DE2449296A1 - Verfahren und vorrichtung zum einfuehren eines rohrfoermigen bauelements in eine bodenformation - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum einfuehren eines rohrfoermigen bauelements in eine bodenformation

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DE2449296A1 DE19742449296 DE2449296A DE2449296A1 DE 2449296 A1 DE2449296 A1 DE 2449296A1 DE 19742449296 DE19742449296 DE 19742449296 DE 2449296 A DE2449296 A DE 2449296A DE 2449296 A1 DE2449296 A1 DE 2449296A1
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Description

■ 25 981/2
DR. ING. E. HOFFMANN DIPL·. (NG. W. FAIl,K · OR. KER. NAT. K. HOFFMANN
FATKNTANWALTE
D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087 2449296
Gustaf H§kan Oskar Wibom . Lidingo / Schweden
Verfahren und Vo ι richtung zum Einführen eines rohrförmigen Bauelements in eine Bodenformation
Die Erfindung bezieht üiuh auf ein Verfahren aiii <;lne Vorrichtung zum Einführen ein-ss rohrförmigen Bauelements, 2.rt eines Fu-tterrohrs, Bohrrohrs oder eines Schalungsrohrs zum Betonieren, in eine.Grund- oder Bodenformation, die Fels enthalten kann.
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-ι-
Bekannte Verfahren und Vorrichtungaifür diesen Zweck sind z.B. in der DT-PS 697 025, der DT-OS 1 484 4l5, der US-PS 907 854 und der SW-OS 338 017 beschrieben. Diese bekannten Verfahren und Vorrichtungen sind jedoch nicht ausreichend effektiv, insbesondere wenn das Bauelement in eine B1elsformation einzuführen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, große Bauelemente verhältnismäßig leicht in einu gewünschte Tiefe einzuführen, auch wann es sich um felsigen Boden handelt.
Vorteilhaft ist dabei, daf3 das rohrförmige Element selbst als eine Art Bohrer wirkt, wobei jedoch der Boden vorher durch Bohren vorbereitet wird, und zwar möglicherweise durch ein Schlagbohrgerät für Fels.
Dies wird durch das oben b^^ehriebene Verfahren erreicht durch folgende Arbeit-Hür:hrn.-te: Bohren der Iformation .vor einer Schneidkante am rohrförmigen Bauelement und Bewegen des rohrförmigen Bauelements Ln einer kombinierten Dreh- und Axialbewegung zu.·η kintruibon der Schneidkante in die gebohrte Zone.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durchgeführt mit einer Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch eine Bohrmaschine mit einer Zuführvorrichtung, eine Schneidkante an ^Lric-m Ende des Bauelements, eine Führungseinrichtung für den Bohrer im Bereich dc-r Schneidkante und eine Einrichtung /,um Drehen und axialen Vorschieben des Bauelement.-;, wobei die Schneidkante eine Schulter am Bauelement ist und die Steuereinrichtung für den Bohrer in der Auskleidung des Bauelements oder in ihrer Nähe angebracht ist.
Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß das wiederholte Bohren und Eintreiben der Schneidkante stufen-
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weise ausgeführt werden kann und/oder der Bohrer auch während des Eintreibens der Schneidkante in die gebohrte Zone gedreht werden kann, um so das Bauelement in mehr oder weniger kontinuierliche^ Betriebsweise einzuführen.
Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird das Führen oder Steuern des Bohrers am unteren Ende der Auskleidungs- oder Mantelfläche des Bauelements bevorzugt. Der Bohrer kann entweder durch wenigstens das untere Ende der Auskleidungsfläche oder auch innerhalb des Bauelements geführt sein, wobei eine Bohrspitze vorgesehen sein sollte, deren äußere Peripherie mit der des Bauelements wenigstens übereinstimmt oder sich vorzugsweise etwas darüber erstreckt,
Die Erfindung kann vorteilhaft dazu verwendet werden, Bauelemente in eine gewünschte Tiefe zu senken, und zwar insbesondere in rolligem Boden oder Fels, wobei in der Regel beim Einsenken von zylindrischen Bauelementen, insbesondere solchen von mehr als 300 mm Durchmesser große Schwierigkeiten auftreten. Die Erfindung kann aber auch zum schrägen oder horizontalen Einführen von Bauelementen in eine Bodenformation verwendet werden, z.B. durch Straßenböschungen oder bei der Schildbauweise.
Das Verfahren ermöglicht ein Zurückziehen des Bohrers in eine Ruhestellung, ehe das Bauelement eingetrieben wird. Die Wirkung der schulterartigen Schneidkante ist dann optimal.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Vorschubträger verwendet, der beim Eintreiben des Bauelements eine kombinierte Dreh- und Axialbewegung in bezug auf das Bauelement ausführt, wobei die Bohrstange des Bohrers als Verbindung dient.
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Dadurch befindet sich der Vorschubträger stets in der gleichen Hauptausrichtung, während sich das Bauelement dreht, wodurch während der Umdrehung ein Aufwickeln der die Spüldüsen an die Bohrspitze und die schulterartige Schneidkante führenden Spülschläuche vermieden wird.
Dieser Vorschubträger kann unmittelbar an der Auskleidungsfläche des Bauelements angebracht sein, so daß er es bei seiner axialen Vorschubbewegung begleitet.
In einer Ausführungsform ist jedoch der Vorschubträger einerseits mit einem kippbaren, axial verschiebbaren teleskopischen Schaft und andererseits mit der Innenauskleidung des Bauelements über einen Führungskörper verbunden, durch den der Bohrer oder die Bohrstange geführt ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Ausführungsbejspielen näher erläutert und beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die im wesentlichen das Verfahren zum Eintreiben eines Bauelements in eine Grund- oder Bodenformation mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt,
Fig. 2 ist ein Querschnitt nach Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 ist ein Querschnitt nach Linie III-III in Fig. 1,
Fig. 4 ist eine Ansicht der Bohrspitze und der Steuereinrichtung für die Bohrstange von unten,
Fig. 5 ist die perspektivische Ansicht einer Schneidkante in Form einer Schulter am unteren Teil des Bauelements mit dem Bohrkopf und der zugeordneten Führungseinrichtung,
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Fig. 6 ist eine Ansicht der in Fig. 5 dargestellten Teile von unten,
Fig. 7 ist eine Abwandlung der in Fig. 6 gezeigten Teile,
Fig« 8 ist ein Querschnitt durch den unteren Teil des Bauelements, versehen mit einer abgewandelten Führungseinrichtung für die Bohrspitze,
Flg. 9 1st eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung für das Zusammenwirken des Vorschubträgers mit Bohrvorrichtung und Bauelement zeigt,
Fig.9a zeigt eine Abwandlung eines Teils der Anordnung gemäß Fig. 9,
Fig.10 ist eine perspektivische Ansicht eines Bauelements zur Verwendung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Fig.Ii ist ein Schnitt nach Linie XI-XI in Fig. 10, und Fig.12 ist ein Schnitt nach Linie XII-XII in Fig. 10.
In Fig. 1 ist ein Bauelement in Form eines Rohres mit der Bezugszahl 1 bezeichnet. Dies ist z.B. ein Schalungsrohr zum Betonleren, welches in eine Grund- oder Bodenformation 2 einzuführen ist. Das Rohr 1, dessen Durchmesser und Dicke von jeder gewünschten Größe sein kann, weist an seiner Unterkante eine oder mehrere Schneidkanten 3 in Schulterforrn auf. Die Unterkante 4 des Rohres ist schraubenförmig ausgebildet, wobei die Schraubensteigungshöhe gleich der Höhe der schulterartigen Schneidkante 3 ist.
Im Bereich vor der schulterartigen Schneidkante ist ein Führungs- bzw. Steuerelement 5 für eine Bohrstange 6 vorgesehen, die an ihrem unteren Ende eine Bohrspitze 7 trägt.
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Die Bohrstange kann ein Teil eines im wesentlichen herkömmlichen Fels-Schlagbohrgeräts sein, dessen oberes Ende der Schlagbohrbewegung ausgesetzt ist. Es kann aber auch ein schwerer Bohrhammer verwendet werden. Die Bohrvorrichtung wird mit Hilfe eines Vorschubträgers gesteuert, der in der Ausführungsform gemäß Pig. 1 an der Auskleidungsfläche des Bauelements 1 angebracht ist.
Um das Bauelements 1 drehen zu können, wird eine Drehvorrichtung mit einem Bagger 15 verwendet, der zwei Hydraulikzylinder 16, 17 trägt und mit einer das Bauelement 1 umgreifenden Haltevorrichtung 18, 19 zusammenwirkt. Die Hydraulikzylinder l6, 17 und die Haltevorrichtung l8, 19 können so gestaltet sein, daß sie sich mit Hilfe zweier Hebeelemente 20 vertikal bewegen lassen und auch zum Heraufziehen und Herabdrücken des Bauelements 1 verwendet werden können.
Zu der Bohranordnung gehört auch eine (in Fig. 1 nicht gezeigte) Einrichtung zum Zuführen von Bohr- und Spühlflüssigkeit in die Zone über der Bohrspitze 7 und der schulterartigen Schneidkante j5 am Bauelement 1.
Das Bauelement wird in folgender Weise in die Bodenformation eingetrieben:
Wenn das Bauelement an der ins Auge gefaßten Stelle aufgesetzt und mit den nötigen Einrichtungen versehen ist, wird es mittels der Hydraulikzylinder 16, 17 gedreht, bis ein Hindernis - z.B. ein Felsen - eine weitere Drehung verhindert. Die Bohrmaschine wird dann angelassen und die Bohrspitze abwärts geführt, wobei gleichzeitig Bohr- oder 3pühlflüssigkeit zugeführt wird, bis das Hindernis, welches die Drehung des Bauelements behindert hat, durch die Flüssigkeit heraus- und fortgewaschen worden ist. Die Bohrspitze
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kann dann in eine obere Stellung in einer Ausnehmung des Führungselements 5 zurückgezogen werden, woraufhin das Bauelement gedreht und gleichzeitig axial vorgeschoben wird, was bewirkt, daß sich die Schneidkante 3 in die gebohrte Bodenzone hinunterarbeitet. Das Bauelement wird über eine Strecke vorwärts gedreht, die dem Durchmesser der Bohrspitze entspricht, oder bis die schulterartige Schneidkante auf ein anderes Hindernis stößt, woraufhin das Bohren und das Vorwärtstreiben der Schneidzone in die gebohrte Zone stufenweise wiederholt wird. In einigen Bodenformationen kann sich der Bohrer drehen, während die Schneidkante vorwärts getrieben wird, was mehr oder weniger laufend vor sich geht, bis ein Hindernis im Wege ist. Dadurch kann das Bauelement in die Bodenformation mit einer Geschwindigkeit eingetrieben werden, die dem Widerstand des Bodens gegen die Eintreibbewegung entspricht. Bei leichteren Böden kann der Bohrer schraubenförmig sein.
Gleichzeitig mit dem Eintreiben des Bauelements können wenn nötig - die Ausbruchsmassen innerhalb des Elements herausgetragen werden. Ausgegrabene Teile der Bodenformation können während des Eintreibens des Bauelements entfernt werden. In dieser Beziehung bestehen keine Schwierigkeiten, da die Anordnung der Bohrmaschine einen fast unbehinderten Zutritt zu dem vom Bauelement umschlossenen Bereich gewährt.
Falls erforderlich, können am Bauelement mehrere schulterartige Schneidkanten mit den entsprechenden Bohrmaschinen und zugeordneten Bohrspitzen vorgesehen sein. Zum Eintreiben des Bauelements ist in vielen Fällen eine mit axialem Vorschub kombinierte hin- und hergehende Drehbewegung ausreichend. Es ist auch möglich, mehrere Bohrmaschinen mit nur einem einzigen Vorschubträger zu verbinden.
Eine mögliche Alternative besteht darin-, das Bauelement in zwei ode-r mehr Abschnitten zu konstruieren, wobei ein eine
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Schneidkante tragender Abschnitt in bezug auf den oberen Teil des Bauelements bewegbar ist. Wenn das Bauelement so weit eingetrieben ist, daß seine Oberkante in der Nähe der Oberfläche des Bodens ist, können Bauelement und Bohrstange vereinigt werden, woraufhin das Eintreiben fortgesetzt wird. Wenn die Unterkante des Bauelements die erforderliche Tiefe erreicht hat, wird der Bohrer angehalten. Daraufhin kann das Innere des Elements vollständig gesäubert werden und, wo anvjendbar, die gewünschte Bewehrung in das Bauelement eingesetzt und anschließend Beton eingegoßen werden. Falls erforderlich, wird dann das Bauelement vor der vollständigen Erhärtung des Betons entfernt.
Die Querschnitte gemäß Fig. 2 und 3 zeigen die Konstruktion der schulterartigen Schneidkante 3, des Bohrkopfes oder der Bohrspitze 7 und des Führungselements 5· Das Bauelement kann ein Stahlbetonrohr und das Führungselement 5 ein in den unteren' Teil der Rohrwand eingebettetes Stahlrohr sein.
In Fig. 4 ist der Bohrkopf oder die Bohrspitze 7 und die zugehörige Führung in vergrößertem Maßstab gezeigt. Im Bohrkopf sind Stifte 26 eingesetzt.
In Fig. 5 ist gezeigt, daß die von der Rohrstange umschloßenen Teile, nämlich der Bohrkopf oder die Bohrspitze 7 und das Führungselement 5 in eine Ruhestellung oberhalb des oberen Teils der Schneidkante 3 zurückgezogen werden können. In einigen Fällen wird der Bohrer zurückgezogen, ehe die Schneidkante nach dem Bohren in die gebohrte Zone getrieben wird.
In Fig. 6 und 7 ist die Anordnung gemäß Fig. 5 von unten gezeigt. Die Darstellung zeigt insbesondere die Form des Bodens, wenn das Bauelement in den Boden eingetrieben wird. In Fig. ist eine Ausführungsform gezeigt, in der das Führungselement mit einer Einrichtung 5a versehen ist, um nach dem Bohren übriggebliebene bestimmte Teile der Bodenformation wegzumeißeln.
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In Pig. 8 ist die. mit einem Antrieb 6a versehene Bohrstange 6 gezeigt, welche das Führungselement 5 der Bohrstange betätigt. In dieser Figur ist auch ein Hohlraum 11 in der Bohrstange und im Bohrkopf gezeigt, durch welche Bohr- und Spühlflüssigkeit in die gebohrte Zone eingeführt wird.
In Fig. 9 ist der obere Teil des Bauelements 1 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Bohrmaschine 8, 9 ^n einem mit einem teleskopischen Arm 21, 21a verbundenen Vorschubträger 10 angebracht. Der Arm 21, 21a ist sowohl vertikal als auch horizontal schwenkbar. Der Vorschubträger 10 ist über einen Führungskörper 22. mit der Innenwand des Bauelements 1 verbunden, in bezug auf welche sich der Führungskörper 22 drehen kann. Der Führungskörper ist mit zwei Haltebügel 14 an der Innenwand drehbar angebracht. Durch diese Vorrichtung ist eine Drehung des Bauelements möglich, während der Vorschubfrager 10 stets in der gleichen Richtung angeordnet ist. Dadm cn viird vermieden, daß sich Spühlschläuche 24 am Vorschubträger 10 oder Bauelement 1 aufwickeln, während letzteres gedreht wird*
Fip;„ 9a zeigt eine Abwandlung eines Teils der Ausführungsform gemäß Fig. 9· Der Führungskörper 22 trägt einen kleinen Hydraulikmotor 12 mit einem Antriebsrad in Eingriff mit einem Zahnrad 15 am Bauelement 1. Ein Haltebügel l4' ist mit dem Zahnrad oder -ring 13 verbunden. Dann kann der teleskopische Arm 21, 21a gemäß Fig. 9 weggelassen werden.
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten rohrförmigen Bauelements 1, welches aus einem Stahlbetonrohr wie das oben beschriebene bestehen kann. Ein in die Wand des Rohrs eingebettetes Stahlrohr la erstreckt sich von der schulterartigen Schneidkante 3 vertikal nach oben. An dieses Stahlrohr ist eine Verankerung Ib für eine Bewehrung Ic angeschweißt, Diese Anordnung ist in Fig. 11 und 12 ebenfalls dargestellt.
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Claims (14)

»ίο- 2U9296 Patentansprüche
1.J Verfahren zum Einführen eines rohrförmigen Bauelements, z.B. eines Futterrohrs, Bohrrohrs oder eines Schalungsrohrs zum Betonieren, in eine Grund- oder Bodenformation, die Fels enthalten kann, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsschritte: Bohren der Formation vor einer Schneidkante am rohrförmigen Bauelement und Bewegen des rohrförmigen Bauelements in einer kombinierten Dreh- und Axialbewegung zum Eintreiben der Schneidkante in die gebohrte Zone.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die in die gebohrte Zone einzutreibende Schneidkante eine Schulter am Bauelement ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch schrittweises Wiederholen des Bohrens und des Eintreibens der Schneidkante, bis das Bauelement die erforderliche Stellung im Boden erreicht hat.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch Drehen des Bohrers während des Eintreibens der Schneidkante.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch Führen des Bohrers am unteren Ende des Mantels des Bauelements.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, g-e kennzeichnet durch Zurückziehen des Bohrers in eine Ruhestellung vor Eintreiben der Schneidkante in die gebohrte Zone.
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7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch Halten des Bohrers mit einem Vorschubträger, der an dem der Schneidkante entgegengesetzten Ende des Bauelements angebracht ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7* gekennzeichnet durch Bewegen des Vorschubträgers unter Verwendung der Bohrstange als Zwischenverbindung beim Eintreiben des Bauelements und um eine kombinierte Dreh- und Axialbewegung in bezug auf das Bauelement durchzuführen.
9. Vorrichtung zum Einführen eines rohrförmigen Bauelements, z.B. eines Futterrohrs, Bohrrohrs oder eines Schalungsrohrs zum Betonieren, in eine Bodenformation, gekennzeichnet durch eine Bohrmaschine (8,9) mit einer Zuführvorrichtung (ΙΟ), eine Schneidkante (3) an einem Ende (4) des Bauelements (l), eine Führungseinrichtung (5) für den Bohrer (7) im Bereich der Schneidkante (3), und eine Einrichtung (16,17,18, 19,20) zum Drehen und axialen Vorschieben des Bauelements.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet , daß die Schneidkante (3) eine Schulter am Bauelement (l) ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung (5) für den Bohrer (7) in der Auskleidung des Bauelements (1) oder in ihrer Nähe angebracht ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Bohrvorrichtung (8,9) an einem Vorschubträger (1O) angebracht ist, und zwar an dem der Sehneidkante (3) entgegengesetzten Ende des Bauelements (l).
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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Vorschubträger (1O) einerseits mit einem schwenkbaren, axial bewegbaren teleskopischen Schaft (21,21a) und andererseits mit der Innen- bzw. Futterseite des Bauelements (l) verbunden ist, letzteres über einen Führungskörper (22), durch den der Bohrer (7) oder die Bohrstange (6) der Bohrvorrichtung geführt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 13* gekennzeichnet durch eine Einrichtung (24) zum Besprühen des Bohrers (7) und/oder der schulterartigen Schneidkante (3)
15· Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß das Ende des Bauelements (1) mit der Schneidkante (3) teilweise schraubenförmig ausgebildet ist.
l6. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 15* dadurch gekennzeichnet , daß das Bauelement (l) mehrere Schneidkanten (3) in Form von jeweils mit einem Bohrer (7) zusammenwirkenden Schultern hat.
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