DE19838487C1 - Für Düsenstrahlinjektionen in den Baugrund verwendetes Bohrrohr - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein für Düsenstrahlinjektionen in den Baugrund verwendetes Bohrrohr, das an seinem unteren Ende mit Düsen versehen ist, durch die beim Drehen des Bohrrohres ein Injektionsmittel unter hohem Druck nach außen in den anstehenden Boden zur Bildung eines verfestigten Bodenkörpers preßbar ist. Um zu verhindern, daß ein Rohrstillstand beim Ziehen des Rohres durch Verfestigung des zwischen dem Bohrrohr und dem anstehenden Boden aufsteigenden Injektionsmittels entsteht, ist auf der Außenwand des Bohrrohres wenigstens eine das Bohrrohr umfassende und weitgehend geschlossene Aufhöhung angebracht, deren Dicke kleiner als der verfahrensmäßig bedingte Zwischenraum zwischen Bohrrohr und Erdreich ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein für das Düsenstrahlinjektionen in den Baugrund verwendetes Bohrrohr gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1. Ein solches Bohrrohr ist aus DE 39 26 787 A1 bekannt.

Zugpfähle dienen dazu, hohe Zugkräfte in den Baugrund abzu­ tragen, z. B. zur landseitigen Verankerung von Kaimauern und Spundwänden, zur Sicherung von im Grundwasser liegenden Baukör­ pern gegen Auftrieb, zur Abstützung von Baugruben usw. Da in zu­ nehmendem Maß das Einbringen solcher aus Stahl- oder Betonprofi­ len bestehender Zugpfähle durch Rammen von den Behörden wegen des Lärms und der dabei hervorgerufenen Erschütterungen unter­ sagt wird, ist in der genannten DE 39 26 787 A1 ein Verfahren zum Einbringen und Verankern eines Zugpfahls beschrieben, das ohne Rammung auf sehr kurzer Länge die Einleitung hoher Kräfte in den Boden ermöglicht.

Bei dem in der genannten Druckschrift beschriebenen Verfah­ ren wird zunächst ein doppelwandiges Bohrrohr bis zur Endtiefe des Zugpfahls abgeteuft, wobei als Bohrverfahren je nach den Bo­ denverhältnissen Spülverfahren, Verdrängungs- und/oder Schnec­ ken-Bohrverfahren zum Einsatz kommen können. Anschließend oder gleichzeitig mit dem Abteufen des Bohrrohrs wird der Zugpfahl in das Bohrrohr eingeführt, worauf das Bohrrohr unter ständiger Drehung gezogen wird. Dabei wird durch im Bereich des Bohrrohr­ endes angebrachte Düsen zur Bildung eines verfestigten Bodenkör­ pers am Fuß des Zugpfahls ein Injektionsmittel unter hohem Druck in den Boden gepreßt. Der energiereiche Strahl vermischt den Bo­ den mit dem Injektionsmittel, das zum Beispiel aus Zementleim besteht. Dabei wird der Bodenkörper durch den Mischvorgang in den relativ homogenen Bodenmörtel kraftschlüssig eingebunden. Die Größe und Ausbildung des Bodenkörpers ist u. a. abhängig von Zieh- und Drehgeschwindigkeit des Bohrrohrs, Anpreßdruck des In­ jektionsmittels und den Bodenverhältnissen.

Bei Ausführung dieses bekannten Verfahrens hat sich in der Praxis gezeigt, daß das Bohrrohr während der Düsenstrahlinjekti­ on zur Herstellung des Bodenkörpers manchmal unvermittelt fest­ saß und sich weder drehen noch ziehen ließ, das Verfahren also versagte, was bedeutete, daß das Bohrrohr nach aufwendigen Schweißarbeiten mit einem Rüttler geborgen werden mußte.

Dabei hat sich überraschend gezeigt, daß in den durch das Bohrverfahren bedingten, etwa 2 bis 3 cm breiten Ringspalt zwi­ schen Bohrrohr und Erdreich das Injektionsmittel aufsteigt, wo­ bei sich das Injektionsmittel durch Unwucht des Bohrrohrs beim Drehen, geringerer Strömungsgeschwindigkeit des aufsteigenden Injektionsmittels an der unebenen Bohrlochwandung, durch Ausfil­ tern von Wasser aus dem Injektionsmittel in den Baugrund sowie durch Druck und Reibungstemperatur zur Bohrlochwandung hin zu­ nehmend verdichtet und verfestigt. Schichtenweise bildet sich dadurch von außen nach innen eine feste Schale um das Bohrrohr, wodurch der freie Ringspalt zwischen dieser Schale und dem Bohr­ rohr immer enger wird, bis in der Endphase der Schalenbildung der Ringspalt auf eine Breite von 1 bis 3 mm verengt ist. Dann genügt vermutlich ein einziger Einschuß von Injektionsmittel in diesen Spalt, um durch rasches Verfestigen (eventuell Erhöhung der Viskosität durch Wasserentzug) unter den besonderen Umge­ bungsbedingungen (Druck, Temperatur aus Reibung), das Bohrrohr in der festen Schale zu verpressen (kritische Erhöhung der Man­ telreibung) und damit zum plötzlichen Rohrstillstand zu führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Ver­ fahren mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, daß ein Rohrstillstand vermieden wird.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Bohrrohr der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf der Außenwand des Bohrrohrs wenigstens eine das Bohrrohr umfassende und weitgehend geschlossene Aufhöhung angebracht ist, deren Dic­ ke kleiner als der verfahrensmäßig bedingte Zwischenraum zwi­ schen Bohrrohr und Erdreich ist.

Vorzugsweise sind mehrere jeweils einen Abstand voneinander aufweisende Aufhöhungen auf dem Bohrrohr angebracht.

In praktischer Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Auf­ höhungen aus aufgeschweißtem Flachstahl mit einer Dicke zwischen 5 und 10 mm.

Im einfachsten Fall können die Aufhöhungen auch aus einer Schweißnaht bestehen.

Eine andere Lösung besteht darin, daß die Aufhöhung durch mindestens einen Bohrrohrabschnitt mit vergrößertem Außendurch­ messer gebildet wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung stellen dar:

Fig. 1 einen Zugpfahl in eingebautem Zustand;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines bekannten doppelwandigen hohlen Bohrrohrs zur Ein­ bringung eines Zugpfahls;

Fig. 3 den Fuß des Bohrrohrs beim Ziehen des Bohr­ rohres;

Fig. 4 ein erfindungsgemäßes, mit Aufhöhungen ver­ sehenes Bohrrohr;

Fig. 5 eine aus Flachstahl ausgeführte Aufhöhung auf dem Bohrrohr.

Fig. 1 zeigt einen in das Erdreich 1 schräg eingebrachten Zugpfahl 2, der am unteren Ende mit einem Bodenkörper 3 versehen worden ist. Um den Verbund zwischen dem Zugpfahl 2 und dem Bo­ denkörper zu verbessern, sind am Zugpfahl mehrere Knaggen 4 an­ gebracht. Nahe dem unteren Ende des Zugpfahls ist ein Anschlage­ lement 5 befestigt. Im Austrittsbereich des Zugpfahls 2 befindet sich im Erdreich 1 eine Auffanggrube 6, die zur Aufnahme des beim Einbringen des Zugpfahls verwendeten Spülgutes und des an­ fallenden Bodens dient.

Fig. 2 zeigt ein Abteuf- und Injektionselement in Form eines doppelwandigen Hohlrohres 7, dessen Ringraum 8 zwei voneinander getrennte Kanäle 9 und 10 enthält, in die ein Injektionsmittel unter hohem Druck eingeführt werden kann. Der Kanal 10 ist mit einer oder mehreren Düsen 11 verbunden, die am geschlossenen un­ teren Ende des Ringraums des Rohres 7 so angeordnet sind, daß aus ihnen das Injektionsmittel etwa in Achsrichtung austritt. Der Kanal ist mit einer oder mehreren Düsen 12 verbunden, die am Mantel des Ringraums nahe dem unteren Ende des Rohres so ange­ ordnet sind, daß aus ihnen das Injektionsmittel etwa in radialer Richtung austritt.

Zunächst wird das Hohlrohr 7 in den Boden eingebracht. Dies kann mit Druckflüssigkeit und/oder unter Zuhilfenahme von Mei­ ßelwerkzeugen erfolgen. Das Spülgut kann innen durch das Rohr oder außen am Rohr durch den verfahrensmäßig bedingten Zwischen­ raum 14 zwischen dem Rohr 7 und dem Erdreich in die Auffanggrube 6 gefördert werden. Der Zugpfahl kann - wie dargestellt - vor dem Abteufen in das Rohr eingesetzt werden, wobei er von dem Rohr über das Anschlagelement 5 mitgenommen wird. Beim Abteufen des Rohres 7 werden vorzugsweise nur die Düsen 11 mit dem Spül­ gut beaufschlagt, wobei als Spülgut Wasser, eine Bentonit- Suspension oder dergl. verwendet wird.

Fig. 3 zeigt den Fuß des Rohres 7 beim Ziehen. Hierbei wird für die Herstellung des Bodenkörpers 3 sowohl durch die stirn­ seitigen Düsen 11 als auch durch die mantelseitige Düse 12 ein Injektionsmittel unter hohem Druck eingepreßt. Die stirnseitigen Düsen sorgen für einen Kern 3' hoher Festigkeit, und über die Manteldüse 12 wird der Durchmesser des Bodenkörpers gesteuert. Die den Stirndüsen 11 und der Manteldüse 12 zugeführten Injekti­ onsmittel können unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Die Wahl des Injektionsmittels richtet sich nach der Beschaffen­ heit des Baugrundes und/oder des Bauwerks und nach der gestell­ ten Aufgabe. Durch Vermischung des über die Manteldüse unter ho­ hem Druck eingebrachten Injektionsmittels mit dem anstehenden Boden entsteht ein verfestigter, homogener Bodenkörper, dessen Durchmesser im wesentlichen vom Injektionsdruck und von der Ziehgeschwindigkeit des Rohres 7 abhängt.

Wie eingangs erwähnt wurde, kann das in dem Zwischenraum 14 zwischen dem Erdreich und dem Bohrer 7 aufsteigende Injektions­ mittel zum Aufbau einer festen Schale führen, die das Bohrrohr zum Stillstand bringt, so daß es weder gedreht noch gezogen wer­ den kann. Dieses schlagartige Festsetzen des Bohrrohres läßt sich auch mit guter Durchspülung des Ringspalts 14 nicht wirksam verhindern.

Gemäß der Erfindung ist nun vorgesehen, daß an geeigneter Stelle am Bohrrohr 7 wenigstens eine das Bodenrohr umfassende und weitgehend geschlossene Aufhöhung angebracht ist. Diese dichtet beim Ziehen des Rohres den kritischen Ringspalt ab, wo­ durch auf einfachste Weise die Rohrblockierung verhindert wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei im Ab­ stand voneinander angeordnete Aufhöhungenen 13 vorgesehen. Die Aufhöhungen können in sich geschlossen oder unterbrochen sein.

Gemäß Fig. 5 bestehen diese Aufhöhungen 13 aus aufgeschweiß­ tem Flachstahl, deren Dicke zwischen 5 und 10 mm beträgt. Im einfachsten Fall können die Aufhöhungen 13 auch durch ringförmi­ ge Schweißnähte gebildet werden.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Aufhöhung durch einen Bohrrohrabschnitt mit vergrößertem Außendurchmesser gebildet wird.

Die Aufhöhungen können auch geteilt und in Achsrichtung ge­ geneinander versetzt sein.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß sich durch die erfin­ dungsgemäße Maßnahme auf einfache Weise mit Sicherheit ein Stillstand beim Ziehen des Rohres 7 verhindern läßt.

Die Erfindung ist nicht auf ein für das Einbringen eines Zugpfahls in den Baugrund verwendetes Bohrrohr beschränkt, son­ dern allgemein für ein für Düsenstrahlinjektionen in den Bau­ grund verwendetes Bohrrohr geeignet.

Claims (6)

1. Für Düsenstrahlinjektionen in den Baugrund verwendetes Bohrrohr, das an seinem unteren Ende mit Düsen versehen ist, durch die beim Drehen des Bohrrohres ein Injektions­ mittel unter hohem Druck nach außen in den anstehenden Bo­ den zur Bildung eines verfestigten Bodenkörpers preßbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenwand des Bohrrohrs (7) wenigstens eine das Bohrrohr umfassende und weitgehend geschlossene Aufhöhung (13) angebracht ist, de­ ren Dicke kleiner als der verfahrensmäßig bedingte Zwi­ schenraum (14) zwischen Bohrrohr (7) und dem Erdreich ist.

2. Bohrrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß meh­ rere, jeweils einen Abstand voneinander aufweisende Aufhö­ hungen (13) auf dem Bohrrohr (7) angebracht sind.

3. Bohrrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhöhungen (13) aus aufgeschweißtem Flachstahl be­ stehen.

4. Bohrrohr nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Flachstahls zwischen 5 und 10 mm beträgt.

5. Bohrrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhöhungen (13) durch Schweißnähte gebildet sind.

6. Bohrrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhöhungen (13) durch mindestens einen Bohrrohrab­ schnitt mit vergrößertem Außendurchmesser gebildet werden.