DE19529554A1 - Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohr- und/oder Injektions­ vorrichtung, mit der beispielsweise Betonpfähle im Bo­ den zur Untergrundverfestigung oder zur Unterfangung von Gebäuden errichtet werden können.

Es ist bekannt, im Erdboden Beton- oder Vermörtelungs­ pfähle zu erzeugen, indem zunächst ein Kernloch in den Boden eingebracht wird. Dieses Kernloch wird anschlie­ ßend unter hohem Druck mit einem Spülmedium ausgespült und radial vergrößert. Anschließend wird eine zement­ haltige flüssige Mörtelmasse injiziert, die sich mit dem Bodenmaterial vermischt und im abgebundenen Zustand einen Pfahl oder Block bildet. Das Freispülen und das Injizieren des flüssigen Mörtels werden als Jetten be­ zeichnet. Für die Pfahlherstellung werden Injektions­ vorrichtungen benutzt, die eine etwa 6 m lange Lafette aufweisen, auf der ein Schlitten von einem Antrieb ver­ schiebbar ist. Der Schlitten trägt einen Spannkopf zum Fest spannen eines Rohrstranges und einen Drehantrieb zum Drehen des Rohrstranges. Der Rohrstrang besteht zumeist aus mehreren hintereinandergesetzten Rohren gleicher Stärke. Wenn der Rohrstrang länger ist als die Lafette, kann die Lafette nach hinten durch einen Füh­ rungsmast zum Festhalten des überstehenden Teils des Rohrstrangs verlängert sein. Solche Führungsmasten kön­ nen eine Länge von etwa 20 m haben.

Bei Benutzung der bekannten Bohr- und/oder Injektions­ vorrichtung wird zunächst das Kernloch gebohrt und an­ schließend durch Jetten erweitert. Danach erfolgt das Injizieren der Mörtelsuspension, wobei die Injektion an der Bohrlochsohle beginnt und anschließend nach oben fortgesetzt wird, während der Rohrstrang im Bohrloch zurückgezogen wird. Das Zurückziehen ist mit Hilfe des Schlittens nur jeweils um die Lafettenlänge möglich. Wenn der Schlitten das rückwärtige Ende der Lafette erreicht hat, wird der Drehantrieb stillgesetzt, der Spannkopf gelöst und der Schlitten in die vordere End­ position zurückgefahren, bis er an einer weiter vorne liegenden Stelle des Bohrstrangs angreift und diesen dann weiter zurückziehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, das Bohren oder Injizieren von Flüssigkeit im Bohrloch zu beschleunigen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei der erfindungsgemäßen Bohr- und/oder Injektionsvor­ richtung sind auf der Lafette zwei Schlitten vorhanden, die unabhängig voneinander längs der Lafette bewegt werden können. Jeder dieser Schlitten trägt einen Spannkopf und einen Drehantrieb, um an dem Rohrstrang von durchgehend gleichem Durchmesser angreifen zu kön­ nen. Damit ist es möglich, die Schlitten nacheinander einzeln an dem Rohrstrang angreifen zu lassen, wobei der vordere Schlitten längs der vorderen Lafettenhälfte wirksam ist und der rückwärtige Schlitten längs der rückwärtigen Lafettenhälfte. Der vordere Schlitten er­ greift den Rohrstrang, wenn dieser Schlitten das vor­ dere Ende seines Weges erreicht hat, und zieht den Rohrstrang danach, ggf. unter Drehung des Rohrstranges, zurück. Wenn der vordere Schlitten etwa die Mitte der Lafettenlänge erreicht hat, wird der Spannkopf des rückwärtigen Schlittens, der auf der Mitte der Lafet­ tenlänge wartet, zum Angriff an dem Rohrstrang ge­ bracht, während der Spannkopf des vorderen Schlitten den Rohrstrang losläßt. Damit ist es möglich, die Bewe­ gung des Rohrstranges unterbrechungslos durchzuführen. Wenn nämlich der rückwärtige Schlitten seine rückwärti­ ge Endstellung erreicht, befindet sich der vordere Schlitten wieder in seiner vorderen Endstellung, in der er den Rohrstrang ergreifen und weiter zurückziehen kann. Durch das kontinuierliche unterbrechungsfreie Bewegen des Rohrstranges über mehr als die Länge der Lafette ist es möglich, das Vermörteln des Bodens kon­ tinuierlich und unterbrechungslos durchzuführen, wo­ durch keine Inhomogenitäten im Vermörtelungspfahl ent­ stehen. Außerdem wird die zur Pfahlherstellung benötig­ te Zeit um diejenige Zeitspanne verringert, die sonst erforderlich ist, um den einzigen Schlitten vom Rohr­ strang abzukoppeln, zurückzufahren und neu an den Rohr­ strang anzukoppeln.

Die Vorrichtung ist insbesondere für den Injektionsbe­ trieb einsetzbar, jedoch auch für den bloßen Bohrbe­ trieb. Beim Bohrbetrieb, z. B. beim Bohren des Kern­ lochs, befindet sich am vorderen Ende des Rohrstranges eine Bohrkrone. Wenn der Bohrvorschub in der oben be­ schriebenen Weise im "Tandembetrieb" kontinuierlich durchgeführt wird, wird auch hier die Leerzeit, die sonst für das Umsetzen des Schlittens erforderlich ist, eliminiert.

Die Vorrichtung kann hinter der Lafette in bekannter Weise einen Führungsmast aufweisen, der es ermöglicht, sehr lange Rohrstränge in einem Zuge wiederzubringen oder zurückzuziehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung muß nicht notwendiger­ weise im kontinuierlichen Tandembetrieb eingesetzt wer­ den. Es besteht auch die Möglichkeit, beide Schlitten gleichzeitig zum Einsatz zu bringen, wenn z. B. ein ho­ her Bohrwiderstand zu überwinden ist. Dann kann mit beiden Schlitten gleichzeitig gearbeitet werden, wobei jedoch von Zeit zu Zeit ein Umsetzen der Schlitten am Rohrstrang erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in der Weise be­ nutzt, daß ein einziger Rohrstrang von durchgehend gleichem Durchmesser verwendet wird. Unter bestimmten Voraussetzungen kann es allerdings zweckmäßig sein, die Vorrichtung so umzurüsten, daß in den Rohrstrang ein Innengestänge eingesetzt wird, das am vorderen Ende eine Bohrkrone aufweist und auf dessen rückwärtiges Ende Schläge ausgeübt werden. Dies kann dann zweckmäßig sein, wenn man beim Bohren auf felsiges Gestein stößt, das durch bloßes Drehen nicht zerstört werden kann. Um auch solchen Situationen gewachsen zu sein, ist an dem rückwärtigen Schlitten eine Haltevorrichtung für einen Drehschlaghammer vorgesehen, die das Bewegen des Dreh­ schlaghammers in eine Arbeitsstellung in Ausrichtung mit dem Rohrstrang und in eine Ruhestellung, in der der Drehschlaghammer neben dem Rohrstrang angeordnet ist, ermöglicht. Auf diese Weise kann die Vorrichtung wahl­ weise mit oder ohne Drehschlaghammer benutzt werden.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnun­ gen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht der Bohr- und/oder Injektions­ vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teiles der Vorrichtung aus Richtung des Pfeiles II von Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform, bei der die Antriebe aus Kolben-Zylinder-Einheiten bestehen,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Antriebs für die vorde­ ren Schlitten von Fig. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Antriebs für den rück­ wärtigen Schlitten von Fig. 3 und

Fig. 6 eine Vorrichtung mit zusätzlichem Drehschlag­ hammer.

Die Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung nach den Fig. 1 und 2 weist eine langgestreckte Lafette 10 auf, die aus parallelen längslaufenden Trägern 11, 12 besteht, welche durch Querstege 13 miteinander verbunden sind. Die Längsträger 11, 12 bilden Laufschienen für zwei Schlitten 14, 15, die längs der Lafette 10 verschiebbar sind.

Am vorderen Lafettenende befindet sich ein Dorn 16 zum Festlegen der Lafette 10. Ferner ist am vorderen Lafet­ tenende eine hydraulische Klemmvorrichtung 17 und eine hydraulische Gestänge-Brechvorrichtung 18 vorgesehen. Zwischen zwei Backen der Klemmvorrichtung 17 kann der in Fig. 1 nicht dargestellte Rohrstrang festgeklemmt werden. Um zwei miteinander verschraubte Rohre zu lö­ sen, wird das rückwärtige Rohr zwischen den Backen der Gestänge-Brechvorrichtung 18 festgeklemmt und diese wird anschließend um die Rohrachse gedreht, wodurch festsitzende Gewindeverbindungen des Rohrstrangs aufge­ brochen werden.

Der Schlitten 14 trägt eine Arbeitseinheit 20, welche eine Spannvorrichtung 21 sowie einen Drehantrieb 22 aufweist. Die Spannvorrichtung 21 umschließt den Rohr­ strang und klemmt ihn fest. Sie ist hydraulisch gesteu­ ert. Der Drehantrieb 22 dreht die Spannvorrichtung 21 und mit dieser den Rohrstrang. Der Drehantrieb 22 wird von mehreren Hydraulikmotoren 23 angetrieben.

Auch der Schlitten 15 trägt eine Arbeitseinheit 24 aus einem Spannkopf 21 und einem Drehantrieb 22.

Der Schlitten 14 wird durch einen ersten Antrieb 26 längs der Lafette 10 verschoben. Dieser Antrieb 26 be­ steht aus einem Kettentrieb 27, der sich über die ge­ samte Lafettenlänge erstreckt, und einem Motor 28 zum Bewegen des Kettentriebs 27.

Für den Schlitten 15 ist ein zweiter Antrieb 29 aus einem Kettentrieb 30 und einem Motor 31 vorgesehen. Die Kettentriebe 27, 30 erstrecken sich parallel zueinander jeweils über die gesamte Lafettenlänge.

In Fig. 2 sind die Kettentriebe 27, 30 geringfügig ver­ setzt dargestellt, um deutlich zu machen, daß der Ket­ tentrieb 27 mit einer Klemmvorrichtung 32 des vorderen Schlittens 14 verbunden ist, während der Kettentrieb 30 mit einer Klemmvorrichtung 33 des rückwärtigen Schlit­ tens 15 verbunden ist. In Fig. 2 ist auch der Rohr­ strang 35 dargestellt, der aus mehreren miteinander verschraubten Rohren von gleichem Außendurchmesser be­ steht und durch die Spannvorrichtungen 21 der beiden Arbeitseinheiten 20, 24 hindurchgeht. Am rückwärtigen Ende des Rohrstranges 35 befindet sich ein Drehkopf 34, über den das Injektionsmedium mit sehr hohem Druck von z. B. 100-600 bar zugeführt werden kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 können die Schlitten 14, 15 und die Spannvorrichtungen 21 der­ art gesteuert werden, daß die Spannvorrichtung 21 des Schlittens 14 an dem Rohrstrang 35 angreift und der Schlitten 14 den Rohrstrang unter Drehung vorschiebt. Wenn der Schlitten 14 der vordere Ende der Lafette er­ reicht hat, wird die Spannvorrichtung 21 des Schlittens 15 betätigt und der Drehantrieb dieses Schlittens ein­ geschaltet, so daß der Rohrstrang nunmehr von dem rück­ wärtigen Schlitten gedreht und vorgeschoben wird. Wäh­ rend dieser Zeit kann der zweite Schlitten 14 bis etwa zur Mitte der Lafette 10 leer zurückgefahren werden. Wenn der rückwärtige Schlitten 15 etwa die Lafettenmit­ te erreicht hat, übernimmt der vordere Schlitten 14 wieder das Drehen und Vortreiben des Rohrstranges.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3-5 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Antriebe 26a, 29a für die beiden Schlitten jeweils aus einer Kolben-Zylinder-Einheit 36 bzw. 37 bestehen. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 36, 37 sind unterhalb des Laufweges der Schlitten 14, 15 parallel zueinander an­ geordnet. Die Kolben-Zylinder-Einheit 36 für den vor­ deren Schlitten 14 führt unter dem rückwärtigen Schlit­ ten 15 hindurch und ihr Zylinder ist mit seinem rück­ wärtigen Ende 38 am rückwärtigen Lafettenende abge­ stützt, während die Kolbenstange gegen einen Ansatz 39 drückt, der von dem vorderen Schlitten 14 nach unten ragt. Die Kolben-Zylinder-Einheit 37 für den rückwärti­ gen Schlitten 15 verläuft unter dem vorderen Schlitten 14 hindurch und sie ist mit ihrem vorderen Zylinderende 40 am vorderen Lafettenende abgestützt, während die Kolbenstange an einem Ansatz 41 angreift, der von dem Schlitten 15 nach unten ragt. Die Kolben-Zylinder-Ein­ heiten 36, 37 weisen also mit ihren Kolbenstange in ent­ gegengesetzte Richtungen. Jede Kolben-Zylinder-Einheit kann ihren zugehörigen Schlitten über etwa die halbe Lafettenlänge verschieben, wobei die Kolben-Zylinder- Einheit 36 den vorderen Schlitten 14 über die vordere Lafettenhälfte verschiebt und die Kolben-Zylinder-Ein­ heit 37 den rückwärtigen Schlitten 15 über die rück­ wärtige Lafettenhälfte. Die Kolben-Zylinder-Einheiten sind für den rauhen Baustellenbetrieb besser geeignet als Kettentriebe.

Von einer Steuereinheit werden die Kolben-Zylinder-Ein­ heiten 36, 37, die Spannköpfe 21 und die Drehantriebe zentral nach einem vorbestimmten Programm so gesteuert, daß der oben beschriebene Tandembetrieb ausgeführt wer­ den kann. Erforderlichenfalls können beide Schlitten 14, 15 und ihre zugehörigen Arbeitseinheiten 20, 24 auch so gesteuert werden, daß sie die Arbeitsbewegungen und Spannbewegungen synchron ausführen und dabei den Rohr­ strang mit doppelter Vorschubkraft und doppelter Dreh­ kraft antreiben.

Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 ist an dem rück­ wärtigen Schlitten 15 eine Haltevorrichtung 40 für ei­ nen Drehschlaghammer 44 befestigt. Diese Haltevorrich­ tung 40 ist ein seitlich abstehender Ausleger, auf dem der Drehschlaghammer 44 in eine Arbeitsposition 44a gefahren werden kann, in der er sich in Ausrichtung mit dem Rohrstrang 35 befindet, und in eine Ruheposition 44b, in der er sich seitlich vom Schlitten 15 befindet und den Durchgang des Rohrstranges 35 nicht behindert.

In Fig. 6 ist der Zustand dargestellt, daß in den Rohr­ strang 35 ein Innenrohrgestänge 42 von kleinerem Durch­ messer eingesetzt ist, das an seinem vorderen Ende eine (nicht dargestellte) Bohrkrone trägt. Das Innenrohrge­ stänge 42 geht durch die Arbeitseinheit 24 hindurch, ohne daß die Arbeitseinheit an ihm angreift und es ist mit dem Einsteckende 43 des Drehschlaghammers 44 ver­ bunden. Der Drehschlaghammer 44 kann daher über das Ein­ steckende 43 Schläge auf das Innenrohrgestänge 42 aus­ üben. Ferner ist er mit einem eigenen Drehantrieb ver­ sehen, um das Innenrohrgestänge 42 zu drehen.

Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung kann in der Wei­ se benutzt werden, daß das Innenrohrgestänge 42 gedreht und geschlagen wird, während der äußere Rohrstrang 35 nur gedreht wird. Beide Schlitten 14, 15 werden gemein­ sam vorgeschoben. Wenn mit dem Schlagbetrieb das Hin­ dernis überwunden wurde, kann der Drehschlaghammer 44 in die Ruheposition 41b gebracht werden. Das Innenrohr­ gestänge 42 wird aus dem Rohrstrang 35 herausgezogen und dann wird der Bohrvortrieb ohne Schläge von beiden Arbeitseinheiten 20, 24 im Tandembetrieb mit dem Rohr­ strang 35 fortgesetzt.

Claims (8)

1. Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung mit einer Lafette (10), auf der zwei Schlitten (14, 15) durch separate Antriebe (26, 29; 26a, 29a) unabhängig von­ einander verfahrbar sind, von denen jeder einen Spannkopf (21) und einen Drehantrieb (22) für ei­ nen Rohrstrang (35) von durchgehend gleichem Durchmesser trägt.

2. Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antrieb (26a, 29a) seinen zugehörigen Schlitten (14, 15) über etwa die halbe Weglänge der Lafette (10) ver­ schieben kann, wobei der vordere Schlitten (10) über die vordere Hälfte und der rückwärtige Schlitten (15) über die rückwärtige Hälfte der Weglänge bewegbar ist.

3. Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Schlitten (14, 15) im wesentlichen über die gesamte Weglänge der Lafette bewegbar ist.

4. Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (26, 29; 26a, 29a) und Spannköpfe (21) der­ art steuerbar sind, daß zu jedem Zeitpunkt eines Arbeitsvorganges jeweils mindestens ein Antrieb (26, 29), dessen Schlitten (14, 15) nicht seine vor­ dere Endposition erreicht hat, für den Rohrvor­ schub in Funktion ist.

5. Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (26, 29; 26a, 29a) und Spannköpfe (21) der­ art steuerbar sind, daß beide Antriebe gleichzei­ tig für den Rohrvorschub in Funktion sind.

6. Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (26, 29) Kettentriebe (27, 30) sind.

7. Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (26a, 29a) Kolben-Zylinder-Einheiten (36, 37) sind, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit (36) für den vorderen Schlitten (14) am rückwärti­ gen Lafettenende und die Kolben-Zylinder-Einheit (37) für den rückwärtigen Schlitten (15) am vor­ deren Lafettenende abgestützt ist.

8. Bohr- und/oder Injektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem rückwärtigen Schlitten (15) eine Haltevorrich­ tung (40) für einen Drehschlaghammer (44) vorgese­ hen ist, die das Bewegen des Drehschlaghammers in eine Arbeitsstellung (44a) in Ausrichtung mit dem Rohrstrang (35) und in eine Ruhestellung (44b), in der der Drehschlaghammer (41) sich neben dem Weg des Rohrstranges (35) befindet, ermöglicht.