DE2365445C2

DE2365445C2 - Verfahren zur Herstellung eines Sanddräns sowie Rüttelramme zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2365445C2
Application number: DE2365445A
Authority: DE
Inventors: Ikuo Yamato Kanagawa Okabayashi; Osamu Tokyo Terashima
Original assignee: Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1973-05-22
Filing date: 1973-07-30
Publication date: 1982-09-02
Also published as: NL172473C; DE2338590A1; DE2338590B2; JPS506115A; DE2365445A1; AR202279A1; NL172473B; IT1016013B; GB1429889A; HK62579A; DK144644C; GB1429890A; HK62679A; SE7611853L; MY7700087A; DK144644B; MY7700088A; SE410986B; NL7311131A; US3859798A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Sanddräns der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Rüttelramme zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Es sind Verfahren dieser Art bekannt, (»Civil Engineering and Public Works Review«, 1972, März, Seite 284; DE-OS 19 28471) bei denen Schutzhüllen verwendet werden, deren Maschenweite kleiner ist als die Korngröße des eingefüllten Sandes, so daß der Sand nicht durch die Maschen hindurchtreten kann. Dabei wird die Schutzhülle außerhalb des Bohrlochs bzw. des Vortreibrohrs mit Sand gefüllt, und der so vorgefertigte Sanddrän wird eingebaut. Dabei besteht die Gefahr einer Verstopfung der Maschen durch feine Tonteilchen. Außerdem besteht die Gefahr, daß die Schutzhülle beim Ziehen des Vortreibrohrs beschädigt wird, wenn sie dieses berührt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Sanddräns zu entwikkeln, bei dessen Durchführung die oben angegebenen

ίο Schwierigkeiten nicht mehr auftreten und e^;n Sanddrän schnell, fehlerlos und ohne die Gefahr einer Beschädigung der Schutzhülle des Sanddräns herstellbar ist Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird in vorteilhafter Weise die Schutzhülle beim Einfüllen des Sandes von dem Sand umhüllt, der durch die Maschen austritt und der beim Ziehen des Vortreibrohrs eine Gleitschicht zwischen diesem und der Schutzhülle bildet

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Sanddräns in weichem Erdreich werden auf dem weichen Erdreich vorzugsweise mehrere Vortreibrohre in einem regelmäßigen Vieleckmuster angeordnet.

Um dies schnell und wirtschaftlich durchzuführen, ist gemäß der Erfindung eine Rüttelramme nach Anspruch 2 ausgebildet

Mit dieser Rüttelramme gemäß der Erfindung können mehrere Sanddräns gleichzeitig hergestellt werden.

Mit der Ausgestaltung der Ramme nach Anspruch 3 ist es möglich, Sanddräns in einem unter Wasser gelegenen weichen Erdreich herzustellen, ohne daß die eingetriebenen Vortreibrohre über den Wasserspiegel ragen; sie werden vielmehr mit ihren oberen Enden bis dicht über die Gewässersohle eingetrieben.

Wenn die Vortreibrohre nach der bisher geübten Technik in das weiche Unterwasser-Erdreich eingetrieben werden, können die oberen Enden der Vortreibrohre nicht unter die Wasseroberfläche versenkt werden, so daß sie zumindest um den der Wassertiefe entsprechenden Betrag verlängert werden müssen. Wenn die Schutzhülle in ein solches verlängertes Vortreibrohr eingeführt werden soll, muß sie entsprechend diesem längeren Vortreibrohr verlängert werden. Würde jedoch eine der gewünschten Bodentiefe, auf welche das Vortreibrohr eingetrieben wird, entsprechend lange Schutzhülle verwendet werden, müßte sie nach dem Auffüllen mit Sand durch das lange Vortreibrohr hindurch fallen gelassen werden. Während sich im

so erstgenannten Fall wirtschaftliche Nachteile ergeben, könnte sich im letzteren Fall die Schutzhülle bei ihrer Absenkung in das Vortreibrohr verfangen, so daß sie möglicherweise nicht den Boden des Vortreibrohres erreicht. Dagegen werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die der bisherigen Technik anhaftenden Nachteile vollständig ausgeschaltet.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Sanddräns in weichem Erdreich,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Hauptteils einer für die erfindungsgemäße Herstellung des Sanddräns gemäß F i g. 1 benutzten Rüttelramme,

Fig.3 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Querschnitt längs Linie 3-3 in F i g. 2,

Fig.4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen

Querschnitt längs Linie 4-4 in Fig. 2,

Fig.5 eine schematische Darstellung der Rütteilramme gemäß Fi g. 2 zur Veranschaulichung des Zustandes, in welchem die Vortreibrohre in Bereitschaft auf das Eintreiben in das weiche Erdreich an der Rüttelramme aufgehängt sind,

Fig.6 eine schematische Darsteli'ng des Zustandes der Rüttelramme in der Bereitschaftsstellung für das Eintreiben von Vortreibronren in weiches Unterwasser-Erdreich.

Ein erfindungsgemäß hergestellter Sanddrän 10 besteht ai:·; einer schlauchfönnigen Schutzhülle 11 und einer in diese eingefüllten Sandsäule 12 (F I g. 1).

Die Schutzhülle 11 besteht aus wasserabstoßenden, wetterfesten, chemisch nicht-korrosiven Monofilamenten bzw. Einzelfäden hoher Zugfestigkeit, weiche in Gitierform grob miteinander verwebt sind, so daß sich ein Gewebe in Leinwandbindung ergibt. Bei diesem Gewebe bilden die lotrecht verlaufenden Monofilamenti; die Schußfäden. Die zwischen den Fäden liegenden Maschen des Gewebes, d.h. die durch benachbarte Kettfäden und benachbarte Schußfäden festgelegten öffnungen, sind zur Vermeidung einer Verstopfung der Maschen jeweils so bemessen, daß sie eine Fläche von 2,0 bis 3,0 mm² aufweisen.

Fig. 1 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Sanddräns. Obgleich zur Vereinfachung der Darstellung und der Beschreibung in Fig. 1 (A) bis (C) nur ein einziges Vortreibrohr 22 dargestellt ist, können selbstverständlich mehrere Rohre 22 gleichzeitig mit Hilfe einer einzigen Ramme gemäß F i g. 2 bis 5 eingetrieben werden.

Die Schutzhülle 11 wird in ein vorher senkrecht ir das weiche Erdreich eingetriebenes Vortreibrohr 22 eingesetzt und dann mit Sand 13 gefüllt. Wenn dann das Rohr 22 allein wieder herausgezogen wird, wird ein Sanddrän 10 gebildet.

Fig. l(A) veranschaulicht den Zustand nach Beendigung des Eintreibens des Vortreibrohres 22. Am oberen Ende 22a des Vortreibrohres 22 ist ein Verschlußdeckel 36 angelenkt. Bei gemäß Fig. l(B) offenem Deckel 36 wird die Schutzhülle 11 bis zur vorgeschriebenen Tiefe in das Vortreibrohr 22 eingeführt. Zur Erleichterung dieser Einführung ist ein Haken 37 am unteren Ende üb der Schutzhülle 11 angebracht und an diesem Haken 37 ein Gewicht 38 aufgehängt. Das Gewicht 38, das z. B. aus in ein Gewebestück eingeschlagenem Sand bestehen kann, ermöglicht ein einfaches Herabführen der Schutzhülle 11 zum unteren Ende des Rohre·; 22. Es ist aber auch möglich, den unteren Endabschnitt 11έ> der Schutzhülle 11 festzulegen oder zu verschließen, nachdem im voraus eine gewisse Sandmenge in diesen Endabschnitt 116 eingefüllt worden ist. Um die Schutzhülle 11 in das Vortreibrohr 22 einbringen zu können, ist je nach dem Schutzhüllendurchniosse'· ein Abstand von 2 bis 5 mm zwischen der Innenwand des Rohres 22 und der Außenwand der Schutzhülle 11 vorgesehen. Folglich hat das Rohr 22 zur Aufnahme der Schutzhülle 11 mit einem Durchmesser von 5 bis 25 cm seinerseits einen Innendurchmesser von etwa 5,4 bis 26 cm.

Nach dem Einführen der Schutzhülle 11 wird ihr oberes Ende lla so fest am betreffenden Auslaß 29a eines Sandtrichters 29 befestigt, daß ein Abrutschen des Endes lla vom Auslaß 29a vermieden wird. Sodann wird der Schwinghammer 24 in Rüttelbewegung versetzt, um den Sand 13 aus dem Trichter 29 in die Schutzhülle 11 hineinrieseln zu lassen. Während der Sand 13 allmählich in die Schutzhülle 11 eingefüllt wird, tritt gemäß Fig. ](C) ein kleiner Teil des Sandes 13 durch die Maschen der Schutzhülle 11 aus und füllt den Zwischenraum 39 zwischen dieser und dem Rohr 22. Der größte Teil des Sandes 13 wird jedoch unter Bildung einer Sandsäule 12 in der Schutzhülle 11 zurückgehalten. Wenn der Sand 13 bis zu dem noch über der Erdoberfläche befindlichen Teil der Schutzhülle 11 eingefüllt ist, wird das obere Ende lla der Schutzhülle 11 vom betreffenden Auslaß 29a des Sandtrichters 29 abgenommen und in umgefaltetem Zustand in das Rohr 22 eingelegt.

Das obere Ende 22a des Rohres 22 wird dann mit dem Verschlußdeckel 36 verschlossen, der mit Hilfe einer Arretiervorrichtung 40 verspannt wird. Sodann wird über eine am oberen Ende des Rohres 22 angeordnete Einlaßleitung 41 Druckluft in das Rohr 22 eingeleitet. Hierauf wird das Rohr 22 unter Betätigung des Schwinghammers 24 mit Hilfe einer Antriebseinrichtung aus dem Erdreich herausgezogen. Beim Herausziehen des Rohres 22 drückt die Druckluft den Sanddrän 10 nach unten and hindert ihn somit daran, aus dem weichen Erdreich herausgezogen zu werden. Außerdem verhindert der durch die Maschen der Schutzhülle 11 in den Zwischenraum 39 zwischen der Schutzhülle 11 und dem Rohr 22 eingedrungene Sand 13 eine Berührung zwischen der Schutzhülle 11 und dem Rohr 22. d. h. er wirkt sozusagen als Schmiermittel, wodurch die Schutzhülle 11 vor Beschädigung durch die sich aus einer solchen Berührung ergebende Reibungswärme geschützt und der Sanddrän 10 fest in das Erdreich gesetzt wird, ohne zusammen mit dem Rohr 22 herausgezogen zu werden. Die Anwendung von Druckluft und Vorhandensein von Sand 13 im Zwischenraum 39 begünstigen gemeinsam das Herausziehen nur des Rohres 22 aus dem Erdreich 35, ohne die Schutzhülle 11 dabei mitzunehmen. Auf diese Weise ist dann gemäß Fig. l(D) ein Sanddrän gebildet, dessen Schutzhülle 1! mit Sand 13 gefüllt ist. Auf dem Sanddrän

10 wird eine Last 42 angebracht.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Sanddräns dringt infolge der Schwingung, welcher das Rohr 22 beim Eintreiben in das Erdreich unmittelbar ausgesetzt ist, sowie infolge der indirekt auf das Rohr 22 ausgeübten Schwingung, wenn die in es eingesetzte Schutzhülle 11 mit Sand 13 gefüllt wird, das im weichen Erdreich 35 enthaltene Wasser zunächst allmählich zum Umfang des Rohres 22 vor. Beim Herausziehen des Rohres 22 sammelt sich eine größere Wassermenge im weichen Erdreich unter der auf das Rohr 22 ausgeübten Schwing- und Rüttelbewegung um den Umfang des Rohres 22 herum an. Nach dem Herausziehen des Rohres 22 verlagert sich das angesammelte Wasser unmittelbar zum Umfang der mit Sand 13 gefüllten Schutzhülle 11. Wenn dann das Rohr 22 vollständig aus dem Erdreich herausgezogen ist, wird die vorher in das Rohr 22 eingeblasene Druckluft über die Umfangswand der den Sanddrän 10 bildenden Schutzhülle 11 zur Erdoberfläche herausgedrückt, wodurch die besonders auffällige Wirkung hervorgebracht wird, daß das Wasser, das sich bereits um den Umfang der Schutzhülle

11 herum angesammelt hat, gleichzeitig aus dem Erdreich herausgedrückt wird.

Bei Anwendung der Barronschen Theorie auf das Verfahren zum Herstellen eines Untergrund-Sanddräns ist die für das Setzen des Erdreichs infolge der Verfestigung bzw. Verdichtung erforderliche Zeitspanne dem Quadrat des Effektivdurchmessers des Wir-

kungskreises eines Sanddräns proportional. Folglich ist bekannt, daß eine dichte Verteilung des Untergrund-Sanddräns kleinen Durchmessers von größerem wirtschaftlichen Nutzen ist als eine weile Verteilung von Sanddräns mit großem Durchmesser. Für die schnelle und wirtschaftliche Herstellung der Sanddräns ist es gemäß der Erfindung'vorteilhaft, eine Rüttelramme so auszubilden, daß mehrere Sanddräns gleichzeitig hergestellt werden können.

Eine in den F i g. 2 bis 5 dargestellte Rüttelramme 23 ist mit einem Schwinghammer 24 versehen. Von der Seitenwand des Schwinghammers 24 waagerecht abstehende Arme 25 greifen an einem lotrechten Mäkler 26 an und ermöglichen so eine lotrechte Verschiebung des Schwinghammers 24. An der Unterseite des Schwinghammers 24 ist ein Block 27 als kraftübertragendes Bauteil angebracht, an dessen unterem Ende eine Halterung 28 zur Aufnahme der Vortreibrohre 22 befestigt ist. An der Halterung 28 sind Befestigungsglieder 28a (F i g. 3) an den Ecken 5 eines Vielecks angeordnet, dessen Mittelpunkt auf der Achse O des Blockes 27 liegt. Obgleich in den F i g. 2 bis 5 ein Quadrat als Vieleck dargestellt ist, kann doch jede beliebige andere Vieleckform angewandt werden. Der Block 27 ist mit einem Sandtrichter 29 ausgerüstet, der eine Anzahl von Auslassen 29a aufweist, die sich dann, wenn die Vortreibrohre 22 an der Halterung 28 befestigt sind, unmittelbar über den oberen Enden 22a der Vortreibrohre 22 befinden.

Der Mäkler 26 trägt an seinem unteren Ende 26a eine waagerechte Führungsplatte 31 mit öffnungen 30 (F i g. 4), über weiche die Vortreibrohre 22 zu den Ecken des genannten Vielecks geführt werden können.

Gemäß F i g. 5 kann der Schwinghammer 24 über ein Drahtseil 34 durch eine am Sockel 32 der Ramme 23 montierte Antriebseinrichtung 33 auf jede gewünschte Höhe angehoben werden.

Im folgenden sei nunmehr das Verfahren der gleichzeitigen Herstellung mehrerer Sanddräns in weichem Erdreich erläutert:

Zunächst wird der Schwinghammer 24 der Ramme 23 auf eine solche Höhe angehoben, daß die Vortreibrohre 22, wenn ihre oberen Enden 22a an der Halterung 28 befestigt werden, auf dem weichen Erdreich 35 in aufrechte Stellung gebracht werden können. Hierbei befindet sich an jeder Ecke S des von den Befestigungsgliedern 28a gebildeten Vielecks ein Vortreibrohr 22.

Nun wird das Drahtseil 34 zur Betätigung des Schwinghammers 24 gelöst. Die Vortreibrohre 22 werden dann unter der Rüttelbewegung des Schwinghammers 24 gleichzeitig in das weiche Erdreich 35 eingetrieben, bis ihre unteren Enden 22b eine vorbestimmte Tiefe haben. Auf diese Weise können mehrere Vortreibrohre 22 mit Hilfe einer einzigen Rüttelramme 23 auf einmal in das weiche Erdreich 35 eingetrieben werden.

Im folgenden sei nunmehr anhand von Fig.6 das Verfahren zur Herstellung eines Sanddräns 10 mit einer Schutzhülle 11 in weichem Erdreich unter See- und Süßwasser beschrieben. Das Gerüst 43 der Rüttelram- ω me 23 ist starr an einem auf dem Wasser 44 schwimmenden Pfahlsetzschiff 45 aufgerichtet Die Höhenlage des Schwinghammers 24 ist dabei durch lotrechte Verschiebung längs des Gerüsts 43 mit Hilfe eines Drahtseiles 34 einstellbar. Vom unteren Ende des Schwinghammers 24 geht eine Stange 46 als kraftübertragendes Bauteil mit einer die Wassertiefe L übersteigenden Länge ab; an der Stange 46 ist eine Halterung 47 längsverschiebbar gelagert, Die Halterung 47 ist mit einer Feststelleinrichtung 48 versehen, die in ihrem festgezogenen Zustand die Halterung 47 sicher an der Stange 46 befestigt. Die Feststelleinrichtung 48 ermöglicht eine wahlfreie Einstellung der Position der Halterung 47 an der Stange 46 durch lotrechte Verschiebung der Halterung 47 längs der Stange 46. Die Vortreibrohre 22 sind derart an der Halterung 47 befestigt, daß sie in einem regelmäßigen Vieleckmuster angeordnet sind. Am Gerüst 43 ist ein Sandtrichter 29 in der Weise angebracht, daß seine Auslässe 29a unmittelbar über den oberen Enden 22a der betreffenden Vortreibrohre 22 liegen.

Die Arme 25, die Mäkler 26 und die Führungsplatte 31 gemäß F i g. 6 entsprechen den gleichen Teilen der Ramme gemäß F i g. 2 bis 5.

Anhand von F i g. 6 sei auch das Verfahren zur Herstellung von Sanddräns im weichen Erdreich 35 unter einer Wasserfläche 44 beschrieben. Zunächst wird die Stange 46 zusammen mit dem Schwinghammer 24 in die richtige Höhenlage angehoben, worauf die Vortreibrohre 22 in einem regelmäßigen Vieleckschema an der Halterung 47 angebracht werden. In jedes Rohr 22 wird je eine Schutzhülle 11 eingesetzt, worauf die Stange 46 zusammen mit dem Schwinghammer 24 angehoben wird. Die oberen Enden 22a der Rohre 22 werden mit den Auslässen 29a des Sandtrichters 29 verbunden, um Sand 13 in die bereits in die Rohre 22 eingeführten Schutzhüllen 11 einzufüllen. Sodann wird der Schwinghammer 24 betätigt, und die Rohre 22 werden durch seine Rüttelbewegung über die Stange 46 in das weiche Erdreich 35 unter dem Wasser 44 eingetrieben. Falls sich die oberen Enden 22a der Rohre 22 noch beträchtlich über der Oberfläche 35a des weichen Erdreichs 35 befinden, wenn der Schwinghammer 24 in die tiefste Stellung nahe der Oberseite des Sandtrichters 29 herabgeführt worden ist wird die Feststelleinrichtung 48 gelöst um die Stange 46 hochführen zu können. Nach dem Festziehen der Feststelleinrichtung 48 in der richtigen Höhe wird der Schwinghammer 24 zum Eintreiben der Rohre 22 in das weiche Erdreich 35 weiter betätigt. Obgleich das weiche Erdreich 35 von Wasser 44 überspült ist ermöglicht das vorstehend beschriebene Verfahren das Eintreiben der Rohre 22 in das weiche Erdreich 35, bis sich die oberen Enden 22a der Rohre 22 dicht an der Erdreichoberfläche 35a befinden.

Nach Beendigung des Eintreibens der Rohre 22 in das weiche Erdreich 35 wird, wie erwähnt Druckluft in die Rohre 22 eingeblasen. Hierauf werden die Rohre 22 allein unter der Rüttelwirkung des Schwinghammers 24 und mit Unterstützung durch die Schmierwirkung des im Zwischenraum 39 zwischen den Rohren 22 und in den in diesen eingesetzten Schutzhüllen 11 befindlichen Sandes 13 (Fig. 1(D)) herausgezogen, so daß die gleichen Sanddräns wie in F i g. l(D) gebildet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Sanddräns mit einer gewebten, schl.iuchförmigen Schutzhülle mittels eines von einer Rüttelramme in das Erdreich eingetriebenen Vortreibrohres, das nach dem Einbringen des Sandes wieder gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schutzhülle (11) verwendet wird, deren Maschenweite groß genug ist, um den Austritt des Sandes aus der Schutzhülle zuzulassen, daß die Schutzhülle (11) leer in das Vortreibrohr (22) eingeführt und danach mit ihrem oberen Ende (UaJ am Auslaß {29a) eines Sandtrichters (29) befestigt wird, daß der Sandtrichter (29) und das Vortreibrohr (22) während des Einfüllens des Sandes von der Rüttelramme (24) in Schwingungen versetzt werden und daß danach die Schutzhülle (11) von dem Auslaß (29a) des Sandtriditers abgetrennt, das Vortreibrohr (22) luftdicht verschlossen und unter Rütteln aus dem Erdreich (35) durch in das Vortreibrohr (22) eingeführte Druckluft herausgezogen wird.

2. Rüttelramme zur Herstellung von Sanddräns und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Schwinghammer zum Eintreiben eines Vortreibrohres in das Erdreich, einem aufrechtstehenden Mäkler zur vertikalen Führung des Schwinghammers, einem kraftübertragenden Bauteil, das unterhalb des Schwinghammers angeordnet ist und von diesem angetrieben wird und das am unteren Ende eine Halterung für das obere Ende des Vortreibrohres aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (28, 47) polygonal angeordnete Befestigungsglieder (2Sa) für mehrere Vortreibrohre (22) aufweist, daß unten am Mäkler (26) eine horizontale Führungsplatte (31) mit mehreren Öffnungen (30) angeordnet ist, die mit den entsprechenden Befestigungsgliedern (2Sa) fluchten und durch die die Vortreibrohre (22) hindurchtreten, daß am oberen Ende eines jeden Vortreibrohres ein Verschlußdeckel (36) befestigt ist und daß an dem kraftübertragenden Bauteil (27,46) ein Trichter (29) mit mehreren Auslässen (29a) befestigt ist, die jeweils unmittelbar über einem Befestigungsglied (28a) für ein Vortreibrohr (22) angeordnet und mit je einer Anschlußvorrichtung für eine Schutzhülle (11) versehen sind.

3. Rüttelramme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftübertragende Bauteil eine Stange (46) ist und daß die Halterung (47) längs der Stange (46) verschiebbar und in verschiedenen Stellungen daran befestigbar ausgebildet ist.