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Verfahren und Vorrichtung zum Ausgraben von tiefen, schmalen und langen Gräben mit senkrechten Wänden
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausgraben von tiefen und lan- gen Gräben mit senkrechten Wänden. Sie bezweckt vornehmlich, ein einfach auszuführende Verfahren und eine zur vorteilhaften Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben.
Zum Erzeugen von Schächten ist es bekannt, ein rohrförmiges Gerät zu verwenden, das in lotrechte, schlagartige Bewegung versetzt wird. Durch die schlagartige Bewegung werden im Schachtgrund Bodenstücke gelöst. Der Schacht selbst ist mit aufgeschlämmtemWasser gefüllt. Zum Entfernendes vom Boden gelösten Materials aus dem Schacht dienen bei den bekannten Geräten pneumatische oder hydraulische Fördermittel, beispielsweise Druckluft, die in das Werkzeugrohr geleitet werden und das Aufsteigen des gelösten und mitBohrschlamm vermengten Materials in dem Rohr und dem anschliessenden Abfluss bewir- ken. Ein solches Verfahren wird bei der Erzeugung von Schächten angewendet, die mit Rohren ausgekleidet werden.
Bei der Verwendung rotierender Bohrwerkzeuge ist es ferner bekannt geworden, auf die Bohrlochaus- kleidung zu verzichten, indem das Wasser im Bohrloch durch Aufschlämmen von Ton od. dgL Stoffen spezifisch schwerer gemacht wird, so dass die spezifisch schwere Wassersäule die Bohrloch-Innenwand am Abbröckeln und Einstürzen hindert.
Mit den bekannten Verfahren können zwar Schächte und Bohrlöcher erzeugt werden. Wenn aber lange, tiefe Gräben geschaffen werden sollen, dann können die bekannten Verfahren nicht angewendet werden, esseidenn, es würdeBohrung nebenBohrung bzw. Schacht an Schacht erzeugt. Ein solches Vorgehen muss aber wegen des damit verbundenen hohen Zeit- und Kostenaufwandes ausscheiden.
Hier hilft nun das erfindungsgemässe Verfahren ab, das darin besteht, dass eine kurze anfängliche Ausgrabung vor dem zu grabenden Graben ausgeführt wird, deren Breite gleich derjenigen des auszuführenden Grabens ist und deren Tiefe nur 50 - 80 cm beträgt, und dass diese oberflächliche Ausgrabung mit gesondert bereitetem Bohrschlamm gefüllt wird, dessen Viskosität und Tixotropie geeignet sind, die senkrechten Wände der Ausgrabung durch Seitendruck zu stützen, worauf ein Schlagwerkzeug angesetzt wird, das zwei kombinierte Bewegungen ausführt, u. zw. eine Auf-und Abwärtsbewegung und gleichzeitig eine waagrechte Bewegung in der Richtung des Grabens, wobei während des taktweisen und kurzen Hebens des Schlagwerkzeuges dieses auch seine Bewegung in waagrechter Richtung ausführt.
und wobei der Bohrschlamm von dem in ihm enthaltenen festen und stückförmigen Material getrennt und wieder in den Graben geleitet wird, zusammen mit frischem Bohrschlamm, der zusätzlich und unabhängig erzeugt und der fortwährend mitfort5chreitenderVertiefung des Grabens eingebrachtwird, wobei während des Arbeitsvorganges der Graben immer mit dem Bohrschlamm gefüllt gehalten wird.
Es empfiehlt sich dabei, so vorzugehen, dass zur Vorbereitung der Abteufung zunächst eine etwa 50 bis 80 cm tiefe, in Richtung des Grabens verlaufende, kürzere oder längere Baugrube ausgehoben und mit Bohrschlamm gefüllt wird.
Zur Durchführung des Verfahrens wird vorteilhafterweise eine Anlage verwendet, die gekennzeichnet
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und ein senkrechtes Rohr, das an einem Ende mit dem Bohrwerkzeug und am andern Ende mit einem Schlauch verbunden ist, wobei Antriebsvorrichtungen vorgesehen sind, welche dem Rohr eine Auf-und Ab-
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wärtsbewegung in senkrechter Richtung erteilen und zusätzliche Antriebsvorrichtungen, welche dem Rohr eine gleichzeitige hin-und hergehende Bewegung in waagrechter Richtung erteilen, ferner eine Vorrichtung zur Erzeugung eines mit Erde gemischten, im Rohr aufsteigenden Schlammstromes und Trennungsvorrichtungen, um die mitgerissene Erde vom Schlamm zn befreien und den regenerierten Schlamm wieder in den Graben zu befördern.
Die Zeichnung veranschaulicht schematisch beispielsweise zweiAusführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes. Es zeigen :
Fig. l einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung, wobei der Schlammumlauf mittels einer Pumpe bewirkt und die Trennung der gröberen Stoffe vom Bohrschlamm mittels eines Siebes erzielt wird, Fig. 2 dieselbe Vorrichtung in Draufsicht, Fig. 3 eine Vorrichtung, bei welcher der Sch1a. mmumlaufmittels Druckluft und die Trennung des gröberen Materials vom Bohrschlamm mittels eines Siebes bewirkt wird, Fig. 4 eine Draufsicht der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung, Fig. 5 in vergrössertem Massstab diejenige Stelle, an welcher Druckluft in das rohrförmige Werkzeug in der Nähe der Schlagglokke, die mit radialen Zähnen versehen ist, eingeleitet wird.
Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung dient eine Schlagglocke 1 zum Lösen des Erdbodens. Die Schlagglocke ist fest mit dem Rohr 2 verbunden, das über einen Bügel 3 an einem Seil 4 gehalten wird. welches über die Rolle 5 läuft, die beispielsweise einem horizontal verschieblichen (nicht dargestellten) Bock angehört. Das Rohr 2 ist mit einer Abflussleitung 6 verbunden, die in einer Pumpe 7 endet, deren Druckrohr bzw. Ablaufrohr 8 über einem Sieb 9 mündet, welches das gröbere Material von dem Bohrschlamm trennt und bei 10 ausscheidet, während der Bohrschlamm über das Rohr 11 in die Baugrube zu- rückgefördert wird.
Damit diese stets mit Bohrschlamm gefüllt gehalten wird, besteht ausserdem eine besondere Zentrale (in der Zeichnung nicht dargestellt) in der fortwährend frischer Bohrschlamm zubereitet wird, der entsprechend dem allmählichen Tieferwerden des Grabens diesem durch das Rohr 19 zugeführt wird. Das Ausfüllen der Baugrube mit Bohrschlamm dient vor allem dazu, die Baugrubenwände abzustützen, damit das Abteufen kontinuierlich erfolgen kann. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung dient also zur Förderung des gelösten mit Bohrschlamm vermengten Materials eine hydraulische Fördereinrichtung.
Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 7 entfallen und das Rohr 8 mündet unmittelbar über dem Sieb. Die Förderung des vom gewachsenen Boden gelösten und mit Bohrschlamm vermengten Materials erfolgt durch einen Druckluftstrahl, der von dem Verdichter 12 herrührt und der an das untere Ende des Rohres 2 geführt wird, und über das Rohr 13 in das Rohr 2, ungefähr an der Verbindungsstelle 14 zwischen dem Rohr 2 und der Glocke 1 eintritt. Das Einströmen des Luftstrahles in das Rohr 2 bewirkt, dass der Bodenschlamm flüssiger wird, da er mit der Luft emulgiert wird und so teilweise als Ejektor wirkt. Indem so in dem Rohr 2 ein Durckabfall entsteht, wird das Steigen des Schlammes und des mittels der Glocke 1 gelösten Materials unterstützt.
Um eine gute Verteilung der Luft in der schlammartigen Masse 15 zu erzielen, die sich in dem Rohr 2 befindet, ist ein Rost 16 (Fig. 5) vorgesehen, der wie ein Diffusor wirkt. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung findet eine pneumatisch wirksame Fördereinrichtung Verwendung.
Um ein Ablösen des Erdbodens mittels der Schlagglocke zu bewirken, wird dieser eine lotrechte hinund hergehende Bewegung, z. B. durch Anziehen und Freigeben des Teiles 4'des Tragseiles 4, erteilt.
Die schlagartige Bewegung kann auch mittels anderer mechanischer Elemente erzeugt werden, beispielsweise durch Exzenter, Kurbeltrieb u. dgl.
Zur Herstellung eines Grabens wird die Rolle 5 in Richtung des gewünschten Grabenverlaufes, auf der Zeichnung in Richtung des Pfeiles 18 oder in der entgegengesetzten Richtung, verschoben. Die Rolle 5 gehört einer in Richtung der Grabenlängsachse verschieblichen Einrichtung an, die zum Aufhängen desWerkzeuges dient.
Der Rand der Glocke 1 kann Zähne 20, Haken, Messer od. dgl, aufweisen, um die Zerstückelung des Erdbodens zu erleichtern. In dem in Fig. 5 gezeigten Fall ist ein. hakenförmiger, nach innen gebogener und vom Rand entfernter Zahn 20 vorgesehen. Diese Ausbildung des Werkzeuges ist zur Verwendung bei inkohaerentem Erdboden geeignet. Die Zähne bewirken, nachdem sie in den Erdboden eingedrungen sind, dessen Anheben und Lösen sowie Förderung mit dem Bohrschlammstrom, der durch die Öffnungen 21 in die Glocke eintritt.
Da die zu erzeugenden Gräben insbesondere zum Ausfüllen mit tonartigem Material oder mit Beton bestimmt sind, wird nachfolgend die Herstellung eines Schlitzes oder Grabens und die Bildung einer solchen Betonwand beschrieben :
Weil das Arbeiten mit der Vorrichtung in Bohrschlamm erfolgen muss, wird zunächst zur Vorbereitung der Abteufung eine etwa 50 - 80 cm tiefe, in Richtung des Grabens verlaufende. kürzere oder längere Gru-
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be ausgehoben und mit Bohrschlamm gefüllt. Sodann wird die Glocke 1 mit dem Rohr 2 in die Baugrube abgesenkt und im Falle der Verwendung einer Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 die Pumpe 7, im Fall der Verwendung einer Vorrichtung nach Fig. 3 und 4 der Verdichter 12 in Gang gesetzt.
Ausserdem wird die
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nach oben gedrückt und über das Rohr 6 oder das Rohr 8 in das Sieb 9 geleitet, wo das gröbere Material ausgeschieden und bei 10 abgeleitet wird, während der vom gröberen Material befreite Bohrschlamm wie- der in die Baugrube 17 über die Leitung 11 zurückgeleitet wird. Die Rolle 5 wird gleichzeitig mit bekannten Mitteln langsam in Richtung des Pfeiles 18 (Fig. 1) verschoben, um ein Fortschreiten der Grabenaushe- bung in Richtung des gewünschten Grabenverlaufes herbeizuführen.
Nachdem der Graben auf der durch die anfängliche Baugrube 17 vorbestimmten Strecke erzeugt ist (beispielsweise 6-10 m lang), wird in den ausgehobenen Graben mit einem der bekannten Mittel, beispielsweise nach dem System"Kontraktor"Beton eingeschüttet, wobei der Bohrschlamm, der hiebei nach oben steigt, wiedergewonnen wird. Hierauf wird die Bildung eines weiteren Grabenstückes durch Ausheben einer weiteren anfänglichen Baugrube, die wiederum mit Bohrschlamm gefüllt wird, in Angriff ge- nommen. Die weiteren Arbeitsgänge wiederholen sich in der geschilderten Weise.
Die Glocke 1 kann auch entfallen und das Ende des Rohres 2 kann unmittelbar mit Zähnen bzw. Ausschnitten oder Öffnungen versehen sein, so dass das Rohr selbst als Schlagwerkzeug dient. Die Tiefe des Grabens, die SchlaggeschwindIgke1t der Glocke 1 bzw. des Rohres 2, die Geschwindigkeit der horizontalen Verschiebebewegung, die Grösse, das Gewicht und die Form der Glocke 1 sowie der Leitungen 2,6 und 8 können je nach Notwendigkeit bzw. nach Art des auszuhebenden Erdbodens geändert werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Ausgraben von tiefen, schmalen und langen Gräben mit senkrechten Wänden im Erdreich, mit hydraulischer Stützung der Wände, dadurch gekennzeichnet, dass eine kurze anfängliche Ausgrabung vor dem zu grabenden Graben ausgeführt wird, deren Breite gleich derjenigen des auszuführenden Grabens ist und deren Tiefe nur 50 - 80 cm beträgt, und dass diese oberflächliche Ausgrabung mit gesondert bereitetem Bohrschlamm gefüllt wird, dessen Viskosität und Tixotropie geeignet sind, die senkrechten Wände der Ausgrabung durch Seitendruck zu stützen, worauf ein Schlagwerkzeug angesetzt wird, das zwei kombinierte Bewegungen ausfahrt, u. zw. eine Auf- und Abwärtsbewegung und gleichzeitig eine waagrechte Bewegung in der.
Richtung des Grabens, wobei während des taktweisen und kurzen Hebens des Schlagwerkzeuges dieses auch seine Bewegung in waagrechter Richtung ausführt, und wobei der Bohrschlamm von dem in ihm enthaltenen festen und stückförmigen Material getrennt und wieder in den Graben geleitet wird, zusammen mit frischem Bohrschlamm der zusätzlich und unabhängig erzeugt und der fortwährend mit fortschreitender Vertiefung des Grabens eingebracht wird, wobei während des Arbeitsvorganges der Graben immer mit dem Bohrschlamm gefüllt gehalten wird.