DE1077153B

DE1077153B - Verfahren und Vorrichtung zum Abteufen von tiefen und langen Graeben mit lotrechten Waenden

Info

Publication number: DE1077153B
Application number: DEM22199A
Authority: DE
Inventors: Guglielmo Marconi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1953-03-05
Filing date: 1954-03-04
Publication date: 1960-03-03

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abteufen von tiefen und langen Gräben mit lotrechten Wänden. Sie bezweckt vornehmlich, ein einfach auszuführendes Verfahren und eine zur vorteilhaften Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben.

Zum Erzeugen von Schächten ist es bekannt, ein rohrförmiges Gerät zu verwenden, das in lotrechte, schlagartige Bewegung versetzt wird. Durch die schlagartige Bewegung werden im Schachtgrund Bodenstücke gelöst. Der Schacht selbst ist mit aufgeschlämmtem Wasser gefüllt. Zum Entfernen des vom Boden gelösten Materials aus dem Schacht dienen bei den bekannten Geräten pneumatische Fördermittel, beispielsweise Druckluft, oder hydraulische Fördermittel, die in das Werkzeugrohr geleitet werden und das Aufsteigen des gelösten und mit Wasser vermengten Materials in dem Rohr und dem anschließenden Abfluß bewirken. Ein solches Vorgehen wird bei der Erzeugung von Schächten angewendet, die mit Rohren ausgekleidet werden.

Bei der Verwendung rotierender Bohrwerkzeuge ist es ferner bekanntgeworden, auf die Bohrlochauskleidung zu verzichten, indem das Wasser im Bohrloch durch Aufschlämmen von Ton od. dgl. Stoff spezifisch schwerer gemacht wird, so daß die spezifisch schwere Wassersäule die Bohrloch-Innenwand am Einstürzen hindert. Nach diesem Verfahren, das im Bergbau seit langem als sogenanntes Dickspülverfahren bekannt ist, können Schächte ohne Auskleidung und unverrohrte Bohrlöcher erzeugt werden. Wenn aber lange, tiefe Gräben geschaffen werden sollen, können die bekannten Verfahren nicht angewendet werden, es sei denn, es würde Bohrung neben Bohrung oder Schacht an Schacht erzeugt. Ein solches Vorgehen muß aber wegen des damit verbundenen hohen Zeit- und Kostenaufwandes ausscheiden.

Hier hilft nun das erfindungsgemäße Verfahren ab, das darin besteht, daß mittels eines an sich bekannten rohrförmigen, in Bohrschlamm arbeitenden Werkzeuges einerseits eine lotrechte Schlagbewegung und andererseits eine in Richtung der Grabenlängsachse fortschreitende Bewegung ausgeführt wird, daß ferner in ebenfalls an sich bekannter Weise das gelöste und mit Schlamm vermengte Material durch pneumatische oder hydraulische, von außen angetriebeneiFördermittel in dem Rohr nach oben gedrückt und schließlich der nach Ausscheidung der gröberen Stoffe vorhandene Bohrschlamm in die Baugrube zurückgeleitet und durch weitere Mengen Bohrschlamm ergänzt wird, so daß die Baugrube, wie bei Bohrarbeiten üblich, zur Abstützung ihrer Wände stets mit Bohrschlamm gefüllt ist.

Es empfiehlt sich dabei, so vorzugehen, daß zur

Verfahren und Vorrichtung

zum Abteufen von tiefen und langen

Gräben mit lotrechten Wänden

Anmelder:
Guglielmo Marconi, Mailand (Italien)

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,

Berlin-Grunewald,

und Dipl.-Ing. H. Stehmann,

Nürnberg 2, Essenweinstr. 4-6, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Italien vom 5. März 1953

Guglielmo Marconi, Mailand (Italien),
ist als Erfinder genannt worden

Vorbereitung der Abteufung zunächst eine etwa 50 bis 80 cm tiefe, in Richtung des Grabens verlaufende, kürzere oder längere Baugrube ausgehoben und mit Bohrschlamm gefüllt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens wird vorteilhafterweise eine Vorrichtung benützt, bei der das den Boden lösende Werkzeug als eine mit Zähnen versehene Schlagglocke ausgebildet, über ein lotrechtes Rohr mit einer pneumatischen oder hydraulischen Fördereinrichtung verbunden und an einer in Richtung der Grabenlängsachse verschiebbaren Einrichtung aufgehängt ist, die das Rohr auf- und ab- sowie fortschreitend seitlich bewegt, ferner eine über ein Sieb od. dgl. führende Rücklauf leitung zur Baugrube angeordnet ist.

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung, gemäß welcher der Schlammumlauf mittels einer Pumpe bewirkt und die Trennung der gröberen Stoffe vom Bohrschlamm mittels eines Siebes erreicht wird,

Fig. 2 dieselbe Vorrichtung in Draufsicht,

Fig. 3 einen lotrechten Schnitt durch eine zweite Vorrichtung, bei welcher der Schlammumlauf nunmehr mittels Druckluft bewirkt und die Trennung der gröberen Stoffe vom Bohrschlamm wieder mittels eines Siebes erreicht wird,

909 758/81

Fig. 4 eine Draufsicht der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 5 in vergrößertem Maßstab diejenige Stelle, an welcher die Druckluft in das rohrförmige, den Boden lösende Werkzeug eingeleitet wird.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung dient eine Schlagglocke 1 zum Lösen des Bodens. Die Schlagglocke ist fest mit einem Rohr 2 verbunden, das über einen Bügel 3 an einem Seil 4 gehalten wird, welches über eine Rolle 5 läuft, die beispielsweise einem horizontal verschieblichen (nicht dargestellten) Dreibock angehört. Das Rohr 2 ist mit einer Abfluß leitung 6 verbunden, die in einer Pumpe 7 endet, deren Druckrohr oder Ablaufrohr 8 bis zu einem Sieb 9 läuft, welches das gröbere Material von dem Bohrschlamm trennt und bei 10 ausscheidet, während der Bohrschlamm selbst über ein Rohr 11 in die Baugrube zurückgefördert wird, damit diese stets mit Bohrschlamm gefüllt gehalten wird. Der zur Ergänzung benötigte, frisch zubereitete Bohrschlamm wird von einer in der Zeichnung nicht dargestellten, besonderen Aufbereitungsanlage der Baugrube zugeführt. Das Ausfüllen der Baugrube mit Bohrschlamm dient vor allem dazu, die Baugrubenwände abzustützen, damit das Abteufen kontinuierlich erfolgen kann. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung dient also'zur Förderung des gelösten, mit Bohrschlamm vermengten Materials eine hydraulische Fördereinrichtung.

Bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel fehlt die Pumpe 7, und das Rohr 6 mündet unmittelbar über dem Sieb 9. Die Förderung des vom gewachsenen Boden gelösten und mit Bohrschlamm vermengten Materials erfolgt in diesem Fall durch einen Druckluftstrahl, der von einem Verdichter^ herrührt und über ein Rohr 13 in das Rohr 2, ungefähr an der Verbindungsstelle 14 zwischen dem Rohr 2 und der Schlagglocke 1, eingeführt wird. Das Einströmen des Luftstrahles in das Rohr 2 bewirkt, daß der Bohrschlamm flüssiger wird, da er mit Luft emulsioniert wird und so teilweise als Injektor wirkt. Indem so in dem Rohr 2 ein Druckabfall entsteht, wird das Steigen des Bohrschlammes und des mittels der Schlagglocke 1 gelösten Materials unterstützt. Um eine gute Verteilung der Luft in der schlammartigen Masse 15 im Rohr zu erzielen, ist an der Einmündungssteile des Rohres 13 ein Rost 16 (Fig. 5) vorgesehen, der wie ein Diffusor wirkt. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichtung findet also im Gegensatz zum obigen Beispiel eine pneumatisch wirksame Fördereinrichtung Verwendung.

Um ein Ablösen des Erdbodens mittels der Schlagglocke 1 zu bewirken, wird diese in eine lotrechte, hin- und hergehende Bewegung, z. B. durch Anziehen und Freigeben des Teiles 4' des Tragseiles 4, versetzt. Diese schlagartige Bewegung kann auch mittels anderer mechanischer Elemente erzeugt werden, beispielsweise durch Exzenter, Kurbeltrieb u. dgl.

Zum Herstellen eines Grabens wird die Rolle 5 in Richtung des gewünschten Grabenverlaufes, auf der Zeichnung in Richtung des Pfeiles 18 oder in der entgegengesetzten Richtung, verschoben. Die Rolle 5 gehört, wie bereits erwähnt, einer in Richtung der Grabenlängsachse verschieblichen Einrichtung, z. B. Dreibock, an, die zum Aufhängen des Werkzeuges dient.

Dia Unterkante der Schlagglocke 1 kann Zähne, Haken, Messer od. dgl. aufweisen, um die Zerstükkelung des Erdbodens zu erleichtern. In dem in Fig. 5 gezeigten Fall ist ein hakenförmiger, nach innen gebogener und vom Rand entfernter Zahn 20 vorgesehen.

Diese Ausbildung des Werkzeuges ist besonders für inkohärenten Erdboden geeignet. Die Zähne bewirken, nachdem sie in den Erdboden eingedrungen sind, dessen Anheben und Lösen und erleichtern die Förderung mit dem Schlammstrom, der durch die Öffnungen 21 in die Schlagglocke 1 eintritt.

Die nach vorstehendem Verfahren gewonnenen Gräben dienen insbesondere zum Ausfüllen mit tonartigem Material oder mit Beton, also zur Herstellung von sogenannten Dichtungswänden oder Dichtungsschürzen für Grundbauwerke, z. B. Talsperren od. dgl. Diese Dichtungswände, auch Schlitzwände genannt, werden im einzelnen in folgender Weise hergestellt:

Zunächst wird, weil das Arbeiten mit der Vorrichtung in Bohrschlamm erfolgen muß, zur Vorbereitung der Abteufung eine etwa 50 bis 80 cm tiefe, in Richtung des Grabens verlaufende, kürzere oder längere Baugrube 17 ausgehoben und mit Bohrschlamm gefüllt. Sodann wird die Schlagglocke 1 mit dem Rohr 2 in die Baugrube 17 abgesenkt und im Fall der Verwendung einer Vorrichtung nach Fig. 1 und 2 die Pumpe 7, im Fall der Verwendung einer Vorrichtung nach Fig. 3 und 4 der Verdichter 12 in Gang gesetzt. Außerdem wird die Schlagglocke 1 mittels des Seiles 4-4', das angehoben und freigegeben wird, in lotrechte Schlagbewegung versetzt. Die Schlagwirkung der Glocke'hat das Ablösen von Erde zur Folge. Das abgelöste und mit Bohrschlamm vermengte Material wird durch die im Rohr 2 erzeugte Strömung nach oben gedrückt und über das Rohr 6 oder das Rohr 8 in das Sieb 9 geleitet, in dem das gröbere Material ausgeschieden und bei 10 abgeleitet wird, während der vom gröberen Material befreite Bohrschlamm wieder in die Baugrube 17 über die Leitung 11 zurückgeleitet wird. Die Rolle 5 wird zugleich mit bekannten Mitteln langsam in Richtung des Pfeiles 18 (Fig. 1) verschoben, um ein Fortschreiten der Grabenaushebung in Richtung des gewünschten Grabenverlaufes herbeizuführen. Nachdem der Graben auf der durch die anfängliche Baugrube 17 vorbestimmten Strecke hergestellt ist (beispielsweise 10 bis 20 m lang), wird beispielsweise nach dem Kontraktor-Verfahren Beton eingebracht und der Schlamm wieder gewonnen. Hierauf wird das nächste Grabenstück durch Ausheben einer weiteren anfänglichen Baugrube, die wiederum mit Bohrschlamm gefüllt wird, in Angriff genommen. Die weiteren Arbeitsgänge wiederholen sich in der geschilderten Weise.

Die Schlagglocke 1 kann auch entfallen, und das Ende des Rohres 2 kann mit Zähnen, Ausschnitten oder Öffnungen versehen sein und selbst als Schlagwerkzeug dienen. Es ist selbstverständlich, daß die Tiefe des Grabens, die Schlaggeschwindigkeit der Schlagglocke 1 oder des Rohres 2, die Geschwindigkeit der waagerechten Verschiebung, die Größe, das Gewicht und die Form der Schlagglocke 1 sowie der Leitungen 2, 6 und 8 je nach Art des auszuhebenden Erdbodens veränderbar sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abteufen von tiefen und langen Gräben mit senkrechten Wänden, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines an sich bekannten rohrförmigen, in Bohrschlamm arbeitenden Werkzeuges (Ij 2) einerseits eine lotrechte Schlagbewegung und andererseits eine in Richtung¹ (18) der Grabenlängsachse fortschreitende Bewegung ausgeführt wird, daß ferner in ebenfalls an sich bebannter Weise das gelöste und mit Bohrschlamm

vermengte Material durch pneumatische oder hydraulische, von außen angetriebene Fördermittel in dem rohrförmigen Werkzeug (1, 2) nach oben gedruckt und schließlich der nach Ausscheidung der gröberen Stoffe vorhandene Bohrschlamm in die Baugrube zurückgeleitet und durch weitere Mengen Bohrschlamm ergänzt wird, so daß die Baugrube, wie bei Bohrarbeiten üblich, zur A1> stützung ihrer Wände stets mit Bohrschlamm gefüllt ist. ίο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorbereitung der Abteufung zunächst eine etwa 50 bis 80 cm tiefe, in Richtung des Grabens verlaufende, kürzere oder längere Baugrube (17) ausgehoben und mit Bohrschlamm gefüllt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Erdboden lösende Werkzeug als eine mit Zähnen (20) versehene Schlagglocke (1) ausgebildet, über ein lotrechtes Rohr (2) mit

einer pneumatischen oder hydraulischen Fördereinrichtung (7j 12) verbunden und in einer in Richtung der Grabenlängsachse verschiebbaren Einrichtung (4-4', 5) aufgehängt ist, die das Rohr (2) auf- und afr- sowie fortschreitend seitlich bewegt, und daß ferner eine über ein Sieb (9) od. dgl. führende Rücklaufleitung (11) zur Baugrube angeordnet ist. _^____

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische oder hydraulische Fördereinrichtung aus einer Pumpe (7) oder einem Injektor (12) besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 858 97§, 731 697,1
265150,73 913; ψ

USA.-Patentschrift Nr. 2 057 691;

Zeitschrift »Der Bergbau« v. 17. 11. 1930, S. 705 bis 708;

»Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure;« v. 3. 6. 1933, S. 596 bis 598.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

909 758/S1 2.60