DE10218330A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, wobei das Verfahren folgende Merkmale aufweist: DOLLAR A - Bereitstellen einer Vorrichtung mit einem eine Rüttlerspitze (4) aufweisenden Tiefenrüttler (5) und einer Materialzuführleitung (3), die eine im Bereich der Rüttlerspitze (4) angeordnete Auslassöffnung (3A) aufweist, DOLLAR A - Einbringen wenigstens der Rüttlerspitze (4) der Vorrichtung in den Boden und Ausbringen eines ersten Materials in den Boden zur Herstellung eines ersten Materialbereiches (20), DOLLAR A - Einbringen wenigstens der Rüttlerspitze (4) in den ersten Materialbereich (20) und Ausbringen eines zweiten Materials zur Herstellung eines zweiten Materialbereiches (30) im Boden, der wenigstens teilweise von dem ersten Materialbereich (20) umgeben ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, insbesondere von Materialsäulen, die aus einem ersten Material, beispielsweise Schotter oder Kies, und einem zweiten Material. beispielsweise Beton bestehen.
• Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung derartiger Säulen ist das Verfahren nach Franki, das im Folgenden kurz erläutert wird. Bei diesem Verfahren wird zunächst ein Metallrohr auf die Erdoberfläche gestellt und bis zu einer Höhe von 2-3 Metern mit Kies aufgefüllt. Anschließend wird mehrfach in dem Rohr ein großes Gewicht, üblicherweise ein Gewicht mit vier bis fünf Tonnen, auf diese Kiessäule fallen gelassen, wodurch sich das Rohr zusammen mit dem Kies in das Erdreich bewegt. Wenn die gewünschte Tiefe erreicht ist, wird das Rohr festgehalten, wodurch es sich nicht mehr weiter in das Erdreich bewegen kann, und die Kiessäule wird durch weiteres Beaufschlagen mit dem großen Gewicht aus dem Rohr in das Erdreich getrieben. Das Rohr wird anschließend mit Beton gefüllt und aus dem Erdreich gezogen. Der aus dem Rohr in das Erdreich ausgetriebene Kies verdichtet das Erdreich in diesem Bereich und wird sowohl nach unten als auch zu den Seiten hin ausgetrieben, wodurch der verdichtete Kiesbereich der anschließend erzeugten Betonsäule eine fest Auflagefläche gibt und verhindert, dass die Betonsäule bei Belastung in das Erdreich absinken kann.
• Nachteilig bei diesem Verfahren zur Herstellung einer kombinierten Kies-/Betonsäule ist der große Aufwand, der bei der Herstellung erforderlich ist. Außerdem kann der Kiesbereich bei diesem Verfahren nur im unteren Bereich der Gesamtsäule erzeugt werden.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Materialsäule, die aus zwei unterschiedlichen Materialien besteht, im Boden herzustellen.
• Dieses Ziel wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 10 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Materialsäulen im Boden sieht vor, eine Vorrichtung mit einem Tiefenrüttler und mit einer Materialzuführleitung, die eine im Bereich einer Rüttlerspitze des Tiefenrüttlers angeordnete Auslassöffnung aufweist, bereitzustellen, wobei wenigstens die Rüttlerspitze der Vorrichtung in den Boden eingebracht und über die Materialzuführleitung ein erstes Material zur Herstellung eines ersten Materialbereiches in den Boden ausgebracht wird. Dieser Vorgang zur Herstellung des ersten Materialbereiches kann sich mehrfach wiederholen, wobei die Rüttlerspitze beim Eindringen in das bereits ausgebrachte erste Material dieses erste Material nach unten und zur Seite hin verdrängt und dadurch verdichtet. Nach Herstellung des ersten Materialbereiches wird die Rüttlerspitze in diesen ersten Materialbereich eingebracht, und ein zweites Material zur Herstellung eines zweiten Materialbereiches, der wenigstens teilweise von dem ersten Materialbereich umgeben ist, wird ausgebracht.
• Die Verwendung eines Tiefenrüttlers ermöglicht eine vergleichsweise einfache und zügige Herstellung der ersten und zweiten Materialbereiche, welche zusammen die Materialsäule bilden.
• Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, den ersten Materialbereich nur im unteren Bereich der späteren Materialsäule herzustellen, wobei nach dem Herstellen dieses ersten Materialbereichs der Tiefenrüttler nach und nach unter Auffüllen des entstehenden Hohlraumes mit dem zweiten Material aus dem Boden gezogen wird. Das erste Material ist vorzugsweise Schotter oder Kies und das zweite Material ist vorzugsweise Beton, wodurch eine Betonsäule auf einem Kiesfundament im Boden hergestellt wird.
• Bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, den ersten Materialbereich derart auszubilden, dass er bis an die Oberfläche reicht. Hierzu wird der Tiefenrüttler nach dem Vordringen bis zum tiefsten Punkt im sogenannten Pilgerschrittverfahren nach und nach nach oben gezogen, wobei der dadurch entstehende Hohlraum mit dem ersten Material aufgefüllt wird und der Tiefenrüttler nach der Materialabgabe jeweils wieder ein Stück in das abgegebene Material eindringt, um dieses zu verdichten beziehungsweise zur Seite hin in das Erdreich auszutreiben. Nach dem Herstellen des ersten Materialbereiches wird der Tiefenrüttler weit in den ersten Materialbereich eingebracht, allerdings nur soweit, dass er stets innerhalb des ersten Materialbereiches bleibt und wird anschließend unter Auffüllen des entstehenden Hohlraumes mit dem zweiten Material aus dem Boden gezogen, wodurch eine Materialsäule entsteht, die einen Mantel aus dem ersten Material, beispielsweise Schotter oder Kies, und einen Kern aus dem zweiten Material, beispielsweise Beton, aufweist. Diese Säule ist insbesondere für weiche Böden oder Böden in erdbebengefährdeten Gebieten geeignet.
• In die Betonsäule können zur Steigerung der Festigkeit Metallstäbe, Metallgitter oder weitere beliebige Metallarmierungen eingebracht werden.
• Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden umfasst einen Tiefenrüttler mit einer Rüttlerspitze, eine Materialzuführleitung mit einer im Bereich der Rüttlerspitze angeordneten Materialaustrittsöffnung sowie eine erste an die Materialzuführleitung an einem der Auslassöffnung abgewandten Ende angeschlossene erste Materialzuführanordnung für ein Material eines ersten Materialtyps und eine zweite an die Materialzuführleitung an einem der Auslassöffnung abgewandten Ende angeschlossene zweite Materialzuführanordnung für ein Material eines zweiten Materialtyps.
• Bei einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen Führungshülsen oder Führungsrohre entlang des Verlängerungsrohres und Tiefenrüttlers bzw. der Zuführleitung anzuordnen, über welche Stabilisierungsstäbe, insbesondere Stahlarmierungen in das ausgebrachte Material eingebracht werden können.
• Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigt
• Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer Materialsäule im Boden während verschiedener Verfahrensschritte,
• Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Materialsäule,
• Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden,
• Fig. 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zur Herstellung von Materialsäulen im Boden,
• Fig. 5 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 4 im Bereich des Tiefenrüttlers bzw. verlängerungsrohres.
• In den Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
• Eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand von Fig. 1 erläutert.
• Fig. 1A zeigt eine Vorrichtung mit einem Tiefenrüttler 5, der eine Rüttlerspitze aufweist, und mit einer Materialzuführleitung 3, die im Bereich der Rüttlerspitze 4 eine Materialaustrittsöffnung 3A und eine Materialzuführung 3B an einem dem Auslass 3A abgewandten Ende aufweist. Der Tiefenrüttler 5 ist an einem Verlängerungsrohr 7 befestigt. Dieses Verlängerungsrohr ist in dem Beispiel an einer Seilrolle 11 befestigt um mittels eines Seiles, das in nicht näher dargestellter Weise an einem Baugerät befestigt ist, die Vorrichtung mit dem Tiefenrüttler 5, dem Verlängerungsrohr 7 und der Materialzuführleitung 3 heben und senken zu können.
• Selbstverständlich kann der Tiefenrüttler mit dem Verlängerungsrohr an einer beliebigen weiteren Hebe- und Senkvorrichtung, beispielsweise einem Mäkler oder einem Bagger befestigt sein, der den Tiefenrüttler absenken und anheben kann.
• In einem ersten Verfahrensschritt, dessen Ergebnis in Fig. 1A dargestellt ist, wird der Tiefenrüttler 5 in den Boden eingebracht. Der Tiefenrüttler 5 dringt dabei unter seinem eigenen Gewicht bei entsprechendem Nachlassen des Seiles 11A begünstigt durch die Rüttelbewegungen in den Boden vor. Das Vordringen des Tiefenrüttlers 5 kann durch an den Tiefenrüttler angebrachte Gewichte und durch Einbringen von Wasser über die Zuführleitung 3 erleichtert werden.
• Bei einer nicht dargestellten Befestigung des Tiefenrüttlers an einem Bagger oder Mäkler kann das Eindringen in den Boden durch eine aktiv von dem Mäkler oder Bagger aufgebrachte Kraft unterstützt werden.
• Nachdem der Tiefenrüttler bis zu einem gewünschten tiefsten Punkt vorgedrungen ist, wird er, wie dies in Fig. 1B dargestellt ist über das Seil 11A (oder eine andere geeignete Vorrichtung, beispielsweise einen Bagger oder Mäkler) ein Stück nach oben gezogen, wobei über die Materialzuführleitung 3 ein erstes Material, beispielsweise Schotter oder Kies, zugeführt wird und wobei dieses Material einen durch Zurückziehen des Tiefenrüttlers entstehenden Hohlraum 100 auffüllt. Anschließend wird das Seil 11A nachgelassen und der Tiefenrüttler 5 dringt unterstützt durch seine Rüttelbewegungen und sein Eigengewicht und gegebenenfalls eine aktive Kraft eines Baggers oder Mäklers in das in den Hohlraum 100 eingebrachte erste Material vor und treibt dieses zur Seite und nach unten hin aus, wie dies in Fig. 1C dargestellt ist. Der in den Schotter oder Kies vordringende Tiefenrüttler 5 verdichtet dieses Material und durch Austreiben dieses Materials in den umliegenden Boden auch den umliegenden Boden.
• Dieser Vorgang des teilweisen Zurückziehens des Tiefenrüttlers 5 unter Ausbringen des ersten Materials in den Boden und das anschließende Eindringen des Tiefenrüttlers in das ausgebrachte Material um dieses in den umliegenden Boden auszutreiben und den Boden zu verdichten kann solange wiederholt werden, bis eine gewünschte Materialmenge in den Boden eingebracht wurde beziehungsweise bis eine gewünschte Ausdehnung des durch Einbringen und anschließendes Verdichten entstehenden ersten Materialbereiches 20 erreicht ist.
• Der Tiefenrüttler wird nach und nach bis zu einer Bodenfläche 200 nach oben gezogen, wobei der Tiefenrüttler 5 jeweils nur stückweise nach oben gezogen und über die Materialzuführleitung 3 das erste Material in den entstehenden Hohlraum eingebracht wird, und wobei der Tiefenrüttler 5 anschließend wieder in das ausgebrachte Material vordringt, um dieses zu verdichten und den umgebenden Boden auszutreiben. Dadurch entsteht ein in Fig. 10 dargestellter säulenartiger Materialbereich 20 aus dem ersten Material, beispielsweise Schotter oder Kies. Dieser Materialbereich 20 umfasst im unteren Bereich vorzugsweise eine birnenförmige Auswölbung, die dadurch erreicht wird, dass in diesem Bereich mehrfach Material über die Materialzuführleitung 3 ausgebracht wird und der Tiefenrüttler 5 entsprechend häufig in das ausgebrachte Material vordringt, um die erwünschte birnenförmige Basis der Materialsäule 20 zu erreichen.
• Nach dem Herstellen der Materialsäule 20, nachdem der Tiefenrüttler 5 also vollständig oder nahezu vollständig nach oben aus dem Boden gezogen wurde, wird der Tiefenrüttler 5 in die Materialsäule 20 eingebracht, wobei er ausgehend von der Oberfläche 200 durch sein Eigengewicht und die von ihm erzeugten Rüttelbewegungen in die Materialsäule 20 bis zu einer vorgegebenen Tiefe vordringt. Diese Tiefe ist so gewählt, dass der Tiefenrüttler 5 nur so weit vordringt, dass er stets innerhalb der Materialsäule 20 bleibt.
• Bei einer Befestigung des Rüttlers an einem Bagger oder Mäkler kann das Eindringen in den Boden durch eine aktiv von dem Bagger oder Mäkler aufgebrachte Kraft unterstützt werden.
• Anschließend wird, wie dies in Fig. 1D dargestellt ist, der Tiefenrüttler nach oben gezogen, wobei über die Materialzuführleitung 3 ein zweites Material, insbesondere Beton, in den beim Hochziehen der Anordnung entstehenden Hohlraum eingebracht wird, um so einen zweiten Materialbereich 30 innerhalb des ersten Materialbereichs 20 zu erzeugen.
• Fig. 1E zeigt die Materialsäule nach Abschluss des Verfahrens, nachdem der Anordnung mit dem Tiefenrüttler 5 vollständig aus dem Boden gezogen wurde und der dadurch entstehende Hohlraum über die zweite Zuführleitung 3 vollständig mit dem zweiten Material aufgefüllt wurde.
• Bei der Herstellung des zweiten Materialbereiches 30 kann die Anordnung mit dem Tiefenrüttler 5 kontinuierlich nach oben gezogen werden, oder die Anordnung mit dem Tiefenrüttler 5 kann, wie auch bei der Herstellung der Materialsäule 20 aus dem ersten Material, nach dem teilweisen Hochziehen wieder ein Stück in das ausgebrachte zweite Material vordringen, um dieses zu verdichten und dieses zweite Material wenigstens teilweise in die Materialsäule 20 aus dem ersten Material auszutreiben, um so eine höhere Festigkeit der aus den Materialbereichen 20 und 30 bestehenden Materialsäule zu erreichen.
• Die gemäß dem in Fig. 1 erläuterten Verfahren hergestellte Materialsäule besteht aus einer Materialsäule 20 eines ersten Materials, vorzugsweise Schotter oder Kies, innerhalb derer eine zweite Materialsäule 30, vorzugsweise aus Beton, angeordnet ist. Der Betonkern 30 gibt dieser Materialsäule eine hohe Druckfestigkeit bei Belastung von oben, wobei die zuvor hergestellte Kiessäule 20 für eine Verfestigung des umliegenden Bodens und bei der in den Figuren dargestellten birnenförmigen Ausgestaltung im unteren Bereich für eine breite Auflagefläche sorgt, und damit eine vorteilhafte Druckverteilung im Boden bewirkt.
• Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Materialsäule, wobei bei dieser Säule der erste Materialbereich 20 nach oben hin nicht bis zur Bodenfläche 200 reicht, sondern lediglich im unteren Bereich der Materialsäule vorhanden ist. Dieser in Fig. 2 dargestellte Materialbereich 20 kann dadurch hergestellt werden, dass die Anordnung mit dem Tiefenrüttler 5 bei der Herstellung des ersten Materialbereiches 20 nicht bis an die Bodenfläche 200 unter Auffüllen des Hohlraumes mit erstem Material gezogen wird.
• Die Herstellung der Säule 30 aus dem zweiten Material funktioniert entsprechend dem in Fig. 1 erläuterten Verfahren, wobei die Anordnung mit dem Tiefenrüttler 5 in den zuerst hergestellten Materialbereich 20 ein Stück weit vordringt und anschließend kontinuierlich oder nach und nach unter Auffüllen des entstehenden Hohlraumes mit dem zweiten Material nach oben gezogen wird.
• Der erste Materialbereich 20, der zu den Seiten hin eine größere Ausdehnung als der zweite Materialbereich 30 aufweist, bildet eine breite Basis für die zweite Materialsäule 30 und sorgt so für eine gute Druckübertragung auf das umgebende Erdreich.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, in den zweiten, säulenartig ausgebildeten Materialbereich 30 Verstärkungselemente, insbesondere Stahlstäbe, Stahlgitter oder dergleichen einzubringen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist mittels herkömmlicher Vorrichtungen, die einen Tiefenrüttler und eine Materialzuführleitung aufweisen, durchführbar. Vorteilhafterweise wird das Verfahren jedoch mit einer speziellen Vorrichtung durchgeführt, die anhand der nachfolgenden Fig. 3 und 4 erläutert wird.
• Fig. 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer solchen Vorrichtung, die einen Tiefenrüttler 5 mit einer Rüttlerspitze 4 und ein Verlängerungsrohr 7, an dem der Tiefenrüttler befestigt ist, aufweist. Vorzugsweise ist zwischen dem Tiefenrüttler 5 und dem Verlängerungsrohr 7 ein Dämpfungselement 6 angeordnet.
• Die Vorrichtung umfasst eine erste Zuführanordnung für ein erstes Material, insbesondere. Schüttgut. Diese erste Zuführanordnung weist eine Materialkammer 18 auf, die sich an ein der Auslassöffnung 3A abgewandtes Ende der Materialzuführleitung 3 anschließt. Die Materialzuführanordnung umfasst weiterhin eine Materialzuführung 10, wobei zwischen der Materialzuführung 10 und der Materialkammer 18 eine Verschlussanordnung 9 mit einem wahlweise zu öffnenden und zu schließenden Verschluss 9A angeordnet ist. Die Materialzuführung 10 ist in dem Beispiel trichterförmig ausgebildet und ist nach oben hin offen, um Material, insbesondere Schotter oder Kies aufzunehmen. Vorzugsweise umfasst die Materialzuführung 10 einen Rüttler, der ein Verstopfen der Materialzuführung 10 beziehungsweise des Verschlusses 9A verhindern soll.
• An die Materialzuführleitung 3 ist eine weitere Materialzuführanordnung angeschlossen, die in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zur Zuführung eines fließfähigen Materials, beispielsweise Beton ausgebildet ist, und eine an die Materialzuführleitung 3 angeschlossene Materialleitung 15 aufweist, an welche eine Pumpe 12 zur Förderung des zweiten Materials angeschlossen ist.
• In der Materialkammer 18 ist eine Verschlussanordnung mit einem Hydraulikzylinder und einem Verschlussstopfen 13, der durch den Hydraulikzylinder 14 betätigbar ist, angeordnet, wobei der Stopfen 13 mittels des Hydraulikzylinders 14 in eine Öffnung 16 zwischen der Materialkammer 18 und der Materialzuführleitung 3 gebracht werden kann, um diese Verbindungsöffnung 16 zu schließen, so dass zum Einen der Materialfluss aus der Materialkammer 18 in die Materialzuführleitung 3 über diesen Stopfen 13 gesteuert werden kann und zum Anderen bei der Zuführung des zweiten Materials über die Zuführleitung 15 ein Eindringen dieses zweiten Materials in die Materialkammer 18 verhindert werden kann.
• Vorzugsweise ist, wie dies in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist, an die Materialkammer 18 eine Anordnung zur Erzeugung eines Überdruckes in der Materialkammer 18 angeschlossen. Diese Anordnung zur Erzeugung eines Überdruckes ist in nicht näher dargestellter Weise vorzugsweise auch an die Materialzuführleitung 3 angeschlossen, um einen Überdruck im Arbeitsbereich des Tiefenrüttlers 5 zu erzeugen, um dadurch gegebenenfalls das Eindringen von Grundwasser in die beim Hochziehen des Tiefenrüttlers entstehenden Hohlräume zu vermeiden. Die an die Materialkammer 18 angeschlossene Vorrichtung zur Erzeugung eines Überdruckes sorgt dafür, dass es beim Öffnen des Stopfens 13 für die Zuführung des ersten Materials in die Materialzuführleitung 3 nicht zu einem Druckverlust in dieser Materialzuführleitung 3 kommt.
• Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die sich von der in Fig. 3 dargestellten im Bereich der ersten Materialzuführanordnung unterscheidet.
• Die in Fig. 4 dargestellte erste Zuführanordnung umfasst neben der Verschlussanordnung 9 eine zweite Verschlussanordnung 19 mit einem wahlweise zu öffnenden und zu schließenden Verschluss 19A, wobei der erste Verschluss 9 und der zweite Verschluss 19 eine Schleuse für das erste Material bilden. Dieses erste Material, insbesondere Schotter oder Kies gelangt über die Materialzuführung 9 in die zwischen den beiden Verschlussanordnungen 9, 19 vorhandene Materialkammer 18, wobei das Material aus der Materialkammer 18 über den wahlweise zu öffnenden Verschluss 19A in die Materialzuführleitung 3 gelangt.
• Die Materialkammer 18 ist vorzugsweise an eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Überdruckes in der Materialkammer 18 angeschlossen, um in der Materialkammer 18 einen Druck zu erzeugen, der dem Druck in der Materialzuführleitung 3 entspricht, um dadurch einen Druckabfall in der Materialzuführleitung 3 bei Öffnen des zweiten Verschlusses 19A zu verhindern.
• Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 4 im Bereich des Tiefenrüttlers bzw. des Verlängerungsrohres. Der Querschnitt macht deutlich, dass zwischen der Zuführleitung 3 und dem Tiefenrüttler bzw. dem Verlängerungsrohr 7, die in dem Beispiel jeweils kreisförmig im Querschnitt sind, Führungsrohre 40a, 30b angeordnet sind. Diese Führungsrohre 40a, 40b sind an dem Tiefenrüttler/Verlängerungsrohr 5/7 und/oder der Zuführleitung 3 befestigt und erstrecken sich in dem Beispiel entlang der Zuführleitung 3bis an die Rüttlerspitze 4 bzw. den Auslass der Zuführleitung.
• Die Führungsrohre dienen zum Einbringen von Verstärkungselementen, beispielsweise Stahlarmierungen 41a, 41b, die in die Führungsrohre eingebracht werden können. Die Führungsrohre 40a, 40b sind oben für die Zuführung der Armierungen und unten zum Ausbringen der Armierungen offen, wobei sie vorzugsweise eine in Fig. 3 schematisch eingezeichnete Arretierungsvorrichtung 42 aufweisen, die die Armierungen in den Führungsrohren 40a, 40b festhält und bei Bedarf freigibt, um sie durch Hochziehen des Rüttlers in den Boden bzw. den Beton oder Kies einzubringen. Bezugszeichenliste 3 Materialzuführleitung
  3A Materialaustrittsöffnung
  3B Materialzuführöffnung
  4 Spitze des Tiefenrüttlers
  5 Tiefenrüttler
  7 Verlängerungsrohr
  9, 19 Verschlussanordnung
  9A, 19A Verschluss
  11 Seilrolle
  11A Seil
  12 Pumpe
  13 Stopfen
  14 Hydraulikzylinder
  15 Materialzuführleitung
  16 Verbindungsöffnung
  17, 17A Anordnung zur Erzeugung eines Überdruckes
  18 Materialkammer
  20 Erster Materialbereich
  30 Zweiter Materialbereich
  40a, 40b Führungsrohre
  41a, 41b Armierungsstäbe
  42 Arretierungsvorrichtung
  100 Hohlraum
  

Claims (20)

1. Verfahren zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, das folgende Merkmale aufweist:

- Bereitstellen einer Vorrichtung mit einem eine Rüttlerspitze (4) aufweisenden Tiefenrüttler (5) und einer Materialzuführleitung (3), die eine im Bereich der Rüttlerspitze (4) angeordnete Auslassöffnung (3A) aufweist,

- Einbringen wenigstens der Rüttlerspitze (4) der Vorrichtung in den Boden und Ausbringen eines ersten Materials in den Boden zur Herstellung eines ersten Materialbereiches (20),

- Einbringen wenigstens der Rüttlerspitze (4) in den ersten Materialbereich (20) und Ausbringen eines zweiten Materials zur Herstellung eines zweiten Materialbereiches (30) im Boden, der wenigstens teilweise von dem ersten Materialbereich (20) umgeben ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Herstellung des ersten Materialbereiches (20) der Tiefenrüttler (5) wiederholt nach oben gezogen wird, wobei erstes Material in den entstehenden Hohlraum (100) eingebracht wird, und anschließend in das ausgebrachte erste Material wenigstens teilweise vordringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei der der erste Materialbereich (20) wenigstens annäherungsweise bis zu einer Bodenfläche (200) erzeugt wird und der zweite Materialbereich (30) vollständig im Boden von dem ersten Materialbereich (20) umgeben ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem sich der erste Materialbereich (20) an einem unteren Ende der Anordnung mit dem ersten Materialbereich (20) und dem zweiten Materialbereich (30) zu den Seiten hin breiter als in einem oberen Bereich hergestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche bei dem das erste Material ein Schüttgut, insbesondere Schotter oder Kies ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das zweite Material ein fließfähiges und vorzugsweise sich aufgrund einer chemischen oder physikalischen Reaktion verfestigendes Material, insbesondere Beton ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das zweite Material ein fließfähiges und vorzugsweise sich aufgrund einer chemischen oder physikalischen Reaktion verfestigendes Material, insbesondere Beton ist.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche bei dem das erste Material ein Schüttgut, insbesondere Schotter oder Kies ist.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem stabilisierende Stäbe oder Gitter in den zweiten Materialbereich (30) eingebracht werden.

10. Vorrichtung zur Herstellung von Materialsäulen im Boden, die folgende Merkmale aufweist:

- einen Tiefenrüttler (5) mit einer Rüttlerspitze (4),

- eine Materialzuführleitung (3) mit einer im Bereich der Rüttlerspitze (4) angeordneten Materialaustrittsöffnung (3A),

- eine erste an die Materialzuführleitung (3) an einem der Auslassöffnung (3A) abgewandten Ende angeschlossene erste Materialzuführanordnung (9, 9A, 10, 18; 9, 9A, 10, 18, 19, 19A) für ein Material eines ersten Materialtyps,

- eine zweite an das Materialzuführleitung an einem der Auslassöffnung abgewandten Ende angeschlossene zweite Materialzuführanordnung (12, 15) für ein Material eines zweiten Materialtyps.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die erste Materialzuführanordnung ein Materialzuführung (10) und eine Materialaufnahmekammer (18) aufweist, wobei die Materialaufnahmekammer (18) an das Materialzuführleitung (3) angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der zwischen dem Materialzuführung und der Materialkammer (18) eine Verschlussanordnung (9, 9A) vorhanden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der eine Materialschleuse (9, 9A, 19, 19A) vorhanden ist, innerhalb der die Materialkammer (18) gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, die eine Verschlussvorrichtung (13, 14) für eine zwischen der Materialkammer (18) und der Materialzuführleitung (3) vorhandene Verbindungsöffnung (16) aufweist.

15. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, bei der die zweite Materialzuführanordnung eine Materialpumpe (12) und eine zwischen der Materialpumpe (12) und der Materialzuführleitung (3) angeordnete weitere Materialzuführleitung (15) aufweist.

16. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, bei der die erste Materialzuführanordnung (9, 9A, 10, 18; 9, 9A, 10, 18, 19, 19A) für die Zuführung von Schüttgut, insbesondere Schotter oder Kies, ausgebildet ist.

17. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, bei der die zweite Materialzuführanordnung (12, 15) für die Zuführung eines zunächst fließfähigen und sich später verfestigenden Materials, insbesondere Beton, ausgebildet ist.

18. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, bei der eine Vorrichtung (17, 17A) zur Erzeugung eines Überdrucks an die Materialkammer (18) und/oder die Materialzuführleitung (3) angeschlossen ist.

19. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, bei der wenigstens ein Führungsrohr (40a, 40b) entlang der Zuführleitung (3) vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, bei dem das Führungsrohr (40a, 40b) eine Arretierungsvorrichtung (42) aufweist.