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Rammen

[351] Rammen, Das Eintreiben von Pfählen, Pflastersteinen u.s.w. in den Erdboden, um dieselben für Zwecke der Fundamentierung bezw. des Straßenbaues zu benutzen; auch die hierzu erforderlichen Werkzeuge bezw. Maschinen [1].

Man unterscheidet im wesentlichen Hand-, Dampf-, elektrische, Druckluft- und Pulverrammen. Die Pulverrammen haben sich jedoch wegen verschiedener Mängel nicht eingeführt; auch die Druckluftrammen haben kaum Eingang gefunden, denn nur in den seltensten Fällen ist eine Druckluftzentrale vorhanden.

Handrammen werden in der Regel zur Straßenpflasterung, nur ausnahmsweise zur Ausführung kleiner Pfahlrammungen benutzt. Die einfachste Handramme ist die Stoßramme; gewöhnlich ein achteckig gestalteter Klotz aus hartem Holz oder auch aus Schmiedeeisen mit Handgriffen für zwei bezw. vier Arbeiter versehen, welche mittels dieser Griffe den Klotz hochheben und alsdann fallen lassen (Fig. 1). Diese Stoßrammen erhalten ein Gewicht von 50–60 kg bei vier Mann Bedienung. Die Hubhöhe beträgt in der Regel 0,6–0,9 m. Nach etwa 30 Schlägen (Hitze) tritt eine Ruhepause von 1–2 Minuten ein. Außer diesen Stoßrammen gibt es noch die von nur einem Arbeiter gehandhabte Pflasterramme, die vorzugsweise zum Festrammen der Unterbettung oder von Kieswegen dient und 8–15 kg wiegt.

Dampfpflasterrammen sind in Nordamerika bei großen Arbeiten angewendet worden [2]. Dieselben bestehen aus einem Fahrgestell mit stehendem Dampfkessel und einem kranartig ausgebildeten Ausleger, der eine gewisse Pflasterfläche bestreicht. Der Ausleger trägt an seinem äußersten Ende eine Führung für den Rammbären, der von einer Dampfwinde hochgehoben wird und dann fallen gelassen werden kann. Die Stärke der Schläge kann geregelt werden. In Europa haben sich Dampfpflasterrammen wegen des geringeren Umfangs der Arbeiten und wegen der niedrigeren Löhne noch nicht eingeführt.

Zugrammen. Will man größere Wirkung, als Stoßrammen hergeben, beim Einrammen von Pfählen erzielen, so wendet man Zugrammen (Bummelrammen) an (Fig. 2). Bei diesen wird der Rammklotz durch ein oder zwei senkrecht stehende Hölzer M (Läuferruten, Mäkler) geführt, an deren oberster Spitze sich eine Rolle R befindet, über die das Rammtau T geführt wird. Am Rammtau werden kurze Taue H mit Griffen für die Arbeiter beteiligt. Der Bär B im Gewicht von 100–400 kg wird von einer größeren Anzahl Arbeiter (man rechnet einen Arbeiter auf ca. 15 kg Bärgewicht), 1–1,5 m hochgezogen und dann fallen gelassen, wobei bis zu 30 Schläge in der Minute und 4000–5000 im Arbeitstag möglich sind. Die Mäkler werden durch seitliche Streben S gestützt. Meißens setzen sich Mäkler und Streben auf ein Schwellwerk W (Fig. 2a) auf; manchmal stützen sich Mäkler und Streben auch direkt auf den Boden. Ein zweites Seil, das über eine zweite Rolle am oberen Ende des Mäklers geführt wird, ist zuweilen vorhanden und dient zum Hochwinden der Pfähle. Vgl. a. Bd. 2, S. 366, Fig. 6.

Kunstrammen. Da die Fallhöhe und das Bärgewicht bei Zugrammen beschränkt ist (letzteres ist der Fall, weil nur eine beschränkte Arbeiterzahl – seiten mehr als 25 – beim Ziehen ankommen kann), so wendet man, um noch größere Wirkungen zu erzielen, sogenannte Kunstrammen an (Fig. 3). Bei diesen wird das Rammseil auf die Trommel einer Handwinde H aufgewickelt, und es wird eine selbsttätige Auslösvorrichtung A (Katze) zwischen Rammseil und Bär eingeschaltet, dabei können schwere Bare verwendet und es kann der Hub beliebig gesteigert werden.

Die gebräuchlichste Auslösvorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Sie wird an derselben Führung, an welcher der Bär gleitet, geführt. Ihr Haken H schnappt selbsttätig ein, sobald sie[351] auf den Bär niedergelassen wird. Das Abziehen des Hakens nach dem Hochziehen des Bären erfolgt durch ein von einem Arbeiter gezogenes Seil 5. Außer dieser Auslösvorrichtung gibt es noch eine mit Doppelhaken (Fig. 5), bei welcher der Haken selbsttätig abschnappt, sobald er gegen eine geeignete Fläche flößt. Diese Fläche befindet lieh an einem Klotz K, der ebenfalls in der Bärführung auf und ab bewegt werden kann. – Manchmal ist auch eine zweite Winde für das Pfahlseil vorhanden; andernfalls dient eine Winde sowohl für Bär als auch für Pfahl. Mäkler und Stützen stehen fast immer auf einem Schwellwerk, das auf Walzen oder Rädern fortgerollt werden kann.

Bei Handkunstrammen ist wegen des Handbetriebs die tägliche Leistung sehr gering (¹/₂–1 Schlag pro Minute mit 4–5 Arbeitern bei 2–8 m Hubhöhe), so daß heute bei allen beträchtlichen Rammungen motorischer Antrieb gewählt wird. Hierbei spielt der Dampfantrieb (Dampfkunstrammen) die hervorragendste Rolle, da zur Inbetriebsetzung der Dampfkunstrammen nur Kohlen und Wasser nötig sind. Dort, wo dem Bauunternehmer oder der Verwaltung elektrischer Strom zur Verfügung steht, also besonders in Städten, findet auch der elektrische Antrieb Anwendung. Er bietet den Vorteil der steten Betriebsbereitschaft und Hellt sich bei billigen Strom Preisen auch nicht teurer als der Dampfbetrieb. Man unterscheidet drei Systeme der motorisch angetriebenen Kunstrammen.

Das erste System, Rammen mit Auslösvorrichtung zwischen Bär- und Rammseil, arbeitet genau so wie dasjenige der Handkunstrammen, nur mit dem Unterschied, daß die Winde anstatt von Hand vom Motor angetrieben wird. Beim Rammen geht bei diesem System durch Abhaken, Ablaufen und Einhaken der Auslösvorrichtung immerhin einige Zeit verloren, wodurch die Geschwindigkeit der aufeinander folgenden Schläge vermindert wird.

Will man schneller schlagen, so kommt man zum zweiten System, bei dem die Auslösvorrichtung fehlt. Der Bär ist mit dem Bärten fest verbunden. Beim Niederfallen des Bären reißt derselbe das Seil mit zurück, welches dann seinerseits die Bärtrommel mit zurückdreht. Ist der Bär auf den Pfahl aufgefallen und zur Ruhe gekommen, so wird die Bärtrommel durch eine Friktionskupplung wieder mit dem Motor, der inzwischen weiterlief, gekuppelt, und das Heben des Bären beginnt von neuem. Sobald die Friktionskupplung ausgerückt wird, beginnt der Bär zu fallen. Da bei diesem System die Trommel beim Fall des Bären stark beschleunigt werden muß, so geht dadurch ein Teil dar Wirkung des Bären verloren. Die für diese beiden Kammsysteme angewendete Winde ist in Fig. 6 dargestellt.

Das dritte System vereinigt die beiden Vorteile der ersteren, nämlich freifallender Bär und keine Zeitverluste zwischen dem Aufschlagen und Wiederanheben des Bären. Bei diesem System wird der Bär durch eine ständig laufende, endlose Kette K (Fig. 7) gehoben. Die Kette wird mittels eines Knaggenrades vom Motor bewegt. Der Bär wird mit der Kette durch einen von einem Arbeiter mittels Ziehens an einem Seil bedienten Riegel R, der in die Lücken der Kette eingreift, verbunden. Das Auslösen des Riegels erfolgt durch geeignete, verstellbare Anschläge am Rammenmäkler (Fig. 7 und 7a).

Mit den Kunstrammen der drei beschriebenen Systeme kann man die schwersten vorkommenden Pfähle einschlagen und auch recht ansehnliche Leistungen erzielen (3–6 Schläge pro Minute bei 2–8 m Hubhöhe). Die Rammgerüste sind meistens fahrbar auf Schienen angeordnet und haben gewöhnlich Neigungsverstellung, um schrägstehende Pfähle schlagen zu können. Um die Leistung zu erhöhen, und bei schweren Rammen zur leichteren Handhabung, wird das Fahren und die Verstellung der Neigung eventuell auch maschinell ausgeführt. Zuweilen ist die Einrichtung so getroffen, daß außer der Fahrbarkeit auch Drehbarkeit des oberen[352] Teiles der Ramme vorgesehen ist, um Flächen und nicht nur Linien von einem Schienengleis aus bestreichen zu können. Um die Pfähle heben zu können, ist fast immer eine maschinell angetriebene Pfahltrommel vorhanden.

Bei den Kunstrammen steht die Winde in der Regel auf dem Rammgerüst und wird mit diesem verfahren; sie ist gewöhnlich auf einem besonderen Rahmen montiert und bildet eine vollständige Maschine für sich. Zum Betriebe der Dampfwinden werden einzylindrige und bei größeren Rammen zweizylindrige Dampfmaschinen mit stehendem Querrohrkessel verwendet. Zum Betriebe der elektrischen Winden können sowohl Gleich- als auch Drehstrommotoren Verwendung finden. Bei Gleichstrom können Nebenschluß- und Hauptstrommotoren verwendet werden. Die Bärgewichte der Kunstrammen schwanken zwischen 400 und 8000 kg.

Dampframmen. Sämtlichen Kunstrammen, selbst jenen nach dem System der endlosen Kette, haftet der Uebelstand an, daß man die Schlagzahl nicht sehr hoch steigern kann, weil dieses nur durch Vergrößerung der Hebegeschwindigkeit möglich ist. Die Hebegeschwindigkeit der Kunstrammen kann aber wegen der beim Anheben mit großer Geschwindigkeit auftretenden starken Stöße nicht beliebig gesteigert werden. Die Haltbarkeit der Ketten, Gerüste und Zahnräder der Winde gestattet es nicht, mit der Geschwindigkeit über ein gewisses Maß hinauszugehen.

Will man daher große Leistungen erzielen, so führt man die Rammklötze als sogenannte direktwirkende Bäre aus. Bei diesen leistet der Dampf (es kommen hierbei nur Dampframmen in Frage) die Hebearbeit direkt, indem er auf einen Kolben wirkt. Die Konstruktion der Bare ist sehr verschieden. Allen Konstruktionen gemeinsam ist das Aufruhen des Kolbengestelles auf dem Pfahl selber, damit das Ganze selbständig mit dem Pfahl verbunden bleibt, und die Beschränkung der Bärhubes auf ein Höchstmaß. Diese Beschränkung der Hubhöhe und damit auch die Beschränkung der Wirkung des Bären kann unter Umständen die Leistung der ganzen Ramme stark reduzieren, nämlich in solchen Fällen, wo der Widerstand des eindringenden Pfahles für die Schlagwirkung des Bären zu groß ist. Bei Kunstrammen kommt dieser Umstand weniger in Betracht, denn man kann durch die praktische, beliebige Vergrößerung der Hubhöhe die Schlagwirkung des Bären dem Widerstand des Pfahles besser anpassen. Bei direktwirkenden Rammen muß daher die Bärwirkung im Verhältnis zu dem zu erwartenden Pfahlwiderstand möglichst groß genommen werden, damit unter allen Umständen der Pfahl gut zieht. Ist das der Fall, so Hellt das System der direktwirkenden Ramme das denkbar leistungsfähigste dar. Man erzielt mit guten Einrichtungen 70–100 Schläge in der Minute bei ca. 1 m Hubhöhe.

Der einfachste direktwirkende Bär ist der von Lacour nach Fig. 8. Ihm haften aber gewisse Uebelstände an. Die Dampfzuführung muß durch einen beweglichen, rasch verschleißenden Dampfschlauch d erfolgen. Die auf dem Pfahl ruhende Kolbenstange K rutscht (besonders bei schmalen Spundbohlen) leicht von dem Pfahl ab und bei längerem Schlagen weicht das Kondenswasser den Pfahlkopf auf, dadurch die Wirkung des Bären vermindernd.

Diese Uebelstände vermeidet der Bär von Menck & Hambrock, Ottensen, (D.R.P.) nach Fig. 9. Bei ihm findet die Dampfzuführung durch ein keinem Verschleiß ausgesetztes Teleskoprohr t statt. Die Kolbenstange k ist nicht mehr unten durch den Bär geführt, sondern hängt an einer Bärschiene b, die sich ihrerseits auf den Pfahl aufsetzt. Die Bärschiene ist so ausgebildet, daß ein Abrutschen vom Pfahl nicht stattfinden kann. Ein Aufweichen des Pfahles durch Kondenswasser ist ebenfalls unmöglich.

Neben diesen beiden gebräuchlichen Konstruktionen gibt es noch ältere, bei welchen der Bär, ähnlich wie bei einem Dampfhammer, durch einen besonderen Kolben bewegt wird. Letzterer befindet sich in einem Zylinder, der seinerseits durch ein Gestell auf dem Pfahl aufruht. Diese Anordnung bietet jedoch der Konstruktion von Menck & Hambrock gegenüber keine Vorteile, hat dagegen den Nachteil der größeren Komplikation und des verhältnismäßig großen toten Gewichtes, weshalb sie fast ganz verlassen ist.

Die Steuerung der Bäre findet fast immer von Hand statt, indem ein Arbeiter mittels eines Seilzuges einen Hahn oder einen Schieber öffnet, wodurch dem Dampf Eintritt verschafft wird, so daß der Bär sich hebt. Durch entgegengesetzten Zug am Seil wird das Fallen des Bären veranlaßt. Selbsttätige Steuerungen,[353] welche früher viel in Anwendung waren [1], [2], sind im allgemeinen nicht mehr üblich. Sie sind zu empfindlich, und man kann mit ihnen dem Bedürfnis, leicht und schwer, langsam und schnell zu rammen, nicht genügend folgen. Sie bieten Handsteuerungen gegenüber den Vorteil, daß die Expansionskraft des Dampfes bei bestimmter Fallhöhe und bestimmtem Kesseldruck automatisch ganz ausgenutzt wird, während bei der Handsteuerung es von der Geschicklichkeit des Arbeiters abhängt, die Expansionskraft des Dampfes ganz auszunutzen.

Die Bärgewichte der direktwirkenden Rammen schwanken zwischen 50 und 8000 kg. Die Hubhöhe schwankt zwischen 0,5 und 3 m. Die Rammgerüste und die Winden sind denen der Dampfkunstrammen nachgebildet. Der elektrische Betrieb von Kunstrammen wurde S. 352 erwähnt; beim Druckluftbetrieb, der dort, wo sich die Zuleitung einfach gestalten läßt (Vorhandensein einer Druckluftanlage) große Vorteile bietet, tritt Druckluft an Stelle des Dampfes.

Bei Pulverrammen (in Fig. 11 dargestellt) kommt auf den einzutreibenden Pfahl ein Mörser M, in dessen Hohlraum vor jedem Schlage eine Patrone gelegt wird, die man durch einen am Rammbär R angebrachten Stempel zur Explosion bringt. Die Explosion übt eine starke Pressung auf den Stempel und den Pfahl aus. Letzterer wird durch das Bärgewicht und die ebengedachte Pressung abgetrieben; die Pressung treibt aber auch den Stempel bezw. den Bär zurück, dessen Aufsteigen durch den Buffer B begrenzt wird. Die Nachteile dieser Anordnung: Unberechenbarkeit ihres Effekts, Notleiden der Pfähle unter der Intensität der Schläge, störende Detonationen, häufig nötige Schmierung und Reinigung des Kolbens, Gefährlichkeit der Patronen u.s.w. sind augenfällig und haben auch die Pulverrammen – wie schon eingangs erwähnt – bis jetzt nicht aufkommen lassen.

Ein wichtiges Hilfsmittel beim Rammen in Sandboden bildet das Spülen. Es werden ein oder zwei Rohre neben dem Pfahl in den Boden niedergeführt, die fortwährend in Bewegung gehalten werden und aus deren Enden Druckwasser ausfließt. Dieses und die Bewegung der Rohre lockert den Sand, sodaß der Pfahl leicht eindringt (s. Fig. 10).

Mit den Rammen werden Holzpfähle, Eisenrohrpfähle (bei denen ein zylindrisches eisernes Rohr mit Spitze den Pfahl bildet) und eisenarmierte Betonpfähle eingetrieben. Bei den beiden letzten Pfahlsorten muß man, um den Kopf vor Zerstörung durch den Schlag zu bewahren, ein schlagverteilendes Stück (Jungfer) auf den Pfahl aufsetzen. Solche Aufsätze (Jungfern) werden auch beim Einrammen von Pfählen unter Wasser verwendet, sofern man die Pfähle nicht so lang bemessen kann, daß sie nach dem Einschlagen noch über Wasser hinausreichen (s. Pfähle).

Das im einzelnen Falle empfehlenswerte Rammverfahren ist stets so zu wählen, daß der Zweck mit möglichst geringen Kosten erreicht wird. Bodenbeschaffenheit, Art der einzutreibenden Pfähle, Umfang der Arbeit, Lage der Baustelle üben den größten Einfluß aus; ebenso kommt in Betracht, ob die Maschinen bereits vorhanden oder neu anzuschaffen sind und welche Kräfte für deren Betrieb zur Verfügung stehen. Im übrigen verwendet man Handzugrammen mit Vorteil nur beim Einrammen schwacher Hölzer (namentlich Spuntpfähle) in leichtem Boden und besonders dann, wenn ein häufiges Versetzen der Rammen nötig wird. Unzulänglich sind solche Rammen in sehr festem Sand und Kies sowie in elastischem Tonboden; ganz unvorteilhaft sind sie für große Rammtiefen. Sie verursachen stets einen relativ sehr hohen Aufwand für Arbeitslöhne. Dampframmen sind überall dort vorzüglich geeignet, wo ein häufiges Versetzen der Rammgerüste in Wegfall kommt, und arbeiten besonders in losem Triebsand, Moorboden, der mit Sand- und Kiesschichten durchsetzt ist, recht vorteilhaft. An ihre Stelle treten die hinsichtlich der Hubhöhe des Rammbären großen Spielraum lassenden, von Hand oder motorisch betriebenen Kunstrammen, sobald der Boden aus festem Kies und Sand oder aus elastischem Ton besteht, überhaupt in allen Fällen, in welchen eine große Tragfähigkeit des einzelnen Pfahles, also eine große Stoßkraft des Rammbären, bedingt ist.

Literatur: [1] Handbuch der Ingenieurwissenschaften, I. Teil, Bd. 3, Der Grundbau, 4. Aufl., Leipzig 1906, und IV. Teil, Bd. 1, 3. Aufl., Leipzig 1897, sowie die älteren Auflagen dieses Handbuchs. – [2] Ebend., Bd. 4, Kap. 16, S. 3, Leipzig 1888; Weisbach, Ingenieur- und Maschinenmechanik, 2. Aufl., III. Teil, S. 291, Braunschweig 1880. – Im Handbuch der Ingenieurwissenschaften zahlreiche weitere Literaturangaben.

Fig. 1.

Fig. 2., Fig. 2a.

Fig. 3.

Fig. 5.

Fig. 4., Fig. 6.

Fig. 7.

Fig. 7a.

Fig. 8.

Fig. 9.

Fig. 10.

Fig. 11.