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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schlagen eines Brunnens aus in den Boden zu rammenden Stahlrohren sowie ein Verfahren zum Schlagen eines Brunnens mit dieser Einrichtung.
Man unterscheidet drei Arten von Brunnen, nämlich Schachtbrunnen, Rohrbrunnen und Schlagbrunnen. Schachtbrunnen, auch Kesselbrunnen genannt, werden mit Durchmessern zwischen einem und fünf Metern ausgeführt. Es handelt sich um gegrabene Brunnen. Eine Baugrube wird ausgehoben und ein Brunnenring wird aufgestellt. Dann wird das Erdreich unter dem Brunnenring abgegraben, so dass der Brunnenring absinkt. Weitere Brunnenringe werden nach und nach aufgesetzt.
Durch Abgraben sinken die Brunnenringe langsam in die Tiefe. Das Verfahren wird fortgesetzt, bis das Grundwasser oder eine Wasserader erreicht ist. Schachtbrunnen sind besonders aufwendig bei der Errichtung. Es fällt viel Aushubmaterial an. Die Baustelle nimmt eine verhältnismässig grosse Fläche in Anspruch. Daher ist die Errichtung eines Schachtbrunnens etwa in einem Garten mit der Zerstörung weiter Teile des Rasens und der Beete verbunden.
Ein Rohrbrunnen wird durch Niederbringen einer vertikalen Bohrung hergestellt. Dazu setzt man Ventilbohrer oder Stauchbohrer ein, die an Seilen hängend fallen gelassen werden. Die schraubenartigen Bohrer sind auf einem Gestänge vorgesehen und werden in einer Führung gedreht. Hartes Gestein wird mit Bohrmeisseln oder Diamantkronen durchfahren. In das Bohrloch werden unter Belastung und bei drehender Bewegung Rohre eingeführt, um während des Niederbringens der Bohrung das Einstürzen des Bohrkanals zu verhindern. Ferner werden noch Schlagbrunnen ausgeführt, wenn der Grundwasserspiegel nicht tiefer als etwa 8 m unter der Erdoberfläche liegt, so dass das Wasser mit einer Handpumpe oder einer kleinen Elektropumpe gehoben werden kann.
Ein Stahlrohr mit einem Durchmesser von einem oder von zwei Zoll wird dazu mittels einer Ramme in den Boden geschlagen, wo es ständig verbleibt.
Vielfach ist, wie bereits erwähnt, der Aufwand bei Errichtung eines Brunnens gross und es sind Zerstörungen von Kulturen wie auch von Zäunen infolge der zu schaffenden Zufahrt für Lastwagen und Baumaschinen die Folge. Brunnen, die ohne Aushub niedergebracht werden, können infolge der begrenzten Saughöhe der Pumpe nicht tiefer als etwa 8 m sein. Tauchpumpen setzen einen Brunnenschacht bzw. ein Brunnenrohr von wenigstens 12 cm Durchmesser voraus. Nur dann können Tauchpumpen eingeführt und in das Grundwasser auf z. B. 12 m Tiefe abgesenkt werden.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine Einrichtung zu schaffen, die das Schlagen eines tiefen Brunnens in kürzester Zeit und bei geringstem Aufwand ohne wesentliche Beschädigung von Kulturen ermöglicht. Dies wird mit Hilfe einer Einrichtung aus in den Boden zu rammenden Stahlrohren erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, dass auf das Stahlrohr eine vorzugsweise verlorene Spitze aufgesetzt ist und dass sie ein in das Stahlrohrinnere einschiebbares, gegebenenfalls mehrteiliges, Brunnenrohr, vorzugsweise ein Kunststoffrohr mit in seinem untersten Bereich wenigstens teilweise wasserdurchlässiger, insbesondere perforierter Wand sowie eine vorzugsweise auf einem Portalgerüst aufgehängte Pressluftramme, die auf das der Spitze abgewendete Stahlrohrende zum Einrammen des Stahlrohres aufsetzbar und zum Herausziehen bzw.
Herausschlagen der Stahlrohr nach oben mit dem bzw. den Stahlrohren verbindbar sind, aufweist. Je nach Tiefe des zu schlagenden Brunnens können auf das Stahlrohr Verlängerungsrohre aufgesetzt sein. Die Einrichtung erlaubt es, Stahlrohre und Kunststoffrohre einzusetzen, deren Innendurchmesser gross genug sind, um Tauchpumpen in die Tiefe des Brunnens abzusenken ; Brunnentiefen von 12 m und mehr sind erreichbar.
Versuchsbrunnen konnten innerhalb eines Tages fertiggestellt werden. Beschädigungen von Gärten treten auch dann nicht ein, wenn der Brunnen erst nach Abschluss der Arbeiten an den Aussenanlagen etwa eines Einfamilienhauses geschlagen wird.
Das Portalgerüst ist zerlegbar und kann problemlos aufgestellt werden. Ein Flaschenzug, der auf dem Portalträger aufgehängt ist, hält die Ramme bei der Arbeit und auch dann, wenn Verlängerungsrohre aufgesetzt und aufgeschraubt werden. Die Ramme ist über einen Druckschlauch mit einem Kompressor verbunden, der auch in grösserer Entfernung vom Portalgerüst und der Ramme aufgestellt sein kann.
Das vorzugsweise mit einer verlorenen Spitze versehene Stahlrohr weist in zweckmässiger Weise an einem Ende einen Zentrierrand und die Spitze eine ringförmige Schulter zum Aufsetzen der Spitze auf das Stahlrohr mit Spiel auf. Die im wesentlichen kegelförmige Spitze kann am Vortriebsende vorzugsweise abgestuft ausgebildet sein und an dem der Spitze abgewendeten Ende einen
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Zentrierrand, beispielsweise in Form einer ringförmigen Abstufung, zum losen Aufsetzen eines Rohres aufweisen. In dieser Weise ist es ohne besonderen konstruktiven Aufwand und bei einfachster Handhabung möglich, eine lose, aber ausreichend präzise Verbindung zwischen Spitze und Rohr herzustellen.
Das Stahlrohr, auf das die Spitze aufgestellt ist, besitzt in zweckmässiger Weise auf dem der Spitze bzw. dem Zentrierrand abgewendeten Ende ein Gewinde, vorzugsweise ein konisches Gewinde, zum Anschluss von Verlängerungsrohren. Die Verlängerungsrohre werden in Stücken von beispielsweise 1 m beim Einschlagen aneinandergeschraubt bzw. beim Herausziehen wieder nach und nach getrennt. Zum schnellen Verbinden und Trennen haben sich konische Gewinde mit vier Gängen bewährt.
Es hat sich als rationell erwiesen, die Ramme in Schlagrichtung gesehen an beiden Enden mit Anschlüssen zur Verbindung mit dem Stahlrohr bzw. dem oder den Verlängerungsrohren auszustatten. Dazu eignen sich formschlüssige wie auch kraftschlüssige Verbindungen sowie Anschlussstücke, die mit der Ramme verriegelbar sind. Zur Verbindung der Ramme mit den Rohren kann auch ein Kupplungsstück vorgesehen sein, das in Schlagrichtung gesehen an beiden Enden der Ramme aufsetzbar ist. Einschlagen und Herausziehen der Stahlrohre lassen sich somit praktisch durch einfaches Umdrehen der Ramme bewerkstelligen. In der Schlagrichtung umschaltbare Rammen sind dann geeignet, wenn die Schlagleistung in beiden Arbeitsrichtungen etwa gleich ist.
Einen wesentlichen Bestandteil der erfindungsgemässen Einrichtung bildet das vorzugsweise aus Kunststoff bestehende Brunnenrohr. Es besitzt einen Aussendurchmesser, der kleiner als der Innendurchmesser des Stahlrohres bzw. der Verlängerungsrohre ist ; es ist in seinem untersten Bereich wenigstens teilweise wasserdurchlässig, insbesondere perforiert ausgebildet. Die Perforation kann in zwei im Abstand voneinander liegenden Zylindermantelzonen vorgesehen sein, wobei die Tauchpumpe dann so angeordnet ist, dass ihre Ansaugöffnung zwischen den perforierten Zonen liegt, so dass die Saugkraft nicht unmittelbar auf das Erdreich wirkt. Damit kann verhindert werden, dass Sand, Erde od. dgl. angesaugt werden.
Das Brunnenrohr weist vorteilhafterweise an einem Ende einen Kragen auf, insbesondere mit einem Absatz, zum Anschluss eines Verlängerungsrohres aus Kunststoff, das seinerseits Anschlüsse zum gegenseitigen Verbinden aufweist, so dass die Gesamtlänge des Brunnenrohres der Brunnentiefe angepasst werden kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Schlagen eines Brunnens mit der vorgenannten Einrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass zunächst das mit der verlorenen Spitze versehene Stahlrohr in den Boden gerammt, anschliessend das teilweise wasserdurchlässige Kunststoffrohr eingeschoben und sodann das Stahlrohr mit Hilfe der in verkehrter Richtung aufgesetzten Ramme herausgezogen wird. Somit verbleibt das unverrottbare Kunststoff-Brunnenrohr über der verlorenen Spitze allein im Boden. Nach Absenken der Tauchpumpe an einem Wasserrohr ist der Brunnen betriebsbereit.
Ausführungsbeispiele für die Einrichtung gemäss der Erfindung sowie Beispiele, die das erfindungsgemässe Verfahren erläutern, sind in den Zeichnungen dargestellt. Fig. l zeigt eine Frontansicht eines Portalgerüstes mit Ramme beim Eintreiben eines Stahlrohres, Fig. 2 eine Seitenansicht dazu und die Fig. 3 bis 8 die einzelnen Verfahrensschritte in schematischer Darstellung.
Auf einem Portalgerüst --1--, das aus einer Laufschiene --2-- für einen Flaschenzug --3-mit Laufkatze sowie einklappbaren oder demontierbaren Stehern --4-- besteht, ist eine Pressluft- ramme --5-- aufgehängt. Obwohl Rammen anderer Typen prinzipiell ebenfalls verwendbar wären, haben Versuche ergeben, dass Pressluftrammen schon aus Gründen der räumlichen Trennung zwischen Ramme und Kompressor besonders zweckmässig sind. Die Ramme --5-- verfügt an dem einen Ende über ein Kupplungsstück --6-- und an dem andern Ende über eine Aufhängung --7--.
Kupplungsstück --6-- und Aufhängung --7-- sind vertauschbar, so dass die Schlagrichtung der Ramme --5-- umkehrbar ist. Gemäss den Fig. 1 und 2 sitzt die Ramme --5-- auf einem Stahlrohr - -8--, das in den Boden getrieben wird (Pfeilrichtung). Das Kupplungsstück --6-- ist sowohl mit der Ramme --5-- als auch mit dem Stahlrohr --8-- fest verbunden. Wird die Ramme --5-umgedreht und das Kupplungsstück --6-- am andern Ende montiert, dann kann das Stahlrohr --8-- mit der Ramme-5-- wieder fest verbunden werden. Die Ramme --5-- wirkt in diesem Fall entgegen der Pfeilrichtung in den Fig. 1 und 2 nach oben, so dass das Stahlrohr aus dem Boden herausgeschlagen wird.
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Die Verfahrensschritte gemäss der Erfindung werden an Hand der Fig. 3 bis 8 näher erläutert. Mit Hilfe eines Portalgerüstes-l-nach den Fig. l und 2 sowie der oben beschriebenen Einrichtung wird ein Stahlrohr --8-- vertikal über dem Boden --9-- aufgehängt. Zwischen dem Stahlrohr --8-- und dem Boden --9-- wird eine Stahlspitze --10-- angeordnet, die mit einem Ansatzstück mit ringförmiger Schulter --11-- mit Spiel in das Stahlrohr --8-- eingreift. Die Ramme --5--, mit deren Kupplungsstück --6-- das Stahlrohr --8-- verbunden ist, schlägt das Stahlrohr --8-- mit der Spitze --10-- voran in den Boden ein (Fig. 3).
Die Länge des Stahlrohres - ist auf die Höhe des Portalgerüstes-l-abgestimmt. Sobald das Stahlrohr --8-- in den Boden eingerammt ist, wird die Ramme --5-- bzw. die Kupplung --6-- vom Stahlrohr --8-- gelöst. Ein Verlängerungsrohr --12--, das ebenfalls aus Stahl gefertigt ist, wird mit dem Stahlrohr --8-- verschraubt, die Ramme --5-- mittels der Kupplung --6-- auf das Verlängerungsrohr --12-- aufgesetzt und die beiden Rohre-12 und 8-- werden in den Boden --9-- getrieben (Fig. 4). Dies wird durch Ansetzen weiterer Verlängerungsrohre --12-- so lange fortgesetzt, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist. In Fig. 5 ist die Endlage des eingeschlagenen Rohres --8--
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ausgebildet sein kann, in das Innere der Verlängerungsrohre --12-- und in das Stahlrohr --8-mit Spiel eingeschoben.
Das Kunststoff-Brunnenrohr --13-- kann aus mehreren Teilstücken bestehen, die an ihren Enden übereinandergeschoben und z. B. durch Verschrauben oder Vernieten gesichert werden. In seinem unteren Bereich ist das Brunnenrohr perforiert. Es weist in seiner Wand Durchbrüche --14-- in der Art eines Filters auf. Ein Sieb oder Filter kann darüber hinaus noch im Inneren, beispielsweise konzentrisch zur perforierten Rohrwand angeordnet sein. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 bis 8 sind die Perforationen --14-- in zwei im Abstand zueinanderliegenden Zylindermantelzonen des Brunnenrohres --13-- vorgesehen.
Wenn das Kunststoff-Brunnenrohr --13-- bis zur Spitze --10-- eingeführt ist, dann wird die Ramme --5--, wie einleitend beschrieben, umgedreht, das Kupplungsstück --6-- wird umgesetzt und mit dem obersten Verlängerungsrohr --12-- verbunden. Die nach oben gerichtete Schlagrichtung bewirkt nun ein Ausziehen der Verlängerungsrohre --12-- und des Stahlrohres --8-aus dem Boden --9--, wobei die Spitze --10-- jedoch im Brunnenschachttiefsten ortsfest bleibt (Fig. 7). Wenn ein Verlängerungsrohr --12-- aus dem Boden gezogen ist, wird es abgeschraubt und die nun ziehende Ramme --5-- auf das nächste Rohr aufgeschraubt, bis alle Rohre-12 und 8-- aus dem Boden gezogen sind und nur mehr das Kunststoff-Brunnenrohr --13-- und die Spitze --10-- im Boden zurückbleiben.
In das Kunststoff-Brunnenrohr --13-- wird schliesslich eine Tauchpumpe --15-- eingeführt und etwa bis zur Spitze --10-- abgesenkt, wobei die Ansaugöffnung --16-- der Tauchpumpe - zwischen den perforierten Zylindermantelzonen (Perforationen --14--) zu liegen kommt.
Dadurch saugt die Pumpe --15-- nicht in direkter Linie aus dem Boden an und zieht daher weniger oder gar keine Verunreinigungen herein. Die Tauchpumpe --15--, die in bekannter Weise elektrisch angetrieben wird, ist mit einer nach oben führenden Wasserleitung --17-- verbunden, die in das Versorgungsnetz einmündet.
Die Ramme --5-- kann so ausgebildet sein, dass die Schlagrichtung bei gleicher Schlagleistung umkehrbar ist, ohne dass die Ramme --5-- umgedreht werden muss. Bei nur einseitig wirkenden Rammen --5-- nach dem Ausführungsbeispiel können Kupplungsstücke auch an beiden Enden vorgesehen sein, so dass ein Ummontieren entfällt. Auch die Halterung für den Flaschenzug --3-kann beidseitig (z. B. seitlich) in der Weise vorgesehen sein, dass sie mit den Kupplungsstücken nicht kollidiert. Die Spitze --10-- kann auch auf andere Weise auf das Stahlrohr --8-- aufgesetzt sein. Wesentlich dabei ist, dass die Spitze --10-- beim Entfernen des Stahlrohres --8-bzw. der Rohre-8 und 12-aus dem Boden --9-- in der Tiefe zurückbleibt.