DE1634267A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Eintreiben langgestreckter Koerper in koerniges Medium in deren Laengsrichtung - Google Patents

Description

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8 MÜNCHEN S3

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Herr Albert George. BODINE, Jr., ' 7877 Woodley Avenue, Van Kuys, California"/ USA

Verfahren und Vorrichtung zum Eintreiben langgestreckter· Körper in körniges Medium in deren Längsrichtung

Die Erfindung betrifft allgemein das Eintreiben von Pfählen in den Boden mittels Vibration, insbesondere Resonanz, wobei die Schwingfrequenz hoch genug ist.,, so daß elastische Dehnungsschwingungen im Pfahl selbst auftreten und dieser mit seiner Resonanzfrequenz in sich schwingt. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Pfahl-Rammverfahren anwendbar, wie etwa bei als Ganzes schwingenden

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Pfählen oder dgl. in Verbindung mit einem elastisch schwingenden Aufbau oder als Ganzes schwingenden Pfähle, die durch die Federwirkung des Erdbodens in Schwingung gehalten werden. Schließlich ist die Erfindung auch beim Vibrationsrammen ohne Resonanz anwendbar. Sie richtet sich auf das Einrammen in Erdboden und ist bei kompaktem und hartem Fels ungeeignet.

Die Erfindung ist vorwiegend für das Einrammen von Gründungspfählen im Erdboden bestimmt und wird in Verbindung damit beschrieben. Die infrage kommenden Pfahlarten sind Vollmaterialpfähle, Doppel-T-Trägerpfähle, Rohrpfähle, Kastenpfähle, Spundwandplatten, vorgeformte Betonpfähle und ähnliche Elemente, die in den Boden eingelassen werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Pfähle beschränkt, sondern findet Anwendung beim Einrammen vieler langgestreckter Körper in verschiedenster Lage, z.B. senkrecht, schräg oder waagerecht, als Verankerungen, Masten, für Bodenproben, Leitungen, Tunnelröhren und dgl. ,.

Beim Einrammen von Pfählen wird das Erdmaterial . ■.>.-.: während des Rammvorgangs verdichtet, wenn der Pfahl im Boden vordringt; daher wird der Vorgang gelegentlich als "Verdrängungs-Vortrieb" bezeichnet. Der Erdboden weicht

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zur Seite oder wird verdichtet, um für den eindringenden Pfahl den erforderlichen Platz zu machen.

'· .' ■ Dieser Verdrängungsvorgang setzt voraus, "daß der um-

gebende Grund für das verdrängte Material Platz macht. Das ist aber nur möglich, wenn der Erdboden in der Umgebung der Rammstelle genügend geringe Dichte oder ausreichende Kompressibilität aufweist und wenn der Boden sich ausreichend seitlich verlagern kann. Vielfach ist der Erdboden so aufgebaut, daß er mit gewissem Widerstand derartige seitliche Verdrängung oder Verschiebung erträgt. Wenn der Boden z.B. porös ist, so kann der den Pfahl umgebende Grund wie ein harter Schwamm einbrechen und auf diese Weise Platz machen für das verdrängte Material. Gelegentlich-weicht der Grund auch vor den seitlich verdrängten Materialien infolge elastischer Verdichtung aus.

Wenn der Erdboden an der Rammstelle aus einem nicht verdichteten Material wie etwa Sand oder Lehm besteht, weisen die einzelnen Körner im allgemeinen sehr starke Größen- und Formunterschiede auf, und sie sind im allgemeinen in keiner bestimmten Richtung orientiert, so daiS sich zwischen ihnen erhebliche Hohlräume befinden. Durch geeigneten Druck, vor allem in Verbindung mit Vibration,

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werden die einzelnen Körner 50 ausgerichtet, daß sie sich enger zusammenlegen und dadurch einen festeren Aufbau ergeben.

Gelegentlich trifft man jedoch auch Formen des Erd-· bodens an,, bei dem die einzelnen Körner regelmäßigere Form aufweisen, etwa die kleiner Kugeln/ die schon von Natur aus dicht beieinander liegen und damit einen Aufbau größter Festigkeit und Dichte darstellen. Ein derartiger Bodenaufbau macht für einen eindringenden Pfahl nur ungenügend Platz. Es ist nur wenig Platz für das verdrängte Material vorhanden. Solch ein Boden bildet das Hauptanwendungsgebiet für die Erfindung.

Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo ein Körper in dichter Berührung in festliegenden Boden (Erdboden, nicht etwa harten und kompakten Fels) getrieben werden soll, so daß dieser Erdboden an der Stelle zusammengedrückt und auf diese Weise fließ- oder verdrängungsfähig gemacht wird, in dem aber keine Hohlräume zur Aufnahme des verdrängten Materials vorhanden sind oder in dem der Strömungswiderstand zu hoch ist. Einige Erdbodenformationen bieten derartige Schwierigkeiten. Es muß hier festgestellt werden, daß die Erfindung einzigartig in Bezug auf ihre

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Anwendungsbreite und Vorteile, den Aufbau der Vorrichtung und deren Anwendung und auch in Bezug auf die feste Lage des Pfahles nach seinem Einrammen in die Erde ist.

Die Erfindung gründet sich auf der Entdeckung, daß Pfähle und dgl. leichter in den dichten Erdboden eingetrieben werden können, wenn ihre Spitze gegenüber dem Boden schwingt und gleichzeitig eine Spülflüsägkeit an die Spitze geleitet wird, die von Zeit zu Zeit zwischen das schwingende Ende und den Boden eingeleitet wird, und wenn darüber hinaus ein Hohlraum geschaffen wird, der mit dem Pfahl in Verbindung steht und als Rückfluß- oder Entleerungskanal für die Flüssigkeit dient, der dann den vom Pfahl oder dgl. verdrängten Boden aufnimmt. Die neue Verbindung dieser vier Grundeigenschaften, nämlich der Schwingung, der Flussigekeitsleitung direkt zum schwingenden Ende, der Aufnahmehöhlung für den verdrängten Boden und des Rückflußweges für das Spülmedium ergeben überraschenderweise hohe Vortriebsleistung auch in solchen Bodenformationen, wie sie im vorangegangenen Beschreibungsteil bereits erwähnt sind. Die oben genannte Verbindung kann verwirklicht werden entweder ausschließlich durch besondere Gestaltung des Pfahles oder zum Teil durch Aushöhlung des Erdbodens und zum anderen durch die Gestaltung des Pfahles und/oder durch Resonanz des Pfahles in verschiedenen Abschnitten, wie es im weiteren

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Verlauf noch beschrieben wird.

Damit die nötige Wirkung an der Spitze des Pfahles erreicht wird, ist es wichtig, daß die Spülflüssigkeit dann eingedrückt wird, wenn der Pfahl vorangetrieben wird, und zwar entweder in ununterbrochenem Strom oder stoßweise, wodurch das Vorderende an den Boden angekoppelt wird. Diese beiden Eigenschaften, nämlich das Ankoppeln an den Boden und der gleichzeitige Nachschub an Spülflüssigkeit sind zwei weitere nötige Hilfsforderungen zu den vier Erfordernissen, die bereits genannt wurden. In Wirklichkeit benötigt die Erfindung also sechs Grundvoraussetzungen.

Es ist wichtig zu erwähnen, daß der Hohlraum zur Aufnahme des verdrängten Erdbodens sowohl zur Einleitung der Spülflüssigkeit als auch zu ihrer Ableitung dienen kann. Es muß auch festgestellt werden/ daß manche Bodenformationen für die Anwendung der Erfindung besonders günstig sind und zwar dann, wenn sich der Boden in elastische Schwingung versetzen läßt. Bei stark dämpfendem Untergrund, d.h. einem Boden, in dem die Schwingungsverluste sehr hoch sind, ist die Resonanz Q, (die später genauer definiert wird) sehr niedrig, so daß die Resonanz dadurch so stark vermindert wird, daß nicht mehr von Resonanzschwingungen gesprochen werden kann. Auch bei derartigen Gegebenheiten ist bei Anwendung der Erfindung ein brauchbares Ergebnis zu erzielen,

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wenn auch nicht so gut wie bei Resonanz. Es muß daher festgestellt werden, daß die Kombination der vier Grundeigenschaften noch nicht notwendigerweise Resonanz ergibt. Alle diese vier Forderungen müssen in bestimmter Form zusammentreffen, denn das einfache Schwingenlassen des Pfahles im Beisein einer Spülflüssigkeit, so daß der den Pfahl umgebende Boden eine Schlammschicht bildet, macht noch nicht das Wesen der Erfindung aus.

Gelegentlich ist der Boden genügend durchlässig für die Flüssigkeit, so daß er eine Art Fortleitung bildet, welche die Flüssigkeit aufnimmt, nachdem sie ihre Wirkung an der schwingenden Spitze vollbracht hat..' In solchen Fällen ist keine besondere, sich entlang des Pfahles erstreckende Rückleitung für die Spülflüssigkeit nötig.

Als Erklärung für die Wirkung der Spülflüssigkeit gilt zur Zeit die auch durch Versuche unterstützte Vorstellung, daß in der Flüssigkeit in der Nähe des Vortriebsendes des Pfahles eine Art beginnende Kavitation herrscht, wodurch der Boden in der unmittelbaren Umgebung in fließfähigen Zustand übergeht. Um eine möglichst starke Kavitationswirkung zu erzielen, die besonders wirksam ist, sollte das Vortriebsende eine "Kopplungsfläche" haben, die etwa der Querschnittsflache des Pfahles selbst entspricht. Durch

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diese Art Kavitation wird der Erdboden in einen fließfähigen Zustand versetzt, so daß er verdrängt werden kann. Das fließende Material kann dann in die oben erwähnte Höhlung verdrängt werden, so daß der hochverdichtete Boden, der das vordringende Ende des Pfahles umgibt, in diesen Hohlraum aufgenommen wird' und der Pfahl selbst im Erdboden vordringt. Die beginnende Kavitation, die unter den beschriebenen Bedigungen auftritt, verbindet die Erscheinung der Schwingungserosion des Erdmaterials, der Durchmischung des losgelösten Materials mit der Spülflüssigkeit infolge der Schwingungen und der Verflüssigung infolge der Schwingungen, wodurch das vermischte und losgelöste· Material in die Hohlräume verdrängt wird, die dafür geschaffen wurden, so daß der ganze Vorgang als eine Verdrängung des Bodens in flüssigen Zustand betrachtet werden kann.

Es muß noch erwähnt werden, daß die eingedrückte Flüssigkeit nicht abwärts gepreßt wird, um etwa auf hydraulischem Wege eine Höhlung vorzubereiten, wie bei bekannten Verfahren, bei denen die Flüssigkeit vor dem einzutreibenden Körper einen Hohlraum schafft. Die dabei verwendeten, hohen Drücke und Strahldüsen sind bei der Erfindung nicht vonnöten.

Die oben beschriebene Verdrängung und der Strom des Bodens geht leichter vonstatten, wenn für das verdrängte Material zu dessen Aufnahme ein Hohlraum geschaffen wird. Oftmals muß dieser Hohlraum außerdem von der Spülflüssigkeit durchströmt werden. Daher ist er oft mit der Leitung, durch die die Spülflüssigkeit eingeleitet wird, in Verbindung. Wie bereits erwähnt, wird ein schwingender Pfahl oder dgl. in den Boden vorgetrieben, so daß er vom Erdboden eng umschlossen ist, was durch elastisches Zusammendrücken des Erdmaterials unterhalb des Pfahles bewirkt wird. Dies "führt dann wiederum zu einer Ausdehnung, wenn der Boden verflüssigt wird, so daß der Boden in den Hohlraum, der beim Eindringen geschaffen wird, hineindringt.

Dieser Hohlraum kann im Rahmen der Erfindung verschiedene Formen haben und an verschiedenen Stellen gelegen sein, entweder innerhalb oder außerhalb des Pfahles, wie später noch deutlich wird.

Das bei der Erfindung verwendete Spülmedium ist in den meisten Fällen vorzugsweise eine Flüssigkeit. Es kann jedoch gelegentlich bei gewissen Bodenformationen und in besonderen Fällen, bei allen Bodenformationen vorteilhaft sein, Luft oder irgend ein anderes Gas zu verwenden. In beiden Fällen und bei allen Ausführungsformen

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der Geräte sind Plude und Aufnahmehöhlung so angeordnet, daß das verdrängte Material, das infolge der Schwingungen unter hohem Druck steht, leicht in die Aufnahmehöhlungen entweichen kann.

Es handelt sich bei der Erfindung also um ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Loslösen und Verdrängen oder Portschaffen mit Hilfe von Schwingungen, und das Spülmedium muß im Hinblick darauf ausgewählt sein. Es muß also leichtflüssig sein. Ganz allgemein heißt das, daß ein Spülmittel umso besser geeignet ist, je niedriger seine Viscosität ist, und daß es in vMen Fällen vorteilhaft ist, wenn das Spülmedium günstige Fließ- oder Transporteigenschaften aufweist. Diese Eigenschaften werden einem Medium wie Wasser bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung manchmal dadurch hinzugefügt, daß es durch die Vermischung mit Erdmaterial infolge der Schwingungen eine höhere Dichte erhält. Da bei dem eigentlichen Verfahren nach der Erfindung keine fremde Flüssigkeit in die Erde eingebracht wird, ist das Spülmedium im allgemeinen kein Zementschlamm.

Wenn auch nicht in allen Ausführungsformen der Erfindung, so ist doch in einigen bezeichnenden Formen der

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Aufnähmeraum für das verdrängte Material und der Rückflutweg gemeinsam, so daß das verdrängte Material im allgemeinen an die Oberfläche gebracht wird, besonders dann,· wenn der Pfahl sehr tief eingetrieben wird, oder dort, wo es erwünscht ist, daß das verdrängte Material an die Oberfläche kommt. Außerdem wird vielfach, wenn der Pfahl im Boden belassen wird, der Austrittsweg mit dem verdrängten Material angefüllt gelassen, wodurch die Verbindung des Pfahles mit dem Untergrund verstärkt wird.

Da der fließfähig gemachte Boden bei seinem StrÖmungsweg in den Verdrängungsraum Widerständen unterworfen ist, ist der den Pfahl umgebende Boden stark verdichtet, so daß der Pfahl besonders fest im Boden gehalten ist. Diese Verdichtung kann dadurch noch verstärkt werden, daß die eingebrachte Fludenmenge so klein wie möglich gehalten wird. Wenn es jedoch andererseits erwünscht ist, das Bodenmaterial aus irgendeinem Grund an die Oberfläche zu bringen, z.B. um seine Zusammensetzung zu beobachten, kann der Fludenstrom erheblich sein.

Bei einem mit Resonanzfrequenz schwingenden Pfahl können einige der genannten Erfordernisse bei verschiedenen Bodenformationen verringert oder ganz weggelassen werden oder durch entsprechende Resonanzfrequenz ersetzt werden.

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Das beruht darauf, daß der Pfahl bei Resonanz Eigenschaften aufweist, die die Wirkung einiger der genannten Erfordernisse übernehmen. Z.B. ist es bei Schwingungen mit der Resonanzfrequenz nicht unbedingt erforderlich, daß eine Höhlung zur Aufnahme des verdrängten Materials vorhanden ist. Das hängt, wie später noch eingehender beschrieben wird, damit zusammen, daß bei Resonanz der Boden stärker fließfähig gemacht wird, so daß im Boden selbst Hohlräume geschaffen werden.

Wenn sich also der Pfahl und der daran befindliche Aufbau in elastischer Resonanzschwingung befinden, ist u.U. eine Rückführleitung innerhalb des Pfahles nicht nötig. Das hängt z.B. damit zusammen, daß ein schwingender Pfahl, der sich streckt und zusammenzieht, periodisch seinen Durchmesser ändert und sich damit in periodischem Wechsel von dem ihn umgebenden Boden löst. Das richtet sich nach dem Poisson¹sehen Gesetz, wonach ein Pfahl seinen Durchmesser ändern muß, wenn er gestreckt oder zusammengedrückt wird. Diese periodisch sich auftuende Durchflußöffnung um die Pfahlaußenseite herum bildet die Rückflußleitung der oben erwähnten Kombination der vier Elemente. Daraus geht hervor, daß eine besondere Rückflußleitung besonders dann vorgesehen sein muß, wenn der Pfahl als ganzes schwingt im Gegensatz zu einer elastischen Resonanzschwingung. Da-

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raus geht weiter hervor, daß bei gewissen Bodenformationen die einzige zusätzliche Forderung zur Anwendung der Erfindung mit einem in elastischen Resonanzschwingungen befindlichen Pfahl diejenige ist, daß der Pfahl eine Durch-

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führung haben muß, durch welche eine Plude in unterbrochenem Strom auf die vordringende Fläche des Pfahles gebracht werden kann, wodurch das bereits beschriebene Loslösen und Fließfähigmachen vor sich gehen kann, durch welches das Verdrängen des Erdbodens am unteren Pfahlende erleichtert wird.

Es muß festgestellt werden, daß die Erfindung nicht nur auf die Weise durchgeführt wird, daß ein Pfahl in die Erde eingebracht wird, wenn diese durch Wasser aufgeschwemmt ist. Das ist nicht der Grund, weswegen eine Flude auf die Vorderseite des schwingenden Endes eines Pfahles befördert wird. Es muß vielmehr, um die Wirksamkeit der Flude am vordringenden Ende des Pfahles im Boden in geeigneter V/eise zur Wirkung kommen zu lassen, in jener eine Art Kavitation auftreten.; Es ist nötig, daß eine Flude in ununterbrochenem Strom im Pfahl hinunter zur vordringenden Stirnfläche befördert wird, wo diese direkt gegenüber dem Boden schwingt. Dies ist erforderlich sowohl bei Schwingungen mit Resonanzfrequenz als auch bei Schwingungen, die nicht mit der Re-

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sonanzfrequenz arbeiten. .

Die Erfindung ist sehr wirksam, wenn sie einfach zusätzlich zur Wirkung der Resonanz eines schwingenden Pfahles angewendet wird. Und diese Resonanz kann z.B. so sein, daß sämtliche elastischen Schwingungen im Pfahl selbst vor sich gehen. Eine andere Art, Pfähle mittels Schwingungen einzutreiben, bei welcher die Erfindung gleichermaßen angewandt werden kann, ist diejenige, bei welcher ein zusätzlicher Schwingungs- oder Resonanzkreis mit dem Pfahl verbunden ist, so daß der Pfahl ein Element des gesamten Resonanzschwingungssystems darstellt. Es kann also eine besondere Schwingungsvorrichtung mit dem Pfahl verbunden werden, und der Pfahl selbst kann als selbstschwingendes Element oder als mitschwingende Masse in das Gesamtschwingungssystem einbezogen sein. Der Pfahl kann also die Wirkungsweise eines Teils in einem Resonanzschwingungssystem mit oder ohne zusätzlichen Aufbau übernehmen, so daß das Schwingungssystem, in dem alle Erfordernisse für die Resonanzbedingungen selbst enthalten sind, auf den Boden einwirkt.

Wenngleich die aufgestellte Theorie nicht die Erfindung einschränken soll, scheint die theoretische Erklärung für den Vorgang des Fließfähigmachen mittels Resonanzschwingungen stichhaltig zu sein. Offenbar hängt die

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Resonanzschwinguhgseigenschaft mit dem einheitlichen Aufbau körniger Stoffe, wie etwa Erdboden, zusammen. Dies steht im Gegensatz zu Vorrichtungen, bei denen einfach ein Körper als ganzer Gegenstand gegenüber der Erde schwingt, wobei die Erde als elastisches Glied wirkt, wie etwa eine Feder. Es scheint ein Naturgesetz zu sein, daß die Erde dann Eigenschaften eines Schwingkreis teils" annimmt, entweder die einer elastischen Federwirkung oder eine elastische Federwirkung und zusätzliche Trägheitseigenschaften, so daß das umgebende Erdmaterial als ein Teil des schwingfähigen Gebildes wirkt.

Dabei wirkt die Erde dann als Schwingungskomplement zu dem als ganzes schwingenden Körper. Das geschieht deshalb, weil der in seiner Gesamtheit schwingende Körper, z.B. der Pfahl, nur ein Teil eines Schwingkreises ist und nicht selbst einen Schwingkreis darstellt, da er keine elastische Komponente in sich schließt. Die Erde ,Übernimmt dann die Funktion der elastischen Komponente (Kapazität), bringt jedoch zugleich auch Trägheitseigenschaften (Induktivität) mit. Da der Erdboden eine bestimmte und oft verhältnismäßig starke Feuerwirkung abgeben muß, muß ein beträchtlicher Teil des Erdbodens zusammen mit dem Pfähl im wesentlichen als einheitliche Masse schwingen . Dieser Erdklotz befindet sich selbstverständlich in direkter Umgebung des als gesamtes schwingenden Körpers, also etwa eines Pfahles, der in die

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Erde eingebracht werden soll. Es versteht sich, daß dieser große Erdblock auf das Schwingungssystem eine Massenrückwirkung ausübt und, da der Pfahl und der Erdblock als ganzes gegeneinander schwingen, wirkt diese Schwingung federnd auf die umgebende Erdmasse zurück, von der die nö- , tige Federwirkung ausgeht. Zusammenfassend kann gesagt werden, daß bei einem als starre Einheit schwingenden Pfahl, der sich, als ganzes schwingend, bewegt, der umgebende Erdboden ebenfalls als gesamte Schwingungsmasse sich bewegt, wobei die Erde die zweite schwingende Masse darstellt. Dies folgt daraus, daß ein einzelndes Korn oder auch eine geringe Menge einzelner Körner des Erdbodens keine ausreichende Reaktionskraft bezüglich des als ganzes schwingenden Pfahles darstellen kann, um die in Wirklichkeit beobachtbaren • Schwingungsvorgänge hervorzurufen. Folglich muß die eine schwingende Masse umgebende Erde als ganzes die Gegenmasse darstellen. Um dieser Forderung gerecht zu werden, müssen die einzelnen Körner im wesentlichen alle gleich schwingen, d.h. in derselben Richtung und mit derselben Phasenlage, und auch mit derselben Amplitude. Das erweckt nun aber den Eindruck, daß die Erde eine geschlossene Masse darstellt, die schwer zu durchstoßen ist.

Bei dem schwingenden System nach der Erfindung handelt es sich jedoch um einen kompletten Schwingkreis, der

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durch den Pfahl und seinen Aufbau selbst dargestellt ist. Alle Erfordernisse der Induktivität und der Kapazität,. d.h. der Masse und der elastischen Federkräfte sind innerhalb des Aufbaues verwirklicht. Dieser Aufbau kann ein in sich schwingender Pfahl sein oder ein Pfahl, der zusammen mit weiteren daran befestigten Bauelementen schwingt. Von Bedeutung ist hierbei, daß für die Resonanzschwingungen des Pfahles keine Rückwirkungen des umgebenden Bodens erforderx lieh sind und von der Erde ausgehen, d.h., daß die Erde nur einen Widerstand darstellt. Unter diesen Bedingungen schwingen die einzelnen Körner des Erdbodens wirr durcheinander, also in völliger Unordnung in Bezug auf einander. Diese Schwingungen sind ungeordnet sowohl in Bezug auf ihr Richtung als auch auf ihre Phase und ihre Amplitude. Das hängt damit zusammen, daß die einzelnen Körner sich gegeneinander verhältnismäßig frei bewegen können, wodurch sie sich auch leicht stärker zusammendrängen lassen. Mit einem mäßigen Druck in der Richtung, in der der Pfahl eingerammt werden soll, können die Körner enger zusammengedrückt werden, so daß sie sich schließlich in einer dichten Masse absetzen, in der die einzelnen unregelmäßigen Körner gegeneinander eine Lage eingenommen haben, in der sie am dichtesten zusammenliegen, wobei die kleinen Körner zwischen den großen abgelagert sind. Mittels dieser Schwingaktivierung

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ist es möglich, eine starke Beweglichkeit und daraus, folgend eine hohe Verdichtung zu erreichen, so daß das Vortreiben von Körpern im Boden sehr leicht vorgenommen werden kann.

Wenn auch ein Aufbau des Pfahles bevorzugt wird, bei dem dieser in Resonanz schwingt, da in dem Fall die größten Erfolge beim Eintreiben von Pfählen unter allen Bedingungen erzielt werden können, gibt es auch Bodenformationen, in die auch nicht mit Resonanz schwingende Pfähle mit sehr zufriedenstellendem Ergebnis eingetrieben werden können, wenn die Erfindung dabei angewendet wird. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform der schwingenden Pfähle oder dgl. begrenzt.

Um denjenigen, die mit den Problemen der Akustik vertraut sind, und auch anderen das Verständnis für die Erfindung zu erleichtern, wird die folgende Erläuterung, in der gewisse Begriffe erklärt werden, für wichtig gehalten.

Mit dem Ausdruck "TFonfrequenzschwingung" ist eine elastische Schwingung, d.h. eine periodische elastische Verformung entweder in Längsrichtung, in seitlicher Richtung als Drehung oder Verwindung oder dgl. bezeichnet, die in einem Körper erzeugt wird oder sich mit einer bestimmten Ausbreitungsgeschwindigkeit durch ein Medium fortpflanzt.

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Wenn diese Schwingungen in Längsrichtung verlaufen oder in einem Medium oder einem Bauteil mit gleichmäßiger Elastizität skonstante und gleichmäßiger Massenverteilung eine Längswelle erzeugen, handelt es sich um eine Tonschwingungsübertragung. Unabhängig von der Frequenz der Tonschwingungsübertragung gelten dieselben mathematischen Formeln, und die damit sich befassende Wissenschaft ist die Akustik. Außerdem gibt es elastisch schwingende Systeme, in denen die Masse an bestimmten Punkten konzentriert ist und in denen auch örtlich konzentrierte elastische Elemente vorhanden sind, was eine örtlich begrenzte Wirkung bedingt, die entweder mit Elastizität, Elastizitätsmodul, Steifigkeit, Steifigkeitsmodul oder Federwirkung, die den Reziprokwert der Steifigkeit darstellt, bezeichnet wird. Glücklicherweise sind diese Konstanten, wenn sie in einem elastischen Schwingungssystem wie jenem nach der Erfindung wirksam werden, mit den entsprechenden Größen eines Wechselstrom-Schwingkreises vergleichbar. Sowohl bei enem System mit kontinuierlicher Verteilung als auch mit konzentrierten Größen ist'die Masse mit einer Induktivität (Spule), die elastische Feuerwirkung mit einer Kapazität (Kondensator) und die Reibung oder sonstiger reiner Energieverlust mit einem Widerstand gleichzusetzen.

Wegen dieser Übereinstimmungen kann das erfindungs-

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gemäße Schwingungssystem mit seiner Masse, seiner Steifigkeit und seinem Energieverbrauch und außerdem in Bezug auf seine Schwingungsenergieübertragung mit einem elektrischen Schwingkreis gleichgesetzt werden, in dem die Wirkungsweise der Einzelteile untersucht, abgeändert und mit Hilfe bekannter Formeln der Elektrotechnik rechnerisch bestimmt werden kann.

Es wurden bereits Vorschläge gemacht, das System als Schwingungen einzelner als ganzes schwingender Einzelteile aufzufassen. Dies trifft jedoch nicht die Vorteile der erfindungsgemäßen elastischen Körperschwingungen.

Da die elastischen Schwingungen mit der Masse und den Federkräften des Systems zusammenhängen, die mit der Induktivität und der Kapazität eines Wechselstromkreises vergleichbar sind, können für diese mechanischen Vorgänge ganz neue Erklärungen gebracht werden. Die Größe der akustischen Impe.danz erhält bei dieser Betrachtungsweise besondere Bedeutung. Impedanz'ist das Verhältnis der die Schwingung anregenden Kraft zu der sich ergebenden Bewegungsgröße, also vergleichbar mit dem Verhältnis von Spannung zu Strom. Bei einem derartigen Schwingungssystem ist die Impedanz gleich der mittleren Dämpfung mal der Aus-

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breitungsgeschwindigkeit der elastischen Schwingung.

Im Rahmen der Erfindung ist die Größe der Impedanz besonders wichtig, wenn Trennstellen oder Verbindungsflächen zweier Elemente vorhanden sind. Wenn eine akustische Schwingung über eine Verbindungsfläche übertragen werden soll, können Reflexionen entstehen, die durch unterschiedliche Impedanzen bedingt sind. Es ist auch wichtig, auf die Impedanz zu achten, wenn in einem System der Leistungsaufwand optimiert werden soll. Wenn die Impedanzen aufeinander abgestimmt sind, erfolgt die Leistungsübertragung sehr wirkungsvoll.

Eine wichtige Eigenschaft dieser Schwingkreise liegt darin, daß sie große Leistungen übertragen können, wenn sie einen hohen "Q"-Paktor (Gütefaktor) aufweisen. Der Gütefaktor ist das Verhältnis der gespeicherten Energie zur Verlustenergie je Schwingung. Mit anderen Worten, wenn ein Schwingungssystem einen hohen Gütefaktor aufweist, ist es in der Lage, beträchtliche Schwingungsenergie zu speichern, während ihm wechselweise ein konstanter Energieanteil zugeführt bzw. entnommen wird. Auf die Schwingkreisgrößen bezogen ist der Gütefaktor das Verhältnis der Induktivität zum Widerstand. Außerdem bedeutet ein hoher Gütefaktor, daß die Amplituden des schwingenden Systems groß sind.

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Im folgenden werden einige Definitionen gegeben:

In mathematischen Größen ausgedrückt ist die Impedanz in einem elastischen Schwingungssystem der komplexe Quotient aus zugeführter Anregungskraft und linearer Geschwindigkeit. Das entspricht dem elektrischen Wert der Impedanz. Der entsprechende mathematische Ausdruck für diese Impedanz ist

Z = R+V -1 (2T~fM - 1 )

2 FfC

worin M die schwingende Masse, C die elastische Federkraft (der Reziprokwert der Steifigkeit oder des Elastizitätsmoduls) und f die Schwingfrequenz ist.

Der Widerstand ist der Realteil R der Impedanz und kennzeichnet den Energieverlust, z.B. durch Reibung.

Die Reaktanz ist der Imaginärteil der Impedanz und setzt sich aus der Differenz der Massenreaktanz und der Reaktanz der Federkraft zusammen.

Die Massenreaktanz ist der positive Imaginärteil ' der Impedanz, der sich aus der Größe 2TfM ergibt. Dies entspricht im elektrischen Vergleichsbild einer induktiven

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Reaktanz, wie auch die Masse mit einer Induktivität verglichen werden kann.

Die Reaktanz der elastischen Federkraft ist der negative Imaginärteil der Impedanz, der sich aus dem Wert

1 errechnen läßt. Die Reaktanz der elastischen Peder-2TTfC-

kraft entspricht einer kapazitiven elektrischen

Reaktanz, wie auch die Federkraft selbst mit einer Kapazität vergleichbar ist.

Resonanz ist in einem Schwingkreis dann vorhanden, wenn bei einer bestimmten Frequenz die Reaktanz (die algebraische Summe aus der Massenreaktanz und der Reaktanz der Federkräfte) Null ist. Die Schwingungsamplitude wird unter dieser Bedingung lediglich durch den Widerstand begrenzt und stellt ein Maximum dar. In diesem speziellen Fall wird für die Beschleunigung der schwingenden Massen zur Überwindung ihrer Trägheit keine Antriebskraft benötigt.

Eine wesentliche Eigenschaft des erfindungsgemäßen Schwingkreises liegt darin, daß genügend zusätzliche Reaktanz der Federkräfte vorgesehen ist, daß die Masse oder die Trägheit der verschiedenen Körper im System das System nicht zu weit von seiner Resonanzfrequenz entfernen, wo-

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durch ein großer Teil der antreibenden Kraft dazu benötigt würde, diese Massen in Schwingung zu versetzen; z.B. hat ein allgemein verwendeter Schwingungsgenerator ein Gehäuse oder eine Tragkonstruktion, in dem die Vorrichtungen, mit deren Hilfe die Schwingung erzeugt wird, untergebracht sind. Dieses Traggehäuse hat eine Masse oder eine Trägheit, selbst wenn diese noch so gering ist. Diese träge Masse kann sich nachteilig auswirken, indem sie in Form einer Blockimpedanz einen Teil der Schwingimgenergie zu ihrer Beschleunigung und Verzögerung verbraucht. Wird jedoch ein elastisch schwingender Aufbau verwendet, so wird der Wirkung der Masse oder der mit ihr zusammenhängenden Reaktanz bei der Resonanzfrequenz entgegengearbeitet. Wenn ein derartiger akustischer Resonanzkreis mit entsprechender Kapazität (elastische Federreaktanz) verwendet wird, ist die Blockimpedanz bei Resonanz automatisch ausgeschaltet, und die Schwingungserzeuger können auf die Belastung, also den Widerstandsteil der Impedanz, arbeiten.

Gelegentlich ist es von Vorteil, den Schwingungsanreger mit bei niedriger Impedahz (Hochfrequenzschwingungen) günstigen Eingangsübertragungsbedingungen anzukuppeln, wobei im Arbeitspunkt dann ein hoher Impedanzwert vorliegt (starke Schwingungen). Der Schwingkreis wirkt dann zusätz-

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lieh in der Art eines Transformators, der sowohl die Wirksamkeit in der Generatorzone als auch in der Arbeitszone günstig gestaltet.

Zur Schwingungserzeugung wird bei der Erfindung ein ■ Schwingungsresonanzsystem mit einem elastischen Glied in Verbindung mit einem. Schwingungsänreger mit umlaufender Masse verwendet. Diese Verbindung weist eine Reihe Vorteile auf. Z.B. ist es mit Hilfe des mit einer umlaufenden Masse arbeitenden Schwingungsgenerators möglich, die Eingangsleistung und die Phasenlage einzustellen, um sie etwaigen Veränderungen in der Belastung des Resonanzsystems anzupassen, und zwar sowohl bezüglich des Imaginärteils der Impedanz als auch bezüglich deren Realteil. Diese Eigenart ist sehr von Vorteil, da sich der Schwingungsoszillator leicht den Belastungsänderungen anpassen läßt.

Hier ist zu bemerken, daß sich dieser Vorteil des Oszillators mit umlaufender Masse aus seiner Verbindung mit einem,Resonanzschwingungskreis ergibt, wobei diese beiden Elemente das. vollständige Schwingungssystem darstellen. Mit anderen Worten, der Schwingungsgenerator mit umlaufender Masse wird an das schwingende System angepaßt, und dieses kombinierte Schwingungssystem wiederum wird an seine Belastung angepaßt.

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Ein derartiges kombiniertes System hat den Vorteil, daß es wirkungsvoller ist und bei Wechseln in den Arbeitsbedingungen eine größere Beharrung aufweist. Der Oszillator mit umlaufender Masse kann bei dieser angepaßten Anordnung der Belastung folgen und weiterhin die Energie erzeugen, wenn sich die Absorptionsbedingungen für die Schwingungsenergie ändern. Der Oszillator mit umlaufender Masse ändert selbsttätig seinen Phasenwinkel, also seinen Leistungsfaktor, wenn sich der Wirkanteil der Impedanz der Belastung ändert.

Eine weitere wichtige Eigenschaft, wegen der es vorteilhaft ist, den Oszillator an die Belastung anzupassen, und von ihm die erforderliche Leistung entwickeln zu lassen, ist die, daß er sich ebenfalls bei Änderungen des Imaginärteils der Impedanz der schwingenden Umgebung während des Arbeitsprozesses anpassen läßt. Wird z.B. durch die Belastung Induktivität oder Kapazität dem schwingenden System hinzugefügt, paßt sich der Generator mit umlaufender Masse dieser Änderung an. Oft erfolgt die Anpassung durch selbsttätige Frequenzänderung infolge einer Rückkopplung auf das Drehmoment der Energiequelle, die die umlaufende Masse des Generators antreibt. Mit anderen Worten, wenn der Imaginärteil der Impedanz der Belastung sich ändert, ändert sich

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DTv

automatisch der Resonanzpunkt des in Resonanz befindlichen Teils des gesamten Schv/ingungssysterns. Dies wiederum bewirkt eine Verschiebung für die Frequenz des Generators mit umlaufender Masse bei einer bestimmten Drehmomentbelastung, wobei der Schv/ingungsoszillator vor einer Kraftquelle angetrieben wird.

Die Eigenschaften des Generators mit umlaufender Masse werden also bis zu einem bestimmten Grad vom Generator zusammen mit dem Resonanzkreis bestimmt. Wie bereits im einzelnen erklärt, paßt sich die Kombination des Schwing-.Oszillators mit dem Resonanzsystem den verschiedenen Arten der schwingungsfähigen Umgebung an. Die Erfindung enthält also die Erzeugung einer Schwingung, wobei einige besondere, mit der Erfindung zusammenhängende Aufgaben entstehen, die besonders darin zu sehen sind, wie dem Arbeitsprozess die erforderliche Schwingungsenergie zugeführt werden kann. Der eigentliche Arbeitsvorgang geschieht an einer besonderen Kombination von Wirk- und Blindimpedanzen. Diese Kreisgrößen müssen in geeigneter Weise kombiniert sein, damit die Erfindung wirksam durchgeführt werden kann.

In der nun folgenden Beschreibung werden einige besonders bezeichnende Ausführungsformen der Erfindung anhand

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der Zeichnung erläutert. Es stellen dar:

Pig. I einen senkrechten Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung, in der ein Pfahl in den Erdboden getrieben wird;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte· Ausführungsform gemäß Fig. 1,

^Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 die Ansicht des oberen Endes der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 7 eine Detai!vergrößerung aus der Fig. 5* Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 in Fig. "J, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 in Fig. 5* Fig. 10 einen Schnitt nach 10-10 in Fig. 9,

Fig. 11 die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 12 das vergrößerte Ende des in Fig. 11 dargestellten Pfahles,

Fig. 15 einen Schnitt nach 15-15 in Fig. 12,

Fig. 14 einen Schnitt nach der Linie 14-14 in Fig. 12, _t .

Fig. 15 die Seitenansicht eines weiteren Pfahles gemäß der Erfindung,

Fig. 16 einen vergrößerten Längsschnitt durch Teile des in der Fig. I5 dargestellten Pfahles,

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BAD ORIGINAL

Fig. 17 einen der Fig. 16 entsprechenden Schnitt durch einen Pfahl in abgewandelter Form,

Fig. 18 die Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 19 einen Längsschnitt durch einen Teil des in Fig. 18 dargestellten Pfahles,

Fig. 20 die untere Ansicht des in der Fig. I9 dargestellten Pfahles in Richtung der Pfeile 20-20,

Fig. 21 den unteren Endabschnitt einer abgewandelten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pfahles im Längsschnitt,

Fig. 22 eine Schnittdarstellung einer Abwandlung des Pfahlendes gemäß Fig. 21

Fig. 25 ein Pfahlende nach den Prinzipien des Pfahles der Fig. 21, jedoch in abgewandelter Form,

Fig. 24 die Draufsicht auf eine Spundwandplatte mit gestrichelt gezeichneten Anschlußplatten,

Fig. 25 eine Seitenansicht nach der Linie 25-25 in Fig. 24,

Fig. 2β die Ansicht gemäß der Linie 26-26 in Fig. 24.

In den Fig. 1 bis 3 ist mit der Ziffer 10 die Höhlung oder der Hohlraum bezeichnet, der durch das Eintreiben eines Pfahles oder dergleichen in die Erde entsteht, wobei die Höhlung Abmessungen erhält, die im wesentlichen durch die Bodenfläche oder auch durch die Mantelfläche des Pfahles bestimmt sind.

Mit 11 ist der Pfahl bezeichnet, in diesem Fall ein elastisches Rohr, das aus einem hochelastischen Material

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BADORiGlNAt.

wie etwa Stahl besteht und in die Bohrung 10 eingetrieben ist. Der Pfahl 11 kann beträchtliche Länge haben, und wenn die notwendige Tiefe so groß ist, daß es nicht möglich ist, mit einem einzigen Pfahl auszukommen, kann er aus mehreren Abschnitten bestehen, die miteinander verschraubt sind, was hier nicht weiter dargestellt ist.

Längs durch den Pfahl 11 erstreckt sich eine Mittelbohrung 12, in der sich eine oder mehrere Rückschlagventile IJ befinden, durch die hindurch die Flude in Richtung auf das untere Ende strömen kann. Das Rückschlagventil enthält eine Ventilkugel 14, die auf einem Ventilsitz I5 aufliegt und durch einen Käfig oder dgl., hier durch einen Querstift l6, der sich unterhalb der Kugel durch die Ventilbuchse I7 erstreckt, vor dem Herausfallen gesichert ist. Vorzugsweise ist die Bohrung 12, die sich durch den Pfahl in Längsrichtung erstreckt, an ihrem unteren Ende erweitert, so daß sie einen Hohlraum 18 bildet.

An seinem oberen Ende ist an das Rohr 11 eine Zuführ leitung 20 für die Plude angekuppelt, über welche diese in die Bohrung 12, durch eine Pumpe oder dgl. angetrieben, einströmen kann.

Nahe seinem oberen Ende ist der Pfahl 11 mit einem Außenkolben 22 versehen, der in einem Luftzylinder 23 mit

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einem Abschlußboden 24 ruht, wobei der Boden bei 25 in gleitender Verbindung gegen den Pfahl abgedichtet ist. Zwischen Kolben 22 und Zylinder 25 befindet sich bei 26 gleichfalls eine Dichtung. Der Zylinderraum 27 unterhalb des Kolbens 22 wird über eine Luftleitung 28 mit Druckluft versorgt. Der im Hohlraum 27 aufrechterhaltene Luftdruck reicht aus, daß die Luft als eine Art Feder den Pfahl 11 gegenüber weiteren Hilfseinrichtungen abstützt.

Am Zylinder 23 ist ein Paar Tragösen 30 befestigt, in welche Tragstangen 31, die von einem Tragbügel 32 herabhängen, eingreifen, während der Tragbügel an einem Seil hängt, das von einem Kran oder dgl. gehoben und gesenkt werden kann.

An seinem oberen Ende ist an dem Pfahl 11 ein Schwingungsgenerator 40 angekoppelt. Vorzugsweise ist dieser Generator wie bereits beschrieben ein Generator mit umlaufenden Massen, wie er aus dem USA-Patent 2 96O 314 bereits bekannt ist. In diesem Fall ist der aus zwei Teilen 40a und 40b bestehende Generator 40 auf gegenüberliegenden Seiten starr am oberen Ende des Pfahles 11 mittels Bolzen 41 befestigt. Es versteht sich von selbst, daß diese beiden Teile 40a und 40b über das zwischen ihnen liegende obere Ende des Pfahles 11 wie ein einziger Generator zusammenwirken. Jedes der beiden Teile 40a und 40b weist ein Gehäuse mit

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einer zylindrischen Wandung 44 auf, die eine kreisförmige Umlaufbahn 45 darstellt. Zwei Seitenplatten 48 liegen an gegenüberliegenden Rändern der kreisförmigen Wände 44 an und bilden zusammen mit der Wand 44 eine zylindrische Kammer, in der eine umlaufende Masse im wesentlichen in der Form einer Zylinderscheibe 49 umläuft. Der Rotor 49 hat einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Umlaufbahn 45, so daß er auf der Umlaufbahn abrollen kann und ' sich infolge seiner Zentrifugalkraft an die Wandung 44 anpreßt. Angetrieben wird der Rotor 49 durch einen Luftstrahl oder einen Strahl eines flüssigen Mediums, der tangential über eine Düsenöffnung 50, an welche eine Druckleitung 51 angeschlossen ist, in die Umlaufbahn eingeleitet wird. Die verbrauchte Luft kann über Öffnungen 54 in den Seitenplatten 48 entweichen.

Aus. der Fig. 1 ist ersichtlich, daß die beiden Rotoren in entgegengesetzter Umlaufrichtung angetrieben werden. Wie noch beschrieben wird, befinden sich die Rotoren in gleicher Phasenlage und laufen synchron miteinander um. D.h., ein

Rotor befindet sich stets an dem gleichen Punkt seiner Umlaufbahn wie der andere. So bewegen sie sich zusammen nach oben und nach unten, haben jedoch infolge ihrer entgegengesetzten Umlaufrichtung stets verschiedene seitliche Bewegungsrichtungen. .Folglich sind die senkrechten Komponenten der

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Kräfte, die die Rotoren auf das Generatorgehäuse und damit auf den Pfahl 11 ausüben, in Phase und addieren sich, während die horizontalen Kräfte einander gleich aber in ■Gegenphase sind und sich somit aufheben. Der Druck der Antriebsflude der Rotoren kann so gewählt werden, daß die Kreisfrequenz der auf den Umlaufbahnen abrollenden Rotoren im Bereich der Resonanzfrequenz des Pfahles 11 einer stehenden Längswelle des Pfahles, im allgemeinen einer Halbwellenschwingung, angepaßt ist. Im Falle einer Halbwellenschwingung dehnen und verkürzen sich die halben Abschnitte abwechselnd elastisch, wobei der Mittelpunkt des Pfahles einen Schwingungsknoten der stehenden Welle darstellt, d.h. im Schwingungsknoten ist die Amplitude der Schwingung ein Minimum, wogegen die Schwingungsbewegung in Längsrichtung an den Enden des Stabes einen Größtwert erreicht.

Zunächst laufen die Rotoren ohne feste gegenseitige Phasenbeziehung um. Nach sehr kurzer Zeit jedoch geraten sie in eine solche Beziehung, daß sie zusammenarbeiten und sich in senkrechter Richtung (in Längsrichtung des Pfahles) in ihrer.Wirkung unterstützen. Wenn das eintritt, wirkt auf das Generatorgehäuse eine Schwingungskomponente in senkrechter Richtung ein, die auf das obere Ende des Pfahles 11"übertragen wird, und wenn die Frequenz im Bereich der Grundwelle;der elastischen Schwingung in Längsrichtung des

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Pfahles liegt, beginnt dieser zu schwingen, möglicherweise zunächst nur schwach, wobei er sich der gewünschten HaIbwellenschwingung nähert. Wenn dieser Vorgang einmal eingeleitet ist, versucht der in Resonanz schwingende Pfahl mit seiner Resonanzfrequenz zu schwingen, und diese Schwingung des Pfahles wirkt auf die Rotoren zurück, wodurch sie auf der Schwingungsfrequenz des Pfahles gehalten und miteinander in Synchronismus gebracht werden. Wenn dieser synchrone Zustand erreicht ist, ist die Amplitude der stehenden Welle auf ihren Maximalwert angewachsen. Dabei hat der Schwingungsgenerator mit umlaufender Masse alle die Vorzüge, die im
einleitenden Teil der Beschreibung bereits genannt wurden. Wenn jedoch die Schwingung der beiden Rotoren nicht im Resonanzbereich erfolgt, schwingt der Pfahl zunächst als unabgestimmte Massenreaktanz. Darüberhinaus ist bei stark
dämpfenden Bedingungen in einem schlecht schwingfähigeη Boden die Resonanz für stehende. Wellen sehr gering, und die
Schwingung des Pfahles muß mit starker Antriebskraft aufrechterhalten werden. In diesen Fällen und auch dann, wenn es nicht möglich ist, sich der Resonanzfrequenz zu nähern, synchronisieren sich die beiden Generatorteile 40a und 40b nicht völlig, so daß es vorteilhaft ist, einen anderen Gene ratοrtyp zu verwenden.

Die Punktionsweise. ist folgende: Durch den Schlauch

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51 wird? Druckluft In den Schwingungsgenerator 4Θ eingeleitet, deren Brück so eingestellt Ist, daß der Generator eine Frequenz erzeugt* bei welcher¹ dar Pfahl 11 In Schwingung gerät, gegebenenfalls mit der Resonanzfrequenz für eine stehende Halbwelle. Wenn daraufhin der Pfahl mit seinem unteren Ende auf den Untergrund aufgesetzt wird_r wobei manchmal ein zusätzliches Gewicht nötig ist,, dringt er aufgrund seiner Schwingungen in den Böden ein, wie dies bereits. In der USA-Patentschrift 2 975 84-6 dargelegt wurde. Der Pfahl dringt

dann etwa bis zur Grenzschicht 19 in den Boden ein, wobei angenommen wird, daß der darunter liegende Untergrund s schwer zu durchringen Ist. In diesem Augenbllele wird eine nicht gezeigte Pumpe, vorzugsweise eine ständig fördernde Pumpe,, mit ihrer Eingangsseite an eine Fludenquelle, vorzugsweise Wasser,» wenngleich gelegentlich auch Luft verwendet wird, und mit ihrer Ausgangsselfee an die Zuführleitung 2.Q. angesehlassen, so daß die Flude in die Bohrung 12 hineingepumpt wird» .

Die Rückschlagventile 13 in der Bohrung 12 des schwingenden Pfahles 11 tragen dazu bei, daß die Flude durch die Bohrung. 12 zur Äustrittsöffnung 6Q am unteren Ende des Pfahles 11 hindurehgefördert wird. Das Fumpen erfolgt ebenfalls in einer Art Schwingverfahren, wie es im

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BAD

USA-Patent 2 440 912 offenbart ist, mit dem einzigen Unterschied, daß dort die Rückschlagventile nach oben öffnen,da die Flüssigkeit nach oben gepumpt wird. Bei der vorliegenden Anordnung öffnen die Rückschlagventile nach unten, denn die Pumprichtung ist abwärts. Bei jeder Aufwärtsbewegung des Sitzringes der Rückschlagkugel wird die direkt über dem Ring befindliche Flüssigkeit durch den Sog, der durch das plötzliche Anheben des Ringes entsteht, durch den Ring hindurchgesogen. In diesem Augenblick ist die Rückschlagkugel von ihrem Sitz abgehoben. Mit anderen Worten, ein unterhalb des Ringes entstehender Hohlraum wird mit Flüssigkeit aus dem Raum oberhalb des Ringes infolge seiner Verschiebung ausgefüllt. Bei der Abwärtsbewegung drückt der Ring, der mit größerer Beschleunigung als der Erdbeschleunigung angetrieben wird, gegen die Rückschlagkugel, und die Flüssigkeit wird in Abwärtsrichtung vorangetrieben. Es können Federn vorgesehen sein, die in Normalstellung die Rückschlagkugeln gegen den Ringsitz drücken; es wurde jedoch festgestellt, daß sie im allgemeinen nicht nötig sind.

Die durch den Pfeiler 11 hinuntergepumpte Flude füllt die Bohrung 10 unterhalb des Pfahles etwa bei der Höhlung 60 aus und gelangt gleichfalls zu der unteren schwingenden Endfläche 61, während der Pfahl eine Aufwärtsbewegung inner-

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halb einer Schwingung vollführt..Die Flüssigkeit spült den Boden unterhalb des Pfahles aus, bildet mit dem losgespülten Boden eine Mischung und bewirkt, daß der Boden leichter beweglich ist. Die Flude kann dann im Bohrloch in dem engen Spalt zwischen der Pfahlmante!fläche und der Bohrlochwandung 10 aufsteigen, wobei dieses Aufsteigen dadurch erleichtert wird, daß der Durchmesser des Pfahle sich bei jeder elastischen Streckung während einer Schwingung geringfügig verringert. Auf diese Weise wird im Rhythmus der Schwingung eine Ausstoßöffnung aufgetan, so daß Flüssigkeit und aufgeschwemmter Boden an die Oberfläche oder in Hohlräume seitlieh der Bohrlochwandung oder sonstige poröse Abschnitte, in denen das flüssige Medium aufgenommen werden kann, gelangt. Die Teile des schwingenden Pfahles 11, die mit der im Hohlraum βθ unterhalb des Pfahles befindlichen Flüssigkeit in Berührung stehen und die Abschnitte, die mit der inneren Fläche der Erde, die den Pfahl 11 umgibt, in Berührung stehen, strahlen Schwingungen aus, die durch die Flüssigkeit in den umgebenden Boden eindringen* Die Flüssigkeit hat gegenüber den Schwingungen eine Impedanz, die etwa zwischen der des Pfahles und der des Bodens liegt-und trägt dazu bei, daß der Pfahl und der Boden einander angepaßt werden, damit Schwingungsenergie vom Pfahl durch die Flüssigkeit in den Boden übergehen kann.

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Die Flüssigkeit wird in das Bohrloch 10 stoßweise hineingepreßt. Derartige Stöße erzeugen Druckwellen, die auf den Boden übertragen werden, und haben zur Folge, daß die Flüssigkeit in Form von Stoßen in den Boden eindringt, so daß sie mit dem umgebenden Boden zu einem Schlamm vermischt wird. Außerdem wirkt die kolbenartige Bewegung des unteren Pfahlendes bei jeder Abwärtsbewegung so, daß die Flüssigkeit im Bohrloch verdichtet wird, so daß sie im Rhythmus der Schwingungen gegen die Wandflächen des Bohrloches gepreßt wird, wodurch der Schlamm durch den engen Ringspalt um den Pfahl-herum nach oben steigt. Die kollbenartige Schwingung des unteren Endes des Pfahles strahlt außerdem Druckwellen aus, die sich um das untere Ende des Pfahles und im Schlamm aufwärts um den Pfahl herum ausbreiten, wodurch der Schlamm zu stärkerer Bewegung angeregt wird. Die auf und abgehende Schwingung des Pfahles hat außerdem zur Folge, daß Schwingungsenergie· von den Außenflächen des Pfahles in den Schlamm übertragen wird. Es geht in diesem Fall also direkt Energie von der Oberfläche des Pfahles auf den Schlamm über.

Durch die einzelnen beschriebenen Schwingungsformen wird der Schlamm stoßweise im Rhythmus der Schwingungen gegen den Boden gepreßt, wodurch Schwingungen auf den Boden

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übertragen werden, so daß sowohl der Boden als auch der Schlamm fließfähig werden. Durch die Schwingungen kommt abhängig von der Bodenformation noch hinzu, daß das Wasser und/oder der Schlamm in den fließfähigen Boden hineingedrückt wird, so daß sich in ihm Rinnsale von Schlamm r ausbreiten, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Durch die Schwingungen wir der Boden abgelöst und mit der Flüssigkeit zu einem Schlamm vermengt, und dieser Schlamm, der mit £ bezeichnet ist, wird in der Höhlung 18 am unteren Ende des Pfahles unter erheblichem Druck zusammengepreßt wie auch unj^er dem schwingenden Ende 61 Ües Pfahles hindurch in den engen,sich im Rhythmus der Schwingung öffnenden Ringspalt um den Pfahl herum gepreßt, wie bereits beschrieben. Dieser schmale Ringspalt hat sich, wie in der Fig. 1 dargestellt, bei der Höhlung e zu einer Aufnahmehöhlung erweitert, da an dieser Stelle der Boden entweder porös war oder sich durch den starken Drück zusammenpressen ließ. Die Höhlung £ ist in der Fig. 1 mit fließfähig gewordenem Erdboden oder Schlamm JT ausgefüllt. Derartige Hohlräume £ können unter Umständen groß genug sein, daß in ihnen der gesamte, .durch den Pfahl verdrängte Boden Aufnahme findet. Anderenfalls kann der Schlamm durch den Ringspalt um den Pfahl zur Oberfläche austreten. Gelegentlich kann durch den Schlamm das Bohrloch elastisch erweitert werden, so daß der Schlamm leichter nach oben entweichen kann.

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Weiter ist es von Vorteil, wenn der Druck der durch die Leitung 5I zuströmenden Luft zum Antrieb des Schwingungsgenerators schwankt, so daß die Frequenz schwankt. Das kann dadurch erreicht werden, daß in die Leitung 5I ein rhythmisch betätigtes Drosselventil eingesetzt wird, was zu zeichnen sich erübrigt. Es ist nur eine geringe Schwankung in der Frequenz nötig, um eine geringfügige seitliche Schwingung zusätzlich zur Longitudinalschwingung zu erhalten. Diese zusätzliche seitliche Schwingung bringt es mit sich, daß der Pfahl in der Bohrung 10 "lose" geführt ist, so daß der Schlamm nach oben steigen kann. Es gibt selbstverständlich weitere Möglichkeiten, den Schwingungsgenerator abzuwandeln oder auch nur seine Arbeitsweise zu ändern, um eine seitliche Schwingung oder eine andere von der Resonanzschwingung abweichende Schwingung in die Bewegung einzuführen, welche jedoch alle, wenn sie das beschriebene Erfindungsziel verwirklichen, in den Bereich der Erfindung fallen. Es versteht sich auch, daß als Flude eine ganze Reihe von Stoffen verwendet werden kann, wie z.B. V/asser, Luft oder irgendwelche anderen Mischungen, die zur Durchführung der Erfindung angewendet werden können.

Es 3DlI hier auch noch einmal erwähnt werden, daß das Verfahren des Einrammens von Pfählen mit Resonanz-

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schwingungen unter Verwendung von stehenden Resonanzwellen als auch andere Ramm-verfahren unter Verwendung von Schwingungen eine zusätzlich abwärts drückende Kraft verwenden kann. Der hier dargestellte Pfahl ist verhältnismäßig schwer, und sein Gewicht ist im allgemeinen als abwärts wirkende Kraft ausreichend. Es kann jedoch auch bei diesem Pfahl eine zusätzliche Belastung am oberen Ende hinzugefügt sein. Z.B. kann ein schwerer Ring auf einfache Weise auf das obere Ende des Pfahles 11 um die Zuführleitung 20 herum aufgebracht sein. Nach einem derartigen Einrammvorgang ist der Pfahl fest im Boden verankert.

Es kann auf das vordringende Ende des Pfahles (siehe Pig.-4) ein vergrößertes Kopfstück 62 fest aufgesetzt sein. Durch dieses Kopfstück wird das Bohrloch größer als es für den Durchmesser des Pfahles benötigt wird, wodurch um den Pfahl herum ein größerer, ringförmiger Raum 65 für den aufsteigenden Schlamm vorhanden ist.

Es läßt sich nachweisen, daß in der Ausführungsform nach Fig. 1 die vier eingangs aufgestellten wichtigen Eigenschaften der Erfindung enthalten sind, und zwar einige gleich mehrfach, da in einigen Fällen eine Anordnung mehr als einer der Forderungen genügt.

In der Beschreibung der Fig. 1 fortfahrend wird die

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BAO O

Plude w durch die Leitung 20 in den Fludenkanal 12 eingeleitet, aus dem die Flude zum schwingenden Ende 61 des Pfahles 11 an dessen unteren Ende entlassen wird. Die Flude tritt durch die Höhlung 18 am unteren Ende des Pfahles aus und strömt entlang der Stirnfläche 61 in den Ringspalt, der um den Pfahl herum vorhanden ist, und darin nach oben.

Auf diese Weise erfüllen der schwingende Pfahl und die Pludenleitung die ersten beiden Forderungen gemäß der Erfindung. Die dritte Forderung, nämlich der Aufnahmeraum für den Erdboden, wird von der Höhlung 18 am unteren Ende und/oder von Hohlräumen wie jenen bei £ im Erdboden selbst übernommen. Außerdem ist der dünne Ringspalt um die Außenfläche des Pfahles herum ein solcher Raum zur Aufnahme des Bodens. Dieser Raum kann gelegentlich sehr eng sein und sich nur gemäß dem Poisson¹sehen Gesetz im Rhythmus der Schwingungen öffnen, um den schlammförmigen Boden aufzunehmen. Der Ringraum kann aber auch zur Aufnahme einer größeren Menge von Bodenmaterial entweder durch stärkere Erosion oder durch elastische oder unelastische Verdrängung vergrößert werden. Mit einer Vorrichtung, wie sie in der Fig. 4 gezeigt ist, ist der Ringraum 65 oberhalb des Kopfes 62 sehr groß, so daß er als große Höhlung zur Aufnahme des erodierten Bodens dienen kann.

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BAD ORJGlNAi.

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Die vierte Forderung, nämlich die Rückleitung für die Plude, wird vom Spalt, der die Außenfläche des Pfahles umgibt, Übernommen, so daß dieser Spalt sowohl als Rückführleitung für die Plude als auch zur Aufnahme des verdrängten Bodens, wenigstens zum Teil, dient. Ein Ringraum wie jener bei 65 in der Pig. 4 ist groß genug, um sowohl als Rückflußweg für die Plude als auch als Aufnahmeraum (für den verdrängten Boden) zu dienen. Die Kappe 62 erzeugt also einen übermäßig großen Ringraum im Boden, so daß für den Rückstrom ein ausreichender Weg vorhanden ist.

Wie bereits erwähnt, ist es zur Erzeugung der notwendigen Rückflußöffnung nicht immer nötig, eine Kappe auf den Pfahl aufzusetzen, die einem sehr festen Sitz des Pfahles im Boden hinderlich ist, denn der Rückflußweg kann auf andere Weise geschaffen werden. Beispielsweise sind gewisse Bodenformationen ausreichend porös, so daß ein großer Anteil des rückströmenden Fludenmediums vom Boden selbst aufgenommen wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Pfahl im Boden extrem fest sitzen soll. Unter solchen Bedingungen wird möglichst wenig Flüssigkeit zugeleitet, so daß auch nur ein ganz geringer Anteil zugrückgefördert werden muß. Mit anderen Worten, wenn es gewünscht ist, einen Pfahl sehr fest im Boden zu verankern, wird eine Zuführleitung verwendet, mit der es lediglich möglich ist,

QQ98 4 470 589

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die zugeführte Flüssigkeit zum schwingenden Ende des Pfahles zu leiten. Es wird die Flüssigkeit so langsam zugeführt, daß sich keine Schwierigkeiten bei ihrer Verteilung im Boden ergeben. Eine derartige langsame Zuführung von Fludenmedium genügt in sehr vielen Fällen, vorallem dann,wenn es ledig- ₄ lieh erforderlich ist, den gelösten Boden eine geringe Strecke entlang der Seitenfläche des Pfahles in einen durchlässigeren Bereich zu leiten, der das verdrängte Material · aufnimmt, ohne daß es erforderlich ist, den gelösten Erdboden bis an die Oberfläche zu transportieren. In solchem Fall besteht vom unteren Ende des Pfahles aus eine Flüssigkeitsweg in Form von Hohlräumen, die für die Flüssigkeit durchlässig sind und den verdrängten Boden aufnehmen können. Es ist dabei belanglos, ob diese Hohlräume durch den porösen Aufbau des Erdbodens oder durch größere Höhlungen gebildet werden. Jedenfalls befindet sich im Boden ein Aufnahmeraum für den verdrängten Erdboden, der mit dem unteren Ende des Pfahles so in Verbindung steht, daß der aufgeschwemmte Boden hineinfließen kann. Diese Technik kann besonders dann angewendet werden, wenn die schwer zu durchstoßende Zone, durch die der Pfahl hindurchge^rieben werden muß, lediglich eine dünne Schicht ist.

In Fällen jedoch, in denen die Menge des anfallenden Materials beträchtlich ist, muß den Aufnahmehöhlungen und "

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den Rückflußwegen besondere Beachtung beigemessen werden. Es kann beispielsweise ein elastisch schwingender Pfahl verwendet werden, der seine äußeren Abmessungen mit.jeder Schwingung ändert. Unter derartigen Bedingungen ist ein Rüekflußweg offen, auch bei einem nach dem Eintreiben sehr festsitzenden Pfahl, so daß überschüssiges Material an die Oberfläche befördert werden kann, wobei der Ringraum beide Aufgaben übernimmt, nämlich die Rückflußöffnung und den Aufnähmeraum■für den verdrängten Boden darzustellen.

Wie auch beschrieben, kann ein zusätzlicher Rückflußspalt und Raum zur Aufnahme des verdrängten Bodens erzeugt werden, und diese Maßnahme ist besonders vorteilhaft in Erdreich, das stark am Pfahl anhaftet, indem eine Kappe 62, die bereits beschrieben wurde, verwendet wird, um die Bohrung über den Pfahldurchmesser hinaus zu erweitern. Hat der Pfahl die vorgeschriebene Tiefe erreicht, und wird er mit nur geringer oder gar keiner Belastung für kurze Zeit an Ort und Stelle in Schwingungen versetzt, nachdem die Zufuhr an Plude abgestellt ist, brechen die umgebenden Wände der Bohrung ein und umschließen den Pfahl eng.

Wie bereits erwähnt, kann die Frequenz der Rollen des Schwingungsgenerators so gewählt werden, daß der Pfahl in seitliche Schwingungen gerät, oder mit anderen Worten, daß

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den Längs schwingungen eine Querschwingung überlagert wird. Diese Querkomponente erzeugt während des Eintreibens um die Außenwand des Pfahles herum einen Ringspalt. Der Boden kann dann durch Schwingenlassen des Pfahles, nachdem die Fludenzufuhr abgestellt ist, dazu gebracht werden, daß er sich eng um den Pfahl legt.

Zwei weitere Ergebnisse werden durch die bevorzugte Verwendung von Resonanzschwingungen und die Anwendung eines Schwingungsgenerators mit umlaufender Masse erzielt, wobei sich erstens ganz oder zum Teil erübrigt, Erhöhlungen und besondere Rückflußleitungen verwenden zu müssen, und wodurch zweitens eine automatische Anpassung an die Belastung gegeben ist, die durch die Zufuhr von Flude zum unteren Ende des Pfahles entsteht. Die Fähigkeit eines Schwingungsgenerators mit umlaufenden Massen, unter wechselnden Belastungsbedingungen Leistung abzugeben indem der Phasenwinkel und der Leistungsfaktor geändert wird, ist bereits im einleitenden Teil der Beschreibung aufgeführt.

In den Fig. 5 bis 10 ist ein anderes System zum Eintreiben einer Mehrfaehrohrkomblnation in den Boden gezeigt. Ein waagerechter Querträger 112, der ein elastisches Stahl- > rohr sein kann, wird von einem gewöhnlichen Kran mit Seil und Sdiinge (nicht dargestellt) gehalten, und von der Mitte

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des Trägers oder des Rohres 112 erstrecken sich auf dessen Unterseite abwärts zwei hohle elastische Stangen 113 und HJa, die in Längsrichtung des Trägers gesehen einen Abstand voneinander haben. Die Stangen 11J und Ilj5a sind an ihren oberen Enden mit Schrauben an einem Befestigungsblock 114 angebracht, der auf der· Unterseite des Rohres 112 mittels einer Aufhängung 115 (Fig. 5 und 6) angebracht ist. Die unteren Enden der Stangen II5 und ll^a sind mit Kappen II6 abgedeckt, und die Stangen selbst weisen Abstrahlrippen II7 auf, die mit Abstand voneinander in Längsrichtung auf ihnen aufgereiht sind. Der Befestigungsblock 114 ist mit einer Einströmöffnung 118 für Wasser ausgestattet, die mit dem Inneren der hohlen Stange II3 in Verbindung steht und an die eine Zuführleitung II9 angekuppelt ist. Am Befestigungsblock 114 ist weiterhin eine Ausflußöffnung Il8a vorgesehen, an die ein Entleerungsschlauch 119a angeschlossen ist. Die hohlen Stangen II3 und II3 a weisen auf ihrer ganzen Länge Wasserdurchflußöffnungen 120 auf, die im wesentlichen aufeinander zu gerichtet sind, d.h. in Richtung von Strömungswegen durch,das zwischen Ihnen befindliche Erdreich. Die Öffnungen sind also vorzugsweise nach innen, also gegeneinander gerichtet, so daß der Wasserstrom, der aus der Stange II3 austritt, auf den Boden zwischen den zwei Stangen 11> und 115a auftrifft, sich mit diesem vermischt und der daraus

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entstehende Schlamm in die öffnungen 120 in der zweiten Stange HJa eintritt. Die Stangen 113 und Ilj5a können aus elastischem Werkstoff bestehen, z.B. Stahl; es ist vorteilhaft,, in den Stangen stehende Längswellen zu erzeugen, wenn diese gemäß der Erfindung verwendet werden. In der Fig. 5 ist rechts neben den Stangen HJ und HJa das Schwingungsdiagramm für eine stehende Halbwellenschwingung dargestellt, wobei die Größe d ein Maß für die Schwingungsamplitude an den einzelnen Stellen der Stangen Ilj5 bedeutet. An den äußeren Enden V treten Schwingungsbäuche, in der Mitte bei N ein Schwingungsknoten auf.

Es ist nun auf verschiedene Weise möglich, in den Stangen 11J und HJa eine stehende Längswelle zu erzeugen; hier wird ein Verfahren erläutert, bei welchem in dem rohrförmigen Träger 112 eine stehende Biegeechwingung von einer vollen Wellenlänge erzeugt wird. Eine derartige stehende Welle ist in dem über dem Träger 112 dargestellten Diagramm in Fig. 5 angedeutet, woraus zu ersehen ist, daß an den beiden Enden des Trägers und in dessen Mitte Schwingungs-

t
bauche V¹ auftreten. Um eine derartige stehende Welle im Träger 112 zu erzeugen, wird ein Schwingungsgenerator IJO im Bereich eines der Schwingungsknoten vorgesehen, in diesem Fall nahe einem Ende des Trägers 112.

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Der in den Pig. 9 und 10 dargestellte Generator lj50 ist in der USA-Patentschrift 2 96O 314 eingehender besehrieben. Der Generator 1J50 weist ein zylindrisches Gehäuse IJl auf, das in den zylindrischen Träger 112 dicht schließend in eine runde öffnung I52 von einer Seite eingesetzt ist. Über die Leitung 1J3 und öffnungen Ij54 wird Druckluft in den Generator eingeleitet, fließt durch Bohrungen Ij55 und strömt etwa tangential durch Düsen I36 (Pig. 10) in die zylindrische Kammer I57 ein, in der sich ein Rotor, bestehend aus einer Stahlscheibe I38, befindet, der einen kleineren Durchmesser hat als die Kammer. Die in die Kammer Γ57 eingeleitete Luft strömt gegen die Scheibe oder den Rotor"I58 und läßt ihn schnell entlang der Umlaufbahn der Kammer umlaufen. Die zuströmende Luft fließt durch öffnungen und dann durch eine große Auslaßöffnung 1.40 aus der Kammer aus.

Die Umlauffrequenz des Rotors I58 kann mit Hilfes des Luftdruckes der über die Leitungen IJJ zugeführten Luft ge-

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regelt werden. Diese Luft wird im Punkt 142 durch eine Luftleitung 145 von einer stellbaren Druckluftquelle, die hier nicht gezeigt ist, zugeführt. Durch geeignete Einstellung des Lüftdruckes der dem Generator I30 zugeführten Luft kann die Umlauffrequenz des Rotors beliebig in die Nähe der Resonanzfrequenz einer stehenden Welle des Trägers 112 ge-

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gebracht werden, so daß eine stehende Welle im Träger erzeugt wird, die dem in Fig. 5 dargestellten Diagramm entspricht. Die vom umlaufenden Rotor 1^8 auf das Gehäuse des Generators IJO übertragene Kraft, die damit auf den Träger 112 übergeleitet wird, erzeugt durch ihre in Querrichtung zum Träger auftretende Komponente die stehende Biegeschwingung des Trägers 112. Polglich schwingen die Enden und die Mitte des Trägers 112 in senkrechter Richtung in einen Schwingungsbauch V¹ mit einer beträchtlichen Amplitude der elastischen Verbiegung. Der Mittelabschnitt des Trägers ist mit den oberen Enden der hohlen Stangen Ilj5 und ll^a schwingungsmäßig gekoppelt, so daß Wechselkräfte von großer Amplitude von dem Mittelabschnitt des Trägers 112 auf die oberen Enden der Stangen 115 und HJa in Richtung derer Längsachsen übertragen werden.

Gelegentlich wird gewünscht, daß diese Wechselschwingungen in den Stangen II5 und HJa eine stehende Längswelle vorzugsweise von halber Wellenlänge erzeugen. Folglich wird den zu diesem Zweck aus einem elastischen Material bestehenden Stangen II3 und HJa eine Länge gegeben, so daß die Frequenz der Halb-Wellenlängenschwingung der Stangen in Längsrichtung gleich dem Resonanzwert der Biegeschwingungsfrequenz des Trägers 112 ist. Auf diese Weise wird in den Stangen II5 und llja eine stehende Halbwelle

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der Längsschwingung erzeugt.

Die Schwingung der Stangen 11J' und HJa und der darauf befindlichen Rippen II7 bringen den umgebenden Erdboden in kräftige Vibration, so daß dieser in fließfähigen Zustand gerät.

Hierzu sei bemerkt, daß eine in den Stangen I15 und 115a erzeugte stehende Halbwelle der Längsschwingung an den Stangenenden die größte Amplitude der Schwingung erzeugt und im Stangenmittelpunkt einen Schwingungsknoten aufweist. Gelegentlich ist dies von Nachteil. Jedoch bietet dieses Schwingungssystem den weiteren Vorteil, daß die Stangen II3 und 113a einfach auch noch als ganzes in senkrechter Richtung mit beliebiger Schwingungsweite schwingen können, ohne elastische Eigenschwingungen auszuführen. Dies kann z.B. dadurch geschehen, daß die Tragvorrichtungen des Trägers 112 wechselweise angehoben und gesenkt werden. Die Frequenz dieser Schwingungen unterscheidet sieh von jener der stehenden Längswelleneigenschwingung in den Stangen (im allgemeinen ist sie weit niedriger). Der Druck nach unten während des Vortriebs reicht jedoch oft aus, so daß eine derartige Auf- und Abbewegung unnötig ist. Die Rohre und ir?a können ebenfalls als starre Körper auf und

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ab schwingen, wenn der Träger 112 eine elastische Biegeschwingung vollführt. Dies wird dann erreicht, wenn die Resonanzfrequenz der elastischen Biegeschwingung stark von der Resonanzfrequenz der stehenden Längsschwingung der Rohre 113 und 113a abweicht. Es kann bei dieser Anordnung * also ein Resonanzsystem vorliegen, bei welchem an den elastischen Aufbau 112 sowohl eine elastische Biegereaktanz als auch eine Massenreaktanz angefügt sein kann, so daß die Verbindung aus den Rohren II3 und 113a und dem Träger 112 bei einigen Frequenzen in Resonanz ist, wobei die Resonanz-· frequenz dadurch bestimmt ist, daß bei dieser Frequenz die Summe aller Massenreaktanzen gleich der Summe aller elastischen Biegereaktanzen des Systems ist.

Die zwei gerippten Stangen II3 und 113a, die durch die Biegeschwingung des Trägers 112 in Längsschwingungen versetzt v/erden, dringen in den Erdboden ein, wenn ihre unteren Enden mit diesem in Berührung geraten und sie mit ihrem Gewicht und dem des damit verbundenen Querträgers 112 auf den Boden drücken. Um das Vordringen in gewissen, sehr widerstandsfähigen Bodenschichten zu erleichtern, wird in die Stangen II3 Flüssigkeit eingeleitet, die durch die Öffnungen 120 austritt und den Boden zwischen den Stangen und um sie herum wie auch unter ihnen aufweicht. Der Boden wird durch die Schwingungen, die von den Rippen

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ausgehen, fließfähig gemacht und in eine Art Schlamm verwandelt, wozu auch die auflösende Wirkung der austretenden Fludenmenge aus der schwingenden Stange II3 beiträgt. Der so entstandene Schlamm tritt in die Löcher 120 in der· zweiten Stange 11 j3 ein, in welcher er nach oben abgezogen wird. Mit dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung wird der Aufnahmeraum für den verdrängten Boden auf verschiedene Weise erzeugt. Zunächst sind die Wände des Bodens, in welchem die Stangen vordringen, gelegentlich porös, durchlässig oder zusammendrückbar, so daß dadurch Hohlräume für den verdrängten Boden vorhanden sind. Darüberhinaus oder auch wahlweise ist der Querschnitt der Absaugleitung sehr groß, so daß er einen großen Hohlraum zur Aufnahme des verdrängten Bodens darstellt. Auch die Hohlräume zwischen den Rippen stellen derartige Aufnahmeräume dar, und schließlich bildet das Absaugrohrllja eine Förderleitung.

In den Fig. 11 bis 14 ist ein Pfahl gezeigt, der in seinen Eigenschaften dem in den Fig. 5 bis 10 gezeigten Aufbau vergleichbar ist und zwar weist er einen Leitungsweg für das abwärts fließende Medium auf, dem ein Leitungsweg für das aufwärts- oder zurückfließende Medium parallel geführt ist. In den Fig. llbis 14 sind diese Leitungen auf sehr einfache Weise hergestellt, indem die beiden Rinnen

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eines Doppel-T-Trägers mit einer Platte abgedeckt sind. Der Pfahl besteht also aus einem Doppel-T-Träger I50, in den zwei Platten I5I eingeschweißt sind, so daß der Träger zu einem Kastenträger wird, der einen mittleren Verbindungssteg 152 hat, wodurch der Doppel-T-Träger in ein Paar parallel zueinander verlaufender Leitungen I54 und I55 verwandelt ist.

An die Leitungswege 154 und I55 sind Schläuche I56 und 157 zum Zuführen bzw. Ableiten der Flude angeschlossen.

Der Hauptunterschied zwischen der Ausführungsform nach den Fig. 5 bis 10 und derjenigen nach Fig. 11 bis 14 besteht darin, daß die Leitungswege in einem einzigen Träger oder Pfahl vereinigt sind. Ein weiterer Unterschied ist darin zu sehen, daß in der Ausführungsform nach den Fig* Il bis 14 die Querströmung von der Zuführleitung zur Rückführleitung lediglich am unteren Ende des Pfahles stattfindet. Das hat den Sinn, daß möglichst viel Flüssigkeit am unteren schwingenden und vordringenden Ende vorhanden ist. Dadurch, daß' am schwingenden Ende besonders viel Flüssigkeit anwesend ist, ist die Transportfähigkeit der Flüssigkeit für das verdrängte Material besonders hoch. Im unteren Ende des > Trägersteges ist vorzugsweise eine Kerbe I58 angebracht. Durch diese Kerbe sind die beiden unteren Abschnitte der

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zwei; Leitungswege 154 und I55 miteinander verbunden, so daß hier eine Art.Hohlraum 159 besteht, in die im ersten Augenblick das losgelöste Bodenmaterial aufgenommen werden kann. Durch diese Kerbe I58 wird ein Hohlraum geschaffen, der dem Hohlraum 18 in der Fig. 1 in etwa vergleichbar ist. Ein derartiger Hohlraum zum Aufnehmen des losgelösten Materials, der sich ganz in der Nähe des soeben gelösten Bodens befindet, hat sich bei solchen Bodenformationen besonders bewährt, die hauptsächlich infolge der Vibrationen des unteren Pfahlendes gegen den Boden fließfähig werden, bevor sie sich mit dem eingepreßten Flüssigkeitsmedium vermischen. Befindet sich eine derartige Aufnahmehöhlung nahe der abzuarbeitenden Bodenfläohe, kann der Strömungsweg klein gehalten werden. Die eingepreßte Flüssigkeit übernimmt außerdem die Funktionen, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 1 bereits beschrieben wurden, indem sie als Verbindungsmedium zwischen dem Pfahl und dem Boden wirkt und außerdem das losgelöste und verschobene Material in die Aufnahmehöhlung einspült und weiterhin in einen Schlamm verwandelt, der durch die Rückflußleitung I55· an die Oberfläche gespült wird. Es ist also wie bei der Ausf-ührungsform nach den Fig. 1 bis 4 eine Höhlung zur Aufnahme des verdrängten Erdreichs geschaffen.

Der in den Fig. 11 bis 14 dargestellte Pfahl wird

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durch einen Schwingungsgenerator 162 in Schwingungen versetzt, der am oberen Ende des Pfahles aufgesetzt ist und dem in den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Schwingungsgenerator entspricht. Der einzige Unterschied dieses Generators gegenüber jenem nach der Fig. 2 besteht darin, daß die Mittelöffnung, die mit Bolzen 41 verspannt wird, nicht rund sondern quadratisch ist. Der Pfahl wird an einem Drahtseil 164 gehalten. Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Luftpolsteraufhängung ist in Fig. 11 bis 14 fortgelassen, da sie nicht in jedem Fall wichtig ist. Sie kann jedoch, wenn dies erforderlich ist, auch hier angesetzt werden.

Indan Fig. 15 und 16 ist wiederum ein zylindrischer Pfahl I70, beispielsweise ein vorgegossener Betonpfahl, dargestellt, in dem eine Durchströmöffnung, hier ein Rohr I7I, das sich in Längsrichtung durch den Pfahl entlang dessen Längsachse erstreckt, eingegossen ist. Das Rohr hat den Vorteil, dais es den Pfahl in Längsrichtung versteift. In der Fig. 16 ist dargestellt, daß das Rohr I7I um ein geringes über das obere Ende des Pfahles 170 vorsteht und daß dieses vorstehende Ende dafür ausgestattet ist, daß abwärts weisende Endstück I72 eines Rohrbogens 173, durch den Flüssigkeit zugeleitet wird, aufzunehmen. An der Stelle 174 ist eine geeignete Dichtung vorgesehen, so daß diese Dichtung 174 mit dem Rohr I7I einen dichten Abschluß bildet, wenn

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der Rohrbogen 17j5 auf das Rohr hinuntergedrückt wird. Der Rohrbogen 173 1st durch ein seitliches Fenster 175, das aus einem Anschlußrohrstück I76 ausgeschnitten ist, welches in den Betonpfahl eingegossen ist, hindurchgeführt.

Das Anschlußrohrstück I76 trägt außerdem den Schwingungsgenerator I77, der genau dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Generator entspricht, und die obere Öffnung des An- ^schlußrohres I76 ist mit einer Verschlußplatte I78 abgedeckt, an welcher Tragvorrichtungen I79 angreifen.

An ihrem unteren Ende mündet die Rohrleitung I7I in eine Materialaufnahmehöhlung I80, die dieselbe Bedeutung hat wie die bereits beschriebene Aufnahmehöhlung in den Ausführungsformen nach den Fig. Ibis 4 und 11 bis 14. Zusätzlich sind im Pfahl Durchflußöffnungen aus dieser Höhlung zu den Seitenflächen des Pfahles vorgesehen. Werden die Durchflußöffnungen I8I in den Fig. 15 und 16 fortgelassen, so ist die Wirkungsweise dieses Pfahles genau gleich derjenigen des in den Fig. 1 bis j5 dargestellten Pfahles, so daß"dazu keine weiteren Erläuterungen nötig sind. Es versteht sich, daß der Schwingungsgenerator, der auf dem oberen Ende des Rohrfortsatzes I76 angebracht ist, seine Schwingungen durch diesen Rohrfortsatz 176 und den Pfahl hindurch nach unten leitet, so daß die ganze Anordnung in Resonanz gerät

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oder auch als starre Körper ohne Resonanz schwingt, was von der Frequenz abhängt, mit welcher der Generator 177 angetrieben wird,und was ohne weitere Erklärung verständlich ist. Wenn die seitlichen Ausflußöffnungen l8l angebracht sind, wird die Flüssigkeit und der in ihr enthaltene Schlamm in den engen Ringspalt zwischen dem Pfahl und der Bohrlochwandung eingepreßt und steigt an der Außenseite des Pfahles entweder bis zur Oberfläche empor oder wenigstens bis in eine poröse oder durchlässige Zone des Bodens oder in einen Bereich, der entweder elastisch oder unelastisch ausgedehnt werden kann, so daß er Platz für den Schlamm bietet.

Fig. 17 zeigt einen Längsschnitt durch einen Pfahl, der demjenigen in den Fig. I5 und 16 soweit gleicht bis auf eine zweite Leitung, die in den Pfahl eingegossen ist. Der Pfahl ist mit 182 bezeichnet, und weist an seinem unteren Ende eine Höhlung I83 auf. An seinem.oberen Ende ist ein Ansatzrohr 184, daß gleich dem Ansatzrohr I76 in den Fig. 15 und 16 ist, aufgesetzt, auf welchem sich der Schwingungsgenerator genau wie jener in der Fig. I5 befindet. Die Leitungen I86 und I87 sind in dem Pfahl nebeneinander eingegossen, und eine dieser Leitungen wird von einem Rohrbogen 188 aus an ihrem oberen Ende gleich jener Leitung

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aus Flg. 16 gespeist, während die andere am obersten Ende des Pfahles sich mit einem Bogen I89 zur Pfahlseite hin öffnet, wo nach Belieben ein Schlauch zur Ableitung angeschlossen sein kann. Auch dieser Pfahl ist nach Belieben mit seitlichen Austrittsöffnungen 190 versehen. Bei dieser Anordnung wird durch öle Leitung 186 Flüssigkeit zugeführt, die Höhlung I83 nimmt das flüssige Erdreich auf, woraufhin es mit der zugeführten Flüssigkeit vermischt wird, wie dies bereits bei früheren Ausführungsformen beschrieben wurde. Wenn dann die Durchflußöffnungen I90 nicht benutzt werden oder zumindest nicht für die Gesamtmenge des Schlamms, strömt dieser durch die Rückflußleitung I87 ab. Ein Teil des Schlamms kann durch die Durchströmöffnung I90 austreten, und es ist dabei von Vorteil, daß Sehlamm in den Raum um den Pfahl eintritt, wo er sieh verteilen und eng um den Pfahl innerhalb des Bohrloches anlegen kann,

Die Fig. 18 und I9 zeigen einen elastischen Metallpfahl 200, der aus einem langen Rohr 201 besteht, in dem sich ein ini Durchmesser kleineres Innenrohr 202 befindet, das mit Streben 20J- abgestützt 3st. Am oberen Ende des Pfahles ist ein Schwingungsgenerator 205 angesetzt, der demjenigen der Fig. 1 bis 3 entspricht. Am Rohr 201 ist nahe dessen oberem Ende eine Zuströmleitung 208 angekuppelt, die ihren Inhalt in den Ringraum zwischen dem Außenrohr 201 und dem

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Innenrohr 202 ergießt, so daß der Ringraum 209 gewissermaßen die Zuströmleitung darstellt.

In die untere Öffnung des Außenrohres 201 sind in Form eines Kreuzes Brecherstäbe 212 eingeschweißt, die zu ihren Unterseiten 215 hin V-förmig zulaufen. Das Innenrohr 202, das als Rückflußleitung dient, endet ein kurzes Stück oberhalb dieser Brecherstäbe 212, so daß der größte Strömungsquerschnitt für die Flüssigkeit im Raum zwischen dem Innenrohr 202 und den Brecherstäben vorhanden ist. Es entsteht also oberhalb der Brecherstäbe eine Ausdehnungszone 215; der Hohlraum zur Aufnahme des verdrängten Bodens befindet sich hauptsächlich' oberhalb der Brecherstäbe in der Zone 215·

Die Hauptaufgabe der Brecherstäbe ist neben der Bildung der Ausdehnungszone 215 darin zu sehen, daß die Stäbe große Erdbrocken, die direkt unterhalb des Pfahles aus der Erde gelöst v/erden, in kleinere Stücke zerbrechen, wo-' durch das Vermischen mit der zugeführten Flüssigkeit und

die Erzeugung eines Schlamms, der durch die Rückflußleitung 202 geführt werden kann, erleidhtert wird. Da die Flüssigkeit im Ringraum 209 zugeführt wird, versucht das verdrängte Erdreich,in den Raum oberhalb der Brecherstäbe einzudringen. In diesem Bereich wird dann das Erdreich von

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der hinzutretenden Flüssigkeit in die Mittelleitung 202 geschwemmt. Der Querschnitt dieser MStelleitung ist groß genug, so daß auch größere Mengen verdrängten Erdreichs fortgeschafft werden können.

In Fig. 21 ist das untere Ende des Pfahles 219 dargestellt, der im wesentlichen dem Pfahl nach den Fig. 18 und 19 gleich ist, der aber einige vorteilhafte Abwandlungen , aufweist, wie im folgenden beschrieben wird. Der Pfahl setzt sich aus einem Außenrohr 220 und einer Innenrohrleitung 221 zusammen, die zwischen sich einen Ringraum 222 bilden, in welchem eine Flüssigkeit abwärts geleitet wird. Die Rohre 220 und 221 sind an ihren unteren Enden mit' einem Treibschuh 224 verbunden. Der Treibschuh 224 hat an seinem unteren Ende denselben Außendurehmesser wie das Außenrohr 220, so daß er eine Verlängerung dessen darstellt, während an seinem oberen Ende 226 sein Außendurehmesser gleich dem Rohrinnendurchmesser ist, so daß er ein kurzes Stück in das Aüßenrohr 220 hineinragt und mit diesem Ende zugleich das Innenrohr 221 , umgibt, so daß er in diesem Bereich den Ringraum ausfüllt. Die im Ringraum abwärts fließende Flüssigkeit tritt durch •Ausflußoffnungen 2JO im Treibschuh 224, die bei 2pl in die sich konisch erweiternde Innenbohrung 2J2 des Treibschuhs münden. In die Mündung 2J2 sind Brecherzähne 2^4 einge-

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schweißt, die die Aufgabe haben, die abgelösten Bodenteile zu zerbrechen und überdies eine plötzliche Querschnittsänderung in der Mündung 232 hervorzurufen. Auf diese Weise ist oberhalb der Zähne ein Hohlraum gebildet, in den das gelöste Erdreich aufgenommen werden kann. Die konisch sich nach oben verengende Eintrittsöffnung 232 bewirkt, daß die Mischung aus abgelöstem Erdreich und Flüssigkeit beschleunigt wird, wenn sie in die Ausflußleitung 221 einströmt.

Fig. 22 zeigt eine Abwandlung der Ausführung nach Fig. 21, in der gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern lediglich unter Hinzufügung eines Index a gekennzeichnet sind. Der Treibschuh 224a unterscheidet sich von jenem aus der Fig. 21 dadurch, daß seine Mündung 232a sich stärker verengt und zu einer Schulter 240 führt, die im Strömungsweg einen Absatz darstellt. An der Schulter 240 muß sich das Material, das in der stark sich verengenden Mündung 232a zusammenpreßt wird, vorbeidrängen, wonach es sich plötzlich ausdehnen kann. Der Raum oberhalb der Schulter 240 wirkt also als erster Aufnahmeraum, etwa in gleicher V/eise wie jener oberhalb der Brecherstäbe oder Brecherzähne der vorangegangenen Ausführungsformen. Diese Ausbildungen haben die Eigenschaft, daß sich in dieser Ausdehnungszone der Druck plötzlich vermindert, kurz nachdem das Erdreich aus seiner Lage in der Erde losgelöst ist.

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Das Erdreich wird also anfangs unter Druck, der vom Pfahl oder den Schuhen an den Enden der Pfähle erzeugt wird, abgelöst. Sofort nachdem das Erdreich beginnt, nach oben zu fließen, gelangt es in eine Zone sehr plötzlicher Ausdehnung wie etwa oberhalb der Brecherstäbe in den Abbildungen 18 bis 20 oder oberhalb der Schulter 240 in der Abbildung 22. Oberhalb der Schulter 240 wird das gelöste Erdreich dann völlig von der Flüssigkeit aufgenommen und kann leicht zur Oberfläche befördert werden.

Der in der Fig. 22 abgebildete Schuh 224a weist außerdem einen größeren Außendurchmesser auf als das Rohr 219a, was bei manchen Bodenformationen von Vorteil ist. Dadurch wird um den Pfahl herum ein größerer Ringspalt erzeugt, wie bereits im Zusammenhang mit der Figo 4 erläutert. Der äußere Ringspalt vermindert die Reibung des Pfahles am Boden und damit den Widerstand gegen das Vortreiben.

Eine weitere Abwandlung gegenüber der Ausführungsform von Fig. 21 ist in der Fig. 23 gezeigt, in welcher das untere Ende des Außenrohres mit 220b und der daran befindliche Schuh mit 224 b bezeichnet ist. Das Rohr 220b kann gleich.jenem in der Fig. 21 sein. Das obere Ende des Schuhes 224b 1st dem des Schuhs 224 aus der Fig. 21 gleich, jedoch

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weist der Schuh statt einer konisch verlaufenden Innenfläche, die in das Rohr 221b hineinleitet, eine gerade Bohrung 250 auf, die ohne Verengung in die Leitung 221b hineinführt, wogegen die Außenseite des' Rohres in einer konischen Fläche 25I an Durchmesser zunimmt. Aus dem Ringraum (siehe Fig. 21) tritt Flüssigkeit durch Leitungswege 2^Ob in die innere Rückflußöffnung 250 ein, die als Bodenaufnahmehöhlung und zugleich als Austrittsöffnung dient, durch die das Wasser in das Erdreich und über die Kante 252 auf die schwingende konische Fläche des Schuhs austritt, wodurch der Boden abgelöst wird.

Bei dieser Ausführungsform verdrängt und verdichtet die konische Fläche 25I den Boden nach außen, worin sie durch die zugeführte Flüssigkeit unterstüzt wird. Der Boden innerhalb der durch die Kante 252 dargestellten Umgrenzungslinie wird nicht derart zusammengedrängt, sondern wird durch Zusammenwirken der Schwingungen mit der zugeführten Flüssigkeit in den Hohlraum 250 zur Aufnahme des verdrängten Erdreichs eingeleitet, wo er noch eingehender mit dem zuströmenden Wasser vermischt wird und dann durch das Innenrohr 221b zur Oberfläche befördert wird.

In den Fig. 2h bis 26 ist die Anwendung der Erfindung bei Spundwänden dargestellt. Sie ist hier bei einer Z-förmi-

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gen Spundwandplatte 300 angewendet; die Spundwandplatte besteht aus einem Mittelsteg JOl, entlang dessen einer Kante ein rechtwinklig abstehender Flansch 502 und entlang dessen zweiter Kante ein ebenfalls etwa im rechten Winkel abstehender Flansch 303* der in die zum Flansch 302 entgegengesetzte Richtung zeigt, verläuft. An den Flanschen 302 und 303 sind Verbindungselemente j5O4 und 305 angebracht, die bei Spundwandplatten allgemein bekannt sind, so daß diese mit weiteren Spundwandplatten, die gestrichelt als 3OO¹ angedeutet sind, auf ihren Längsseiten mittels dieser Verbindungsglieder verbunden werden können. Dies ist allgemein bekannt und be-

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darf keiner weiteren Erläuterung. Die Z-formige Spundwandplatte besteht aus elastischem Material, so daß sie Längsschwingungen entweder in Form von stehenden Resonanzwellen oder aber in ihrer Ganzheit schwingend ausführen kann, wie es in Verbindung mit den vorherigen Ausführungsformen bereits dargelegt ist. Ein Schwingungsgenerator ist im ganzen mit JlO bezeichnet, und sorgt für die Erzeugung der Längsschwingungen, Dieser Generator 3IO ist dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Generator ähnlich mit der Abwandlung, daß die Rotoren 311 und ihre Umlaufbahnen 312 in einem einzigen Element 314 eingebaut sind, im Gegensatz zu dem zweigeteilten Generatorgehäuse der Fig. 1 bis 3. Ein weiterer kleiner Unterschied besteht darin, daß die Luftdüsen 315 zum Antrieb der Rotoren etwas anders angeordnet sind. In allen

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wesentlichen Teilen entspricht jedoch der Generator 310 demjenigen, der in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist. Das Generatorgehäuse ist am oberen Ende einer großen Klammer 520 angebracht, mit welcher der Generator am Mittelteil 301 der Spundwand befestigt ist. Die Klammer 320 weist einen Klammerschenkel 322 auf, der gerippt ist, damit er auf der Spundwand einen festen Sitz bekommt (siehe Fig. 26). Dem Klammerschenkel 322 gegenüber befindet sich ein zweiter Klammerschenkel 328 mit einer Öffnung 329, in der gleitend ein horizontal beweglicher Anpreßzylinder 330 sitzt. Die Vorderfläche des Anpreßzylinders 330 drückt gegen den Spundwandmittelsteg 30I auf der dem ersten Klammerschenkel 322 gegenüberliegenden Seite. Sie kann gleichfalls zur besseren Haftung mit Querrippen 333 versehen sein. Im Zylinder 330 befindet sich feststehend ein Kolben 335* dessen Kolbenstange durch das Hinterende des Zylinders 330 geführt und mittels eines Bolzens 338 im Klammerschenkel 338 befestigt ist. Um die Klammer an der Spundwandplatte zu befestigen, wird in die Zylinderkammer 340 über eine Luftzuleitung 341 Druckluft eingeführt.

Vom oberen Ende der Platte wird durch eine Rohrleitung 344, die auf die Seitenfläche der Spundwandplatte aufgeschweißt ist, Flüssigkeit zur unteren, vordringenden Kante

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345 der Spundwandplatte geleitet. In der Fig. 25 ist dargestellt, daß im Mittelsteg 301 der Spundwandplatte ein V-förmiger Ausschnitt 346 angebracht ist, der dazu dient, die Flüssigkeit auf beide Seiten der Spundwandplatte gelangen zu lassen, und der außerdem die Funktion einer Aufnahme-Öffnung zur Aufnahme wenigstens eines Teils des losgelösten Erdreichs übernimmt. In den Zeichnungen ist weiterhin eine Rückflußleitung 347 für die Flüssigkeit dargestellt. Es ' ist nicht in jedem Fall nötige eine derartige Rückflußleitung 347 anzubringen. Wenn sie be°nötigt wird, soll sie in der dargestellten Form, nämlich auf der der Zuführungsleitung 344 gegenüberliegend©« Seite in der Nähe der zweiten Kante des-Mittelsteges JQl angebrauht-sein. Es ist nicht sehr bedeutungsvoll, an welchem Platz die Rückflußleitung angebracht 1st, so daß sich verschiedene Stellen denken lassen.

Bei der Anwendung wird die Spundwandplatte 300 auf den Boden aufgesetzt und mit einer Kraft belastet, die in diesem Fall durch den schweren Schwingungsgenerator und die Befestigungsklammer dargestellt ist; der Generator wird dann in Betrieb genommen, so daß die Spundwandplatfce in Längsschwingungen gerät. Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn in der Platte stehende Resonanzwellen oder aber eine Resonanz des ganzen Körpers erzeugt wirdj die Platte kann

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jedoch auch ohne Resonanz einfach als ganzes in Schwingung versetzt werden. An ihrem unteren Ende hat eine derartige
Platte 500 eine verhältnismäßig schmale Fläche, an welcher der Boden verdrängt werden muß, obgleich die Gesamtfläche, gelegentlich erheblich sein kann. In leicht verdrängbarem « Boden dringt die Spundwandplatte bereits infolge der durch den Generator erzeugten Schwingungen ein. Bei schwer verdrängbaren Böden wird jedoch durch die Leitung ~$Kk Wasser' zum vordringenden Ende der Spundwandplatte gepumpt, während die Leitung y\K gegenüber dem Boden schwingt. Das Wasser
wird zur Unterkante der Spundwandplatte geleitet, die die
Verdrängungsfläche darstellt, und die Flüssigkeit löst
den Boden an, wird in ihn hineingepreßt und fließt mit dem zu einem Schlamm vermischten Erdreich nach oben. Die Kerbe 346 erleichtert es der Flüssigkeit, von der Rohrleitung j44 auf der einen Seite der Spundwandplatte JOl zur gegenüberliegenden Seite zu gelangen. Außerdem wird in dieser.Kerbe eine kleine Menge verdrängten Erdreichs aufgenommen, und
es kann arylieser Stelle eine besonders gute Durchmischung
mit der Flüssigkeit stattfinden. Es ist erwähnenswert, daß eine Spundwandplatte eine sehir große Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Querschnitt aufweist, so daß die Flüssigkeit und der Schlamm verhältnismäßig leicht entlang der
Oberfläche in Form eines dünnen Films nach oben steigen

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können. In den meisten Fällen genügt der auf diese Weise gebildete Rückflußweg. Der. Schlamm kann also auf diesem Wege entweder völlig an die Oberfläche des Erdbodens gelangen oder sich in durchlässigen Bereichen des Bodens um den Spundwandpfeiler herum absetzen.

In manchen Fällen ist es wünschenswert, wenigstens einen Teil der zugeführten Flüssigkeit durch eine Rückflußleitung yvj abzuziehen, wozu die dargestellte Leitung 547 verwendet wird.

Im Rahmen der Erfindung sind weitere Abwandlungen von den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen, die nicht begrenzend wirken sollen> möglich.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Eintreiben eines langgestreckten Körpers mittels Schwingungen in körnigen Untergrund für Pfahlgründungen und dgl., welcher an seinem Vortriebsende eine gegen den Grund schwingende Endfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche gegen den Grund gedrückt und der Körper derart in Schwingungen versetzt wird, daß seine Endfläche gegen den Grund stößt und in ihm vordringt, daß eine Spülflüssigkeit durch eine Leitung der Endfläche zugeführt wird und daß nahe der Endfläche ein Hohlraum zur Aufnahme von Spülflüssigkeit und mit dieser vermischtem, vom eindringenden Körper verdrängtem Erdreich gebildet wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit zusammen mit dem mit ihr vermischten Bodenmaterial von der Endfläche abgeleitet wird.

   5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit und das mit ihr vermischte Bodenmaterial aus dem Hohlraum abgeleitet wird.

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   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eindringkörper in ein Resonanzsystem eingebzogen wird und mit der Resonanzfrequenz des Systems schwingt.

   5· Verfahren zum Eintreiben eines langgestreckten Körpers wie etwa eines Pfahles, der an seinem vordringenden Ende eine Stoßfläche aufweist, in körnigen Grund mittels Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche auf den Grund aufgesetzt und durch eine gleichbleibende Kraft in Vordringrichtung gedrückt t^ird,· daß das Element dann gegen den Boden schwingt und daß gleichzeitig eine Spülflüssigkeit durch eine Leitung zur Endfläche hin und in einem weiteren Leitungsweg von der Endfläche fortgeleitet wird, wobei der fortleitende Weg eine Höhlung zur Aufnahme von fließfähig gemachtem Erdreich enthält.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum nahe der Stoßflache am vordringenden Ende des Pfahles gelegen ist.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum sich im vordringenden Ende des Pfahles befindet.

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   8. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Eindringkörper in ein Resonanzschwingungssystem eingefügt ist und mit der Resonanzfrequenz des Systems schwingt. _t

   9. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen langgestreckten, hohlen Träger, durch den sich eine Flüssige keitsleitung erstreckt, die einen Teil des Plüssigkeitsweges zur Stoßfläche bildet.

   10. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Rückflußweg der Flüssigkeit von der Stoßfläche an den Außenflächen des Trägers verläuft.

   11. Verfahren nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß für den Rückflußweg von der Stoßfläche eine zweite Flüssigkeitsleitung durch den Träger hindurch vorgesehen ist.

   12. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichn-et, daß die Höhlung zur Aufnahme des fließfähigen Erdreichs Hohlräume im Boden seitlich des Pfahles selbst sind.

   IJ. ■ Verfahren zum Eintreiben eines langgestreckten Körpers .mittels Schwingungen in körnigen Untergrund für Pfahlgrün-

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   düngen und dgl., welcher an seinem Vortriebsende eine gegen den Grund schwingende Endfläche aufweist, wobei der Körper ein Resonanzschwingungssystem enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche gegen den Grund gedrückt wird und der Körper mit der Resonanzfrequenz des Systems schwingt, so daß es in enger Berührung mit dem Untergrund in diesem vorgetrieben wird, und daß während des Schwingens eine Spülflüssigkeit durch eine Leitung direkt der Endfläche zugeführt wird.

   14. Langgestreckter Körper, welcher als Pfahl oder dergleichen mittels Längsschwingungen in körnigen Untergrund eintreibbar ist, gekennzeichnet durch eine unter Schwingungen im Boden vordringende und den Boden verdrängende Endfläche (61) mit dem Pfahl verbundene Elemente, um ihn in die Vordringrichtung zu drücken, weitere Vorrichtungen (40, lj50, 162), um den Pfahl in Längsschwingungen zu versetzen, und eine Leitung (IJ, 154, "1?1), durch welche Spülflüssigkeit zur Endfläche (61) des Pfahles geleitet wird„

   15. Pfahl nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche (61) von der Größe der Querschnittsfläche des Pfahles ist.

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   16. Pfahl nach Anspruch·14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwingungsgenerator (40, IJO, 162) zur Erzeugung der Längsschwingungen in schwingungsübertragender Verbindung an den Pfahl angekoppelt ist und mit der Resonanzfrequenz einer Längsschwingung des Pfahles schwingt,

   17. Vorrichtung nach Anspruch 16; dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsgenerator (40, lj50, I62) ein Generator

   ψ mit umlaufender Masse ist.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Mittel zur Bildung einer Aufnahmehöhlung für Schlamm aus Flüssigkeit und verdrängtem Erdreich, welcher am vordringenden Ende des Pfahles gebildet wird, und Mittel zur Bildung eines Abflußweges für den Schlamm, welcher mit dem Raum um die Pfahlendfläche und mit der Aufnahmehöhlung in Verbindung steht.

   19. Pfahl nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

   am vordringenden Ende des Pfahles eine Kammer (l8, 158* I80, 185) zur Aufnahme des verdrängten Erdreichs vorgesehen ist.

   20. Pfahl nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung (12, 154, 222) innerhalb des langgestreckten

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   Pfahles gebildet ist.

   21. Pfahl nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dai3 im Pfaiil eine Schlammrückführleitung (15S₅ I87) gebildet ist.

   22. Pfahl nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch einen Hohlraum (18, 158, ISO, l8>) zur sofortigen Aufnahme des verdrängten Erdreichs im Pfahl an dessen vordringendem Ende, eine Leitung (12, 154, 222) für eine Spülflüssigkeit, die sich in Längsrichtung durch den Pfahl bis in dessen Hohlraum erstreckt, und eine Rückführleitung (155, I87) zur Ableitung des Sehlamms aus diesem Hohlraum, welche in Längsrichtung durch den Pfahl bis zu einer Ausstoßöffnung (I89) verläuft.

   Pfahl nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leitungen (154, 155; 186, I87) parallel zueinander verlaufen.

   24* Pfahl nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitung (202) konzentrisch innerhalb der anderen (201) verläuft.

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   25· Pfahl nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Pfahlende (62, 224a) seitlich über den Pfahl hinaussteht und dadurch um den.Pfahl herum einen Spalt zwischen Pfahl und umgebendem Boden erzeugt.

   26. Pfahl nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch Rückströmöffnungen (l8l, 190) aus der Aufnahmekammer (I80, I83) zu den Außenwänden des Pfahles.

   27. Pfahl nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch Querstäbe (212) vor der Eintrittsöffnung in die Kammer (215) zur Bildung einer Expansionsζone in der Kammer zwischen den Stäben (212) und dem Eintritt in die Ausströmleitung (202).

   28. Pfahl nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Trennwand (I52) am unteren Ende des Pfahles zwischen den Leitungswegen (154, 155) mit einer gegen den Boden geöffneten Kammer*(15&) zur Aufnahme eines Teils des verdrängten Erdreichs.

   29· Pfahl nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfahl und der mit dem Pfahl verbundene Schwingungsan-

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   reger bei Resonanzfrequenz des Pfahles aufeinander abgestimmt sind.

   30. ■ Pfahl nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rückführleitung (221) für den Schlamm innerhalb der Zuführleitung (220) für die Flüssigkeit erstreckt und am Vortriebsende des Pfahles ein Schuh (224, 224a) vorgesehen ist, welcher mit einer sich nach innen verendenden Öffnung

   (252, 232a) in die Rückführleitung mündet. |

   31. Pfahl nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß

   sich an der Einmündung der Öffnung des Vortriebssehuhs

   in
   (224a) die Rückführleitung (221a) ein erweiternder Absatz

   (240) befindet.

   32. Pfahl nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammrückführleitung (221b) innerhalb der Flüssigkeitszuführleitung (220b) verläuft und am schwingenden Vortriebsende des Pfahles ein Schuh (224b) angebracht ist, der eine mit im wesentlichen parallelen Seitenflächen versehene Bohrung (250) als Einführung in die Rückführleitung (221b) aufweist, während seine Außenflächen"(25I) nach vorn-konisch aufeinander zulaufen und die Verdrängungsfläche darstellen.

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   55· Pfahl nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Pfahl eine Spundwandplatte (300) ist, an deren Seitenfläche eine Leitung (344) zur Zuführung der SpUl flüssigkeit befestigt ist.

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