DE1944686B2

DE1944686B2 - Vorrichtung zum einbringen eines bohrloches in das erdreich fuer ein fundierungselement und verfahren zum betrieb der vorrichtung

Info

Publication number: DE1944686B2
Application number: DE19691944686
Authority: DE
Inventors: Jacob Gouda Kroon (Niederlande)
Original assignee: Foundations Patent & Investment Co. N.V, Willemstad, Curacao (Niederl. Antillen)
Priority date: 1968-09-05
Filing date: 1969-09-03
Publication date: 1978-02-16
Also published as: GB1245313A; FR1597317A; US3599732A; NL6812692A; BE723204A; MY7300404A; NL137084C; DE1944686A1; DE1944686C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einbringen eines Bohrloches in das Erdreich für ein Fundierungselement, einer Erd- oder Wasserschutz- b> wand od. dgl., mit einem hohlen Bohrrohr, an dem am unteren Ende ein eine Bohrkrone bildendes Rohrstück befestigt ist und nahe dem unteren Ende des Bohrrohres wenigstens eine seitliche Einlaßöffnung einwärts ausmündet, an die eine mit einer Druckmittelzufuhr verbindbare Zufuhrleitung anschließt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung.

Bei einer bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung (BE-PS 6 63 872) ist der Aufbau so getroffen, daß das Bohrrohr von der Bohrkrone an aufwärts einen gleichbleibenden Innendurchmesser aufweist Die Druckmittelzuführungen sind in dem dickwandigen Mantel des Bohrrohres angeordnet. Sie münden in der der Bohrkrone zugeordneten Stirnfläche des Bohrrohres aus. Das führt bei dieser bekannten Vorrichtung dazu, daß beim Hochdrücken des komprimierten Bohrkerns über die Druckflüssigkeit große Reibungskräfte zwischen der Bohrrohrinnenwand und dem Bohrkern auftreten. Ferner ist dabei nicht auszuschließen, daß ein Teil der Druckflüssigkeit außenseitig am Bohrrohr aufsteigt und damit die Verfestigung der Bohrlochwand, insbesondere bei lockerem Erdreich, beeinträchtigt. Hohe Drücke und große Druckmittelmengen sind daher erforderlich. Insbesondere bei einem komprimierbaren Bohrkern aus weicherem Erdreich besteht die Gefahr, daß sich dieser im Bohrrohr festsetzt. Im Ergebnis bedingt diese bekannte Vorrichtung einen verhältnismäßig großen Energieaufwand. Diese Nachteile gelten im wesentlichen auch für einen anderen bekannten Probenehmer (GB-PS 9 79 984), bei dem ebenfalls von der Bohrkrone an bis zum Austritt des Bohrrohres ein gleichbleibender Innendurchmesser vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung in einfachster Weise so zu gestalten und ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, den Bohrkern ohne nachteilige Reibung mit geringem Energieaufwand aus dem Inneren des Bohrrohres zu entfernen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das die Bohrkrone bildende Rohrstück einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser des Bohrrohres ist und ein sich innerhalb des Bohrrohres erstreckendes, oberes Endteil besitzt und mit dem Bohrrohr eine oben offene Ringkammer begrenzt, in der oberhalb der Einlaßöffnung ein Verteilerring eingesetzt ist, der mit einer Anzahl über den Umfang verteilter Druckmittelkanäle versehen ist. Zweckmäßig ist in jedem der Druckmittelkanäle ein sich in Längsrichtung des Bohrrohres erstreckendes Ventil eingesetzt, dessen oberes Ende wenigstens ungefähr auf gleicher Höhe mit der Oberkante des Oberteils des die Bohrkrone bildenden Rohrstückes liegt.

Die erreichten Vorteile sind hauptsächlich darin zu sehen, daß aufgrund der Ausbildung der Vorrichtung eine nachteilige Reibung zwischen Bohrrohrinnenwand und Bohrkern weitgehend vermieden wird. Der Bohrkern wird nicht in komprimiertem Zustand gegen die Bohrrohrinnenwand gedrückt. Gleichzeitig wird ein Austritt der Druckflüssigkeit aus dem Bohrrohr weitgehend verhindert. Im Ergebnis läßt sich so mit einfachen Mitteln erreichen, daß der Bohrkern mit verhältnismäßig geringem Drücken und geringen Druckmittelmengen aus dem Bohrrohr ausgetrieben wird.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Einbringen eines Bohrloches in das Erdreich für ein Fundierungselement, einer Erd- oder Wasserschutzwand od. dgl. im Erdreich, unter Verwendung der vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei ein hohles, am unteren und am oberen Ende offenes

Bohrrohr in das Erdreich eingetrieben wird und die in das Bohrrohr eingedrungene Erde aus dem Bohrrohr rnil Hilfe einer Druckflüssigkeit entfernt wird, die nahe dem unteren Ende des Bohrrohres in das Bohrrohr eingeführt wird, und die die im Bohrrohr befindliche ^r> Erde hochdrückt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrdruck der Druckflüssigkeit während des Hochdrückens der sich im Bohrrohr befindlichen Erde allmählich erniedrigt wird. Ein derartiges Verfahren läßt sich bei der erfindungsgemä- m Ben Vorrichtung aufgrund der Innendurchmesserreduzierung der Bohrkrone gegenüber dem Innendurchmesser des Bohrrohres verwirklichen. Dabei beruht das erfindungsgemäße Verfahren auf der Erkenntnis, daß die Reibung zwischen Bohrkern und Bohrrohrinnen- ι '< wand mit dem laufenden Austritt des Bohrkerns aus dem Bohrrohr abnimmt. Hierdurch läßt sich der erforderliche Energiebedarf weiter reduzieren. Darüber hinaus wird der Austrag des Bohrkerns mit einer im wesentlichen gleichbleibenden Geschwindigkeit sicher- -'o gestellt. Dieser Effekt läßt sich noch dadurch verbessern, daß im unteren Teil des Bohrrohres, jedoch über der Zufuhrstelle der Druckflüssigkeit, vor dem Hochdrücken der im Bohrrohr befindlichen Erde eine Abdichtschicht ausgebildet wird. Hierdurch wird prak- r> tisch ein Ringkolben gebildet, der beim Hochdrücken definierte Verhältnisse schafft und ein übermäßiges Eindringen der Druckflüssigkeit in den Bohrkern verhindert. Dadurch läßt sich gegenüber den bekannten Vorrichtungen und Verfahren der im Bohrkern durch die Druckflüssigkeit hervorgerufene radiale Druck gegen die Bohrrohrinnenwand weiter reduzieren. Zweckmäßig werden der Druckflüssigkeit blattartige Abdichtelemente, welche ein geringeres spezifisches Gewicht besitzen als die Flüssigkeit, zugesetzt. Ein π besonderer Vorschlag geht dahin, daß der Druckflüssigkeit kleine Kunststoffolienstücke, wie Polyvenylchlorit-Folienstücke, zugesetzt werden.

Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch das Unterteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. -10

Die in der Figur dargestellte Vorrichtung zum Einbringen eines Bohrloches besitzt ein Bohrrohr 1 mit zylindrischem Querschnitt, wobei dieser Querschnitt jedoch den jeweiligen Anforderungen entsprechend auch jede andere Form aufweisen kann. Dieses r> Bohrrohr 1 besitzt nahe seinem unteren Ende wenigstens eine, vorzugsweise jedoch mehrere seitliche Einlaßöffnungen 2, welche jeweils an eine Zufuhrleitung 3 angeschlossen sind, die unmittelbar neben diesem Bohrrohr 1 an dessen Außenseite nach oben verlaufen. v)

Im unteren Ende des Bohrrohres 1 ist mittels Schrauben 4 eine Bohrkrone 5 befestigt, welche mit einem äußeren Ringbund 5' an der Innenwand des Bohrrohres 1 anliegt. Diese Bohrkrone 5r weist außerdem ein unteres Teil 5" geringerer Wanddicke auf, « welches eine durch eine Anschärfung entstandene Bohrschneide 7 mit Schneidkante 8 bildet Dieses Teil 5" geht über die schräg nach oben verlaufende Unterkante 6 des Ringbundes 5' der Bohrkrone 5 in die ebenfalls schräg nach oben verlaufende Unterkante 6' des ho Bohrrohres 1 über. Der Innendurchmesser der Bohrkrone 5' ist etwas kleiner als der Innendurchmesser des eigentlichen Bohrrohres 1. Im Anschluß an den Ringbund 5' weist die Bohrkrone 5 ein Endteil 5'" geringerer Dicke auf, welches von der Oberkante 9 des h5 Ringbundes 5' aus, die bis zur Innenwand des Bohrrohres 1 durchgeht und etwas unterhalb der Einlaßöffnungen 2 waagerecht verläuft, koaxial in das Bohrrohr 1 hineinragt.

Dieses Endteil 5'" der Bohrkrone 5 bildet mit der Innenwand des Bohrrohres 1 eine am oberen Ende offene Ringkammer 10, in welche die Einlaßöffnungen 2 einmünden.

In dieser Ringkammer 10 ist oberhalb der Einlaßöffnungen 2 ein Verteilerring 11 befestigt, welcher sich außen an die Innenwand des Bohrrohres 1 und innen an das Endteil 5'" fest anlegt und eine Anzahl von Druckmittelkanälen 12 für die Druckmittelflüssigkeit aufweist, die gleichmäßig in ihm verteilt sind. In jedem dieser Druckmittelkanäle 12 ist ein Ventil 13 von oben her eingeschraubt, welches in gleicher Weise wie ein Fahrradventil ausgebildet ist und einen Gummiventilschlauch 14 trägt. Diese Gummiventilschläuche 14 enden etwa in gleicher Höhe wie das Endteil 5'" der Bohrkrone 5.

Beim Einführen des Bohrrohres 1 in das Erdreich gewährleistet die Bohrkrone 5, daß die Reibung zwischen der in das Bohrrohr 1 eindringenden Erde und der Innenwand dieses Bohrrohres 1 auf ein Minimum beschränkt wird.

Außerdem kann während des Eintreibens des Bohrrohres 1 in das Erdreich ein Schmiermittel wie beispielsweise eine Betonit-Suspension über die Zufuhrleitungen 3 in die Ringkammer 10 des Bohrrohres 1 eingeführt werden, wobei dieses Schmiermittel durch die Ventile 13 hindurchläuft und eine zusätzliche Verminderung der Reibung zwischen der Innenwand des Bohrrohres 1 und der in dieses Bohrrohr 1 eindringenden Erde herbeiführt.

Wenn das Bohrrohr 1 in das Erdreich bis auf eine vorbestimmte Eindringtiefe niedergebracht ist, wird ein Druckmittel, beispielsweise eine Druckflüssigkeit über die Zufuhrleitungen 3 dem unteren Ende des Bohrrohres 1 zugeführt und die im Bohrrohr 1 befindliche Erde als Erdsäule nach oben gedrückt.

Am oberen Ende des Bohrrohres 1 kann die Bewegungsrichtung der sich erhebenden Erdsäule abgebogen werden und die Erdsäule in Scheiben zerteilt werden. Die weitere Entfernung dieser Erdklumpen von der Baustelle kann beispielsweise durch LKWs oder mittels eines Förderbandes oder einer ähnlichen Einrichtung erfolgen.

Bei Versuchen mit dieser Vorrichtung wurde ein Bohrrohr 1 mit einem Innendurchmesser von 488 mm, dessen Bohrkrone 5 am unteren Ende einen Innendurchmesser von 478 mm besaß, 25 m tief in das Erdreich eingetrieben, wobei die dazu erforderliche Zeit bei Zuhilfenahme eines Vibrators zwei Minuten betrug. Über die Zufuhrleitungen 3 wurde ein Schmiermittel in Form einer ll%igen Betonit-Suspension in das Bohrrohr 1 eingespeist, wobei während des Niederbringens des Bohrrohres 1 etwa 300 Liter dieser Suspension verbraucht wurden.

Unmittelbar nach Erreichen der gewünschten Eindringtiefe wurde der Druck der Betonit-Suspension verstärkt, so daß die Erdsäule aus dem Bohrrohr 1 heraustrat. Während der Aufwärtsbewegung dieser Erdsäule wurde der Speisedruck der Betonit-Suspensiop nach und nach reduziert, so daß die Erdsäule sich praktisch mit konstanter Geschwindigkeit aus dem Bohrrohr erhob.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Einbringen eines Bohrloches in das Erdreich für ein Fundierungselement, eine Erd- oder Wasserschutzwand od. dgl. mit einem hohlen Bohrrohr, an dem am unteren Ende ein eine Bohrkrone bildendes Rohrstück befestigt ist und nahe dem unteren Ende des Bohrrohres wenigstens eine seitliche Einlaßöffnung einwärts ausmündet, an die eine mit einer Druckmittelzufuhr verbindbare Zufuhrleitung anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das die Bohrkrone (5) bildende Rohrstück einen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser des Bohrrohres (1) ist, und ein sich innerhalb des Bohrrohres (1) erstreckendes, oberes Erdteil (5'") besitzt und mit dem Bohrrohr (1) eine oben offene Ringkammer (10) begrenzt, in der oberhalb der Einlaßöffnungen (2) ein Verteilerring (11) eingesetzt ist, der mit einer Anzahl über den Umfang verteilter Druckmittelkanäle (12) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem der Druckmittelkanäle (12) ein sich in Längsrichtung des Bohrrohres (1) erstreckendes Ventil (13) eingesetzt ist, dessen oberes Ende wenigstens ungefähr auf gleicher Höhe mit der Oberkante des Endteils (5'") des die Bohrkrone (5) bildenden Rohrstückes liegt.

3. Verfahren zum Anbringen eines Loches in das Erdreich für ein Fundierungselement, eine Erd- oder Wasserschutzwand od. dgl. im Erdreich, unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein hohles, am unteren und am oberen Ende offenes Bohrrohr in das Erdreich getrieben wird und die in das Bohrrohr eingedrungene Erde aus dem Bohrrohr mit Hilfe einer Druckflüssigkeit entfernt wird, die nahe dem unteren Ende des Bohrrohres in das Bohrrohr eingeführt wird, und das die im Bohrrohr befindliche Erde hochdrückt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrdruck der Druckflüssigkeit während des Hochdrückens der sich im Bohrrohr befindlichen Erde allmählich erniedrigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Bohrrohres, jedoch über der Zufuhrstelle der Druckflüssigkeit, vor dem Hochdrücken der im Bohrrohr befindlichen Erde, eine Abdichtschicht ausgebildet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckflüssigkeit blattartige Abdichtelemente, welche ein geringeres spezifisches Gewicht besitzen als die Flüssigkeit, zugesetzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckflüssigkeit kleine Kunststoffolienstücke, z. B. Polyvinylchloridfolienstücke, zugesetzt werden.