DE10310727A1 - Feeder tube to supply material for construction of vertical columns has vibrator acting in vertical direction, and curved two-part closure connected to lower tube end via joints - Google Patents

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Abstract

The device feeds concrete, mortar, etc. into displaceable grounds. It has a tube (1) with a wide section (3) above ground, a vibrator (2) to generate vibrations in parallel direction of the tube and transmit these into the wide section, and a feeder funnel (13) at the top. Air pipes extend from above ground to the lower end of the tube, where they have outlets. A closure flap (5) at the lower tube end has two pivoting parts connected via joints to the tube. The parts have curved surfaces, which when open are curved in the same direction as the inner tube wall. Before insertion of the tube, which is closed at the bottom, it is at least partially enclosed by a water-proof or water-permeable cover, of synthetic foil, nets, fabrics, etc. esp. geo-textile or geo-mesh.

Description

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und Verfahren zum Einbringen von Beton, Kalk, Kies, Sand und Schotter oder Trockenmörteln in weiche oder verdrängbare Böden. Dabei werden im Wesentlichen vertikale Säulen im Boden hergestellt. Diese Säulen werden zum einen durch nicht tragfähige Bodenschichten geführt bis sie auf einen tragfähigen Baugrund stoßen, der Vertikalkräfte aufnehmen kann. Steht kein tragfähiger Baugrund an, so werden diese Säulen „schwimmend" eingebracht.The invention describes a device and Process for placing concrete, lime, gravel, sand and crushed stone or dry mortar in soft or displaceable Floors. Essentially vertical columns are made in the floor. These pillars are led through non-load-bearing soil layers up to them on a stable building ground bump, the vertical forces can record. Is not a viable one Soil, these pillars are "floating".

Zur Herstellung solcher Säulen in verdrängbaren Böden gibt es unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen.To manufacture such columns in displaceable Floors there there are different methods and devices.

Die DE 197 02 137 beschreibt eine Vorrichtung, bei der ein Rohr mit verlorenem Deckel zum Einsatz kommt. Das Rohr wird leer abgeteuft, die verlorene Spitze wird abgestoßen und der Hohlraum des Rohres wird mit Kies oder Beton aufgefüllt. Anschließend wird das Rohr zurückgezogen. Die verlorenen Verschlusseinrichtungen des Rohres sind teuer und aufwendig. Die Patentschrift DE 196 11 638 C2 beschreibt eine Vorrichtung, bei der der Verschluss eines Rohres nach Einbringen des Rohres auf Endtiefe durch das Innere des Rohres wieder zurückgezogen werden kann. Diese Technik ist nur einsetzbar, wenn der Boden eine gewisse Eigenstandfestigkeit hat, d. h. dass beim Ziehen der verlorenen Spitze kein Boden von unten in die Verrohrung eindringen kann. Die EP 1134319 beschreibt eine Vorrichtung, bei der ein Rohr in den Boden eingebracht wird, das durch einen besonders ausgebildeten verlorenen Verschluss unten geschlossen ist.The DE 197 02 137 describes a device in which a pipe with a lost cover is used. The pipe is sunk empty, the lost tip is pushed off and the cavity of the pipe is filled with gravel or concrete. The pipe is then withdrawn. The lost closure devices of the pipe are expensive and complex. The patent DE 196 11 638 C2 describes a device in which the closure of a tube can be pulled back through the interior of the tube after insertion of the tube to the final depth. This technique can only be used if the floor has a certain inherent stability, which means that when the lost tip is pulled, no floor can penetrate the piping from below. The EP 1134319 describes a device in which a pipe is inserted into the ground, which is closed at the bottom by a specially designed lost closure.

Die EP 1069245 beschreibt ein Rohr mit Endklappe zum Wiedergewinnen. Diese Klappe hat den Nachteil, dass sie sich auf Grund ihrer einteiligen Form nicht weit genug öffnen kann und folglich die Austrittsöffnung stark einengt wird und somit eine schnelle Entleerung des Füllguts behindert wird. Des weiteren wird das austretende Füllgut durch die Klappe seitlich umgelenkt und die Klappe bildet einen Totraum aus, in den bei wenig standfesten Böden Bodenmaterial eindringen kann. Dies kann zu Homogenitätsproblemen durch Einschlüsse in der Säule führen.The EP 1069245 describes a tube with an end flap for recovery. This flap has the disadvantage that, due to its one-piece shape, it cannot open wide enough and consequently the outlet opening is severely restricted, thus preventing the filling material from being emptied quickly. Furthermore, the emerging filling material is deflected laterally by the flap and the flap forms a dead space into which soil material can penetrate in the case of poorly stable floors. This can lead to homogeneity problems due to inclusions in the column.

Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass das bereits eingebaute Füllgut wieder aufgelockert wird, wenn eine große schrägstehende Klappe durchgezogen wird.Another disadvantage is that the already installed filling material is loosened again when a large sloping flap is pulled through becomes.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat die Aufgabe, eine definierte Menge Beton, Kalk, Kies, Schotter oder Trockenmörtel in verdrängbare Böden auf schnelle und technisch einfache Weise einzubringen.The device according to the invention has the task a defined amount of concrete, lime, gravel, crushed stone or dry mortar in replaceable Floors on quick and technically easy to implement.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt entsprechend den Patentansprüchen. Die Erfindung wird anhand der 1 bis 5 erläutert.The problem is solved in accordance with the patent claims. The invention is based on the 1 to 5 explained.

1 zeigt eine Ansicht der gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei an einem Rohr 1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Verschlussklappe 5 angeordnet ist. An der Luftseite befindet sich am Ende des Rohres 1 eine Aufweitung sowie ein zusätzlicher Schütttrichter 13. Das Rohr 1 wird über einen Aufsatzrüttler 2 in vertikale, zur Achse des Rohres 1 parallele Schwingungen versetzt. Die Rüttelenergie wird dabei über die Wandung der Aufweitung 3 eingeleitet. Die 1 zeigt die Vorrichtung mit geschlossener Verschlussklappe 5. 1 shows a view of the entire device according to the invention, being on a tube 1 a closure flap designed according to the invention 5 is arranged. On the air side is at the end of the pipe 1 an expansion and an additional hopper 13 , The pipe 1 is over a top vibrator 2 vertical, to the axis of the pipe 1 parallel vibrations offset. The vibrating energy is generated by the wall of the expansion 3 initiated. The 1 shows the device with the closure flap closed 5 ,

2 zeigt einen vertikalen Schnitt durch den unteren Teil des Rohres 1 mit der Verschlussklappe 5. Dabei ist in 2 der geöffnete Zustand der Verschlussklappe 5 dargestellt. Die Verschlussklappe besteht dabei aus mehreren Klappenteilen 7, die über Gelenke 6 beweglich mit dem Rohr 1 verbunden sind. Im Abstand 16 von der erdseitigen Austrittsöffnung des Rohres (1) mündet eine Luftleitung 4 in einer Öffnung 10 im Rohrmantel. Die Luftleitung kann innerhalb und außerhalb des Rohres 1 verlaufen. 2 shows a vertical section through the lower part of the tube 1 with the flap 5 , Here is in 2 the opened state of the flap 5 shown. The closure flap consists of several flap parts 7 that about joints 6 movable with the pipe 1 are connected. At a distance 16 from the outlet opening of the pipe ( 1 ) opens an air duct 4 in an opening 10 in the pipe jacket. The air line can be inside and outside the pipe 1 run.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht der geöffneten Verschlussklappe 5 von unten. In der Zeichnung ist eine beispielhafte Austrittsöffnung 10 für eine Luftleitung 4 dargestellt. Aus der Zeichnung ist weiterhin die erfindungsgemäße Krümmung 8 der Klappenteile 7 erkennbar. 3 shows a perspective view of the opened flap 5 from underneath. In the drawing is an exemplary outlet opening 10 for an air duct 4 shown. The curvature according to the invention is also shown in the drawing 8th the flap parts 7 recognizable.

4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Verfahrensvariante, bei der die leere, unten geschlossene Vorrichtung mit einer Hülle 20 umgeben ist, die gleichzeitig mit dem Rohr 1 auf Endtiefe eingebracht wird. Beim Zurückziehen öffnet sich die Verschlussklappe 5 und das Schüttgut wird in die Hülle 20 eingebracht. 4 shows the device according to the invention in a process variant, in which the empty device closed at the bottom with a shell 20 that is surrounded simultaneously with the pipe 1 is brought to final depth. The flap opens when you pull it back 5 and the bulk material is in the envelope 20 brought in.

5 zeigt eine Verfahrensvariante, bei der beim Abteufen die Vorrichtung in eine längenmäßig gefaltete Hülle 21 eintaucht, die an der Erdoberfläche in einem Gestell gehalten wird. Dabei wird die Hülle 21 in die Tiefe gezogen. 5 shows a variant of the method, in which the device in a lengthwise folded shell when sinking 21 immersed, which is held on the surface of the earth in a rack. The shell 21 pulled down.

Die Herstellung von Säulen aus Beton oder aus trockenen Füllgut wie Kies, Sand, Schotter, Trockenmörtel oder sonstigen trockenen Schüttstoffen, die gegebenenfalls auch trockene Bindemittel wie Zement enthalten; erfolgt so, dass zunächst das Rohr 1 im leeren Zustand mit geschlossener Verschlussklappe 5 bis zur endgültig gewünschten Tiefe in den verdrängbaren Boden eingeführt wird. Durch die im Wesentlichen vertikalen Schwingungen des Aufsatzrüttlers 2, welche auf die volle Länge des Rohres 1 übertragen werden, erfolgt das Eindringen auch von längeren Rohren mit Längen bis zu 20 und mehr Metern in kurzer Zeit. Die Schwingfrequenzen liegen bevorzugter Weise zwischen 1 Hz und 50 Hz. Nach Erreichen der Endtiefe wird das Rohr 1 durch die Aufweitung 3 über einen Schütttrichter 13 mit dem einzubauenden Füllgut beschickt. Nach zumindest teilweisem Befüllen des Rohres 1 wird die Vorrichtung unter Einschalten des Aufsatzrüttlers 2 zurückgezogen. Dabei öffnet sich durch das Eigengewicht des Füllgutes im Rohr 1 die Verschlussklappe 5 und das Schüttgut tritt beim Zurückziehen des Rohres in die Bohrung aus. Die erfindungsgemäße Besonderheit ist dabei, dass die Verschlussklappe wiedergewonnen wird. Eine weitere erfindungsgemäße Besonderheit liegt darin, dass die erfindungsgemäße Verschlussklappe 5 im geöffneten Zustand während des Zurückziehens nahezu den gleichen umschlossenen Querschnitt, wie das Rohr 1 im Austrittsbereich besitzt. Je größer der Austrittsbereich ist, umso leichter kann der Füllstoff aus dem Rohr 1 austreten. Des weiteren ist durch die gewählte Ausführungsform der Klappenteile 7 sichergestellt, dass beim Zurückziehen des Rohres, das bereits eingebrachte Schüttmaterial durch die vibrierenden Klappenteile 7 verdichtet wird. Der Austritt des Schüttmaterials am erdseitigen Ende des Rohres 1 wird durch Zugabe von Druckluft unterstützt. Dazu befinden sich vor dem Austrittsbereich des Rohres 1 eine oder mehrere Luftöffnungen 10, die bevorzugter Weise den Luftstrom nach unten in Richtung Austrittsöffnung weisen. Die Zuführung der Luft erfolgt über Leitungen 4. Die Öffnungen 10 können dabei in unmittelbarer Nähe der Rohröffnung sein oder in Abständen 16 von der Rohröffnung. Die Abstände 16 können im cm-Bereich sein oder einige Meter betragen.The production of columns made of concrete or from dry filling materials such as gravel, sand, gravel, dry mortar or other dry bulk materials, which may also contain dry binders such as cement; takes place in such a way that first the tube 1 is empty with the closure flap closed 5 is inserted into the displaceable soil to the final desired depth. Due to the essentially vertical vibrations of the top vibrator 2 which to the full length of the pipe 1 transmitted, the penetration of longer pipes with lengths of up to 20 and more meters takes place in a short time. The oscillation frequencies are preferably between 1 Hz and 50 Hz. After reaching the final depth, the pipe 1 through the expansion 3 via a hopper 13 loaded with the contents to be installed. After at least partially filling the pipe 1 the device is switched on with the top vibrator 2 withdrawn. The weight of the contents in the tube opens 1 the shutter 5 and the bulk material emerges into the hole when the tube is pulled back. The special feature of the invention is that the closure flap is recovered. Another special feature of the invention is that the closure flap 5 according to the invention in the open state during the retraction has almost the same enclosed cross section as the tube 1 in the exit area. The larger the exit area, the easier the filler can get out of the pipe 1 escape. Furthermore, the selected embodiment of the flap parts 7 ensures that when the tube is pulled back, the already poured bulk material through the vibrating flap parts 7 is compressed. The discharge of the bulk material at the earth end of the pipe 1 is supported by the addition of compressed air. For this purpose are located in front of the outlet area of the pipe 1 one or more air openings 10 , which preferably point the air flow down towards the outlet opening. The air is supplied via pipes 4 , The openings 10 can be in the immediate vicinity of the pipe opening or at intervals 16 from the pipe opening. The distances 16 can be in the cm range or a few meters.

Die Klappenteile 7 bestehen bevorzugter Weise aus gekrümmten Blechen. Die Krümmungsradien der Innenflächen 8 der Klappenteile 7 im geöffneten Zustand sind dabei in etwa so groß wie der Radius des Rohres 1. Auf diese Weise bilden die Klappenteile 7 im aufgeklappten Zustand eine Verlängerung des Rohrmantels des Rohres 1. Die Klappenteile 7 sind dabei drehbar über Gelenke 6 am Unterteil des Rohres 1 befestigt. Im geschlossenen Zustand bilden die Klappenteile 7 einen nach unten konisch zulaufenden, geschlossenen Körper. Bevorzugter Weise besteht die Verschlussklappe 5 aus zwei Klappenteilen 7. Bei größeren Durchmessern des Rohres 1 kann es auch zweckmäßig sein, die Verschlussklappe 5 aus drei oder mehreren Klappenteilen 7 zusammenzusetzen.The flap parts 7 consist preferably of curved sheets. The radii of curvature of the inner surfaces 8th the flap parts 7 in the open state are approximately as large as the radius of the tube 1 , In this way, the flap parts form 7 an extension of the pipe jacket of the pipe when opened 1 , The flap parts 7 are rotatable via joints 6 on the lower part of the tube 1 attached. When closed, the flap parts form 7 a closed body tapering downwards. The closure flap is preferably present 5 from two flap parts 7 , With larger pipe diameters 1 it may also be appropriate to use the closure flap 5 from three or more flap parts 7 reassemble.

Eine weitere erfindungsgemäße Besonderheit der Verschlussklappe 5 besteht darin, dass die Klappenteile 7 mit Anschlägen versehen sind. Die Anschläge sind so gewählt, dass die äußerste Mantellinie 11 eines einzelnen Klappenteiles 7 im geöffneten Zustand zur vertikalen Mantellinie 12 des Rohres 1 einen Winkel α einnehmen. Dieser Winkel α ist bevorzugter Weise so ausgebildet, dass er zwischen 5° und 30° liegt. Der vorgegebene Winkel α dient dazu, dass man während des Befüllvorganges der Säule die Verschlussklappe 5 wieder schließen kann, ohne dass man die gesamte Vorrichtung aus dem Boden herausziehen muss. Hat man die Vorrichtung ein Stück aus dem Boden gezogen und befindet sich unterhalb der Klappenteile 7 Schüttgut, so bewegt man die gesamte Vorrichtung nach unten, wobei aufgrund des Winkels α sich die einzelnen Klappenteile 7 wieder schließen. Wird nach dem Schließen der Verschlussklappe 5 das Rohr 1 mit geschlossener Verschlussklappe 5 weiter nach unten bewegt, so wird über die Verschlussklappe 5 das bereits eingebaute Schüttgut verdichtet oder zur Seite verdrängt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Verschlussklappe 5 ist es möglich, das Schüttgut im Pilgerschrittverfahren durch stufenweises auf- und abbewegen der Vorrichtung im Bohrloch zu verdichten bzw. zu verdrängen und damit größere Säulenquerschnitte im Baugrund herzustellen, als durch den Querschnitt des Rohres 1 vorgegeben.Another special feature of the closure flap according to the invention 5 is that the flap parts 7 are provided with stops. The stops are chosen so that the outermost surface line 11 of a single flap part 7 in the open state to the vertical surface line 12 of the pipe 1 take an angle α. This angle α is preferably designed so that it is between 5 ° and 30 °. The predetermined angle α is used to keep the flap closed during the filling process of the column 5 can close again without having to pull the entire device out of the ground. If you have pulled the device a bit out of the ground and is located below the flap parts 7 Bulk material, the entire device is moved downwards, the individual flap parts moving due to the angle α 7 close again. Will be after closing the flap 5 the pipe 1 with closed flap 5 moved further down, so is over the closure flap 5 the already installed bulk material is compressed or pushed aside. Because of the closure flap according to the invention 5 it is possible to compress or displace the bulk material in the pilgrim step method by gradually moving the device up and down in the borehole and thus producing larger column cross-sections in the ground than through the cross-section of the pipe 1 specified.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsweise bildet die Verschlussklappe 5 im geschlossenen Zustand den Mantel eines Kegels. Dieser Kegel wird durch Schnitt-Ebenen, die durch die Symmetrieachse verlaufen, in zwei oder mehrere Klappenteile unterteilt.In a further preferred embodiment, the closure flap forms 5 in the closed state the mantle of a cone. This cone is divided into two or more valve parts by sectional planes that run through the axis of symmetry.

Die Befüllung des Rohres 1 und der Aufweitung 3 erfolgt bevorzugter Weise über den Schütttrichter 13. Der Schütttrichter 13 ist dabei in der Breite so dimensioniert, dass auf einfache Weise das Schüttmaterial aus einem Radlader eingefüllt werden kann. Die Entleerung des Schütttrichters 13 in die Aufweitung 3 kann frei erfolgen oder über die Betätigung eines Verschlusses 14, der von Hand, mechanisch, hydraulisch oder elektrisch betätigt wird. Der Schütttrichter 13 wird entweder am Rüttler befestigt oder kann relativ zur Aufweitung 3 verfahren werden.Filling the pipe 1 and expansion 3 is preferably carried out via the hopper 13 , The hopper 13 is dimensioned in width so that the bulk material can be filled in easily from a wheel loader. The emptying of the hopper 13 in the expansion 3 can be done freely or by operating a lock 14 operated manually, mechanically, hydraulically or electrically. The hopper 13 is either attached to the vibrator or can be relative to the expansion 3 be moved.

Die Dimensionierung des Rohres 1, der Aufweitung 3 und des Schütttrichters 13 erfolgt so, dass mit dem eingefüllten Füllgut nach dem Zurückziehen der Vorrichtung die entstandene Säule im Boden vollständig mit Füllgut gefüllt ist und man genau weiß, welche Füllmenge eingebracht wurde.The dimensioning of the pipe 1 , the expansion 3 and the hopper 13 takes place in such a way that with the filled product after the device has been withdrawn, the resulting column in the floor is completely filled with product and you know exactly what quantity has been introduced.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auf unterschiedliche Weise vertikale Säulen im Boden hergestellt werden. In einer besonders bevorzugten Weise wird die Säule in einem Arbeitsgang hergestellt. Dazu wird das Rohr 1 mit geschlossener Verschlussklappe 5 mit Hilfe des Aufsatzrüttlers 2 in bevorzugter Weise leeren Zustand auf die gewünschte Endtiefe in den Boden eingebracht. Dieser Vorgang kann gegebenenfalls noch beschleunigt und erleichtert werden, wenn der Aufsatzrüttler 2 an einem Schlitten befestigt ist, der an einem Mast läuft. Zusätzlich zum Eigengewicht der Vorrichtung kann man eine Anpresskraft nach unten gedrückt wird. Diese zusätzliche Anpresskraft auf den Rüttler bzw. die gesamte Vorrichtung wird dadurch aufgebracht, dass der Schlitten über Winden und umgelenkte Seile oder über Hydraulikzylinder nach unten gedrückt wird.With the device according to the invention, vertical columns in the floor can be produced in different ways. In a particularly preferred manner, the column is produced in one operation. To do this, the pipe 1 with closed flap 5 with the help of the top vibrator 2 preferably empty state brought to the desired final depth in the ground. This process can possibly be accelerated and facilitated if the top vibrator 2 attached to a sled running on a mast. In addition to the weight of the device, a contact pressure can be pressed down. This additional pressing force is applied to the vibrator or the entire device by pressing the slide downwards via winches and deflected ropes or via hydraulic cylinders.

Nach Erreichen der Endtiefe wird das Rohr 1 sowie die Aufweitung 3 mit Füllgut gefüllt. Die eingefüllte Füllgutmenge muss dabei so gewählt werden, dass durch die Vorrichtung im Boden verdrängte Volumen vollständig aufgefüllt werden kann. Anschließend wird die Vorrichtung unter Aufbringung von Schwingungen aus dem Boden gezogen, wobei sich die Verschlussklappe 5, die aus mindestens zwei beweglichen Klappenteilen 7 besteht, öffnet und den Austritt des Füllgutes ermöglicht. Dabei kann es zweckmäßig sein, durch Austrittsöffnungen 10 im Inneren des Rohres 1 Druckluft zuzugeben. Die Austrittsöffnung der Druckluft sollte dabei bevorzugter Weise nach unten zum Ende des Rohres 1 gerichtet sein. Die Austrittsöffnungen 10 können sich dabei in eine Entfernung von wenigen Zentimetern vom unteren Rohr befinden, aber auch in einer Entfernung von einigen Metern zur unteren Rohröffnung. Beim Zurückziehen des Rohres 1 werden die Klappenteile 7 durch den Aufsatzrüttler in Schwingungen gebracht, was zu einer zusätzlichen Verdichtung des Füllgutes führt.After reaching the final depth, the pipe 1 as well as the expansion 3 filled with product. The turned The quantity of filled product must be selected so that the volume displaced by the device can be completely filled up. The device is then pulled out of the ground with the application of vibrations, with the closure flap 5 consisting of at least two movable flap parts 7 exists, opens and allows the filling material to exit. It can be expedient through outlet openings 10 inside the tube 1 Add compressed air. The outlet opening of the compressed air should preferably be down to the end of the tube 1 be directed. The outlet openings 10 can be a few centimeters from the lower pipe, but also a few meters from the lower pipe opening. When pulling back the pipe 1 become the flap parts 7 vibrated by the top vibrator, which leads to an additional compression of the filling material.

Bei diesem Verfahren ist sichergestellt, dass die Säule eine definierte Menge von Füllgut enthält.This procedure ensures that the pillar a defined amount of product contains.

In einem weiteren Verfahren kann der Durchmesser der Füllgutsäule im Boden dadurch vergrößert werden, dass die Vorrichtung innerhalb des Säulenquerschnittes mindestens ein weiteres Mal abgesenkt wird. Das Absenken kann dabei auf die volle Länge der Säule erfolgen oder nur auf einen Teilbereich der Säule. Im letzteren Fall hat dies zur Folge, dass die Säule dann im oberen Bereich einen größeren Durchmesser erhält als im unteren Bereich. Durch das mehrmalige Befahren der Säule mit der Vorrichtung wird neben einer Säulenvergrößerung auch eine Verdichtung des Füllgutes erreicht.In a further procedure the diameter of the filling column in the bottom thereby being enlarged that the device within the column cross-section at least is lowered again. The lowering can be done on the full length the pillar take place or only on a part of the column. In the latter case this means that the pillar then a larger diameter in the upper area receives than in the lower area. By driving over the column several times In addition to an enlargement of the column, the device also has a compression of the product reached.

In einer weiteren Verfahrensvariante wird zunächst die leere Vorrichtung bis auf die gewünschte Endtiefe L1 in den Boden eingebracht. Nun wird durch Steuerung des beweglichen Verschlusses 14 Füllgut über die Aufweitung 3 in das Rohr 1 eingebracht. Dabei kann das Rohr 1 teilgefüllt oder vollständig gefüllt sein. Unter Aufbringen von Schwingungen. und gegebenenfalls auch unter Zugabe von Druckluft wird die Vorrichtung um eine Strecke aus dem Bo den gezogen, die kleiner ist als die Säulenlänge L1. Dabei öffnet sich die Verschlussklappe 5 mit ihren Klappenteilen 7 und es tritt das Füllgut durch die untere Öffnung des Rohres 1 aus. Nun wird die Vorrichtung erneut nach unten bewegt, wobei sich durch die schräge Anstellung der Klappenteile 7 die Verschlussklappe 5 wieder schließt, wenn sie auf bereits eingebrachtes Füllgut stößt. Diese geschlossene Verschlussklappe 5 wird weiter nach unten bewegt bis sie in das bereits eingebrachte Füllgut eingedrungen ist und dieses verdichtet bzw. unter Vergrößerung des Durchmessers zur Seite drückt. Diese Schritte werden nun mehrmals nach dem Prinzip des Pilgerschrittes durchgeführt bis gesamte Vorrichtung wieder aus der Bohrung herausgezogen ist. Auf diese Weise ist es möglich, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen sogenannten Rüttelstopfvorgang auszuführen. In dieser Ausführungsvariante kann es zweckmäßig sein, dass nicht nur der Schütttrichter 13 einen beweglichen Verschluss 14 erhält, sondern auch die Aufweitung 3 einen beweglichen Verschluss 15.In a further process variant, the empty device is first introduced into the ground to the desired final depth L1. Now by controlling the movable shutter 14 Filling material via the expansion 3 into the pipe 1 brought in. The pipe 1 be partially filled or completely filled. Applying vibrations. and optionally also with the addition of compressed air, the device is pulled a distance from the bottom that is smaller than the column length L1. The flap opens 5 with their flap parts 7 and the filling material passes through the lower opening of the tube 1 out. Now the device is moved down again, whereby the inclined position of the flap parts 7 the shutter 5 closes again when it encounters already inserted filling material. This closed shutter 5 is moved further down until it has penetrated the filling material that has already been introduced and compresses it or pushes it to the side while increasing the diameter. These steps are now carried out several times according to the principle of the pilgrim step until the entire device is pulled out of the bore again. In this way it is possible to carry out a so-called vibrating tamping process with the device according to the invention. In this embodiment variant, it may be expedient that not only the hopper 13 a movable closure 14 receives, but also the expansion 3 a movable closure 15 ,

Damit eine sichere und vollständige Verfüllung des Hohlraums beim Herausziehen der Vorrichtung gewährleistet ist, kann im Bereich der Aufweitung 3 oder im Rohr 1 eine Füllstandskontrolle erfolgen. Dies erfolgt nach bekannten Methoden. Füllstandsmessungen erfolgen beispielsweise über Druckaufnehmer oder Elektroden im Rohr, über Ultraschallmessungen oder Änderung von elektromagnetischen Feldern. Ebenso geeignet ist die Überwachung des Füllgutes in der Aufweitung 3 über eine Videokamera. Dabei wird das kontinuierliche Absinken des Füllstoffspiegels beobachtet.So that a safe and complete filling of the cavity is ensured when the device is pulled out, can be in the expansion 3 or in the pipe 1 a level check is carried out. This is done according to known methods. Level measurements are carried out, for example, using pressure transducers or electrodes in the tube, ultrasonic measurements or changes in electromagnetic fields. Monitoring the filling material in the expansion is also suitable 3 via a video camera. The continuous drop in the filler level is observed.

In einem weiteren Herstellverfahren für die Säulen wird über das Rohr 1 mit der geschlossenen Verschlussklappe 5 eine Hülle 20 gezogen. Diese passt entweder knapp anliegend auf das Rohr 1 oder sie hat einen größeren Durchmesser als das Rohr 1. Die unten geschlossene Hülle 20 oder 21 besteht entweder aus wasserdichtem oder wasserdurchlässigem Material. Bevorzugt werden zugfeste Hüllen, Kunststofffolien aus Geweben wie Geotextil, netzartigen Materialien und Gitter wie Geogitter aus Kunststoffen. In sehr weichen Boden wird der Durchmesser der Säulen auf diese Weise begrenzt, die Füllstoffmenge wird optimiert und die innere Stabilität der Säulen erhöht. Die Hülle 20 wird entweder vor dem Einbringen der Vorrichtung über das Rohr 1 gezogen oder die Vorrichtung taucht in die längenmäßig gefaltete Hülle 21 ein, die an der Erdoberfläche in einen Gestell gehalten wird.In a further manufacturing process for the pillars, the pipe 1 with the closed flap 5 a case 20 drawn. This fits either snugly on the pipe 1 or it has a larger diameter than the pipe 1 , The closed envelope below 20 or 21 consists of either waterproof or water-permeable material. Tensile shells, plastic films made of fabrics such as geotextile, mesh-like materials and grids such as geogrids made of plastics are preferred. In very soft soil, the diameter of the columns is limited in this way, the amount of filler is optimized and the internal stability of the columns is increased. The case 20 either before inserting the device over the tube 1 pulled or the device is immersed in the lengthwise folded envelope 21 one that is held in a rack on the surface of the earth.

Das Einbringen von Füllgut in die Hülle 20, 21 erfolgt auf gleiche Weise wie ohne Hülle. Entweder wird die Vorrichtung beim Füllen kontinuierlich zurückgezogen oder es wird unter Ausführung von Pilgerschnitten so lange Füllgut in die Hülle eingebracht, bis sie prall gefüllt ist.The introduction of filling material into the casing 20 . 21 is done in the same way as without a cover. Either the device is withdrawn continuously during filling, or filling material is introduced into the casing while making pilgrim cuts until it is filled to the brim.

Die prall gefüllte Hülle hat den Vorteil, dass die Säule bei Belastung geringere Verformungen erleidet, als teilgefüllte Hüllen oder ohne Hülle ausgeführte Säulen.The bulging case has the advantage that the Pillar at Depression suffers less deformation than partially filled casings or without cover executed Columns.

Claims (15)

Vorrichtung zum Einbringen von Füllgütern wie Beton, Mörtel, Kalk, Kies, Sand, Schotter oder Trockenmörtel in verdrängbare Böden zur Herstellung von vertikalen Säulen bestehend aus – einem Rohr (1 ), – einer luftseitigen Aufweitung (3), die fest mit dem Rohr (1) verbunden ist, – einem luftseitig angeordneten Aufsatzrüttler (2), der im Wesentlichen Schwingungen in achsparalleler Richtung des Rohres (1) ausführt und der an der Aufweitung (3) seine Rüttelenergie einträgt, – einer oder mehreren Luftleitungen (4), die von der Luftseite der Vorrichtung bis zum erdseitigen Bereich des Rohres (1) führen und dort in Abständen (16) vom Rohrende mindestens eine Austrittsöffnung (10) besitzen, – und dass am erdseitigen Ende des Rohres eine Verschlussklappe (5) angeordnet ist, deren Klappenteile (7) über Gelenke (6) mit dem Rohr (1) beweglich verbunden sind und im geschlossenen Zustand zumindest in einer Schnittebene konisch ausgebildet ist, – und dass die Verschlussklappe (5) aus mindestens zwei beweglichen Klappenteilen (7) besteht, – und dass die beweglichen Klappenteile (7) der Verschlussklappe (5) zumindest im Innenbereich gekrümmte Flächen (8) haben, die im geöffneten Zustand im Wesentlichen annähernd in die gleiche Richtung gekrümmt sind, wie die Innenwandung des Rohres (1), um dabei im offenen Zustand den Austrittsbereich so wenig wie möglich einzuschnüren.Device for introducing filling materials such as concrete, mortar, lime, gravel, sand, gravel or dry mortar into displaceable floors for the production of vertical columns consisting of - a pipe ( 1 ), - an airside expansion ( 3 ) fixed to the pipe ( 1 ) is connected, - a top vibrator arranged on the air side ( 2 ), which essentially vibrates in the axis-parallel direction of the pipe ( 1 ) and who is involved in the expansion ( 3 ) enters its vibratory energy, - one or more air lines ( 4 ) by the Air side of the device up to the earth-side area of the pipe ( 1 ) and there at intervals ( 16 ) at least one outlet opening from the pipe end ( 10 ) have - and that at the end of the tube at the end there is a flap ( 5 ) is arranged, the flap parts ( 7 ) over joints ( 6 ) with the pipe ( 1 ) are movably connected and, in the closed state, are conical at least in one sectional plane, - and that the closure flap ( 5 ) from at least two movable flap parts ( 7 ) - and that the movable flap parts ( 7 ) the flap ( 5 ) at least in the interior curved surfaces ( 8th ) which, when opened, are curved approximately in the same direction as the inner wall of the tube ( 1 ) to constrict the exit area as little as possible in the open state. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Klappenteile (7) im Wesentlichen kreisförmig gebogen sind.Device according to claim 1, characterized in that the flap parts ( 7 ) are essentially circularly curved. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die vertikalen Mantellinien (11) der Klappenteile (7) in den Ebenen der Gelenke zur vertikalen Mantellinie (12) des Rohres (1) im geöffneten Zustand durch Anschläge einen Winkel α ausbildet, der zwischen 5° und 30° liegt.Device according to claim 1 and 2, characterized in that the vertical surface lines ( 11 ) of the flap parts ( 7 ) in the planes of the joints to the vertical surface line ( 12 ) of the pipe ( 1 ) forms an angle α in the open state by stops, which lies between 5 ° and 30 °. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussklappe (5) im geschlossenen Zustand weitgehend dicht ist.Device according to claims 1 to 3, characterized in that the closure flap ( 5 ) is largely sealed when closed. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Verschlussklappe (5) im Wesentlichen einem Kegelmantel entspricht.Device according to claims 1 to 4, characterized in that the closed closure flap ( 5 ) essentially corresponds to a cone jacket. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein Schütttrichter (13) angeordnet ist, der relativ zur Aufweitung (3) unverschieblich oder verfahrbar befestigt ist.Apparatus according to claim 1 to 5, characterized in that a hopper ( 13 ) is arranged, which is relative to the expansion ( 3 ) is attached immovably or movably. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Entleerung des Schütttrichters (13) frei erfolgt oder durch einen beweglichen Verschluss (14) gesteuert wird.Device according to claim 1 to 6, characterized in that the emptying of the hopper ( 13 ) freely or by means of a movable lock ( 14 ) is controlled. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Aufweitung (3) und Rohr (1) ein beweglicher Verschluss (15) angeordnet ist.Device according to claims 1 to 7, characterized in that between widening ( 3 ) and pipe ( 1 ) a movable closure ( 15 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Füllgutstand in der Aufweitung (3) und/oder im Rohr (1) über ein optisches, mechanisches oder elektrisches Kontrollsystem überprüft wird.Device according to claims 1 to 8, characterized in that the filling level in the widening ( 3 ) and / or in the pipe ( 1 ) is checked via an optical, mechanical or electrical control system. Verfahren zum Einbringen von Füllgut in verdrängbare Böden zur Herstellung von vertikalen Säulen mit Hilfe der Vorrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, – dass in einem Schritt A die Vorrichtung unter Aufbringen von Schwingungen sowie mit oder ohne Aufbringung zusätzlicher Anpresskräfte im leeren Zustand und mit geschlossener Verschlussklappe (5) auf Endtiefe L1 gebracht wird, – dass in einem Schritt B der Schütttrichter (13), die Aufweitung (3) und das Rohr (1) mit Füllgut aufgefüllt wird mindestens mit der Menge, dass das im Boden verdrängte Volumen vollständig aufgefüllt werden kann, – und dass in einem Schritt C die Vorrichtung unter Aufbringung von Schwingungen aus dem Aufsatzrüttler (2) zurückgezogen wird, wobei sich die Verschlussklappe (5) öffnet und Füllgut mit oder ohne Zugabe von Druckluft am erdseitigen Ende des Rohres (1) austritt und die Verschlussklappe (5) mit nach oben genommen wird, – und dass in einem Schritt D eine mit Füllgut gefüllte, erste Säule im Boden mit der Länge L1 entsteht.Process for introducing filling material into displaceable floors for the production of vertical columns with the aid of the device according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that in a step A the device with the application of vibrations and with or without the application of additional contact forces in the empty state and with the flap closed ( 5 ) is brought to final depth L1, - that in a step B the hopper ( 13 ), the expansion ( 3 ) and the pipe ( 1 ) is filled with filling material at least with the amount that the volume displaced in the soil can be completely filled, - and that in a step C the device with the application of vibrations from the top vibrator ( 2 ) is withdrawn, with the closure flap ( 5 ) opens and contents with or without the addition of compressed air at the earth end of the tube ( 1 ) emerges and the flap ( 5 ) is taken upwards, - and that in step D a first column with the length L1 is filled in the bottom with filling material. Verfahren zum Einbringen von Füllgut in verdrängbare Böden zur Herstellung von vertikalen Säulen mit Hilfe der Vorrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, – dass in einem Schritt A die Vorrichtung unter Aufbringen von Schwingungen sowie mit oder ohne Aufbringung zusätzlicher Anpresskräfte im leeren Zustand und mit geschlossener Verschlussklappe (5) auf Endtiefe L1 gebracht wird, – dass in einem Schritt B der Schütttrichter (13), die Aufweitung (3) und das Rohr (1) mit Füllgut aufgefüllt wird mindestens mit der Menge, dass das im Boden verdrängte Volumen vollständig aufgefüllt werden kann, – und dass in einem Schritt C die Vorrichtung unter Aufbringung von Schwingungen aus dem Aufsatzrüttler (2) zurückgezogen wird, wobei sich die Verschlussklappe (5) öffnet und Füllgut mit oder ohne Zugabe von Druckluft am erdseitigen Ende des Rohres (1) austritt und die Verschlussklappe (5) mit nach oben genommen wird, – und dass in einem Schritt D eine mit Füllgut gefüllte, erste Säule im Boden mit der Länge L1 entsteht – und dass innerhalb des Querschnitts der ersten hergestellten Säule die Schritte A bis C mindestens ein weiteres Mal ausgeführt werden, wobei die Vorrichtung auf die gesamte Länge L1 einfährt oder wenigstens auf einen Teil der Länge L1 und dass dabei das vorher eingebrachte Füllgut verdrängt und oder verdichtet wird.Process for introducing filling material into displaceable floors for the production of vertical columns with the aid of the device according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that in a step A the device with the application of vibrations and with or without the application of additional contact forces in the empty state and with the flap closed ( 5 ) is brought to final depth L1, - that in a step B the hopper ( 13 ), the expansion ( 3 ) and the pipe ( 1 ) is filled with filling material at least with the amount that the volume displaced in the soil can be completely filled, - and that in a step C the device with the application of vibrations from the top vibrator ( 2 ) is withdrawn, with the closure flap ( 5 ) opens and contents with or without the addition of compressed air at the earth end of the tube ( 1 ) emerges and the flap ( 5 ) is taken upwards - and that in step D a first column filled with filling material is created in the floor with the length L1 - and that steps A to C are carried out at least one more time within the cross section of the first column produced, wherein the device extends over the entire length L1 or at least over part of the length L1 and that the previously introduced filling material is displaced and or compressed. Verfahren zum Einbringen von Füllgut in verdrängbare Böden zur Herstellung von vertikalen Säulen mit Hilfe der Vorrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, – dass in einem Schritt A die Vorrichtung unter Aufbringen von Schwingungen sowie mit oder ohne Aufbringung zusätzlicher Anpresskräfte im leeren Zustand und mit geschlossener Verschlussklappe (5) auf Endtiefe L1 gebracht wird, – dass in einem Schritt B der Schütttrichter (13), die Aufweitung (3) und das Rohr (1) mit Füllgut aufgefüllt wird mindestens mit der Menge, dass das im Boden verdrängte Volumen vollständig aufgefüllt werden kann, – und dass in einem Schritt C die Vorrichtung unter Aufbringen von Schwingungen aus dem Aufsatzrüttler (2) um eine Strecke, die kleiner ist als die Säulenlänge L1, zurückgezogen wird, wobei sich die Verschlussklappe (5) öffnet und Füllgut mit oder ohne Zugabe von Druckluft am erdseitigen Ende des Rohres (1) austritt und die Verschlussklappe (5) mit nach oben genommen wird, – und dass in einem Schritt D die Vorrichtung mit oder ohne Aufbringen von Schwingungen und mit oder ohne Aufbringung von zusätzlichen Anpresskräften um eine Strecke nach unten bewegt wird, wobei sich die Klappenteile (7) der Verschlussklappe (5) schließen und diese in das bereits in die Bohrung eingebrachte Füllgut eindringt, um dieses zu verdrängen und/oder zu verdichten, – und dass die Schritte C und D so lange auf höherem Niveau im Pilgerschrittverfahren wiederholt werden, bis die Vorrichtung aus dem Boden entfernt ist.Method for introducing filling material into displaceable floors for the production of vertical columns with the aid of the device according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that - in a step A the device is opened bring vibrations as well as with or without applying additional contact forces when empty and with the closing flap closed ( 5 ) is brought to final depth L1, - that in a step B the hopper ( 13 ), the expansion ( 3 ) and the pipe ( 1 ) is filled with filling material at least with the amount that the volume displaced in the soil can be completely filled, - and that in a step C the device applies vibrations from the top vibrator ( 2 ) by a distance that is less than the column length L1, whereby the closure flap ( 5 ) opens and contents with or without the addition of compressed air at the earth end of the tube ( 1 ) emerges and the flap ( 5 ) is taken upwards, - and that in a step D the device is moved down a distance with or without the application of vibrations and with or without the application of additional contact forces, the flap parts ( 7 ) the flap ( 5 ) close and this penetrates into the filling material already introduced into the borehole in order to displace and / or compact it - and that steps C and D are repeated at a higher level in the pilgrim step process until the device is removed from the ground , Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass beim Zurückziehen der Vorrichtung das Rohr (1) durch Betätigung von Verschlusselementen (14) am Schütttrichter (13) und/oder Verschlusselementen (15) an der Aufweitung (3) nicht vollständig, sondern nur zum Teil mit Füllgut versehen wird.A method according to claim 12, characterized in that when the device is withdrawn, the tube ( 1 ) by operating locking elements ( 14 ) on the hopper ( 13 ) and / or closure elements ( 15 ) at the expansion ( 3 ) is not completely, but only partially filled. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13 mit einer Vorrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbringen der unten geschlossenen Vorrichtung diese wenigstens auf einem Teil des Rohres (1) mit einer wasserdichten oder wasserdurchlässigen, unten geschlossenen Hülle (20) umgeben ist, die aus Kunststofffolien, Gittern, Netzen, Geweben und insbesondere aus Geotextilien oder Geogittern besteht.Method according to one of claims 10 to 13 with a device according to one or more claims 1 to 9, characterized in that prior to the introduction of the device closed at the bottom, this at least on part of the tube ( 1 ) with a waterproof or permeable cover closed at the bottom ( 20 ) is surrounded, which consists of plastic films, grids, nets, fabrics and in particular geotextiles or geogrids. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14 mit einer Vorrichtung nach einem oder mehreren Ansprüchen 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (1) mit geschlossener Verschlussklappe (5) beim Eindringen in den Boden durch eine unten geschlossene, längenmäßig gefaltete Hülle (21) eintaucht, die sich in einem Gestell auf der Erdoberfläche befindet und dass beim Eindringen des Rohres (1) in den Boden die Hülle (21) auf Endtiefe mitgenommen wird.Method according to one of claims 10 to 14 with a device according to one or more claims 1 to 9, characterized in that the tube ( 1 ) with closed flap ( 5 ) when penetrating the floor through a closed, lengthwise folded cover ( 21 ) immersed in a rack on the surface of the earth and that when the pipe penetrates ( 1 ) in the bottom the shell ( 21 ) to the final depth.
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