DE102014002967A1

DE102014002967A1 - Drilling head and drilling method for introducing a foundation pile

Info

Publication number: DE102014002967A1
Application number: DE102014002967.0A
Authority: DE
Inventors: Mario Studer
Original assignee: Herrenknecht AG
Current assignee: Herrenknecht AG
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: DE102014002967B4; DE202015001556U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf (10) zum Lösen von Boden (50) und Gestein zum Einbringen eines Gründungspfahls (40) zur Gründung eines Bauwerkes in einem Gewässer in den Boden mit einem Bohrabschnitt (10a), der mit an Trägerelementen (13) angeordneten Bohrwerkzeugen (14) versehen ist, und einem Aufnahmeabschnitt (10b), der ein Basiselement (12) und einen Aufnahmeraum (17) zwischen dem Basiselement (12) und dem Bohrabschnitt (10a) aufweist, in dem ein Ansaugstutzen (18) vorgesehen ist, wobei der Bohrabschnitt (10a) gegenüber dem Aufnahmeabschnitt (10b) drehbar angeordnet ist, und der Bohrabschnitt einen Grundkörper (11) aufweist, an dem die Trägerelemente (13) befestigt sind. Aufgabe der Erfindung ist es, einen vorgenannten Bohrkopf (10) so weiterzuentwickeln, dass das im Aufnahmeraum befindliche Bohrklein schneller aus dem Aufnahmeraum (17) abgefordert wird. Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe hinsichtlich des Bohrkopfes (10) schlägt die Erfindung vor, dass innerhalb des Aufnahmeraums (17) Düsen (20) zur Abgabe einer Spülflüssigkeit vorgesehen sind.The invention relates to a drill head (10) for releasing soil (50) and rock for introducing a foundation pile (40) for establishing a structure in a body of water into the soil with a drilling section (10a) having drilling tools arranged on support elements (13) (14), and a receiving portion (10b) having a base member (12) and a receiving space (17) between the base member (12) and the drilling portion (10a) in which an intake port (18) is provided the drilling section (10a) is rotatably arranged opposite to the receiving section (10b), and the drilling section has a base body (11) to which the carrier elements (13) are fastened. The object of the invention is to further develop an aforementioned drill head (10) in such a way that the drill cuttings located in the receiving space are required more quickly from the receiving space (17). To achieve the object according to the invention with regard to the drill head (10), the invention proposes that nozzles (20) for dispensing a rinsing liquid are provided within the receiving space (17).

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf zum Lösen von Boden und Gestein zum Einbringen eines Gründungspfahls zur Gründung eines Bauwerkes in einem Gewässer in den Boden mit einem Bohrabschnitt, der mit an Trägerelementen angeordneten Bohrwerkzeugen versehen ist, und einem Aufnahmeabschnitt, der ein Basiselement und einen Aufnahmeraum zwischen dem Basiselement und dem Bohrabschnitt aufweist, in dem ein Ansaugstutzen vorgesehen ist, wobei der Bohrabschnitt gegenüber dem Aufnahmeabschnitt drehbar angeordnet ist, und der Bohrabschnitt einen Grundkörper aufweist, an dem die Trägerelemente befestigt sind. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen eines Gründungspfahls in den Boden eines Gewässers zur Gründung eines Bauwerkes in dem Gewässer, bei dem der Gründungspfahl auf den Boden des Gewässers abgesenkt wird und der im oder unter dem Gründungspfahl befindliche Boden mit einer Bohrvorrichtung abgebohrt wird, wofür der Gründungspfahl am Bohrort angeordnet und eine Bohrvorrichtung im Gründungspfahl positioniert wird.The invention relates to a drill head for releasing soil and rock for introducing a foundation pile for establishing a structure in a body of water in the soil with a drill section, which is provided with arranged on support elements drilling tools, and a receiving portion having a base member and a receiving space between the Base member and the drilling portion, in which an intake manifold is provided, wherein the drilling portion relative to the receiving portion is rotatably disposed, and the drilling portion has a base body, on which the support elements are fixed. Furthermore, the invention relates to a method for introducing a foundation pile into the bottom of a water body for establishing a structure in the water, in which the foundation pile is lowered to the bottom of the water and the soil located in or below the foundation pile is drilled with a drilling device, for which the foundation pile is placed at the drilling site and a drilling device is positioned in the foundation pile.

Solche Bohrköpfe sind beispielsweise beim Einsatz von Nassbaggern bekannt, siehe auch EP 1 366 243 A1 . Der Bohrkopf weist ausgehend von einer Nabe mehrere helixförmige Arme auf, die mit einem Ring verbunden sind. Jeder der Arme weist an seiner Vorderseite Bohrwerkzeuge auf, um den Boden zu lösen. Das von den Bohrwerkzeugen gelöste Material wird durch die Öffnung zwischen den einzelnen Armen in den Bohrkopf in einen Aufnahmeraum hineingeführt. In diesem mündet ringseitig wenigstens ein Aufnahmestutzen, durch den das gelöste Material zusammen mit dem Umgebungswasser angesaugt und aus dem Aufnahmeraum abgefordert wird. Der Einsatz solcher Bohrköpfe bei Bohrvorrichtungen zum Einbringen eines Gründungspfahls in einem Gewässerboden ist aus der WO 2013/081455 A1 bekannt.Such drill heads are known, for example, when using dredgers, see also EP 1 366 243 A1 , The drill head has, starting from a hub, a plurality of helical arms which are connected to a ring. Each of the arms has drilling tools on its front to loosen the ground. The material released by the drilling tools is guided through the opening between the individual arms into the drill head into a receiving space. In this opens at the ring side at least one receiving socket through which the dissolved material is sucked together with the ambient water and demanded from the receiving space. The use of such drill heads in drilling devices for introducing a foundation pile in a waterbed is from the WO 2013/081455 A1 known.

Es hat sich herausgestellt, dass es sinnvoll ist, das gelöste Gestein, beziehungsweise den gelösten Boden, schnellstmöglich aus dem Aufnahmeraum abzufördern. Dies ist bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Bohrkopfes nicht immer ohne Weiteres möglich.It has been found that it makes sense to remove the dissolved rock, or the dissolved soil as quickly as possible from the receiving space. This is not always readily possible in the previously described embodiment of the drill head.

Aus dem Stand der Technik sind, hinsichtlich der verbesserten Abförderung aus dem Aufnahmebereich Lösungen bekannt insbesondere aus EP 1 366 243 A1 , bei denen der Austrag über die Armform und/oder an die Rückseite der Arme angeordnete Leitelemente, beeinflusst wird.From the prior art, in terms of improved removal from the receiving area solutions known in particular from EP 1 366 243 A1 in which the discharge is influenced by the arm shape and / or vanes arranged on the rear side of the arms.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen vorgenannten Bohrkopf und ein Bohrverfahren so weiterzuentwickeln, dass sie wirtschaftlicher einsetzbar bzw. ausgeführt werden können und insbesondere hinsichtlich des Bohrkopfes so, dass das im Aufnahmeraum befindliche Bohrklein schneller aus dem Aufnahmeraum abgefördert wird.The object of the invention is to further develop an aforementioned drill head and a drilling method so that they can be used or carried out more economically and in particular with respect to the drill head so that the cuttings located in the receiving space is transported away from the receiving space faster.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe hinsichtlich des Bohrkopfes schlägt die Erfindung vor, dass innerhalb des Aufnahmeraums Düsen zur Abgabe einer Spülflüssigkeit vorgesehen sind. Durch das Vorsehen der Düsen innerhalb des Aufnahmeraums wird es möglich, gezielte Strömungen innerhalb des Aufnahmeraums zu erzeugen, die einen verbesserten Austrag des Bohrkleins aus dem Aufnahmeraum ermöglichen. Das Bohrklein wird dabei insbesondere aus Bereichen nahe dem Basiselement abgefordert.To achieve the object according to the invention with regard to the drill head, the invention proposes that nozzles for dispensing a rinsing liquid are provided within the receiving space. By providing the nozzles within the receiving space, it is possible to generate targeted flows within the receiving space, which allow an improved discharge of cuttings from the receiving space. The drill cuttings are demanded in particular from areas near the base element.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Düsen am Basiselement und/oder Grundkörper vorgesehen sind. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Düsen in Rotationsrichtung geneigt angeordnet sind. Es hat sich herausgestellt, dass durch eine zuvor genannte Anordnung der Austrag des Bohrkleins auf einfache Weise besonders effektiv verbessert wird.A further teaching of the invention provides that the nozzles are provided on the base element and / or basic body. Furthermore, it is advantageous that the nozzles are arranged inclined in the direction of rotation. It has been found that the discharge of the cuttings in a simple manner is particularly effectively improved by a previously mentioned arrangement.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Trägerelemente mit einem ersten Ende in einem Rundkörper und mit einem zweiten Ende an einem bevorzugt ringförmig ausgeführten Widerlager angreifen und/oder, dass die Trägerelemente bogenförmig oder helixförmig ausgeführt sind. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Bohrabschnitt außen eine kuppelförmige Form aufweist. Hierdurch wird es möglich, das Material besonders gut zu lösen und dem Aufnahmeraum zuzuführen. Weiterhin wird es möglich, insbesondere bei dem Bohren innerhalb von Gründungspfählen, sämtliche Bereiche des abzubohrenden Raums entsprechend zu erreichen.A further teaching of the invention provides that the carrier elements engage with a first end in a round body and with a second end on a preferably ring-shaped abutment and / or that the carrier elements are arcuate or helical. Furthermore, it is advantageous for the drill section to have a dome-shaped form on the outside. This makes it possible to solve the material particularly well and supply the receiving space. Furthermore, it is possible, in particular when drilling within foundation piles, to achieve all areas of the area to be drilled accordingly.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Trägerelemente auf ihrer dem Basiselement zugewandten Seite eine zum Basiselement hin einfallende Fläche aufweisen. Hierdurch wird der Transport des Bohrkleins durch Öffnungen zwischen den Trägerelementen in den Aufnahmeraum verbessert.A further teaching of the invention provides that on their side facing the base element, the carrier elements have an area which narrows towards the base element. As a result, the transport of the cuttings is improved by openings between the support elements in the receiving space.

Hinsichtlich des Verfahrens sieht die erfindungsgemäße Lösung vor, dass ein Bohrkopf der Bohrvorrichtung an einem Nullpunkt als erstem Totpunkt eines Drehelements der Bohrvorrichtung an oder unter der Gründungspfahlwand angeordnet wird, dass der Bohrkopf am ersten Totpunkt nach außen zur Innenwand des Gründungspfahls hin verschwenkt wird und sich auf einem ersten Höhenniveau befindet, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand zur Bohrlochmitte hin unter einem Absenken des Bohrkopfes durch Betätigen einer Vorschubeinrichtung auf ein zweites Höhenniveau abgesenkt und verschwenkt wird, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand nach außen zur Innenwand hin unter Absenken des Bohrkopfes durch Betätigen der Vorschubeinrichtung auf ein drittes Höhenniveau abgesenkt und verschwenkt wird, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand vom ersten Totpunkt aus durch das Drehelement auf dem dritten Höhenniveau verbleibend, bevorzugt um 360°, zu einem Endpunkt als zweitem Totpunkt hin gedreht wird, dass der Bohrkopf im aktiviertem Zustand zur Bohrlochmitte hin unter Absenken des Bohrkopfes durch Betätigen der Vorschubeinrichtung der Bohrvorrichtung auf ein viertes Höhenniveau abgesenkt und verschwenkt wird, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand nach außen zur Innenwand hin unter Absenken des Bohrkopfes durch Betätigen der Vorschubeinrichtung auf ein fünftes Höhenniveau abgesenkt und verschwenkt wird, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand vom zweiten Totpunkt aus durch das Drehelement auf dem fünften Höhenniveau verbleibend, bevorzugt um 360°, zu dem ersten Totpunkt hingedreht wird, dass die Schritte des Verschwenkens in Verbindung mit dem Absenken und das Drehen wiederholt werden, bis die Vorschubeinrichtung vollständig ausgefahren ist, dass anschließend der Bohrkopf in den Gründungspfahl eingefahren wird, bis sich der Bohrkopf innerhalb des Gründungspfahls befindet, und dass der Gründungspfahl dann in den abgebohrten Bereich hinein abgesenkt wird.With regard to the method, the solution according to the invention provides that a drill head of the drilling device is arranged at a zero point as the first dead center of a rotary element of the drilling device at or below the foundation pile wall, that the drill head is pivoted outwardly at the first dead center to the inner wall of the foundation pile and on a first height level is that the drill head is lowered in the activated state to the center of the hole under a lowering of the drill head by operating a feed device to a second height level and pivoted that the drill head in activated State is lowered toward the inner wall and lowering the drill head by pressing the feed device to a third height level and pivoted that the drill head in the activated state from the first dead center by the rotary member at the third height level remaining, preferably 360 °, to an endpoint is rotated as a second dead center that the drill head is lowered in the activated state to the center of the hole by lowering the drill head by pressing the feed device of the drilling device to a fourth height level and pivoted that the drill head in the activated state outward to the inner wall out while lowering the drill head is lowered and pivoted by operating the feed device to a fifth height level, that the drill head in the activated state from the second dead center by the rotary member at the fifth height level remaining, preferably rotated by 360 ° to the first dead center, that the Schri the pivoting in connection with the lowering and turning are repeated until the feeding device is fully extended, then the drill head is retracted into the foundation pile until the drill bit is within the foundation pile, and then the foundation pile into the drilled area is lowered.

Durch das zuvor beschriebene Verfahren kann auf besonders einfache Weise effektiv die gesamte Ortsbrust des abzubohrenden Bereichs mit dem Bohrwerkzeug erreicht werden, ohne dass es notwendig ist, bereits abgebohrte Bereiche unnötig zu überfahren.As a result of the method described above, the entire working face of the area to be drilled can be achieved with the drilling tool in a particularly simple manner, without it being necessary to drive over areas that have already been drilled out unnecessarily.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass zur Positionierung der Bohrvorrichtung im Gründungspfahl ein Positionierungselement an der Innenwand des Pfahls vorgesehen wird, dass die Bohrvorrichtung in den Gründungspfahl mit eingriffsfrei angeordneten Klemmelementen eingesetzt und abgesenkt wird, dass die Bohrvorrichtung im Gründungspfahl ausgerichtet wird, so dass die Klemmelemente mit den Positionierungselementen radial fluchten, dass die Bohrvorrichtung bis oberhalb der Positionierungselemente abgesenkt wird, die Klemmelemente radial bewegt werden, bis ein Kontakt mit der Innenwand hergestellt ist, wobei die Klemmelemente schleifend gegenüber der Bohrlochwand bewegbar angeordnet werden, dass die Bohrvorrichtung abgesenkt wird, bis über in den Klemmelemente angeordnete Sensoren ein Kontakt mit den Positionierungselementen festgestellt wird, dass die Bohrvorrichtung abgesenkt wird, bis die Positionierungselemente wenigstens teilweise die statische Last der Bohrvorrichtung tragen, und dass die Klemmelemente gegen die Innenwand des Gründungspfahls bewegt werden, so dass die auf die Bohrvorrichtung beim Bohren wirkende dynamische Belastung auf den Gründungspfahl übertragbar ist.A further teaching of the invention provides that a positioning element is provided on the inner wall of the pile for positioning the drilling device in the foundation pile, that the drilling device is inserted and lowered into the foundation pile with clamping elements arranged without engagement, so that the drilling device is aligned in the foundation pile the clamping elements are radially aligned with the positioning elements, that the drilling device is lowered to above the positioning elements, the clamping elements are moved radially until a contact with the inner wall is made, wherein the clamping elements are arranged to be movable in sliding relation to the borehole wall, that the drilling device is lowered, until contact is made with the positioning elements via sensors arranged in the clamping elements, the drilling device is lowered until the positioning elements at least partly traverse the static load of the drilling device conditions, and that the clamping elements are moved against the inner wall of the foundation pile, so that the force acting on the drilling device during drilling dynamic load is transferable to the foundation pile.

Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Bohrkopf um einen zuvor beschriebenen Bohrkopf handelt.A further teaching of the invention provides that the drill head is a previously described drill head.

Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch eine Steuerung zum Bohren eines Hohlraums unter einem Gründungspfahl zum Einbringen eines Gründungspfahls zur Gründung eines Bauwerks in einem Gewässer in den Boden des Gewässers gelöst, die so ausgeführt ist, dass, nachdem der Gründungspfahl am Bohrort angeordnet und eine Bohrvorrichtung im Gründungspfahl positioniert wurde, ein Bohrkopf der Bohrvorrichtung an einem Nullpunkt als erstem Totpunkt eines Drehelements der Bohrvorrichtung an oder unterhalb der Gründungspfahlwand angeordnet wird, dass der Bohrkopf am ersten Totpunkt nach außen zur Innenwand des Gründungspfahls hin verschwenkt wird und sich auf einem ersten Höhenniveau befindet, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand zur Bohrlochmitte hin unter einem Absenken des Bohrkopfes durch Betätigen einer Vorschubeinrichtung der Bohrvorrichtung auf ein zweites Höhenniveau abgesenkt und verschwenkt wird, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand nach außen zur Innenwand hin unter einem Absenken des Bohrkopfes durch Betätigung der Vorschubeinrichtung auf ein drittes Höhenniveau abgesenkt und verschwenkt wird, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand vom ersten Totpunkt aus durch das Drehelement auf dem dritten Höhenniveau verbleibend, bevorzugt um 360°, zu einem Endpunkt als einem zweiten Totpunkt hin gedreht wird, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand zur Bohrlochmitte hin unter einem Absenken des Bohrkopfes durch Betätigen der Vorschubeinrichtung auf ein viertes Höhenniveau abgesenkt und verschwenkt wird, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand nach außen zur Innenwand hin unter einem Absenken des Bohrkopfes durch Betätigen der Vorschubeinrichtung auf ein fünftes Höhenniveau abgesenkt und verschwenkt wird, dass der Bohrkopf in aktiviertem Zustand vom zweiten Totpunkt aus durch die Drehvorrichtung auf dem fünften Höhenniveau verbleibend, bevorzugt um 360°, zu einem ersten Totpunkt hin gedreht wird, dass die Schritte des Verschwenkens in Verbindung mit dem Absenken und das Drehen wiederholt werden, bis die Vorschubeinrichtung vollständig ausgefahren ist, dass anschließend der Bohrkopf in den Gründungspfahl eingefahren wird, bis dieser sich innerhalb des Gründungspfahl befindet, und dass der Gründungspfahl dann in den abgebohrten Bereich hinein abgesenkt wird.Furthermore, the object of the invention is achieved by a control for drilling a cavity under a foundation pile for introducing a foundation pile for establishing a structure in a body of water in the bottom of the water, which is designed so that, after the foundation pile arranged at the drilling site and a drilling device in the The boring pile has been positioned at a zero point as the first dead center of a rotary member of the boring device at or below the foundation pile wall such that the boring head is pivoted outwardly at the first dead center toward the inner wall of the foundation pile and is at a first height level the drill head is lowered and pivoted in an activated state to the center of the borehole, lowering the boring head by actuating a feed device of the boring device to a second height level, and pivoting the boring head in the activated state to the interior is lowered and pivoted by lowering the drill head by actuation of the feed device to a third height level and that the drill head in the activated state from the first dead center by the rotary member at the third height level remaining, preferably by 360 °, to an end point as a second Is rotated dead center that the drill head is lowered in the activated state to the center of the hole under lowering the drill head by pressing the feed device to a fourth height level and pivoted that the drill head in the activated state outwardly to the inner wall through a lowering of the drill head by pressing the feed device is lowered and pivoted to a fifth height level, that the drill head in the activated state from the second dead center by the rotating device at the fifth height level remaining, preferably rotated by 360 ° to a first dead center, that the steps of the pivoting ns in connection with the lowering and turning are repeated until the feed device is fully extended, then that the drill head is retracted into the foundation pile until it is located within the foundation pile, and that the foundation pile is then lowered into the drilled area.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment in conjunction with a drawing. Showing:

1 eine räumliche Ansicht eines erfindungsgemäßen Bohrkopfes, 1 a spatial view of a drill head according to the invention,

2 eine Seitenansicht zu 1, 2 a side view too 1 .

3 eine Draufsicht zu 1, und 3 a plan view too 1 , and

4 bis 11 die Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 to 11 the representation of the method according to the invention.

1 zeigt einen Bohrkopf 10 mit einem Bohrabschnitt 10a und einen Aufnahmeabschnitt 10b. Der Bohrabschnitt 10a umfasst einen Grundkörper 11, der als Nabe ausgeführt ist. Die Nabe 11 ist auf einem Basiselement 12, dass Bestandteil des Aufnahmeabschnitts 10b angeordnet, wobei sie gegenüber dem Basiselement 12 drehbar ist. Verbunden mit der Narbe 11 sind Trägerelemente 13 an denen Bohrwerkzeuge 14 angeordnet sind. An dem dem Basiselement zugewandten Ende der Trägerelemente 13 ist ein Widerlager 15 in Form eines Rings vorgesehen. Die Trägerelemente 13 sind bogenförmig ausgeführt. An ihrer Innenseite weisen die Trägerelemente 13 eine geneigt ausgeführte Fläche 16 auf, die ausgehend von der Vorderseite des Trägerelements 13 hin zur Nabe 11 geneigt einfallend ist. Da die Trägerelemente 13 bogenförmig ausgeführt sind, weist der Bohrkopf 10 bzw. der Bohrabschnitt 10a insgesamt einen kuppelförmigen Aufbau auf. Innerhalb der Trägerelemente 13 befindet sich ein Aufnahmeraum 17 als Bestandteil des Aufnahmeabschnitts 10b. In den Aufnahmeraum 17 hinein ragt ein Ansaugstutzen 18. Der Bohrkopf 10 weist zwischen den Trägerelementen 13 Öffnungen 19 auf, durch die das von den Bohrwerkzeugen 14 gelöste Material in den Aufnahmeraum 17 eintritt. Am Basiselement 12 sind Düsen 20 vorgesehen, die einfallend auf dem Basiselement 12 angeordnet sind. Durch die Düsen 20 wird eine Spülflüssigkeit abgegeben, die in Strömungsrichtung B in den Aufnahmeraum 17 einströmt. 1 shows a drill head 10 with a drill section 10a and a receiving section 10b , The drill section 10a includes a main body 11 which is designed as a hub. The hub 11 is on a base element 12 in that part of the receiving section 10b arranged, facing the base element 12 is rotatable. Connected with the scar 11 are carrier elements 13 where drilling tools 14 are arranged. At the base element facing the end of the support elements 13 is an abutment 15 provided in the form of a ring. The carrier elements 13 are arcuate. On its inside, the support elements 13 a sloping surface 16 on, starting from the front of the support element 13 to the hub 11 inclined incidentally. As the support elements 13 arcuately executed, has the drill head 10 or the drill section 10a Overall, a dome-shaped structure. Within the carrier elements 13 there is a recording room 17 as part of the receiving section 10b , In the recording room 17 an intake manifold protrudes into it 18 , The drill head 10 points between the support elements 13 openings 19 on, by that of the drilling tools 14 dissolved material in the receiving space 17 entry. At the base element 12 are nozzles 20 provided, the incident on the base element 12 are arranged. Through the nozzles 20 a rinsing liquid is discharged, which in the direction of flow B in the receiving space 17 flows.

Während eines Bohrvorgangs rotiert der Bohrkopf 10 in Rotationsrichtung A. Das gelöste Material tritt als Bohrklein zusammen mit dem umgebenden Wasser durch die Öffnungen 19 in den Aufnahmeraum 17 ein. Durch die Flächen 16 wird es dabei in Richtung des Aufnahmeraums 17 und gleichzeitig in Richtung des Ansaugstutzens 18 bewegt. Das Bohrklein, dass sich nahe des Basiselements 12 befindet, wird durch die aus der Düse 20 austretende Spülflüssigkeit vom Basiselement 12 wegbewegt, so dass es einfach an den Ansaugstutzen 18 zugeführt werden kann. Die Verweildauer des Bohrkleins im Aufnahmeraum 17 wird dadurch erheblich reduziert, was den Verschluss an Bohrkopf 10 verringert.During a drilling operation, the drill head rotates 10 in the direction of rotation A. The dissolved material emerges as cuttings along with the surrounding water through the openings 19 in the recording room 17 one. Through the surfaces 16 it will be in the direction of the recording room 17 and at the same time in the direction of the intake 18 emotional. The cuttings that are near the base element 12 is located through the out of the nozzle 20 exiting rinsing liquid from the base element 12 moved away, making it easy to the intake manifold 18 can be supplied. The residence time of the cuttings in the receiving space 17 This significantly reduces what the closure on drill head 10 reduced.

Der Einsatz der Bohrvorrichtung 10 wird im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in den 4 bis 11 näher beschrieben. Dargestellt ist dabei der Bohrabschnitt 30 einer nicht weiter dargestellten Bohrvorrichtung bestehend aus einem Drehelement 31 an dem ein Arm 32 über ein Gelenk 33 verschwenkbar angeordnet ist. Zwischen Drehelement 31 und Arm 32 ist über Gelenke 34, 35 ein Hydraulikzylinder 36 als Verschwenkantrieb angeordnet. An der Unterseite des Arms 32 ist der Bohrkopf 10 vorgesehen. Die Bohrvorrichtung mit dem Bohrabschnitt 30 ist in einem Gründungspfahl 40 angeordnet, der auf dem Boden 50 eines Gewässers aufgestellt ist. Im Innenraum 48 des Gründungspfahls 40 und oberhalb des zu lösenden Bodens 50 befindet sich Wasser (nicht dargestellt) im Inneren des Gründungspfahls 40.The use of the drilling device 10 is in connection with the inventive method in the 4 to 11 described in more detail. Shown here is the drill section 30 a drilling device, not shown, consisting of a rotary member 31 on which an arm 32 about a joint 33 is arranged pivotably. Between rotary element 31 and arm 32 is about joints 34 . 35 a hydraulic cylinder 36 arranged as a pivoting drive. At the bottom of the arm 32 is the drill head 10 intended. The drilling device with the drill section 30 is in a foundation pile 40 arranged on the ground 50 a body of water. In the interior 48 of the foundation pile 40 and above the soil to be dissolved 50 There is water (not shown) inside the foundation pile 40 ,

4 zeigt den Bohrabschnitt 30 auf einem ersten Höhenniveau 41, der Hydraulikzylinder 36 ist ausgefahren, so dass der Arm 32 gegenüber dem Drehelement 31 hin zur Innenwand 47 des Gründungspfahls 40 verschwenkt ist, so dass sich der Bohrkopf 10 an der Innenwand 47 des Gründungspfahls 40 befindet. Der Bohrkopf 10 wird in Rotationsrichtung A aktiviert und der Arm 32 wird durch Einfahren des Hydraulikzylinders zur Mitte des Gründungspfahls 40 in Schwenkrichtung C verschwenkt und durch Betätigung einer nicht dargestellten Vorschubeinrichtung auf das zweite Höhenniveau 42 abgesenkt (siehe 5). Hierdurch findet eine erste Bodenentnahme 51 statt. Anschließend wird der Hydraulikzylinder 36 wieder ausgefahren, wodurch der Arm 32 in Schwenkrichtung D wieder in Richtung Innenwand 47 des Gründungspfahls 40 bewegt wird. Gleichzeitig wird der Bohrabschnitt 30 durch Betätigen der Vorschubeinrichtung der Bohrvorrichtung auf ein drittes Höhenniveau 43 abgesenkt, so dass eine weitere Bodenentnahme 52 erfolgt (siehe 6). Anschließend wird, wie in 7 dargestellt ist, durch Betätigen des Drehelements 31 der Bohrkopf 10 von einem ersten Totpunkt 37 zu einem zweiten Totpunkt 38 in Drehrichtung E verschwenkt. Dadurch findet eine weitere Bodenentnahme 53 entlang der Innenwand 47 des Gründungspfahls 40 statt. Die Positionierung des Bohrkopfes 10 am zweiten Totpunkt 38 ist in 8 dargestellt. Anschließend wird durch Betätigung des Hydraulikzylinders 36 der Bohrkopf 10 in Schwenkrichtung C wieder zur Mitte des Gründungspfahls 40 hin unter Absenken des Bohrabschnittes 30 auf ein viertes Höhenniveau 44 verschwenkt. Dabei findet wiederum eine Bodenentnahme 54 statt. In einem nächsten, in 10 dargestellten Schritt, wird durch Betätigen des Hydraulikzylinders 36 der Bohrkopf 10 wieder in Richtung der Innenwand 47 des Gründungspfahls 40 in Schwenkrichtung D verschwenkt. Gleichzeitig findet ein Absenken des Bohrabschnitts 30 durch Betätigen der Vorschubeinrichtung der Bohrvorrichtung auf ein fünftes Höhenniveau 45 statt. Dadurch erfolgt eine Bodenentnahme 55. Anschließend wird, wie in 11 dargestellt, der Bohrkopf 10 vom zweiten Totpunkt 38 zum ersten Totpunkt 37 in Drehrichtung F zurückgeschwenkt. Dabei findet wiederum eine nicht dargestellte Bodenentnahme statt. 4 shows the drill section 30 at a first height level 41 , the hydraulic cylinder 36 is extended, leaving the arm 32 opposite the rotary element 31 towards the inner wall 47 of the foundation pile 40 is pivoted, so that the drill head 10 on the inner wall 47 of the foundation pile 40 located. The drill head 10 is activated in the direction of rotation A and the arm 32 becomes the center of the foundation pile by retracting the hydraulic cylinder 40 pivoted in the pivoting direction C and by pressing a feed device, not shown, to the second height level 42 lowered (see 5 ). This results in a first soil removal 51 instead of. Subsequently, the hydraulic cylinder 36 extended again, causing the arm 32 in the direction of pivot D back towards the inner wall 47 of the foundation pile 40 is moved. At the same time the drill section 30 by actuating the feed device of the drilling device to a third height level 43 lowered, allowing further soil removal 52 takes place (see 6 ). Subsequently, as in 7 is shown by operating the rotary member 31 the drill head 10 from a first dead center 37 to a second dead center 38 pivoted in the direction of rotation E. This will result in further soil removal 53 along the inner wall 47 of the foundation pile 40 instead of. The positioning of the drill head 10 at the second dead center 38 is in 8th shown. Subsequently, by pressing the hydraulic cylinder 36 the drill head 10 in the direction of pivot C back to the center of the foundation pile 40 down while lowering the drill section 30 to a fourth height level 44 pivoted. Here again finds a soil removal 54 instead of. In a next, in 10 shown step, by pressing the hydraulic cylinder 36 the drill head 10 again in the direction of the inner wall 47 of the foundation pile 40 pivoted in the pivoting direction D. At the same time there is a lowering of the drill section 30 by actuating the feed device of the drilling device to a fifth height level 45 instead of. This results in a soil removal 55 , Subsequently, as in 11 shown, the drill head 10 from the second dead center 38 to the first dead center 37 swung back in the direction of rotation F. Here again a soil removal, not shown, takes place.

Am ersten Totopunkt 37 angekommen, wird das zuvor beschriebene Verfahren ab 4 so lange wiederholt, bis die Vorschubeinrichtung der Bohrvorrichtung vollständig ausgefahren wird. Anschließend wird der Bohrabschnitt 30 durch Einfahren der Vorschubeinrichtung der Bohrvorrichtung wieder in den Gründungspfahl 40 eingefahren. Danach wird der Gründungspfahl in den durch die Bodenentnahmen hergestellten Hohlraum (nicht dargestellt) kontrolliert abgesenkt. Das Bohrverfahren wird so lange wiederholt, bis der Gründungspfahl 40 an seiner vorgesehenen Endtiefe im Boden 50 angekommen ist.At the first death point 37 arrived, the method described above from 4 repeated until the feed device of the drilling device is fully extended. Subsequently, the drill section 30 by retracting the feed device of the drilling device back into the foundation pile 40 retracted. Thereafter, the foundation pile is lowered into the cavity (not shown) produced by the soil removal controls. The drilling procedure is repeated until the foundation pile 40 at its intended final depth in the ground 50 has arrived.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Bohrkopfwellhead
10a10a: Bohrabschnittdrill section
10b10b: Aufnahmeabschnittreceiving portion
1111: Grundkörper/NarbeBase / scar
1212: Basiselementbase element
1313: Trägerelementsupport element
1414: Bohrwerkzeugdrilling
1515: Widerlager/RingAbutment / Ring
1616: Flächearea
1717: Aufnahmeraumaccommodation space
1818: Ansaugstutzenintake
1919: Öffnungopening
2020: Düsejet
3030: Bohrabschnittdrill section
3131: Drehelementrotating member
3232: Armpoor
3333: Gelenkjoint
3434: Gelenkjoint
3535: Gelenkjoint
3636: Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
3737: 1. Totpunkt1st dead center
3838: 2. Totpunkt2nd dead center
4040: Gründungspfahlfoundation pile
4141: 1. Höhenniveau1st height level
4242: 2. Höhenniveau2nd height level
4343: 3. Höhenniveau3rd height level
4444: 4. Höhenniveau4th height level
4545: 5. Höhenniveau5th height level
4747: Innenwandinner wall
4848: Innenrauminner space
5050: Bodenground
5151: Bodenentnahmesoil removal
5252: Bodenentnahmesoil removal
5353: Bodenentnahmesoil removal
5454: Bodenentnahmesoil removal
5555: Bodenentnahmesoil removal
AA: Rotationsrichtungdirection of rotation
BB: Strömungsrichtungflow direction
CC: Schwenkrichtungpan direction
DD: Schwenkrichtungpan direction
Ee: Drehrichtungdirection of rotation
FF: Drehrichtungdirection of rotation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1366243 A1 [0002, 0004]
WO 2013/081455 A1 [0002]

Claims

Drilling head for releasing soil and rock for the introduction of a foundation pile ( 40 ) for the foundation of a structure in a body of water ( 50 ) with a drill section ( 10a ), which is connected to carrier elements ( 13 ) arranged drilling tools ( 14 ), and a receiving section ( 10b ), which is a basic element ( 12 ) and a recording room ( 17 ) between the base element ( 12 ) and the drill section ( 10a ), in which an intake manifold ( 18 ) is provided, wherein the drill section ( 10a ) opposite the receiving section ( 10b ) is rotatably disposed, and the drill section ( 10a ) a basic body ( 11 ), on which the carrier elements ( 13 ), characterized in that within the receiving space ( 17 ) Nozzles ( 20 ) are provided for dispensing a rinsing liquid.

Drilling head according to claim 1, characterized in that the nozzles ( 20 ) on the base element ( 12 ) and / or basic body ( 11 ) are provided.

Boring head according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzles ( 20 ) are arranged inclined in the direction of rotation (A).

Boring head according to one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier elements ( 13 ) with a first end on the base body ( 11 ) and with a second end to a, preferably ring-shaped, abutment ( 15 ), and / or that the carrier elements ( 13 ) are executed arcuate or helical.

Boring head according to one of claims 1 to 4, characterized in that the drill section ( 10a ) has a dome-shaped shape on the outside.

Boring head according to one of claims 1 to 5, characterized in that the carrier elements ( 13 ) on its base element ( 12 ) facing side facing the base element surface ( 16 ) exhibit.

Method for introducing a foundation pile ( 40 ) in the ground ( 50 ) of a water body for the foundation of a structure in the waters where the foundation pile ( 40 ) on the ground ( 50 ) of the water body and that in or below the foundation pile ( 40 ) ( 50 ) is drilled with a drilling device, for which the foundation pile ( 40 ) is arranged at the borehole and a boring device is positioned in the foundation pile, characterized in that a boring head ( 10 ) of the drilling device at a zero point as a first dead center of a rotary element ( 31 ) of the drilling device at or below the foundation pile ( 40 ) is arranged, that the drill head ( 10 ) at the first dead center ( 37 ) to the outside to the inner wall ( 47 ) of the foundation pile ( 40 ) is pivoted and at a first height level ( 41 ) is that the drill head ( 10 ) in an activated state towards the middle of the borehole while the boring head is lowered by actuating a feed device to a second height level ( 42 ) is lowered and pivoted that the drill head ( 10 ) in an activated state outwards to the inner wall ( 47 ) while lowering the drill head ( 10 ) by actuating the feed device to a third height level ( 43 ) is lowered and pivoted that the drill head ( 10 ) in the activated state from the first dead center ( 37 ) by a turning device ( 31 ) at the third height level ( 43 ) remaining, preferably by 360 °, to a second dead center ( 38 ) is turned that the drill head in the activated state to the center of the hole down while lowering the drill head ( 10 ) by actuating the feed device to a fourth height level ( 44 ) is lowered and pivoted that the drill head ( 10 ) in an activated state outwards to the inner wall ( 47 ) while lowering the drill head ( 10 ) by actuating the feed device to a fifth height level ( 45 ) is lowered and pivoted that the drill head ( 10 ) in the activated state from the second dead center ( 38 ) by the turning device at the fifth height level ( 45 ) remaining, preferably by 360 °, to the first dead center ( 37 ), that the steps of pivoting in connection with the lowering and the turning are repeated until the feed device is fully extended, then that the drill head ( 10 ) in the foundation pile ( 40 ) is retracted until the drill head ( 10 ) within the foundation pile ( 40 ) and that the foundation pile ( 40 ) is then lowered into the aborted area.

A method according to claim 7, characterized in that for positioning of the drilling device in the foundation pile ( 40 ) a positioning element is provided on the inner wall of the pile, that the drilling device is inserted into the foundation pile with engagement-free arranged clamping elements and is lowered that the drilling device in the foundation pile ( 40 ) so that the clamping elements are radially aligned with the positioning elements, that the drilling device is lowered to above the positioning elements, the clamping elements are moved radially until a contact with the inner wall ( 47 ), wherein the clamping elements are slidably disposed opposite the borehole wall, that the boring device is lowered, until, via sensors arranged in the clamping elements, a contact with the positioning elements determines that the boring device is lowered until the positioning elements at least partially overcome the static load Wear boring device, and that the clamping elements against the inner wall of the Foundation pile are moved so that the force acting on the drilling device during drilling dynamic load is transferable to the pile.

A method according to claim 7 or 8, characterized in that it is in the drill head ( 10 ) around a drill head ( 10 ) according to one of claims 1 to 6.

Control for drilling a cavity under a foundation pile ( 40 ) for the introduction of a foundation pile for the foundation of a structure in a body of water in the ground ( 50 ) of the water body, in particular for carrying out the method according to one of claims 7 to 9, which is designed so that, after the foundation pile ( 40 ) at the drilling site and a drilling device in the foundation pile ( 40 ), a drill head ( 10 ) of the drilling device at a zero point as a first dead center ( 37 ) of a rotary element ( 31 ) of the drilling device at or below the inner wall ( 47 ) of the foundation pile ( 40 ) is arranged, that the drill head ( 10 ) at the first dead center ( 37 ) to the outside to the inner wall ( 47 ) is pivoted and at a first height level ( 41 ) is that the drill head ( 10 ) in an activated state towards the middle of the borehole while the boring head is lowered ( 10 ) by actuating a feed device to a second height level ( 42 ) is lowered and pivoted that the drill head ( 10 ) in an activated state outwards to the inner wall ( 47 ) under a lowering of the drill head ( 10 ) is lowered by a feed device to a third height level and pivoted that the drill head ( 10 ) in the activated state from the first dead center ( 37 ) by a turning device ( 31 ) at the third height level ( 43 ) remaining, preferably by 360 °, to an end point as a second dead center ( 38 ) is turned that the drill head ( 10 ) in activated state to the center of the hole under a lowering of the drill head ( 10 ) by actuating a feed device to a fourth height level ( 44 ) is lowered and pivoted that the drill head ( 10 ) in an activated state outwards to the inner wall ( 47 ) under a lowering of the drill head ( 10 ) by actuating a feed device to a fifth height level ( 45 ) is lowered and pivoted that the drill head ( 10 ) in the activated state from the second dead center ( 38 ) by the rotating device ( 31 ) at the fifth height level ( 45 ) remaining, preferably by 360 °, to the first dead center ( 37 ), that the steps of pivoting in connection with the lowering and the turning are repeated until the feed device is fully extended, then that the drill head ( 10 ) in the foundation pile ( 40 ) until it is within the foundation pile ( 40 ) and that the foundation pile ( 40 ) is then lowered into the aborted area.