ArcelorMittal

Support

Einbringen

NEW: Sheet Piling app available for iPad and Android devices

App Store Google Play
Decoration

Einbringen

Das Einbringen von Spundbohlen kann nur unter der Voraussetzung erfolgreich sein, dass die Baustellenbedingungen so gut bekannt sind, dass eine genaue Beurteilung der topographischen und geologischen Bedingungen möglich ist. Nach Festlegung des passenden Spundwandprofils ist die Wahl des geeigneten Gerätes von fundamentaler Bedeutung, um ein erfolgreiches Einbringen der Bohlen unter dem Aspekt der Sicherheit zu gewährleisten.

Die modernen Einbringverfahren lassen sich in drei Kategorien unterteilen: Rammen, Vibrationsrammen und Pressen.

Zum Rammen werden Fallhämmer, Dieselhämmer, doppelt wirkende Hydraulikhämmer und Schnellschlaghämmer eingesetzt.

 

Fallhämmer

Dieser Hammertyp eignet sich problemlos für das Rammen sämtlicher Profilarten bei beliebigen Bodenarten. Dabei wird ein Verhältnis zwischen Hammergewicht und Bohlengewicht plus Rammhaube von  1:2 bis 2:1 empfohlen. Die Hammersteuerungen arbeiten mit großer Genauigkeit, und bei richtigem Einsatz lassen sich mit diesem Hammertyp Wirkungsgrade von 75-80 % erreichen. Der Hammer wird durch ein Stahlseil, Dampf oder Hydraulikdruck in die Fallposition angehoben.

 

Dieselhämmer

Ein Dieselhammer besteht im wesentlichen aus einem Zylinder, einem Kolben und einem Schlagstück am unteren Ende des Zylinders.

Bei einfach wirkenden Hämmern wird der Kolben anfänglich auf eine vorgegebene Höhe angehoben und dann automatisch freigegeben. Der herabfallende Kolben komprimiert die Luft in der Druckkammer und veranlasst die Kraftstoffpumpe, Kraftstoff auf die Oberseite des Schlagstücks zu sprühen. Durch den Aufprall des Kolbens auf das Schlagstück wird der Dieselkraftstoff zerstäubt und entzündet sich in der hochverdichteten Luft. Die so freigesetzte Explosionsenergie schleudert den Kolben nach oben und treibt die Bohle nach unten, wonach der Hammerzyklus erneut beginnt.
 
Dieselhämmer arbeiten besonders gut in bindigen und sehr dichtgelagerten Böden. Unter normalen Baustellenbedingungen wird ein Verhältnis von 1:2 bis 1.5:1 zwischen Kolbengewicht und Gewicht aus Bohle plus Rammhaube gewählt. Die Rammhaube dient zum Schutz des Bohlenkopfes und zur wirksamen Einleitung der Schlagenergie.
 

Hydraulikhämmer

Korrekterweise müsste die Bezeichnung doppelt wirkender Hydraulikhammer lauten.

Diese Art von Hämmern besteht aus einem geschlossenen Zylinder, in dem ein Kolben durch Hydraulikdruck angehoben wird. Bei der Abwärtsbewegung wird der Kolben mit zusätzlicher Energie beaufschlagt, was bis zu einer Beschleunigung von 2 G führt. Der maximale Hub von 1 m entspricht dann einem freien Fall aus einer Höhe von 2 m.
 
Hämmer dieser Art werden für eine maximale Energie pro Rammschlag zwischen 35 kNm und 3000 kNm bei einer Schlagfolge von 50 bis 60 Schlägen pro Minute angeboten. Die elektronische Regelung gewährleistet eine optimale Steuerung des Einrammens der Bohlen, und die Konstruktion ermöglicht die Einbeziehung einer Reihe von Sicherheits-, Überwachungs- und Anzeigegeräten. Die auf die Bohle aufgebrachte Nettoenergie, die bei jedem Rammschlag gemessen und an der Steuertafel angezeigt wird, lässt sich in einem Bereich zwischen dem Maximalwert und 5% des Maximalwertes bzw. noch niedrigeren Werten stufenlos regulieren.
 
Doppelt wirkende Hydraulikhämmer können unter jedem Winkel über und unter dem Wasserspiegel arbeiten und sind sowohl zum Einrammen als auch zum Ziehen von Bohlen geeignet. Unter Standard-Baustellenbedingungen wird normalerweise ein Kolbengewicht gewählt, das in einem Verhältnis von 1:1 bis 1:2 zum Gewicht der Bohle plus Rammhaube steht. Ein schwerer Hammer mit einem kurzen Hub ist dabei vorteilhafter, um die Beschädigung der Spundbohlenköpfe und den Lärmpegel auf ein Minimum zu beschränken.

Bisher ist für die Spundwandrammung der Einsatz von Hydraulikhämmern mit einer Energie zwischen 35 kNm und 90 kNm pro Rammschlag üblich; Hämmer mit einer höheren Leistung gelten als zu schwer.

 

 Schnellschlaghämmer

Bei Schnellschlaghämmern wird der Schlagkolben beim Heben und Fallen durch Druckluft oder Dampf angetrieben.

Die Luft bzw. der Dampf gelangt unter Druck in einen Verteiler mit einem Ventil, das beide Seiten des Schlagkolbens abwechselnd mit Druck beaufschlagt, während die gegenüberliegende Seite mit den Auslassöffnungen verbunden ist.

Beim Herabfallen schlägt der Kolben auf ein flaches, am Zylinder befestigtes und auf dem Kopf der einzurammenden Spundbohle sitzendes Schlagstück. Der Kolben hebt sich unter der Druckeinwirkung erneut und wird dann wieder nach unten auf das Schlagstück getrieben.

Verglichen mit Fallhämmern des gleichen Gesamtgewichts ist der Schnellschlagkolben deutlich leichter. Er macht nur 10-20 % des gesammten Hammergewichts aus, wird jedoch in seiner Wirkung durch die Druckbeaufschlagung (5-8 bar) des oberen Kolbenendes verstärkt.

Diese Hämmer sind für einen maximalen Wirkungsgrad beim Einsatz von Kompressoren in Standardgröße ausgelegt. Bei Hämmern dieser Art wird 90 % der verfügbaren Schlagenergie durch die Einwirkung der Luft bzw. des Dampfs auf den Kolben erzeugt.

 

 Vibratoren

Vibratoren versetzen die Spundbohlen in Schwingungen, um ihnen das Eindringen in bestimmte Bodenschichten zu ermöglichen.

Beim Vibrationsrammen wird grundsätzlich die Reibung zwischen Spundbohle und Boden verringert. Die Schwingungen führen zu einer vorübergehenden Bodenumlagerung im Spundbohlenbereich in Form einer leichten Verflüssigung was eine spürbare Verringerung des Eindringwiderstands zwischen Boden und Spundbohle zur Folge hat. Dadurch ist es möglich, das Profil mittels einer sehr geringen Last, nämlich dem Eigengewicht der Bohle und dem Vibratorgewicht, in den Boden abzuteufen. Der Vibrator erzeugt Schwingungen in einem Vibrationsgehäuse, in dem rotierende Unwuchten durch einen oder mehrere Motoren angetrieben werden. Die Unwuchten drehen mit gleicher Frequenz jedoch in entgegengesetzter Richtung, wodurch die horizontale Komponente der Kraft ausgeschaltet und nur die vertikale Komponente der Kraft wirkt. Die Vibratoren können durch einen Elektromotor, einen Hydraulikmotor oder eine Kombination beider Motoren angetrieben werden.

Unter dem Vibrationsgehäuse sind hydraulische Spannzangen montiert, die zum Einspannen der Profile und zur Übertragung der Schwingbewegungen auf das Profil dienen. Der Kran, an dem der Vibrator aufgehängt ist, muss durch einen Schwingungsisolator aus Gummi oder Federelementen von der Erregerzelle entkoppelt werden. Durch die stufenlos einstellbare Geschwindigkeit der Hydraulikvibratoren kann die Frequenz des Systems an veränderte Bodenverhältnisse angepasst werden.

Im Sortiment der Standardvibratoren beträgt die Frequenz 800 bis 1 800 U/min und die Fliehkräfte erreichen bis zu 5 000 kN. Hochfrequenzvibratoren erreichen bis zu 3 000 U/min. Die erzeugten Bodenerschütterungen schwächen sehr schnell ab und verursachen daher kaum Beeinträchtigungen für die benachbarte Bebauung. Die Eindringleistungen sind im Wesentlichen von den Bodenbedingungen abhängig.

Die neueren Motorengenerationen haben einen vibrationslosen Anlauf und entfalten ihre Vibrationskräfte erst, wenn die Arbeitsfrequenz erreicht ist. Dies bedeutet, dass die Bodenfrequenz mit einer Nullamplitude überwunden wird, was das Erzeugen von Bodenschwingungen beim An- und Auslaufen des Vibrationsvorgangs vermeidet.

 

  Spundwandpressen

Lärm wurde jahrelang als notwendiges Übel beim Einbringen von Spundwänden hingenommen. Bei der Entwicklung von Spundwandpressen als Alternative zu den klassischen Einbringmethoden ging es daher hauptsächlich um Lärmfreiheit.

Diese ursprünglich zum geräuscharmen Einbringen von Spundbohlen entwickelten Maschinen werden heute hauptsächlich wegen ihrer erschütterungsfreien Arbeitsweise geschätzt.

Die Pressen, die besonders für den Einsatz in bindigen Böden geeignet sind, werden hydraulisch betätigt und beziehen den größten Teil ihrer Reaktionskraft aus der Reibung der zuvor eingebrachten Bohlen. Bei Standardsystemen besteht die Maschine aus einem Pressjoch das mit hydraulischen Presszylindern und einem darüber montierten Hydraulikaggregat ausgestattet ist.

Die Spundbohlen werden jeweils zu Tafeln zusammengestellt und die Presse wird per Kran auf die aufgestellten Bohlen gesetzt.

Die Presszylinder werden mit den Bohlen verbunden. Jeweils zwei Kolben werden mit Druck beaufschlagt, während die anderen verriegelt sind. Auf diese Weise lassen sich jeweils zwei Bohlen gleichzeitig über die gesamte Kolbenlänge in den Boden treiben. Nachdem alle Kolben ausgefahren sind, werden alle zusammen wieder zurückgezogen. Hierdurch senkt sich die Presse, und der gesamte Zyklus wiederholt sich.

Diese Pressen können Kräfte bis zu 300 Tonnen entwickeln.

 

Ein weiterer Pressentyp sind selbstschreitende Pressen, welche die Einzelbohlen nacheinander auf ihre Endtiefe drücken. Nach dem Aufsetzen auf die Bohlen arbeiten diese Geräte völlig unabhängig von einem Kran und stützen sich beim Voranschreiten auf den bereits eingebrachten Bohlen ab, deren Reaktionskraft sie nutzen. In begrenztem Umfang sind mit diesem Typ auch Kreiskonstruktionen möglich.

 

Spezialgeräte

Neben den herkömmlichen Rammgeräten gibt es auch zahlreiche Spezialausführungen, die für Sonderanwendungen oder -arbeiten konstruiert sind, wie z.B.:

  • Fallhämmer mit einem aus Stahlfedern oder aus eingeschlossenem Inertgas bestehenden Puffersystem, durch das die Schlagenergie gleichmäßiger und über einen längeren Zeitraum auf die Bohlen übertragen wird.
  • ein Kombisystem zum gleichzeitigen Einpressen und Einvibrieren der Spundbohlen.
  • ein Hydrauliksystem mit extrem schneller Schlagfolge.
  • ein Rammsystem, das Vibration und Schlagrammung vereint.