DE202005020067U1

DE202005020067U1 - Vorrichtung zum Herstellen von Stabilisierungssäulen (STS-Säulen)

Info

Publication number: DE202005020067U1
Application number: DE200520020067
Authority: DE
Original assignee: Keller Holding GmbH
Current assignee: Keller Holding GmbH
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2015-12-23

Abstract

Vorrichtung, insbesondere Bohrvorrichtung, zum Herstellen von Stabilisierungssäulen (STS-Säulen) in einem Untergrund, wobei die Bohrvorrichtung eine zylinderförmige Lanze (10), die an einem freien Ende (12) verschlossen ist, und eine Vorrichtung zum Öffnen der zylinderförmigen Lanze (10) am freien Ende (12) nach dem Abteufen mit Herstellung eines Loches, insbesondere Bohrloches, im Untergrund und während des Ziehens der zylinderförmigen Lanze (10) aus dem Bohrloch aufweist, so dass durch die zylinderförmige Lanze (10) geführtes Füllmittel am freien Ende (12) der zylinderförmigen Lanze (10) in axialer Richtung unter vorbestimmtem Druck in das Loch strömt und dieses auffüllt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Öffnen der zylinderförmigen Lanze (10) am freien Ende (12) ein in Schließrichtung federvorgespanntes Ventil (14, 16, 24) aufweist, welches derart ausgebildet ist, dass es in Abhängigkeit von einem in der zylinderförmigen Lanze (10) herrschenden Druck wahlweise das freie Ende (12) der zylinderförmigen Lanze (10) öffnet oder schließt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere Bohrvorrichtung, zum Herstellen von Stabilisierungssäulen (STS-Säulen) in einem Untergrund, wobei die Vorrichtung eine rylinderförmige Lanze, die an einem freien Ende verschlossen ist, und eine Vorrichtung zum Öffnen der zylinderförmigen Lanze am freien Ende nach dem Abteufen mit Herstellung eines Lochers, insbesondere Bohrloches, im Untergrund und während des Ziehens der zylinderförmigen Lanze aus dem Loch aufweist, so dass durch die zylinderförmige Lanze geführtes Füllmittel am freien Ende der rylinderförmigen Lanze in axialer Richtung unter vorbestimmtem Druck in das Loch strömt und dieses auffüllt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Herstellen eines Loches im Untergrund wird in bekannter Weise die Lanze drehend, drehend-schlagend, schlagend und/oder vibrierend in den Untergrund abgeteuft. Hierbei weist die Lanze ein beim Abteufen führendes Ende bzw. bohrseitiges Ende bzw. abteufseitiges Ende bzw. freies Ende auf, welches in den Untergrund eindringt und Bodenmaterial verdrängt, so dass das Loch entsteht. Dieses beim Abteufen führendes Ende der Lanze wird hierin kurz "freies Ende" genannt.
Zur Verbesserung von nicht tragfähigem Untergrund ist es bekannt, in diesem Untergrund so genannte Stabilisierungssäulen (STS) herzustellen. Dies sind Säulen mit einem Durchmesser von ca. 15 cm bis 30 cm, welche mit einer Füllmasse, wie beispielsweise Mörtel oder Suspension gefüllt sind. Zum Herstellen der Stabilisierungssäulen wird, wie zuvor beschrieben, die zylinderförmige Lanze in den Untergrund abgeteuft, so dass die Lanze das Loch im Boden bzw. Untergrund ausbildet. Beim Ziehen der zylinderförmigen Lanze aus dem Loch strömt Füllmasse in das Loch und füllt dieses gleichzeitig mit dem Ziehen der zylinderförmigen Lanze auf.
Beim Umsetzen der zylinderförmigen Lanze von einer hergestellten Stabilisierungssäule zu einer anderen Stelle, an der eine Stabilisierungssäule zu erzeugen ist, strömt weiterhin Füllmasse aus der zylinderförmigen Lanze aus, wodurch Füllmasse unnötig verbraucht und die Arbeitsebene verschmutzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der o.g. Art derart bzgl. Handhabung und Verbrauch von Füllmasse zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Bei einer Vorrichtung der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorrichtung zum Öffnen der zylinderförmigen Lanze am freien Ende ein in Schließrichtung federvorgespanntes Ventil aufweist, welches derart ausgebildet ist, dass es in Abhängigkeit von einem in der zylinderförmigen Lanze herrschenden Druck wahlweise das freie Ende der zylinderförmigen Lanze öffnet oder schließt.
Dies hat den Vorteil, dass zum Auffüllen eines mit der zylinderförmigen Lanze hergestellten Loches im Boden bzw. Untergrund mit Füllmasse lediglich der Druck in der zylinderförmigen Lanze zum Öffnen eines Auslasses am freien Ende der Lanze erhöht werden muss, wobei zusätzlich der Auslass am freien Ende der Lanze selbsttätig wieder verschlossen und ein unerwünschtes Austreten von Füllmasse aus dem freien Ende der zylinderförmigen Lanze verhindert wird, wenn der Druck in der zylinderförmigen Lanze wieder abgesenkt wird. Beispielsweise beim Umsetzen der zylinderförmigen Lanze von einem bereits erstellten und aufgefüllten Loch an eine neue Stelle, wo ein Loch herzustellen und aufzufüllen ist, kann hierdurch ein unerwünschtes Austreten von Füllmasse aus der zylinderförmigen Lanze verhindert werden. Hierdurch ist ein Verbrauch von Füllmasse reduziert und eine Verschmutzung der Arbeitsebene verhindert.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vorrichtung zum Öffnen der zylinderförmigen Lanze eine in der zylinderförmigen Lanze in einer axialen Führung geführte Schiebehülse auf, welche relativ zum freien Ende der zylinderförmigen Lanze zwischen einer ersten Stellung, in der die Schiebehülse das freie Ende der zylinderförmigen Lanze verschießt, und einer zweiten Stellung, in der das freie Ende der zylinderförmigen Lanze offen ist, axial verschiebbar ist. Hierbei weist die Schiebehülse ein erstes Ende, welches in der ersten Stellung das freie Ende der zylinderförmigen Lanze verschießt, und ein dem ersten Ende in axialer Richtung gegenüberliegendes zweites Ende auf, wobei die Schiebehülse derart in der axialen Führung angeordnet ist, dass diese zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der Schiebehülse angeordnet ist.
Eine federnde Vorspannung auf die Schiebehülse in Schließrichtung erzielt man dadurch, dass eine Feder, insbesondere eine Schraubenfeder, vorgesehen ist, welche sich mit einem ersten Ende an der axialen Führung in der zylinderförmigen Lanze, und mit einem dem ersten Ende in axialer Richtung gegenüberliegenden zweiten Ende an dem zweiten Ende der Schiebehülse abstützt.
Zweckmäßigerweise weist das zweite Ende der Schiebehülse eine radiale Erweiterung auf, an der sich das zweite Ende der Feder abstützt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Schnittansicht, wobei ein freies Ende der Vorrichtung verschlossen ist und
2 die Vorrichtung von 1 in Schnittansicht, wobei ein freies Ende der Vorrichtung geöffnet ist.
Die in den 1 und 2 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, insbesondere Bohrvorrichtung, umfasst eine zylinderförmige Lanze 10 an deren freien Ende 12 eine Schiebehülse 14 angeordnet ist. Diese Schiebehülse 14 weist ein erstes Ende 15 in Form einer Verschlusskrone 16 und ein in axialer Richtung gegenüberliegendes zweites Ende 18 auf, welches mit einer radialen Erweiterung 20 ausgebildet ist. Die Schiebehülse 14 ist zwischen der Verschlusskrone 16, d.h. dem ersten Ende 15, und der radialen Erweiterung 20, d.h. dem zweiten Ende 18, in einer axialen Führung 22 derart geführt, dass die Schiebehülse 14 relativ zum freien Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10 in axialer Richtung zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschiebbar ist. Die 1 zeigt die Schiebehülse 14 in der ersten Stellung, bei der die Verschlusskrone 16 das freie Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10 verschließt, und die 2 zeigt die Schiebehülse 14 in der zweiten Stellung, bei der das freie Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10 offen ist.
Zusätzlich ist eine Schraubenfeder 24 vorgesehen, die sich mit einem ersten Ende 26 an der axialen Führung 22 und mit einem dem ersten Ende 26 in axialer Richtung gegenüberliegenden zweiten Enden 28 an der radialen Erweiterung 20 am zweiten Ende 18 der Schiebehülse 14 abstützt. Die axiale Länge der Schraubenfeder 24 sowie der Schiebehülse 14 ist dabei derart gewählt, dass die Schraubenfeder 24 in der ersten Stellung der Schiebehülse 14 gemäß 1 gegen eine elastische Federkraft zusammen gedrückt ist, so dass die Feder 24 die Schiebehülse 14 in Schließrichtung, d.h. in Richtung der ersten Stellung der Schiebehülse 14, mit Kraft beaufschlagt. Hierdurch ist das freie Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10 verschlossen.
Innerhalb der zylinderförmigen Lanze 10 ist eine Füllmasse, wie beispielsweise Mörtel oder Suspension, geführt. Im Abteufzustand, d.h. während des Abteufens der zylinderförmigen Lanze 10 in einen Boden bzw. Untergrund, wirkt lediglich der hydrostatische Druck dieser Füllmasse innerhalb der zylinderförmigen Lanze 10 auf die Schiebehülse 14. Die Federkraft ist dabei derart gewählt, dass die Feder 24 die Schiebehülse 14 gegen den hydrostatischen Druck der Füllmasse in der ersten Stellung hält, so dass das freie Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10 durch die Verschlusskrone 16 verschlossen bleibt.
Andererseits ist die Feder 24 derart dimensioniert, d.h. die Federkraft der Feder 24 in Schließrichtung derart gewählt, dass ein vorbestimmter Druck der Füllmasse innerhalb der zylinderförmigen Lanze 10 die Schiebehülse 14 in axialer Richtung in die zweite Stellung verschiebt, wie in 2 mit Pfeil 30 angedeutet. Mit anderen Worten kann das freie Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10 mit einem geeigneten Druck der Füllmasse geöffnet werden, so dass Füllmasse aus der zylinderförmigen Lanze 10 in axialer Richtung austreten und das Loch auffüllen kann.
Zweckmäßigerweise wird der Druck der Füllmasse in der zylinderförmigen Lanze 10 niedrig gehalten und die Verschlusskrone 16 verschließt das freie Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10, so lange die zylinderförmige Lanze 10 zum Herstellen eines Loches in den Boden abgeteuft wird. Sobald jedoch die zylinderförmige Lanze 10 wieder aus dem hergestellten Loch gezogen wird, erhöht man den Druck der Füllmasse so weit, dass dieser Druck die Schiebehülse 14 gegen die Kraft der Feder 24 in die zweite Stellung gemäß 2 verschiebt und die Verschlusskrone 16 das freie Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10 frei gibt, d.h. das freie Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10 ist offen und es kann Füllmasse aus dem freien Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10 in axialer Richtung austreten und das Loch auffüllen, so dass die Stabilisierungssäule (Loch gefüllt mit Füllmasse) ausgebildet wird.
Sobald die zylinderförmigen Lanze 10 das obere Ende des Loches erreicht, wird der Druck der Füllmasse in der zylinderförmigen Lanze 10 wieder abgesenkt und die rückstellende Kraft der Feder 24 drückt die Schiebehülse 14 wieder in die erste Stellung gemäß 1, bei der das freie Ende 12 der zylinderförmigen Lanze 10 von der Verschlusskrone 16 verschlossen ist und keine Füllmasse aus der zylinderförmigen Lanze 10 austreten kann. Nun kann ohne ein Austreten von Füllmasse die zylinderförmige Lanze 10 an der nächsten Stelle, an der eine Stabilisierungssäule ausgebildet werden soll, positioniert werden, ohne dass dabei austretende Füllmasse verschwendet wird und diese den Arbeitsbereich verschmutzt.

Claims

Vorrichtung, insbesondere Bohrvorrichtung, zum Herstellen von Stabilisierungssäulen (STS-Säulen) in einem Untergrund, wobei die Bohrvorrichtung eine zylinderförmige Lanze (10), die an einem freien Ende (12) verschlossen ist, und eine Vorrichtung zum Öffnen der zylinderförmigen Lanze (10) am freien Ende (12) nach dem Abteufen mit Herstellung eines Loches, insbesondere Bohrloches, im Untergrund und während des Ziehens der zylinderförmigen Lanze (10) aus dem Bohrloch aufweist, so dass durch die zylinderförmige Lanze (10) geführtes Füllmittel am freien Ende (12) der zylinderförmigen Lanze (10) in axialer Richtung unter vorbestimmtem Druck in das Loch strömt und dieses auffüllt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Öffnen der zylinderförmigen Lanze (10) am freien Ende (12) ein in Schließrichtung federvorgespanntes Ventil (14, 16, 24) aufweist, welches derart ausgebildet ist, dass es in Abhängigkeit von einem in der zylinderförmigen Lanze (10) herrschenden Druck wahlweise das freie Ende (12) der zylinderförmigen Lanze (10) öffnet oder schließt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Öffnen der zylinderförmigen Lanze (10) eine in der rylinderförmigen Lanze (10) in einer axialen Führung (22) geführte Schiebehülse (14) aufweist, welche relativ zum freien Ende (12) der rylinderförmigen Lanze (10) zwischen einer ersten Stellung, in der die Schiebehülse (14) das freie Ende (12) der zylinderförmigen Lanze (10) verschließt, und einer zweiten Stellung, in der das freie Ende (12) der rylinderförmigen Lanze (10) offen ist, axial verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebehülse (14) ein erstes Ende (15, 16) aufweist, welches in der ersten Stellung das freie Ende (12) der zylinderförmigen Lanze (10) verschließt, und ein dem ersten Ende (15, 16) in axialer Richtung gegenüberliegendes zweites Ende (18) aufweist, wobei die Schiebehülse (14) derart in der axialen Führung (22) angeordnet ist, dass diese zwischen dem ersten und dem zweiten Ende (15, 18) der Schiebehülse (14) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (24) vorgesehen ist, welche sich mit einem ersten Ende (26) an der axialen Führung (22) in der zylinderförmigen Lanze (10), und mit einem dem ersten Ende (26) in axialer Richtung gegenüberliegenden zweiten Ende (28) an dem zweiten Ende (18) der Schiebehülse (14) abstützt.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (24) eine Schraubenfeder ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (18) der Schiebehülse (14) eine radiale Erweiterung (20) aufweist, an der sich das zweite Ende (28) der Feder (24) abstützt.