DE1634449A1

DE1634449A1 - Bohrverfahren mit Bohreinrichtung

Info

Publication number: DE1634449A1
Application number: DE19671634449
Authority: DE
Inventors: Otto Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-02-27
Filing date: 1967-02-27
Publication date: 1970-08-13

Description

11 Bohrverfahren mit Bohreinrichtung " Patentbesch.eibung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Bohr -einrichtung zum Niederbringen. und Auskleiden einer Großlochbohrung in senkrechter , schräger und horizontaler Zage . Bekanntlich versteht man unter einer Bohreinrichtung ein technisches Hilfsmittel 9 mit dem eine Erdbohrung maschinell abgeteuft werden kann . Um ein Zusammenbrechen der Erdbohr -löcher bei nicht standfestem Boden zu verhindern , werden di--se beim Großlochbohren durch ein Erdschutzrohr abgesichert. Je nach Bodenart und Verwendungszweck der zu erstellenden Großlochbohrung werden zur wirtschaftlichen Herstellung un -terschiedliche Bohrverfahren angewendet . Darunter fällt in erster Linie das Schlagbohren Drehbohren Saugbohren . Jedes der drei Bohrverfahren erfordert praktisch eine beaon -dere Bohreinrichtung . Beim Abteufen einer Großlochbohrung treten zwischen den Be -rührungsflächen der Schutzrohr - und Erdbohrlochwand nicht unerhebliche Saug - und Reibungskräfte auf . Diese-können bei Großlochbohrungen nur maschinell überwunden werden . Ferner sind an der unteren Schutzrohr - Stirnfläche große Reib -# und Fräskräfte zu überwinden besonders dann i wenn Steinablagerungen und Felssnhichten durchbohrt werden müssen ;@_ Bei Fundament - Tiefgründungen werden beispielsweise die dazu erforderlichen Erdbohrungen bis auf einen tragfähigen Bau -grund niedergebracht . Dabei zeigt sich immer wieder , daß an der unteren Stirnfläche vom Schutzrohr große Gegenkräfte überwunden werden müssen . Diese entstehen besonders durch das Abscheuern der Schutzrohre 9 wobei die Prässchneiden am Schutzrohr durch die wechselseitigen Drehbewegungen schnell abstumpfen . Häufig kann der Baugrund bei Fundament - Tiefgründungen über Ortbetonpfähle nur gering belastet werden i wenn beispiels -weise die Scherfestigkeit der Bodenschichten zu gering ist . In diesen und ähnlichen Fällen wird das Bohrloch zur Herstellung von Ortbetonpf ählen an der Bohrlochsohle erweitert zur Vergrößerung der spezifischen Tragfähigkeit . Diese Bohrloch-Erweiterungsarbeit ist sehr zeitraubend und aufwendig . Dabei wird ein Erweiterungswerkzeug über ein Drehbohrgestänge in das niedergebrachte Bohrloch abgelassen und nach Möglich'=Leit maschinell in Drehung versetzt . Durch Spreizen der 'Merkzeug -schneiden wird der Boden abgeschält und ausgehöhlt , Kann der Boden nicht mehr mit Hilfe des Drehbohrwerkzeuges schneidend bearbeitet werden , und lassen sich Drehkräfte nicht mehr über ein Drehbohrgestänge abwickeln " muß die Locherweiterungsarbeit manuell durch einen Bedienungs -mann an der_Bohrlochsohle durchgeführt werden . Diese Hand -arbeiten sind sehr erschwerend s teilweise gefährlich und zeitraubend be$onders dann , wenn der Grundwasserspiegel höher als die Bohrpfahl - Aufstandfläche liegt . Der Erfindung liegt die &ufgabe zu grunde E diesen Mangel bei den Bohrarbeiten zu beseitigen und ist in vollkommener Weise dadurch ideal gelöst Worden 9 daß züm reinen Bohren und Ent -' spannen des auszuschachtenden Bodens , mit einer einzelnen ,Bohreinheit s bestehend aus einem sich hin und her drehen -dem Schutzrohr und einem sich in diesem drehbar und achsial verschiebbar gelagertem Ringfräswerkzeug mit/ohne spreizbaren Fräselementen bei oben angeordnetem Antrieb vor der Schutzrohrstirnfläche in achsialer und horizontaler Richtung gefräsiz . wird @ wobei ohne:- Veränderung der . Bohreinheit sich das Bohrgut in beliebiger Förderform durch die freie Durch -laßmitte der Bohreinheit entfernen läßt und es möglich ist unter ihrem Schutz beliebige Konstruktionsteile wie Brunnen---filter ,Schüttrohre , Pfahlringbewehrung , Tragstützen und Beton in das Bohrloch einzufahren . -Erfindungsgemäß wird-daher an der untersten Stelle der Bohreinrichtung in einer Drehrichtung außerhalb des Schutzrohres mit-,:enem in ihm drehbar gelagerten Ringfräswerkzeug gefräst l" wodurch der Bohrgrund an der Bohrlochsohle,zunächst entspannt wird o Boim Ringfräswerkzeug-mit den spreizbaren Fräselemen -ten kann das Bohrloch beim Abteufen-im Durchmesser beliebig größer gebohrt werden , wodurch das Schutzrohr leichter in dei"I3;oden eindringen kann . Diese oftmals gewünschte Bohr -lo-c-hercieiterunG wird praktisch durch das Verschieben zweier ineinander liegender Rohre erreicht , wobei die am Innenrohr angelenhten und spreizbaren Fräselemente nach außen schwenken. Mit dieser maschinellen Bohreinrichtung lassen sich erheb -liche Dreh - und Fräskräfte übertragen , ohne die Bohrlochriitte-durch Bohrwerkzeuge- oder Drehbohrgestänge_versperren zu müssen . Der freie Durchlaß ermöglicht es , für die Aus -schachtungsarbeit jed;.;s bekannte Bohrgutfördermittel ein -zusetzen . An den Einzelantrieben der Bohreinrichtung lassen sich-über hrafümesser die auftretenden Bohrkräfte ablesen -::und damit leicht unter Kontrolle bringen .

Im Uesboden@ und bei vorhandenem Grundwasser kann das Erwei -

terun@;sueri-.-scu: auch gleichzeitig als Rührwerkzeug e'inge -'

setst werden . Durch bestimmte Zusätze von Kies und Beton -

milch 1i ßt sich an der Bohrlochsohle -e'in sogenannter Matsch-

fu_3 m::.:ciünell uns -ohne zusätzliche Hilfsmittel anrühren

auf c:#7n d@ n,- der - Fetonpfählsch- r t

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mit @@@@ c=° -:ohrlocheri-:cize@-un@ an derohrochsonlc i3'.

es. nur Bohreir_ri chta =g m@licü

das,nh,_ocü r.: t den e_l# -"recner#cen i:cn -

Kon -struktionsteilen für den Brunnenbau , die Ortbeton - Bohr -pfahlherstellung oder sonstigen Gründungsarbeiten zu ver -füllen .

Das Ringfräswerkzeug hat am Innendurchmesser zur Fräsrich -tung nach hinten geneigte Vertiefungen , durch die beim Fräsen das Bohrgut nach oben und zur Bohrlochmitte geleitet wird . Beim Betonieren wird die Drehrichtung des Ringfräs -werkzeuges_ geändert . Dadurch ist die Schubwirkung der geneigten Vertiefungen am Ringfräswerkzeug entgegenges&zt gerichtet wodurch der Beton in die Richtung der Bohrlochsohle gepreßt wird . Dabei tritt eine Betonverdichtung auf . Man erreicht also mit der neuen Bohreinheit beim Bohren daß die Bohrzone unter dem Schutzrohr , durch ein separat angetriebenes Ringfräswerkzeug , gefräst werden kann . Dadurch wird dem Schutzrohr die übliche Kraftkomponente aus der Vorschubrichtung genommen und benötigt zum Eindringen in den Boden keine großen Vorschubkräfte mehr 9 deren*Reak -tionskräfte nicht immer aus der Standfestigkeit der maschi -nellen Einrichtung entnommen werden können . Wird das Ringfräswerkzeug zum Schutzrohr achsial verschoben lassen sich die spreizbaren Fräselemente ohne zusätzliche Bohrgestänge stufenlos nach außen in einen Kreisbogen lenken . Dadurch wird an der Bohrlochsohle eine Bohrlocherweiterung maschinell hergerichtet . Im gleichen Zeitraum kann das anfallende Bohrgut kontinuierlich von der Bohrlochsohle abge -fÖrdert werden . Nach dem Erfindungsprinzip bildet die gesamt6 Bohrrohrein -heit eine in sich ges,@hlossene maschinelle Einrichtung . Der Fortfall eines unhandlichen Bohrgestänges und den damit ver -bundenen Bohr - und Nebenzeiten für das ununterbrochene Ein -und Ausbauen für. "-ic Bohrgutentfernunr gestaltet die Bohr arbeiten am Bohrloch wesentlich wiruschaftlicher . Die bisher am Bohrloch benötigten Bedienungsleutc fUr den Gestängeein und -ausbau @kUnnen bei der neuen Bohreinrichtunvollkommen G' in ge spar t werden . Mit der neuen Bohreinrichtung lassen sich im Brunnen -,- Tief- und Bergbau , wie auch beim Tunnelbau-wirtschaftlch sämtliche Bodenfarmationen durchteufen . Je nach der Boden -art werden die entsprechenden Werkzeuge ausgewählt .. Bei weichem und weniger fest geschichtetem Boden kann vorwie -gend mit dem Fräswerkzeug gebohrt werden . Geräll und Ge steinsschichten werdon vorteilhaft mit den Rollen-- Bohr -meißeln bearbeitet . Die Fräsarbeit an der Bohrlochsohle wird nach der Erfindung von einem separat angetriebenen Werkzeugträger ausgeführt . Dieser ist im zyklisch sich bewegendem Schutzrohr innen. drehbar gelagert und erzielt an der Bohrlochsohle einen großen, Bohreffekt . Da die Bohreinheit in sich gegenläufige Bewegungen drehend ausführt , und die Fräswerkzeuge am ge -samten Schutzrohrumfang Bodenhindernisse abarbeitet , bleibt der Bohrlochmittenverlauf immer-richtungsstabil . Immer wieder auftretende Bohrprobleme aus dem Schlag -gDreh- und Saugbohrverfahren bei einer Hindernisbeseitigung werden durch die intensive Fräswirkung der neuen Bohreinrichtung gelöst-. Der Bohreffekt-kann weder beim Naß - noch Trockenbohren beeinflußt werden . In beiden Fällen bleiben die Fräswerkzeuge griffig und dringen bei einer entsprechenden Auflast sich freischneidend in den Boden Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungs -gegenstandes und zwar Fig: 1 Bohreinrichtung zur Herstellung von-Erdbohrlöchern mit einem Ringfräswerkzeug Fig. 2- die Ansicht "u" gegen die Schneidzone der Bohr -einrichtung nach Fig. 1 -Fig. 3 die achsiale Verschiebemöglichkeit des inneren Drehteiles und Werkzeugträgers zum Schutzrohr mit den spreizbaren Fräselementen -Fig. 4 die Ansicht "v" gegen die Schneidzone der Bohr -einrichtung nach Fig. 3 Fig. 5 linke Seite , Einbau eines Bewehrungskorbes nach der Fertigstellung des Erdbohrloches mit der Bohreinrichtung nach Fig. 1 gebohrt Fig. 6 rechte Seite , Ausbetonieren des Bohrloches nach Fig. 5 bei gleichzeitigem Ziehen der Bohreinrich -tung Fig. 7 die Ansicht "w" gegen die Schneidzone der Bohr -einrichtung nach der Fig. 5 + 6 Fig. 8 linke Seite , Einbau eines Bewehrungskorbes nach der Fertigstellung eines Erdbohrloches mit der Bohreinrichtung noch der Fig. 3 , wobei die spreizbaren.Fräselemente das Bohrloch an der Bohrloch -sohle erweiterten Fig. 9 rechte Seite , Ausbetonieren des Bohrloches nach der Fig. 8 bei gleichzeitigem Ziehen der rohrein -richtung Fig. 10 die Ansicht "x" gegen die Schneidzone der Bohrein -richtung nach der Fig. 8 + 9 Fig. 11 eine Bohreinrichtung wie nach der Fig. 1 , jedoch mit einem Ring - Rollenbohrmeißel ausgerüstet Fig. 12 die Ansicht "y" gegen die Schneidzone der Bohrein -= richtung nach. der Fig. 11 Fig. 13 linke Seite , die Bohreinrichtung wie nach der Fig. 1 + 11 , jedoch mit einem ganzf lächigen Bohr - Rollenmeißelsatz bestückt Fig. 14 rechte Seite , die Bohreinrichtung nach den Figuren 3 , 8 + 13 mit achsial verschiebbarem inneren Werkzeugträger , der. mit ganzflächigem Bohr - Rollenmeißelsatz bestückt ist Fig. 15 die Ansicht "z" geöen die Schneidzonen der Bohrein -richtung nach den Figuren 13 + 14 Danach umschließt ein Schutzrohr (1) an den Lagerstellen (2 + 3) drehbar gelagert ein Ringfräswerkzeug (4) mit dem Antriebsrad (5) , Antriebsritzel (6) , Antriebsmotor der Frässchneide (10) und d,:n Frässchneidenvertiefung_En _CI9) Wird nach der Fig. 1 über den Antriebsmotor (7) das Ritzel (6) mit dem Antriebsrad (5) in Betrieb gesetzt , fräsen die Fräs -.,schneiden (10) an der Bohrlochsohle (9) , wobei das Bohrgut über die Frässchneiden = Vertiefungen (11) nach oben und zur Bohrlochmitte geleitet wird für den Abtransport durch bei -spielsweise einen Bohrgreifer (12) , Daß Schutzrohr (1) wird von einer sich zyklisch drehenden Rohrschelle (8) erfaßt und mitgenommen . Die Fig. 2 nach der Ansicht "u" zeigt die Drehrichteng des Ringfräswerkzeuges (m) und des Schutzrohres (n) mit den Frässchneiden (10) und den Frässchneden - Vertiefengen (11) an, der Bohrangriffsfläche Spreizbare Fräselemente (1) in den Fenstern (14') am Steuer -ring (14) aufgehängt , der- sich in achsialer Richtung durch den festen Anschlag (15) und den Begrenzungsring (1G) nur mit dem Schutzrohr (1) betregen kann , werd.-n bei einer Achsial-Verschiebung dt-Ringfräswerkzeuges zum Schutzrohr (1) ausgeschwenkt . Die Fräselemente (17) mit d .:n Frässchneiden (17) werden zur Bohrmitte gegen einen Steg (18) vom Steuerring (14) gleitend-abgestützt . Beim Hochziehen des Ringwerkzeuges (4) mit den angelenkten Fräselementen (`!3) werden sie durch ihre .S@hräglage.ur tegbewegungsrichtung vom Steuerring (14 ,18) erfaßt und ausgeschwenkt . Dabei verharrt das Schutzrohr mit dt-m Steuerring (14) in seiner Lage . Drehend sind Ring fräswerkzeug (1E) und Steuerring (14) synchron geschaltet . Das Ringfräswerkzeug (4) wird achsal durch hydraulische Schubzylinder (21u) bewegt : Sie sind an d-;n Augen (20) im Drehpunkt (1q) am Schuthrohr (1) aufgehängt . eine geschlitzte Gleit hülse (21) im Schutzrohr (1) geführt ' trägt das Drehlager (2) , den Zweiten Drehpunkt (23) vom Schubzylinder-,den d. n Antriebsriotor (7) und ist gegen Verdrehung am Schutzrohr (1) durch der. Anschlag (25 gemäß Schnitt "A" gesichert . Die ,lernzeu-schneisen sind in der Unteransicht- "v"' der Fit,. 4 dc Drshcinn (m) für dasüngr@ser?@@;eug (4) und (n) für (1) dargele-t -@ - Ist nach der Bohrmethode gemäß Fig. 1 ein Erdbohrloch niedergebracht entsprechend Fig. 5 , und der Bewehrungskorb (26) für einen Gründungspfahl eingefahren , wird das Bohrloch mit Beton (27) verfüllt bei gleichzeitigem Hochziehen des Schutzrohres (1) , wobei der Pfahlbeton verdichtet wird, Fig. 6. Zur Betonverdichtung wird das Ringfräswerkzeug (4) in eine entgegengesetzte Drehrichtung (m') versetzt . Die zu ihr geneigten Frässchneiden - Vertiefungen (11) üben auf den Beton einen Schub nach unten aus,(Fig. 7) . Nach der Niederbringung eines Bohrloches nach der Bohrmethode gemäß Fig. 3 und Aushöhlung der Erdbohrlochsohle (28) , wird der Bewehrungskorb (26) nach der Fig. 8 eingefahren . Die Betonierung erfolgt wie nach d.:n Figuren 5 + 7 und um -faßt die Figuren 9 und 10 . Die Bohreinrichtung nach der Fig.1 läßt sich entsprechend d--r Fig. 11 umstellen . Dabei wird das Ringfräswerkzeug mit den Schneiden (10) durch einen Ring - Rollenbohrmeißel (29) ersetzt . Beim Bohren werden die Rollenkronen (30) gemäß Fig. 12 in eine bestimmte Drehrichtung (m) versetzt , während das Schutzrohr (1) den Hin - und Herdrehbewegungen (n) ausgesetzt wird . Bei Gesteinsbohrungen müssen vollflächige Rollenmeißel mit Rollenkronen (30') gemäß Fig. 13 veri-:endet werden . Zur Erzielung eines besondJrs guten Bohreffektes wird der Rollenbohrmeißelträger (29) von oben , also außerhalb der Bohrung , unter hydraulische Vorspannung gegen die Bohr -sohle (9) gepreßt . Ähnlich der Bohrmethode nach der Fig. 3 zieht ein hydraulischer Schubzylinder (24) über die Gleit -hülse (21) den Rollenbohrmeißel - Träger (29) gegen die Bohrlochsohle (9) entsprechend der Fig. 14 . Die Ansicht in Richtung " z" zur Fig. 15 zeigt den Drehsinn der Rollenkronen (m) mit den Hin - und aerdrehbewegungen (n) des Schutzrohres (1), das Antriebsrad (5) und Antriebsritzel (6)

Claims

Patentansprüche . Verfahren und Bohreinrichtung zum Niederbringen und Auskleiden einer Größlochbohrung in senkrechter 9-schräger und horizontaler Zage dadurch gekannzeichnet , daßzum reinen Bohren und Entspannen des auszuschachtenden Bodens mit einer einzelnen Bohreinrichtung , bestehend aus einem sich hin und her drehendem Schutzrohr (1) und einem sich in diesem drehbar und achsial verschiebbar gelagertem Ringfräswerkzeug (4) mit/ohne spreizbaren Fräselementen (13A1) bei oben angeordnetem .Antrieb (5, 6 +7) , vor der Schutzrohr -: Stirnfläche (9) in achsialer und horizontaler Richtung ge -fräst wird , wobei ohne Veränderung der Bohreinrichtung sich das Bohrgut in beliebiger Förderform durch die freie Durchlaßmitte- der Bohreinrichtung entfernen läßt@und es möglich ist , unter ihrem Schutz beliebige Konstruktionsteile wie Brunnenfilter , Schüttrohre , Pfahl - Ringbewehrung (26) , Tragstützen und Beton (27_) in das Loch einzufahren -.
2 . Verfahren und Bohreinrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , daß beim Bohren mehrerer Erdlöcher hintereinander mit ein und derselben Bohreinrichtung , diese nicht getrennt oder ergänzt werden muß
3 . Verfahren und Bohreinrichtung nach den Ansprüchen 1 + 2 dnaurch gekennzeichnet , daß sich mit der Bohreinrich -tunF , ohne zusätzliche Hilfsmittel , durch Achsialverschiebung der sich drehenden Bohrrohrteile ( 1 + 2) , verschiedene Bohrlochdurchmesser in einem Arbeitsgang herstellen lassen .
4 , Verfahren und Bohreinrichtung nach. den bisherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet , daß unmittelbar nach dem Bohren zum Herstellen einer Bohrloch - Fußerweiterung (28) , weder ein Erweiterungsdrehbohrwerkzeug noch Drehbohrgestänge in das Bohrloch ein - oder ausgefahren , noch sonstige zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden müssen . j .
Verfahren und Bohreinrichtung nach den bisherigen An -sprÜchen dadurch gekennzeichnet ,. daß durch den Fortfall üblicher Drehbohrgestänge und -werkzeuge für die Ausweitung der Bohrlochsohle (28) am Bohrturm keine zusätzlichen Ein -und Ausbauhöhen für das Einfädeln der Drehbohreinrichtungen erforderlich sind .
6 o Verfahren und Bohreinrichtung nach den Ansprächen 1 + 2 dadurch gekennzeichnet , daß beim Ausbetonieren einer Bohrung für Pfahlgründungsarbeiten und Bergung der Bohrein -richtung , die Innennuten (11) vom entgegengesetzt rotierendem Ringfräswerkzeug (4) verdichtend auf den Beton wir--en v
7 . Verfahren und Bohreinrichtung nach den Ansprüchen 1 9,2-und 3 dadurch gekennzeichnet , daß für das sich drehende Ringfräswerkzeug (4) in unmittelbarer Nähe der Bohrlochsohle (g) eine für den Fräsvorgang wichtige stabile Lagerung (3) an der Innenwand vom Schutzrohr (1) vorgesehen ist; , die weder beim Ausräumen des Bohrgutes noch Auffüllen der Bohrung feit Betonoder sonstigen Konstruktionsmaterialien hinderlich ist .
8 . Verfahren und Bohreinrichtung nach den Ansprechen 1 , 2 , 3 + 7 dadurch ge'L=ennzeichnet , daß der für die @iertll@..zng von Ortbeton - Bohrpfählen erford:#rliche Bewehrungskorb (25) durch die Bohreinrichtung eingefahren werden kann , ohne die Fräswerkzeuge (10 , 11 9 13 , 14 + 30) und deren Antriebs -mittel (6 , 5 + 7 .) vorher entfernen zu müssen . ,
9 . Verfahren und Bohreinrichtung nach den-Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet ' daß-es bei der Bohrloch -Erweiterungsarbeit zwischen dem Schutzrohr (1) mit seinem Stauerring (14) und dem Ringfräswerkzeug (4) mit'seinen spreizbaren Fräselementen (13) zu keiner Kollision kommen kann weil sie sich in einem gefesselten kinematischem Zu -sammenhange befinden und bewegen .
10 . Verfahren und Bohreinrichtung nach den Ansprüchen 1= 21 6 + 7 dadurch gekennzeichnet , daß für die Herstellung eines Matschfußes die vorhandenen Fräswerkzeuge herangezogen werden und daher die Montage /Demontage eines Rührwerkes mit Antrieb , Drehbohrgestänge oder Sonderantrieb-überflüssig werden .