CH628941A5 - Verfahren und anlage zum niederbringen einer verrohrten tiefbohrung zur herstellung von pfahlgruendungen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Die bisher bekannten Verfahren und Anlagen dieser Art erfüllen zwar ihren Zweck, sind aber in mancher Hinsicht zu aufwendig oder nur für begrenzte Bohrlochtiefen oder Senkrohr-Durchmesser anwendbar.

Ein bekanntes Verfahren arbeitet mit einer Vibrationsramme, die je nach ihrer Grössenordnung von einer fahrbaren Lademaschine oder einem fahrbaren Kran an das einzutreibende Senkrohr angeschlossen werden muss. Das Bohrloch wird von einem besonderen Bohrgerät gebohrt.

Fernerhin ist das Bohren mittels Bohrgestänge und Bohrkopf gebräuchlich, der durch einen Greifer ausgetauscht werden kann oder mit ihm kombiniert ist. Bei grösseren Bohrlochtiefen muss das Bohrgestänge stückweise verlängert werden. Zum Einsetzen der Senkrohre ist ein zweites fahrbares Gerät mit heb- und senkbaren Greifarmen erforderlich, das die Senkrohre durch Abwärtssteuern der Greifarme in den Boden eintreibt. Hierbei kann keine grössere Kraft aufgewendet werden, als das Gewicht des zweiten Fahrzeuges ausmacht, so dass eine grössere Verrohrungslänge nicht erreichbar ist. Andererseits sind Schrägbohrungen leicht zu verwirklichen, da der Bohrkopf zur Führung des Bohrgestänges, der sogenannten Kellystange, ebenso leicht schräg gestellt werden kann wie die Greif- und Eintreibvorrichtung an dem zweiten Fahrzeug.

Andere Erdbohranlagen insbesondere für Pfahlgründungen grossen Durchmessers kommen mit einem einzigen fahrbaren Kran in Spezialausführung aus, mit dem sowohl gebohrt, verrohrt oder gemeisselt werden kann. An dem Bohrmast ist ein Bohrtisch angeordnet, der sowohl zum Drehen einer Bohrstange mit Bohrwerkzeug als auch zum Hin- und Herdrehen des einzutreibenden Senkrohres eingerichtet ist. Statt über Bohrstangen zu bohren, kann mit dem Kran auch ein Bohrgreifer oder ein Meissel bedient werden, um das Erdloch zu bohren und den Aushub auszutragen. Der Meis-

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sel wird benutzt, wenn man auf hartes Gestein stösst. Die Arbeitsweise mit Meissel verursacht grosse Erschütterungen, die von der Umwelt als belästigend empfunden werden. Als Bohrwerkzeuge werden ausser dem Bohrgreifer und dem Meissel auch Schneckenbohrer, Bohreimer oder Schlammbüchsen benutzt.

Zur Durchführung von Schrägbohrungen muss der Bohrmast schräg gestellt werden, womit der fahrbare Kran zu einem ausgesprochen aufwendigen Spezialfahrzeug wird.

In den letzten Jahren sind Bohranlagen der bezeichneten Art hinsichtlich des Niederbringens der Senkrohre durch die Verwendung hydraulicher Verrohrungsmaschinen oder Drehschwingen weiterentwickelt worden. Erdbohranlagen mit Drehschwingen zeigen die deutschen Patentschriften Nummer 1 171 848, 1 231 634 und die deutsche Auslegeschrift 1 215 624. Diese Drehschwingen sind in der Praxis meist als Anbaugeräte für das Kranfahrzeug konzipiert und stellen in jedem Falle ein aufwendiges Aggregat dar. Die Spannschelle einer hydraulischen Verrohrungsmaschine kann auch über doppelt beaufschlagbare Hydraulikzylinder auf dem Erdreich abgestützt sein, um auch zum Ziehen des in das Erdreich niedergebrachten Senkrohres oder zur Erhöhung des Bohrdruckes verwendet zu werden, wenn mittels eines in das Bohrloch absenkbaren Bohrgerätes gebohrt wird, das an dem Senkrohr mittels einer Klemmvorrichtung zur Abstützung des Drehmotors für das Bohrwerkzeug festlegbar ist (DT-PS 1 171 848). Solche Innenbohrgeräte sind auch durch die deutsche Patentschrift 842 932 und die deutsche Offenlegungsschrift 2 234 611 bekanntgeworden. Sie werden über ein Tragseil in das Bohrloch eingelassen und mittels einer schaltbaren Klemmvorrichtung am Senkrohr festgelegt, die über einen begrenzten Hub axial, aber undrehbar an dem den Antriebsmotor und das Bohrwerkzeug tragenden Gehäuse geführt ist, wobei die Energie- und Steuerleitungen von oben in das Bohrgerät eingeführt sind.

Für Bohrarbeiten in hartem Gestein wurde eine Drehbohrkrone mit einem doppel- flügeiförmigen Meisselträger entwickelt, der mit diametral angeordneten, ebenfalls mit Bohrmeissein besetzten Schwenkflügeln versehen ist, die in einer durch Anschlag begrenzten radial nach aussen geschwungenen Arbeitslage mit ihren Meissein den Meisselträger freischneiden und bei Umkehr der Drehrichtung in ihre innere Ruhelage zurückschwingen (DE-PS 2 242 724). Eine derartige Drehbohrkrone ermöglicht es, ein Bohrloch mit grösserem Durchmesser als demjenigen des Senkrohres zu bohren. Zum Bohren von gegenüber dem Senkrohr grösseren Bohrlöchern sind auch Spezialgeräte in der Art. von Bohrgreifer bekannt, die aber nur für weiches Erdreich verwendbar sind und dazu dienen, das Ende des Bohrloches kegelförmig zu erweitern, um den herzustellenden Betonpfahl am unteren Ende besser abzustützen und zu verankern.

Zum Stand der Technik ist ferner zu erwähnen, dass besondere Rohrziehmaschinen mit einer heb- und senkbaren hydraulisch betätigbaren Spannschelle bekannt sind (DE-AS 1 259 811).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren und eine dementsprechend vereinfachte Anlage zum Niederbringen einer verrohrten Tiefbohrung zur Herstellung von Pfahlgründungen bereitzustellen. Das Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, die entsprechende Anlage durch die Merkmale des Patentanspruchs 4. Die an sich bekannten Aggregate aus der Erdbohrtechnik werden somit im Rahmen der Erfindung derartig eingesetzt und betätigt, dass das Senkrohr unter Gewichtsbelastung im gebohrten Erdloch nachrutscht.

In Weiterbildung der Erfindung kann zur Erhöhung der Gewichtsbeiastung des Senkrohres der Maschinenrahmen der

Rohrziehmaschine bei am Senkrohr verspannter Ziehschelle vom Erdreich angelüftet werden, so dass das gesamte Gewicht der Rohrziehmaschine auf das Senkrohr zugeschaltet wird.

Da das Bohrloch im Durchmesser so gross gebohrt wird, dass das Senkrohr unter Gewichtsbelastung nachrutscht, ist die bei den bisherigen Verrohrungsverfahren gegebene Zwangsführung des Senkrohres im Erdreich nicht mehr zuverlässig gesichert. Aus diesem Grunde wird das Senkrohr beim Nachrutschen an der Rohrziehmaschine geführt, beispielsweise indem die Spann- oder Ziehschelle nur so weit geöffnet wird, dass das Senkrohr axial freigegeben, aber noch geführt ist (Anspruch 3).

Eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kennzeichnet sich durch die Merkmale des Patentanspruches 4. Bei dieser Anlage findet als Bohrwerkzeug ein Schneckenbohrer mit einer vorgeordneten Drehbohrkrone Anwendung, wie sie durch die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung P 27 09 030.8 hinsichtlich der geneigten Rückstell-Leisten an den diametralen Schwenkflügeln der Bohrkrone weiterentwickelt wurde, um sicherzustellen, dass beim Hochziehen des Bohrgerätes samt Aushub die Schwenkflügel durch Anschlag an dem unteren Stirnende des Senkrohres zurückschwenken. Die bekannte Rohrziehmaschine wurde dahingehend abgeändert, dass die Spann- oder Ziehschelle an den senkrechten Hubzylindern parallelgeführt und heb- und senkbar ist, damit das nachrutschende Senkrohr über die geführte Spannschelle definiert geführt ist und in dem erweiterten Bohrloch nicht verläuft. Ferner sind Mittel vorgesehen, um die Rohrziehmaschine gegenüber dem Erdreich undrehbar festzulegen, um das Drehmoment des Antriebsmotors des Bohrgerätes über das Senkrohr und die Rohrziehmaschine letztlich am Erdreich abzustützen, wenn die zwischen der Rohrziehmaschine und dem Erdreich existente Reibung nicht genügt.

Wenn die Hubzylinder der Rohrziehmaschine auch bei gelöster Spannschelle betätigbar sind, besteht die Möglichkeit, die gelöste Spannschelle hochzufahren, mit dem Senkrohr zu verspannen und durch Einziehen der Hubzylinder den Maschinenrahmen vom Erdreich anzulüften, und so das gesamte Gewicht der Rohrziehmaschine — ohne dass sie ihre Zwangsführung gegenüber dem Erdreich verliert — ge-wichtsmässig dem Senkrohr aufzuschalten.

Die Bohranlage gemäss der Erfindung wird im Rahmen der Patentansprüche 5-8 weiterentwickelt. Die Merkmale des Anspruches 5 sind Gegenstand der älteren Patentanmeldung P 27 22 75.3 und dienen dazu, das Bohrwerkzeug mit einem zusätzlichen Bohrdruck aus den beiden Hubzylindern zu beaufschlagen, der sich über das Gewicht des Bohrrohres und der Bohrziehmaschine abstützt. In diesem Zusammenhang ist es empfehlenswert, dass der Maschinenrahmen der Rohrziehmaschine mit einem Hydraulikaggregat und allen Zusatzeinrichtungen zur Versorgung und Betätigung der Hubzylinder und des oder der Spannzylinder der Spannschelle eine Baueinheit bildet (Patentanspruch 6), um ihn schwer zu machen. Er kann auch mit zusätzlichen Gewichten versehen werden.

Schrägbohrungen können in einfacher Weise dadurch ausgeführt werden, dass die Spann- oder Ziehschelle der Rohrziehmaschine schwenkbar am Maschinenrahmen angeordnet ist (Anspruch 7).

Vorteilhaft ist ferner, wenn die mit Rundmeissein besetzte Drehbohrkrone gegen eine mit spatenähnlichen Meissein besetzte Drehbohrkrone für weiches Erdreich austauschbar ist (Anspruch 8). Solche spatenähnliche Meissel sind in der US-PS 2 968 880 beschrieben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zum Niederbringen einer verrohrten Tiefbohrung gemäss der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen

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Fig. 1 die Gesamtanlage mit einem in ein Senkrohr abgesenktes Innenbohrgerät mit einer Drehbohrkrone für hartes Gestein,

Fig. 2 eine Teildarstellung nach Fig. 1 mit einer ausgetauschten Drehbohrkrone für weiches Erdreich,

Fig. 3-5 die Erdbohr- und Verrohrungsanlage nach Fig. 1 ohne den Kran zur Darstellung von verschiedenen Verfahrensschritten,

Fig. 6 das Innenbohrgerät in vergrösserter Darstellung in Seitenansicht,

Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6, Fig. 8 eine vergrösserte Darstellung des Schneckenbohrers und der diesem vorgeordneten Drehbohrkrone entsprechend Fig. 6 im axialen Schnitt durch das letzte Senkrohr,

Fig. 9 eine Ansicht der Drehbohrkrone von unten in Pfeilrichtung «X» in Fig. 8,

Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X in Fig. 9, Fig. 11 einen losen Schwenkflügel ohne Rundschaftmeis-sel in Draufsicht,

Fig. 12 einen Schnitt nach Linie XII-XII in Fig. 11, Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie XIII-XIII in Fig. 11, Fig. 14 einen Teil der Grundplatte im Bereich der Aufnahme eines Schwenkflügels,

Fig. 15 eine Rohrziehmaschine in Seitenansicht, und Fig. 16 die Rohrziehmaschine in Draufsicht.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage besteht aus einem Kran K, einem in das Senkrohr 3 abgelassenen Innenbohrgerät 10 mit Schneckenbohrer 2 und Drehbohrkrone 20 sowie aus einer Rohrziehmaschine 40. Das Innenbohrgerät 10 ist über ein Krangeschirr 4 an das Tragseil 5 des Krans angeschlossen. In das Innenbohrgerät 10 sind von oben Energie- und Steuerleitungen 6 eingeführt, die von einer Trommel 7 des Krans K ablaufen. Die Energie- und Steuerleitungen 6 sind letztlich in einen Verteiler 8 eingeführt.

Bevor auf das anhand von Fig. 3-5 verdeutlichte Arbeitsverfahren eingegangen wird, werden die im Ausführungsbeispiel benutzten einzelnen Aggregate wie folgt näher beschrieben:

In Fig. 6 erkennt man das in ein Senkrohr 3 niedergebrachte Innenbohrgerät mit einem in das Senkrohr passenden Stahlzylinder 11, der an seiner oberen Abschlussplatte IIa ein Krangeschirr 4 zum Anschluss des Tragkabels 5 des Krans K oder einer Winde trägt. Am unteren Ende geht der Stahlzylinder 11 in ein verjüngtes Gehäuseteil 11 b über, das einen Getriebemotor 14 als Antrieb des Schneckenbohrers 2 aufnimmt. Der Schneckenbohrer 2 ist an einen Drehzapfen 16 des Antriebsmotors 14 angeschlossen.

Am oberen Bereich des Stahlzylinders 11 ist eine Klemmvorrichtung 18 über einen Arbeitshub H axial beweglich, aber undrehbar geführt. Hierzu ist der Stahlzylinder im Bereich der Klemmvorrichtung und deren Arbeitshubes H zum Durchlass von zwei diametralen Klemmbacken 18a und 18b mit Aussparungen 109 und 110 versehen, zwischen denen diametrale Wandteile 11c stehenbleiben. Die beiden Klemmbacken 18a, 18b sind auf je einer Schwenkachse 111 schwenkbar gelagert und mittels je eines hydraulischen Klemmzylinders 112 nach aussen und zurück nach innen steuerbar. Die Schwenkachsen 111 erstrecken sich zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten Tragplatten 113 und 114, die die tragenden Elemente der Klemmvorrichtung 18 sind. Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist, trägt die untere Tragplatte 114 die Klemmzylinder 112. Beide Tragplatten 113, 114 sind hingegen mit korrespondierenden Ausnehmungen versehen, in die ein rechteckiger Innenbehälter 115 eigesetzt ist, an dessen vier Wandteilen die Tragplatten angeschweisst sind. Der Innenbehälter 115 dient zur Aufnahme von zwei aus Motor und Druckpumpe bestehenden Pumpenaggregaten 116 und 117. Das Pumpenaggregat liefert das Drucköl für die Hubzylinder 118, 119, wogegen das andere Aggregat 117 die Klemmzylinder 112 versorgt. Der Innenbehälter 115 hat einen unteren Behälterteil 115a, der das Drucköl für beide Pumpenaggregate aufnimmt. Wenn bei Anwendung des Spülverfahrens zum Austragen des Aushubes beim Bohren keine hochspannungsführenden elektrischen Leitungen in das Innenbohrgerät 10 geführt sein dürfen, werden die Pumpenaggregate 116 und 117 sowie die Ventilsteuerungen in dem Verteiler 8 des Krans (Fig. 1) angeordnet, womit die Energieleitungen Drucköl führen und Steuerleitungen entfallen.

Ausserhalb des Innenbehälters 115 sind innerhalb des Stahlzylinders 11 parallel zum Bohrloch angeordnete, doppelt beaufschlagbare Hubzylinder 118 und 119 vorgesehen, die oben an die untere Tragplatte 114 der Klemmvorrichtung 18 und unten an den Stahlzylinder 11 beziehungsweise dessen Gehäuseteil 11 b angeschlossen sind. Damit sind diese Hubzylinder 118, 119 zwischen der axial beweglichen Klemmvorrichtung 18 und dem den Antriebsmotor 14 aufnehmenden und den Schneckenbohrer 2 tragenden Gehäuseteil 116 wirksam und vermögen die Klemmvorrichtung über deren Arbeitshub H hin und her zu bewegen.

Das Stützmoment des Antriebsmotors 14 muss beim Bohren über die Klemmvorrichtung 18 vom Senkrohr 3 aufgenommen werden, das beim Bohren stillsteht und von der Spannschelle der Rohrziehmaschine 40 festgehalten wird. Daher besteht zwischen der Klemmvorrichtung 18 und dem Stahlzylinder 11 eine Drehsicherung, die mindestens in der Drehrichtung des Stützmoments des Antriebsmotors 14 wirksam ist. Eine derartige Drehsicherung besteht aus zwei diametralen Stützwinkeln 120, die zwischen den Tragplatten 113, 114 verlaufen, und diametralen Leisten 121, die an der Innenwandung des Stahlzylinders 11 befestigt sind und gegen die die Stützwinkel 120 anschlagen, wenn bei auswärts gesteuerten Klemmbacken 18a, 186 und damit am Senkrohr 3 fixierter Klemmvorrichtung 18 der Antriebsmotor 14 für den Schneckenbohrer 2 eingeschaltet wird und dessen Stützmoment den Stahlzylinder 11 zu drehen versucht. In Fig. 6 ist der Stahlzylinder 11 am oberen Rand teilweise weggebrochen, um die in Fig. 7 untenliegenden Stützwinkel 120 mit Anschlagleiste 121 sichtbar zu machen. Es versteht sich, dass statt der Stützwinkel 120 auch U-förmige Führungen vorgesehen werden können, die eine Drehsicherung in beiden möglichen relativen Drehrichtungen des Stahlzylinders 11 gegenüber der Klemmvorrichtung 18 bewirken.

In Fig. 8 erkennt man die letzten Gänge des Schneckenbohrers 2, der in seinem letzten Gang durch einen eingefügten zweiten halben Schraubengang 2a zweigängig ausgeführt ist. Der Schneckenbohrer mit der am unteren Ende angeordneten Drehbohrkrone 20 ist in Arbeitsstellung befindlich dargestellt, was durch das letzte Senkrohr 3 angedeutet ist.

Die Drehbohrkrone umfasst zunächst einen doppelflügel-f örmigen Meisselträger 24 (Fig. 2) mit einem Mitteldorn 24a und den beiden Flügeln 24b und 24c, die alle in bekannter Weise mit Rundschaftmeisseln 25 besetzt sind. Der Meisselträger 24 ist von unten an einer Grundplatte 26 befestigt, die in nicht näher dargestellter Weise drehfest und lösbar mit der Schnecke verbunden ist und ebenfalls eine doppelflügel-förmige Gestalt hat, wie in Fig. 9 durch eine von dem Um-riss ausgehende Schraffur angedeutet ist. Wie in Fig. 10 für den einen Flügel 24c des Meisselträgers dargestellt ist, ist die zugehörige Schraubenfläche 2a am Auslauf mit der Grundplatte 26 verschweisst und setzt sich in eine schräge Aufnahmeschneide 24c' dieses Meisselträgerflügels fort. Ebenso setzt sich die Schraubenfläche 2 mit ihreml etzten Gang über die Grundplatte 26 in eine schräge Aufnahmeschneide des Flügels 24b fort. Die in Fig. 10 ohne Rundschaftmeissel dar5

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gestellte Aufnahmeschneide 24c' ist einheitlich mit einer zum Meisselträger 24 gehörenden Tragplatte 27, mit der die Grundplatte 26 nahezu übereinstimmend mit deren doppel-flügelartiger Gestalt unterlegt ist. Der Meisselträger 24 mit der Tragplatte 27 ist also als gegenüber der Grundplatte 26 lösbares Teil ausgeführt und mittels zweier die Grundplatte 26 durchgreifender, das Drehmoment übertragender Bolzen 28, 29 austauschbar mit der Grundplatte 26 verbunden. Fig. 14 zeigt einen Teil der Grundplatte 26 im Bereich des Bolzens 29, der von unten durch die Tragplatte 27 sowie die Grundplatte 26 hindurchgesteckt wird und durch einen gabelförmigen Riegel 210 gesichert wird, der in eine eingestochene Eindrehung des Bolzens 29 eingreift. In gleicher Weise wird der Bolzen 28 durch einen gabelförmigen Riegel

211 gesichert. Da die Grundplatte 26 mit der Schneckenachse drehfest verbunden ist, übertragen die beiden Bolzen 28 und 29 das Drehmoment auf den doppel-fiügelartigen Meisselträger 24.

Die nicht von den Flügeln 24b und 24c des Meisselträ-gers 24 in Anspruch genommenen Bereiche der doppel-flü-gelartigen Grundplatte 26 tragen diametral angeordnete Schwenkflügel 212, 213, die auf zur Rotationsachse des Meisselträgers 24 parallelen Achsen 214 und 215 schwenkbar gelagert sind. Zur Lagesicherung dieser Schwenkflügel 212, 213 dienen ebenfalls gabelförmige Riegel 216, 217, so dass auch die Schwenkflügel 212, 213 lösbar und austauschbar gehaltert sind.

Die ebenfalls mit Rundschaftmeisseln besetzten Schwenkflügel 212, 213 erstrecken sich von ihren Schwenkachsen 214, 215 aus in Drehrichtung der Drehbohrkrone, die durch den Pfeil 218 angedeutet ist. Aufgrund des Widerstandes, den die Rundschaftmeisse) beim Drehen der Drehbohrkrone am Erdreich oder an der Gesteinsformation finden, schwenken die Drehflügel 212, 213 nach auswärts und haben damit eine in bezug auf den Meisselträger 24 freischneidende Wirkung. In Fig. 9 ist lediglich der Schwenkflügel 113 nach aussen ausgeschwungen, so dass sein äusserster Rundschaftmeis-sel 25' einen Bohrkreis 220 beschreibt. Der Schwenkflügel

212 ist in rückgestellter Lage dargestellt.

Sowohl die ausgeschwungene Lage des Schwenkflügels 213 als auch die rückgeschwungene Lage des Schwenkflügels 212 sind durch Anschläge begrenzt. Fig. 11 in Verbindung mit Fig. 12 zeigt, dass beispielsweise der Schwenkflügel 213 ausser einer Bohrung 221 zur Aufnahme der Schwenkachse 215, die auch eine Bohrung 223 in der Grundplatte 26 (und selbstverständlich auch in der Tragplatte 27) durchgreift, eine aus-sermittige Bohrung 222 aufweist, durch die ein Anschlag-bolzen gesteckt werden kann, der bis in einen bogenförmigen Schlitz 224 der Grundplatte 26 eingreift. Der Verstellweg dieses nicht dargestellten Anschlagbolzens innerhalb des bogenförmigen Schlitzes 224 bestimmt den Schwenkbereich des Schwenkflügels 213.

An den radial aussenliegenden Seitenflächen sind an den Schwenkflügeln 212, 213 keilförmige Rückstell-Leisten 225, 226 angeformt, die innerhalb des äussersten Bohrkreises 220 liegen und daher beim Bohren selbst nicht stören. Die aus dem Schnitt nach Fig. 13 ersichtliche Rücksteli-Leiste 226 hat eine in Bohrrichtung 227 radial ansteigende Seitenfläche 226'. Die Bohrrichtung 227 ist in Verbindung mit Fig. 13 deshalb nach oben gerichtet, weil der in Fig. 11 dargestellte Schwenkflügel 213 in der Ansicht von unten, d.h. in Pfeilrichtung «X» nach Fig. 8, dargestellt ist. Für den Schwenkflügel 212 in Fig. 8 verläuft daher dessen geneigte Seitenwandung 225' umgekehrt. Diese geneigten Seitenwandungen 225' und 226' beziehungsweise die sie bildenden Rückstell-Leisten 225, 226 haben die Wirkung, dass beim Zurückziehen des Schneckenbohrers 2 und der daran befestigten Drehbohrkrone 20 das gelöste Erdreich oder Gestein einen

Druck auf die Oberflächen 225' und 226' ausübt mit der Folge, dass radial nach innen gerichtete Kraftkomponenten als Rückstellimpulse für die Schwenkflügel 212 und 213 erzeugt werden. Hierdurch wird sichergestellt, und entsprechend ist auch die Schwenklagenbegrenzung für die Schwenkflügel ausgelegt, dass die Schwenkflügel beim Hochziehen der Bohrvorrichtung 10 mit Sicherheit bis innerhalb des Innendurchmessers des Senkrohres 3 zurückschwenken, wie in Fig. 9 für den Schwenkflügel 212 dargestellt ist.

Zurückkommend auf Fig. 8 ist zu bemerken, dass die Schwenkflügel 212, 213 mit ihren Schwenkbolzen 214, 215 unterhalb der von der Grundplatte 26 ausgehenden Schraubengänge 2 beziehungsweise 2a gelagert sind, also in keilförmigen Räumen, die sich leicht durch Erdreich und gelöste Gesteinsbrocken zusetzen können. Um die Schwenklagerungen für die Schwenkflügel leichtgängig zu halten, sind diese keilförmigen Räume zwischen den Schraubengängen und der Grundplatte im Bereich der Schwenklagerungen der Schwenkflügel durch keilförmige, sich axial und kreisbogenförmig erstreckende Blechwände 229 und 230 gegen den Eintritt von Erdreich oder Gesteinsbrocken geschützt. In Fig. 8 sieht man auf die Aussenfläche der Blechwand 229, wogegen die Blechwand 230 in Ansicht auf die nach innen gerichtete Fläche erkennbar ist.

Die wesentlichsten Teile der in Fig. 15 und 16 dargestellten Rohrziehmaschine 40 sind eine Spannschelle 41 sowie ein bodenseitiger Maschinenrahmen 42. Die Spannschelle 41 besteht im Ausführungsbeispiel aus vier Segmenten 41a, 41 b, 41 c und 41 d, die durch zwei Spannzylinder 43 und 44 in bekannter Weise betätigt werden. Die Spannzylinder 43 und 44 sind an Zuglaschen 45 und 46 befestigt, die an die Segmente 41a und 41c gelenkig angeschlossen sind, wogegen beispielsweise die Kolbenstange 48 des Zylinders 44 an die Laschen 47 des Segmentes 41b angeschlossen ist. Entsprechendes gilt auch für den Zylinder 43 im bezug auf die Segmente 41c und 41 d. Indem die Kolbenstange 48 aus dem Spannzylinder 44 ausgefahren wird, schwenkt das Segment 41a unter Zugkraft der Zuglaschen 46 im Gegenuhrzeigersinn und das Segment 416 unter der Druckkraft der Kolbenstange 48 im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 49 und 50. Da in gleicher Weise unter der Wirkung des Spannzylinders 43 und der Zuglaschen 45 sowie der hierfür nicht sichtbaren Laschen 47 das Segment 41c im Gegenuhrzeigersinn und das Segment A\d im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, kann auf diese Weise ein in die Öffnung der Spannschelle 41 eingesetztes Bohrrohr verklemmt werden.

Die Schwenkachsen für alle Spannsegmente werden von senkrechtstehenden Hubzylindern 49 und 50 gebildet, die axial an der Spannschelle 41 festgelegt sind. Kolbenstangen 413 und 414 sind nach unten ausfahrbar und mit dem Ma-schinenrahmen 42 verbunden. Durch Ausfahren der Kolbenstangen 413, 414 kann ein mit der Spannschelle 41 verklemmtes Bohrrohr schrittweise aus dem Erdreich herausgezogen werden.

Der Maschinenrahmen 42 ist als ein einheitliches Bauteil ausgebildet mit einem Hydraulikaggregat 416, einem Ölbehälter, von dem der Abschlussdeckel 417 erkennbar ist, mit nicht dargestellten Ventilsteuerungen und Druckleitungen zur Versorgung der Hubzylinder 49, 50 sowie der Spannzylinder 43, 44 der Spannschelle 41 sowie mit einem Schaltpult 418. Die gesamte Druckerzeugungsanlage einschliesslich der Steuerung wird also von dem Maschinenrahmen 42 getragen beziehungsweise aufgenommen, so dass lediglich eine elektrische Energieleitung zu der Rohrziehmaschine führt.

In Fig. 15 erkennt man zur Betätigung des Spannzylinders 43 zwei biegsame Leitungen 419, 420, die bei 421 an den Ausgang von Druckleitungen anschliessbar sind, die in

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dem Maschinenrahmen 42 fest verlegt sind. Ein entsprechendes Paar von biegsamen Druckleitungen führt auch zu dem Spannzylinder 44.

Der Maschinenrahmen 42 ist an seinen schmalen Enden mit drehbeweglichen Druckschuhen 422 und 423 versehen. An der Seite des Druckschuhes 422 trägt der Maschinenrahmen 42 drei Lagerblöcke 424 für eine Schwenkachse 425, die durch drei Stege 426 des Druckschuhes 422 hindurchgesteckt ist. Hierdurch ist die Drehbeweglichkeit des Druckschuhes 422 gegenüber dem Maschinenrahmen 42 gegeben. Der Druckschuh 423 auf der anderen Seite des Maschinenrahmens 42 trägt ebenfalls drei Stege 426, durch die eine Schwenkachse 427 hindurchgesteckt ist. An diese Schwenkachse 427 sind zwei Schrägstellzylinder 428 angeschlossen, die sich über eine obere Achse 429 gelenkig an dem Maschinenrahmen 42 abstützen. Werden die Schrägstellzylinder 428 betätigt, kann der Maschinenrahmen 42 zusammen mit der Spannschelle 41 um die Achse 425 geschwenkt werden, um schräg in das Erdreich eingeführte Senkrohre zu ziehen oder einzuführen.

Das Schaltpult 418 hat drei Betätigungshebel 430, 431 und 432 zur voneinander unabhängigen Betätigung der Spannzylinder 43, 44, der Hubzylinder 411, 412 sowie der Schrägstellzylinder 428. Die Hubzylinder 411, 412 sind doppelt beaufschlagbar, um die Rohrziehmaschine nicht nur zum Ziehen von Rohren, sondern auch zur Erhöhung einer nach unten gerichteten, an dem Senkrohr angreifenden Gewichtskraft zu verwenden. Wenn nämlich die Spannschelle 41 im gelösten Zustand durch Ausfahren der Kolbenstange 413, 414 angehoben und dann mit dem Senkrohr verklemmt wird, kann man durch umgekehrtes Betätigen der Hubzylinder 411,412 die mit dem Maschinenrahmen 42 zugfest verbundenen Kolbenstangen 413, 414 einfahren, wodurch der gesamte Maschinenrahmen 42 vom Erdboden angehoben wird und seine Masse dem Bohrrohr zuzurechnen ist.

Die Druckschuhe 222, 223 sind mit senkrechten Führungen 51 versehen, durch die hindurch Verankerungsbolzen 52 in das Erdreich eingetrieben werden können (Fig. 1), die primär die Aufgabe haben, die Rohrziehmaschine 40 gegenüber dem Erdreich gegen Drehen zu sichern. Die Verankerungsbolzen 52 mit ihren Führungen 51 können aber auch die Aufgabe übernehmen, das Senkrohr 3 bei angezogener Spannschelle 41 axial zu führen, wenn der Maschinenrahmen 42 bei hoch angesetzter Spannschelle zur Erhöhung der Gewichtsbelastung des Senkrohres vom Erdboden abgehoben wird. Diese Führung ist unerlässlich, da das Bohrloch mit Übermass gebohrt wird und das Senkrohr im Bohrloch selbst nicht exakt geführt ist. Die Führungen 51 müssen am Maschinenrahmen 42 angeordnet sein, wenn Schrägbohrungen ausgeführt und verrohrt werden sollen.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage wird nunmehr anhand von Fig. 3-5 erläutert. Fig. 3 zeigt eine Anfangsposition, bei der das Innenbohrgerät 10 über das Tragkabel 5 so weit in das Senkrohr 3 eingelassen ist, bis die Drehbohrkrone 20 des Schneckenbohrers 2 im Grunde des Bohrloches aufstösst. Die Hubzylinder 118, 119 sind eingefahren, so dass die Klemmvorrichtung 18 relativ zu dem Gehäuse 11 des Bohrgerätes in unterer Position ist. Daraufhin werden die Klemmzylinder 112 (Fig. 7) betätigt und somit das Innenbohrgerät 10 am Senkrohr 3 gegen Drehen gesichert. Das Senkrohr 3 selbst ist über die festgezogene Spannschelle 41 der Rohrziehmaschine 40 gegen Mitdrehen gesichert, zumal die Rohrziehmaschine 40 über die in das Erdreich eingetriebenen Verankerungsbolzen 52 (Fig. 1) undrehbar festgelegt ist.

Nachdem der Antriebsmotor 14 des Innenbohrgerätes 10 eingeschaltet wurde, bohrt die Drehbohrkrone 20 eine Bohrlochteillänge von maximal L (Fig. 4), die dem Verstellhub H (Fig. 3) zwischen dem Gehäuse 11 des Bohrgerätes 10 und der festgelegten Klemmvorrichtung 18 entspricht. Bei diesem Bohrvorgang schwenken die Schwenkflügel 212, 213 der Drehbohrkrone 20 nach aussen (Fig. 9) und erweitern das Bohrloch auf den Bohrkreis 220, der deutlich mehrere Zentimeter grösser ist als der Aussendurchmesser des Senkrohres 3. Dieses erweiterte Bohrloch ist aus Fig. 4 zu ersehen. Beim Bohren wurden die Hubzylinder 118, 119 ausgefahren, so dass unter einem zusätzlichen aktiven Bohrdruck aus diesen Hubzylindern gebohrt wurde. Die Reaktionskraft des Bohrdruckes wird von dem Gewicht des Innenbohrgerätes 10, des Senkrohres 3 sowie der am Senkrohr festgelegten Rohrziehmaschine 40 aufgenommen, wozu die doppelt beaufschlagbaren Hubzylinder 49, 50 (Fig. 15) hydraulisch verriegelt sind oder die Spannschelle 41 in hochgesteuerter Position und Endlage der Hubzylinder am Senkrohr festgelegt ist.

Nach dem Bohren einer Bohrteillänge beginnt ein Verrohrungsschritt. Zunächst wird das Innenbohrgerät 10 hochgezogen. Hierbei stossen die Rückstell-Leisten 225, 226 (Fig. 9) der Schwenkflügel 212, 213 der Drehbohrkrone 20 an der unteren Stirnfläche des Senkrohres 3 an und werden hierdurch nach innen zurückgeschwenkt, was dadurch unterstützt werden kann, dass die Drehrichtung 218 der Bohrkrone 20 umgekehrt wird. Ist nach diesem nicht dargestellten Vorgang die Drehbohrkrone 20 bis innerhalb des Senkrohres 3 zurückgezogen worden, wird die Spannschelle 41 der Rohrziehmaschine 40 so weit gelockert, dass das Senkrohr 3 abwärts zu rutschen beginnt. Hierbei kann das Innenbohrgerät 10 über die Klemmvorrichtung 18 noch mit dem Senkrohr 3 bei hydraulisch verriegelten Hubzylindern 118, 119 und losem Tragseil 5 verspannt sein, um durch sein Eigengewicht das Nachrutschen des Senkrohres 3 zu fördern. Das Senkrohr 3 rutscht um die gebohrte Bohrteillänge L nach, wie Fig. 5 zeigt. Aus Fig. 5 ist im übrigen wieder die Anfangskonstellation des Innenbohrgerätes 10 vor einem neuen Bohrschnitt dargestellt, d.h. mit eingezogenen Hubzylindern 118, 119, bei welcher Lage die Klemmvorrichtung 18 zur erneuten drehfesten Sicherung gegenüber dem Senkrohr betätigt wird.

Beim Bohren in hartem Gestein mittels der mit Rund-meisseln besetzt Drehbohrkrone 20 nach Fig. 8-13 ist nicht damit zu rechnen, dass beim Bohren weiches Erdreich nachrutscht. Das im Durchmesser gegenüber dem Senkrohr erweiterte Bohrloch bleibt also mit diesem vergrösserten Durchmesser bestehen, so dass das Senkrohr 3 auf seiner unter Umständen grossen Länge, die durch Aneinandersetzen von einzelnen Rohrschüssen erhalten wird, im Bohrloch keine besondere Führung hat. Aus diesem Grunde wird beim Nachrutschen des Senkrohres die Spannschelle 41 der Rohrziehmaschine nur so weit gelockert, dass das Senkrohr 3 wohl zu rutschen beginnt, an den entsprechend hoch ausgeführten Spannbacken der Spannschelle jedoch noch eine axiale Führung findet. Ferner ist zu beachten, dass beim Bohren in weichem Erdreich mittels der Drehbohrkrone 21 nach Fig. 2 Erdreich in das Bohrloch nachrutschen kann. Es empfiehlt sich dann, bei einem Bohrschnitt den gesamten Verstellhub H des Innenbohrgerätes 10 nicht voll auszunutzen, sondern nur mit kleineren Bohrteillängen als das Mass L zu bohren und das Senkrohr 3 häufiger und in kleineren Schritten nachrutschen zu lassen.

In Fig. 5 ist die Möglichkeit dargestellt, zur Erhöhung der Gewichtsbelastung des Senkrohres 3 beim Nachrutschen das gesamte Gewicht der Rohrziehmaschine 40 an das Senkrohr 3 zu hängen. Sollte bei geöffneter Spannschelle 41 das Senkrohr nicht nachrutschen, wird die Spannschelle hochgefahren, am Senkrohr festgeklemmt und der Maschinenrahmen 42 der Rohrziehmaschine durch Einziehen der Kolbenstangen 413, 414 (Fig. 15) um das Mass A vom Erdboden ge5

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hoben. Bei dieser Verfahrensweise wird das Senkrohr beim Nachrutschen über die in das Erdreich eingetriebenen Verankerungsbolzen 52 und deren Führungen 51 axial geführt. Die Führungen 51 sind zweckmässig am Maschinenrahmen 42 anzubringen, wenn durch Schrägstellen des Maschinenrahmens 42 mittels der Schrägstellzylinder 428 (Fig. 15, 16) schrägliegende Erdbohrungen ausgeführt werden sollen. Nachdem mit dem Nachrutschen des Senkrohres 3 die Rohrziehmaschine 40 wieder auf dem Erdboden aufliegt, kann mit einem neuen Bohrschritt gemäss Fig. 3 begonnen werden.

Es versteht sich, dass von Zeit zu Zeit vor einem Bohrschritt das Innenbohrgerät 10 aus dem Senkrohr 3 völlig herausgehoben wird, um den auf den Schneckengängen des Schneckenbohrers 2 liegenden Aushub abzuwerfen oder abzustreifen. Die Vorteile des neuen Bohrsystems gegenüber dem mannigfaltigen Stand der Technik sind bedeutend:

Es ist kein schwerer Kran in Spezialausführung mehr erforderlich, da der Kran lediglich für das Eigengewicht der Rohrziehmaschine oder des Innenbohrgerätes ausgelegt zu werden braucht, je nachdem, welches Aggregat das schwerere ist. Dieser Kran wird selbstverständlich auch für das Eigengewicht eines Rohrschusses ausreichend sein. Praktisch ist jeder Autokran oder Bagger verwendbar, jedoch empfiehlt sich ein kleiner Spezialkran, der nicht einmal fahrbar zu sein braucht, da er von jedem LKW an Ort und Stelle geschleppt werden kann.

Es ist keine Verrohrungsmaschine mehr erforderlich, da das Senkrohr ohne Drehbewegung nachzurutschen vermag. Der Einsatz einer an das Senkrohr angesetzten kleineren Drehschwinge kann beim Verrohren in weichem Erdreich vorteilhaft sein, wenn bei langen Bohrlängen das Erdreich in der erweiterten Bohrung nachrutscht und das Senkrohr allein nicht mehr durch Gewichtsbelastung nachrutscht. Hier könnte die Drehschwingung einer Drehschwinge unterstützend wirken.

Hinsichtlich der Tiefe der Erdbohrung bestehen keine Einschränkungen, da sie lediglich durch die Länge des Tragseils und der Energiezuleitung bestimmt wird. Auch entfällt das Verlängern von Bohrgestängen.

Mit dem Wegfall der Verrohrungsmaschine hängt es zusammen, dass zwischen dem Kran oder Bagger und dem 5 Senkrohr keine Verbindung mehr erforderlich ist, womit der Platzbedarf sich verringert.

Zur Herstellung von Schrägbohrungen bedarf es keiner Zusatzeinrichtungen da lediglich die Spannschelle der Rohrziehmaschine mit ihrem Maschinenrahmen schräggestellt zu io werden braucht. Diese Schrägstellung ist in jeder Richtung einfach dadurch möglich, dass die Rohrziehmaschine entsprechend positioniert wird.

An betriebsmässigen Vorteilen besteht der wesentlichste Fortschritt darin, dass absolut — auch im Fels — erschütte-15 rungsfrei gearbeitet werden kann, da Greifer und Meissel entfallen. Auch die mit dem Verschleiss dieser Teile zusammenhängenden Kosten werden eingespart.

Eine erhebliche Leistungssteigerung ist dadurch zu erzielen, dass der Kran für schnelle Geschwindigkeiten ausgelegt 20 werden kann, da er geringere Gewichte zu bewegen braucht als bisher.

Durch einfachen Austausch der Drehbohrkrone für hartes Gestein gegen eine solche für weiches Erdreich kann die Bohranlage leicht den Bodenverhältnissen angepasst werden. 25 Bei Verwendung luftdichter Rohrverbindungen können Wasserschichten ohne Schwierigkeiten durchfahren werden. Mann kann trocken betonieren.

Das neue Bohrsystem verringert auch die Betriebskosten, da der bei allen bekannten Systemen unvermeidliche hohe 30 Verschleiss der Rohrverbindungen und der Rohre bei hartem Boden und langen Pfählen dadurch entfällt, dass an den Senkrohren weder grosse Drehmomente, Zugkräfte, Schlagkräfte, Vibrationskräfte noch exzentrische Kräfte und Momente einer Verrohrungsmaschine angreifen. Die Rohrver-35 bindungen werden nur zur Übertragung des Drehmomentes des Innenbohrgerätes und des Eigengewichtes der Rohre beansprucht, was sich auf die Rohrkupplungen vereinfachend auswirken kann.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims (8)

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1. Verfahren zum Niederbringen einer verrohrten Tiefbohrung zur Herstellung von Pfahlgründungen mittels einer Anlage, bestehend aus einem Kran, einem in das Bohrloch absenkbaren Bohrgerät, das zur Herstellung einer Bohrung mit grösserem Durchmesser als demjenigen des Senkrohres eingerichtet ist und das an dem Senkrohr mittels einer ein-und ausschaltbaren Klemmvorrichtung festlegbar ist, mit welcher das Drehmoment des Antriebsmotors für das Bohrwerkzeug auf das Senkrohr übertragen werden kann, und einer Rohrziehmaschine mit doppelt beaufschlagbaren Hubzylindern zur Erhöhung des Bohrdruckes und zum Ziehen des Senkrohres nach dem Betonieren des Pfahles, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) das jeweils oberste Senkrohr (3) wird mit der Rohrziehmaschine (40) axial und gegen Drehung gegenüber dem Erdreich gesichert,

b) mittels des am Senkrohr verklemmten Bohrgerätes

( 10) wird eine Bohrlochteillänge (L) etwas grösseren Durchmessers als dem Senkrohrdurchmesser gebohrt,

c) die axiale Festlegung des mindestens mit dem verklemmten Bohrgerät (10) gewichtsbelasteten Senkrohres (3) an der Rohrziehmaschine (40) wird gelöst, so dass das Senkrohr um die gebohrte Bohrlochteillänge (L) unter Gewichtsbelastung nachrutscht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Gewichtsbelastung des Senkrohres (3) die Rohrziehmaschine (40) vom Erdreich abgehoben und dann mit einer Spannschelle (41) am Senkrohr (3) befestigt wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Senkrohr (3) beim Nachrutschen an der Rohrziehmaschine (40) axial geführt wird.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch a) einen Kran (K) mit Tragseil (5),

b) ein am Tragseil hängendes, in das Bohrloch absenkbares Bohrgerät (10), das mit einer ein- und ausschaltbaren Klemmvorrichtung (18) am Senkrohr festlegbar ist, mit welcher Vorrichtung das Drehmoment des Antriebsmotors (14) für das Bohrwerkzeug (20) auf das Senkrohr (3) übertragen werden kann, wobei das den Antriebsmotor und das Bohrwerkzeug tragende Gehäuse zusammen mit der am Senkrohr verspannten Klemmvorrichtung ein Schreitwerk bildet und wobei Energie- und Steuerleitungen (6) von oben in das Bohrgerät eingeführt sind,

a einen Schneckenbohrer (2) mit einer aufgesetzten Drehbohrkrone (20) als Bohrwerkzeug, die mit einem dop-pel-fliigelförmigen Meisselträger (24) mit diametral angeordneten, mit Bohrmeissein (25') besetzten Schwenkflügeln (212, 213) versehen ist, die in einer durch Anschlag (224) begrenzten radial nach aussen geschwungenen Arbeitslage mit ihren Meissein den Meisselträger freischneiden und bei Umkehr der Drehrichtung in ihre innere Ruhelage zurückschwingen, wobei jeder Schwenkflügel an seiner radial aussenliegenden Seitenfläche (225, 226) mit einer in Bohrrichtung (227) ansteigend geneigten Rückstell-Leiste (225', 226') versehen ist, die bei nach innen geschwungener Ruhelage der Schwenkflügel innerhalb des Innendurchmessers des verwendeten Senkrohres (3) liegen, und durch d) eine auf dem Erdreich aufliegende Rohrziehmaschine (40) mit einer hydraulisch betätigten Spannschelle (41), welche Rohrziehmaschine über mindestens zwei doppelt beaufschlagbare, sich an einem Maschinenrahmen (42) abstützende Hubzylinder (49, 50) parallel geführt heb- und senkbar ist, wobei an dem Maschinenrahmen oder seinen auf dem Erdreich aufliegenden Druckschuben (222, 223) senkrechte Führungen (5Ii für in das Erdreich eintreibbare Verankerungsbolzen oder -Rohre (52) angeordnet sind, womit die Rohrziehmaschine gegen Drehung gegenüber dem Erdreich gesichert werden kann.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Klemmvorrichtung (18) des Bohrgerätes (10) und dem den Antriebsmotor (14) und das Bohrwerkzeug (20) tragenden Gehäuse (11) parallel zum Bohrloch verlaufende, doppelt beaufschlagbare Hubzylinder (118, 119) angeordnet sind, die bei eingeschalteter Klemmvorrichtung das Gehäuse abwärtsdrücken können.

6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenrahmen (42) der Rohrziehmaschine (40) mit einem Hydraulikaggregat (416), einem Ölbehälter, Ventilsteuerungen und mit Druckleitungen zur Versorgung der Hubzylinder (49, 50) der Rohrziehmaschine und des oder der Spannzylinder (43, 44) der Spannschelle (41) sowie mit einem Schaltpult (418) eine Baueinheit bildet.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenrahmen (42) an zwei gegenüberliegenden Seiten mit um parallele Achsen (425, 427) drehbeweglichen Druckschuhen (422, 423) versehen ist, wobei die Achse (427) eines Druckschuhes (423) über mindestens einen etwa senkrecht angeordneten Schrägstellzylinder (428) mit dem Maschinenrahmen gelenkig verbunden ist.

8. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Rundmeissein besetzte Drehbohrkrone (20) gegen eine mit spatenähnlichen Meissein besetzte Drehbohrkrone (21) für weiches Erdreich austauschbar ist (Fig. 2).