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Die Erfindung betrifft einen Schneckenbohrer zur Herstellung von im Boden gebildeten Bohrpfählen. Die Erfindung betrifft ferner ein Abschlusselement zur Verwendung bei einem Schneckenbohrer gemäß der Erfindung. Die Erfindung betrifft ferner eine Bohranlage, umfassend einen Bohrmotor und einen mit dem Bohrmotor gekoppelten Schneckenbohrer gemäß der Erfindung. Offenbart wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung von im Boden angebrachten Bohrpfählen durch Verwendung eines Schneckenbohrers gemäß der Erfindung.
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Ein Bohrpfahl ist ein im Boden gebildeter Betonpfahl, der als Pfahlfundierung verwendet wird, die relativ hohe Druck- und Zugbelastungen auffangen muss. Das Ausführen von Bohrpfählen verläuft nahezu schwingungsfrei, wodurch es möglich ist, beispielsweise in alten Stadtkernen zu fundamentieren. Das System ist ferner geräuscharm, wobei eine Bewehrung in jeder gewünschten Form möglich ist. Das Herstellen des Bohrpfahls im Boden erfolgt in der Regel mit Hilfe eines motorisierten hohlen Bodenbohrers. Der Bodenbohrer umfasst ein hohles Bohrrohr, das an einer Außenseite optional mit einem Schraubenblatt versehen ist, wobei das hohle Bohrrohr anfänglich an einer Unterseite mit einem losen platten Deckel versehen ist. Ein derartiger Bodenbohrer wird auch als Schneckenbohrer bezeichnet. Während des Gebrauchs wird der Schneckenbohrer auf dem Arbeitsniveau platziert und axial gedreht, während eine Kraft nach unten auf den Schneckenbohrer ausgeübt wird, wodurch ein Pfahlschacht gebildet wird. Beim Erreichen der gewünschten Tiefe wird das hohle Bohrrohr unter Druck mit Betonmörtel (Betonschlamm) gefüllt, wobei der Schneckenbohrer, wohl oder nicht axial drehend, in eine Aufwärtsrichtung gezogen wird. Hierbei wird das Bohrrohr von dem Deckel getrennt, der in dem mit Betonmörtel gefüllten Pfahlschacht zurückbleibt. Eventuell kann eine Bewehrung in dem Pfahlschacht angebracht werden. Durch Aushärten des Betonmörtels entsteht der Bohrpfahl, auch als (Betonmörtel-) Schraubenpfahl bezeichnet, der später, in der Regel nach Fertigstellung der Oberseite des Bohrpfahls, als Fundierungspfahl, insbesondere als Druckpfahl oder Zugpfahl, zur stabilen Unterstützung eines Gebäudes oder Konstruktion verwendet werden kann.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung des bekannten Schneckenbohrers.
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Die Erfindung stellt hierzu einen Schneckenbohrer des eingangs genannten Typs bereit, umfassend: wenigstens ein Bohrrohr, das dazu ausgelegt ist, wenigstens teilweise mit Betonmörtel zur Herstellung eines Bohrpfahls gefüllt zu werden, wobei eine Außenseite des Bohrrohrs optional mit wenigstens einem Schraubenblatt versehen ist, und wenigstens eine schwenkbar mit dem Bohrrohr verbundene Abschlussklappe, wobei die Abschlussklappe schwenkbar ist zwischen einem geschlossenen Zustand, in dem ein unteres offenes Ende des Bohrrohrs im Wesentlichen durch das Abschlusselement abgedichtet ist, und einem geöffneten Zustand, in dem sich wenigstens ein Teil der Abschlussklappe in einem Abstand von dem unteren offenen Ende des Bohrrohrs befindet, wobei wenigstens ein Teil einer von dem Bohrrohr abgewandten Unterseite des Abschlusselements wenigstens teilweise konisch geformt ist, und wobei die wenigstens teilweise konisch geformte Unterseite des Abschlusselements mit wenigstens einer bodentransportierenden Schaufel versehen ist. Ein wichtiger Vorteil des Schneckenbohrers gemäß der Erfindung liegt darin, dass das angepasste schwenkbare Abschlusselement während des gesamten Bohrprozesses permanent mit dem Bohrrohr verbunden bleibt, und deshalb während des Entfernens des Bohrrohrs aus dem Boden ebenfalls aus dem Boden entfernt wird. Die Folge hiervon ist, dass einerseits im Bohrpfahl kein (in der Regel metallisches) Abschlusselement zurückbleibt, was in ökologischer Hinsicht vorteilhaft ist, und andererseits auch, dass das Abschlusselement wieder verwendet werden kann, was in ökonomischer Hinsicht vorteilhaft ist. Außerdem ist das Abschlusselement derart geformt, dass wenigstens ein Teil einer vom Bohrrohr abgewandten Unterseite des Abschlusselements wenigstens teilweise konisch (kegelförmig) geformt ist, und mit einer oder mehreren bodentransportierenden Schaufeln versehen ist, was das Anbringen des Schneckenbohrers im Boden vereinfacht, was in bestimmten härteren Böden eine beträchtliche Energieeinsparung bewirken kann. Im geschlossenen Zustand des Abschlusselements schließt das Abschlusselement das hohle Bohrrohr im Wesentlichen ab, wodurch zu verdrängender Boden um das Bohrrohr geleitet wird, und wodurch verhindert werden kann, dass sich Boden bis in das Bohrrohr hinein verlagert. Das Bohrrohr kann hierbei dazu ausgelegt sein, Boden zu verdrängen (verdichten), doch es ist ebenfalls möglich, das Bohrrohr (praktisch) nicht bodenverdrängend auszuführen. Beim Verlagern des im Boden angebrachten Schneckenbohrers in Aufwärtsrichtung (nach dem Realisieren eines Pfahlschachts) wird der Schneckenbohrer, wohl oder nicht axial drehend, in Aufwärtsrichtung gezogen, wodurch das Abschlusselement automatisch schwenkt und/oder unter dem Druck von in das Bohrrohr gepumptem/gepresstem Betonmörtel in Richtung des geöffneten Zustands schwenkt. Im geöffneten Zustand wird das untere Ende des hohlen Bohrrohrs nicht mehr geschlossen, und wird Betonmörtel, der (über das obere Ende) in das hohle Bohrrohr eingebracht wird, durch das Bohrrohr geleitet und verlässt das Bohrohr anschließend über das untere Ende. Nach dem Entfernen des Schneckenbohrers aus dem Boden wird der Schneckenbohrer einschließlich des Abschlusselements in der Regel relativ schnell vor Ort (wenigstens teilweise) gereinigt, wonach der Schneckenbohrer bereit ist, um einen anderen Bohrpfahl herzustellen. Das Abschlusselement wird auch als Bohrkopf bezeichnet. Unter Betonmörtel wird in dieser Patentschrift auch Schlamm, insbesondere Betonschlamm und Zementschlamm, verstanden. Der realisierte Bohrpfahl ist dazu ausgelegt, als Fundamentierungspfahl zu fungieren, insbesondere als Druckpfahl oder als Zugpfahl, um beispielsweise Gebäude, Brücken und Viadukte zu stützen.
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Die wenigstens eine Schaufel ist vorzugsweise an dem wenigstens teilweise konisch geformten Teil der Unterseite des Abschlusselements angebracht. Die Schaufel erstreckt sich daher vorzugsweise in der Längsrichtung des Schneckenbohrers sowie in der - orthogonal auf der Längsrichtung stehenden - lateralen Richtung des Schneckenbohrers. Vorzugsweise sind die wenigstens eine Schaufel und das wenigstens teilweise konisch geformte Teil der Unterseite des Abschlusselements integral miteinander verbunden. Weiter bevorzugt wird das Abschlusselement aus einem integralen Ganzen (einstückig) herstellt. Das Abschlusselement ist vorzugsweise aus einem gegossenen Metall hergestellt, weiter bevorzugt nodularem Gusseisen. Vorzugsweise ist das konisch geformte Teil der Unterseite des Abschlusselements im Wesentlichen massiv ausgeführt, und weiter bevorzugt ist das Abschlusselement insgesamt im Wesentlichen massiv ausgeführt, um das Abschlusselement so stabil wie möglich ausführen zu können.
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Vorzugsweise ist die wenigstens teilweise konisch geformte Unterseite des Abschlusselements mit mehreren Schaufeln versehen, weiter bevorzugt mit vier Schaufeln. Die Schaufeln sind weiter bevorzugt im Wesentlichen gleichmäßig an dem konisch geformten Teil der Unterseite des Abschlusselements angebracht. Hierbei schließen die Schaufeln miteinander einen gleichen Winkel ein. Die Schaufeln sind in der Regel im Wesentlichen identisch geformt. Daher sind die Schaufeln vorzugsweise rotationssymmetrisch orientiert. Obwohl es denkbar ist, dass die Schaufeln miteinander verbunden sind, beispielsweise in einem zentralen Punkt, wird in der Regel bevorzugt, dass die Schaufeln sich in einem Abstand zueinander befinden. Dies ermöglicht es beispielsweise, einen zentralen Bohrpunkt oder einen zentralen, in Längsrichtung auskragenden Nocken vorzusehen, was das anfängliche Positionieren des Schneckenbohrers auf dem Arbeitsniveau (oder Geländeoberfläche) in der Regel vereinfacht. Um die bodentransportierende Wirkung der einen oder mehreren Schaufeln zu verbessern, wird es in der Regel bevorzugt, dass wenigstens eine Schaufel wenigstens teilweise gekrümmt geformt ist. Vorzugsweise ist hierbei eine konvexe Seite der wenigstens einen gekrümmten Schaufel dazu ausgelegt, Boden (in lateraler Richtung) zu verdrängen. Vorzugsweise erstreckt sich die konvexe Seite der wenigstens einen gekrümmten Schaufel ausgehend von einem zentralen Teil der Unterseite des Abschlusselements in einer Krümmungsrichtung, die bei Betrachtung von einer Unterseite des Schneckenbohrers aus in einem geschlossenen Zustand des Abschlusselements im Wesentlichen mit einer Drehrichtung eines an einer Außenseite des Bohrrohrs optional angebrachten, vorzugsweise im Wesentlichen helixförmigen, Schraubenblatts übereinstimmt. Eine derartige Orientierung relativ zueinander ermöglicht es, während des Schraubens (Bohrens) des Schneckenbohrers im Boden mittels axialer Drehung des Schneckenbohrers die bodentransportierende Wirkung durch die eine oder mehrere Schaufeln durch die konvexe Seite der Schaufeln zu realisieren. In der Regel beträgt der Radius der wenigstens einen gekrümmten Schaufel zwischen 50 und 350 mm. Jede Schaufel kann mit einem Schneidrand versehen sein, um den Bodentransport zu vereinfachen. Falls ein Schneidrand verwendet wird, ist er vorzugsweise an der konvexen Seite der Schaufel vorgesehen.
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Um die Stabilität des Abschlusselements zu vergrößern, kann es vorteilhaft sein, wenn eine von der Unterseite abgewandte Oberseite des Abschlusselements mit wenigstens einer Verstärkungsrippe versehen ist, und vorzugsweise mit mehreren Verstärkungsrippen. Im geschlossenen Zustand des Abschlusselements ist die Oberseite dem unteren Ende des Bohrrohrs zugewandt. Falls mehrere Verstärkungsrippen vorgesehen werden, ist es in der Regel vorteilhaft, wenn sich wenigstens zwei Verstärkungsrippen kreuzen. Die eine oder mehrere Verstärkungsrippen sind vorzugsweise integraler Bestandteil des Abschlusselements. Im geschlossenen Zustand des Abschlusselements werden die eine oder mehrere Verstärkungsrippen vorzugsweise durch das Bohrrohr umschlossen. Die Verstärkungsrippen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein hohles (nichtmassives) und/oder ein dünnwandiges Abschlusselement eingesetzt wird.
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In einer optionalen Ausführungsvariante ist der Durchmesser des Abschlusselements größer als ein Innendurchmesser des Bohrrohrs, und weiter bevorzugt auch größer als ein (regulärer) Außendurchmesser des Bohrrohrs. Auf diese Weise wird das (überdimensionierte) Abschlusselement während des Bohrens des Schneckenbohrers in den Boden gegen die untere Kopfseite des Bohrrohrs gedrückt, was der Stabilität des Abschlusselements und somit des Schneckenbohrers während des Betriebs zu Gute kommt. Vorzugsweise ist der Durchmesser des Abschlusselements kleiner als ein Außendurchmesser des Schraubenblatts. Da in einer derartigen Ausführungsform des Schneckenbohrers gemäß der Erfindung das bodentransportierende (bodenverdrängende) Abschlusselement kleiner ist als der äußere Durchmesser des Schraubenblatts, bleibt in der Regel ein das Abschlusselement umschließender lateraler Raum bestehen, der nützlich zum Verlagern von Boden verwendet werden kann, wenn der Schneckenbohrer im Boden angebracht wird. Diese gelöste, transportierte Bodenmasse kann eventuell anschließend im Boden verdichtet werden, wodurch beim Entfernen des Schneckenbohrers aus einem geformten Pfahlschacht an der Oberfläche (des Arbeitsniveaus) kein oder nahezu kein Boden freigesetzt wird, was von einem praktischen und konstruktiven Standpunkt aus vorteilhaft ist; einerseits, da dies vermeidet, dass substantielle Mengen freigesetzten Bodens abtransportiert werden müssen, und andererseits, da dies den Boden um den zu bildenden Bohrpfahl herum verdichtet, was einen stabilisierenden Effekt auf den Bohrpfahl hat und der Tragfähigkeit des Bohrpfahls zu Gute kommt. Vorzugsweise beträgt der äußere Durchmesser des Abschlusselements zwischen 10 und 25 Zentimeter, weiter bevorzugt zwischen 15 und 20 Zentimeter.
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Das Abschlusselement umfasst vorzugsweise eine erste Befestigungsstruktur, und das Bohrrohr, insbesondere das untere Ende des Bohrrohrs, umfasst vorzugsweise eine zweite Befestigungsstruktur, wobei die erste Befestigungsstruktur und die zweite Befestigungsstruktur schwenkbar miteinander verbunden sind. In der Regel sind die erste Befestigungsstruktur und die zweite Befestigungsstruktur miteinander mittels eines vorzugsweise gesicherten Kopplungsstifts schwenkbar verbunden, der vorzugsweise durch einen Bolzen gebildet ist (in der Regel mittels einer Mutter gesichert). In der Regel ist die erste Befestigungsstruktur und/oder die zweite Befestigungsstruktur mit wenigstens einem Aufnahmeraum zur Aufnahme wenigstens eines Teils des Kopplungsstifts versehen. Es ist übrigens denkbar, dass der Kopplungsstift integraler Bestandteil der ersten Befestigungsstruktur oder der zweiten Befestigungsstruktur ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Kopplungsstift in einer Richtung im Wesentlichen orthogonal (quer) zu einer Längsrichtung (einer Verlagerungsrichtung) des Bohrrohrs. Wenigstens ein Teil der ersten Befestigungsstruktur und wenigstens ein Teil der zweiten Befestigungsstruktur kragen vorzugsweise lateral relativ zum regulären Außendurchmesser des Bohrrohrs aus, was die Befestigung des Abschlusselements an dem Bohrrohr in der Regel vereinfacht.
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Vorzugsweise ist das Abschlusselement mit einem Stabilisierungsnocken versehen, wobei das Bohrrohr vorzugsweise mit einem Aufnahmeraum versehen ist, um im geschlossenen Zustand des Abschlusselements wenigstens einen Teil des Stabilisierungsnockens vorzugsweise formschlüssig aufzunehmen. Vorzugsweise ist der Stabilisierungsnocken an einer Oberseite des Abschlusselements angebracht, wobei sich der Stabilisierungsnocken relativ zur Oberseite in Richtung des Bohrrohrs auskragt. Die Zusammenwirkung des Stabilisierungsnockens und des Aufnahmeraums (oder wenigstens einer den Aufnahmeraum definierenden Umfangswand) sichert (fixiert) das Abschlusselement relativ zum Bohrrohr (in axialer Richtung) während der Verlagerung (Bohren) des Schneckenbohrers nach unten, was die auf die schwenkbare Verbindung zwischen dem Abschlusselement und dem Bohrrohr ausgeübte Belastung verringert, was der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer des Schneckenbohrers, und insbesondere des Abschlusselements, zu Gute kommt. Es ist ferner denkbar, dass ein unteres Ende des Bohrrohrs mit einem Stabilisierungsnocken versehen ist, und dass das Abschlusselement mit einem Aufnahmeraum für den Stabilisierungsnocken versehen ist. Das Vorsehen von mehreren Stabilisierungsnocken und mehreren Aufnahmeräumen ist ebenfalls denkbar, wobei jeder Aufnahmeraum für die Aufnahme wenigstens eines Stabilisierungsnockens ausgelegt ist. Ferner ist es denkbar, dass sowohl das Bohrrohr als auch das Abschlusselement mit wenigstens einem Stabilisierungsnocken versehen ist, und dass sowohl das Abschlusselement als auch das Bohrrohr mit wenigstens einem komplementären Aufnahmeraum versehen ist. Hierdurch erhält man de facto ein Zahnprofil, um das Abschlusselement relativ zum Bohrrohr während des Bohrens des Schneckenbohrers in den Boden gegeneinander zu sichern. Der Stabilisierungsnocken und der Aufnahmeraum sind vorzugsweise in einem Abstand von der schwenkbaren Verbindung positioniert. Weiter bevorzugt ist der Stabilisierungsnocken in einem Abstand von der ersten Befestigungsstruktur positioniert, und der Aufnahmeraum ist in einem Abstand von der zweiten Befestigungsstruktur positioniert.
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Vorzugsweise spannt das untere Ende des Bohrrohrs eine Ebene auf, die im Wesentlichen orthogonal auf einer Längsachse des Bohrrohrs steht. Eine derartige Orientierung des unteren Endes des Bohrrohrs, das auch als Anlagefläche für das Abschlusselement im geschlossenen Zustand fungiert, kommt einer im Wesentlichen homogenen Belastung des Abschlusselements zu Gute, was die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Schneckenbohrers vergrößert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich wenigstens ein Teil einer Außenoberfläche des konisch geformten Teils der Unterseite des Abschlusselements in einer Richtung, die einen Winkel von wenigstens 40 Grad einschließt mit einer durch eine Oberseite des Abschlusselements aufgespannten Fläche. Eine derartige Orientierung des im Wesentlichen konischen Teils des Abschlusselements erleichtert in der Regel die Bohrarbeit des Abschlusselements während des Bohrens des Schneckenbohrers in einem Untergrund. Das wenigstens teilweise konisch geformte Teil der Unterseite des Abschlusselements soll dahingehend interpretiert werden, dass wenigstens ein Teil der Unterseite des Abschlusselements auskragt in eine von der Oberseite abgewandten Richtung, wobei der Durchmesser des (wenigstens eines Teils des) auskragenden Teils in einer von der Oberseite des Abschlusselements abgewandten Richtung abnimmt, vorzugsweise allmählich abnimmt. Es ist daher denkbar, dass nur ein Teil des auskragenden Teils der Unterseite des Abschlusselements im Wesentlichen konisch geformt ist, und dass wenigstens ein übriger Teil des auskragenden Teils beispielsweise einen konstanten Durchmesser hat, oder dass die konische Form abgestumpft ist, wodurch eine kegelstumpfartige Formgebung entsteht.
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Vorzugsweise ist ein unteres Ende des Schraubenblatts mit einem bezüglich des unteren Endes des Bohrrohrs auskragenden Schneidmesser versehen. Wenigstens ein Teil des Schneidmessers ist lateral bezüglich des Abschlusselements im geschlossenen Zustand positioniert. Das Schneidmesser erleichtert in der Regel das Bohren des Schneckenbohrers im Boden.
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Ein typischer Innendurchmesser des Bohrrohrs liegt zwischen 100 und 650 mm. Die Wanddicke des Bohrrohrs liegt in der Regel zwischen 1,5 und 7 Zentimeter.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Abschlusselement zur Verwendung bei einem Schneckenbohrer gemäß der Erfindung.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Bohranlage, umfassend einen Bohrmotor und einen mit dem Bohrmotor gekoppelten Schneckenbohrer gemäß der Erfindung.
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Offenbart wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines im Boden angebrachten Bohrpfahls durch Verwendung eines Schneckenbohrers gemäß der Erfindung, umfassend die Schritte: A) Positionieren des Abschlusselements im geschlossenen Zustand, B) Bohren des Schneckenbohrers in den Boden mittels axialer Drehung, C) optionales Anbringen einer Bewehrung in dem in dem Bohrrohr angebrachten Betonmörtel, D) wenigstens teilweises Befüllen des Bohrrohrs mit Betonmörtel, und E) Entfernen des Schneckenbohrers aus dem Boden, wobei das Abschlusselement von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand verlagert wird, und F) Aushärten Lassen des optional mit einer Bewehrung versehenen Betonmörtels unter Bildung eines Bohrpfahls. Der Schritt C) kann eventuell ausgelassen werden. Wenn der Schritt C) ausgeführt wird, wird der Schritt C) vorzugsweise vor dem Schritt D) ausgeführt. Die Schritte C), D), E) und F) können eventuell gleichzeitig erfolgen. Ferner kann der Schritt C) (falls er ausgeführt wird) nach dem Schritt E) vorgesehen sein. Das axiale Drehen des Schneckenbohrers erfolgt in der Regel mittels eines mit dem Schneckenbohrer gekoppelten Bohrmotors. Die hierbei verwendete Umdrehungszahl des Schneckenbohrers liegt in der Regel unter 35 Umdrehungen pro Minute. Der Druck, der in vertikale Richtung abwärts auf den Schneckenbohrer ausgeübt wird, beträgt in der Regel mehr als circa 10 Tonnen. Während des Schritts B) wird der Schneckenbohrer in der Regel mehr als 5 Meter, und häufig circa 20 Meter in den Boden hineingebohrt. In der Regel transportiert während des Bohrens des Schneckenbohrers in den Boden während Schritt B) wenigstens eine Schaufel, die ein Teil des Abschlusselements ist, Boden in lateraler Richtung. Das Befüllen des Bohrrohrs mit Betonmörtel gemäß Schritt D) erfolgt in der Regel unter Druck, wobei Betonmörtel in das Bohrrohr gepumpt wird. Das Entfernen des Schneckenbohrers aus dem Boden gemäß Schritt E) kann erfolgen, indem der Schneckenbohrer in stillstehendem Zustand (nicht-rotierender Zustand) aus dem geformten Pfahlschacht in aufwärtige Richtung gezogen wird. Es ist allerdings auch denkbar, dass der Schneckenbohrer mittels axialer (Gegen-) Drehung aus dem Boden geschraubt und/oder gezogen wird. Bevorzugt wird der Schneckenbohrer während der Aufwärtsverlagerung oszillierend axial gedreht (d.h. abwechselnde kurzzeitige axiale Drehung des Schneckenbohrers im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn). In der Regel benötigt dieser Schritt E) circa 1 bis 20 Minuten. Während des Verlagerns des Abschlusselements von dem geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand während Schritt E) schwenkt wenigstens ein Teil des Abschlusselements vorzugsweise in eine von dem Bohrrohr abgewandte Richtung. Nach dem Entfernen des Schneckenbohrers aus dem Boden wird der Schneckenbohrer vorzugsweise im unmittelbaren Anschluss und vor Ort (wenigstens teilweise) gereinigt.
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Die Erfindung wird anhand von nicht-beschränkenden Ausführungsbeispielen verdeutlicht werden, die in den nachfolgenden Figuren wiedergegeben sind. Hierin zeigt:
- - 1 eine Seitenansicht eines Schneckenbohrers gemäß der Erfindung,
- - 2 eine Vorderansicht des Schneckenbohrers wie in 1 gezeigt,
- - 3 eine perspektivische Ansicht eines Details des Schneckenbohrers wie in den 1 und 2 gezeigt,
- - 4 eine alternative perspektivische Ansicht des Details des Schneckenbohrers wie in 3 gezeigt,
- - 5 eine Seitenansicht einer Bohranlage im Betrieb mit einem Schneckenbohrer gemäß der Erfindung.
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In den Figuren sind korrespondierende Elemente mit korrespondierenden Bezugszeichen angegeben.
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Die 1 und 2 zeigen eine Seitenansicht beziehungsweise eine Vorderansicht eines Schneckenbohrers 1 gemäß der Erfindung. Der Schneckenbohrer 1 umfasst ein hohles Bohrrohr 2, das im vorliegenden Fall aus mehreren Abschnitten aufgebaut ist. Die verschiedenen Abschnitte können hierbei an den Stirnseiten mittels Gewinden oder anderen Verbindungsmitteln miteinander verbunden sein. Der durch das hohle Bohrrohr 2 eingeschlossene Schacht hat einen Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Bohrrohrs 2, welcher Durchmesser in der Regel zwischen 100 und 650 mm liegt, und kann wenigstens teilweise mit Betonmörtel zur Herstellung eines Bohrpfahls aufgefüllt werden. Die Außenseite des Bohrrohrs 2 ist mit einem Schraubenblatt 3 versehen, dessen unteres Ende 4 mit einem hinsichtlich des unteren Endes 5 des Bohrrohrs auskragenden Schneidmesser 6 versehen ist. Ferner ist am unteren Ende 5 des Bohrrohrs 2 eine Abschlussklappe 7 (auch als Abschlusselement bezeichnet) vorgesehen, die mittels einer ersten und einer zweiten Befestigungsstruktur 8, 9 schwenkbar mit dem Bohrrohr 2 verbunden ist. In der gezeigten Ausführungsform des Schneckenbohrers 1 ist die erste Befestigungsstruktur 8 durch zwei integral mit der Abschlussklappe verbundene Augen oder Aufnahmeräume gebildet, durch die ein Kopplungsstift 10 wie zum Beispiel ein Bolzen geführt ist. Der Kopplungsstift 10 ist ferner durch ein integral mit dem Bohrrohr verbundenes Auge oder Aufnahmeraum geführt, welches als zweite Befestigungsstruktur 9 dient. Die Kombination von Befestigungsstrukturen 8, 9 und Kopplungsstift 10 bildet hierdurch ein Scharnier, weswegen die Abschlussklappe 7 hinsichtlich des Bohrrohrs 2 rotieren (schwenken) kann. In der gezeigten geschlossenen Position der Abschlussklappe 7 liegt die Abschlussklappe 7 am unteren Ende 5 des Bohrrohrs 2 an, welches Ende daher als Anlagefläche für die Abschlussklappe 7 fingiert. Die genannte Anlagefläche steht im Wesentlichen orthogonal auf einer Längsachse 11 des Bohrrohrs. Die Unterseite des Abschlusselements 7 ist kegelartig geformt und mit mehreren bodentransportierenden Schaufeln 12 versehen, die in den nachfolgenden Figuren näher beschrieben werden. Die kegelförmige Unterseite der Abschlussklappe 7 umfasst ferner ein zentrales Teil, das mit einem axial auskragenden Nocken 13 versehen ist. Das Abschlusselement 7 ist aus Gründen der Stabilität vorzugweise in seiner Gesamtheit im Wesentlichen massiv ausgeführt und kann an der Oberseite mit einer oder mehreren Verstärkungsrippen (nicht gezeigt) versehen sein.
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Die 3 und 4 zeigen eine perspektivische Ansicht eines Details, und insbesondere die Abschlussklappe 7 des Schneckenbohrers 2 wie in den 1 und 2 gezeigt, wobei die Abschlussklappe 7 in 3 im geöffneten Zustand und in 4 im geschlossenen Zustand wiedergegeben ist. Wiederum ist zu sehen, dass die Abschlussklappe 7 schwenkbar mit dem Bohrrohr 2 des Schneckenbohrers 1 verbunden ist. In der gezeigten Ausführungsform des Schneckenbohrers 1 umfasst die Abschlussklappe 7 vier gekrümmte Schaufeln 12. Diese Schaufeln 12 erstrecken sich ausgehend von einem zentralen Teil der Unterseite der Abschlussklappe 7 in einer Krümmungsrichtung, die im Wesentlichen mit der Drehrichtung des an der Außenseite des Bohrrohrs 2 angebrachten helixförmigen Schraubenblatts 3 übereinstimmt, betrachtet von einer Unterseite des Schneckenbohrers 1 aus. Das zentrale Teil der Unterseite der Abschlussklappe 7 ist mit einem axial auskragenden Nocken 13 versehen. Ferner ist auf der Oberseite der Abschlussklappe 7 gegenüberliegend dem Scharnier 14, mit dem die Abschlussklappe 7 mit dem Bohrrohr verbunden ist, ein Stabilisierungsnocken 15 angebracht, der im geschlossenen Zustand der Abschlussklappe 7 aufgenommen ist in einem in dem Bohrrohr 2 vorgesehenen Aufnahmeraum 16. Hierzu kragt der Stabilisierungsnocken 15 relativ zur Oberseite der Abschlussklappe 7 in Richtung des Bohrrohrs 2 aus. Schließlich zeigen die Figuren, dass das untere Ende 4 des Schraubenblatts 3 versehen ist mit einem Schneidmesser 6, welches relativ zum unteren Ende 5 des Bohrrohrs 2 auskragt, welches Schneidmesser 6 relativ zur Abschlussklappe 7 im geschlossenen Zustand der Abschlussklappe 7 lateral positioniert ist.
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5 zeigt eine Seitenansicht einer Bohranlage 20 im Betrieb mit einem Schneckenbohrer 21 gemäß der Erfindung. Der Schneckenbohrer 21 kann beispielsweise durch den in den 1 bis 4 gezeigten Schneckenbohrer 1 gebildet sein, wobei das (bodentransportierende) Schraubenblatt 3 optional weggelassen werden kann. Die Bohranlage 20 umfasst einen Mast 22, an dem ein Rahmen 25 mittels Kabeln 24 aufgehängt ist, die über einen Flaschenzug 23 geführt sind. Der Rahmen 25 unterstützt einen Bohrmotor 26, durch den der Schneckenbohrer 21 angetrieben und mittels einer axialen Drehung in den Boden 27 getrieben werden kann. Hierdurch wird ein Schacht 31 gebildet. Die konische Abschlussklappe 28, die mit bodentransportierenden Schaufeln versehen ist, ist an der Unterseite des Schneckenbohrers 21 vorgesehen und dient dazu, Boden in lateraler Richtung zu verdrängen, wodurch das Einbringen des Schneckenbohrers 21 in den Boden 27 erleichtert wird. Sobald der Schneckenbohrer 21 die gewünschte Tiefe erreicht hat, wird das Bohrrohr 29 des Schneckenbohrers 21 in der Regel wenigstens teilweise mit Betonmörtel befüllt. Hierzu wird der Betonmörtel über eine Zufuhrleitung 30 und/oder über einen (nicht gezeigten) Betonkübel über die Oberseite des Schneckenbohrers 21 in das Bohrrohr 29 eingebracht. Im Anschluss an oder vor dem Befüllen des Bohrrohrs 29 mit Betonmörtel kann optional eine Bewehrung (nicht gezeigt) in dem Bohrrohr 29 angebracht werden. Der Prozess des Anbringens des Fundierungspfahls im Boden 27 wird beendet, indem der Schneckenbohrer 21 aus dem Boden 27 hochgehievt wird. Hierbei wird die Abschlussklappe 28 vom geschlossenen Zustand in den geöffneten Zustand verlagert, wodurch der Betonmörtel in dem gebohrten Schacht 31 zurück bleibt, während die Abschlussklappe 28 zusammen mit dem Bohrrohr 29 aus dem Schacht 31 entfernt wird.
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Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die hier wiedergegebenen und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass im Rahmen der beigefügten Ansprüche zahlreiche Varianten möglich sind, die für den Fachmann auf diesem Gebiet auf der Hand liegen. Hierbei ist es denkbar, dass verschiedene erfinderische Konzepte und/oder technische Maßnahmen der oben beschriebenen Ausführungsvarianten vollständig oder teilweise kombiniert werden können, ohne hierbei den in den beigefügten Ansprüchen beschriebenen Erfindungsgedanken zu verlassen.
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Mit dem in dieser Patentschrift verwendeten Verb „umfassen“ und Konjugationen hiervon wird nicht nur „umfassen“ verstanden, sondern werden auch die Ausdrücke „enthalten“, „im Wesentlichen bestehen“, „gebildet durch“ und Konjugationen hiervon verstanden.
