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Verfahren zum Bearbeiten des Grundes von Gewässern Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Bearbeiten des Grundes von Gewässern, insbesondere
zur Herstellung von ebenen Flächen, Abstufungen, Ausnehmungen, Vertiefungen od.dgl.
am oder im Grund des Gewässers.
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Oft ist es erforderlich, den Grund eines Gewässers, eo den Meeresgrund
oder den Grund eines Hafenbeckens, in bestimmter Weise zu bearbeiten, um z.B. die
Voraussetzungen für die Gründung eines Bauwerks zu schaffen oder um eine Fahrrinne
tiefer zu legen. Bei sandigem Grund kann vielfach mit einem Bagger gearbeitet werden.
Schwierigkeiten ergeben sich 3jedoch, wenn der Grund des Gewässers aus hartem Gestein
oder Fels besteht. Dann ist es erforderlich, Sprengungen vorzunehmen. Es gibt jedoch
zahlreiche Fälle, in denen ein Sprengen nicht möglich ist, wie etwa in der Nähe
von bereite vorhandenen Bauwerken, oder in denen ein Sprengen nicht zu dem gewünschten
Erfolg
führt, etwa weil die Herstellung eines möglichst ebenen
Planums gefordert ist, welches sich durch Sprengungen naturgemäß nicht ergeben kann.
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Ziel der Erfindung ist es, die vorstehend genannten Schwierigkeiten
und Unzulänglichkeiten zu überwinden und eine Möglichkeit zu finden, den Grund eines
Gewässers auch bei harter Beschaffenheit desselben ohne Zuhilf enahme von Sprengungen
in der jeweils gewUnsohten Weise zu bearbeiten. Dabei wird insbesondere auch die
Herstellung von ebenen oder abgestuften Flächen oder anderen Formen mit hoher Genauigkeit
angestrebt.
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Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß in dem zu bearbeitenden
Bereich des (Jewässergrundes Bohrungen im Abstand voneinander bis auf vorbestimmte
Tiefe niedergebracht werden und daß die zwischen diesen Bohrungen stehen gebliebenen
Teile mittels rotierenden Werkzeuges ebenfalls auf vorbestimste Tiefe abgearbeitet
werden.
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Auf diese Weise ist es möglich gemacht, bei den verschiedensten am
Grund des Gewässers sich findenden Materialien, namentlich auch bei Hartgestein
oder ähnlich beschaffenem Grund, Plächen und Formen mit den gewünschten Abmessungen
herzustellen. Eine Beeinträchtigung oder Gefährdung der Umgebung, wie sie sich bei
Sprengungen durch die dabei auftretenden Erschütterungen und anderen Nebenwirkungen
ergibt, wird völlig vermieden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist darüber hinaus
auch bei sonstigen ungünstigen Bedingungen anwendbar, so z.B. bei hohen Strömungegeschwindigkeiten
des
Wassers, und gestattet auch dann die Herstellung von Flächen oder Ausnehmungen der
gewünschten Art in vorteilhafter Weise.
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Das Niederbringen der Bohrungen wird zweckmäßig mittels eines Mantelrohres
und einer in diesem geführten Bohrgarnitur vorgenommen. Das Mantelrohr kann dabei
von einer über Wasser befindlichen Vorrichtung gehalten sein, es kann mit Hilfe
von Seilen festgelegt sein und es kann am Gewässergrund verankert sein. Bs läßt
sich auf den Gewässergrund aufsetzen oder aber auch um einen gewissen Betrag in
den Gewässergrund einbohren. Im letztgenannten Fall wird das Mantelrohr an seinem
unteren Ende mit Schneidwerkzeugen versehen, z.B. mit Schneidzähnen oder mit Schneidrollen.
Zum Einbohren wird ihm eine Drehbewegung um seine Längsachse erteilt. In jedem Falle
bildet das an zeine Stelle gebrachte Mantelrohr in vorteilhafter Weise eine Führung
fUr die Bohrgarnitur oder den Bohrstrang, so daß ein sioheres und genaues Niederbringen
der Bohrung möglich ist.
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Das Bohren selbst kann nach verschiedenen Methoden geschehen. Von
besonderen Vorteil ist jedoch die Anwendung des aa sich bekannten 8trahlboht- oder
Lufthebeverfahrens.
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Balls erforderlich, kann ein Mantelrohr dabei auch die Aufgabe übernehmen,
eine Wassersäule von ausreichender K5he bereitzustellen.
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Nr das abarbeiten der zwischen den Bohrungen stehen gebliebenen Teile
des Grundes bestehen mehrere Möglichkeiten.
So kann einmal ein in
Vortriebsrichtung geführtes Großlochbohrwerkzeug verwendet werden, beispielsweise
ein tellerförmig ausgebildeter Meißel oder ein Warzenmeißel, der eine ebene Sohle
bohrt. Die Führung kann sich z.B. an dem die Bohrausrüstung tragenden Teil, z.B.
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einer Hubinsel, befinden und den Bohrstrang oder das Sohle gestänge
gleitend aufnehmen oder auch mit Führungsrollen ausgestattet sein.
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Weiterhin ist es möglich, die zwischen den Bohrungen stehen gebliebenen
Teile mittels eines Vorbohr- oder Pilotwerkzeuges und eines diesem folgenden Hauptwerkzeuges
abzubohren.
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Der Antrieb für das jeweils verwendete Bohrwerkzeug kann über Wasser
oder aber auch unter Wasser angeordnet sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich von einer Hubinsel, von einem
Schiff oder auch von einem festen Bauwerk, z.B. von einer Hafenpier, aus durchführen,
so daß den verschiedensten Bedarfsfällen Rechnung getragen werden kann.
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Das Erreichen der gewünschten Bohrungstiefe läßt sich Jeweils durch
eine entsprechende Messung feststellen, so daß ein sehr genaues Arbeiten möglich
ist und sich z.B.
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ein ebenes Planum mit einer Abweichung um nur t 5 cm vom Sollwert
erzielen läßt. Für die Messung kann beispielsweise auch ein Laserstrahl verwendet
werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist vielseitig anwendbar und eignet
sich beispielsweise für die Herstellung von
Auflageflächen für unter
Wasser anzuordnende Gegenstände oder Bauwerke, etwa für Senkka'sten, Behälter, Unterwassertanks
usw., für die Herstellung von Ausnehmungen oder Schlitzen zum Einbringen von Tunnelröhren,
ferner zur Vertiefung von Hafenbecken und Fahrrinnen, zur Schaffung von Tankeranlegestellen
und für zahlreiche andere Zwecke.
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Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 schematisch
ein Beispiel für die Anordnung von Bohrungen zur Herstellung einer Ausnehmung, Fig.
2 einen Teil einer in der Herstellung befindlichen Ausnehmung im Gewässergrund in
perspektivischer Ansicht, Fig. 3 ein Beispiel für das Niederbringen der Bohrungen,
teils in Schnittdarstellung, und Fig. 4 und 5 das Abbohren der. stehen-gebliebenden
Bereiche zwischen den zuerst niedergebrachten Bohrungen in zwei verschiedenen Varianten.
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In den Figuren sind Jeweils der Grund des Gewässers mit der Ziffer
1, der Wasserspiegel mit der Ziffer 2 und die niedergebrachten Bohrungen mit der
Ziffer 3 bezeichnet.
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Wie Fig. 1 erkennen läßt, werden zunächst in den zu bearbeitenden
Bereich des Gewässergrundes 1 die Bohrungen 3 niedergebracht, die einen verhältnismäßig
großen Abetand
voneinander haben können. Dadurch wird Jede Gefahr
eines Verlaufende des Bohrers ausgeschaltet. Die zwischen diesen Bohrungen 3 stehengebliebenen
Bereiche werden anschließend mittels eines weiteren Werkseuges abgebohrt, wie in
Fig. 1 mit strichpunktierten Linien 4 angedeutet ist. Bei diesem Abbohren ist zweckmäßig
eine gewisse flberdeckung der Arbeitsbereiche des Werkzeuges vorhanden. Das Abbohren
der stehengebliebenen Teile erfolgt bis zur Sohle der Einzelbohrungen 3, so daß
eine ebene Fläche 5 entsteht, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. In entsprechender
Weise ist es dabei auch möglich, eine treppenförmige Abstufung oder eine abgesetzte
Fläche zu erzielen.
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Fis 3 veranschaulicht das Niederbringen der Bohrungen 3 in den Gewässergrund
1, z.B. in den Grund eines Neeresarmes, über den eine Brücke gebaut werden soll,
mit Hilfe einer. Hubinsel 6, die mit ihren Beinen 7 auf den Meeresgrund aufgesetzt
ist. Die Hubinsel ist durch entsprechende Einstellung in der Höhe so Justiert, daß
sie eine definierte Position einnimmt, von der aus auch eine eiewandfreie Nessung
der Bohrtiefe möglich ist. Auf der Hubinsel befindet sich u.a. eine Bohreinrichtung
mit einem nur zum Teil dargestellten Mast 8 und einem Drehtisch 9.
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Das Niederbringen einer Bohrung geschieht in der Weise, daß zunächst
ein Mantelrohr 10 bis auf den Gewässergrund 1 abgesenkt und dann durch Drehen um
seine Längsachse um einen gewissen Betrag in den Gewässergrund eingebohrt wirde
Zu diesem Zweck ist das Mantelrohr 10 an seines unteren
Bnde mit
einem Schneidschuh 11 oder mit Schneidrollen versehen. Das Drehen des Mantelrohres
10 kann mit Hilfe des drehtisches 9 über eine Mitnehmerstange erfolgen, die über
ein Kopfstück mit dem oberen Ende des Mantelrohres verbunden wird. Durch eine an
der Hubinsel # 6 vorgesehene Führung 12 wird das Mantelrohr 10 bei seiner Drehung
zusätzlich gehalten. Ist die gewünschte Einbohrtiefe des Mantelrohree erreicht,
kann das letztere im Gewässergrund durch einen aufbiasbaren Packer oder ein sonstiges
Element zusätzlich abgedichtet werden.
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Nach Entfernen der Mitnehmerstange wird dann eine Bohrgarnitur mit
Planochgeetänge 13, Stabilisatoren oder Rollenfthrungen 14, Schwerstagen 15 und
Bohrmeißel 16 in das Mantelrohr 10 eingelassen. Ggfs. kann diese Bohrgarnitur auch
schon in das Mantelrohr eingehängt sein, während das letztere eingebohrt wird. Mit
der Ziffer 17 ist ein Spülkopf am oberen Ende des Bohrgestänges bezeichnet.
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Dieser SpUlkopf 17 und damit auch das Bohrgestänge hängen am seil
18 des Hebeseuges der Bohreinrichtung. Das Bohren erfolgt unter Anwendung des bekannten
Lufthebeverfahrens, bei den Aber einen Schlauch 19 zugeleitete Luft in der Nähe
des unteren Endes des Bohrgeatänges in das Innere derselben eingeführt wird. Die
mit dem Bohrgut beladene Spülung steigt dabei zusammen mit der eingeführten Luft
im Inneren des Gestänges hoch und wird über einen Schlauch 20 abgeführt. Das Erreichen
der gewünschten Bohrtiefe kann mit Hilfe eines Meßgerätes 21 bestimmt werden, beispielsweise
durch optisches Antisieren oder Abtasten
einer am Bohrgestänge angebrachten
Markte 22.
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Nach Fertigstellung einer Bohrung wird die Bohreinrichtung auf der
Hubinsel 6 um den erforderlichen Betrag versetzt oder verschoben, worauf dann mit
der nächsten Bohrung begonnen werden kann.
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Sind alle vorgesehenen Bohrungen niedergebracht, so erfolgt das Abbohren
der stehengebliebenen Teile. Dies geschieht bei dem gewählten Beispiel ebenfalls
von der Hubinsel 6 aus. Wie Pig. 4 zeigt, kann dabei ein aus Pilotbohrer 23 und
Hauptbohrer 24 bestehendes Werkzeug verwendet werden, das sich am unteren Ende eines
Bohrgestänges '25 befindet. Das Bohrgestänge wird mittels nicht besonders dargestellter
Mittel drehend angetrieben, wie druch den Pfeil 26 angedeutet ist. Es kann dabei
an der Subinsel 6 zusätzlich drehbar gehalten sein.
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Bei der in Pig. 5 dargestellten Variante ist ein Großlochbohrer 27
am unteren Ende eines Vierkantgestänges 28 dretbar gelagert. Dieser Bohrer 27 wird
durch einen ihm zugeordneten Unterwassermotor 29 angetrieben, dem die Energie ttber
nicht gezeigte Leitungen oder gabel von der Hubinsel 6 aus zugeführt wird. Das Vierkantgestänge
28 tot ia einer an der Hubinsel 6 vorgesehenen Bohrung 30 undrehbar, aber axial
verschiebbar geführt. Anstelle eines Vierkantquerschnittes kann das Gestänge auoh
eine andere Querschnittsform aufweisen oder es kann z.B. auch ein Rundgestänge verwendet
werden, das außen mit Leisten oder sonstigen Pührungsteilen versehen ist.
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Das vom Abbohrwerkzeug 24 bzw. 27 gelöste Bohrgut kann auch hier unter
Anwendung einer geeigneten Spülmethode durch das Bohrgestänge nach oben geführt
werden. Mit den Ziffern 31 und 32 sind in den Figuren 4 und 5 die in den Werkzeugen
vorgesehenen Einlaßwege für das Bohrgut bezeichnet.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung
dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt,
für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen
werden, auch wenn sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich erwähnt sind.
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Patentansprüche