Füreinander geschaffen
Bagger mit Anbauverdichtern erledigen im Erd-, Tief- und Leitungsbau eine ungewohnte, gänzlich andere Verdichtung als handgeführte Stampfer, Rüttelplatten und Grabenwalzen – und zwar deutlich effektiver und effizienter.
Verdichtungskombination mit großem Potenzial: Ein Komatsu-Kompaktbagger mit Anbauverdichter und Tiltrotator von Engcon bearbeitet von einem Standort aus mit seinem Ausleger fast die gesamte Fläche einer verfüllten Schachtgrube. (Bild: Engcon)
- Bagger und Anbauverdichter harmonieren in produktiver Liaison
- Anderer Prozess als mit Stampfer oder Rüttelplatte
- Mit hoher Reichweite flexibel über alle Hindernisse
- Weniger Aufwand bei deutlich höherer Sicherheit
- In Kombination mit dem Tiltrotator noch viel wendiger
Die auf Baustellen schon seit Jahrzehnten bewährte Verdichtungstechnik kennt Asphaltwalzen, Walzenzüge für den Erdbau sowie handgeführte Geräte wie Stampfer, Rüttelplatten und kompakte Walzen. Eine noch recht junge, innovative Methode zur Graben- und Bodenverdichtung ergibt sich durch Bagger mit Anbauverdichtern. Oft herrscht hierüber aber noch Unklarheit, zudem halten sich hartnäckig Vorurteile über Technik und Anwendung. So ist ein Anbauverdichter am Schnellwechsler des Baggerauslegers eben nicht einfach nur eine Rüttelplatte ohne Führungsdeichsel, die etwas modifiziert wurde, um am Bagger arbeiten zu können. Das Verdichten erfolgt nämlich auf völlig andere Weise als bei Stampfer, Rüttelplatte oder Kleinwalze. Diese Technik sorgt für erheblich mehr Wirktiefe, reduziert daher beim Einbau und Rückverfüllen auch die Anzahl der erforderlichen Schüttlagen – was Zeit, Kosten und Energieaufwand spart – und birgt ein dickes Paket weiterer Vorzüge.
Gravierende Unterschiede gegenüber allen anderen Verdichtungsmethoden und -maschinen gibt es beim Wirkungsradius: Das Verdichtungsgerät wird an einem langen Arm geführt, es kann jederzeit – der Reichweite des Auslegers entsprechend – beliebig weit abgesenkt oder angehoben sowie auch geschwenkt werden, Hindernisse überspannen und an schwer zugängliche Stellen gelangen; sowohl weit oberhalb als auch tief unterhalb des Standniveaus, an steilen Böschungen, hinter Zäunen, Hecken, Mauern oder Leitplanken. Viele solcher Bereiche sind für handgeführte Verdichter kaum oder gar nicht zugänglich oder erfordern zumindest ein aufwendiges Sichern mit Seilen und anderen Geräten. Das sollte bei jeder Projektplanung bedacht werden.
Welchen Stellenwert führende Vermieter in der Baubranche dieser Methode beimessen, zeigt beispielsweise das im Mai geschlossene Abkommen zwischen Zeppelin Rental und MTS Maschinentechnik Schrode aus Hayingen, demzufolge der Vermieter seine 55.000 Artikel umfassende Produktpalette um MTS-Anbauverdichter ergänzt. „Entscheidendes Argument war das robuste Drehwerk mit seinem Oilquick-Schnellwechseladapter“, so Dirk Feyerabend, Bereichsleiter Zentraleinkauf bei Zeppelin Rental. „Zum einen muss ein Drehwerk enorme Kräfte aushalten, um den Verdichter auch bei schwierigen Böden sauber in der Spur zu halten. Zum anderen fordert der Markt immer deutlicher hochwertige vollhydraulische Lösungen. So lag es nahe, uns MTS als Innovationsführer für Verdichtungstechnologien an die Seite zu holen.“ Den Schwerpunkt für die MTS-Anbauverdichter sieht Feyerabend im Böschungs- und Kanaltiefbau, also dort, wo es eng und tief wird und automatisierte Werkzeugwechsel die Arbeit erleichtern und Gefahren minimieren können.
Mit zunehmender Verbreitung steigt mittlerweile auch die Anzahl der Hersteller. Neuling darunter ist Steelwrist aus Schweden, auch in Deutschland inzwischen bekannt für Tiltrotatoren, zudem für Schwenkmotoren, Schnellwechsler und andere Anbaugeräte. Hervorgehoben wird bei den neuen Anbauverdichtern der Anstellwinkel von 15° für gute Kraftverteilung, die Druck- und Durchflussmengen-Kontrolle zur Überlastsicherung und der Exzenterantrieb mit Permanentschmierung. Dynaset aus Finnland, namhafter Hersteller diverser Spezial- und Anbauausrüstungen, präsentierte unlängst seine neuen Anbauverdichter der Baureihe HVC. Der kompakte HVC 70 wiegt nur 98 kg und wirkt mit 70 kN Fliehkraft und 35 Hz Frequenz auf den Untergrund ein. Durch das geringe Gewicht wird viel Verdichtungsenergie direkt in den Boden geleitet, ohne in einer großen Eigenmasse absorbiert zu werden.
Fast zwei Dutzend Hersteller sind heute am deutschen Markt präsent, darunter Ammann, Atlas Copco, Caterpillar (Zeppelin Baumaschinen), Chicago Pneumatic, Dynaset (PT-Hydraulik Vertrieb, Peiting), Engcon, FRD Furukawa Rock Drill, Ghedini (HPV Deutschland Erwin Riedelsberger, Ehekirchen/Walda), Kinshofer aus Waakirchen, MTS Maschinentechnik Schrode, NPK (Schlüter Baumaschinen, Erwitte), Rototilt, Schwarz Baumaschinenteile aus Kassel, Steelwrist, Simex (Baumatex, Lohmar), Skancraft (Mörtlbauer Baumaschinen, Fürstenzell), Stehr aus Schalmtal, UAM Helmut Uhrig Straßen- und Tiefbau aus Geisingen sowie Wimmer International aus Thalgau in Österreich. Allerdings bieten längst nicht alle sämtliche Arten von Anbauverdichtern, sondern in den meisten Fällen ausschließlich Vibrationsplatten. Seltener sind schmale Verdichtungsschuhe für Engstellen zwischen Rohr und Grabenwand oder auch sogenannte Doppelfußverdichter wie von MTS mit zwei Bodenplatten, die das Rohr wie eine Brücke überspannen und beidseitig verdichten. Hinzu kommen statisch oder vibrierend wirkende Verdichterräder mit Glattmantel- oder Stampffußbandage.
Verdichtungsprozess wird neu definiert
Generell lässt sich mit den hydraulisch angetriebenen, vibrierenden Verdichterplatten am Bagger eine deutlich effektivere Art der Bodenverdichtung realisieren als mit Stampfer oder Rüttelplatte. Das beginnt bereits im Inneren des Baggers mit der höheren Antriebsleistung: Die so erzeugte größere Schlagkraft sorgt in Verbindung mit der ebenfalls höheren Auflast – dem mit einem Teil des Baggergewichts drückenden Ausleger – für eine verstärkte Bodenverdichtung. Daher wirken Anbauverdichter ständig im Auflastbetrieb, springen und rütteln also nicht – und sind daher eben auch keine Rüttelplatten. Deshalb erzeugen sie auch eine andere Amplitude als Stampfer oder Rüttelplatten.
Selbstverständlich aber führt mehr drücken nicht automatisch zu mehr Verdichtung. Doch hilft die größere Auflast durch den Bagger dabei, erheblich mehr Verdichtungsleistung in den Boden zu übertragen, da die vom Ausleger belastete Platte nicht mehr springen kann. Ein Bodenverdichter als Anbaugerät ist also gleichzusetzen mit mehr Kraft und somit besserem Arbeitsfortschritt. Weil das Baggergewicht teilweise direkt auf den Anbauverdichter übertragen wird, beschleunigt der drückende Ausleger den Verdichtungsprozess.
Der markanteste Unterschied im Vergleich zu konventionellen Verdichtern ist, dass der Anbauverdichter statisch vom Bagger aus belastet wird, um seine größte Leistung zu erbringen. Durch diesen Kniff erhöht sich das Verhältnis Gesamtgewicht zu Unterteilgewicht beträchtlich. Und das hat zur Folge, dass ein Anbauverdichter im Verlauf der Verdichtungsarbeit bei zunehmender Bodensteifigkeit nicht vom Auflastbetrieb in den Sprungbetrieb übergeht. Weil die Bodenplatte des Verdichters im Auflastbetrieb bleibt, wird der Widerstand gegen den Erreger sehr groß. Genau deshalb muss ein Anbauverdichter mit vergleichsweise sehr großer Antriebskraft betrieben werden, damit sich die Frequenz beim Verdichten nicht reduziert. Und das widerlegt auch das Argument, dass unnötigerweise ein starker Baggermotor eine kleine Rüttelplatte antreibt, bei der ein 5- oder 10-kW-Motor völlig genügen würde. Durch die Kombination von vergrößerter statischer Last und sehr hoher Antriebsleistung lässt sich durchaus eine zwei- bis dreimal höhere Verdichtungstiefe als mit herkömmlichen Geräten erzielen.
Anbauverdichter können somit wesentlich größere Schütthöhen bearbeiten als handgeführte Verdichter. Unverzichtbar sind dazu allerdings hochwertige Komponenten in der Antriebstechnik und eine ausgeklügelte Geometrie bei der Anordnung der Dämpfungselemente zwischen vibrierender Bodenplatte und dem Verdichterrahmen am Schnellwechsler und Baggerausleger. Schütthöhen bis zu 1 m sollen mit Anbauverdichtern wie auch mit statisch wirkenden Verdichterrädern bearbeitet werden können. Eine Verdichtungslage mit Anbauverdichter entspricht demnach etwa drei bis vier Lagen mit konventionellen Geräten.
Weniger Aufwand bei deutlich mehr Sicherheit
Andere Vorteile sind nicht unbedingt auf den ersten Blick ersichtlich. Da beispielsweise die Bodenplatte durch die größere Auflast nicht so springt, wird – trotz des oftmals auch nicht gerade leisen Baggermotors – weniger Lärm erzeugt als von einem handgeführten Verdichter. Der motorlose Anbauverdichter braucht kein Benzin oder Diesel und auch keine separate Wartung von Motor und Antrieb, er kennt keinerlei Schmierstellen oder Ölwechselintervalle. Durch die minimalen Serviceansprüche sind die Geräte permanent einsatzbereit. Und auch die Sicherheitsrisiken sinken. So entfällt das gefährliche Bedienen handgeführter Verdichter beim Verfüllen tiefer Gräben und Schächte. Es gibt weder gesundheitsschädliche Abgasnebel im Graben noch schädlichen Vibrationen für den Bediener. Das lässt sich zwar auch mit ferngesteuerten, reversierbaren Rüttelplatten sowie elektrisch oder gasgetriebenen Stampfern erreichen, doch sind solche Geräte im Graben weiterhin eher die Ausnahme.
Ein hydraulisches Drehwerk oder ein Tiltrotator machen Anbauverdichter zudem noch wendiger, und ihren Kran in Gestalt des Baggers haben die Geräte ja auch stets dabei, der sie bei Bedarf jederzeit in wenigen Sekunden aus dem Graben hebt. Nicht einmal Seile oder Ketten müssen angeschlagen werden – auch das spart Zeit und macht die Arbeit im und am Graben sicherer. Durch die Verdichtung dickerer Lagen kann direkt nach dem Verlegen der Rohre oder Leitung der Verbau gezogen werden, was beim Verfüllen durchaus 30 bis 40 Prozent Zeit einspart und ebenfalls die Arbeitssicherheit verbessert.
Auf schmalem Schuh wenn’s eng wird
Sogar besonders schmale und enge Bereiche lassen sich besser verdichten. Dazu entwickelten einige Hersteller schmale Verdichtungsschuhe wie beispielweise den US von MTS oder HD 200 TS von UAM. Üblicherweise werden zum Verdichten unmittelbar an Rohren, Leitungen oder um Schächte Stampfer verwendet, zumeist eine beschwerliche Arbeit. Um den Boden zwischen Rohr oder Schacht und Grabenwand verdichten zu können, muss der Graben breit ausgebaggert werden, was unnötigen Mehraushub und Wiedereinbau des Bodenmaterials mit sich bringt. Das lässt sich mit einem Rohrzonenverdichter vermeiden. Der US von MTS ist exzentrisch unter einer Drehvorrichtung befestigt und arbeitet links oder rechts seitenfrei.
Oft auch verlaufen Gräben neben Leitplanken, Mauern, Zäunen oder Hecken. Mit dem Baggerausleger wird der Anbauverdichter einfach über solche Hindernisse gehoben und beginnt auf der anderen Seite sofort mit seiner Arbeit. Das Anschlagen von Seilen oder Ketten wie bei handgeführten Verdichtern entfällt gänzlich, ebenso ein Mitarbeiter dafür. Der Bagger fährt dabei nun im Kriechgang mit dem leicht seitlich geschwenkten Ausleger und dem Anbauverdichter im Graben. Um es nochmals zu betonen: Kein anderes Verdichtungsgerät ist an einem Ausleger mit einigen Metern Reichweite, -höhe und -tiefe angeordnet (abgesehen von langen Vibrationslanzen und am Seil hängenden Freifallgewichten). Genau das macht Flächen weit oberhalb oder unterhalb des Bagger-Standniveaus zugänglich, ebenso schwer erreichbare Hinterfüllungen, Böschungen und steile Abhänge – ganz ohne umständliche Sicherungen.
Anbauverdichter haben keinen Verbrennungsmotor, ihr Antrieb erfolgt ja durch die Baggerhydraulik. In diesem Zusammenhang weist Ammann darauf hin, dass bei sehr starken Neigungen kein abreißender Schmierfilm zu befürchten ist, wie dies bei Verbrennungsmotoren leicht geschehen kann. Deshalb können Anbauverdichter völlig unabhängig von Geländeform oder Steigung eingesetzt werden, zum Gestalten beliebiger Formen, Kurven und Winkel – ein großer Vorteil etwa im Landschaftsbau.
Auch mal Ramme oder Ziehgerät
Beachtlich ist zudem die Vielseitigkeit mancher Anbauverdichter – von einigen Herstellern für ein erstaunliches Spektrum unterschiedlicher Arbeiten konzipiert, zu denen handgeführte Geräte nicht in der Lage sind. Dazu gehört etwa das Einrammen von Pfählen, Pfosten und Verbau sowie ebenso das Ziehen. Dafür gibt es dann spezielles Zubehör wie schmale Grundplatten und Klemmvorrichtungen, um den Anbauverdichter jederzeit als Ramme oder Ziehgerät verwenden zu können. Soll in sensiblen Bereichen verdichtet werden, lassen sich bei den Ammann-Modellen APA 75/74 und APA 100/88 in der speziellen 2M-Version die Frequenz und Zentrifugalkraft anpassen. So müssen sie sich nicht vor heiklen Passagen scheuen und werden noch vielseitiger einsetzbar.
Ein weiterer praktischer Vorteil: Anbauverdichter brauchen keinen eigenen Antriebsmotor, sie sind kompakter als handgeführte Geräte und daher einfacher und schneller zu verladen und zur nächsten Baustelle zu transportieren.
Rund statt flach und mit großer Tiefenwirkung
Niederdruckreifen für geringen Bodendruck sind breit. Auch Walzen sind breit, erzeugen aber trotzdem hohen Druck auf den Untergrund durch ihr vergleichsweise großes Gewicht und zusätzliche Ballastierung. Je schmaler der Walzkörper wird, umso mehr steigt dieser Druck an. Dies wird auch bei Verdichterrädern genutzt, die in schmalen bis sehr schmalen Ausführungen am Schnellwechsler montiert und durch das Baggergewicht belastet werden. Ähnlich wie eine Nudelrolle werden sie mit dem Auslegerstiel hin und her oder an Böschungen auf und ab gerollt – gewissermaßen als Ausleger-Walzen, die ohne eigenen Antrieb beachtliche Tiefenwirkungen erzielen. Je nach Aufgabe verfügen sie über Glattmantel- oder Stampffußbandagen, deren Segmente sich bei manchen Modellen je nach benötigter Breite austauschen lassen.
Mit Stampffußbandage erzeugen Verdichterräder nicht nur eine walzende, sondern auch eine knetende Wirkung. Deshalb sind sie besonders für den Graben- und Leitungsbau attraktiv, wo häufig bindige Böden vorkommen, die schwer zu verdichten sind. So kann nun bindiger Boden verfüllt und bearbeitet sowie in vielen Fällen aufwendiger Bodenaustausch samt etlicher Lkw-Fahrten vermieden werden.
Mal mechanisch und mal hydraulisch
Schwarz Baumaschinenteile aus Kassel bietet eine Baureihe von elf 200 bis 800 mm breiten Verdichterrädern für Bagger der 2- bis 32-t-Klassen. Als rein mechanische Anbaugeräte wird am Bagger keine zusätzliche Hydraulik benötigt. Dank Modulbauweise sind unterschiedliche Bandagenbreiten möglich. Im Verbau können gekröpfte Varianten genutzt werden, um auch unter Spindeln verdichten zu können. Die Räder sollen gerade bei schwierigen Bedingungen wie in Gräben und an Böschungen beste Resultate erzielen.
Neben diversen Anbau-Vibrationsplatten führt der italienische Hersteller Simex (Baumatex, Lohmar) das Verdichterrad CT 2.8 im Programm, das einen hydraulischen Vibrationsantrieb besitzt. Damit fungiert es als schmale Vibrationswalze, die an einem Baggerausleger geführt wird. Zudem ist auch ein Anbau an Rad- und Raupenlader möglich, denn das Rad reicht an seinem integrierten Arm bis zu 700 mm tief. Je nach Graben lassen sich für unterschiedliche Breiten Anbausegmente ummontieren, ob für 200 oder 450 mm. Und eine hydraulische Seitenverschiebung von 1.100 mm ermöglicht das Verdichten außerhalb der Spur des Trägergeräts.
Zwei 290 und 1000 kg schwere Verdichterräder werden von Skancraft (Mörtlbauer Baumaschinen, Fürstenzell) angeboten. Die 450 und 570 mm breiten Räder sind verschleiß- und wartungsarm und für sämtliche Arten der Bodenbeschaffenheit geeignet. Auch dort, wo herkömmliche Rüttelplatten durch ihre Vibrationen Schäden anrichten könnten, bewährt sich das statisch wirkende Verdichterrad. Für den Anbau ist keine zusätzliche Verrohrung notwendig, das Gerät kann an jedem Bagger verwendet werden.
Als Pionier der Verdichterräder am deutschen Markt gilt Stehr aus Schwalmtal. Die Räder sind rein mechanisch wirkende Werkzeuge ohne Hydraulikanschlüsse oder separates Antriebssystem. Zur Erzeugung hoher Verdichtungskräfte und großer statischer Linienlasten nutzen sie Baggergewicht, Arbeitscharakteristik des Auslegers und Stielbewegungen. Nach Werksangaben lässt sich damit Material bis 1,2 m Dicke einbauen und in nur einem Durchgang verdichten.
Einfacher Wechsel oder alles in einem Modell
Soll ein und derselbe Bagger effizient beim Grabenverfüllen mit Tieflöffel und Anbauverdichter arbeiten, sind sehr häufige Gerätewechsel unumgänglich. Das beansprucht jedesmal nur wenig Zeit, im günstigsten Fall nur wenige Sekunden, sofern ein vollhydraulischer Schnellwechsler wie von Engcon, Lehnhoff, Liebherr, Oilquick oder Wimmer vorhanden ist, der sämtliche Hydraulikverbindungen automatisch anschließt. Anders mit herkömmlichem Schnellwechsler: Dann muss der Fahrer bei jedem Wechsel die Kabine verlassen, und das dann so oft, wie der Bagger am zu verfüllenden Graben entlang versetzt werden muss. Falls das Verfüllmaterial in mehreren Schichten aufgeschüttet und verdichtet wird, muss dieser Vorgang pro Abschnitt noch häufiger wiederholt werden.
Komplett entfällt der Wechselaufwand mit dem Verdichterlöffel von UAM Helmut Uhrig Straßen- und Tiefbau (Vertrieb Kiesel, Baienfurt). Dieser patentierte Löffel, der in der UAM-Baureihe VDL mit dreizehn Modellen von 300 bis 1.400 mm Schnittbreite und 0,05 bis 1,3 m³ Inhalt für Bagger von 1,6 bis 40-t erhältlich ist, vereint Tieflöffel und Anbauverdichter in einem Gerät. Das Umschalten zwischen Verdichten und Löffeleinsatz erfolgt bequem in der Kabine mit zwei Knöpfen. Die VDL-Verdichterlöffel haben je nach Modell und Größe einen Ölbedarf von 25 bis 90 l/min bei einem Arbeitsdruck bis 180 bar und können an der Hammerhydraulik betrieben werden. Bei Aushub- und Erdarbeiten ist der Löffel starr verriegelt, während im Verdichterbetrieb die Schwingungsaufnahme über Gummi-Dämpfungselemente erfolgt. Die Umschaltung zwischen beiden Betriebszuständen erfolgt hydraulisch.
