BE1022368B1

BE1022368B1 - METHOD AND DRILL FOR APPLYING INTO AN EARTH BASE OF EARTH-BASED-DISPLAYING SCREW POSTS

Info

Publication number: BE1022368B1
Application number: BE2013/0692A
Authority: BE
Inventors: Bart Cloet
Original assignee: Cloet Bart Coördinate
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Werkwijze en boor voor het aanbrengen in een aardbodem van aardbodemverdringende schroefpalen. De uitvinding heeft betrekking op een boorkop en een werkwijze voor het aanbrengen van aardbodemverdringende schroefpalen, waarbij bij het inschroeven van de boorkop een eerste deel, aangebracht aan het schroefblad aan het beginpunt en zich uitstrekkend onder een hellingshoek a bepaald ten opzichte van de raaklijn aan het schroefblad en richting de uitstroomopening toe, ingrijpt in de aardbodem, vervolgens bij het uitschroeven van de boorkop een tweede deel, aangebracht aan het schroefblad aan het eindpunt en zich uitstrekkend onder een tweede hoek (3 bepaald ten opzichte van de raaklijn van het schroefblad en richting de instroomopening toe, de aardbodem wegduwt.Method and drill for installing soil-displacing screw piles in the soil. The invention relates to a drill bit and a method for arranging soil-displacing screw piles, wherein when the drill bit is screwed in, a first part, arranged on the screw blade at the starting point and extending at an angle of inclination α defined with respect to the tangent to the screw blade and towards the outflow opening, engages in the ground, then when unscrewing the drill bit a second part, attached to the screw blade at the end point and extending at a second angle (3 determined with respect to the tangent of the screw blade and direction the inflow opening, pushing away the soil.

Description

Werkwijze en boor voor het aanbrengen in een aardbodem van aardbodemverdringende schroef palenMethod and drill for mounting in a soil of soil-displacing screw piles

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het aanbrengen in een aardbodem van grondverdringende schroefpalen, waarbij de aardbodem wordt verdrongen door middel van een boor voorzien van een boorkop, welke boor verder een voerbuis bevat, die voorzien is van een instroomopening en welke boorkop voorzien is van een volgens een uitstroomrichting georiënteerde uitstroomopening met een binnendiameter en die verbonden is met de instroomopening, welke boor een uitwendig schroefblad bevat met een gedeelte dat zich tussen een eerste punt, gelegen in de nabijheid van de uitstroomopening, en een tweede punt uitstrekt over een hellingshoek (γ) bepaald ten opzichte van een vlak waarin de uitstroomopening gelegen is.The present invention relates to a method for providing soil displacing screw piles in a ground, wherein the ground is displaced by means of a drill provided with a drill head, which drill further comprises a feed tube which is provided with an inflow opening and which drill head is provided is of an outflow direction oriented outflow direction with an inner diameter and connected to the inflow opening, which drill comprises an external screw blade with a portion extending between a first point located in the vicinity of the outflow opening and a second point over a slope angle (γ) determined with respect to a plane in which the outflow opening is located.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een boor voor het uitvoeren van de werkwijze.The invention also relates to a drill for performing the method.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Belgisch octrooi 1016927. Grondverdringende schroefpalen worden onder andere trillingsvrij in de aardbodem aangebracht door gebruik te maken van een boor met een uitwendig schroefblad en een voerbuis. Een in de aardbodem aldus ontstane schroefvorm met een schacht, wordt nadien met bij voorkeur gewapende beton opgevuld en doet dienst als funderingselement voor allerhande bouwconstructies. Het nuttig draagvermogen van een schroefpaal in weerstand biedende lagen wordt enerzijds bepaald door de grootste buitendiameter van het schroefblad, welke de vorm en de diameter van de schroefpaal in de aardbodem vormt. Anderzijds wordt het nuttig draagvermogen van de schroefpaal bepaald door de buitenste omtrek van de schroefpaal. De buitenste omtrek van de schroefpaal is onder meer afhankelijk van de diameter, de dikte, de vorm en de plaats van het schroefblad op de boorkop en van de werkwijze tijdens het terugschroeven.Such a method is known from Belgian patent 1016927. Ground displacing screw piles are, among other things, arranged vibration-free in the earth's soil by using a drill with an external screw blade and a feed tube. A screw shape thus formed in the earth's soil with a shaft is subsequently filled with preferably reinforced concrete and serves as a foundation element for all kinds of building constructions. The useful bearing capacity of a screw pile in resistive layers is, on the one hand, determined by the largest outer diameter of the screw blade, which forms the shape and diameter of the screw pile in the earth. On the other hand, the useful bearing capacity of the screw pile is determined by the outer circumference of the screw pile. The outer circumference of the screw pile depends inter alia on the diameter, thickness, shape and location of the screw blade on the drill bit and on the method during the screw back.

Een probleem van de bekende werkwijze en de bekende boor is dat het verdringen van de aardbodem slechts langzaam geschiedt, waardoor de kosten voor het aanbrengen van schroefpalen hoog zijn.A problem of the known method and the known drill is that the displacement of the soil takes place only slowly, so that the costs for installing screw piles are high.

Het doel van huidige uitvinding is een werkwijze en een boor voor het aanbrengen van een schroefpaal in de aardbodem te realiseren, die efficiënter zijn en tot geringe kosten leiden.The object of the present invention is to realize a method and a drill for installing a screw pile in the earth's surface, which are more efficient and lead to low costs.

De werkwijze volgens de uitvinding heeft hiertoe het kenmerk dat het schroefblad door een opeenvolging van een eerste, een tweede en een derde deel is gevormd, waarbij de som van de lengte van het eerste, tweede en derde deel zich over een afstand groter dan een volledige omwenteling van de boorkop uitstrekt, welk eerste deel zich vanaf een beginpunt van het schroefblad uitstrekt tot het eerste punt en aangebracht is onder een eerste hoek (a) bepaald ten opzichte van de hellingshoek (γ) en naar de uitstroomrichting toe gericht is en zich over een lengte gelegen tussen een vierde en de helft van de te vormen schachtdiameter van de schroefpaal uitstrekt, welk derde deel zich uitstrekt vanaf het tweede punt naar een eindpunt van het schroefblad toe, onder een tweede hoek (β) bepaald ten opzichte van de hellingshoek (γ) en naar de instroomopening toe gericht is en zich over een lengte gelegen tussen de helft en één maal de binnendiameter uitstrekt, en waarbij bij het inschroeven van de boorkop in de aardbodem het eerste deel ingrijpt in de aardbodem en deze naar het tweede deel verdringt, en vervolgens bij het uitschroeven van de boorkop uit de aardbodem, in de tegenovergestelde richting van het inschroeven, het derde deel een opwaartse translatie van de boorkop teweegbrengt. Door de aanwezigheid van het eerste deel dat onder de eerste hoek naar de uitstroomrichting toe gericht is werkt dit eerste deel als een snijtand en snijdt het eerste deel efficiënter in de aardbodem waardoor het inschroeven vergemakkelijkt wordt. Immers door de aanwezigheid van het eerste deel en de bijbehorende hoekverdraaiing ten opzichte van de hellingshoek, wordt een bijkomende neerwaartse kracht verkregen waardoor het inschroeven versterkt wordt. De grond wordt verder door de hellingshoek naar het tweede deel van het schroefblad geduwd waar hij gecomprimeerd wordt gezien de hellingshoek een kleinere waarde heeft dan de eerste hoek. Doordat de tweede hoek naar de instroomopening gericht is, wordt vermeden dat ter hoogte van het tweede deel er een verstopping ontstaat tussen de opeenvolgende flenzen van het schroefblad. Het uitschroeven van de boorkop gebeurt in een tegenovergestelde draairichting ten opzichte van het inschroeven. Door de gekozen oriëntatie van de tweede hoek ß zal aan de grond een bijkomende opwaartse verplaatsing worden opgelegd waardoor meer grond verdrongen wordt. De bijkomende opwaartse verplaatsing zorgt voor een verdikte schroefvormige vrije ruimte in de aardbodem. Verder wordt hierdoor bij het uitschroeven eveneens een verdringing naar het tweede deel teweeggebracht. In die verdikte schroefvormige vrije ruimte kan dan ook weer beton worden gestort, waardoor de gevormde schroefpaal dikkere flenzen verkrijgt. Die dikkere flenzen dragen op hun beurt dan bij tot de buitendiameter van de schroefpaal, welke dan op zijn beurt in rekening kan worden gebracht bij het bepalen van de draagkracht van de gevormde schroefpaal. Hierdoor kunnen efficiëntere dikkere en kortere schroefpalen in de aardbodem gevormd worden.To this end, the method according to the invention is characterized in that the screw blade is formed by a succession of a first, a second and a third part, wherein the sum of the length of the first, second and third part extends over a distance greater than a full rotation of the drill bit, which first part extends from a starting point of the propeller blade to the first point and is arranged at a first angle (a) determined with respect to the angle of inclination (γ) and is directed towards the outflow direction and extends over a length between a fourth and half of the shaft diameter of the screw pile to be formed, which third part extends from the second point to an end point of the screw blade, determined at a second angle (β) with respect to the angle of inclination ( γ) and is directed towards the inflow opening and extends over a length between half and once the inside diameter, and wherein when screwing in d the drill bit in the earth's ground engages the first part and displaces it to the second part, and then when the drill head is unscrewed from the ground in the opposite direction of screwing in, the third part causes an upward translation of the drill head . Due to the presence of the first part which is directed towards the outflow direction at the first angle, this first part acts as a cutting tooth and the first part cuts more efficiently into the earth's surface, facilitating screwing-in. After all, due to the presence of the first part and the associated angular rotation with respect to the angle of inclination, an additional downward force is obtained whereby the screw-in is strengthened. The soil is further pushed through the slope to the second part of the propeller blade where it is compressed since the slope has a smaller value than the first. Because the second corner faces the inflow opening, it is prevented that a blockage occurs at the level of the second part between the successive flanges of the propeller blade. The drilling of the drill bit takes place in an opposite direction of rotation with respect to the screwing in. Due to the chosen orientation of the second angle β, an additional upward displacement will be imposed on the ground, whereby more soil is displaced. The additional upward displacement provides a thickened helical free space in the earth's soil. Furthermore, this also causes displacement to the second part during screwing out. Concrete can again be poured into this thickened helical free space, as a result of which the screw pile formed acquires thicker flanges. Those thicker flanges, in turn, then contribute to the outer diameter of the screw pile, which in turn can be taken into account when determining the bearing capacity of the screw pile formed. This allows more efficient thicker and shorter screw piles to be formed in the earth's soil.

Een bijkomend voordeel bij het uitschroeven bestaat erin dat ter hoogte van de uitstroomopening door het opwaarts gericht eerste deel een extra verdikte schroefvormige vrije ruimte in de aardbodem geschraapt wordt.An additional advantage when screwing out is that at the level of the outflow opening through the upwardly directed first part an extra thickened helical free space is scraped into the earth's soil.

Een eerste voorkeursuitvoering van een boorkop volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de eerste hoek (a) een hoekwaarde heeft gelegen tussen 1 en 3 maal, bij voorkeur twee maal, de hoekwaarde van de hellingshoek (γ). Hierdoor wordt bij het inschroeven efficiënter in de aardbodem ingegrepen en bij het uitschroeven de grond geleidelijker verdrongen. Tevens wordt vermeden dat de in de aardbodem ontstane schroefvorm terug dichtgemaakt wordt.A first preferred embodiment of a drill bit according to the invention is characterized in that the first angle (a) has an angle value between 1 and 3 times, preferably twice, the angle value of the angle of inclination (γ). This means that the soil is more efficiently intervened during screwing in and the soil is gradually displaced during screwing out. It is also prevented that the screw shape formed in the earth's soil is closed again.

Een tweede voorkeursuitvoering van een boorkop volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de tweede hoek (β) een hoekwaarde heeft die gelegen is tussen 0,7 en 1,7 maal, bij voorkeur 1,5 maal, de hoekwaarde van de hellingshoek (γ). Doordat het derde deel onder de tweede hoek β staat ten opzichte van het raakvlak aan het schroefblad in de richting van de instroomopening en het schroefblad slechts beperkt groter is dan één omwenteling, kan er geen grond komen vast te zitten tussen de schroefbladen.A second preferred embodiment of a drill bit according to the invention is characterized in that the second angle (β) has an angle value which is between 0.7 and 1.7 times, preferably 1.5 times, the angle value of the angle of inclination (γ) . Because the third part is at the second angle β with respect to the interface on the screw blade in the direction of the inflow opening and the screw blade is only slightly larger than one revolution, no soil can get stuck between the screw blades.

Doordat het schroefblad minimum een volle omwenteling heeft met een constante spoed, wordt zowel bij het inschroeven als bij het uitschroeven de aardbodem gecomprimeerd. Hierdoor treedt er een aardbodemverdichting op tussen de in de aardbodem ontstane schroefvormige vrije ruimte. Op deze wijze wordt de aardbodem rondom de te vormen schroefpaal draagkrachtiger.Because the propeller blade has at least a full revolution with a constant pitch, the soil is compressed both when screwing in and when unscrewing. As a result, a soil compaction occurs between the helical free space created in the soil. In this way the soil around the screw pile to be formed becomes more load-bearing.

Een bijkomend voordeel van de uitvinding is dat de vaste vorm van het schroefblad met zijn drie delen de dikte van de schroefvormige vrije ruimte in de aardbodem bepaalt.An additional advantage of the invention is that the fixed shape of the propeller blade with its three parts determines the thickness of the helical free space in the earth.

Een derde voorkeursuitvoering van een boor volgens de uitvinding is dat deze een schroefbladvrij deel bevat met een buitendiameter die in stappen afneemt in functie van de verhouding tussen de buitendiameter van de voerbuis, welke de schacht van de schroefpaal bepaalt, en de buitendiameter van de boorkop ter hoogte van de uitstroomopening. Op deze wijze wordt bij het uitboren de grond geleidelijk verdrongen en verkleint de kans op verstropping van de aardbodem.A third preferred embodiment of a drill according to the invention is that it comprises a propeller-free part with an outer diameter that decreases in steps as a function of the ratio between the outer diameter of the feed pipe, which determines the shaft of the screw pile, and the outer diameter of the drill bit for height of the outflow opening. In this way, the soil is gradually displaced during drilling and the risk of clogging of the soil is reduced.

Een vierde voorkeursuitvoering van een boor volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat elke overgang tussen de verschillende stappen afgeschuind is onder een vierde hoek (ξ) gelegen tussen 45° en 60° bepaald ten opzichte van de loodlijn op de booras. Op deze wijze wordt bij het uitboren de aardbodem nog geleidelijker verdrongen.A fourth preferred embodiment of a drill according to the invention is characterized in that each transition between the different steps is chamfered at a fourth angle (ξ) between 45 ° and 60 ° determined with respect to the perpendicular on the drill axis. In this way, the earth's soil is displaced even more gradually during drilling.

Een voorkeursuitvoering van een werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat gebruik wordt gemaakt van een sturingsprogramma op de booraandrijving door middel van een spoedcontrole. Het sturingsprogramma wordt zodanig ingesteld zodat bij het uitschroeven de spoed van de booraandrijving groter is dan de spoed van het schroefblad op de boor. Hierdoor zal de boor een bijkomende opwaartse krachtscomponent krijgen die een grotere verticale translatie tewerkstelt, waardoor de in de aardbodem gevormde flenzen van het schroefblad verdikt worden ten opzichte van de dikte van het schroefblad van de boorkop zodanig dat er in de aardbodem een extra dikke schroefvormige vrije ruimte ontstaat, die op haar beurt dan met beton te vullen is..A preferred embodiment of a method according to the invention is characterized in that use is made of a control program on the drill drive by means of an emergency check. The control program is set such that when screwing out the drill driver pitch is greater than the screw blade pitch on the drill. As a result, the drill will have an additional upward force component which causes a greater vertical translation, whereby the flanges of the screw blade formed in the ground are thickened with respect to the thickness of the screw blade of the drill bit such that there is an extra thick screw-shaped free surface in the ground. space is created, which in turn can then be filled with concrete.

De combinatie van het derde deel en het stuurprogramma leidt tot het ontstaan van meer verdikte schroefvormige vrije ruimte in de aardbodem met zodanige afmetingen zodat ze in rekening kan gebracht worden bij het berekenen van het draagvermogen van de schroefpaal. Ook wordt zodoende een schroefpaal vervaardigd met een verbeterde wrijvingsweerstand en bijgevolg een verhoogd draagvermogen.The combination of the third part and the control program leads to the creation of more thickened helical free space in the soil with such dimensions that it can be taken into account when calculating the bearing capacity of the screw pile. A screw pile is thus also manufactured with an improved frictional resistance and consequently an increased bearing capacity.

De uitvinding zal nu nader beschreven worden aan de hand van een in de tekening weergegeven uitvoeringsvorm. In de tekening laat figuur 1 een dwarsdoorsnede zien doorheen een aardbodemverdringende boor; figuur 2 een dwarsdoorsnede zien doorheen een aardbodemverdringende boor welke opwaarts uit de aardbodem geschroefd wordt; figuren 3 a tot en met d een dwarsdoorsnede zien doorheen een aardbodemverdringende boor welke voorzien is van een getrapte buitenmantel van de boor; figuren 4 a en b een dwarsdoorsnede zien doorheen een aardbodemverdringende boor welke voorzien is van een getrapte binnenmantel van de boorkop; figuur 5 een dwarsdoorsnede doorheen een aardbodemverdringende schroefboor zien welke voorzien is van een afgeronde getrapte binnendiameter van de boorkop voor toepassing van een werkwijze volgens de uitvinding.The invention will now be described in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. Figure 1 shows a cross-section through a soil displacing drill in the drawing; Figure 2 shows a cross-section through a soil-displacing drill which is screwed upwards from the soil; Figures 3 a to d show a cross-section through a soil displacing drill which is provided with a stepped outer casing of the drill; Figures 4a and b show a cross-section through a soil displacing drill which is provided with a stepped inner casing of the drill bit; Figure 5 shows a cross-section through a soil-displacing screw drill which is provided with a rounded stepped inner diameter of the drill bit for applying a method according to the invention.

In de tekeningen is aan eenzelfde of analoog element eenzelfde referentiecijfer toegekend.In the drawings, the same reference numeral is assigned to the same or analogous element.

Figuur 1 laat een aardbodemverdringende boor (1) zien voorzien van een holle boorkop (3) die verbonden is met een voerbuis (2). Boorkop en voerbuis zijn beiden bestemd om in de aardbodem geschroefd te worden. De voerbuis (2) is voorzien van een instroomopening (6) voor het ontvangen van te storten beton. De voerbuis heeft bij voorkeur een wanddikte van 20 mm en is bij voorkeur uit meerdere segmenten samengesteld, die telkens door middel van waterdichte koppelingen met elkaar verbonden zijn. Hierdoor is de boor modulair op te bouwen en kunnen verschillende hoogtes van schroefpalen worden vervaardigd. De inwendige diameter (d) van de voerbuis is bij voorkeur voldoende breed om er zonder problemen een volledige wapeningskorf doorheen te kunnen plaatsen teneinde schroefpalen uit gewapend beton te vormen.Figure 1 shows a soil displacing drill (1) provided with a hollow drill head (3) connected to a feed tube (2). Drilling head and feed tube are both intended to be screwed into the earth. The feed pipe (2) is provided with an inflow opening (6) for receiving concrete to be poured. The feed tube preferably has a wall thickness of 20 mm and is preferably composed of several segments, each of which is connected to each other by means of watertight couplings. As a result, the drill can be constructed in a modular way and different heights of screw piles can be manufactured. The inner diameter (d) of the feed tube is preferably sufficiently wide to allow a complete reinforcement basket to be placed without problems to form screw piles of reinforced concrete.

De boorkop (3) is voorzien van een uitstroomopening (5) die verbonden is met de instroomopening teneinde het te storten beton via de uitstroomopening te laten uittreden. De boorkop bevat verder een uitwendig schroefblad (7) dat op de schacht, ter hoogte van het verdringergedeelte aan een buitenmantel van de boorkop is aangebracht. Het schroefblad is gevormd door een opeenvolging van een eerste (10), een tweede (14) en een derde (11) deel. Het eerste deel strekt zich uit vanaf een beginpunt (12) van het schroefblad, gelegen in de nabijheid van de uitstroomopening (5), tot een eerste punt (8) van het tweede deel. Het tweede deel strekt zich uit tussen het eerste en het tweede punt (9) en het derde deel tussen het tweede punt en een eindpunt (13) van het schroefblad. Het schroefblad heeft een nagenoeg constante dikte ds en het tweede deel strekt zich uit met hellingshoek (γ) over een afstand vanaf het eerste punt (8) tot een tweede punt (9) welke afstand bij voorkeur gelegen is tussen 90% en 110% van een volledige omwenteling van de boorkop. De som van de lengte van het eerste, het tweede en het derde deel is zodanig dat deze gesommeerde lengte zich over een afstand uitstrekt die groter is dan de lengte van een volledige omwenteling van de boorkop. De hellingshoek γ heeft een hoekwaarde gelegen tussen 9° en 14°.The drill bit (3) is provided with an outflow opening (5) which is connected to the inflow opening in order to allow the concrete to be poured to exit via the outflow opening. The drill bit further comprises an external screw blade (7) which is mounted on the shaft at the level of the displacement portion on an outer casing of the drill bit. The screw blade is formed by a succession of a first (10), a second (14) and a third (11) part. The first part extends from a starting point (12) of the screw blade, located in the vicinity of the outflow opening (5), to a first point (8) of the second part. The second part extends between the first and the second point (9) and the third part between the second point and an end point (13) of the propeller blade. The screw blade has a substantially constant thickness ds and the second part extends with an angle of inclination (γ) over a distance from the first point (8) to a second point (9), which distance is preferably between 90% and 110% of a complete rotation of the drill bit. The sum of the length of the first, the second and the third part is such that this summed length extends over a distance that is greater than the length of a full rotation of the drill bit. The slope angle γ has an angle value between 9 ° and 14 °.

Het eerste deel (10) strekt zich onder een eerste hoek α uit bepaald ten opzichte van de hellingshoek (γ) waaronder het tweede deel zich uitstrekt. De eerste hoek α is bepaald ten opzichte van een eerste raaklijn aan een bovenvlak van het schroefblad (7). Het eerste deel is naar de uitstroomrichting toe gericht en strekt zich uit over een lengte gelegen tussen een vierde en de helft van de binnendiameter di van de boorkop. De eerste hoek α heeft een waarde gelegen tussen 1 γ < α < 3 γ, bij voorkeur 2 γ. Desgewenst kan het eerste deel van een afgeschuind uiteinde zijn voorzien. Het derde deel (11) is aangebracht aan het tweede punt (9) van het schroefblad (7) en strekt zich uit onder een tweede hoek (ß) bepaald ten opzichte van de hellingshoek (γ) waaronder het tweede deel zich uitstrekt. Het derde deel strekt zich uit vanaf het tweede punt en is naar de instroomopening toe gericht. Het derde deel strekt zich uit over een lengte gelegen tussen de helft en één maal de binnendiameter di van de boorkop. De tweede hoek β heeft een hoekwaarde gelegen tussen 0,7 γ < β < 1,7 γ, bij voorkeur 1,5 γ. De tweede hoek β wordt zo gekozen dat hij altijd kleiner is dan de eerste hoek a. Desgewenst kan het derde deel van een afgeschuind uiteinde zijn voorzien.The first part (10) extends at a first angle α determined with respect to the angle of inclination (γ) at which the second part extends. The first angle α is determined with respect to a first tangent line on an upper surface of the screw blade (7). The first part is directed towards the outflow direction and extends over a length between a fourth and half of the inner diameter di of the drill bit. The first angle α has a value between 1 γ <α <3 γ, preferably 2 γ. If desired, the first part can be provided with a beveled end. The third part (11) is arranged at the second point (9) of the screw blade (7) and extends at a second angle (β) determined with respect to the angle of inclination (γ) under which the second part extends. The third part extends from the second point and is directed towards the inflow opening. The third part extends over a length between half and once the inside diameter di of the drill bit. The second angle β has an angle value between 0.7 γ <β <1.7 γ, preferably 1.5 γ. The second angle β is chosen so that it is always smaller than the first angle a. If desired, the third part can be provided with a beveled end.

Door deze constructie van het eerste, tweede en derde deel van het schroefblad en zoals weergegeven in figuur 2 is de afstand h’ tussen twee opeenvolgende schroefbladsegmenten ter hoogte van het eerste deel groter dan de afstand h ter hoogte van het tweede deel. Verder is de afstand h” ter hoogte van het derde deel groter dan de afstand h, maar wel zo dat h” groter is dan h’. Hierdoor wordt ter hoogte van het derde deel voldoende ruimte gevormd om grond af te voeren.Due to this construction of the first, second and third part of the propeller blade and as shown in Figure 2, the distance h 'between two successive propeller blade segments at the level of the first part is greater than the distance h at the level of the second part. Furthermore, the distance h "at the level of the third part is greater than the distance h, but such that h" is greater than h ". As a result, sufficient space is created at the level of the third part to remove soil.

Zoals reeds beschreven, is de tweede hoek β van het derde deel van het schroefblad kleiner dan de eerste hoek α van het eerste deel. Immers door deze kleinere tweede hoek β, zal bij het uitschroeven een axiale verticale krachtscomponent ontstaan die de boor sneller naar boven wil bewegen dan de spoed van het schroefblad toelaat. Hierdoor wordt ter hoogte van de uitstroomopening aan de onderkant van het schroefblad de schroefvorm eveneens naar boven toe bewogen waardoor de reeds gevormde onderliggende schroefvorm, gevuld met vloeibare beton onder druk ontlast wordt. Dit vermijdt met andere woorden dat de ontstane schroefvorm terug dicht geduwd wordt.As already described, the second angle β of the third part of the propeller blade is smaller than the first angle α of the first part. After all, due to this smaller second angle β, an axial vertical force component will arise during screwing out, which the drill wants to move upwards faster than the pitch of the propeller blade allows. As a result, at the level of the outflow opening on the underside of the screw blade, the screw form is also moved upwards, as a result of which the already formed underlying screw form filled with liquid concrete is relieved under pressure. In other words, this prevents the resulting screw form from being pushed shut again.

Een verloren boorpunt (4) wordt zodanig op de uitstroomopening van de boorkop gemonteerd, dat na montage van het verloren boorpunt de uitstroomopening van de boorkop afgesloten is.A lost drill tip (4) is mounted on the drill head outflow opening such that after mounting the lost drill point, the drill head outflow opening is closed.

Bij het aanbrengen van schroefpalen in de aardbodem wordt de voerbuis met de boorkop in een bepaalde draairichting en onder een neerwaartse druk schroevend in de aardbodem geboord door een combinatie van een boorkoppel en een axiale drukkracht. Het indringen van grond en water in de uitstroomopening van de boorkop wordt verhinderd door middel van het op de uitstroomopening gemonteerde verloren boorpunt (4). De omliggende aardbodem wordt door de boorkop zijdelings verdrongen en weggeperst zodat rondom de voerbuis een zone ontstaat van verdichte aardbodem. Van zodra het verloren boorpunt zich op de beoogde diepte bevindt, wordt een bij voorkeur stalen bewapening in de voerbuis geplaatst. Daarna wordt in de instroomopening een hardhaar materiaal, zoals bij voorkeur beton, gestort waardoor het verloren boorpunt los komt en de voerbuis volledig tot aan het verloren boorpunt met beton gevuld wordt.When installing screw piles in the earth's soil, the feed tube with the drill bit is drilled into the earth's soil screw-screwed under a downward direction and under a downward pressure by a combination of a drill torque and an axial compressive force. The penetration of soil and water into the outlet opening of the drill bit is prevented by means of the lost drilling point (4) mounted on the outlet opening. The surrounding soil is laterally displaced by the drill bit and pressed away so that a zone of compacted soil is created around the feed pipe. As soon as the lost drilling point is at the intended depth, a preferably steel reinforcement is placed in the feed tube. Subsequently, a hard-haired material, such as preferably concrete, is poured into the inflow opening, as a result of which the lost drilling point is released and the feed pipe is completely filled with concrete up to the lost drilling point.

Daar het eerste deel (10) over de eerste hoek α meer neerwaarts gebogen is dan het tweede deel (14) dat zich volgens de hellingshoek (γ) uitstrekt, en daar het eerste deel gericht is in de richting de uitstroomopening, zal bij het inschroeven in de bepaalde draairichting van de boor, de boorkop door deze eerste hoek α een bijkomende neerwaartse kracht ondervinden waardoor in de aardbodem wordt ingesneden en het inschroeven in de aardbodem versterkt wordt.Since the first part (10) is bent more downwardly over the first angle α than the second part (14) which extends according to the angle of inclination (γ), and since the first part is directed in the direction of the outflow opening, screwing in in the determined direction of rotation of the drill, the drill head experiences an additional downward force through this first angle α, as a result of which the soil is cut and the screwing in the soil is strengthened.

Het derde deel (11) is door de tweede hoek β meer opwaarts gericht in de richting van de instroomopening dan het tweede deel (14). Bij het inschroeven in een bepaalde draairichting van de boor, zal de grond door de tweede hoek β een bijkomende neerwaartse kracht ondervinden waardoor het verdringen van de grond versterkt wordt. Immers door de inclinatie onder de eerste hoek α van het eerste deel zal bij het insnijden met een uiterste tip van het eerste deel een groter volume grond aangesneden worden dat bij een verder inschroeven van de boorkop verdicht wordt doordat het tussen de opeenvolgende delen in het tweede deel van het schroefblad terecht komt waar de ruimte tussen het schroefblad geringer is dan bij het eerste deel. Daar nu echter het derde deel onder een hoek ß staat die groter dan de hoek γ is, kan deze verdrongen grond gemakkelijk via dat derde deel worden weggevoerd en wordt verstopping ter hoogte van het tweede deel vermeden. De bouw in drie delen van het schroefblad zorgt dus voor een efficiëntere verdringing van de grond.Due to the second angle β, the third part (11) is directed more upwards in the direction of the inflow opening than the second part (14). When screwing in a certain direction of rotation of the drill, the soil will experience an additional downward force through the second angle β, so that the displacement of the soil will be strengthened. After all, due to the inclination of the first part α at the first angle α, a larger volume of soil will be cut during cutting in with an extreme tip of the first part, which will be compacted when the drill bit is further screwed in because it is inserted between the successive parts in the second part part of the screw blade where the space between the screw blade is smaller than with the first part. However, since the third part is now at an angle β greater than the angle γ, this displaced soil can easily be carried away via that third part and blockage at the level of the second part is avoided. The construction in three parts of the propeller blade therefore ensures more efficient displacement of the soil.

Bij het uitschroeven van de boor in de tegenovergestelde richting van het inschroeven, zoals getoond in figuur 2, zal de boor door de tweede hoek β een bijkomende opwaartse kracht ondervinden waardoor het uitschroeven vergemakkelijkt wordt. Het effect van de tweede hoek β bij het uitschroeven bestaat erin dat de boor sneller opwaarts wil dan dat de spoed van het schroefblad toelaat, waardoor op de aardbodem een verdichtende kracht wordt uitgeoefend die zorgt voor een verhoging van de ruimte he, weggehaald in de aardbodem, die anders door een gebruikelijk schroefblad zou zijn weggehaald. Figuur 2 illustreert dit en laat zien dat de weggehaalde hoogte he groter is dan de dikte van het schroefblad.When screwing the drill in the opposite direction of screwing in, as shown in Figure 2, the drill will experience an additional upward force through the second angle β, thereby facilitating the screwing out. The effect of the second angle β when screwing out is that the drill wants to move upwards faster than the pitch of the propeller allows, so that a compaction force is exerted on the earth's surface which increases the space removed from the earth's soil , which would otherwise have been removed by a conventional propeller blade. Figure 2 illustrates this and shows that the height removed is greater than the thickness of the screw blade.

Bij het uitschroeven van de boor zal de boorkop ook door de eerste hoek α een bijkomende opwaartse kracht ondervinden waardoor het uitschroeven vergemakkelijkt wordt. Een bijkomend effect bij het uitschroeven bestaat erin dat door de eerste hoek α van het eerste deel van het schroefblad naar beneden toe als het ware ‘een verdikt schroefblad in de aardbodem geschraapt’ wordt. Eenmaal het eerste deel de aardbodem passeert, ontstaat er een vrije ruimte die direct door het vloeibaar beton gevuld wordt.When the drill is unscrewed, the drill bit will also experience an additional upward force through the first angle α, so that unscrewing is facilitated. An additional effect when screwing out is that through the first angle α of the first part of the propeller blade downwards, "a thickened propeller blade is scraped into the soil" as it were. Once the first part passes through the earth's soil, a free space is created that is filled directly by the liquid concrete.

Door het feit dat het schroefblad minimum een volledige omwenteling heeft, wordt zowel bij het inschroeven, als het uitschroeven de aardbodem tussen de in de aardbodem gevormde schroefbladen gecomprimeerd.Due to the fact that the propeller blade has at least a complete revolution, both the screw-in and the screw-out process compresses the soil between the propeller blades formed in the soil.

Bij het inschroeven wordt de aardbodem door de helling α van het eerste deel naar boven gedrukt tegen het schroefblad en een eerste maal gecomprimeerd. Doordat het tweede deel eveneens onder een helling ß staat, en dat het schroefblad slechts beperkt groter is dan één omwenteling kan er geen aardbodem komen vast te zitten tussen de schroefbladen.When screwing in, the ground is pushed upwards by the slope α of the first part against the screw blade and compressed for the first time. Because the second part is also under a slope β, and that the propeller blade is only slightly larger than one revolution, no soil can get stuck between the propeller blades.

De verloren boorpunt is op zo’n wijze op de boorkop gemonteerd dat, als de boor in de tegengestelde draairichting ten opzichte van het inschroeven aangedreven wordt, het zich ontkoppelt van de boorkop. Het verloren boorpunt blijft dus achter in de aardbodem. Onder zwaartekracht vloeit het beton uit de uitstroomopening van de holle boorkop naar de ontstane vrije ruimte onder de boorkop. Op deze manier wordt de ontstane vrije ruimte onder de boorkop stelselmatig en volledig met beton opgevuld waardoor een schroefvormige betonnen paal in de aardbodem wordt gevormd. Om te voorkomen dat de aardbodem te veel ontspant, moet een voldoende druk op het instromende beton worden gehandhaafd tijdens het uitschroeven.The lost drill point is mounted on the drill head in such a way that, if the drill is driven in the opposite direction of rotation to the screw-in, it disengages from the drill head. The lost drilling point therefore remains in the earth's soil. Under concrete, the concrete flows from the outflow opening of the hollow drill bit to the free space created underneath the drill bit. In this way the free space created under the drill head is systematically and completely filled with concrete, whereby a screw-shaped concrete pole is formed in the earth's soil. To prevent the soil from relaxing too much, a sufficient pressure must be maintained on the inflowing concrete during screwing out.

Gezien de binnendiameter van de voerbuis altijd kleiner is dan de diameter van de ontstane schroefpaal, zal het vloeibaar beton in deze voerbuis altijd hoger staan dan het maaiveld, zijnde het vlak gevormd door de bovenkant van de aardbodem of de bestrating, of het boorpeil, waardoor altijd een overdruk aan beton heerst.As the inner diameter of the feed pipe is always smaller than the diameter of the resulting screw pile, the liquid concrete in this feed pipe will always be higher than the ground level, being the plane formed by the top of the earth's surface or the pavement, or the drilling level, so that there is always an overpressure of concrete.

Desgewenst kan het eerste deel ook gevormd zijn door gebruik te maken van een snijtand, welke dan zo gekozen wordt om de onderzijde van de snijtand geen hoekverdraaiing α te geven, maar deze tot de bovenzijde van de snijtand te beperken. Door de specifieke vorm van de snijtand aan het schroefblad, zal de hoek aan de bovenzijde het inschroeven van de boor bevorderen. Dat de onderzijde geen hoekverdraaiing α kent ten opzichte van het schroefblad heeft als gevolg het niet dicht drukken van de reeds gevormde ruimte onder het schroefblad bij het uitschroeven van de boor.If desired, the first part can also be formed by using a cutting tooth, which is then chosen so as not to give the underside of the cutting tooth angular displacement α, but to limit it to the upper side of the cutting tooth. Due to the specific shape of the incisor on the propeller blade, the angle at the top will promote screwing in the drill. The fact that the underside has no angular displacement α with respect to the screw blade has the consequence that the already formed space under the screw blade is not closed when the drill is screwed out.

Het nuttig draagvermogen in de weerstandbiedende aardbodemlaag van de in de aardbodem ontstane schroefpaal wordt bepaald door de schachtdiameter en de buitenste omtrek van de schroefpaal. De schachtdiameter van de schroefpaal wordt bepaald door de grootste buitendiameter van de boorkop. De buitenste omtrek van de schroefpaal is afhankelijk van de diameter, de dikte, de vorm en de plaats van het schroefblad op de boorkop en van de werkwijze tijdens het terugschroeven.The useful bearing capacity in the resistive soil layer of the screw pile formed in the soil is determined by the shaft diameter and the outer circumference of the screw pile. The shaft diameter of the screw pile is determined by the largest outside diameter of the drill bit. The outer circumference of the screw pile depends on the diameter, thickness, shape and location of the screw blade on the drill bit and on the process during screwing back.

Het nuttig draagvermogen in de weerstandbiedende aardbodemlaag van de in de aardbodem ontstane schroefvormige vrije ruimte kan enkel in rekening gebracht worden op voorwaarde dat de ontstane schroefvormige vrije ruimte een voldoende grootte en vastheid heeft. Indien dit niet het geval is, kan voor de berekening van het draagvermogen enkel de paalschachtdiameter zonder de schroefvormige vrije ruimte in aanmerking genomen worden, waardoor voor eenzelfde beoogd draagvermogen van de schroefpaal en bij eenzelfde aard bodemgesteldheid een grotere paalschachtdiameter of boorkop noodzakelijk zal zijn, of een langere schroefpaal nodig is.The useful bearing capacity in the resistive earth layer of the helical free space created in the earth can only be taken into account on condition that the resulting helical free space has a sufficient size and firmness. If this is not the case, only the pile shank diameter without the helical clearance can be taken into account for the calculation of the bearing capacity, so that a larger pile shank diameter or drill bit will be required for the same intended bearing capacity of the screw pile and with the same ground condition. a longer screw pile is needed.

In de voorkeurswerkwijze van de uitvinding wordt gebruik gemaakt van een programmatuur op de booraandrijving, genaamd ‘pitch control’ of ‘spoedcontrole’. Hierbij wordt het aansturingsprogramma van de boor zodanig ingesteld dat de spoed van de booraandrijving groter is dan de spoed van de schroefbladen op de aardbodemverdringende boorkop. Door het gebruik van dit programma kan men bij wijze van voorbeeld de programmatuur zodanig instellen dat men een boor met een spoed van het schroefblad van 200 mm, laat draaien met een spoed van 300 mm. Hierdoor zal de boor een bijkomende opwaartse kracht krijgen, en zullen de gevormde schroefbladen op de paal verdikt worden ten opzichte van de dikte van het schroefblad.In the preferred method of the invention use is made of a software on the drill drive, called "pitch control" or "emergency check". The control program of the drill is hereby set such that the pitch of the drill drive is greater than the pitch of the screw blades on the soil displacing drill bit. By using this program, the software can be set, for example, in such a way that a drill with a pitch of the screw blade of 200 mm is run with a pitch of 300 mm. This will give the drill an additional upward force, and the screw blades formed on the pole will be thickened relative to the thickness of the screw blade.

De waarden van α, ß, de parametrering van de spoedcontrole zijn geheel functie van de werkomstandigheden zoals ondermeer de aardbodemgesteldheid, de diameter van de te boren paal, de lengte van de paal, de kracht van de boormotor, de pull-up van de machine.The values of α, ß, the parameterization of the emergency check are entirely dependent on the working conditions such as the soil condition, the diameter of the pile to be drilled, the length of the pile, the power of the drill motor, the pull-up of the machine .

In een voorkeursuitvoering van de boorkop bevat deze een schroefbladvrij gedeelte en is de hoogte van de boorkop boven het schroefblad variabel en in functie van de verhouding van de buitendiameter van de voerbuis met de buitendiameter van de boorkop. Zoals weergegeven in de figuren 3 a tot en met d varieert de buitendiameter van de boorkop stapsgewijs. Op deze wijze wordt bij het uitschroeven de aardbodem geleidelijk verdrongen. Daar de diameter van de boorkop de schachtdiameter bepaalt en ondermeer afhankelijk van het draagvermogen van de schroefpaal en de aardbodemgesteldheid is, is het aannemelijk dat het verdringend gedeelte hoger is naarmate het diameterverschil tussen buitendiameter van de voerbuis en de uiterste diameter van de boorkop groter is, zodat meerdere stappen moeten genomen worden. Het aantal stappen is gekozen in functie van de verhouding tussen de buitendiameter van de voerbuis 2 en de buitendiameter van de boorkop 3 ter hoogte van de uitstroomopening 5 waarbij aan elke stap telkens een buitendiameterwaarde toegekend is. Elke overgang tussen de verschillende stappen is bij voorkeur afgeschuind onder een vierde hoek (ξ) gelegen tussen 45° en 60° bepaald ten opzichte van de loodlijn op de booras.In a preferred embodiment of the drill bit, it comprises a screw-blade-free portion and the height of the drill bit above the screw blade is variable and depends on the ratio of the outside diameter of the feed pipe to the outside diameter of the drill head. As shown in Figures 3 a to d, the outside diameter of the drill bit varies stepwise. In this way the soil is gradually displaced during screwing out. Since the diameter of the drill bit determines the shank diameter and is inter alia dependent on the bearing capacity of the screw pile and the earth's soil condition, it is likely that the displacing part is higher the larger the diameter difference between the outer diameter of the feed pipe and the extreme diameter of the drill bit, so that multiple steps must be taken. The number of steps is selected as a function of the ratio between the outside diameter of the feed pipe 2 and the outside diameter of the drill bit 3 at the outlet opening 5, with each outside step being assigned an outside diameter value. Each transition between the different steps is preferably chamfered at a fourth angle (ξ) between 45 ° and 60 ° determined with respect to the perpendicular on the drilling axis.

Voor de uitvinding wordt gebruik gemaakt van een boorkop waarbij het onderste deel nagenoeg constant is. Enkel het bovenste deel is variabel in functie van de diameter.For the invention use is made of a drill bit with the lower part being substantially constant. Only the upper part is variable in function of the diameter.

In een verdere voorkeursuitvoering van de boorkop zoals voorgesteld in figuur 4a wordt voor grote boorkopbuitendiameters vanaf bij voorkeur 55 cm de binnendiameter van de voerbuis vergroot. In dit geval zullen grotere boorkoppen nodig zijn. Deze kunnen dan het boren van deze grote diameters vergemakkelijken.In a further preferred embodiment of the drill head as represented in Fig. 4a, the inner diameter of the feed tube is increased for large drill head outside diameters from preferably 55 cm. Larger drill bits will be needed in this case. These can then facilitate the drilling of these large diameters.

In een verdere voorkeursuitvoering van de boorkop wordt bij een verhouding van ten minste 1,5 tussen de buitendiameter van de boorkop (3) ter hoogte van de uitstroomopening (5) en de binnendiameter van de voerbuis (2) in de boorkop (3) zodanig vergroot zodat de verhouding kleiner dan 1.5 bedraagt.In a further preferred embodiment of the drill bit, at a ratio of at least 1.5 between the outside diameter of the drill head (3) at the outlet opening (5) and the inside diameter of the feed pipe (2) in the drill head (3) so that the ratio is less than 1.5.

In een verdere voorkeursuitvoering, zoals voorgesteld in figuur 4b, zijn de binnen- en buitendiameterovergangen van de boorkoppen afgeschuind.In a further preferred embodiment, as represented in Figure 4b, the inner and outer diameter transitions of the drill heads are chamfered.

Bij voorkeur bevat de voerbuis (2) n delen, waarbij n groter of gelijk is aan 2. Elk i-de deel, met 1 < i < n, heeft een grotere binnendiameter dan de binnendiameter van deel i-1 en welk deel i-de aansluit op deel (i-1 )-de en welk deel n uitmondt ter hoogte van de uitstroomopening, zodanig dat het verschil tussen de buitendiameter van de boorkop (3) ter hoogte van de uitstroomopening (5) en de binnendiameter van deel n minder dan 200 mm bedraagt.The feed tube (2) preferably comprises n parts, where n is greater than or equal to 2. Each i-th part, with 1 <i <n, has a larger inner diameter than the inner diameter of part i-1 and which part i- the connection to part (i-1) -de and which part n ends at the outlet opening, such that the difference between the outside diameter of the drill bit (3) at the outlet opening (5) and the inner diameter of section n is less than 200 mm.

Claims

CONCLUSIONS

Method for providing a ground-displacing screw pile in a ground, the ground being displaced by means of a drill (1) provided with a drill head (3), which drill (1) further comprises a feed tube (2) provided with with an inflow opening (6) and which drill head (3) is provided with an outflow opening (5) oriented according to an outflow direction with an inner diameter (dj) and which is connected to the inflow opening (6), which drill contains an external screw blade (7) with a portion (14) extending between a first point (8) located in the vicinity of the outflow opening (5) and a second point (9) over an angle of inclination (γ) determined with respect to a plane in which the outflow opening is characterized in that the screw blade is formed by a succession of a first (10), a second (14) and a third (13) part, the sum of the length of the first, second and third part being a distance greater than a full revolution the drill bit (3), which first part (10) extends from a starting point (12) of the screw blade (7) to the first point (8) and is arranged underneath. first angle (a) determined with respect to the angle of inclination (γ) and directed towards the outflow direction and located over a length between a fourth and half of the shaft diameter of the screw pile to be formed, which third part extends from the second point towards an end point of the propeller blade determined at a second angle (β) relative to the angle of inclination (γ) and directed towards the inflow opening and extending over a length between half and once the inside diameter, and where at screwing the drill bit (3) into the ground, the first part (10) engages the ground and displaces it to the second part, and then when screwing the drill head (3) out of the ground, in the opposite direction of the ground screwing in, the third part (11) causes an upward translation of the drill bit.

Method according to claim 1, characterized in that an external upward axial force is exerted on the drill head (3) when the drill bit (3) is unscrewed from the earth.

3. Drill (1) provided with a drill head (3), which drill (1) further comprises a feed pipe (2), which is provided with an inflow opening (6) and which drill head (3) is provided with a direction according to an outflow direction oriented outflow opening (5) with an inner diameter (de) and connected to the inflow opening (6), which drill comprises an external screw blade (7) with a portion (14) located between a first point (8) located in the proximity of the outflow opening (5), and a second point (9) extending over an angle of inclination (γ) determined with respect to a plane in which the outflow opening is located, characterized in that the screw blade is formed by a succession of a first (10), a second (14) and a third (13) part is formed, the sum of the length of the first, second and third part extending over a distance greater than a full revolution of the drill bit, which first part (10) extends extends from a starting point (8) of the screw blade (7) to the first point and a is arranged at a first angle (a) relative to the angle of inclination (γ) and is directed towards the outflow direction and extends over a length between a fourth and half of the shaft diameter of the screw pile to be formed, which third part extends from the second point to an end point of the propeller blade at a second angle (β) determined with respect to the angle of inclination (γ) and is directed towards the inflow opening and extends over a length between half and once the inside diameter extends.

Drill (3) according to claim 3, characterized in that the first angle (a) has an angle value between one and three times, preferably twice, the angle value of the angle of inclination.

Drill (3) according to claim 3 or 4, characterized in that the second angle (β) has an angle value that is between 0.7 and 1.7 times, preferably 1.5 times, the angle value of the angle of inclination (Y).

Drill (3) according to claim 3, 4 or 5, characterized in that it comprises a screw-free part with an outer diameter that decreases in steps as a function of the ratio between the outer diameter of the feed pipe (2) and the outer diameter of the drill bit (3) at the height of the outflow opening (5).

Drill (3) according to claim 6, characterized in that the number of steps is selected as a function of the ratio between the outer diameter of the feed pipe (2) and the outer diameter of the drill bit (3) at the outlet opening (5) wherein an outer diameter value is assigned to each step.

Drill (3) according to claim 6 or 7, characterized in that each transition between the different steps is chamfered at a fourth angle (ξ) between 45 ° and 60 ° determined with respect to the perpendicular on the drill axis.

Drill (3) according to one of claims 3 to 8, characterized in that the feed tube (2) contains n parts, where n is greater than or equal to 2 and wherein each i-th part, with 1 <i < n, has a larger inside diameter than the inside diameter of part i-1 and which part i-th connects to part (i-1) -de and which part n ends at the outlet opening such that the difference between the outside diameter of the drill bit (3) at the outlet opening (5) and the inside diameter of part n is less than 200 mm.

Drill (3) according to claim 3, characterized in that the thickness of the screw blade (3) is at least 40 mm.

Drill (3) according to claim 3, characterized in that the first part of the screw blade (3) is provided with a removable cutting tooth.