DE2449296A1 - Verfahren und vorrichtung zum einfuehren eines rohrfoermigen bauelements in eine bodenformation - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum einfuehren eines rohrfoermigen bauelements in eine bodenformationInfo
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Description
■ 25 981/2
DR. ING. E. HOFFMANN DIPL·. (NG. W. FAIl,K · OR. KER. NAT. K. HOFFMANN
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.
- 10 509817/0844
Claims (14)
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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