EP1328687A1

EP1328687A1 - Device and method for producing columns of materials in the ground of bodies of water

Info

Publication number: EP1328687A1
Application number: EP01988804A
Authority: EP
Inventors: Alexander Degen; Wilhelm Degen
Original assignee: Vibroflotation BV
Current assignee: Vibroflotation BV
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2003-07-23
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: DE10053427C2; KR100801350B1; US20040074560A1; DE50114843D1; ES2325116T3; US6742555B2; EP1328687B1; HK1054975A1; ATE428828T1; WO2002035013A1; DE10053427A1; AU2002221769A1; PT1328687E; KR20030070017A; MXPA03003660A

Abstract

The invention relates to a device for producing columns of material in the ground, especially in the ground under bodies of water, comprising the following: a first material tank (8) and a second material tank (10) connected to the first tank; a deep vibrator element (11) connected to the second material tank (10), a first supply lane (5) connected to the first material tank (8) and used to supply material; a second supply line (6) connected to the first material tank (8) and used to equalize pressure in the first material tank (8). The invention also relates to the production of a column of material in the ground.

Description

Beschreibungdescription

Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Materialsäulen im Boden von GewässernDevice and method for producing columns of material in the bottom of bodies of water

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Materialsäulen im Boden, insbesondere im Boden von Gewässern, z.B. am Meeresgrund.The present invention relates to a device for producing columns of material in the soil, in particular in the bottom of waters, e.g. at the sea bottom.

Eine Vorrichtung mit einem Tiefenrüttler zur Herstellung von Materialsäulen im Boden ist beispielsweise aus der DE 197 07 687 Cl bekannt.A device with a deep vibrator for the production of material columns in the ground is known for example from DE 197 07 687 Cl.

Des weiteren ist in der 198 14 021 AI eine Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden beschrieben, die einen Tiefenrüttler und ein mit dem Tiefenrüttler verbundenes Verlängerungsrohr aufweist, welches mit einem Überdruck beaufschlagt werden kann. An das Verlängerungsrohr schließt sich nach oben eine Schleusenkammer an, die einen ersten Ver- schluss aufweist, der zwischen der Schleusenkammer und demFurthermore, 198 14 021 AI describes a device for producing material columns in the ground, which has a deep vibrator and an extension tube connected to the deep vibrator, which can be subjected to an excess pressure. At the top of the extension tube is a lock chamber, which has a first closure that is between the lock chamber and the

Verlängerungsrohr angeordnet ist, und die einen zweiten Ver- schluss an einer dem Verlängerungsrohr abgewandten Seite aufweist. Über den zweiten Verschluss gelangt bei der bekannten Vorrichtung das in den Boden einzubringende Material, bei- spielsweise Beton oder Kies, in die erste Schleusenkammer, von wo es bei geschlossenem ersten und geöffnetem zweiten Verschluss in das unter Überdruck stehende Verlängerungsrohr gelangt. Der Überdruck in dem Verlängerungsrohr dient dazu, einem Wasserdruck an der Spitze des Tiefenrüttlers entgegen- zuwirken und dadurch das Material an der Rüttlerspitze auszubringen. Derartige Tiefenrüttler werden auch als Schleusenrüttler bezeichnet.Extension tube is arranged, and which has a second closure on a side facing away from the extension tube. In the known device, the material to be introduced into the ground, for example concrete or gravel, passes via the second closure into the first lock chamber, from where, when the first and second closures are closed, it enters the extension tube which is under pressure. The overpressure in the extension tube serves to counteract a water pressure at the tip of the deep vibrator and thereby to apply the material at the tip of the vibrator. Deep vibrators of this type are also referred to as lock vibrators.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden von Gewässern, insbesondere in Gewässern^'mit großen Tiefen zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The present invention has for its object to provide a device for the production of material columns in the bottom of water, in particular in water ^' with great depths. This object is achieved by a device according to the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist einen ersten und einen zweiten Materialtank, die miteinander verbunden sind, und einen Tiefenrüttler zum Ausbringen von Material in den Boden, der mit dem zweiten Materialtank verbunden ist, auf. Zwischen dem ersten und zweiten Materialtank ist dabei ein erster Verschluss angeordnet. An den ersten Materialtank ist eine erste Zuführleitung zum Zuführen von Material und eine zweite Zuführleitung bzw. eine Druckausgleichsleitung zum Bewirken eines Druckausgleichs in dem ersten Material ank angeschlossen.The device according to the invention has a first and a second material tank, which are connected to one another, and a deep vibrator for discharging material into the ground, which is connected to the second material tank. A first closure is arranged between the first and second material tanks. A first supply line for supplying material and a second supply line or a pressure compensation line for effecting pressure compensation in the first material are connected to the first material tank.

Bei dem Einbringen von Materialsäulen im Boden von Gewässern befinden sich der Tiefenrüttler und der erste und zweite Materialtank unter Wasser, sie stehen damit unter einem Druck, der höher als der Luftdruck an der Wasseroberfläche ist. Der erste Zuführschlauch dient dabei dazu, das in den Boden einzubringende Material von einem Reservoir an der Wasseroberfläche, beispielsweise auf einem Schiff, unter Druck in den ersten Materialtank zu fördern. Der zweite Schlauch, der vorzugsweise ebenfalls bis an die Wasseroberfläche geführt ist, ermöglicht einen Druckausgleich zwischen dem Luftdruck an der Wasseroberfläche und dem ersten Materialtank. Der Druck in der ersten Zuführleitung zur Zuführung des Materials, beispielsweise Kies oder Beton, muss somit nur ausreichend hoch gewählt werden, um das Material bei atmosphärischem Luftdruck mit ausreichender Geschwindigkeit zu fördern. Dieser Druck liegt üblicherweise bei weniger als 7,5 bar. Der im Wasser herrschende Umgebungsdruck des ersten Materialtanks ist dabei unerheblich.When material columns are introduced into the bottom of bodies of water, the deep vibrator and the first and second material tanks are under water, which means they are under a pressure that is higher than the air pressure on the water surface. The first feed hose serves to convey the material to be introduced into the ground from a reservoir on the water surface, for example on a ship, under pressure into the first material tank. The second hose, which is preferably also led up to the water surface, enables pressure compensation between the air pressure on the water surface and the first material tank. The pressure in the first supply line for supplying the material, for example gravel or concrete, must therefore only be selected to be sufficiently high to convey the material at a sufficient speed at atmospheric air pressure. This pressure is usually less than 7.5 bar. The ambient pressure of the first material tank in the water is irrelevant.

Der Druckausgleich in dem ersten Materialtank mittels derThe pressure equalization in the first material tank by means of the

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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorge- sehen, dass der Kompressor auch an den ersten Materialtank angeschlossen ist, wodurch in dem ersten Materialtank nach dem Schließen der ersten und zweiten Verschlüsse ein Druck aufgebaut werden kann, der dem Druck in dem zweiten Material- tank entspricht. Die Auflager des ersten Verschlusses zwi- sehen dem ersten und zweiten Materialtank, der beispielsweise als Schieber ausgebildet ist, sind beim Öffnen des ersten Verschlusses dadurch entlastet. Dies ist insbesondere dann sinnvoll und unter Umständen notwendig, wenn in großen Tiefen gearbeitet wird und ein entsprechend großer Druck in dem zweiten Materialtank zum Ausbringen des Materials erforderlich ist.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the compressor is also connected to the first material tank, as a result of which a pressure can be built up in the first material tank after the first and second closures have been closed, which pressure corresponds to the pressure in the second material tank equivalent. The supports of the first closure between the first and second material tanks, which are designed, for example, as sliders, are relieved when the first closure is opened. This is particularly useful and may be necessary when working at great depths and a correspondingly high pressure in the second material tank is required to discharge the material.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Materialtank eine erste Kammer, in die die erste und zweite Zuführleitung münden, und eine zweite Kammer aufweist, wobei ein weiterer Verschluss zwischen der ersten und zweiten Kammer angeordnet ist und wobei der erste Verschluss zwischen der zweiten Kammer des ersten Materialtanks und dem zweiten Materialtank angeordnet ist. Der weitere Verschluss ist damit zwischen den ersten und zweiten Zuführleitungen und der zweiten Kammer des ersten Materialtanks angeordnet. Auf Verschlüsse zwischen jeder der Zuführleitungen und dem ersten Materialtank kann bei dieser Ausführungsform verzichtet werden. Die erste Kammer des ersten Materialtanks befindet sich bei dieser Ausführungsform dauerhaft unter Atmosphärendruck, der durch die Druckausgleichsleitung erzeugt wird. Die zweite Kammer des ersten Materialtanks, die durch den weiteren Verschluss von der ersten Kammer getrennt ist, wirkt als Druckschleuse, in die während des Betriebs Material aus der ersten Kammer bei geöffnetem weiteren Verschluss und geschlossenem ersten ^~Verschluss^~ eingebrächt wird.^"Nach dem Schließen des weiteren Verschlusses gelangt das Material aus der zweiten In a further embodiment it is provided that the first material tank has a first chamber, into which the first and second feed lines open, and a second chamber, a further closure being arranged between the first and second chambers and the first closure being between the second Chamber of the first material tank and the second material tank is arranged. The further closure is thus arranged between the first and second feed lines and the second chamber of the first material tank. Closures between each of the supply lines and the first material tank can be dispensed with in this embodiment. In this embodiment, the first chamber of the first material tank is permanently under atmospheric pressure, which is generated by the pressure compensation line. The second chamber of the first material tank, which is separated by the further closure of the first chamber acts as a pressure lock, and further closure is closed, the first shutter ^~ ^~ is in the eingebrächt during operation material from the first chamber is open. ^" After the further closure is closed, the material comes out of the second

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des weiteren ein Verfahren zur Herstellung von Materialsäulen im Boden gemäß den Ansprüchen 16 bis 20.The present invention furthermore relates to a method for producing columns of material in the ground according to claims 16 to 20.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäßeThe device according to the invention and the invention

Verfahren werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Figuren näher erläutert . In den Figuren zeigt :Methods are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments in figures. The figures show:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden in Gesamtdarstellung,FIG. 1 shows an overall device according to the invention for producing material columns in the floor,

Figur 2 einen Abschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem ersten und zweiten Materialtank gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,FIG. 2 shows a section of the device according to the invention with a first and second material tank according to a first exemplary embodiment,

Figur 3 eine Draufsicht auf ein verschiebbares Verschlusselement und dessen Betätigungseinrichtung,FIG. 3 shows a plan view of a displaceable closure element and its actuating device,

Figur 4 einen Abschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem ersten und zweiten Materialtank gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,FIG. 4 shows a section of the device according to the invention with a first and second material tank according to a second exemplary embodiment,

Figur 5 eine Draufsicht auf ein verschiebbares Verschluss- element und dessen Betätigungseinrichtung gemäß ei- ner weiteren Ausführungsform.FIG. 5 shows a plan view of a displaceable closure element and its actuating device according to another embodiment.

In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung. Figur 1 zeigt in Gesamtdarstellung eine Vorrichtung zum Ein- bringen von Materialsäulen, insbesondere von Kiessäulen, in den Boden von Gewässern, insbesondere in den Meeresboden. Derartige Säulen dienen zum Versteifen einer weichen Bodenschicht 14 und werden in der Tiefe üblicherweise bis zu einer darunter liegenden festen Bodenschicht 15 vorangetrieben. Die Verfestigung des Meeresbodens ist beispielsweise für den Bau von Bohrplattformen mit Fundamenten am Meeresgrund erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in dem Beispiel gemäß Figur 1 mittels eines Seils 12 in der Höhe verfahrbar am Ausleger 20 eines Seilbaggers 2 aufgehängt, wobei der Seilbagger 2 auf einem Ponton 1 auf der Wasseroberfläche 100 schwimmt.Unless otherwise stated, the same reference symbols in the figures denote the same parts with the same meaning. FIG. 1 shows an overall view of a device for introducing columns of material, in particular gravel columns, into the bottom of bodies of water, in particular into the seabed. Columns of this type serve to stiffen a soft bottom layer 14 and are usually driven in depth to a solid bottom layer 15 lying underneath. The consolidation of the seabed is required, for example, for the construction of drilling platforms with foundations on the seabed. In the example according to FIG. 1, the device according to the invention is suspended in height by means of a cable 12 on the boom 20 of a cable excavator 2, the cable excavator 2 floating on a pontoon 1 on the water surface 100.

Die Vorrichtung weist einen ersten Materialtank 8 und einen zweiten Materialtank 10 auf, wobei zwischen dem ersten und zweiten Materialtank 8, 10 ein erster Verschluss 9 angeordnet ist. An den zweiten Materialtank 10 schließt sich nach unten ein Förderrohr 10a an, an dessen Ende ein Tiefenrüttler 11 angeordnet ist, wobei in den Boden 14 einzubringendes Material über ein Rohr 17 einer Rüttlerspitze 18 zugeführt werden kann.The device has a first material tank 8 and a second material tank 10, a first closure 9 being arranged between the first and second material tanks 8, 10. A conveying tube 10a adjoins the second material tank 10 at the bottom, at the end of which a deep vibrator 11 is arranged, wherein material to be introduced into the bottom 14 can be fed via a tube 17 to a vibrator tip 18.

An den ersten Materialtank 8 ist eine erste Zuführleitung 5 angeschlossen, die an einem dem ersten Materialtank 8 abgewandten Ende an ein Materialreservoir 3 mit einem Drucktank 4 angeschlossen ist, das sich in dem Ausführungsbeispiel eben- falls auf dem Ponton 1 befindet. An den ersten Materialtank 8 ist des weiteren eine als Druckausgleichsleitung dienende zweite Zuführleitung 6 angeschlossen, deren dem ersten Materialtank 8 abgewandtes Ende in dem Ausführungsbeispiel oberhalb der Wasseroberfläche 100 mündet. An diesem Ende der Zu- führleitung 6 ist in dem Ausführungsbeispiel ein Schnorchel 7 angeordnet, der den Eintritt von Wasser in die Zuführleitung verhindert 6 und beispielsweise als Kugelventil ausgebildet ist .A first feed line 5 is connected to the first material tank 8 and is connected at one end facing away from the first material tank 8 to a material reservoir 3 with a pressure tank 4, which in the exemplary embodiment is also located on the pontoon 1. A second supply line 6, which serves as a pressure compensation line and whose end facing away from the first material tank 8 in the exemplary embodiment opens above the water surface 100, is also connected to the first material tank 8. At this end of the supply line 6, a snorkel 7 is arranged in the exemplary embodiment, which prevents the entry of water into the supply line 6 and is designed, for example, as a ball valve.

Um Abschnitte der Zuführleitungen 5 , 6 an der Wasseroberfläche 100 zu halten sind Schwimmer 13a, 13b, die beispielsweise aus Styropor oder einem anderen Material mit großem Auftrieb bestehen, an den Zuführleitungen 5, 6 angeordnet.In order to keep sections of the feed lines 5, 6 on the water surface 100, floats 13a, 13b, which consist for example of styrofoam or another material with high buoyancy, are arranged on the feed lines 5, 6.

Neben einem Schwimmer sind beliebige weitere Maßnahmen denkbar, um das dem ersten Materialtank 8 abgewandte Ende der Druckausgleichsleitung 6 oberhalb der Wasseroberfläche zu halten. Dieses Ende kann beispielsweise auch an dem Ponton oberhalb der Wasseroberfläche befestigt sein. Auf ein Kugel- ventil kann dabei verzichtet werden.In addition to a float, any other measures are conceivable to close the end of the pressure compensation line 6 above the water surface facing away from the first material tank 8 hold. This end can, for example, also be attached to the pontoon above the water surface. There is no need for a ball valve.

Bei einer Ausführungsform, die insbesondere in Figur 2 im Detail dargestellt ist, ist zwischen der ersten Zuführleitung 5 und dem ersten Materialtank 8 ein zweiter Verschluss 16b und zwischen der zweiten Zuführleitung 6 und dem ersten Materialtank 8 ein dritter Verschluss 16a vorgesehen. Bei geöffnetem zweiten Verschluss 16a ermöglicht die zweite (Luft) zufuhrleitung oder Druckausgleichsleitung 6 einen Druckausgleich des Inneren des ersten Materialtanks 8 mit dem Atmosphärendruck an der Wasseroberfläche 100, wobei der erste Verschluss 9 zwischen dem ersten und zweiten Materialtank 8, 10 dabei vorzugsweise geschlossen ist. Bei geöffnetem zweiten Verschluss 16b kann das in den Boden einzubringende Material, beispielsweise Kies, über die erste Zuführleitung 5 in den ersten Materialtank 8 eingebracht werden.In one embodiment, which is shown in detail in particular in FIG. 2, a second closure 16b is provided between the first feed line 5 and the first material tank 8 and a third closure 16a between the second feed line 6 and the first material tank 8. When the second closure 16a is open, the second (air) supply line or pressure equalization line 6 enables the interior of the first material tank 8 to be equalized with the atmospheric pressure at the water surface 100, the first closure 9 between the first and second material tanks 8, 10 preferably being closed. When the second closure 16b is open, the material to be introduced into the ground, for example gravel, can be introduced into the first material tank 8 via the first feed line 5.

Wegen des in dem ersten Materialtank 8 herrschenden Atmosphärendrucks kann die Förderung des Materials in der ersten Zuführleitung 5 unabhängig von der Wassertiefe bei denselben Druckverhältnissen wie an Land erfolgen. Dies bedeutet, dass zur Erzeugung eines geeigneten Förderdrucks in dem Vorrats- tank 4 handelsübliche Kompressoren verwendet werden können, die beispielsweise in der Lage sind maximal einen Druck von etwa 7,5 bar in dem Vorratstank 4 aufzubauen. Müsste mit dem Förderdruck des Materials auch der Wasserdruck in der Tiefe des ersten Materialtanks 8 überwunden werden, wären teure Spezialkompressoren für hohe Drücke zur Förderung des Materials erforderlich. Außerdem ist es vorteilhaft, den Kies in der Zuführleitung 5 bei möglichst geringen Drücken zu fördern, da zum Fördern des Kieses ein möglichst großer Luftstrom erforderlich ist, der aufgrund der Kompressibilität der Luft bei hohen Drücken nicht mehr ausreichend zur Verfügung steht . Das Vorherrschen von ÄtmoSphärendruck in dem ersten Because of the atmospheric pressure prevailing in the first material tank 8, the material can be conveyed in the first feed line 5 regardless of the water depth at the same pressure conditions as on land. This means that commercially available compressors can be used to generate a suitable delivery pressure in the storage tank 4, for example they are able to build up a maximum pressure of about 7.5 bar in the storage tank 4. If the water pressure in the depth of the first material tank 8 also had to be overcome with the conveying pressure of the material, expensive special compressors for high pressures would be required to convey the material. In addition, it is advantageous to convey the gravel in the feed line 5 at the lowest possible pressures, since the largest possible air flow is required for conveying the gravel, which is no longer sufficiently available due to the compressibility of the air at high pressures. The prevalence of atmospheric pressure in the first

CQ D. H- α CΛ < Hl H- D. Φ rtCQ D. H- α CΛ <Hl H- D. Φ rt

Ω Φ P PJ Φ Φ 03 Φ H- φ ff rt 03 P ü 0 rt li P PΩ Φ P PJ Φ Φ 03 Φ H- φ ff rt 03 P ü 0 rt li P P

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P Φ P H- H- H- H- 03 o= rt Φ 03 P φ rt < Hi 0P Φ P H- H- H- H- 03 o = rt Φ 03 P φ rt <Hi 0

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ohne Öffnung in die Öffnung 98 der Trennwand 97 geschoben werden, um den Verschluss zu schließen, oder die Öffnung kann wenigstens teilweise mit der Öffnung 98 der Trennwand zur Deckung gebracht werden, um den Verschluss 9 zu öffnen.can be slid into the opening 98 of the partition 97 without opening to close the closure, or the opening can at least partially be made to coincide with the opening 98 of the partition to open the closure 9.

Das Verschlusselement 90 ist hydraulisch verschiebbar. Hierzu sind in dem Beispiel zwei Hydraulikeinheiten 93, 95 vorgesehen, die jeweils einen Hydraulikzylinder 92, 94 aufweisen, wobei jeweils ein Hydraulikzylinder 92, 94 an einem Ende des Verschlusselements 90 befestigt ist.The closure element 90 is hydraulically displaceable. For this purpose, two hydraulic units 93, 95 are provided in the example, each of which has a hydraulic cylinder 92, 94, one hydraulic cylinder 92, 94 being attached to one end of the closure element 90.

Bei dem Beispiel gemäß Figur 3 sind die Hydraulikeinheiten 93, 95 in der Bewegungsrichtung B in Verlängerung zu dem Verschlusselement 9, 40 angeordnet. Figur 5 zeigt in Draufsicht eine andere Ausgestaltung, bei welcher die Hydraulikeinheiten 93, 95 quer zu der Bewegungsrichtung B versetzt neben dem Verschlusselement 90 angeordnet sind. Je ein Hydraulikzylinder 92, 94 ist über ein Kopplungseiement 92', 94' an eine der schmalen Seiten des Verschlusselements gekoppelt. Die Hydrau- likeinheiten sind bei einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform, so ausgebildet dass deren Hydraulikzylinder an derselben schmalen Seite des Verschlusselements 90 angreifen.In the example according to FIG. 3, the hydraulic units 93, 95 are arranged in the direction of movement B in an extension of the closure element 9, 40. FIG. 5 shows a top view of another embodiment, in which the hydraulic units 93, 95 are arranged next to the closure element 90 offset to the direction of movement B. Each hydraulic cylinder 92, 94 is coupled to one of the narrow sides of the closure element via a coupling element 92 ', 94'. In another embodiment, not shown, the hydraulic units are designed such that their hydraulic cylinders act on the same narrow side of the closure element 90.

Ein Verfahren zur Herstellung von Materialsäulen in dem Boden 14 mittels der in Figur 2 dargestellten Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Figur kurz erläutert. Zunächst wird bei geschlossenem ersten Verschluss 9 und geöffneten zweiten und dritten Verschlüssen 16b, 16a Material unter Druck aus dem Reservoir 3,4 über die erste Zuführleitung 5 in den ers- ten Materialtank 8 gepumpt. In dem ersten Materialtank 8 herrscht aufgrund der Verbindung über die zweite Zuführleitung 6 zur Wasseroberfläche 100 Atmosphärendruck. Ein üblicher Druck zur Förderung des Materials in der ersten Zuführleitung 5 beträgt etwa 3-6 bar.A method for producing columns of material in the base 14 by means of the device shown in FIG. 2 is briefly explained below with reference to the figure. First, when the first closure 9 is closed and the second and third closures 16b, 16a are open, material is pumped under pressure from the reservoir 3, 4 via the first feed line 5 into the first material tank 8. In the first material tank 8 there is 100 atmospheric pressure due to the connection via the second feed line 6 to the water surface. A usual pressure for conveying the material in the first feed line 5 is about 3-6 bar.

Anschließend werden die^{" "}zweiten^" nd^" dritten Verschlüsse 16b, 16a geschlossen und danach der dritte Verschluss 9 geöffnet, Then the ^"" second ^" nd ^" third closures 16b, 16a are closed and then the third closure 9 is opened,

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schluss 9 zwischen der zweiten Kammer 82 des ersten Materialtanks 8 und dem zweiten Materialtank 10 angeordnet ist.circuit 9 between the second chamber 82 of the first material tank 8 and the second material tank 10 is arranged.

Der Aufbau des weiteren Verschlusses 46 entspricht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dem ersten Verschluss, dessen Aufbau und Funktionsweise bereits oben im Zusammenhang mit den Figuren 2,3 und 5 erläutert wurde. Der Verschluss weist ebenfalls eine Trennwand 47 mit einer Öffnung 48 und einem in der Trennwand mittels Hydraulikeinheiten 43, 42 und 45, 44 verschiebbaren, eine Öffnung 41 aufweisenden Verschlusselement 40 auf.The construction of the further closure 46 corresponds in the illustrated embodiment to the first closure, the construction and mode of operation of which was already explained above in connection with FIGS. 2, 3 and 5. The closure also has a partition wall 47 with an opening 48 and a closure element 40 which has an opening 41 and can be displaced in the partition wall by means of hydraulic units 43, 42 and 45, 44.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4, dessen Funktionsweise im folgenden erläutert wird, kann auf gesonderte Ver- Schlüsse für die Zuführleitungen 5, 6 verzichtet werden. Die Funktion dieser in den Figuren 1 und 2 mit 16b, 16a bezeichneten Verschlüssen wird durch den weiteren Verschluss 46 zwischen der ersten und zweiten Kammer 81, 82 übernommen.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, the mode of operation of which is explained below, separate closures for the feed lines 5, 6 can be dispensed with. The function of these closures, designated 16b, 16a in FIGS. 1 and 2, is taken over by the further closure 46 between the first and second chambers 81, 82.

Während des Betriebs wird der ersten Kammer 81, in der über die Druckausgleichsleitung Atmosphärendruck herrscht, Material, insbesondere Sand, Kies oder dergleichen, zugeführt. Die Materialzufuhr kann dabei ununterbrochen erfolgen und ist nur durch das maximale Fssungsvermögen der ersten Kammer 81 be- grenzt. In einem nächsten Verfahrenschritt wird der weitere Verschluss 46 bei geschlossenem ersten Verschluss 9 geöffnet, um Material aus der ersten Kammer 81 in die darunter liegende zweite Kammer 82 einzubringen. Der weitere Verschluss 46 bleibt vorzugsweise so lange geöffnet, bis die zweite Kammer vollständig gefüllt ist und wird dann geschlossen.During operation, material, in particular sand, gravel or the like, is supplied to the first chamber 81, in which atmospheric pressure prevails via the pressure compensation line. The material supply can take place continuously and is only limited by the maximum capacity of the first chamber 81. In a next method step, the further closure 46 is opened when the first closure 9 is closed in order to introduce material from the first chamber 81 into the second chamber 82 below. The further closure 46 preferably remains open until the second chamber is completely filled and is then closed.

Nach dem Schließen des weiteren Verschlusses 46 wird der erste Verschluss 9 geöffnet, um das Material aus der zweiten Kammer des ersten Materialtanks 8 in den unter Überdruck ste- henden zweiten Materialtank 10 und von dort in den Boden einzubringen. Die nac dem Öffnen des zweiten Verschlusses in den zweiten Materialtank gelangende Materialmenge ist in etwa bestimmt durch das Volumen der zweiten Kammer 82. Das Volumen dieser zweiten Kammer 82 ist vorzugsweise geringer als das der ersten Kammer 81, um in der ersten Kammer 81 genügend Material zum raschen Füllen der zweiten Kammer 82 nach dem Öff- nen des weiteren Verschlusses vorhalten zu können. Mit jedem Öffnen des ersten Verschlusses 9 wird dem zweiten Materialtank 10 die gleiche in den Boden auszubringende Materialzange zugeführt, was vorteilhaft bei der Ermittlung des zu einem bestimmten Zeitpunkt bereits in den Boden eingebrachten Mate- rials ist.After the further closure 46 has been closed, the first closure 9 is opened in order to introduce the material from the second chamber of the first material tank 8 into the second material tank 10 which is under pressure and from there into the ground. The amount of material entering the second material tank after the second closure is opened is approximately determined by the volume of the second chamber 82. The volume of this second chamber 82 is preferably less than that of the first chamber 81, in order to hold sufficient material in the first chamber 81 for the rapid filling of the second chamber 82 after the further closure has been opened can. Each time the first closure 9 is opened, the same material tongs to be brought into the ground are fed to the second material tank 10, which is advantageous when determining the material that has already been introduced into the ground at a certain point in time.

Nach der Materialzufuhr und dem Schließen des weiteren Verschlusses 46 herrscht in der zweiten Kammer zunächst Atmosphärendruck oder zumindest ein Druck, der geringer als der Druck in dem zweiten Materialtank ist. Um Lager des ersten Verschlusses 9, in dem Beispiel nach Figur 4 das Lager des Verschlusselements 90, und die Hydraulik durch den bestehenden Druckunterschied in der zweiten Kammer 82 und dem zweiten Materialtank 10 nicht zu überlasten, ist vorzugsweise ein erstes Druckausgleichselement zwischen dem zweiten Material- tank 10 und der zweiten Kammer 82 vorgesehen, das in Figur 4 lediglich schematisch als Leitungsverbindung 50 mit einem Ventil 51 dargestellt ist. Über dieses Druckausgleichselement wird vor dem Öffnen des ersten Verschlusses ein Druckaus- gleich zwischen dem zweiten Materialtank 10 und der zweiten Kammer 82 hergestellt. Der daraus resultierende Druckverlust in dem zweiten Materialtank ist üblicherweise gering, da das Volumen der zweiten Kammer 82 üblicherweise wesentlich kleiner als das des zweiten Materialtanks 10 ist. Im übrigen wird durch den Kompressor der Druck in dem zweiten Materialtank 10 permanent nachgeregelt .After the material has been supplied and the further closure 46 has been closed, the second chamber initially has atmospheric pressure or at least a pressure which is lower than the pressure in the second material tank. In order not to overload the bearing of the first closure 9, in the example according to FIG. 4, the bearing of the closure element 90 and the hydraulics due to the existing pressure difference in the second chamber 82 and the second material tank 10, a first pressure compensation element between the second material is preferably Tank 10 and the second chamber 82 provided, which is shown only schematically in Figure 4 as a line connection 50 with a valve 51. This pressure compensation element is used to produce a pressure compensation between the second material tank 10 and the second chamber 82 before the first closure is opened. The resulting pressure loss in the second material tank is usually low, since the volume of the second chamber 82 is usually significantly smaller than that of the second material tank 10. In addition, the pressure in the second material tank 10 is continuously readjusted by the compressor.

Nach dem Öffnen des ersten Verschlusses 9 bzw. nach dem Druckausgleich herrscht in der zweiten Kammer ein Druck, der üblicherweise wesentlich höher als Atmosphärendruck ist. Vorzugsweise ist auch zwischen der ersten und zweiten Kammer ^"ein Druckausgleichelement vorhanden, das in Figur 4 schematisch als Leitung 60 mit einem Ventil 61 dargestellt ist und das dazu dient, nach dem Leeren der zweiten Kammer 82 und dem Wiederschließen des ersten Verschlusses 9 einen Druckausgleich zwischen der ersten Kammer 81 und der zweiten Kammer 10 herzustellen, bevor der Verschluss 46 zur erneutenAfter opening the first closure 9 or after the pressure equalization, a pressure prevails in the second chamber which is usually significantly higher than atmospheric pressure. Preferably is also present between the first and second chambers ^"a pressure compensation element, shown schematically in Figure 4 is represented as a line 60 with a valve 61 and which serves to produce a pressure equalization between the first chamber 81 and the second chamber 10 after the second chamber 82 has been emptied and the first closure 9 has been re-closed, before the closure 46 is re-used

Materialzuführung in die zweite Kammer 82 wieder geöffnet wird. Diese Maßnahme reduziert die Belastung für die Lager und die Hydraulik des Verschlusses 46.Material feed into the second chamber 82 is opened again. This measure reduces the load on the bearings and the hydraulics of the closure 46.

Vorzugsweise ist eine nicht näher dargestellte, an die Hydraulik angeschlossene Einrichtung vorhanden, die bewirkt, dass eine Betätigung, insbesondere ein Öffnen der Verschlüsse erst dann erfolgen kann, wenn ein Druckausgleich stattgefunden hat .There is preferably a device, not shown, connected to the hydraulic system, which means that actuation, in particular opening of the closures, can only take place when pressure equalization has taken place.

Die in den Figuren 2 und 4 dargestellte Ausbildung der Verschlüsse 9, 46 zwischen dem ersten und zweiten Materialtank 8, 10 bzw. zwischen der ersten und zweiten Kammer 81, 82 als Verschlüsse mit verschiebbaren Verschlusselementen 90, 40 stellt lediglich eine mögliche Ausbildung der Verschlüsse dar. Selbstverständlich sind beliebige andere Verschlüsse im Zusammenhang mit der Erfindung verwendbar. The design of the closures 9, 46 shown in FIGS. 2 and 4 between the first and second material tanks 8, 10 and between the first and second chambers 81, 82 as closures with displaceable closure elements 90, 40 merely represents one possible embodiment of the closures Of course, any other closures can be used in connection with the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

2 Baugerät2 construction equipment

3, 4 Materialreservoir3, 4 material reservoir

5 erste Zuführleitung5 first feed line

6 Zweite Zuführleitung6 Second feed line

7 Schnorchel7 snorkel

8 erster Materialtank8 first material tank

9 erster Verschluss9 first closure

10 zweiter Materialtank10 second material tank

11 Tiefenrüttler11 deep vibrators

12 Seil12 rope

13a, . 13b Schwimmer13a,. 13b float

14 Weicher Boden14 Soft floor

15 Fester Boden15 Solid floor

16a dritter Verschluss16a third closure

16b zweiter Verschluss16b second closure

17 Zuführleitung17 supply line

18 Spitze des Tiefenrüttlers18 Deep vibrator tip

20 Ausleger20 outriggers

46 weiterer Verschluss46 further closure

40, 90 Verschlusselemente40, 90 closure elements

41, 91 Öffnungen der Verschlusselemente41, 91 openings of the closure elements

42, 44 Hydraulikzylinder42, 44 hydraulic cylinders

43, 45 Hydraulikeinheiten43, 45 hydraulic units

47, 97 Trennwände47, 97 partitions

48, 98 Öffnungen48, 98 openings

92, 94 Hydraulikzylinder92, 94 hydraulic cylinders

93, 95 Hydraulikeinheiten93, 95 hydraulic units

100 Wasseroberfläche100 water surface

R Materialflussrichtung R material flow direction

Claims

Patentansprüche claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden von Gewässern, die folgende Merkmale aufweist:1. Device for the production of material columns in the bottom of water, which has the following features:

- einen ersten Materialtank (8) und einen mit dem ersten Materialtank verbundenen zweiten Materialtank (10) ,a first material tank (8) and a second material tank (10) connected to the first material tank,

- einen mit dem zweiten Materialtank (10) verbundenen Tiefen- rüttler (11) ,- a deep vibrator (11) connected to the second material tank (10),

- eine an den ersten Materialtank (8) angeschlossene erste Zuführleitung (5) zur Materialzufuhr,a first supply line (5) for material supply connected to the first material tank (8),

- eine an den ersten Materialtank (8) angeschlossene zweite Zuführleitung (6) zur Bewirkung eines Druckausgleichs in dem ersten Materialtank (8) ,a second feed line (6) connected to the first material tank (8) for effecting pressure equalization in the first material tank (8),

- einen zwischen dem ersten Materialtank (8) und dem zweiten Materialtank (10) ausgebildeten ersten Verschluss (9) .- A first closure (9) formed between the first material tank (8) and the second material tank (10).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der Schwimmer (13a) im Bereich eines dem ersten Materialtank (8) abgewandten Ende der zweiten Zuführleitung (6) angeordnet sind.2. Device according to claim 1, wherein the floats (13a) are arranged in the region of an end of the second feed line (6) facing away from the first material tank (8).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , bei der wenigstens ein weiterer Verschluss (16b, 16a; 46) vorhanden ist, der zwischen der ersten und zweiten Zuführleitung (5, 6) und wenigstens einem Bereich (8; 82) des ersten Materialtanks (8) ange- ordnet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, wherein at least one further closure (16b, 16a; 46) is present, which between the first and second feed lines (5, 6) and at least a region (8; 82) of the first material tank ( 8) is arranged.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei der zwischen dem ersten Materialtank (8) und der ersten Zuführleitung (5) ein zweiter Verschluss (16b) und zwischen der zweiten Zuführ- leitung (6) und dem ersten Materialtank (8) ein dritter Verschluss (16a) angeordnet ist.^" 4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein between the first material tank (8) and the first feed line (5) a second closure (16b) and between the second feed line (6) and the first material tank (8) a third closure (16a) is arranged. ^"

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem der erste Materialtank (8) eine erste Kammer (81) , in welche die erste und zweite Zuführleitung (5, 6) münden, und eine zweite Kammer (82) aufweist, wobei ein weiterer Verschluss (46) zwi- sehen der ersten und zweiten Kammer (80, 81) angeordnet ist und wobei der erste Verschluss (9) zwischen der zweiten Kammer (82) des ersten Materialtanks (8) und dem zweiten Materialtank (10) angeordnet ist.5. The device according to claim 1, 2 or 3, wherein the first material tank (8) has a first chamber (81) into which the first and second feed lines (5, 6) open, and a second chamber (82), wherein a further closure (46) is arranged between the first and second chambers (80, 81) and the first closure (9) is arranged between the second chamber (82) of the first material tank (8) and the second material tank (10) is.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine Materialfördereinrichtung (3, 4) an das dem ersten Materialtank (8) abgewandte Ende der ersten Zuführleitung (5) angeschlossen ist.6. Device according to one of the preceding claims, in which a material conveying device (3, 4) is connected to the end of the first feed line (5) facing away from the first material tank (8).

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die einen an den zweiten Materialtank (10) angeschlossenen Kompressor aufweist.7. Device according to one of the preceding claims, which has a compressor connected to the second material tank (10).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei dem der Kompressor auch an den ersten Materialtank (8) angeschlossen ist.8. The device according to claim 7, wherein the compressor is also connected to the first material tank (8).

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die erste und zweite Zuführleitung (5, 6) für Förderdrücke von weniger als 7,5 bar ausgelegt sind.9. Device according to one of the preceding claims, wherein the first and second supply lines (5, 6) are designed for delivery pressures of less than 7.5 bar.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der dritte Verschluss (9) ein Verschlusselement (90) aufweist, das quer zu einer Materialflussrichtung (R) von dem ersten zu dem zweiten Materialtank (8, 9) verschiebbar gela- gert ist.10. Device according to one of the preceding claims, in which the third closure (9) has a closure element (90) which is mounted such that it can be moved transversely to a material flow direction (R) from the first to the second material tank (8, 9).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der dritte Verschluss zwischen dem ersten und zweiten Materialtank (8, 10) eine Trennwand (97) mit einer Öffnung (98) aufweist, wobei das Verschlusselement (90) verschiebbar in der Trennwand (97) gelagert ist. 11. The device according to claim 10, wherein the third closure between the first and second material tanks (8, 10) has a partition (97) with an opening (98), the closure element (90) being slidably mounted in the partition (97) is.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, bei der das Verschlusselement (90) plattenfδrmig ausgebildet ist und einen geschlossenen Bereich und einen Bereich mit einer Öffnung (91) aufweist, wobei das Verschlusselement (90) derart gela- gert ist, dass die Öffnung (98) mit der Öffnung der Trennwand zum Öffnen des Verschlusses (9) wenigstens teilweise zur Deckung gebracht werden kann.12. The apparatus of claim 10 or 11, wherein the closure element (90) is plate-shaped and has a closed area and an area with an opening (91), the closure element (90) being mounted such that the opening ( 98) can be at least partially covered with the opening of the partition to open the closure (9).

13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der weitere Verschluss (46) ein Verschlusselement (40) aufweist, das quer zu einer Materialflussrichtung (R) von der ersten Kammer (81) zu der zweiten Kammer (82) des ersten Materialtanks (8) verschiebbar gelagert ist.13. Device according to one of the preceding claims, in which the further closure (46) has a closure element (40) which extends transversely to a material flow direction (R) from the first chamber (81) to the second chamber (82) of the first material tank ( 8) is slidably mounted.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13 , bei der der weitere Verschluss zwischen der ersten und zweiten Kammer (81, 82) des ersten Materialtanks (8) eine Trennwand (47) mit einer Öffnung (48) aufweist, wobei das Verschlusselement (40) verschiebbar in der Trennwand (47) gelagert ist.14. The apparatus of claim 13, wherein the further closure between the first and second chamber (81, 82) of the first material tank (8) has a partition (47) with an opening (48), wherein the closure element (40) slidably in the partition (47) is mounted.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, bei der das Verschlusselement (90) plattenförmig ausgebildet ist und einen geschlossenen Bereich und einen Bereich mit einer Öffnung (91) aufweist, wobei die Öffnung (98) mit der Öffnung der Trennwand zum Öffnen des Verschlusses (46) wenigstens teilweise zur Deckung gebracht werden kann.15. The apparatus of claim 13 or 14, wherein the closure element (90) is plate-shaped and has a closed region and a region with an opening (91), the opening (98) with the opening of the partition for opening the closure ( 46) can be at least partially covered.

16. Verfahren zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, das folgende Merkmale aufweist :16. A method of producing columns of material in the soil, which has the following features:

- Bereitstellen einer Vorrichtung mit einem ersten Materialtank (8), einem mit dem ersten Materialtank (8) verbundenen zweiten Materialtank (10) , einem mit dem zweiten Materialtank (10) verbundenen Tiefenrüttler (11) , einer an den ersten Ma- terialtank (8) angeschlossenen ersten und zweiten Zuführleitung (5, 6), und einem zwischen dem ersten und zweiten Materialtank (8, 10) angeordneten ersten Verschluss (9), - Zuführen von Material über die erste Zuführleitung (5) zu dem ersten Materialtank (8) ,- Providing a device with a first material tank (8), a second material tank (10) connected to the first material tank (8), a deep vibrator (11) connected to the second material tank (10), one to the first material tank (8 ) connected first and second feed lines (5, 6), and a first closure (9) arranged between the first and second material tanks (8, 10), Feeding material via the first feed line (5) to the first material tank (8),

- Herstellen eines Überdrucks in dem zweiten Materialtank (10),- creating an overpressure in the second material tank (10),

- Öffnen des ersten Verschlusses (9) zwischen dem ersten und zweiten Materialtank (8, 10).- Opening the first closure (9) between the first and second material tanks (8, 10).

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Vorrichtung einen zweiten Verschluss (16b) zwischen der ersten Zuführleitung (5) und dem ersten Materialtank (8) und einen dritten Verschluss (16a) zwischen der zweiten Zuführleitung (6) und dem ersten Materialtank (8) aufweist, wobei der zweite und dritte Verschluss (16a, 16b) nach dem Zuführen von Material und vor dem Öffnen des ersten Verschlusses geschlossen werden.17. The method according to claim 16, wherein the device comprises a second closure (16b) between the first feed line (5) and the first material tank (8) and a third closure (16a) between the second feed line (6) and the first material tank ( 8), the second and third closure (16a, 16b) being closed after the supply of material and before the opening of the first closure.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem nach dem Schließen des ersten und zweiten Verschlusses (16a, 16b) und vor dem18. The method of claim 17, wherein after closing the first and second closure (16a, 16b) and before

Öffnen des dritten Verschlusses (9) ein Überdruck in dem ersten Materialtank (8) erzeugt wird.Opening the third closure (9) creates an overpressure in the first material tank (8).

19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der in dem ersten und/oder zweiten Materialtank (8, 10) erzeugte Druck größer ist als Wasserdruck an einer Materialaustrittsöffnung an einer Spitze (18) des Tiefenrüttlers (11) .19. The method according to any one of the preceding claims, wherein the pressure generated in the first and / or second material tank (8, 10) is greater than water pressure at a material outlet opening at a tip (18) of the deep vibrator (11).

20. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der erste Material- tank (8) eine erste Kammer (81) , in welche die erste und zweite Zuführleitung (5, 6) münden und eine zweite Kammer (82) und einen zwischen der ersten und zweiten Kammer (81, 82) angeordneten weiteren Verschluss (46) aufweist, wobei das Verfahren folgende weitere Verfahrensschritte aufweist:20. The method according to claim 16, wherein the first material tank (8) has a first chamber (81) into which the first and second feed lines (5, 6) open and a second chamber (82) and one between the first and second chamber (81, 82) arranged further closure (46), the method comprising the following further method steps:

- nach dem Zuführen von Material in die erste Kammer (81) : Öffnen des weiteren Verschlusses (46) bei geschlossenem ers- ten Verschluss (9) , um Material der zweiten Kammer (82) zuzuführen,- After feeding material into the first chamber (81): opening the further closure (46) when the first th closure (9) to supply material to the second chamber (82),

- Schließen des weiteren Verschlusses (46) vor dem Öffnen des ersten Verschlusses (9) . - Closing the further closure (46) before opening the first closure (9).