widerstände entgegenstehen und dass der Rüttler beim Verlassen der einzelnen Schichten unter sich einwandfrei verdichtenden Boden zurücklässt. Man kann mit dem Rüttler, nachdem er bei fortschreitender Verdichtungsarbeit
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mansovor, dassman den den abzusenkenden Bauteil umgebenden Boden währenddes Absenkens inFliess- zustand erhält, indem man gleichzeitig einen oder in der Regel mehrere Rüttler vor und neben dem
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Absinken des Pfahles in die gewünschte Tiefe werden die Rüttler unter Verdichtung des Bodens wieder hoehgezogen.
Auch zum Hochziehen von Bauteilen kann das Verfahren gemäss der Erfindung angewendet werden, indem man die Rüttler neben den Bauteilen absenkt und nunmehr die Bauteile, zugleich mit den Rüttlern, hochzieht, während der den Bauteil umgebende Boden durch Rütteln und gleichzeitige Wassereinführung in den Fliesszustand gelangt.
Durch die Zeichnungen sollen einige praktische Beispiele näher erläutert werden :
In Fig. 1 bedeutet a einen Rüttler mit Wasserzuführungseinrichtung in seiner Aufstellung vor dem Absinken in den Baugrund ; Pfeil b bedeutet die Richtung des Absinkens ; c zeigt eine Zwischenstellung des Rüttlers während des Absinkens ; d die Endstellung, also die Tiefenlage, von der aus die Verdichtungsarbeit absatzweise oder fortlaufend durchgeführt werden soll ; e zeigt den Rüttler in der gleichen Lage zum Beginn der Verdichtungsarbeit ; Pfeil f zeigt die Aufwärtsbewegung des Rüttlers während der Verdiehtungsarbeit ; g zeigt eine Zwischenstellung des Rüttlers auf seinem Wege nach oben während der Verdichtungsarbeit ; 11, die Sehlussstellung nach fertig durchgeführter Verdichtung.
Fig. 2 zeigt das Absenken eines Brunnens. Dabei stellt al den Brunnen und b den Rüttler unmittelbar unterhalb der Brunnenunterkante, genau in der Mittelachse des Brunnens, dar. Nach Zurückziehen des Rüttlers und nach Einstellung der Rüttelung und der Wasserzuführung umschliesst der den Brunnen umgebende Boden fest die Wandungen des Brunnens.
Fig 3 zeigt in einem Längsschnitt und Fig. 4 in einer Draufsicht die Absenkung eines Pfahles.
Dabei bezeichnet a2 den Pfahl, b zwei Rüttler, die am unteren Ende des Pfahles seitlich angeordnet sind, und b'zwei weitere Rüttler bei grösserer Länge des Pfahles auf den beiden anderen Seiten. Die Absenkung des Pfahles geschieht durch die Überführung des die Pfahlspitze umgebenden Bodens in den Fliesszustand durch die beiden Rüttler b unter gleichzeitigem Absinken der Rüttler selbst. Die Rüttler b' sind vorsorglichvorgesehen, sofern grössere Reibungskräfte im oberen Teil des Pfahles zu überwinden sind,
Fig. 5 soll das Absenken von Spundbohlen in der Draufsicht veranschaulichen. Mit a3 sind die Spundbohlen bezeichnet, mit b die Rüttler.
Fig. 6 zeigt in einem Längsschnitt und Fig. 7 in einer Draufsicht eine beispielsweise Ausführungsform des Rüttlers. Mit a'ist der innere Mantel, mit b1 der äussere Mantel des Rüttlers, mit Cl das Aufhängerohr für die Zuführung des Wassers und die Aufnahme eines Kabels bezeichnet. Mit ( ist die
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Rüttlerspitze, mit e, sind flache Kanäle zwischen äusserem und innerem Mantel für die Wasserzuführung und mit 11 Öffnungen für den Austritt des Wassers in den Boden bezeichnet.
Dieser Rüttler kann je nach Verwendungszweck schlanke oder gedrungene Form haben, er kann auch mit Rippen < j, u. zw. auch solchen in Schraubenform. insbesondere zum Zwecke der möglichst starken Übertragung der Rüttelwirkung, ausgestattet sein. Wenn die Rippen weit ausladenl ausgebildet sind, ist es vorteilhaft, diese mit einem Hohlraum hl auszubilden. Dabei kann die Wasserzuführung in den Boden auch von der Unterkante dieser Rippen gl aus erfolgen.
Wenn im vorstehenden darauf hingewiesen ist, dass man den angestrebten Effekt durch Rütteln im Zusammenwirken mit einem durch den Boden oder die Schüttung von unten nach oben aufsteigenden Wasserstrom erzielt, so werden doch in andern Fällen ähnliche Wirkungen auch durch Rütteln allein erreicht, wenn z. B. der zu behandelnde Baugrund locker gelagert ist und so grossen Wassergehalt aufweist, dass beim Absenken des Rüttlers, wie beim Aufziehen durch Rütteln allein, der Fliesszustand innerhalb des Bodens auftritt, wodurch eine Umlagerung der Bodenkörner und damit eine Verdichtung des Bodens eintritt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Durchführung von Gründungen in körnigem Boden und in Schüttungen grosser Mächtigkeit durch Rütteln und gleichzeitige Einführung von Wasser in das zu verdichtende Gut, dadurch gekennzeichnet, dass Rüttelgeräte mit den zugehörigen Wasserzuführungseinrichtungen unter Erzeugung eines durch den den Rüttler jeweils umgebenden Boden aufsteigenden Wasserstromes bei gleichzeitigem Rütteln in den Baugrund oder die Schüttung abgesenkt und nach Erreichung der gewünschten Tiefenlage unter Rütteln und Wasserzuführung langsam hochgezogen werden, so dass der Boden infolge der Reibungsverminderung durch die Rüttelung und Wasserzuführung in den Fliesszustand gelangt, wodurch eine Umlagerung der Bodenkörner und damit eine Verdichtung des Bodens eintritt,
wobei die Verdichtung des Bodens durch die Regelung der Wasserzufuhr verlangsamt oder zeitweilig verhindert werden kann.