DE19509054C2 - Vorrichtung zur Herstellung von Stabilisierungspfählen in bindigen Böden mit ungenügender Tragfähigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der DE-OS 24 28 870 bekannt. Sie besteht aus einer am Kran gehaltenen vertikalen Führung, entlang derer eine Antriebseinheit mit einer Förderschnecke verschiebbar gehalten ist. Die Förderschnecke durchdringt einen Fülltrichter, der mit Sand befüllt werden kann. Mittels der Antriebseinheit kann die Förderschnecke in Drehung versetzt werden. Die Förderschnecke wird dabei wie ein Bohrer in den Boden getrieben, so daß unter Materialentnahme ein Hohlraum herge­ stellt wird. Anschließend muß die Förderschnecke aus dem Hohlraum entfernt werden, um die Schneckenwindungen vom losgelösten Bodenmaterial zu säubern. Das freie Ende der Förderschnecke wird mit einem Messerkopf ausgerüstet und erneut in den geschaffenen Hohlraum eingefahren. Unter Zugabe von Sand in den Fülltrichter und schneller Gegendrehung der Förderschnecke wird Sand in den Hohlraum gefördert. Auf diese Weise wird ein Sandpfahl im Boden errichtet. Die im Messerkopf der För­ derschnecke vorgesehenen Schneidmesser dringen dabei in die Wandung des Hohlraums ein, um eine beim Bohren des Hohlraums entstandene Schmierschicht an der Hohlraumwandung zu durchschneiden.

Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß die Führung freischwebend über dem Boden zu halten ist. Eine präzise Positionierung der Vorrichtung über dem Boden ist daher nicht möglich. Im allgemeinen muß im Bohrbereich mindestens eine weitere Bedienungsperson stehen, die den Bohr- bzw. Füllvorgang überwacht und für eine hinreichende Ausrichtung der Vorrichtung sorgt. Diese Bedienungsperson ist aufgrund der schweren, bewegten Lasten in diesem Bereich einer erhöhten Unfallge­ fahr ausgesetzt. Ein weiterer Nachteil dieser Vorrichtung liegt in einer Schwächung des Bodens aufgrund der Materialentnahme. Üblicherweise werden Sandpfähle zur Stabilisierung schlecht tragfähiger Böden eingesetzt. Durch die Materialentnahme wird der Boden zunächst weiter geschwächt, wobei nicht geklärt ist, ob die anschlie­ ßende Einfüllung von Sand diese Schwächung aufwiegt. Das mit dieser bekannten Vorrichtung anzuwendende Arbeitsverfahren ist darüber hinaus sehr zeitaufwendig, da die Förderschnecke nach dem Bohren aus dem Hohlraum herausgezogen und ge­ reinigt werden muß. Auch das Ansetzen des Messerkopfes nach dem Bohren ist zeit­ raubend. Außerdem füllt sich das Bohrloch mit dem vom Messerkopf herausgeschnit­ tenen Material, so daß die Sandfüllung unbefriedigend verläuft. Ein Bohren mit ange­ setztem Messerkopf ist bei dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich, da der Mes­ serkopf eine relativ große, nach unten gerichtete ebene Fläche aufweist. Diese Fläche verhindert ein Vordringen der Förderschnecke in den Boden. Da die Förderschnecke nach dem Bohren aus dem Hohlraum herausgezogen werden muß, besteht bei wei­ chen Böden die Gefahr, daß der umliegende Boden den Hohlraum eindrückt. Insbe­ sondere in diesem Fall sind jedoch Stabilisierungspfahle zur Baugründung besonders erforderlich.

Aus der DE-GM 75 17 180 ist eine derartige Vorrichtung bekannt. Sie besteht aus einer in einem Rohr geführten Förderschnecke, die einen Einfülltrichter durchdringt. Am unteren Ende weist die Förderschnecke einen Verdrängungskopf auf, mit dessen Hilfe der umliegende Boden verdichtet wird. Durch gleichzeitiges Drehen der Förder­ schnecke soll dabei Kalk in den entstehenden Hohlraum gepreßt werden. Diese be­ kannte Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß der in den Hohlraum gepreßte Kalk beim Zurückziehen des Verdrängungskopfes wieder aus dem Hohlraum entfernt wird. Damit bildet sich keine, den Boden verfestigende Kalksäule. Außerdem sorgt die in das Führungsrohr eindringende Bodenfeuchtigkeit für eine chemische Reaktion des Brandkalkes, so daß sich dieser erhärtet und die Förderschnecke dadurch un­ brauchbar wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß eine anfangliche Schwächung des Bodens vermieden wird. Des­ weiteren soll diese Vorrichtung auch bei weichen Böden einsetzbar sein und einen Stabilisierungspfahl in kurzer Zeit erstellen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Eine Festlegung der Führung in einem auf dem Boden abgestützten Gestell erlaubt auf einfache Weise eine sichere Übertragung der bei der Bearbeitung des Bodens ausge­ übten Kräfte. Es ergibt sich daher eine sehr sichere Ausrichtung der Vorrichtung, so daß eine zusätzliche Bedienungsperson im unfallgefährdeten Bereich entfällt. Die För­ derschnecke ist als Stempel mit einem Preßkopf am freien Ende ausgebildet. Dies er­ möglicht zusammen mit einem Stellantrieb ein Einpressen des Stempels in den Boden, wobei durch Materialverdrängung ein Hohlraum gebildet wird. Dies führt zu einer Materialverdichtung in der unmittelbaren Umgebung des erzeugten Hohlraums und verhindert daher eine Schwächung des Bodens durch Materialentnahme. Der erzeugte Hohlraum wird vorteilhaft durch die Förderschnecke abgestützt, so daß ein Nachge­ ben der Hohlraumwandung auch bei relativ weichen Böden zuverlässig verhindert wird. Da die Förderschnecke nicht mit Bodenmaterial gefüllt ist, kann der Hohlraum nach seiner Erstellung sofort mit einem Schüttgut gefüllt werden. Dies ermöglicht daher eine sehr rasche Erstellung von Stabilisierungspfählen. Durch die sehr rasche Schneckenförderung können auch hydraulisch wirkende Stoffe im Schüttgut problem­ los eingesetzt werden. Durch die rotationssymmetrische Form des Preßkopfes und damit des erzeugten Hohlraums ist dieser günstig an die Symmetrie der Förder­ schnecke angepaßt. Dies gewährleistet einen optimalen Transport des Schüttguts in den Hohlraum. Der gegenüber der Förderschnecke vergrößerte Preßkopf gewährlei­ stet die Erzeugung eines in seinem Durchmesser etwas größer ausgebildeten Hohl­ raums als der Durchmesser der Förderschnecke. Da der Hohlraum für die Förder­ schnecke einen Förderkanal bildet, erlaubt dies ein relativ reibungsarmes Rotieren der Förderschnecke, was insbesondere bei härteren Böden wichtig ist. Bei weicheren Bö­ den wird der Durchmesser des Preßkopfes im allgemeinen noch größer dimensioniert, um ein Nachfließen des umliegenden Materials zu kompensieren.

Ein im wesentlichen kegelförmig ausgebildeter Preßkopf gemäß Anspruch 2 besitzt einen besonders geringen Widerstand beim Eindrücken in den Boden, da er zu seinem freien Ende spitz zuläuft. Der Öffnungswinkel des Kegels ist vorzugsweise kleiner als 120°. Vorzugsweise ist der untere Teil des Preßkopfes von einer zentralen Spitze bis zu seinem maximalen Durchmesser kegelförmig ausgebildet.

Alternativ ist die Anwendung der Merkmale des Anspruchs 3 vorteilhaft. Diese Aus­ bildung des Stempels erlaubt einen maximalen Durchsatz des Schüttguts durch den Preßkopf. Vorzugsweise wird die Förderschnecke beim Einpressen in nach unten för­ dernde Richtung gedreht.

Die Ausbildung der Vorrichtung mit dem Merkmal gemäß Anspruch 4 erlaubt ein problemloses Transportieren der Vorrichtung an den nächsten Einsatzort, ohne daß dabei größere Mengen Schüttguts, das sich noch im Einfülltrichter befindet, verloren­ gehen.

Ein an die Steigung der Förderschnecke angepaßter Schlitz im Preßkopf gemäß An­ spruch 5 erlaubt beim Füllen des Hohlraums mit dem Schüttgut, dieses besonders rasch durch den Preßkopf zu leiten. Das Schüttgut kann daher mit relativ großem Verdichtungsdruck in den Hohlraum eingefüllt werden.

Eine zentrale Hohlwelle gemäß Anspruch 6 erlaubt ein sicheres Einbringen heftig reagierender Stoffe in den Hohlraum. Es spielt dabei keine Rolle, ob dieser Stoff mit im Boden vorhandenem Wasser oder mit anderen Stoffen des Schüttguts reagiert. Die separate Förderung dieses Stoffes in der Hohlwelle erlaubt, die Stoffe erst im Hohl­ raum zu vermischen. Es steht daher ein besonders breites Spektrum an Stoffkombina­ tionen zur Füllung des Hohlraums zur Verfügung. Insbesondere können reaktions­ freudige hydraulische Stoffe vorteilhaft eingesetzt werden.

Eine Ausbildung des Stellantriebs als Hydraulikmotor gemäß Anspruch 7 ermöglicht auf besonders einfache Weise eine Energieversorgung des Stellantriebs aus der Bord­ hydraulik des bedienenden Baggers oder Laders. Vorzugsweise ist auch der Drehan­ trieb als Hydraulikmotor ausgebildet. Hydraulikmotoren sind sehr einfach und gleich­ zeitig robust aufgebaut, so daß sie dem rauhen Feldeinsatz bestens gewachsen sind.

Die Anwendung eines Seil- oder Kettentrieb zur Kraftübertragung zwischen dem Stellantrieb und dem Schiebeschlitten gemäß Anspruch 8 ist vorteilhaft, da sich damit auf einfache Weise sehr große Kräfte übertragen lassen. Vorzugsweise ist ein Seil oder eine Kette beid­ seitig im Gestell festgelegt. Der Stellantrieb wirkt über eine Umlenkrolle oder eine Aufwickeltrommel auf das Seil oder die Kette ein. Dabei kann der Stellantrieb entwe­ der im Rahmen oder im Schiebeschlitten festgelegt sein. Vorzugsweise wird das Seil oder die Kette mehrfach flaschenzugartig umgelenkt, so daß die Bewegung des Stel­ lantriebs vom Seil- oder Kettentrieb untersetzt wird. Hierdurch erhöht sich die er­ reichbare Einpreßkraft, wobei das Seil oder die Kette nur noch mit einem Bruchteil der Einpreßkraft belastet wird.

Die Anwendung der Merkmale gemäß Anspruch 9 ermöglichen eine präzise Einstel­ lung der Fülldichte im Hohlraum. Die Dichte des entstehenden Stabilisierungspfahles kann daher sehr genau an die Bedürfnisse, die durch die Bodenbeschaffenheit, die gewünschte Belastung sowie die maximal erlaubte Setzung vorgegeben sind, angepaßt werden. Durch den Einsatz von Regeleinrichtungen wird die bedienende Person von feinfühligen Drehzahlkorrekturen des Stell- bzw. Drehantriebs befreit. Insbesondere wird bei heterogenen Böden eine stets gleiche Qualität der Stabilisierungspfähle er­ zielt.

Die Merkmale des Anspruchs 10 ergeben eine besonders feste Arretierung der Vor­ richtung auf dem Boden. Horizontale Schwenkbewegungen der Vorrichtung werden zuverlässig verhindert. Dies ist insbesondere bei Hanglagen bedeutend.

Die Merkmale des Anspruchs 11 ermöglichen der Bedienungsperson, auf einfache Weise den Neigungswinkel des Gestells abzulesen. Insbesondere bei unebenem Ge­ lände kann auf diese Weise trotzdem eine Parallelität der Stabilisierungspfahle unter­ einander sichergestellt werden. Beim Stabilisieren von Böden in Hanglagen kann die erforderliche Winkellage der Stabilisierungspfähle mit hinreichender Genauigkeit ein­ gehalten werden.

Die Merkmale des Anspruchs 12 erlauben ein sehr einfaches Transportieren der Vor­ richtung zum Einsatzort, an dem der nächste Stabilisierungspfahl erstellt werden soll. Zusätzlich ist es dem Bagger oder Lader möglich, die Vorrichtung gegen den Boden zu drücken, um die Einpreßkräfte des Stempels aufzunehmen. Die Vorrichtung kann daher insgesamt ein geringeres Gewicht aufweisen.

Durch Anwendung der Merkmale des Anspruchs 13 wird die Herstellungszeit der Stabilisierungspfahle entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Förderschnecken reduziert. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein größeres Gelände stabili­ siert werden soll, oder wenn viele Stabilisierungspfähle pro Fläche vorzusehen sind. Damit können mehrere Stabilisierungspfähle gleichzeitig erstellt werden. Zur Verrin­ gerung des konstruktiven Aufwandes der Vorrichtung sind in diesem Fall die Merk­ male des Anspruchs 14 vorteilhaft einsetzbar.

Die Merkmale des Anspruchs 15 ersparen in vorteilhafter Weise, den Bagger oder Lader mit der Vorrichtung einsetzen zu müssen.

Schließlich ist die Verwendung der Vorrichtung zur Herstellung von Kalkpfählen ge­ mäß Anspruch 16 ist besonders günstig. Branntkalk reagiert sehr heftig mit im Boden vorhandenem Wasser. Da die Förderschnecke während der Materialverdrängung sau­ ber bleibt, kann der Branntkalk problemlos mit der Förderschnecke in den Hohlraum befördert werden, ohne bereits während der Förderung chemisch zu reagieren. Branntkalk ist als Füllmittel für den Hohlraum besonders gut geeignet, da es als hy­ draulischer Stoff dem umliegenden Boden Wasser entzieht. Die chemische Reaktion des Branntkalks mit dem Wasser ist stark exotherm, was eine entsprechend hohe Temperaturerhöhung im Boden zur Folge hat. Zusätzlich diffundieren Calcium-Ionen aus dem Stabilisierungspfahl in den umliegenden Boden und erhöhen dessen Tragfä­ higkeit beträchtlich. Als Zuschlagstoffe kommen bevorzugt Siliziumoxide, vorzugs­ weise in feinster Form, in Betracht.

Anhand der Zeichnung wird eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegen­ standes beispielhaft näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtung, die im unteren Bereich geschnitten darge­ stellt ist und

Fig. 2 eine Ansicht des Preßkopfes von unten.

Eine Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 besteht aus einem Gestell 2, in dem eine lineare Führung 3 abgestützt ist. Im unteren Bereich ist die Vorrichtung 1 geschnitten darge­ stellt. Das Gestell 2 ist als Rahmen 4 ausgebildet und verleiht der Vorrichtung 1 die zur Kraftübertragung erforderliche Stabilität. Das Gestell 2 ist auf einem natürlichen, weichen Boden 5 mittels Arretierbolzen 6 festgelegt. Die Arretierbolzen 6 weisen Auflagen 7 auf, so daß das Gestell 2 sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung fixiert ist. Vorzugsweise sind drei oder vier Arretierbolzen 6 vorgesehen. Oberhalb des Schwerpunktes 8 der Vorrichtung 1 sind Anschlußlaschen 9 zur Verbin­ dung mit einem Ausleger eines Baggers bzw. eines Laders vorgesehen. Diese An­ schlußlaschen 9 erlauben ein einfaches Versetzen der Vorrichtung 1 an jene Stelle, an der der nächste Stabilisierungspfahl zu erstellen ist, wobei die Vorrichtung 1 beim Transport in stabiler Lage verbleibt.

In der Führung 3 gleitet ein Schiebeschlitten 10, an dem ein Stellantrieb 11 vorgese­ hen ist, der den Schiebeschlitten 10 sowohl nach oben als auch nach unten unter Be­ aufschlagung mit einer Zug- bzw. Druckkraft verschieben kann. Der Stellantrieb 11 ist vorzugsweise als Hydraulikmotor ausgebildet. Er kann in diesem Fall vorteilhaft von der Hydraulik des Baggers oder Laders versorgt werden. Zur Vergrößerung der Kraftübertragung kann der Stellantrieb 11 ein Getriebe aufweisen.

Zur Kraftübertragung zwischen dem Stellantrieb 11 und dem Schiebeschlitten 10 sind vier Kettentriebe 39 vorgesehen. Je zwei Kettentriebe 39 befinden sich in Fig. 1 unmittelbar hintereinander. Die Kettentriebe 39 werden von jeweils einer Kette 38 und umlenkenden Zahnrädern 36, 36a, 37, 37a gebildet. Die freien Enden der Kette 38 sind oben und unten im Gestell 2 festgelegt. Ein Zahnrad 36a jedes Kettentriebs 39 wird vom Stellantrieb 11 getrieben. Die Zahnräder 36a der vier Kettentriebe 39 sind dabei kraftschlüssig miteinander verbunden, so daß für alle Kettentriebe 39 ein einzi­ ger Stellantrieb 11 ausreicht. Die Zahnräder 36, 36a sind drehbar im Gestell 2 gela­ gert. Sie wirken auf die Kette 38 wie feste Rollen. Die Zahnräder 37, 37a sind im Schiebeschlitten 10 drehbar gelagert. Sie bilden für die Kette 38 lose Rollen, so daß sich für den Kettentrieb 39 ein flaschenzugartiger Aufbau ergibt. Der Kettentrieb 39 wirkt daher für den Stellantrieb 11 wie ein untersetzendes Getriebe, so daß sich die erreichbare Verschiebekraft für den Schiebeschlitten 10 entsprechend erhöht. Zusätz­ lich wird die Kette 38 nur noch mit einem Bruchteil der Schiebeschlittenlast beauf­ schlagt. Die Kette 38 kann daher entsprechend schwächer ausgebildet sein. Alternativ könnte die Kette 38 auch ganz oder teilweise als Seil ausgebildet sein. Vorzugsweise ist dann jener Bereich, der vom antreibenden Zahnrad 36a erfaßt wird, als Kette und der Rest als Seil ausgebildet.

Über eine Halterung 12 ist der Schiebeschlitten 10 mit einem Drehantrieb 13 verbun­ den. Auch der Drehantrieb 13 ist vorzugsweise ein Hydraulikmotor. Er ist mit einem Stempel 14 verbunden, der im Schiebeschlitten 10 derart gelagert ist, daß Druck- bzw. Ziehkräfte vom Schiebeschlitten 10 direkt aufgenommen und vom Drehantrieb 13 ferngehalten werden. Der Stempel 14 weist eine zentrale Hohlwelle 15 auf, die mit einer Förderschnecke 16 belegt ist. Am freien Ende 17 des Stempels 14 ist dieser mit einem Preßkopf 18 ausgerüstet.

Der Preßkopf 18 weist eine zentrale Spitze 19 auf, von der an sich der Preßkopf 18 in Richtung zur Förderschnecke 16 hin kegelig erweitert. Im oberen Bereich des Preß­ kopfs 18 ist dieser zylindrisch ausgebildet mit einem Durchmesser D₁ von vorzugs­ weise über 100 mm. Der Preßkopf 18 weist einen Durchmesser D₁ auf, der ein wenig größer als der Durchmesser D₂ der Förderschnecke 16 ist. Der Preßkopf 18 weist einen oder zwei Schlitze 20 auf, die den Preßkopf 18 vollständig durchsetzen. Die Schlitze 20 verbinden den Raum um die Förderschnecke 16 mit dem Raum unterhalb des Preßkopfes 18. Die Schlitze 20 durchsetzen den Preßkopf 18 im Winkel der Stei­ gung der Förderschnecke 16. Das freie Ende 21 der Hohlwelle 15 ist zu den Schlitzen 20 des Preßkopfes 18 geöffnet.

Die Form der Schlitze 20 ist insbesondere aus Fig. 2 entnehmbar, die eine Ansicht des Preßkopfes 18 von unten zeigt. Die Schlitze 20 sind nach innen spitz und nach außen erweiternd ausgebildet. Zwecks einer optimalen Anpassung der Schlitze 20 an die Förderschnecke 16 sind die Schlitze 20 gekrümmt ausgeführt. Dies erlaubt einen optimalen Durchsatz des Schüttguts 23 durch die Schlitze 20.

Im Gestell 2 ist ein Einfülltrichter 22 vorgesehen, der mit einem Schüttgut 23 gefüllt werden kann. Das Schüttgut 23 besteht aus einem oder mehreren hydraulischen Stof­ fen, denen ggf. auch andere Stoffe zugemischt werden können. Der Einfülltrichter 22 weist an seinem unteren Ende 24 einen Rohransatz 25 auf, der von der Förderschnecke 16 durchdrungen wird. Der Rohransatz 25 besitzt einen Innendurchmesser D₃, der wenig größer als der Durchmesser D₂ der Förderschnecke 16, aber kleiner als der Durchmesser D₁ des Preßkopfes 18 ist. Dies erlaubt ein einfaches und reibungsarmes Verschieben bzw. Drehen der Förderschnecke 16 im Rohransatz 25, wobei der Preß­ kopf 18 den Einfülltrichter 22 in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage unterseitig abschließt. In dieser Lage des Stempels 14 kann daher die Vorrichtung 1 durch einen Bagger oder Lader sehr einfach transportiert und am nächsten gewünschten Standort abgestellt werden, ohne daß dabei das Schüttgut 23 durch den Rohransatz 25 des Trichters 22 entweicht.

Am oberen Ende 26 des Gestells 2 ist ein Lot 27 vorgesehen, welches um einen Punkt 28 drehbar gelagert ist. Die Neigung des Lotes 27 relativ zum Gestell 2 läßt sich mit Hilfe einer im Gestell 2 fixierten Winkelmeßvorrichtung 29 an einer Skala 30 ablesen.

Um eine gleichzeitige Erstellung mehrerer Stabilisierungspfähle zu ermöglichen, kann die Vorrichtung 1 mehrere Stempel 14 aufweisen. Diese können vorteilhaft am glei­ chen Schlitten vorgesehen sein, so daß nur ein Stellantrieb 11 vorhanden sein muß.

Die Vorrichtung 1 wird an den Anschlußlaschen 9 von einem Bagger oder Lader er­ faßt und an jenen Ort transportiert, an dem ein Stabilisierungspfahl erstellt werden soll. Anschließend wird die Vorrichtung 1 auf den Boden 5 abgesenkt, so daß die Ar­ retierbolzen 6 in den Boden 5 eindringen, und die Auflagen 7 auf der Oberfläche 31 des Bodens 5 aufsitzen. Das Gestell 2 wird dabei vom Bagger oder Lader derart aus­ gerichtet, daß der Stempel 14 in die gewünschte Richtung des Stabilisierungspfahles zeigt. Hierzu kann der Baggerführer die Neigung des Gestells 2 zur Vertikalen be­ quem an der relativen Lage des Lotes 27 zur Skala 30 ablesen. Üblicherweise werden die Stabilisierungspfähle vertikal erstellt. In Sonderfällen, vorzugsweise bei der Stabi­ lisierung von Böden in Hanglagen, sind jedoch auch von der vertikalen Richtung ab­ weichende Stabilisierungspfähle erforderlich.

Nachdem das Gestell 2 im Boden 5 verankert ist, wird der Schiebeschlitten 10 unter der Wirkung des Stellantriebs 11 entgegen dem Pfeil 44 nach unten verschoben. Dabei dringt der Stempel 14 mit seinem Preßkopf 18 in den Boden 5 ein. Die dabei entstehende Gegenkraft wird vom Bagger oder Lader über die Anschlußlasche 9 auf­ genommen. Der Preßkopf 18 verdrängt das umliegende Bodenmaterial und verdichtet es in seiner Umgebung. Dabei entsteht ein Hohlraum 40. Er besitzt in etwa Säulen­ form, wobei der Durchmesser des Hohlraums 40 vom Durchmesser D₁ des Preßkop­ fes 18 bestimmt ist. Die oberhalb des Preßkopfes 18 vorgesehene Förderschnecke 16 stützt die Hohlraumwandung 41 beim Vordringen des Stempels 14 ab. Sie steht wäh­ rend des Einpressens des Preßkopfs 18 still oder wird in nach unten fördernder Rich­ tung angetrieben.

Hat der Stempel 14 eine gewünschte Tiefe T erreicht, so wird die Förderschnecke 16 in Richtung des Pfeiles 42 in Drehung versetzt. Gleichzeitig wird dem Einfülltrichter 22 Schüttgut 23 zugeführt, und von der Förderschnecke 16 in Richtung des Preßkop­ fes 18 befördert. Das Schüttgut 23 wird dabei durch die Schlitze 20 im Preßkopf 18 hindurchgeführt. Auf diese Weise wird der Raum 43 unterhalb des Preßkopfes 18 mit Schüttgut 23 gefüllt. Alternativ kann eine Komponente des Schüttguts 23 durch das Innere der Hohlwelle 15 in den Raum 43 gefördert werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn diese Komponente sehr rasch mit dem umliegenden Boden 5 reagiert. Über die Hohlwelle 15 könnte auch eine Komponente des Schüttguts 23 in den Raum 43 befördert werden, die mit einer anderen Komponente des Schüttguts 23 chemisch reagiert. Die Mischung dieser Komponenten erfolgt in diesem Fall erst im Schlitz 20 des Preßkopfs 18. Der Stempel 14 wird in Richtung des Pfeiles 44 aus dem Hohlraum 40 herausgezogen. Dazu wird der Schiebeschlitten 10 durch den Stellan­ trieb 11 in umgekehrter Richtung getrieben. Die Ziehgeschwindigkeit des Stempels 14 und die Drehgeschwindigkeit der Förderschnecke 16 sind dabei so aufeinander abge­ stimmt, daß das Schüttgut 23 unter vorbestimmtem Verdichtungsdruck in den Hohl­ raum 40 gefüllt wird.

Ist der Stempel 14 bis zur Ausgangsstellung zurückgezogen, so verbleibt im Boden 5 eine Pulversäule, die durch die Wandung 41 zum Boden 5 hin begrenzt ist. Die Pul­ versäule 45 wird vom eingefüllten Schüttgut 23 gebildet und erhärtet mit der Zeit zu einem Stabilisierungspfahl.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung
2 Gestell
3 Führung
4 Rahmen
5 Boden
6 Arretierbolzen
7 Auflage
8 Schwerpunkt
9 Anschlußlasche
10 Schiebeschlitten
11 Stellantrieb
12 Halterung
13 Drehantrieb
14 Stempel
15 Hohlwelle
16 Förderschnecke
17 freies Ende
18 Preßkopf
19 Spitze
20 Schlitz
21 freies Ende
22 Einfülltrichter
23 Schüttgut
24 unteres Ende
25 Rohransatz
26 oberes Ende
27 Lot
28 Punkt
29 Winkelmeßvorrichtung
30 Skala
31 Oberfläche
35 Pfeil
36, 36a Zahnrad
37, 37a Zahnrad
38 Kette
39 Seil- oder Kettentrieb
40 Hohlraum
41 Wandung
42 Pfeil
43 Raum
44 Pfeil
45 Pulversäule
46 Wasser
47 Pfeil
50 Stabilisierungspfahl
51 Grenzbereich
52 Zentrum
D₁ Durchmesser des Preß­ kopfs
D₂ Durchmesser der Förder­ schnecke
D₃ Innendurchmesser des Rohransatzes
T Tiefe

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Herstellung von Stabilisierungspfählen in weichen Böden, beste­ hend aus mindestens einem Einfülltrichter für ein Schüttgut und mindestens einer die­ sen durchdringenden Förderschnecke, welche mittels eines Drehantriebs in Drehung versetzbar und entlang einer linearen Führung zwischen einer Ausgangslage und einer in den Boden eingeführten Lage verschiebbar ist, wobei die Führung in einem Gestell festgelegt ist, und die Förderschnecke als Stempel ausgebildet ist, der mit einem in entlang der Führung unter Krafteintrag hin- und herverschiebenden Stellantrieb in Wirkverbindung steht und am freien Ende des Stempels ein sich nach oben erweitern­ der Preßkopf vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkopf (18) minde­ stens einen Schlitz (20) aufweist, der den Raum an der Förderschnecke (16) mit dem Raum (43) unterhalb des Preßkopfes (18) verbindet, der im wesentlichen rotations­ symmetrisch ist und an seiner breitesten Stelle einen größeren Durchmesser (D₁) als die Förderschnecke (16) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkopf (18) in seinem untersten Abschnitt kegelförmig ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkopf (18) von einem verstärkten Ende der Förderschnecke (16) gebildet ist, der zumindest im Bereich des freien Endes (17) mit mindestens zwei Wendein ausgestattet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkopf (18) in der Ausgangslage der Förderschnecke (16) den Einfülltrichter (22) nach unten abschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (20) des Preßkopfes (18) im Winkel der Steigung der Förderschnecke (16) gerichtet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Förder­ schnecke (16) eine über ihre gesamte Länge verlaufende Hohlwelle (15) aufweist, die zum Schlitz (20) des Preßkopfes (18) mindestens eine Öffnung bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (11) des Stempels (14) ein Hydraulikmotor ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (11) mit dem Schiebeschlitten (10) über mindestens einen Seil- und/oder Kettentrieb (39) in Wirkverbindung steht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (11) und der Drehantrieb (13) mit einer Regeleinrichtung in Wirkverbin­ dung stehen, die die Drehgeschwindigkeit und das Verhältnis zwischen der Drehge­ schwindigkeit und der Ziehgeschwindigkeit der Förderschnecke (16) auf vorgebbare Sollwerte regelt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (2) auf dem Boden (5) mittels Arretierbolzen (6) abgestützt ist, die vorzugsweise in den Bo­ den (5) eindringen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Gestell (2) ein Lot (27) mit einer Winkelmeßvorrichtung (29) zur Erfassung des Neigungs­ winkels des Gestells (2) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß am Gestell (2) eine Halterung (9) zur Verbindung mit einem Bagger oder Lader vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Gestell (2) mindestens zwei Förderschnecken (16) mit je einem Einfülltrichter (22) vorgesehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Förder­ schnecken (16) ein gemeinsamer Dreh- und Stellantrieb (13, 11) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Gestell (2) Räder oder Ketten mit einem Antriebsmotor vorgesehen sind, und die Vorrichtung (1) als selbstfahrendes Gerät ausgebildet ist.

16. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur Herstellung von Kalkpfählen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (14) in den Boden (5) unter Bildung eines Hohlraums (40) eingepreßt wird, während der Drehantrieb (13) der Förderschnecke still steht, und anschließend die Förderschnecke (16) in nach unten fördernde Drehung versetzt wird, während dem Einfülltrichter (22) Branntkalk gege­ benenfalls mit Zuschlägen zugeführt und der Stempel (14) gleichzeitig aus dem Hohl­ raum (40) zurückgezogen wird.