CH693934A5 - Verfahren zum Bohren und Verfuellen von Loechern. - Google Patents

Description

  



   Verfahren zum Bohren und Verfüllen von Löchern, insbesonders zum  Setzen von Verankerungen, vorzugsweise in Boden- und Gesteinsmaterial,  wobei durch eine Bohrkrone unter drehender und/oder schlagender Bewegung  ein Bohrloch im Material gebildet wird, wobei im Wesentlichen gleichzeitig  ein das Bohrgestänge in Abstand umgebendes Hüllrohr eingebracht wird,  welches Bohrgestänge und/oder Hüllrohr allenfalls aus miteinander  verbindbaren Teilstücken besteht und allenfalls als Anker oder Pfahl  im verfüllten Bohrloch verbleiben, sowie Vorrichtung zum Bohren und  Verfällen von Löchern, insbesondere zum Setzen von Verankerungen  oder Pfählen, vorzugsweise in Boden- und Gesteinsmaterial,

   mit einer  unter drehender und/oder schlagender Bewegung in ein Bohrloch im  Material eindringenden Bohrkrone am Ende eines allenfalls aus miteinander  verbindbaren Teilstücken bestehenden Bohrgestänges, mit einem dieses  Bohrgestänge in Abstand umgebenden, allenfalls aus miteinander verbindbaren  Teilstücken bestehenden Hüllrohr, vorzugsweise mit geringerem Durchmesser  als die Bohrkrone, welches Bohrgestänge und/oder Hüllrohr allenfalls  als Anker dienen, und allenfalls mit einem Spülkopf zum Einbringen  von Spülflüssigkeit und/oder erhärtender Suspension. 



   Beim Bohren von Löchern, insbesonders zum Setzen von Verankerungen  oder Pfählen, ist es bekannt, ein Zug- oder Druckglied aus Stahl  in einem Stahlrohr durch Zementverfüllung korrosionsgeschützt einzubetten  und das Stahlrohr selbst im Bohrloch kraftschlüssig mit Zement oder  Mörtel zu verankern. 



   Nicht standfeste Böden bedingen ein verrohrtes Bohren mit aufwändigem  Arbeitsablauf. Dabei muss das Bohrklein mittels Spülmedium aus dem  Bohrloch gespült werden, und auf Grund der nötigen schweren Verlängerungsstangen  bzw. Futterrohre kann nur mit kleinen Verlängerungsstössen gearbeitet  werden. Bei Erreichen der Bohrtiefe wird die innere Bohrstange ausgebaut  und anschliessend das bleibende Stützrohr in das Futterrohr eingeschoben,  welches anschliessend drucklos mit Mörtel oder Zement verfüllt wird.  Dann wird das Futterrohr rückgewonnen und wenn nötig Mörtel oder  Zement nachgefüllt. Nach Ausbau des Futterrohres wird das bleibende  Stützrohr mit Injektionsgut gefüllt und das Druck- oder Zugglied  inklusive allfälliger Distanzhalter eingeschoben. 



   Bei Selbstbohranker-Systemen mit Injektionsrohr mit Einwegbohrkrone  kann zwar in einem Arbeitsgang gebohrt, verpresst und versetzt werden,  jedoch kann nicht der doppelte Korrosionsschutz und hohe Tragfähigkeit  auf Druck erzielt werden. Bei Verwendung von Hüllrohren, bei welchem  Verfahren während des Bohrens auch das Verpressen des Injektionsgutes  erfolgen kann, wird aus wirtschaftlichen Gründen das Hüllrohr wiedergewonnen.  Das macht das Verfahren aber aufwändiger als einfache Selbstbohranker-Systeme  und dennoch teurer als herkömmliche verrohrte Systeme, ohne aber  doppelten Korrosionsschutz und hohe Tragfähigkeit zu bieten. 



     Ein Verfahren und eine Vorrichtung, wie sie eingangs beschrieben  sind, sind beispielsweise in der WO98/58132 beschrieben. Durch eine  an einem Bohrgestänge gelagerte Bohrkrone wird ein Bohrloch gebildet,  während gleichzeitig ein Hüllrohr eingebracht wird. Während des Bohrvorganges  kann über einen Spülkopf ein Spülmittel in den Ringspalt zwischen  Hüllrohr und Bohrgestänge eingebracht werden, welches vom Spülkopf  weg in Richtung Bohrkrone gedrückt wird und dort austreten und zwischen  Hüllrohr und Bohrlochwand wieder nach aussen strömen kann. In gleicher  Weise kann auch eine erhärtende Suspension eingebracht werden, wobei  das Bohrgestänge und allenfalls auch das Hüllrohr im Bohrloch und  umgeben von der erhärtenden Suspension verbleiben und eine Verankerung  bilden können, ohne dass ein separater Anker gesetzt werden muss.

    Wie an sich bekannt, können Bohrgestänge und/oder Hüllrohr aus mehreren  Teilstücken bestehen, die miteinander verbindbar sind, allenfalls  über Verbindungsadapter. Das Bohrgestänge kann auch mit einer Profilierung  der Aussenseite versehen sein. Bei grösseren Bohrlochtiefen und bei  bestimmten Boden- bzw. Gesteinsformationen erfordert das Einbringen  und Verpressen speziell der erhärtenden Suspension aber einen sehr  hohen Aufwand, und der von der Dichte der Füllung abhängende Tragwiderstand  kann nicht immer mit vollständiger Sicherheit garantiert werden. 



   Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher eine Verbesserung  des eingangs beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung, damit  unter Beibehaltung eines schnellen Arbeitsablaufes und unter optimalem  Korrosionsschutz des Systems auch ein grösserer Tragwiderstand gegenüber  herkömmlichen Systemen erzielt und gewährleistet werden kann. 



   Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren erfindungsgemäss dadurch  gekennzeichnet, dass nach Erreichen der endgültigen Bohrtiefe das  der Bohrkrone zugewandte Ende des Hüllrohres in Längsabstand zur  Bohrkrone gehalten wird und dass eine erhärtende Suspension von der  Bohrkrone aus in den Ringraum zwischen Bohrgestänge und Hüllrohr  und den Ringraum zwischen Hüllrohr und umgebendes Material eingebracht  und in beiden Ringräumen in Richtung von der Bohrkrone weggepresst  wird. Damit ist eine verbesserte Füllung möglich, die weiter einen  optimalen Korrosionsschutz und auch einen verbesserten, erhöhten  Tragwiderstand gewährleistet. 



   Wenn gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform die erhärtende Suspension  von der Bohrkrone aus entlang des gesamten Bohrgestänges und Hüllrohres  zurückgepresst wird, vorzugsweise bis zum Austritt aus dem Bohrloch,  können der optimale Korrosionsschutz und der verbesserte Tragwiderstand  über die gesamte Länge des Systems gewährleistet werden. 



   Vorteilhafterweise wird erfindungsgemäss die erhärtende Suspension  durch das Bohrgestänge hindurch zur Bohrkrone transportiert, wobei  dem Transport des Injektionsgutes ins Bohrloch der geringste Widerstand  entgegengesetzt wird. 



     Um eine weitere Erhöhung des Tragwiderstandes durch Vorspannung  des Ankergliedes zu erzielen, ist gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform  der Erfindung vorgesehen, dass die Bohrkrone vor dem Abbinden der  erhärtenden Suspension mit Zug in Richtung Hüllrohr beaufschlagt  wird. 



   In Art eines Spreizdübels kann die Verankerungswirkung verbessert  und eine sofortige Belastbarkeit des Systems erzielt werden, wenn  vorteilhafterweise das Ende des Hüllrohres durch Wirkung der Bohrkrone  aufgeweitet wird. 



   Bei der eingangs beschriebenen Vorrichtung ist zur Lösung der gestellten  Aufgabe erfindungsgemäss vorgesehen, dass das Bohrgestänge über seine  gesamte Länge als Hohlrohr ausgeführt ist, welches an einen Quelle  für die erhärtende Suspension und allenfalls auch für Spülflüssigkeit  anschliessbar ist. 



   Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass die Bohrkrone zumindest  eine Passage aufweist, die einerseits mit dem Hohlrohr des Bohrgestänges  verbindbar ist als auch zumindest eine Austrittsöffnung aufweist.  Damit ist die Füllung des Bohrloches von Grund auf für jede beliebige  Bohrtiefe optimal möglich. 



   Wenn gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform das Hinterende der  Bohrkrone und das Vorderende des Hüllrohres zumindest im Endzustand  der Bohrung voneinander beabstandet sind, kann ohne weitere aufwändige  Bearbeitungen oder Ausgestaltungen des Vorderendes des Hüllrohres  die Füllung des Ringraumes zwischen Hüllrohr und Bohrgestänge erzielt  werden. 



   Um das Vorspannen des als Anker verwendeten Bohrgestänges gegenüber  dem Hüllrohr zu gestatten, ist die Bohrkrone vorteilhafterweise konisch  nach hinten hin zulaufend ausgeführt. 



   Wenn gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung zumindest das der  Bohrkrone zugewandte Ende des Hüllrohres längsgeschlitzt ist, kann  dieses beim Vorspannen des Bohrgestänges aufgespreizt werden, um  eine sofort belastbare Verankerung mit Spreizdübel-Effekt zu bilden.                                                           



   Eine Verbesserung der Verankerungswirkung kann auch durch das Merkmal  erzielt werden, dass das Bohrgestänge aussen mit einer Oberflächenstrukturierung  versehen ist, vorzugsweise mit umlaufenden Rippen oder einem Aussengewinde,  vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Länge. 



   In einfacher Art und Weise kann die Quelle für die erhärtende Suspension  und allenfalls auch für Spülflüssigkeit über den Spülkopf mit dem  Bohrgestänge verbunden sein. 



     In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand der  beigefügten Zeichnung, welche in schematischer Darstellung ein erfindungsgemässes  System im Längsschnitt darstellt, näher erläutert werden. 



   Mittels eines als Hohlrohr ausgeführten Bohrgestänges 1, welches  mit äusseren Oberflächenstrukturen wie Rippen oder einem Aussengewinde  versehen sein kann und an dessen Vorderende eine Bohrkrone 7 befestigt  ist, wird in den Boden bzw. in Gesteinsmaterial ein Bohrloch getrieben.  Die Bohrkrone 7 ist vorzugsweise nach hinten hin konisch zulaufend  ausgebildet. 



   Vom Bohrgestänge 1 radial beabstandet wird auch mittels eines Schlagadapters  2 ein Hüllrohr 3 in das Bohrloch getrieben. Das Hüllrohr 3 kann dabei  aus einzelnen Teilstücken zusammengesetzt sein, welche allenfalls  durch Verbindungsstücke 4 gekoppelt sein können. In gleicher Weise  kann das Bohrgestänge 1 aus allenfalls unter Verwendung von Verbindungsstücken  5 gekoppelten Teilen bestehen. Zwischen dem Bohrgestänge 1 und dem  Hüllrohr 3 können im dazwischen gebildeten Ringspalt auch Distanzhalter  6 angeordnet sein. 



   Zumindest nach Erreichen der gewünschten Bohrtiefe, vorteilhafterweise  während des gesamten Vorganges, wird die Bohrkrone 7 immer derart  in einem Abstand zum Vorderende des Hüllrohres 3 gehalten, dass zumindest  bis zum Ende des Einbringens des Injektionsgutes ein Ringspalt zwischen  dem Hinterende der Bohrkrone 7 und dem Vorderende des Hüllrohres  3 offen verbleibt. 



   Über einen Spülkopf 13 wird allenfalls während des Bohrvorganges  Spülmedium zum Ausspülen des Bohrkleins aus dem Ringraum zwischen  Bohrgestänge 1 und Hüllrohr 3 und dem Ringspalt zwischen der Aussenseite  des Hüllrohres 3 und dem Bohrloch eingebracht. Nach Erreichen der  gewünschten Bohrtiefe wird vorteilhafterweise auch über diesen Spülkopf  13 aushärtbares Injektionsgut, beispielsweise Zement oder Mörtel,  in das Bohrloch eingebracht. 



   Dazu wird dieses Injektionsgut durch das Innere des als Hohlrohr  ausgeführten Bohrgestänges 1 bis zur Bohrkrone 7 transportiert, wo  es durch eine Passage in der Bohrkrone 7 zu einer Austrittsöffnung  11 gelangt und von dort in den tiefsten Bereich des Bohrloches austritt.  Dann fliesst durch weiteres Aufrechterhalten der Injektion dieses  Injektionsgut - symbolisiert durch die Pfeile - in den Ringraum zwischen  Bohrgestänge 1 und Hüllrohr 3 und den Ringspalt zwischen der Aussenseite  des Hüllrohres 3 und dem Bohrloch ein und strömt entgegen der Bohrrichtung  entlang des Bohrgestänges 1 und des Hüllrohres 3 zurück zum Beginn  des Bohrloches, wo es schliesslich bei 12 aus dem Bohrloch wieder  austritt. 



   Das Bohrgestänge 1 bleibt mit der Bohrkrone 7 als Ankerglied im Bohrloch,  ebenfalls wie das Hüllrohr 3, welches durch das aushärtende Injektionsgut  gegenüber dem Gestein    oder Boden 9 verankert ist. Das Injektionsgut  im Ringraum zwischen Bohrgestänge 1 und Hüllrohr 3 und im Ringspalt  zwischen der Aussenseite des Hüllrohres 3 und dem Bohrloch bildet  einen doppelten Korrosionsschutz des als Ankerglied genutzten Bohrgestänges  1 und trägt auch zur erhöhten Tragfähigkeit des gesamten Systems  bei. Diese Tragfähigkeit kann durch Aufspreizen des vorteilhafterweise  längsgeschlitzt ausgeführten vorderen Endes des Hüllrohres 3 und/oder  Vorspannung des Bohrgestänges 1 gegenüber dem Hüllrohr 3, jeweils  durch Zugbeaufschlagung des Bohrgestänges 1 und der Bohrkrone 7 auf  das Vorderende des Hüllrohres 3 hin, noch verbessert werden. 



   Anwendung findet das erfindungsgemässe System für Verankerungen und  die Herstellung von Mikro-pfählen, für Infiltrationen und div. Stützsysteme,  vorzugsweise in nicht standfesten Böden.

Claims (12)

1. Verfahren zum Bohren und Verfällen von Löchern, insbesonders zum Setzen von Verankerungen oder Pfählen, vorzugsweise in Boden- und Gesteinsmaterial, wobei durch eine Bohrkrone unter drehender und/oder schlagender Bewegung ein Bohrloch im Material gebildet wird, wobei im Wesentlichen gleichzeitig ein das Bohrgestänge in Abstand umgebendes Hüllrohr eingebracht wird, welches Bohrgestänge und/oder Hüllrohr allenfalls aus miteinander verbindbaren Teilstücken besteht und allenfalls als Anker oder Pfahl im verfüllten Bohrloch verbleiben, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erreichen der endgültigen Bohrtiefe das der Bohrkrone (7) zugewandte Ende des Hüllrohres (3) in Längsabstand zur Bohrkrone (7) gehalten wird und dass eine erhärtende Suspension von der Bohrkrone (7) aus in den Ring-raum zwischen Bohrgestänge (1) und Hüllrohr (3)

und den Ringraum zwischen Hüllrohr (3) und umgebendes Material (9) eingebracht und in beiden Ringräumen in Richtung von der Bohrkrone (7) weggepresst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erhärtende Suspension von der Bohrkrone (7) aus entlang des gesamten Bohrgestänges (1) und Hüllrohres (3) zurückgepresst wird, vorzugsweise bis zum Austritt (12) aus dem Bohrloch.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erhärtende Suspension durch das Bohrgestänge (1) hindurch zur Bohrkrone (7) transportiert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (7) vor dem Abbinden der erhärtenden Suspension mit Zug in Richtung Hüllrohr (3) beaufschlagt wird.

5.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Hüllrohres (3) durch Wirkung der Bohrkrone (7) aufgeweitet wird.

6. Vorrichtung zum Bohren und Verfüllen von Löchern, insbesonders zum Setzen von Verankerungen oder Pfählen, vorzugsweise in Boden- und Gesteinsmaterial, mit einer unter drehender und/oder schlagender Bewegung in ein Bohrloch im Material eindringenden Bohrkrone am Ende eines allenfalls aus miteinander verbindbaren Teilstücken bestehenden Bohrgestänges, mit einem dieses Bohrgestänge in Abstand umgebenden, allenfalls aus miteinander verbindbaren Teilstücken bestehenden Hüllrohr, vorzugsweise mit geringerem Durchmesser als die Bohrkrone, welches Bohrgestänge und/oder Hüllrohr allenfalls als Anker oder Pfahl dienen, und allenfalls mit einem Spülkopf zum Einbringen von Spülflüssigkeit und/oder erhärtender Suspension,

dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgestänge (1) über seine gesamte Länge als Hohlrohr ausgeführt ist, welches an eine Quelle für die erhärtende Suspension und allenfalls auch für Spülflüssigkeit anschliessbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (7) zumindest eine Passage aufweist, die einerseits mit dem Hohlrohr des Bohrgestänges (1) verbindbar ist als auch zumindest eine Austrittsöffnung (11) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinterende der Bohrkrone (7) und das Vorderende des Hüllrohres (3) zumindest im Endzustand der Bohrung voneinander beabstandet sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkrone (7) konisch nach hinten hin zulaufend ausgeführt ist.

10.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das der Bohrkrone (7) zugewandte Ende des Hüllrohres (3) längsgeschlitzt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrgestänge (1) aussen mit einer Oberflächenstrukturierung versehen ist, vorzugsweise mit umlaufenden Rippen oder einem Aussengewinde, vorzugsweise im Wesentlichen über die gesamte Länge.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle für die erhärtende Suspension und allenfalls auch für Spülflüssigkeit über den Spülkopf (13) mit dem Bohrgestänge (1) verbunden ist.