在土地中产生填充材料柱的填充管及涉及其的装置和方法与流程

根据权利要求1和5的前序，本发明涉及用于利用管体在土地(ground)中产生填充材料柱的填充管，在该管体的较低端部处布置有关闭器件，该关闭器件具有可枢转地联结的关闭翻片，该关闭器件为了将填充管引入土地中，采取关闭位置，在关闭位置中，管体沿向下方向关闭且关闭翻片形成穿透末梢，且在将管体从土地收回时，采取打开位置，在打开位置中，管体沿向下方向打开且可将填充材料从管体供给到土地中，以便形成填充材料柱。

根据权利要求12的前序，本发明还涉及利用以下而在土地中产生填充材料柱的装置：杆，填充管能够沿该杆以基本上竖直的方式移动；和振动驱动件(vibratory drive)，其用于通过振动将填充管安装到土地中。

而且，根据权利要求13的前序，本发明涉及用于在土地中产生填充材料柱的方法，其中，填充管在振动的应用下引入土地中，且在收回填充管时，在填充管的较低端部处的关闭器件打开，且将填充材料供给到土地中，以便形成填充材料柱。

背景技术：

从DE 103 10 727 B4得知一般的现有技术。利用此种填充管，填充材料(诸如混凝土、石灰、砂砾、沙、碎石或干砂浆)可被引入软的或不可移位的土地中。以此方式，在土地中产生基本上竖直的柱状体。

这种填充材料柱可用于稳定且提高建筑土地的负载承受能力。

与钻孔桩(其中挖掘的土地材料堆积在其中)不同，可有效地且以低成本产生填充材料柱。

利用一般的填充管，填充材料柱具体而言可以以逐步的方式在具有高密实度的情况下产生。首先，使用振动器将填充材料管引入土地中。一个管端部由两个关闭翻片关闭，这两个关闭翻片在关闭状态中形成穿透末梢。在将填充管引入直到最终深度之后，收回填充管，由此关闭翻片枢转打开，从而释放管开口。然后可将第一填充量引入土地中。通过随后再次降低填充管，两个关闭翻片通过摩擦力的作用而关闭，以便具有关闭的开口的填充管能够压紧引入的第一填充材料量。然后，再次升起填充管，由此关闭器件由于在管内侧存在的填充材料而再次打开，且因此另一量的填充材料可被引入土地中的洞中。可重复该过程，直到填充材料柱完成。

从当前技术已知的具有可自身朝里和朝外折叠的较低关闭器件的填充管对于小和中尺寸的柱直径可非常良好地工作。然而，在较大的柱直径的情形中，可在填充管的打开和关闭期间出现问题。这可对结构和稳定性具有消极的影响。

技术实现要素：

本发明基于提供用于在土地中产生填充材料柱的填充管以及装置和方法的目标，通过其，在更大直径的情形中也可以以高品质水平产生填充材料柱。

根据本发明，通过具有权利要求1和权利要求5的特征的填充管且分别通过具有权利要求13的特征的方法来实现该目标。在从属权利要求中陈述本发明的优选实施例。

根据本发明的用于在土地中产生填充材料柱的填充管的特征在于，关闭器件具有至少一个支撑元件，该至少一个支撑元件在管体的较低端部处布置在中央区域中，且在于在关闭位置中关闭翻片靠在支撑元件上。

本发明的基本概念在于以下事实：用于较低管开口的关闭器件和关闭元件不是仅通过关闭翻片形成的。根据本发明，提供至少一个支撑元件，其在关闭位置中至少在中央区域中支撑关闭翻片。因此，由关闭翻片吸收的相当大的力不再必须仅由它们和由必要的成形承受。一个或若干个支撑元件的提供因此允许在关闭翻片的设计中的更大的自由度。因此，可提供大得多的填充管直径以及偏离圆形形状的填充管形状。

基本上，该至少一个支撑元件可由处于关闭位置的关闭翻片完全地覆盖。然而，该至少一个支撑元件最好以以下方式布置：使得其一部分在关闭位置中暴露，且自由表面形成填充管的穿透末梢的一部分。这使得可能甚至在更大的填充管直径的情形中以更小的尺寸设计关闭翻片，由此，使得关闭器件的更可靠的向外折叠和向内折叠成为可能。

根据本发明实现特别稳定的实施例变型，其中，支撑元件设计为梁形条，该梁形条跨过管体的较低端部横向地延伸，且固定在管体的两侧上。该支撑元件还可为基本上由两个交叉的梁形成的交叉形条。

根据本发明，可实现备选和同等地稳定的实施例，其中支撑元件设计为中央轴，该中央轴经由交叉支柱(cross-brace)固定在管体上。可以以柱形或锥形的方式设计该轴。在顶部区域中，该轴可经由径向地延伸的交叉支柱而固定在管体的内侧上。最好出于该目的提供三个或更多个交叉支柱。

本发明的另一优选实施例变量在于以下事实：支撑元件具有至少一个竖直端部，该至少一个竖直端部为逐渐变细的。竖直端部可为朝管体对准的较高的逐渐变细的端部。这种逐渐变细使填充材料能够良好地流经该支撑元件。备选地或附加地，逐渐变细的竖直端部还可为朝土地对准的较低端部。在此情形中，该逐渐变细优选地设计为使得支撑元件的逐渐变细的(具体而言锥形的)表面刚好并入关闭翻片的外部表面中，以便给出穿透末梢，该穿透末梢允许填充材料管到土地中的可能的最有效的引入。该支撑元件可形成实际的末梢，该末梢必须吸收在引入土地中期间的最高的力。结果，关闭翻片被关闭。

根据本发明，备选地实现在开头陈述的目标，其中，关闭器件具有三个或更多个关闭翻片，关闭翻片布置成以便围绕管体的较低边缘的外围分布。

通过三个或更多个关闭翻片的布置，与仅具有两个翻片的布置相比，实现相应的关闭翻片的减小的表面。根据本发明的发现，在增大的翻片尺寸的情况下，翻片的可靠打开和关闭变得更困难。通过布置多个关闭翻片，使各关闭翻片的可靠的打开和关闭动作成为可能。甚至在更大的填充管直径的情形中，这也允许安全的打开和关闭，且因此允许填充材料柱的一致地良好的结构。而且，施加在各关闭翻片上的负载随着其数量而减小。这保护关闭器件，且提高填充材料管的服务寿命。

还可特别地与至少一个支撑元件的前述布置结合地提供根据本发明的三个或更多个关闭翻片的布置。

本发明的优选实施例在于以下事实：提供四个关闭翻片。以此方式，可实现关闭翻片的围绕外围的特别均匀、对称的负载分布。

基本上，可由各种不同材料以不同的方式生产关闭翻片，特别是通过铸造。根据本发明的另一发展，实现特别经济的实施例，其中，关闭翻片由钢片形成。可通过形成基础金属片来设计关闭翻片，或将其设计为由若干个金属片部分组成的焊接构造。钢片设计是特别稳定的，且可以以低成本生产。

基本上，关闭翻片可能各自经由若干个连结销可枢转地联结至管体。优选实施例在于以下事实：关闭翻片各自经由连结销可枢转地连接于管体。结果，减少了制作中涉及的努力和费用。尤其由于若干个关闭翻片的量，减小单独的关闭翻片的尺寸是可能的。结果，还降低所施加的力，从而使得能够仅利用一个单个连结销而联结在管体上。

根据本发明，填充管可基本上具有任何期望的横截面形状。管体最好设计为柱形管，该柱形管一般可以以低成本作为标准元件生产。为了生产具有特别高的负载承受能力的填充材料柱，本发明的优选实施例在于以下事实：管体在横截面方面具有椭圆形或有角的设计。在有角设计的情形中，具体而言，可规定正方形、矩形或多边形形状。还可规定偏离圆形形状的其他形状，诸如具有若干个部分圆弧的苜蓿叶形状。

根据本发明的另一发展，特别优选的是，管体的直径等于0.5 m或更大。特别是在具有1 m和更大的大管直径的情形中，相当大的负载作用在关闭器件上，以便多个关闭翻片的布置证明是特别有利的。通过这，单独的翻片和枢转接头的负载保持为有限的，以便确保可靠的打开和关闭。

在根据本发明的填充管的另一实施例中，有利的是提供具有扩大的直径的漏斗区域，该漏斗区域布置在管体的较高端部处。漏斗区域用于更容易地填充填充材料，该填充材料具体而言可为混凝土、石灰、砂砾、沙、碎石、干砂浆或不同类型的散装材料。根据管体的横截面形状，漏斗还可在横截面方面为椭圆形或有角的设计。

关于用于在土地中产生填充材料柱的装置，根据本发明实现在开头陈述的目标，其中，提供如上所述的根据本发明的填充管。该装置可具有运载器具，更具体而言为具有杆的履带式车辆，填充管能够沿该杆以基本上竖直的方式移动。作为运载器具使用，具体而言可由所谓的振动器制成，振动器可例如用于通过振动将板桩(sheet pile)安装到土地中。

本发明还包括用于在土地中产生填充材料柱的方法，其中，填充管在振动的应用下引入土地中，且在收回填充管时，在填充管的较低端部处的关闭器件打开，且将填充材料供给到土地中，以便形成填充材料柱，其中，根据本发明使用前述填充管。

该方法使得能够在土地中产生具有特别高的负载承受能力和密实度的填充材料柱，包括具有大直径且偏离圆柱形状的那些。

附图说明

在下面借助于在附图中示意地例示的优选实施例来更详细地描述本发明，在附图中示出：

图1a是从根据本发明的第一填充管上面上的俯视图；

图1b是根据本发明的第一填充管的较高部分的示意侧视图；

图1c是根据本发明的第一填充管的管体的横截面视图；

图1d是具有处于打开位置的关闭器件的根据本发明的第一填充管的较低部分的示意侧视图；

图1e是处于该关闭器件的关闭位置的根据图1d的示意侧视图；

图2a是从根据本发明的第二填充管上面上的俯视图；

图2b是根据本发明的第二填充管的较高部分的示意侧视图；

图2c是根据本发明的第二填充管的管体的横截面视图；

图2d是根据本发明的第二填充管的较低部分的示意侧视图，该第二填充管具有处于打开位置的关闭器件；

图2e是处于该关闭器件的关闭位置的根据图2d的示意侧视图。

具体实施方式

可从图1a到1e的在局部截面且倾斜的视图中理解根据本发明的第一填充管10。根据本发明的第一填充管10具有管体12，管体12具有椭圆形的管横截面。在管体12的较高端部区域中，提供漏斗区域14，漏斗区域14朝上锥形地变宽且具有椭圆形的接收区段。漏斗区域14用于接收且填充填充材料，以形成填充材料柱。具体而言，填充材料为可浇注的介质，诸如沙、砂砾、石灰、混凝土等。

在管体12的较低端部处，布置具有两个关闭翻片22的关闭器件20。关闭翻片22各自经由枢转接头26而联结至管体12。枢转接头26各自具有接头销28，接头销28相对于管轴线横向地对准，且相应的壳形关闭翻片22可围绕其枢转。

在管体12的较低开口的中央区域中，布置梁形支撑元件30，梁形支撑元件30突出超过管体12的较低端部。支撑元件30设计为梁形条32，其穿过椭圆形管体12横向地延伸且固定，具体而言用螺钉固定在管体12的内侧上或焊接至其。通过梁形条32，管体12的较低开口被分成两个侧向开口区域。

在图1d中，关闭器件30示为处于打开位置，在其中，关闭翻片22释放管体12的较低开口，且通过重力而垂下。在该位置中，在引入之后，具体而言，在通过振动到土地中来安装填充管10之后，可经由打开的关闭器件20将填充材料供给到土地中，以便形成填充材料柱。为了可浇注的填充材料的可靠流出，以朝上逐渐变细的方式设计支撑元件30的较高竖直端部34。

在图1e中，关闭器件20被描绘为处于关闭位置，在其中，关闭翻片22被径向向内折叠，且刚好靠在中央支撑元件30上。与所述中央支撑元件30一起，其较低竖直端部36以朝下逐渐变细的方式设计，关闭的关闭翻片22因此形成穿透末梢24。通过将填充管10简单地朝下压入土地中，关闭翻片22由于与周围土地的现有摩擦力而被向内朝支撑元件30压且被保持在关闭位置中，以形成穿透末梢24。

在填充管10的收回和升起期间，弧形的关闭翻片22由于被向上收回时的摩擦力且由于它们的重量而再次枢转到根据图1d的打开位置中。

结合图2a至2e，例示根据本发明的第二填充管10。管体12和漏斗区域14的结构对应于依照图1的根据本发明的第一填充管10。

与第一实施例不同，提供不同的关闭器件20，其具有总共四个关闭翻片22、23。除了壳形关闭翻片22之外，沿管体12的椭圆形侧部提供两个另外的侧向关闭翻片23。关闭翻片22、23在各情形中通过枢转接头26固定在管体12的较低端部处，使得它们成对地与彼此相反地放置。因此，通过如图2e所描绘的四个关闭翻片22、23专门地形成向下朝土地逐渐变细的穿透末梢24。其中，两个侧向关闭翻片23触碰彼此，而两个壳形关闭翻片22在关闭位置中间隔开，且靠在侧向关闭翻片23上。调节由钢片形成的关闭翻片22、23的形状，使得它们在根据图2e的关闭位置中刚好靠在彼此上，以便形成穿透末梢24。

因为关闭机构分散在多于两个的关闭翻片22、23上，所以存在于单独的关闭翻片22、23上的负载保持为有限的，且甚至在更大直径的管体12的情形中，分别仅通过关闭翻片22、23的重量力和通过与周围土地的摩擦来确保关闭器件20的可靠的打开和关闭。