Zum geregelten Vibrieren von Profilen in den Boden

Das Einbringen von Profilen mittels Vibration ist Stand der Technik und bietet gegenüber schlagenden Rammverfahren Vorteile hinsichtlich der Einbringgeschwindigkeit sowie geringerer Schall‐ und Erschütterungsbelastungen. In der Praxis werden die Maschinenparameter jedoch meist erfahrungsbasiert gewählt, obwohl der Einbringvorgang ein komplexes, bodenabhängiges Mehrzielproblem darstellt. Der Beitrag bündelt Forschungsarbeiten zur wirtschaftlichen, toleranzgerechten Profileinbringung: Vorgestellt werden Entwicklungen an Vibratoren und Versuchsaufbauten zur sensorbasierten Prozessbeobachtung, Optimierungskriterien sowie Ansätze zur regelungstechnischen Anpassung der Betriebsparameter. Ein Schwerpunkt liegt auf den Prozessen am Profilfuß im gesättigten Boden beim kavitativen Rammen. Numerische Untersuchungen (CFD‐DEM, SPH) und ein instrumentierter Versuchsstand zeigen, dass die Aufwärtsbewegung zu Porenwasserdruckabfall und lokaler Verflüssigung des Bodens unterhalb des Profilfußes führen kann, was die Prozesseffizienz erklärt und Ansatzpunkte zur Verbesserung der Tragfähigkeit eröffnet. Ergänzend werden datenbasierte Verfahren (Dynamic Mode Decomposition) zur Kurzzeitvorhersage von Bodenschwingungen für Echtzeit‐Monitoring und Regelung diskutiert. Abschließend wird auf das DFG‐Projekt DROPS verwiesen, das Abtriebskräfte sowie Steifigkeitsanforderungen von Profilen und Rammführungen zur Einhaltung von Einbringtoleranzen untersucht.

Vibratory installation of profiles is established practice and, compared with impact driving, often offers advantages in installation time as well as reduced noise and vibration emissions. In practice, the key machine parameters (e.g., frequency, static eccentric moment, and, if applicable, static load) are still largely selected based on experience, although the installation process represents a complex, soil‐dependent multi‐objective problem. This paper consolidates research on cost‐effective, tolerance‐compliant profile installation. It presents developments in vibrators and experimental setups for sensor‐based process monitoring, optimization criteria, and control approaches for adapting operating parameters. A focus is placed on processes at the profile toe in saturated soil during so‐called cavitational driving. Numerical studies (CFD‐DEM, SPH) and an instrumented test rig show that the upward motion can cause a pronounced drop in pore water pressure and local liquefaction of the soil beneath the profile toe, explaining the high process efficiency and indicating pathways to improve bearing capacity. In addition, data‐driven methods (Dynamic Mode Decomposition) for short‐term prediction of ground vibrations as a component of real‐time monitoring and control are discussed. Finally, an outlook is given on the DFG project DROPS, which investigates downward forces as well as stiffness requirements of profiles and driving guides to meet installation tolerances.