Da nur Sand zugeführt wird, entstehen keine Probleme mit aggressivem Grundwasser. Statisch ist der verdichtete Körper als homogen anzusehen. Es entstehen also auch bei dynamischer Belastung durch Kraftwerksturbinen, schwingende Produktionsmaschinen, Erdbeben keine unterschiedlichen Setzungen. Es sind kleinere Fundamente erforderlich, dadurch spart man Stahl und Beton.

Die Bodenphysik definiert den Boden als eine Mischung aus Luft, Wasser und festen Partikeln, die durch Scherkräfte (innere Reibung) und Kohäsionskräfte zusammengehalten werden. Je weniger Luft und Wasser der Boden enthält, also je weniger Hohlraum (Porenvolumen), desto tragfähiger ist er. Während des Verdichtungsvorganges reduziert der Rüttler die Hohlräume, die Lagerungsdichte wird erhöht, der Boden wird verdichtet. Dies geschieht durch die Beeinflussung der drei Bodenkomponenten, entweder nur durch die Verdichtungsarbeit, oder durch die Zugabe der fehlenden Korngrößen.

 Veränderung der Lagerungsdichte

Der Tiefenrüttler ist eine röhrenförmige Maschine. Im oberen Teil ist ein Elektromotor montiert, im unteren Teil ein Exzenter. Der Rüttler wird nach oben mit Aufsatzrohren verlängert, Verdichtungstiefen von 15 bis 71 m sind üblich, mit unseren Rüttlern bis 100 m möglich. Der Exzenter versetzt den Rüttler in eine kreisförmige Pendelschwingung. Unter dem Einfluss dieser horizontalen Schwingungen wird die Reibung der Körner untereinander aufgehoben. Durch den Einfluss der Schwerkraft ordnen sich die Körner in eine dichtere Lagerung um.

Links sehen Sie die Bodendichte vor der Verdichtung, rechts nach der Verdichtung. - ht ist die Setzung, sie beträgt ungefähr 6 % bis 18 % der Verdichtungstiefe.

Phase 1

Der Tiefenrüttler hängt an einem Kran über dem vorgesehenen Verdichtungspunkt. Er wird dann unter Druckwasserzugabe oder unter Druckluftzugabe auf die vorgesehene Tiefe abgesenkt.

Phase 2

Die Wasserzugabe wird dann abgestellt. Die Verdichtung des Bodens erfolgt beim stufenweisen Hochziehen des Rüttlers durch die Horizontalschwingungen. Die Kornumlagerung kann durch Wasserzugabe oberhalb des Rüttlers begünstigt werden.

Phase 3

Beim Verdichtungsvorgang bildet sich an der Oberfläche ein Trichter. Er wird mit Zugabematerial, entweder mit dem anstehenden Boden oder mit ergänzenden Korngrößen, verfüllt. So entsteht ein zylindrischer, verdichteter Bodenkörper. Durch Überschneidung der Verdichtungssäulen wird ein relativ homogener und hoch belastbarer Bodenkörper hergestellt.

 

Schema der Rütteldruckverdichtung