打桩装置及驱动进入地面中的方法与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于将驱动材料驱动进入地面中的打桩装置，该打桩装置具有打桩动力单元和柔性固定元件，该打桩动力单元以可竖直移动的方式布置并且具有用于夹紧和保持驱动材料的夹紧装置，该柔性固定元件特别是固定链，驱动材料在夹紧之前可以利用该柔性固定元件连接至打桩动力单元。

本发明此外涉及一种根据权利要求9的前序部分所述的用于将驱动材料驱动进入地面中或从地面抽出驱动材料的方法，其中，为了驱动进入，驱动材料借助于夹紧装置被夹紧并保持在打桩动力单元上，并且驱动材料借助于柔性固定元件、特别是固定链连接到打桩动力单元。

背景技术：

从de3602609a1中可以得到一种通用的打桩装置和一种通用的方法。在该已知的方法中，例如在地面上处于水平布置的板桩最初使用链锚固松散地固定在振动装置上。固定链被引导通过桩的上端区域中的通孔并固定在振动装置上。通过振动装置沿杆的向上运动，板桩被链锚固保持并被向上拉动，直到板桩被大致垂直地定向并悬置在固定链上。然后，振动装置向下移动一定量，直到板桩的下端搁置在地面上并且板桩的上端进入振动装置的在两个夹爪之间的接收槽。随后，将板桩在振动装置上夹紧在两个夹爪之间，使得然后可以使用振动装置将夹紧的板桩竖直地驱动或冲击驱动到地面中。然而，在该过程中，可能发生的是，板桩在被接收在接收槽中之前从竖直方向倾斜。

在完成基础施工措施时，通常需要或期望将板桩再次从地面取出。为此，也可以使用已知的打桩装置，在这种情况下，在抽出板桩之前，还引导固定链穿过板桩上的通孔，从而将板桩附加地固定在振动装置上。在此之前或之后，桩的上端再次被夹紧，并使用振动装置通过振动而从地面被抽出。在此，固定链用作附加的机械跌落保护，以防止桩例如在液压夹紧装置失效的情况下不受控制地跌落到地面。

打桩装置的类似布置从us5,332,047中已知。在该已知的装置中，桩形驱动材料被驱动进入地面中，在这种情况下，固定链也可以布置在驱动材料和打桩装置之间。由于驱动材料的不同形状和尺寸的多样性，尤其是在板桩的情况下，适应相应的尺寸可能是有问题的。

从de102010023216a1中可以得到具有锤头的打桩装置，其中附加地提供了用于夹紧桩形驱动材料的夹紧器。该夹紧器包括两个夹紧爪，利用该夹紧爪可以沿着侧向边缘夹紧和保持驱动材料。

技术实现要素：

本发明基于提供一种用于将驱动材料驱动进入地面中的打桩装置以及相关方法的目的，通过该打桩装置和相关方法，使得能够特别高效且可靠地处理驱动材料。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的打桩装置和通过具有权利要求9的特征的方法来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中陈述。

根据本发明的打桩装置的特征在于，设置有按压元件，该按压元件以相对于打桩动力单元可移位的方式被支撑，并且设计成在夹紧之前将按压力施加到驱动材料的向上定向的前表面上。由于按压元件作用于驱动材料的向上定向的前表面上，所以按压元件的位置和尺寸很大程度上与驱动材料的侧向尺寸无关，并且在更换驱动材料时不必特别地适配。

通过本发明，使得驱动材料的特别安全的处理成为可能。特别地，本发明防止了作业事故，在作业事故中，不适当固定或不正确夹紧的驱动材料使其自身与打桩动力单元脱离并跌落到地面。长度可以超过10m且重量达到一吨或更重的板桩的脱离和跌落会导致在施工现场发生严重事故，包括人身伤害和材料损坏。

根据本发明，确保了驱动材料在夹紧装置中的牢固夹紧。本发明基于这样的发现，即在提升驱动材料期间，柔性固定元件被张紧，直到驱动材料竖直地对准并放置在地面上。当打桩动力单元向下移动并且驱动材料的上端被引入到夹紧装置中时，柔性固定元件上的张力被移除。因此，在被带入夹紧装置上的夹紧位置之前，在可能持续几秒的一定时间段内，没有竖直定向的驱动材料的位置固定。所述驱动材料然后可以从竖直位置倾斜，从而阻碍或完全阻止到夹紧装置中的正确引入。实际上，倾斜驱动材料可以被柔性固定元件捕获。然而，驱动材料然后必须通过打桩动力单元的向上运动而再次对准，并且必须重复进入夹紧装置中的穿入过程，这意味着附加的时间花费。此外，当捕获倾斜驱动材料时，柔性固定元件受到相当大的应力和对应的磨损。例如，在固定链的维护不足的情况下，存在其断裂并且驱动材料不受控制地跌落的风险。

根据本发明，提供了一种以相对于打桩动力单元可移位的方式被支撑的按压元件。因此，在释放柔性固定元件的张力之前，按压元件可以朝向驱动材料移动，并且在借助于夹紧装置夹紧之前，当打桩动力单元向下移动以进行夹紧时，通过施加限定的按压力将其保持在竖直位置中。因此，驱动材料可以可靠地保持在竖直位置中。在该竖直位置，通过打桩动力单元的简单向下运动，使得能够将驱动材料牢固地引入到夹紧装置中。这允许在固定元件不受到巨大应力的情况下将驱动材料高效且牢固地夹紧在打桩动力单元上。

本发明的优选实施例在于，按压元件设计有通道，当按压元件抵接时，通过该通道，能够实现通过夹紧装置对驱动材料的夹紧。因此，按压元件不覆盖驱动材料的整个上部区域。实际上，通过通道，驱动材料的部分区域保持未被覆盖，其中驱动材料然后借助于具有至少一个可移动夹爪的夹紧装置夹紧在打桩动力单元上。

基本上，按压元件可以具有任何选择的设计，以便实现该功能。优选的实施例在于，按压元件具有叉形设计。通过叉形的按压元件，可能的是，几乎与驱动材料的尺寸和形状无关的，驱动材料、特别是板桩可以在其外部区域中通过竖直力被可靠地向下按压，而夹紧装置可以将驱动材料可靠地夹紧在其上端上的中心区域中。

在本发明的进一步改进中，按压元件设计成使得除了整个按压单元的移位能力之外，按压到驱动材料上的按压臂也在水平面中可调节，从而允许驱动材料的上端水平地转动和/或移位。这使得能够特别容易和可靠地对准驱动材料，使得打桩动力单元的夹紧装置可以在所述驱动材料上方移动并可靠地夹紧驱动材料。为此，本发明利用了以下发现，即，诸如板桩的可以具有10m或甚至更长的长度的长驱动材料本身具有这样的柔性，使得如果下端被按压到地面上并且在某种程度上被固定就位，则上端也可以被转动或移位。因此，夹紧过程以快速、安全和可靠的方式进行，由此使得有效的操作成为可能。

为了施加所需的按压力，按压元件基本上可以以任何合适的方式朝向驱动材料移动并按压在其上。根据本发明的进一步改进，尤其有利的是，所述按压元件借助于布置在所述打桩动力单元和所述按压元件之间的定位缸而可移位。优选地，定位缸被液压驱动，并且特别地被设计为双作用液压缸。

按压元件可以以任何选择的方式被可移位地支撑。根据本发明的变型，尤其有利的是，所述按压元件可沿着布置在杆或打桩动力单元上的线性引导件移位。当布置在竖直杆上时，按压元件特别能够沿着同一线性引导件移位，打桩动力单元的工作滑板也能够沿着该线性引导件沿着杆移位。替代性地，在打桩动力单元本身上可设计线性引导件，该线性引导件向下定向，并且按压元件以可移位的方式沿该线性引导件被支撑。在这种情况下，线性引导件可以优选地设计成一个或多个柱形引导件。如果打桩动力单元自由地悬置在绳索上，则打桩动力单元上的这种线性引导件证明是特别有利的。

打桩动力单元用于借助于振动或脉冲将特别是桩、梁或板桩的驱动材料驱动进入地面中的目的。为此，优选的是，打桩动力单元被设计为具有可旋转不平衡元件的振动器或设计为具有能够以线性可逆方式驱动的脉冲元件的打桩锤。振动器可以具有一对或几对可旋转的不平衡元件，为了产生定向的不平衡力，它们以已知的方式相对于彼此可调节地支撑。替代性地，打桩动力单元可以是打桩锤。在此，驱动运动可以引起冲击脉冲，其中可逆驱动的脉冲元件撞击冲击表面。替代性地，脉冲元件也可以以可逆方式被驱动而没有冲击接触，使得产生目标振动运动并将其传递到驱动材料。

根据本发明的进一步发展，通过提供测试单元实现了操作安全性的提高，该测试单元设计成确保柔性固定元件附接在驱动材料和打桩动力单元之间。通过建立特别是电接触，该测试单元可以在驱动材料运动之前就确定柔性固定元件是否特别地连接到打桩动力单元上的一个或两个锚固点。尤其是当从地面抽出驱动材料时，确保了在没有将驱动材料附加机械固定在打桩动力单元上的情况下不进行该过程。

在根据本发明的打桩装置的另一实施例中，有利的是，提供了一种移动运载工具，杆布置在该移动运载工具上。特别地，运载工具可以具有履带行走装置，在该履带行走装置上支撑有具有竖直杆的可旋转上滑架，特别是具有支撑绳索的伸缩导杆或悬臂。

根据本发明的方法的特征在于，提供了一种按压元件，该按压元件相对于打桩动力单元朝向驱动材料移位，并且在这样做时，按压力被施加到驱动材料的向上定向的前表面上。

根据本发明的方法特别可以通过先前描述的打桩装置来实施。由此可以实现前面描述的优点。

本发明的优选方法变型在于，驱动材料由按压元件保持在夹紧位置中，随后，打桩动力单元朝向驱动材料移动，并且驱动材料借助于夹紧装置夹紧并保持在打桩动力单元上以便驱动进入（driving-in）。通过按压元件，将按压力施加到驱动材料上，使得驱动材料固定在竖直位置中并且在柔性固定元件被分离或释放张力之前不能翻转。在该位置中，当夹紧装置通过打桩动力单元的向下运动而已经运动就位时，然后可以通过夹紧装置对驱动材料进行有效、可靠且仔细的夹紧。随后，可以进行驱动进入。

该方法以优选的方式进一步这样改进，即，随后为了驱动进入，将所述按压元件释放并且与所述驱动材料间隔开。特别地，按压元件可以通过定位缸从按压位置移动回到备用位置，在备用位置中，按压元件与驱动材料间隔开。然后，打桩动力单元可以投入运行，使得驱动材料然后可以被驱动到地面中，而不会有直接应力施加在按压元件上。

根据本发明的方法的进一步发展，优选的是，借助于按压元件调节驱动材料的位置并使其进入夹紧位置中。在此，按压元件本身可以横向于竖直移位轴线可调节到一个或多个运动方向上，由此通过按压元件实现驱动材料的一定的对准。替代性地，在按压元件本身上可以布置不同的可调节的部件或部分，其可以相对于按压元件的基底载体调节，以用于驱动材料的对准。

本发明的另一有利的方法变型在于，在通过按压元件将按压力施加到驱动材料上的情况下，打桩动力单元采取测试位置，在该测试位置中，驱动材料与打桩动力单元之间的柔性固定元件被张紧，并且测试单元确定柔性固定元件是否位于驱动材料与在测试位置中的打桩动力单元之间。

在该方法变型中，可以通过打桩装置自动地确定的是，柔性固定元件、特别是固定链是否附接在驱动材料和打桩动力单元之间以用于附加的位置固定和事故保护。在驱动材料被按压元件保持在竖直位置中的情况下，打桩动力单元可以在该位置中向上移动，并且一方面固定在驱动材料上而另一方面固定在打桩动力单元上的柔性固定元件可以被张紧。如果固定元件被适当地固定，则在打桩动力单元向上运动期间，通过张紧的柔性固定元件在将驱动材料保持在竖直位置中的按压元件与打桩动力单元之间形成张力。这例如可以通过位于所述按压元件上的压力或力测量装置、例如所述按压元件或所述打桩动力单元的定位缸来确定。

在达到一定的张力值时，因此可以通过测试单元或评估单元可靠地确定柔性固定元件被正确地固定。然而，如果没有建立这种张力，则这可以被认为是柔性固定元件没有被固定或没有被正确固定的指示。测试可以在驱动进入前或在驱动材料的抽出之前或抽出之后由测试单元实施。在测试期间，施加限定的测试力，通过该测试力，柔性固定元件不被过分张紧。

根据本发明的方法的实施例变型，规定如果确定在驱动材料和打桩动力单元之间没有柔性固定元件，则测试单元发出警告信号。特别地，警告信号可以光学地和/或声学地发送给机器操作者，或者也可以发送给打桩装置的周围区域。特别地，在这种情况下，驱动材料由在夹紧状态下被阻挡的夹紧装置保持。

根据本发明的进一步发展，优选的是，如果确定在驱动材料和打桩动力单元之间没有柔性固定元件，则测试单元防止驱动材料的驱动进入或抽出。例如，只有当附接了缺失的固定元件时才能继续驱动进入。特别地，在缺少柔性固定元件的情况下，可以维持对驱动材料的按压力，直到在预定的安全程序之后确保了驱动材料的充足位置固定或者清除了由未固定的驱动材料导致的人员的潜在危险区域为止。

附图说明

下文通过在附图中示意性地示出的优选实施例进一步描述本发明，在附图中示出了：

图1是具有竖直杆的打桩装置在接收驱动材料时的示意性侧视图；

图2是根据本发明的打桩装置在提升驱动材料时的示意性详细视图；

图3是根据本发明的图2的具有竖直布置的驱动材料的打桩装置的示意性详细视图；

图4是图2和图3的打桩装置在夹紧驱动材料时的示意性详细视图；

图5是根据图2至图4的打桩装置在释放按压元件时的示意性详细视图；

图6是根据本发明的且根据图2至图5的打桩装置在测试位置中的示意性透视图；

图7是根据本发明的按压单元的放大详细透视图；

图8是根据本发明的具有打桩动力单元的绳索悬置装置的另一打桩装置的示意性侧视图；

图9是图8的在夹紧驱动材料且按压元件处于抵接时的打桩动力单元；以及

图10是图9的打桩动力单元，其中，按压元件被撤回。

具体实施方式

结合图1解释打桩装置10的基本构造。打桩装置10具有包括履带行走装置13的移动运载工具12。在履带行走装置13上，以可旋转的方式支撑有上滑架14。上滑架14以通常已知的方式具有操作员驾驶室以及打桩装置10的动力单元。在所示实施例中设计为伸缩导杆的杆18通过调节机构16以可调节的方式支撑在上滑架14上。在杆18的以基本竖直方式定向的前侧上，布置有线性引导件19，打桩动力单元20以可线性移动的方式沿该线性引导件被支撑。在所示的实施例中，打桩动力单元20设计成振动器，在该振动器的壳体中支撑有旋转驱动的不平衡元件。

为了接收驱动材料5，驱动材料特别可以是板桩或钢梁，打桩动力单元20沿着杆18移位到图1中所示的下部接收位置中。借助于特别是作为固定链的柔性固定元件30，驱动材料5最初在打桩动力单元20的下端处连接到接收部件22。柔性固定元件30可以被引导穿过在驱动材料5上的固定孔6。柔性固定元件30以通常已知的方式通过锁固定在接收部件22上。

为了提升和夹紧桩形驱动材料5，打桩动力单元20经由未示出的绳索驱动器或液压缸利用线性引导件19沿着杆18向上移位，如图2中示意性地示出的。由于驱动材料5经由柔性固定元件30连接到打桩动力单元20的接收部件22，驱动材料5从根据图1的水平位置被提升并被拉入竖直位置。具有至少一个液压可调夹爪的夹紧装置24以通常已知的方式位于接收部件22上。此外，根据本发明，在打桩动力单元20的下部区域中，布置有根据本发明的按压单元40，其具有处于备用或撤回位置中的按压元件42。在该备用位置中，按压元件42位于接收部件22和夹紧装置24上方。

发生打桩动力单元20与悬置的驱动材料5的向上运动，直到杆状驱动材料5已经被竖直地提升或竖立，其中驱动材料5的下端搁置在地面上。在图3中所示的该位置中，位于竖立的竖直驱动材料5和打桩动力单元20之间的示意性示出的柔性固定元件30被张紧。在该位置中，利用张紧的柔性固定元件30，驱动材料5的竖直位置被固定。为了保持该固定位置，根据本发明，借助于未示出的定位缸，使按压单元40的按压元件42相对于打桩动力单元20向下移位，直到按压元件42的下接触区段43抵靠驱动材料5的上前表面7，从而以限定的按压力将驱动材料5向下按压在地面上。在该位置中，竖直定向的驱动材料5通过在压力下抵接的按压元件42而定位地固定，如图3中所示。这种位置固定或跌落保护与驱动材料5的宽度或侧向轮廓无关。

如图4中所示，在按压元件42抵靠驱动材料5的情况下，打桩动力单元20现在可以相对于按压元件42向下移位，由此驱动材料5的上端区域被引入到具有倾斜引入表面的接收部件22中。随后，通过横向于竖直方向定向的夹紧装置24的液压夹紧缸，驱动材料5可以被牢固地夹紧在打桩动力单元20上。在打桩动力单元20沿着线性引导件19向下运动期间，柔性固定元件30的张力被释放，同时驱动材料5仍通过在压力下抵接的按压元件42而保持在竖直位置中。总之，根据本发明，因此，能够实现将驱动材料5可靠地引入到接收部件22中以及通过打桩动力单元20的夹紧装置24进行夹紧。

根据图5，按压元件42现在可以再次沿着杆18的线性引导件19在向上方向上相对于打桩动力单元20移位，并且因此从驱动材料5的上前表面7释放。这样做时，驱动材料5仍然被打桩动力单元20的夹紧装置24夹紧，并且由此固定就位。在叉形按压元件42已经通过移动回到撤回备用位置而与驱动材料5间隔开之后，现在可以开始实际的打桩过程。在此，打桩动力单元20内部的旋转不平衡单元以通常已知的方式设置成旋转，由此产生目标的、向下定向的不平衡力。通过打桩动力单元20的同时向下运动，细长的驱动材料5因此可以被驱动到地面中。在驱动到地面中之后，柔性固定元件30再次与驱动材料5分离，使得新的驱动材料5可以随后被打桩装置10接收，且打桩过程可以重复。

相反地，借助于打桩装置10，也能够执行从地面抽出驱动材料5。在此过程中，从地面突出的驱动材料5的上端由打桩动力单元20的夹紧装置24夹紧，其中，出于工作安全的原因，柔性固定元件30同时或以时间延迟附接在打桩动力单元20的接收部件22与驱动材料5之间。特别地，通过产生目标振动，因此可以通过打桩动力单元20的向上运动而可靠地从地面抽出驱动材料5。然后，夹紧装置24被释放，使得驱动材料5再次经由柔性固定元件30单独地连接到打桩动力单元20。

出于工作安全的原因，重要的是，在夹紧装置24的释放期间，确保驱动材料5实际上仍经由柔性固定元件30固定到打桩动力单元20，如图6中说明性地示出的。

为了可靠地验证，在根据本发明的打桩装置10中为未示出的测试单元进行了这种规定。由此，在释放夹紧装置24之前，按压单元40的叉形按压元件42相对于打桩动力单元20从撤回备用位置沿向下方向移位，直到按压元件42抵靠驱动材料5的上前表面7。由此，按压元件42在向下的方向上将限定的保持力施加到驱动材料5上，使得其固定在竖直位置中。现在，夹紧装置24可以被释放，并且打桩动力单元20可以向上移位限定的距离和/或以限定的缩回力移位，直到柔性固定元件30再次达到张紧状态。在正确地附接的柔性固定元件30的情况下，在该过程中建立限定的张力，该张力可以借助于测试单元建立。

如果存在对应的张力，则这是柔性固定元件30被适当地附接的清楚指示，并且驱动材料5因此经由柔性固定元件30可靠地连接到打桩动力单元20。如果测试单元没有建立张力或张紧力，则这可能是不能确保柔性固定元件30对驱动材料5的正确固定的指示。然后，由测试单元发出警告信号，并且可以执行固定过程或阻止进一步的操作。特别地，在这种情况下，按压元件42保持压靠于驱动材料5的前表面7，以便将驱动材料5固定在竖直位置中，直到例如在打桩动力单元20与驱动材料5之间附接了足够的附加固定为止。

当然，该验证也可以在抽出位于地面中的驱动材料之前就执行。

在图7中更详细地示出了根据本发明的具有按压元件42的按压单元40。按压元件42具有基体44，该基体具有两个平行的按压臂45。这样，按压元件42形成为叉的形状，其中在两个平行的按压臂45之间形成中心通道46。通道46允许通过打桩动力单元上的夹紧装置夹紧驱动材料，夹紧装置可以沿着通道46穿过按压元件42。

优选地，两个按压臂45围绕竖直轴线可枢转地支撑在基体44上。此外，在其下侧，按压臂45具有用于接触驱动材料的接触区段43。接触区段43优选地以沿着按压臂45可移动的方式被支撑，在按压元件42的基体44的后侧上，导块48被设计成与杆18上的线性引导件19相互作用。

在图7中，还示意性地示出了两个定位缸50，通过该定位缸，按压元件42可以相对于打桩动力单元20移位，其中，借助于定位缸50，限定的按压力可以施加到驱动材料上。

在图8至10中，示出了根据本发明的打桩装置10的替代实施例，其中，具有基架21的打桩动力单元20借助于起重机吊钩17和支撑绳索15自由地悬置。

为了竖立在该实施例中为板桩的驱动材料5，柔性固定元件30最初被引导穿过固定孔6，同时驱动材料5处于水平位置。柔性固定元件30在该实施例中是钢绳，其两端固定在打桩动力单元20的接收部件22上。现在，借助于固定在起重机、特别是履带式起重机上的起重机吊钩17向上拉动打桩动力单元20，可以将驱动材料5提升到竖直位置，直到驱动材料5竖直地搁置在地面上。在该状态下，按压单元40的支架形按压元件42然后可以从打桩动力单元20上的撤回位置向下移动。这可以借助于布置在基架21和按压元件42之间的两个侧向定位缸50来实现。

这样做时，以可横向移位的方式支撑在按压元件42的下侧上的接触区段43与驱动材料5的前表面7接触并且由此以限定的力将驱动材料5按压在地面上。这确保了驱动材料5的可靠的位置固定或倾斜保护，而与侧向外轮廓无关，如图8所示。为了通过夹紧装置24实现驱动材料5在接收部件22中的可靠接收，接触区段43可以基本上水平地移位一定量，以便朝向接收部件22对准驱动材料5的前表面7。

根据图9，在按压元件42仍然抵靠驱动材料5的前表面7的情况下，接收部件22然后可以通过定位缸50的缩回连同起重机吊钩17的同时下降而朝向驱动材料5移动，由此驱动材料5的前表面7在液压夹紧装置24的夹紧爪之间被接收接收部件22中，如图9中示意性地示出的。在该状态下，通过闭合夹紧装置24，所接收的驱动材料5然后可以牢固地夹紧在打桩动力单元20上。

在实际打桩过程开始之前，定位缸50进一步缩回，由此按压元件42到达缩回位置，在该缩回位置中，接触区段43与驱动材料5的前表面7间隔开。为了获得足够的前进力，可以在打桩动力单元20的基架21上提供对应的叠加载荷。由于打桩动力单元20的总重量与所产生的振动运动结合，因此能够将驱动材料5驱动到地面中。