DE2148113A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Erdschlitzen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Erdschlitzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Erdschlitzen, die insbesondere zur Schsffung von Drainagekörpern, unterirdischen Dichtungs-, Stit-, Seintz- oder Grändungswänden, fLir Zwecke der Gewin@ung von Bodensch@tzen oder zur Aufnahme tiefverlegter Rohrleitungen u.ä. geelgnet sind, durch in Abschnitten von mehreren Metern Lange mit vertikaler Vortriebsrichtung erfolgenden Abbau des anstehenden Bodens oder Minerals bei hydraulisoher Stiitsun*" der Schlitzwandungen.
• Nach bekannten Vorschlägen werden derartige Schlitzabschnitte mit schlagend oder drehend arbeitenden Bohrwerkzeugen bei kontinuierlicher Bohrgutförderung durch das Abtragen von horizontalen Scheiben oder durch Aneinanderreihung von vertikalen Bohrungen hergestellt0 Bei Anwendun dieser Verfahrensarten ist in Lockergesteinen keine ausreichend hohe Schlitzleistung möglich, da mit den verendeten Bohrwerkzeugen nur eine kleine Bodenfläche unmittelbar bearbeitet werden kann.
• Es ist auch bekannt, Schlitzabschnitte durch vertikales Bohren bei kontinuierlicher Bohrkleinabsaugung mittels eines Aggregates herzustellen, welches im wesentlichen aus mehreren starr miteinander verbundenen Bohrturbinen und einer hinter diesen angeordneten, in einem Führungsstück endenden Absaugleitung besteht. Mit diesem Aggregat kann gegenüber dem Aneinanderreihen von einzelnen Bohrungen eine höhere Schlitzleistung als Folge der in Verbindung mit einer ständigen Bohrgutförderung vorgenommenen Ver größerung der unmittelbar bearbeiteten Bodenfläche erzielt werden0 Dies wird aber durch einen verhältnismäßig hohen maschinellen Aufwand erreicht, da eine Vielzahl von Bohrturbinen samt Spülgestänge und Energiezuleitungen notwendig ist. Weitere Nachteile bestehen darin, daß die mit dem Aggregat herstellbare Länge eines Schlitzabsc-lnittes durch die nacheilende Absaugung stark beschränkt ist und von den Bohrturbinen an den Schlitzstößen überflüssige Hohlräume geschaffen werden.
• Weiterhin ist das Ausheben von Schlitzabschnitten mit Greifern üblich, wobei bekanntlich das zum Lösen des Aushubmaterials verwendete Werkzeug gleichzeitig als Gefäß fiir dessen Transport nach über Tage dient. Hierdurch bedingt entstehen Totzeiten, welche mit zunehmender Tiefe die Sctllitzleiseung immer starker vermindern, so daß dieses Verfahren fr tiefe Schlitze wenig geeignet ist, Die Erfindung bezweckt die Ausarbeitung eines Verfahrens und die Sntwicklung einer Vorrichtung, die sich zur Herstellung sehr tiefer Schlitze in vorzugsweise Lockergesteinen eignen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine kontinuierliche Förderung des Aushubmaterials unabhängig von der Schlitztiefe, eine günstige Anordnung der Fördereinrichtung, die unmittelbare Bearbeitung einer großen Bodenfläche sowie die Herstellung von -Schlitzstößen, welche frei von überflüssigen Einschnitten sind, bei einem geringen maschinellen Aufwand gewährleisten.
• Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß ständig oder mit kurzen Unterbrechungen das Aushubmaterial von der gesamten Sohle eines Schlitzabschnittes abgeschürft und zu dessen Mitte transportiert sowie von dort nach über Tage abgesaugt. Vor dem Absaugen erfolgt vorzugsweise eine intensive Durchmischung des Aushubmaterial90 Sein Transport zur Mitte eines Schlitzabschnittes kann durch Schürforgane und /oder die Spülung bewirkt werden0 Eine vorteilhafte Anwendung des Verfahrens besteht in der gleichzeitigen Herstellung mehrerer benachbarter Schlitzabschnitte, Die Erfindung beinhaltet des weiteren eine Vorrichtung, welche im wesentlichen aus einer in Lagern gehaltenen und auf einem drehbaren, mit vorzugsweise einer Saugöffnung versehenen Bohrstrang sitzenden Hülse besteht, an der zwei durch Antriebsmittel vertikal verschwenkbare und mit Schürforganen ausgestattete Grabarme gelenkig befestigt sind.
• Vorzugsweise sind die Saugöffnung des Bohrstranges in Höhe der niedrigsten Arbeitsstellung der Schürforgane angeordnet und Mischrippen in der Nähe der Saugöffnung vorzesehen. Die Mischrippen begrenzen der Saugöffnung vorgelagerte Kammern, deren Durchlaß regelmäßig kleiner ist als der des Bohrstranges. Nach einer bevorzugten Ausführung besitzt die Vorrichtung ein unterhalb der Saugöffnung angeordnetes Führungsstück, das ein Flügelbohrer sein kann. Vorteilhafterweise ist der mit der Saugöff nung versehene Endteil des Bohrstranges mit den Mischrippen und dem Flfigelbohrer zu einer Baueinheit zusammengefaßt.
• Die Grabarme sind bevorzugt zueinander abgewinkelt und können beiderseitig mit Distanzscheiben versehen sein.
• Darüber hinaus können die Grabarme eine geschlossene Oberfläche aufweisen und/oder an ihren den Schlitzstößen zugewandten Seiten elastische Profilerweiterungen besitzen.
• hine gegenseitige mechanische Zwangsführung der Grabarme wird erreicht, wenn auf der Hülse Führungsbahnen für zwei Kulissensteine vorgesehen werden, an welchen mit den Grabarmen gelenkig verbundene Gestänge angelenkt sind.
• Die Vorrichtung kann mit Schiirforganen in Form von Rollenmeißelkörpern, Schaufeln, Reißzähnen und/oder Kratzern ausgerüstet sein. Nach einer bevorzugten Ausführung laufen die Grabarme in Gabelstücken aus, an denen jeweils ein durch Gelenke in Verbindung mit Langlöchern begrenzt drehbarer KiDDkratzer befestigt ist. Dieser besteht aus zwei dreieckförmigen Wangenblechen, welche durch an ihren Basisseiten angebrachte auseinanderstrebende Schneiden verbunden sind. Das untere Gabelstück jedes Grabarmes sowie die Wangenbleche und Schneiden des an ihm befestigten KiPpkratzern sind so ausgebildet und angeordnet, daß zwischen ihnen eine Durchtrittsöffnung für die Spülung vorhanden ist.
• Die Grabarme sind bevorzugt durch Seil züge oder Hydraulik zylinder angetrieben. Bei Verwendung von Hydraulikzylindern sind diese vorteilhafterweise mit dem unteren Teil der Hülse sowie mit den Grabarmen in der Nähe von deren Abwinkelung durch Gelenke verbunden. Wenn die Vorrichtung mit der beschriebenen gegenseitigen Zwangsführung der Grabarme ausgestattet ist, sind die mit der Hülse gelen-I-ig verbundenen Hydraulikzylinder dagegen bevorzugt an den Kulissensteinen angelenkt.
• Zum Abstützen der Hülse genen Querkräfte kann eine srezielle Einrichtung vorgesehen sein. Diese besteht aus einem oberhalb der Grabermbefestigung auf der Hülse sitzenden, in Längsführungen auf dieser verschiebbaren Rin; mit in diametraler Anordnung starr befestigten Spreizen, die lnngenmäLig und/oder in der Brenne veränderbar sind0 Die Veränderung der Länge und/oder Breite der Spreizen erfolgt vorzugsweise mit Hilfe von Hydraulikzylinder. Um die Befestigungstellen der Spreizen am Ring zu entlasten, kann jede Spreize mit einem Halte seil versehen sein, Die Hydraulikzylinder besitzen Druckmittelleitungen, welche @ bevorzugt im unteren Teil flexibel und im oberen Teil starr ausgeführt sind. Diese beiden Teile der Leitungen sini durch ein Zwischenstück verbunden, das am oberen Teil der Hülse befestigt ist. Die starren Teile der Druckmittelleitung können gebündelt und in Ab-@chnitten, die denen des Bohrstranges entsprechen, verlängerbar sein.
• Die Erfindung ermöglicht es, mit einem relativ geringen masch@nellen Aufwand sehr tiefe Schlitze in vorzugsweise Lockergesteinen herzustellen, da über Tage außer einem @eneu@ nur Einrichtungen zum Antrieb des Spülungskreislaufen und der Schürfvorrichtung - wie sie beispielsweise ein übliches Linkssüpülbohrgerät bezitzt - notwendig sind und dic Vertiefen des Aushubraumes im wesentlichen nu@ eine Verlängerung des Saugstranges und der Energie-@@führungsleitungen erfordert. Die mittige Anordnung der Absa@@@ng und der gesteuerte Transport des Aushubmaterials zu dieser hin ermöglichen eine bedeutende Verlängerung der Schlitzabschmitte gegenüber dem mit Bohrturbinen ausgestatteten Aggregat. Weiterhin ist die unmittelbare Be@@beitung einer großen Bodenfläche gewührleis tet, weil ständig oder mit kuzen Unterbrechungen auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten eines Saugstranges von der gesamten Sohle des herzustellenden Abschnittes Aushubmaterial abgeschürft wird. Hierdach fäll unabhängig von der Schlitztiefe insbesondere in Lockergesteinen gelöstes Material in großer Menge an, so daß bei Einsatz leistungsfähiger Saugantriebs eine außerordentlich hohe Schlitzleistung erzielt werden kann.
• Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden0 In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Fig. 1 s die Herstellung eines Schlitzabachnittes in Seitenansicht, Fig. 2 : die Draufsicht eines in Abschnitten hergestellten Erdschlitzes für eine unterirdische Wand, Fig. 3 t eine Schlitzvorrichtung in Seitenansicht, Fig. 4 : den Querschnitt eines mit Profilerweiterungen versehenen Grabarmes, Fig. 5 : eine Schlitzvorrichtung mit einer gegenseitigen mechanischen Zwangsführung der Grabarme in Seitenansicht, Fig. 6 s einen Kippkratzer im Längsschnitt, Fig.7 : einen Kippkratzer in Vorderansicht.
• In Fig. 1 ist eine mittels des Saugbohrgerrites 1 betriebene Schlitzvorrichtung 2 während der Entfernung des Erdbodens aus dem Schlitzabschnitt 3c dargestellt0 Die vorher zwischen den Bohrpfählen 4a; 4b; 4c aus gewobenen Schlitzabschnitte 3a; 3b sind bereits mit den zur Herstellung einer unterirdischen Wand vorgesehenen Baustoffen oder Elementen verfüllt0 Bei der ausgevählten Technologie werden im Vorlauf Bohrpfähle mit einem Durchmesser, der größer als die Breite des Schlitzes bzw. der Schlitzwand ist, hergestellt (Fig. 2). An diesen Bohrpfählen ist zweckmäßigerweise die Schlitzvorrichtung 2 mittels der Längsspreizen 5 gegen auftretende Querkräfte abgestützt.
• Fig. 3 zeigt; die Schlitzvorrichtung 2, deren zentraler Teil die Hülse 6 ist. An ihr sind die Grabarme 7 und die mit diesem durch Gelenke 8 verbundenen Hydraulikuylinder 9 gelenkig befestigt. Die Hülse 6 wird in den Lagern 10a; 1Ob gehalten und sitzt auf dem drehbaren, mit der Saugöffnung 11 versehenen Bohrstrang 12. Die Saugöffnung 11 ist von den Mischrippen 12 umgeben. Diese sind Bestandteile des Flügelbohrers 14, welcher eine zur Führung der Vorrichtung dienende Vorbohrung herstellt. Die Mischrippen 13 begrenzen zwecks Vermeidung von Überschiittungen der Saugöffnung 11 mindestens vier dieser vorgelagerte Kammern.
• Die Grabarme 7 sind zueinander abgewinkelt und besitzen an den Abwinkelungen beiderseitig Distanzscheiben 15.
• Zur Erreichung des Gleichlaufes der Grabarme 7 kann die in Fig. 5 dargestellte mechanische Zwangsführung angebracht werden0 Diese besteht aus den auf der Hülse 6 vorgesehenen Führungsbahnen 16 für die beiden Kulissensteine 17 sowie den mit den Grabarmen 7 und den Kulissensteinen 17 gelenkig verbundenen Gestängen 18. Vorteilhafterweise werden bei Anwendung dieser Zwangsführung die Hydraulikzylinder 9 jeweils an einem der Kulissensteine 17 und der Hülse 6 angelenkt Wie in Fig. 6 und Fig. 7 dargestellt ist, laufen die Grabarme 7 in Gabelstücken aus, an denen mittels der Gelenke 19 in Verbindung mit den Langlöchern 20 die Kippkratzer 21 begrenzt drehbar befestigt sind. Die Kippkratzer 21 bestehen aus den beiden dreieckfdr'migen Wangenblechen 22, welche durch die an ihren Basisseiten angebrachten Schneiden 23 verbunden sind. Über den Schneiden 23 befindet sich die Durchtrittsöffnung 24 für die Spülung.
• Während der Herstellung eines Schlitzabschnittes werden durch das Aus- bzw. Einfahren der Hydraulikzylinder 9 die Grabarme 7 vom Bohrstrang 12 weg oder auf diesen zu verschwenkt. Als Folge dieser Bewegungen und des Nachlassens des Bohrstranges 12 schürfen die Kippkratzer 21 ifl beiden Bewegungsrichtungen einen Span von der Schlitssohle 25 ab. Die Kippkratzer 21 stehen hierbei jeweils nur mit einer der Schneiden 23 i Eingriff, während die andere durch den Spandruck soweit ausgehoben ist, wie es die Langlöcher 20 zulassen. Der Transport des gelösten Materials zur Saugöffnung 11 erfolgt hauptsächlich durch das Zueinanderschs7enken der Grabarme 7 und wird in beiden Arbeitarichtungen durch den Spülstrom zumindest unterstützt, da dieser entlnng der Schlitzsohle 25 und durch die Durchtrittsöffnungen 24 der Kippkratzer 21 gelenkt ist0 Eine solche Wirkung wird erzielt, weil die Grabarme 7 so ausgebildet sind, daß sie den Schlitz in der Breite nahezu ausfüllen. Zu diesem Zweck besitzen sie eine geschlossene Oberfläche und sind bei breiten Schlitzen außerdem mit seitlich angebrachten elastischen Profilerweiterungen 26 versehen, wie in Figo 4 gezeigt ist0 Das gelöste und zur Mitte des Schlitzabschnittes transportierte Material wird durch die rotierenden Mischrippen 13 weitgehend homogenisiert und dann durch den Bohrstrang 12 abgesaugt.
• Um ein gerichtetes Arbeiten der Schlitzvorrichtung 2 zu gewährleisten, sind außer den Distanzscheiben 15 Spreizeinrichtungen vorgesehen. Letztere bestehen aus einem oberhalb der Grabarmbefestigung 27 auf der Hülse 6 sitzenden, auf dieser in Längsführungen 28 verschiebbaren Ring 29 mit in diametraler Anordnung starr befestigten Längsspreizen 5 oder Querspreizen 3Oo Beim Vortreiben eines Schlitzabscimittes werden die Spreizen in Intervallen vom Anschlag 31b zum Anschlag 31a nachgesetzt. Wenn die Arretierung der Spreizen gelöst ist, erfolgt ihr Absenken mittels der Halteseile 32o Die Druckmittelleitungen 33 sind im unteren Teil flexibel und im oberen Teil starr ausgeführt. Diese beiden Teile der Leitungen werden durch das am oberen Teil der Hülse 6 befestigte Zwi3chenscück 34 miteinander verbunden. Die starren Teile der Druckmittelleitungen 33 sind gebündelt nach über Tage bis zur Halterung 35 geführt und dort an das Hydrauliksystem des Saugbohrgerites 1 angeschlossen.

Claims (25)

Patent ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen von Brdachlitzen, die insbesondere zur Schaffung von Drainagekörpern, unterirdischein Dichtungs-, Stütz-, Schutz- oder Gründungswänden, für Zwecke der Gewinnung von Bodenschätzen oder zur Aufnahme tiefverlegter Rohrleitungen u.ä. geeignet sind, durch in Abschnitten von mehreren Metern Länge mit vertikaler Vortriebsrichtung erfolgenden Abbau des anstehenden Bodens oder Minerals bei hydraulischer Stützung der Schlitzwandungen, dadurch gekennzeichnet, daß ständig oder mit kurzen Unterbrechungen das Aushubmaterial von der gesamten Sohle eines Schlitzabachnittes abgeschürft, zu dessen Mitte transportiert und von dort nach über Tage abgeaaugt wird.

20 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß vor dem Absaugen eine intensive Durchmischung des Aushubmateriale erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transport des Aushubmaterials zur Mitte eines Schlitzabachnittes durch Schürforgane (21) und/oder die Spülung bewirkt wird.

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mehrere benachbarte Schlitzabachnitte hergestellt werden

5. Vorrichtung zum Herstellen von Erdschlitzabschnitten durch mit vertikaler Vortriebsrichtung erfolgenden Abbau des qnstehenden Bodens oder minerals bei hydraulischer Stützung der Schlitzwandungen, gekennzeichnet durch eine in Lagern(lOa; 10b) gehaltene und auf einem drehbaren mit vorzugsweise einer Saugöffnung (11) versehenen Bohrstrang (12) sitzende Hülse (6), an der zwei durch Antriebamittel (9) vertikal verschwenkbare und mit Schürforganen (21) ausgestattete Grabarme (7) gelenkig befestigt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugöffnung (11) in Höhe der niedrigsten Arbeitsstellung der Schürforgane (21) angeordnet ist,

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Saugöffnung (11) Mischrippen (13) vorgesehen sind0

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischrippen (13) der Saugöffnung (11) vorgelagerte Kammern begrenzen, deren jeweiliger Durchlaß regelmäßig kleiner ist als der des Bohrstranges (12).

9. Vorrichtung nacn Anspruch 5 bis 7, gekennzeichnet durch ein unterhalb der Saugöffnung (11) angeordnetes Führungsstück.

10. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungsstück ein Flügelbohrer (14) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet1 daß der mit der Saugöffnung (11) versehene Endteil des Bohratranges (12 ) die Mischrippen (13> und der Flügelbohrer (14) zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind,

12. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Grabarme (7) zueinander abgewinkelt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 12, gekennzeichnet durch an den Grabarmen (7) beiderseitig befestigte Distanzscheiben (15).

14. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Grabarme (7) eine geschlossene Oberfläche aufweisen und/oder an ihren den Schlitzstößen zugewandten Seiten elastische Profilerweiterungen (26) angebracht sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 12, gekennzeichnet durch auf der Hülse (6) vorgesehene Führungsbahnen (16) für zwei Kulissensteine (17), an welchen mit den Grabarmen (7) gelenkig verbundene Gestänge (18) angelenkt sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Schürforgane in Sorm von Rollenmeißelkörpern, Schaufeln, Reißzähnen und/oder Kratzern.

17. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Grabarme (7) in Gabelstücken auslaufen, an denen jeweils ein durch Gelenke (19) in Verbindung mit Langlöchern (20) begrenzt drehbarer Kippkratzer (21) befestigt ist, welcher aus zwei dreieckförmigen Wangenblechen (22) beseht, die durch an ihren Basisseiten angebrachte auseinanderstrebende Schneiden (23) verbunden sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß Gabelstück, Wangenbleche (22) und Schneiden (23) einen Spülungsdurchtritt (24) begrenzen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Grabarme (7) durch Seilzüge oder Hydraulikzylinder (9) angetrieben sind,

20. Vorrichtung nach Anspruch 5, 12 und 19, gekennzeichnet durch am unteren Teil der Hülse (6) sowie in der Nähe der Abwinkelung der Grabarme (7) angelenkte Hydraulikzylinder (9)0

21. Vorrichtung nach Anspruch 5, 12, 15 und 19, gekennzeichnet durch mit der Hülse (6) und den Kulissensteinen (17) gelenkig verbundene Hydraulikzylinder (9).

22. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen oberhalb der Grabarmbefestigung (27) auf der Hülse (6) sitzenden, auf dieser in Längsführungen (28) verschiebbaren Ring (29) mit in diametraler Anordnung starr befestigten Spreizen (5; 30) die längenmäßig und/oder in der Breite veränderbar sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge und/oder die Breite der Spreizen (5; 30) durch Hydraulikzylinder veränderbar ist,

24. Vorrichtung nach Anspruch 5, 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spreize (5; 30) ein Halteseil (32) besitzt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 5, 19 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil flexible und im oberen Teil starre Druckmittelleitungen (33) der Hydraulikzylinder vorgesehen sind, deren Teile durch ein Zwischenstück (34) verbunden sind, welchea am oberen Teil der Hülse (6) befestigt ist.

26o Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die starren Teile der Druckmittelleitungen (33) gebündelt und in Abschnitten, die denen des Bohrstranges (12) entsprechen, verlängerbar sind,