Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Tiefenrüttler-Rohranordnung für einen Tiefenrüttler zur Herstellung von Rüttelsäulen, eine Vorrichtung mit einer solchen Tiefenrüttler- Rohranordnung sowie ein Tiefenrüttelverfahren zur Herstellung von Rüttelsäulen.

Tiefenrüttler werden generell in drei Verfahren zur Baugrundverbesserung eingesetzt, die sich hinsichtlich der Funktionsweise und der Lastabtragung voneinander unterscheiden. Mit dem Rütteldruckverfahren werden grobkörnige Böden in sich selbst verdichtet. Beim Rüttelstopfverfahren werden in gemischt- und feinkörnigen, nicht verdichtungsfähigen Böden lastabtragende Säulen aus Kies oder Schotter eingebracht. Mit dem dritten Verfahren werden pfahlartige Gründungselemente hergestellt, über die verhältnismäßig hohe Lasten abgetragen werden können, wenn ein dauernder tragfähiger Verbund mit Stopfsäulen nicht gewährleistet ist. Die unter- schiedlichen Tiefenrüttelverfahren werden auch in dem Prospekt„Die Tiefenrüttelverfahren" (Prospekt 10-02D) der Anmelderin beschrieben.

Bei der Rüttelstopfverdichtung werden in der Regel Schleusenrütter eingesetzt, bei dem grobkörniges Zugabematerial mit Druckluftunterstützung an der Rüttlerspitze austritt. Wegen der erforderlichen speziellen Ausrüstung wurden Tragraupen mit Mäklerführung entwickelt, die einen zusätzlichen Andruck beim Versenken und Verdichten ermöglichen. Beim Rüttelstopfverfahren wird in alternierenden Schritten gearbeitet. Der beim Rüttlerhub austretende Kies oder Schotter wird beim Andrücken verdichtet und seitlich in den Boden verdrängt, auf diese Weise entstehen Stopfsäu- len, die im Verbund mit dem Boden Lasten abtragen. Aus der DE 101 45 288 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Stopfsäulen zur Verbesserung der Bodeneigenschaften von Baugrund mittels eines Schleusenrüttlers bekannt. Hierfür wird der Schleusenrüttler bis zu einem tiefsten Punkt eingerüttelt. Anschließend wird der Schleusenrüttler unter Ausfließen von Säulenmaterial wie Schotter aus einer unteren Öffnung zurückgezogen. Um das Säulenmaterial zu verdichten, werden in Intervallen Stopfbewegungen durchgeführt. Der Schleusenrüttler hat ein seitlich vorbeiführendes Schleusenrohr mit einer unteren Öffnung. Am oberen Ende wird der Schleusenrüttler über eine elastische Kupplung mit einem Gestängerohr verbunden, über das das Zugabematerial zufließt.

Aus der DE 101 15 107 A1 ist ein Tiefenrüttler bekannt mit einem Rüttlerrohr und einem in dem Rüttlerrohr drehbar angeordneten Exzenter. Das Rüttlerrohr ist über eine Kupplung an ein Verlängerungsrohr gekoppelt. Der Motor zum Antreiben des Exzenters ist oberhalb des Verlängerungsrohrs angeordnet.

Aus der DE 197 07 687 C1 ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Stopfsäulen im Boden bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Geräteträger mit einem Mäkler, einen an dem Mäkler verfahrbaren Schlitten und einen Tiefenrüttler mit Vortriebskopf und Materialförderrohr. Am oberen Ende des Schlittens ist ein Kragbalken mit einer Seil- winde für einen Behälter vorgesehen, mit der einer Beschickungsschleuse Material zugeführt werden kann. In der oberen Endposition überragt der Kragbalken den Mäkler nach oben hin. Bei vorgegebener Länge des Mäklers lassen sich somit verhältnismäßig lange Säulen herstellen. Mit den bekannten Rüttlervorrichtungen beziehungsweise Rüttelverfahren lassen sich nur Versenktiefen erreichen, die geringer sind als die Maschinenhöhe, respektive der oberirdische Freiraum.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Tiefenrüttler- Rohranordnung für einen Tiefenrüttler zur Herstellung von Rüttelsäulen vorzuschlagen, welche Versenktiefen ermöglicht, die größer sind als die Maschinenhöhe oder der oberirdisch zur Verfügung stehende Freiraum. Die Aufgabe besteht ferner darin, eine entsprechende Vorrichtung mit einer solchen Tiefenrüttler-Rohranordnung sowie ein geeignetes Tiefenrüttelverfahren zur Herstellung von Rüttelsäulen vorzuschlagen.

Eine Lösung besteht in einer Tiefenrüttler-Rohranordnung zum Verbinden eines Tiefenrüttlers mit einem Gerät, umfassend: einen ersten Rohrkörper, der mit dem Gerät verbindbar ist; einen zweiten Rohrkörper, der mit dem Tiefenrüttler verbindbar ist; wobei der erste Rohrkörper und der zweite Rohrkörper relativ zueinander telesko- pierbar sind. Ein Vorteil der teleskopierbaren Tiefenrüttler-Rohranordnung besteht darin, dass hiermit Säulen hergestellt werden können, deren Tiefe größer ist, als der oberhalb des Bodens zur Verfügung stehende Raum beziehungsweise als die Höhe des Tiefenrüttelgeräts. Ebenso ist es möglich, bei gleichbleibender Versenktiefe, kleinere Tiefenrüttelgeräte zu verwenden. Ein weiterer Vorteil der längenveränderlichen Rohranordnung besteht darin, dass die Transportlänge der Tiefenrüttelgeräte reduziert werden kann. Mit Tiefenrüttler-Rohranordnung ist gemeint, dass die Rohranordnung für den Einsatz in einer Tiefenrüttelvorrichtung geeignet und gestaltet ist. In eingebautem Zustand verbindet die Rohranordnung einen am unteren Ende angeordneten Tiefenrüttler mit einem Mast der Vorrichtung. Insofern kann die Rohranordnung auch als teles- kopierbares Verlängerungsrohr bezeichnet werden. Der erste Rohrkörper ist mit dem Gerät verbindbar, womit die Zwischenschaltung weiterer Elemente wie ein Schlitten oder weitere Rohr- oder Adapterkörper mit umfasst sein soll. Insofern kann die Verbindung des ersten Rohrkörpers mit dem Gerät auch als zumindest mittelbar bezeichnet werden. Der zweite Rohrkörper ist mit dem Tiefenrüttler zumindest mittelbar verbindbar, womit die Zwischenschaltung weiterer Elemente wie eine Kupplung oder ein Adapterkörper mit umfasst sein soll. Der erste Rohrkörper und der zweite Rohrkörper weisen zum Verbinden mit einem jeweiligen Anschlussbauteil entsprechende Verbindungsmittel auf, die beispielsweise in Form von Flansch- oder Schraubverbindungen oder Taschen zur Aufnahme von Spannbolzen gestaltet sein können. Aufgrund der Teleskopierbarkeit kann die Gesamtlänge der Rohranordnung verändert werden. Hierfür sind mehrere Rohrkörper vorgesehen, die längsverschieblich miteinander verbunden sind. Dabei ist einer der Rohrkörper als Innenrohr mit kleinerem Durchmesser gestaltet, während der andere Rohrkörper als Außenrohr mit grö- ßerem Durchmesser gestaltet ist, in welches das Innenrohr einfahrbar ist. Vorzugsweise ist das Innenrohr dem Mast zugeordnet (erster Rohrkörper) und das Außenrohr dem Tiefenrüttler zugeordnet (zweiter Rohrkörper). Auf diese Weise ist der Rohrkörper mit größerem Durchmesser am unteren Ende vorgesehen, so dass sich am nachfolgenden Rohrkörper mit kleinerem Durchmesser beim Einbringen in den Boden verminderte Reibungskräfte gegenüber dem anstehenden Boden ergeben. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine umgekehrte Ausführung denkbar, das heißt Außenrohr oben und Innenrohr unten. In eingeschobener Stellung hat die Rohranordnung eine erste Länge, in auseinandergezogener Stellung hat die Rohranordnung eine größere zweite Länge. Es versteht sich, dass prinzipiell auch mehr als zwei Rohrkörper verwendet werden können, die relativ zueinander teleskopierbar sind. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Tiefenrüttel-Rohranordnung Verriegelungsmittel, mit denen der erste Rohrkörper und der zweite Rohrkörper zumindest in einer eingefahrenen Stellung und in einer ausgefahrenen Stellung lösbar miteinander verbindbar sind. Es versteht sich, dass auch eine Ausgestaltung möglich ist, bei der die beiden Rohrkörper in einer oder mehreren Zwischenstellungen zwi- sehen der eingefahrenen und ausgefahrenen Stellung gegeneinander fixierbar sind. Hiermit kann gegebenenfalls eine große Flexibilität hinsichtlich der Tiefe der herzustellenden Säulen erreicht werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Verriegelungsmittel in eine Verriegelungsposition überführt werden können, in der die Rohrkörper fest miteinander verbunden sind, und in eine Löseposition, in der die Rohrkörper relativ zueinander axial verschiebbar sind. Die Betätigung der Verriegelungsmittel kann manuell oder automatisiert mittels einer Steuerung erfolgen.

Vorzugsweise umfassen die Verriegelungsmittel mehrere Verriegelungseinheiten, die über den Umfang verteilt angeordnet sind. Besonders günstig ist die Verwendung von drei umfangsverteilten Verriegelungseinheiten. Hiermit wird eine besonders sichere Verbindung und gute Abstützung von gegebenenfalls zwischen den beiden Rohrkörpern wirkenden Kippmomenten erreicht. Es können jedoch prinzipiell auch eine, zwei, vier oder mehr als vier Verriegelungseinheiten verwendet werden. Die Verriegelungseinheiten können nach einer ersten Möglichkeit in einer Ebene angeordnet sein. Nach einer zweiten Möglichkeit können die Verriegelungseinheiten auch in zwei oder mehr voneinander axial beabstandeten Ebenen angeordnet sein, wodurch eine besonders gute AbStützung von Kippmomenten erreicht wird. Letztere Möglichkeit ist besonders geeignet für eine automatisierte Betätigung der Verriegelungseinheiten, da sich mehrere oder alle Verriegelungseinheiten gleichzeitig betätigen lassen.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Verriegelungseinheiten jeweils ein Verriegelungselement und eine Aufnahme auf, in die das Verriegelungselement eingreifen kann. Die Aufnahme, welche beispielsweise als Ausnehmung oder napfför- miger Körper gestaltet sein kann, wird auch als Aufnahmeelement bezeichnet. Es ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement einem der beiden Rohrkörper und die Aufnahme dem anderen der beiden Rohrkörper zugeordnet ist, wobei das Verriege- lungselement durch radiales Verlagern mit der zugehörigen Aufnahme in Eingriff bringbar ist. Ein Verriegelungselement und eine zugehörige Aufnahme sind vorzugsweise gegengleich zueinander gestaltet, derart, dass das Verriegelungselement in verspanntem Zustand formschlüssig und spielfrei in die zugehörige Aufnahme eingreift. Insbesondere kann das Verriegelungselement als rotationssymmetrischer Kör- per mit einem konischen Endabschnitt und die Aufnahme als napfförmiger Körper mit konischer Innenwandung gestaltet sein.

Nach einer ersten Möglichkeit sind die Verriegelungselemente dem Außenrohr zugeordnet beziehungsweise an diesem abgestützt, während die Aufnahmen dem Innen- rohr zugeordnet sind. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders für eine manuelle Betätigung der Verriegelungseinheiten, welche von außen durchführbar ist. Nach einer zweiten Möglichkeit sind die Verriegelungselemente dem Innenrohr zugeordnet beziehungsweise an diesem abgestützt, während die Aufnahmen dem Außenrohr zugeordnet sind. Diese Ausgestaltung eignet sich besonders für eine automatisierte Betätigung, welche über Steuerleitungen von innen durchführbar ist.

Für die erste Möglichkeit kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Verriegelungselemente an dem zugehörigen Rohrkörper mittels Spannbolzen abgestützt be- ziehungsweise verspannt sind. Durch Einschrauben der Spannbolzen wird das Verriegelungselement nach radial innen bewegt, und greift in vollständig verspanntem Zustand spielfrei in die jeweilige Aufnahme des anderen Rohrkörpers ein. Auf diese Weise sind der erste Rohrkörper und der zweite Rohrkörper miteinander fest verbun- den.

Für die zweite Möglichkeit kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Verriegelungselemente an dem zugehörigen Rohrkörper mittels eines Kolbens abgestützt und durch hydraulische Druckbeaufschlagung des Kolbens radial bewegbar sind, wobei die Verriegelungselemente in verspanntem Zustand in die jeweiligen Aufnahmen des anderen Rohrkörpers eingreifen, so dass der erste Rohrkörper und der zweite Rohrkörper miteinander fest verbunden sind. Durch die hydraulische Betätigung können mehrere oder alle Verriegelungselemente gleichzeitig betätigt werden. Die Kolben sitzen jeweils in einem Zylinder eines der Rohrkörper radial verschieblich ein und sind fest mit dem Verriegelungselement verbunden, beispielsweise über eine Schraubverbindung. Durch hydraulische Druckbeaufschlagung wird der Kolben und das mit diesem verbundene Verriegelungselement radial in Richtung zum anderen Rohrkörper beaufschlagt, und greift in die dort gebildete Aufnahme ein. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen dem ersten Rohrkörper und dem zweiten Rohrkörper zumindest eine Ringdichtung vorgesehen, welche den Ringspalt zwischen dem ersten Rohrkörper und dem zweiten Rohrkörper abdichtet. Es kann insbesondere eine Ringdichtung am oberen Ende des zweiten Rohrkörpers und eine Ringdichtung am unteren Ende des ersten Rohrkörpers vorgesehen sein. Die zumin- dest eine Ringdichtung verhindert ein ungewünschtes Eindringen von Schmutz in den Ringspalt und ermöglicht einen Druckaufbau innerhalb der Rohranordnung, um den Tiefenrüttler beispielsweise mit Druckluft oder Wasser zu versorgen.

Das teleskopierbare Verlängerungsrohr kann konstruktiv an das jeweilige Verfahren beziehungsweise die jeweilige Vorrichtung angepasst werden. So kann die Rohranordnung nach einer ersten Ausführungsform zur Durchführung eines Rüttelstopfver- fahrens ausgestaltet sein. In diesem Fall weisen die beiden Rohrkörper jeweils ein Materialrohr auf, durch das Material zum Verdichten des Bodens fließen kann, sowie ein Kabelrohr, das seitlich benachbart zum Materialrohr angeordnet ist und durch das ein elektrisches Kabel für den Schleusenrüttler durchführbar ist. Vorzugsweise ist bei dieser Ausführung an einer Innenwandung des Materialrohrs im Bereich der Verriegelungseinheiten zumindest eine Armierung vorgesehen ist, welche die Verriege- lungseinheit vor durchströmendem Material schützt. Die Armierung kann als Ring gestaltet sein, der in dem Rohrkörper oberhalb der Verriegelungseinheiten fixiert ist, beispielsweise mittels Schweißen. Nach einer zweiten Ausführungsform kann die Rohranordnung zur Durchführung eines Rütteldruckverfahrens gestaltet sein, bei dem eine Materialzufuhr nicht vorgesehen ist. In diesem Fall weisen die Rohrkörper jeweils einen Innenkanal auf, durch den ein elektrisches Kabel für den Druckrüttler durchführbar ist. Durch den Innenkanal kann gegebenenfalls eine Wasserspülung zum Tiefenrüttler gefördert werden. Nach einer weiteren Ausführungsform kann das teleskopierbare Verlängerungsrohr auch zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung pfahlartiger Gründungselemente ausgestaltet sein. In diesem Fall umfasst die Rohranordnung, welche zumindest ähnlich oder identisch wie für das Rütteistopf- verfahren ausgestaltet ist, ein Materialrohr, durch das als Zugabematerial eine aushärtbare Suspension zugeführt wird. Die so hergestellten pfahlartigen Gründungselemente werden auch als Betonstopfsäulen oder Fertigmörtelstopfsäulen bezeichnet.

Die Lösung der oben genannten Aufgabe besteht ferner in einer Vorrichtung zum Tiefenrütteln umfassend: ein Gerät mit einem Mast; eine Tiefenrüttler- Rohranordnung, die an dem Mast höhenverstellbar gehalten ist und die eine oder mehrere der oben genannten Ausgestaltungen hat; einen Tiefenrüttler, der an einem unteren Ende der Tiefenrüttler-Rohranordnung befestigt ist; und eine Kabelspannvorrichtung, welche derart gestaltet ist, dass das elektrische Kabel für den Tiefenrüttler beim Teleskopieren des ersten Rohrkörpers relativ zum zweiten Rohrkörper gespannt nachgeführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet dieselben Vorteile, welche bereits im Zusammenhang mit der Tiefenrüttler-Rohranordnung genannt worden sind. Insbesondere lassen sich bei gleicher Größe der Tiefenrüttelvorrichtung Säulen mit größerer Tiefe herstellen, beziehungsweise, bei gleicher Versenktiefe kann eine kleinere Tie- fenrüttelvorrichtung verwendet werden. Außerdem hat die Vorrichtung eine besonders geringe Transportlänge. Die Vorrichtung kann zur Durchführung des Rütteldruckverfahrens, Rüttelstopfverfahrens und/oder zur Herstellung pfahlartiger Gründungselemente ausgestaltet sein.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Kabelspannvorrichtung mehrere Umlenkrollen auf, über die das elektrische Kabel geführt ist, sowie ein Gewicht, welches auf zumindest eine der Umlenkrollen einwirkt, um das Kabel zu spannen. Durch die Kabelspannvorrichtung wird gewährleistet, dass das elektrische Kabel für den Tiefenrüttler beim Teleskopieren der Rohranordnung unversehrt bleibt.

Die Vorrichtung kann einen Schlitten aufweisen, der an dem Mast höhenverstellbar gehalten ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Tiefenrüttler- Rohranordnung und die Kabelspannvorrichtung an dem Schlitten befestigt sind und gemeinsam mit diesem bewegt werden. Alternativ kann der Tiefenrüttler mit Rohranordnung auch an einem Kran oder Bagger hängend eingesetzt werden.

Die Lösung der oben genannten Aufgabe besteht ferner in einem Tiefenrüttelverfah- ren zur Herstellung von Säulen im Boden mit einer Vorrichtung, die eine oder mehre- re der genannten Ausgestaltungen haben kann, umfassend die Schritte: Einfahren des Tiefenrüttlers in den Boden bei eingefahrener Rohranordnung bis zu einer ersten Tiefe; Lösen der zwischen dem ersten Rohrkörper und dem zweiten Rohrkörper wirksamen Verriegelungsmittel; Ausfahren der Rohranordnung von der eingefahrenen in eine ausgefahrene Stellung, wobei das elektrische Kabel mittels der Kabel- Spannvorrichtung nachgeführt wird; Schließen der Verriegelungsmittel, so dass der erste Rohrkörper und der zweite Rohrkörper in der ausgefahrenen Stellung axial fest miteinander verbunden sind; Einfahren des Tiefenrüttlers in den Boden bei ausgefahrener Rohranordnung bis zu einer zweiten Tiefe, die größer als die erste Tiefe ist; Aufbau eines ersten Säulenabschnitts im Boden durch Ziehen des Tiefenrüttlers mit ausgefahrener Rohranordnung; Lösen der zwischen dem ersten Rohrkörper und dem zweiten Rohrkörper wirksamen Verriegelungsmittel in ausgefahrener Stellung; Einfahren der Rohranordnung von der ausgefahrenen in eine eingefahrene Stellung, wobei das elektrische Kabel mittels der Kabelspannvorrichtung nachgeführt wird; Schließen der Verriegelungsmittel, so dass der erste Rohrkörper und der zweite Rohrkörper in eingefahrener Stellung axial fest miteinander verbunden sind; Aufbau eines zweiten Säulenabschnitts oberhalb des ersten Säulenabschnitts durch Ziehen des Tiefenrüttlers mit eingefahrener Rohranordnung.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dieselben Vorteile, wie mit der Vorrichtung beziehungsweise der Rohranordnung erreicht. Es versteht sich, dass alle Verfahrensmerkmale für die oben genannte Vorrichtung beziehungsweise Rohranordnung gelten und, umgekehrt, alle Vorrichtungsmerkmale für das Verfahren.

Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Hierin zeigt:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Tiefenrüttler-Rohranordnung in einer ersten Ausführungsform

A) in einer ersten Seitenansicht;

B) im Längsschnitt gemäß Schnittlinie 1 B-1 B aus Figur 1 A;

C) in einer zweiten Seitenansicht;

D) in Draufsicht;

E) in Ansicht von unten;

F) die Verriegelungsanordnung gemäß Figur 1 B im Detail;

Figur 2 eine erfindungsgemäße Tiefenrüttelvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Tiefenrüttler-Rohranordnung

A) in Seitenansicht;

B) in perspektivischer Ansicht von schräg vorne mit ausgefahrener Tiefenrüttler-Rohranordnung;

C) in perspektivischer Ansicht von schräg vorne mit eingefahrener Tiefenrüttler-Rohranordnung;

D) die Verriegelungsanordnung gemäß Figur 2C im Detail;

Figur 3 die Kabelspannvorrichtung der erfindungsgemäßen Tiefenrüttelvorrichtung gemäß Figur 2 im Detail A) in einer ersten Seitenansicht;

B) in einer zweiten Seitenansicht;

C) die Klemmvorrichtung gemäß Schnittlinie 3D-3D aus Figur 3A als Detail;

D) eine Umlenkrollenlagerung gemäß Schnittlinie 3C-3C aus Figur 3A als Detail;

Figur 4 ein erfindungsgemäßes Tiefenrüttelverfahren zur Herstellung einer Rüt- telstopfsäule mittels einer Vorrichtung gemäß den Figuren 2 und 3 A) im Ausgangszustand;

B) mit bei eingefahrener Rohranordnung in den Boden bis zu einer ersten Tiefe eingebrachtem Tiefenrüttler;

C) in ausgefahrenem Zustand der Rohranordnung;

D) mit bei ausgefahrener Rohranordnung in den Boden bis zu einer zweiten Tiefe eingebrachtem Tiefenrüttler;

E) nach Erstellen eines ersten Säulenabschnitts durch Ziehen des Tiefenrüttlers bei ausgefahrener Rohranordnung;

F) in erneut eingefahrenem Zustand der Rohranordnung;

G) nach Erstellen einer vollständigen Säule durch Ziehen des Tiefenrütt- lers mit eingefahrener Rohranordnung (im Endzustand);

Figur 5 eine erfindungsgemäße Tiefenrüttler-Rohranordnung in einer zweiten Ausführungsform;

A) im Längsschnitt;

B) die Betätigungsvorrichtung der Rohranordnung nach Figur 5A in perspektivischer Ansicht, teilweise geschnitten, in eingefahrener Stellung;

C) die Betätigungsvorrichtung der Rohranordnung nach Figur 5A in perspektivischer Ansicht, teilweise geschnitten, in ausgefahrener Stel- lung; eine erfindungsgemäße Tiefenrüttelvorrichtung mit einer Tiefenrüttler- Rohranordnung gemäß Figur 5 A) in Seitenansicht;

B) in perspektivischer Ansicht von schräg vorne mit in den Boden bei eingefahrener Rohranordnung eingebrachtem Tiefenrüttler;

C) in perspektivischer Ansicht von schräg vorne mit in den Boden eingebrachtem Tiefenrüttler bei ausgefahrener Rohranordnung;

Figur 7 ein erfindungsgemäßes Tiefenrüttelverfahren zur Herstellung einer Rüt- telstopfsäule mittels einer Vorrichtung gemäß Figur 6

A) im Ausgangszustand;

B) mit bei eingefahrener Rohranordnung in den Boden bis zu einer ersten Tiefe eingebrachtem Tiefenrüttler;

C) in ausgefahrenem Zustand der Rohranordnung;

D) mit bei ausgefahrener Rohranordnung in den Boden bis zu einer zweiten Tiefe eingebrachtem Tiefenrüttler;

E) nach Erstellen eines ersten Säulenabschnitts durch Ziehen des Tiefenrüttlers bei ausgefahrener Rohranordnung;

F) in erneut eingefahrenem Zustand der Rohranordnung;

G) nach Erstellen einer vollständigen Säule durch Ziehen des Tiefenrüttlers mit eingefahrener Rohranordnung (im Endzustand).

Die Figuren 1 A bis 1 F werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist eine erfindungsgemäße Tiefenrüttler-Rohranordnung 2 für eine Rüttel- oder Fertigstopfvorrichtung gezeigt. Mit einer Rüttelstopfvorrichtung können Säulen zur Baugrundverbesserung oder Drainagesäulen im Boden erstellt werden. Beim Rüttelstopfverfahren werden insbesondere in gemischt- und feinkörnigen, nicht verdichtungsfähigen Böden lastabtragende Säulen aus Kies oder Schotter eingebaut. Hierfür wird ein mit der Rohranordnung 2 zu verbindender Tiefenrüttler (hier nicht dargestellt) in den Boden einge- bracht. Die Rohranordnung 2 beziehungsweise der damit verbundene Tiefenrüttler wird von einem geeigneten Gerät, wie einem Bagger, einem Kran oder einer Tragraupe, geführt. Der Tiefenrüttler weist eine elektronisch angetriebene Unwucht auf, die den Rüttler in horizontale Schwingung versetzt. Der Tiefenrüttler kann in Form eines Schleusenrüttlers gestaltet sein, bei dem Zusatzmaterial, welches durch die Rohranordnung hindurchfließt, an der Rüttlerspitze austritt.

Mit einer Fertigstopfvorrichtung werden durch Einbringen einer aushärtbaren Sus- pension, wie Beton, pfahlartige Gründungselemente im Boden erstellt, über die verhältnismäßig hohe Lasten abgetragen werden können. Die Gründungselemente werden in der gleichen Weise hergestellt, wie im Rüttelstopfverfahren. Die genannten Verfahren lassen sich auch miteinander kombinieren. Die Tiefenrüttler-Rohranordnung 2 umfasst einen ersten Rohrkörper 3, der zumindest mittelbar mit dem Gerät (hier nicht dargestellt) zu verbinden ist, und einen zweiten Rohrkörper 4, der zumindest mittelbar mit dem Tiefenrüttler (hier nicht dargestellt) zu verbinden ist. Zum Verbinden mit dem Gerät hat die Tiefenrüttler-Rohranordnung 2 am ersten Ende 5, welches im Einbauzustand dem oberen Ende entspricht, erste Verbindungsmittel 6, die in Form von Schraubverbindungen gestaltet sind, ohne hierauf eingeschränkt zu sein. Am unteren Ende 7 der Rohranordnung 2 sind zweite Verbindungsmittel 68 vorgesehen, mit denen die Rohranordnung mit dem Tiefenrüttler beziehungsweise einer zwischengeschalteten elastischen Kupplung (nicht dargestellt) verbunden werden kann.

Die Rohranordnung ist so gestaltet, dass der erste Rohrkörper 3 und der zweite Rohrkörper 4 relativ zueinander teleskopierbar und in zumindest zwei Stellungen zur Übertragung von Kräften fest miteinander verbindbar sind. Die Figuren 1 A bis 1 C zeigen die Rohranordnung 2 in eingefahrener Stellung, in der die Rohranordnung 2 eine kurze erste Länge L1 aufweist. Wie oben bereits erwähnt, ist die vorliegende Rohranordnung zum Einsatz im Zusammenhang mit einem Schleusenrüttler ausgestaltet. Hierfür haben die beiden Rohrkörper 3, 4 jeweils ein Materialrohr 8, 9, durch das Material vom Gerät zum Schleusenrüttler durchströmen kann, sowie ein Kabelrohr 10, 1 1 , das seitlich benachbart zum jeweiligen Materialrohr 8, 9 angeordnet ist und durch das ein elektrisches Kabel zur Steuerung und Stromversorgung des Schleusenrüttlers hindurchgeführt werden kann.

Es ist erkennbar, dass der dem Gerät zugewandte erste Rohrkörper 3 in den dem Tiefenrüttler zugewandten zweiten Rohrkörper 4 eingefahren ist. Insofern kann der erste Rohrkörper 3 auch als Innenrohr und der zweite Rohrkörper 4 auch als Außenrohr bezeichnet werden. Um die Teleskopierbarkeit zu ermöglichen, haben das Materialrohr 8 und das Kabelrohr 10 des ersten Rohrkörpers 3 jeweils kleinere Außen- durchmesser als die entsprechenden Innendurchmesser des Materialrohrs 9 und des Kabelrohrs 1 1 des zweiten Rohrkörpers 4.

Zwischen dem ersten Rohrkörper 3 und dem zweiten Rohrkörper 4 sind lösbare Verriegelungsmittel 12 vorgesehen. Die Verriegelungsmittel 12 lassen sich in eine Löse- position überführen, in der die beiden Rohrkörper 3, 4 relativ zueinander längenverschiebbar sind, und in eine Schließ- oder Verriegelungsposition, in der die beiden Rohrkörper 3, 4 fest miteinander verspannt sind. Konkret sind die Verriegelungsmittel 12 so gestaltet, dass der erste Rohrkörper 3 und der zweite Rohrkörper 4 zumindest in einer eingefahrenen ersten Stellung mit kurzer Länge L1 und in einer ausgefahre- nen zweiten Stellung mit größerer Länge L2 fest miteinander verbindbar sind.

Die Verriegelungsmittel 12 umfassen mehrere Verriegelungseinheiten 13, die über den Umfang verteilt angeordnet sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind drei umfangsverteilte Verriegelungseinheiten 13 in einer Verriegelungsebene vorge- sehen, wobei auch eine andere Anzahl und andere Anordnung in mehreren Ebenen denkbar ist. Jede Verriegelungseinheit 13 weist ein Verriegelungselement 14 auf, das mit dem zweiten Rohrkörper 4 fest verspannbar ist, und ein gegengleiches Aufnahmeelement 15, das mit dem ersten Rohrkörper 3 fest verbunden ist. Die Figuren 1 B beziehungsweise 1 F zeigen die Verriegelungsmittel 12 in Schließposition, und zwar in eingeschobenem Zustand der Rohranordnung 2. Mit gegengleich ist gemeint, dass die Verriegelungselemente 14 in verspanntem Zustand formschlüssig und spielfrei in die zugehörige Aufnahme 15 eingreifen, so dass die beiden Rohrkörper 3, 4 in diesem Verbindungsbereich fest miteinander verspannt sind. Die Verriegelungselemente 14 sind bolzenförmig gestaltet und haben jeweils einen Flanschabschnitt 16, der auf einer Stützfläche des zweiten Rohrkörpers 4 radial abgestützt ist, und einen konischen Endabschnitt 17, der durch radiale Durchgangsöffnungen 24 in der Rohrwandung des Außenrohrs 4 hindurch in die zugehörige Auf- nähme 15 des Innenrohrs 3 eingreifen kann. Die Aufnahmeelemente 15 sind napf- förmig gestaltet und haben einen Flanschabschnitt 18, der gegenüber dem Innenrohr 3 radial abgestützt ist und einen innenkonischen Napfabschnitt 19, in den der Konusabschnitt 17 des Verriegelungselements 14 eingreifen kann. Die Aufnahmeele- mente 15 sind fest mit dem Innenrohr 3 verbunden. Hierfür hat das Innenrohr 3 einen eingeschweißten Ringabschnitt 20 mit umfangsverteilten Öffnungen 21 , in welche jeweils ein zugehöriges Aufnahmeelement 15 eingesetzt und fixiert ist. Der eingeschweißte Ringabschnitt 20 hat eine größere Wandungsdicke als die daran axial anschließenden Rohrabschnitte.

Zum Lösen beziehungsweise Verspannen der Verriegelungselemente 14 sind mehrere Spannbolzen 22 vorgesehen, welche in ein Innengewinde im Außenrohr 4 eingeschraubt werden und sich mit einem Bolzenkopf am Verriegelungselement 14 abstützen können. Mit Lösebolzen 23, welche jeweils in ein Innengewinde des Verrie- gelungselements 14 eingeschraubt sind und die sich mit ihrem Ende auf einer Stützfläche des Außenrohrs 4 abstützen, können die Verriegelungselemente 14 bei Bedarf wieder gelöst und aus den Aufnahmen 15 entnommen werden. Die Anzahl der Spannbolzen 22 ist größer als die Anzahl der Lösebolzen 23. Es ist insbesondere in Figur 1 B erkennbar, dass das Innenrohr 3 zwei Gruppen von Aufnahmen 15, 15' aufweist, und zwar eine erste Gruppe von Aufnahmen 15 in einem (oberen) ersten Endabschnitt des Innenrohrs 3 und eine zweite Gruppe von Aufnahmen 15' in einem (unteren) zweiten Endabschnitt des Innenrohrs 3. In eingefahrenem Zustand der Rohranordnung 2 können die Verriegelungskörper 14 mit den ersten Aufnahmen 15 in Eingriff gebracht werden. In diesem Zustand hat die Rohranordnung 2 eine kurze erste Länge L1 , wie in den Figuren 1 A bis 1 C gezeigt. Nach Lösen der Verriegelungskörper 14 aus den Aufnahmen 15 der ersten Gruppe kann der erste Rohrkörper 3 aus dem zweiten Rohrkörper 4 herausgezogen werden, bis die Fügeebene des Außenrohrs 4 in axialer Überdeckung mit der zweiten Gruppe von Aufnahmen 15' angeordnet ist. In dieser Stellung können die Verriegelungskörper 14 in die Aufnahmen 15' der zweiten Gruppe eingesetzt und verspannt werden, wobei eine größere zweite Länge L2 der Rohranordnung definiert ist. Es können Anschläge vorgesehen sein, welche eine relative Einfahrbewegung beziehungsweise Ausfahrbewegung der beiden Rohrkörper 3, 4 axial begrenzt. Dabei sind die Anschläge so zu gestalten, dass die Fügeebene des Außenrohrs 4 bei Erreichen des Einfahranschlags in der ersten Fügeebene des Innenrohrs 3 und bei Erreichen des Ausfahranschlags in der zweiten Fügeebene des Innenrohrs 3 liegt. In Überdeckung der Fügeebenen fluchten die Öffnungen 24 für die Verriegelungskörper 14 mit den jeweiligen Aufnahmen 15, 15'.

Zum Schutz vor Verschleiß sind oberhalb beziehungsweise im Bereich der ersten und zweiten Fügeebenen des Innenrohres 3 Armierungen 25, 25' vorgesehen, wel- che die Aufnahmeelementel 5, 15' vor durch das Materialrohr 8 hindurchströmendem Material schützen. Die Armierungen 25, 25' sind jeweils als in Form von mit dem Innenrohr beispielsweise mittels Schweißen verbundenen Ringen gestaltet, welche axial oberhalb des jeweiligen Ringabschnitts 20 beziehungsweise der damit verbundenen Aufnahmeelemente 15, 15' angeordnet sind und diese nach radial innen überdecken. Auf diese Weise sind die Aufnahmeelemente 15, 15' vor dem einzubringenden Material geschützt.

Zwischen dem Materialrohr 8 des ersten Rohrkörpers 3 und dem Materialrohr 9 des zweiten Rohrkörpers 4 ist eine erste Dichtungsanordnung 26 vorgesehen, welche den zwischen den Materialrohren 8, 9 gebildeten Ringspalt abdichtet. Die Dichtungsanordnung 26 umfasst mehrere Ringdichtungen 27 oberhalb und unterhalb der Verbindungsebene. Die Ringdichtungen 27 sind in einer Innenwandung des zweiten Materialrohres 9 angeordnet und lassen sich durch einen Spannmechanismus nachstellen. Hierfür werden die Ringdichtungen 26 axial beaufschlagt, so dass der Ringspalt zwischen den Materialrohren 8, 9 bei Verschleiß wieder geschlossen werden kann. Die Dichtungsanordnung 65 hat die Funktion, dass ein ungewünschtes Eindringen von Schmutz in den Ringspalt verhindert und ein Druckaufbau innerhalb der Rohranordnung 2 ermöglicht wird, um den an die Rohranordnung 2 angeschlossenen Tiefenrüttler beispielsweise Druckluft oder Wasser zu versorgen. Zwischen den Kabel- röhren 10, 1 1 ist ebenfalls eine Dichtungsanordnung 28 vorgesehen, welche den dort gebildeten Ringspalt abdichtet. Die Dichtungsanordnung 28 umfasst mehrere Ringdichtungen 29, die zwischen einer Außenwandung des ersten Kabelrohrs 8 und einem Dichtkörper 30 angeordnet sind. Die Dichtungsanordnungen 25, 28 ermöglichen neben der Abdichtfunktion ein gutes Gleiten der beiden Rohrkörper 3, 4 relativ zueinander. Beide Dichtungen 25, 28 lassen sich leicht austauschen und können in Abhängigkeit vom Abrieb nachgestellt werden. Die Figuren 2A bis 2D und 3A bis 3D werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Es ist eine erfindungsgemäße Tiefenrüttelvorrichtung 32 in einer ersten Ausführungsform gezeigt mit einer erfindungsgemäßen Tiefenrüttel-Rohranordnung 2 gemäß den Figuren 1 A bis 1 F. Die vorliegende Tiefenrüttelvorrichtung 32 ist zur Durchführung des Rüttelstopfverfahrens ausgestaltet, ohne hierauf eingeschränkt zu sein. Die Vor- richtung kann gleichermaßen auch zur Herstellung pfahlartiger Gründungselemente verwendet werden.

Die Vorrichtung 32 weist ein mobiles Gerät 33 auf, das vorliegend in Form eines Raupengeräts gestaltet ist, ohne hierauf eingeschränkt zu sein. An dem Gerät 33 ist ein Traggestell 34 angebracht, das auch als Mäklermast bezeichnet wird. Der Mäklermast 34 ist mittels einer kraftbetätigten Stelleinheit 35 schwenkbar relativ zum Gerät 33. An dem Mäklermast 34 sind Führungsschienen 36 vorgesehen, an denen ein Schlitten 37 verfahrbar geführt ist. An dem Schlitten 37 ist das eigentliche Tiefenrüttelwerkzeug 38 befestigt. Das Tiefenrüttelwerkzeug 38 umfasst die Rohranordnung 2 und den Tiefenrüttler 39, der mit der Rohranordnung 2 über eine elastische Kupplung 40 verbunden ist. Am oberen Ende des Mäklermastes 34 ist ein Kragarm 41 mit einer Seilwinde 42 vorgesehen, mit der ein Behälter 43 entlang dem Mäklermast 34 verfahrbar ist. In einer auf den Boden abgesenkten Position kann der Behälter 43 mit Material, beispielsweise Kies, gefüllt werden, welches dann - in einer am Mäklermast hochgezogenen, oberen Position - vom Behälter 43 in das obere Ende 6 der Rohranordnung 2 einströmen kann. Das Material fließt durch die Rohranordnung 2 in den damit verbundenen Tiefenrüttler 39, an dessen Spitze 44 es in den Boden austritt.

Damit das elektrische Kabel für den Tiefenrüttler 39 nicht beschädigt wird, ist eine Kabelspannvorrichtung 45 vorgesehen, die als Einzelheit in den Figuren 3A bis 3D dargestellt ist. Die Kabelspannvorrichtung 45 ist so gestaltet, das elektrische Kabel 46 für den Tiefenrüttler 39 beim Teleskopieren des ersten Rohrkörpers 3 relativ zum zweiten Rohrkörper 4 stets gespannt ist und nachgeführt wird. Die Kabelspannvor- richtung 45 ist am Schlitten 37 befestigt und kann gemeinsam mit diesem am Mast 34 verfahren werden. Wie insbesondere in Figur 3A erkennbar, umfasst die Kabelspannvorrichtung 45 einen Tragarm 47, an dem mehrere erste Umlenkrollen 48 mittels Lager 49 drehbar gelagert sind, sowie einen gegenüber dem Tragarm 47 höhen- veränderlichen Verstellarm 50 mit zweiten Umlenkrollen 51 . Das elektrische Kabel 46 ist an einem Ende des Tragarms 47 in einer Spannvorrichtung 52 fixiert, welche als Detail in Figur 3D dargestellt ist, und über die ersten und zweiten Umlenkrollen 48, 51 geführt, von wo aus das Kabel 46 in die obere Öffnung des ersten Kabelrohres 10 einmündet. Am Verstellarm 50 ist ein Gewicht 53 befestigt, dessen Masse so ausge- legt ist, dass es der Gewichtskraft des Kabels 46 entgegenwirkt, um dieses gespannt zu halten. An dem Verstellarm 50 greift ferner ein Sicherheitsseil 54 an, welches Teil eines Lastsicherungsgeräts 55 ist, welches ein Herabfallen des Verstellarms 50 bei Reißen des Kabels 46 verhindert. Durch die Teleskopierbarkeit der Rohranordnung 2 ist es möglich, Säulen im Boden zu erstellen, die eine größere Tiefe T2 haben, als die Höhe H des Mäklermastes 34. Ein erfindungsgemäßes Verfahren mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den Figuren 2A bis 2D und 3A bis 3D wird nachstehend anhand der Figuren 4A bis 4G erläutert.

Figur 4A zeigt die Vorrichtung 32 in Ausgangsposition mit über der Bodenkante 56 befindlichem Tiefenrüttler 39. Wie oben bereits erwähnt, ist der Tiefenrüttler 39 als Schleusenrütter gestaltet, mit dem grobkörniges Zugabematerial zur Herstellung einer Bodensäule in den Boden eingebracht werden kann. In einem ersten Schritt wird der Tiefenrüttler 39 bis zu einer ersten Tiefe T1 in den Boden 57 eingebracht. Dieser Zustand ist in Figur 4B sowie in Figur 2C gezeigt. Die Tiefe T1 ist erreicht, wenn die Verriegelungsmittel 12 etwas oberhalb der Bodenkante 56 liegen, so dass sie von einer Bedienperson betätigbar sind. Nun können die Verriegelungsmittel 12 gelöst werden, was durch Öffnen der Spannschrauben 22 und Herausnehmen der Verrie- gelungselemente 14 aus den Ausnehmungen 15 bewerkstelligt wird. Anschließend kann der obere erste Rohrkörper 3 durch Hochfahren des Schlittens 37 aus dem unteren zweiten Rohrkörper 4 herausgefahren werden, wobei der zweite Rohrkörper 4 und der daran befestigte Tiefenrüttler 39 aufgrund ihres Eigengewichts in gegebener Tiefe T1 im Boden 57 verbleiben. Während des Auseinanderfahrens wird das Rüttlerkabel 46 automatisch mit Hilfe der Kabelspannvorrichtung 45 gespannt gehalten und nachgeführt. Der vollständig ausgefahrene Zustand der Rohranordnung 2 ist erreicht, wenn die untere zweite Gruppe von Aufnahmeelementen 15' des Innenroh- res 3 in einer Ebene mit den Öffnungen 24 des Außenrohres 4 liegt. Nach Erreichen dieser Position, welche in Figur 4C und auch in Figur 2B gezeigt ist, werden die Verriegelungsmittel 12 geschlossen, so dass die beiden Rohrkörper 3, 4 gegeneinander fixiert werden. Dies wird durch Einsetzen und Verspannen der Verriegelungselemente 14 erreicht, welche dann formschlüssig in die zugehörigen Aufnahmen 15' eingrei- fen, so dass die beiden Rohrkörper 3, 4 fest miteinander verbunden sind. Nun kann der Tiefenrüttler 39 weiter in den Boden 57 eingerüttelt werden, und zwar bis zum Erreichen der Endtiefe T2. Dieser Zustand ist in Figur 4D gezeigt.

Nun wird der Aufbau der Säule 58 im Boden 57 begonnen, wobei Zugabematerial gegebenenfalls mit Druckluftunterstützung beim Ziehen des Tiefenrüttlers 39 an der Rüttlerspitze 44 austritt. Der Schlitten 37 wird bis in die obere Position beziehungsweise bis zum Hubende verfahren, wobei ein erster Säulenabschnitt von der Tiefe T2 bis zur Tiefe T1 erstellt wird. Nach Erreichen der oberen Position liegen die Verriegelungsmittel 12 wieder frei zugänglich oberhalb der Bodenkante 56. Dieser Zustand ist in Figur 4E gezeigt. Nun werden die Verriegelungsmittel 12 wieder gelöst, was durch Öffnen der Spannschrauben und Entnehmen der Verriegelungselemente 14 geschieht. Anschließend wird der Schlitten 37 mit dem daran befestigten ersten Rohrkörper 3 wieder in den zweiten Rohrkörper 4 eingeschoben. Während des Telesko- pier- beziehungsweise Einfahrvorgangs wird das Tiefenrüttlerkabel 46 mit Hilfe der Spannvorrichtung 52 gespannt gehalten und nachgeführt, wobei die nötige Zugkraft der erzeugten Kabelreibung in den Kabelrohren 10, 1 1 entspricht und durch das justierbare Gegengewicht 53 aufgebracht wird. Wenn der eingefahrene Zustand der Rohranordnung 2 erreicht ist, welcher in Figur 4F und den Figuren 2C, 2D gezeigt ist, können die Verriegelungsmittel 12 der Rohranordnung 2 wieder geschlossen wer- den, was durch Einsetzen und Verspannen der Verriegelungskörper 14 erfolgt. Nun wird der obere Säulenabschnitt durch schrittweises Ziehen und Einrütteln des Tiefenrüttlers 39 bei eingefahrenem Zustand der Rohranordnung 2 erstellt. Der Endzustand mit fertig erstellter Säule 58 ist in Figur 4G gezeigt. Die Figuren 5A bis 5C, welche nachstehend gemeinsam beschrieben werden, zeigen eine erfindungsgemäße Rohranordnung 2 in einer zweiten Ausführungsform. Die vorliegende Rohranordnung 2 entspricht weitgehend der Rohranordnung gemäß den Figuren 1 A bis 1 F, so dass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche, respektive einander entsprechende Einzelheiten mit denselben Bezugszeichen versehen, wie in den Figuren 1 A bis 1 F. Im Folgenden wird insbesondere auf die Unterschiede eingegangen. Ein erster Unterschied besteht darin, dass die Rohranordnung 2 gemäß den Figuren 5A bis 5C zum Einsatz für ein Rütteldruckverfahren ausgestaltet ist. Beim Rütteldruckverfahren erfolgt eine Verdichtung grobkörniger Böden durch Tiefenrüttler mit verhältnismäßig niedriger Frequenz. Der Rüttler kann an einem Kran oder Bagger hängend eingesetzt werden. Unter Einfluss der Schwingungen des Tiefenrüttlers werden die Bodenkörner in eine dichtere Lagerung gebracht, wobei eine Volumenminderung des Bodens eintritt. Eine Materialzugabe in den Boden erfolgt beim Rütteldruckverfahren nicht. Insofern haben der erste und der zweite Rohrkörper 3, 4 auch jeweils nur einen Kanal 10, 1 1 , durch den das Rüttlerkabel 46 hindurchgeführt wird. Ein Materialrohr ist nicht vorgesehen.

Eine weitere Besonderheit der Rohranordnung 2 besteht in der Ausgestaltung der Verriegelungsmittel 12, die steuerbar gestaltet sind. Hierfür weisen die Verriegelungseinheiten 13 jeweils einen hydraulisch betätigbaren Kolben 59 auf, der in einem dem Innenrohr 3 zugeordneten Zylinder 60 radial beweglich einsitzt. Die Kolben- Zylinder-Einheit 59, 60 ist doppeltwirkend gestaltet, das heißt durch Druckbeaufschlagen einer ersten Zylinderkammer über eine erste Hydraulikleitung 61 wird der zugehörige Kolben 59 nach radial außen beaufschlagt, und durch Druckbeaufschlagen einer zweiten Zylinderkammer über eine zweite Hydraulikleitung 62 wird der Kolben nach radial innen bewegt. Am Kolben 59 ist jeweils ein Verriegelungselement 14 fixiert, und zwar mittels einer Schraube, ohne hierauf eingeschränkt zu sein.

In nach radial außen gefahrener Position der Kolben 59 greifen die damit verbundenen Verriegelungselemente 14 in die jeweiligen Aufnahmen 15, 15' des Außenrohres 4 ein. Die Aufnahmen 15, 15' sind vorliegend in Form von in der Innenwandung des Außenrohres 4 gebildeten umlaufenden Ringnuten gebildet. In der radial vorstehenden Position der Kolben 59 sind das Innenrohr 3 und das Außenrohr 4 fest miteinander verspannt. Durch Bewegen der Kolben 59 nach radial innen geben die Verriege- lungselemente 14 die Aufnahmen 15 frei, so dass das Innenrohr 3 relativ zum Außenrohr 4 bewegt werden kann. Verglichen mit der obigen Ausführungsform, ist vorliegend eine kinematische Umkehr insofern vorgesehen, als dass die Verriegelungselemente 14 dem Innenrohr 3 und die Aufnahmen 15 dem Außenrohr 4 zugeordnet sind. Dies hat Vorteile in Bezug auf die Herstellung und Ansteuerung der Hydraulik- leitungen, welche dem oberen Rohrkörper 3 zugeordnet sind. Die Verriegelungselemente 14 sind in einem unteren Rohrabschnitt 63 vorgesehen, der gegenüber dem daran anschließenden Rohrabschnitt 64 eine verdickte Wandung aufweist, damit die Kolben-Zylinder-Einheiten 59, 60 hier aufgenommen werden können. Die beiden Rohrabschnitte 63, 64 sind miteinander verschweißt. Am dem unteren Rohrabschnitt 63 ist ein ringförmiges Deckelelement 65 abdichtend verschraubt, welche stirnseitige Teilabschnitte der Hydraulikkanäle abschließt.

In der vollständig eingefahrenen Position, welche in den Figuren 5A und 5B gezeigt ist, schlägt das Deckelelement 65 gegen einen dem Außenrohr 4 zugeordneten End- anschlag 66 an. Der Anschlag 66 ist durch eine Stirnfläche des Endabschnitts 7 des Rohrkörpers 4 gebildet, der in den axial anschließenden Rohrabschnitt 67 eingesteckt und mit diesem verschweißt ist. Der Rohrabschnitt 67 hat Bereiche mit größerer Wandungsdicke, in denen die radialen Aufnahmen 15 gebildet sind. Der Endabschnitt 7 hat umfangsverteilte Taschen als Verbindungsmittel 68 zum Verbinden mit dem Tiefenrüttler 39. Zwischen dem Innenrohr 3 und dem Außenrohr 4 sind obere und untere Dichtungsmittel 26, 28 vorgesehen.

Es ist erkennbar, dass das Außenrohr 4 eine erste Gruppe von Aufnahmen 15 am unteren Ende und eine zweite Gruppe von Aufnahmen 1 5' am oberen Ende aufweist, wobei die beiden Gruppen von Aufnahmen 15, 15' die eingefahrene beziehungsweise ausgefahrene Stellung der Rohranordnung 2 bilden. Die Aufnahmen 15 der ersten Gruppe sind über den Umfang verteilt in zwei Ebenen angeordnet. Dabei sind je Verriegelungsebene drei Aufnahmen 15 über den Umfang verteilt vorgesehen, wobei die Aufnahmen 15 der beiden Verriegelungsebenen umfangsversetzt zueinander angeordnet sind. Dasselbe gilt für die Aufnahmen 15' der zweiten Gruppe, welche den ausgefahrenen Zustand der Rohranordnung 2 repräsentieren. Ein Vorteil der vorliegenden Ausführungsform mit hydraulischer Betätigung besteht darin, dass die Verriegelungselemente 14 gleichzeitig betätigt werden können, und zwar automatisiert, wodurch der Rüttelprozess schnell und effizient ausgeführt werden kann. Die Figuren 6A bis 6C und 7A bis 7G werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Es ist eine erfindungsgemäße Tiefenrüttelvorrichtung 32 in einer zweiten Ausführungsform gezeigt mit einer erfindungsgemäßen Tiefenrüttel-Rohranordnung 2 gemäß den Figuren 5A bis 5C. Die vorliegende Tiefenrüttelvorrichtung 32 ist zur Durchführung des Rütteldruckverfahrens ausgestaltet.

Die Tiefenrüttelvorrichtung 32 gemäß den Figuren 6A bis 6C und 7A bis 7G entspricht weitestgehend der obigen Ausführungsform gemäß den Figuren 2 und 3, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Gleiche, respektive einander entsprechende Einzelheiten sind daher mit denselben Bezugszeichen versehen, wie in den Figuren 1 bis 5.

Die Vorrichtung 32 weist ein mobiles Gerät 33 in Form eines Raupengeräts auf. An einem Tragarm des Raupengeräts ist ein Mäklermast 34 befestigt, der mittels einer kraftbetätigten Stelleinheit 35 relativ zum Gerät 33 schwenkbar ist. An dem Mäkler- mast 34 sind Führungsschienen 36 vorgesehen, an denen ein Schlitten 37 verfahrbar geführt ist. An dem Schlitten ist das eigentliche Tiefenrüttelwerkzeug 38 befestigt. Das Tiefenrüttelwerkzeug 38 umfasst die Rohranordnung 2 gemäß den Figuren 5A bis 5C und den Tiefenrüttler 39, der mit der Rohranordnung 2 über eine elastische Kupplung 40 verbunden ist. Im Unterschied zur obigen Ausführungsform ist vorlie- gend kein Behälter vorgesehen, da eine Materialzugabe in den Boden beim Rütteldruckverfahren nicht erfolgt.

Eine Kabelspannvorrichtung 45 hält das elektrische Kabel 46 für den Tiefenrüttler 39 beim Teleskopieren des ersten Rohrkörpers 3 relativ zum zweiten Rohrkörper 4 stets gespannt und führt dieses nach. Hinsichtlich weiterer Details zur Kabelspannvorrichtung 45 wird auf die Beschreibung zur ersten Ausführungsform verwiesen. Durch die Teleskopierbarkeit der Rohranordnung 2 ist es möglich, Säulen im Boden zu erstellen, die eine größere Tiefe T2 haben, als die Höhe H des Mäklermastes 34. Das erfindungsgemäße Verfahren mittels der Vorrichtung gemäß den Figuren 6A bis 6C ist in den Figuren 7A bis 7G gezeigt. Dieses entspricht dem Verfahren zur ersten Ausführungsform, auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird.

Figur 7A zeigt die Vorrichtung 32 in Ausgangsposition mit über der Bodenkante 56 befindlichem Tiefenrüttler 39, der als Druckrüttler gestaltet ist. Im ersten Schritt wird der Tiefenrüttler 39 bis zur ersten Tiefe T1 in den Boden 57 eingerüttelt, wobei der Boden in diesem ersten Abschnitt verdichtet wird (Figur 7B). Anschließend werden die Verriegelungsmittel 12 durch hydraulische Druckbeaufschlagung im Öffnungssinne gelöst, und der obere erste Rohrkörper 3 wird durch Hochfahren des Schlittens 37 aus dem unteren zweiten Rohrkörper 4 herausgefahren. Während des Auseinander- fahrens wird das Rüttlerkabel 46 mit Hilfe der Kabelspannvorrichtung 45 gespannt gehalten und nachgeführt. Nach Erreichen der oberen Endposition (Figur 7C) werden die Verriegelungsmittel 12 wieder hydraulisch geschlossen, so dass die beiden Rohrkörper 3, 4 miteinander fixiert sind. Nun wird der Tiefenrüttler 39 weiter in den Boden 57 bis zum Erreichen der Endtiefe T2 eingerüttelt (Figur 7D). Anschließend erfolgt die Verdichtung von unten nach oben in vorher festgelegten Hebungsstufen und Zeitintervallen bis zum Erreichen des Hubendes beziehungsweise einer ausge- fahrenen Stellung (Figur 7E). Nach Erreichen des Hubendes werden die Verriegelungsmittel 12 wieder hydraulisch gelöst, und der Schlitten 37 wird mit dem daran befestigten ersten Rohrkörper 3 wieder in den zweiten Rohrkörper 4 eingeschoben. Während des Einfahrvorgangs wird das Rüttlerkabel 46 mit Hilfe der Spannvorrichtung 52 gespannt gehalten und nachgeführt. Nach Erreichen des eingeschobenen Zustands (Figur 7F) werden die Verriegelungsmittel 12 wieder geschlossen. Nun erfolgt die Verdichtung des oberen Säulenabschnitts in definierten Hebungsstufen und Zeitintervallen des Tiefenrüttlers 39. Der Endzustand mit fertig verdichteter Säule 58 ist in Figur 7G gezeigt. Die erfindungsgemäßen Rohranordnungen 2 beziehungsweise die damit ausgerüsteten Vorrichtungen 32 haben den Vorteil, dass sich hiermit Säulen herstellen lassen, deren Tiefe größer ist, als der oberhalb der Bodenkante 56 zur Verfügung stehende Raum beziehungsweise als die Höhe H der Vorrichtung 32. Ebenso ist es möglich, bei gleichbleibender Versenktiefe, kleinere Vorrichtungen 32 zu verwenden. Ein weiterer Vorteil der längenveränderlichen Rohranordnung 2 besteht darin, dass die Transportlänge reduziert werden kann.

Bezugszeichenliste

2 Tiefenrüttler-Rohranordnung

3, 4 (erster, zweiter) Rohrkörper

5 erstes Ende

6 erste Verbindungsmittel

7 zweites Ende

8, 9 (erstes, zweites) Mantelrohr

10, 1 1 (erstes, zweites) Kabelrohr

12 Verriegelungsmittel

13 Verriegelungseinheit

14 Verriegelungselement

15 Aufnahme

16 Flanschabschnitt

17 Endabschnitt

18 Flanschabschnitt

19 Napfabschnitt

20 Ringabschnitt

21 Öffnung

22, 23 Bolzen

24 Durchgangsöffnung

25 Armierung

26 Dichtungsanordnung

27 Ringdichtung

28 Dichtungsanordnung

29 Ringdichtung

30 Dichtkörper

32 Tiefenrüttelvorrichtung

33 Gerät

34 Mäklermast

35 Stelleinheit

36 Führungsschiene

37 Schlitten 38 Tiefenrüttelwerkzeug

39 Tiefenrüttler

0 Kupplung

1 Kragarm

42 Seilwinde

43 Behälter

44 Spitze

45 Kabelspannvorrichtung

46 Kabel

47 Tragarm

48 erste Umlenkrolle

49 Lager

50 Verstellarm

51 zweite Umlenkrolle

52 Spannvorrichtung

53 Gewicht

54 Sicherheitsseil

55 Lastsicherungsgerät

56 Bodenkante

57 Boden

58 Säule

59 Kolben

60 Zylinder

61 , 62 (erste, zweite) Hydraulikleitung

63, 64 Rohrabschnitt

65 Deckelelement

66 Anschlag

67 Endabschnitt

68 Verbindungsmittel

H Höhe

L Länge

T Tiefe