DE2540590A1

DE2540590A1 - Verfahren und vorrichtung zur durchfuehrung einer bohrung unterhalb eines hindernisses laengs einer bogenfoermigen bahn

Info

Publication number: DE2540590A1
Application number: DE19752540590
Authority: DE
Inventors: Martin D Cherrington
Original assignee: TIDRIL CORP
Current assignee: Reading & Bates Construction Co Houston Tex U
Priority date: 1974-09-17
Filing date: 1975-09-11
Publication date: 1976-04-01
Also published as: IT1047065B; NL7510927A; NL180862B; FR2285497B1; BR7505949A; GB1521974A; US4003440A; BE833392A; JPS5624756B2; JPS5156519A; FR2285497A1; DE2540590C2; CH589181A5; ES440953A1; AU8492575A; CA1037462A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung einer Bohrung unterhalb eines Hindernisses längs einer bogenförmigen Bahn.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Bohrung unterhalb eines Hindernisses, z. B. eines Gewässers, längs einer unterirdischen, bogenförmigen Bahn und zwischen zwei zu beiden Seiten des Hindernisses auf oder nahe der Bodenoberfläche gelegenen Stellen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim herkömmlichen Bohren in vertikaler Richtung ist die Anwendung von Hüllrohren zur Einhüllung eines Bohrseils oder Bohrgestänges nach Art einer Ummantelung bekannt. Solche Ummantelungen werden gewöhnlich verwendet, wenn beim Bohren ein Zwischenfall auftritt und ein Teil des Bohrseils oder Bohrgestänges in einem vertikalen Bohrloch auf einen Teil seiner Länge abgebrochen ist. In typischer Weise wird die Ummantelung konzentrisch um den am Grund des Bohrlochs

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befindlichen, abgebrochenen Abschnitt nach unten gebohrt. Nachdem die Ummantelung vollständig um den abgebrochenen Abschnitt des Bohrrohrs geschoben bzw. gebohrt ist, können übliche "Angelwerkzeuge'¹ verwendet werden, um den abgebrochenen Bohrseil- oder Bohrgestängeabschnitt zu entfernen und das Hindernis im ursprünglichen und beabsichtigten, vertikalen Bohrweg zu beseitigen.

Es ist bisher unbekannt, solche Ummantelungen beim Bohren längs einer unterirdischen Bahn in Form eines sich nach oben Öffnenden Bogens unterhalb eines Hindernisses zu verwenden, wie dies in der US-PS 3 878 903 gezeigt ist. Der Zweck einer nachgeführten Ummantelung oder Hülle besteht in diesem Zusammenhang darin, das gebohrte Loch zu erhalten und ein zweites, weiteres Bohrrohr als Ausschalung oder zum anschließenden Räumen des Bohrlochs zu verwenden. Die nachfolgend erläuterte Erfindung wird deshalb für gegenüber dem bekannten Stand der Technik grundsätzlich neu gehalten.

Demgemäß besteht die Erfindung bei dem eingangs erwähnten Verfahren darin, daß ein führendes Bohrgestänge mit einem ersten Durchmesser und einem an seinem vorauslaufenden Ende angebrachten Bohrkopf mit mindestens einer Bohrschneide von der einen Stelle aus längs dieser bogenförmigen. Bahn in den Boden eingetrieben wird und daß zugleich eine Kraft auf den Bohrkopf ausgeübt wird, um längs dieser Bahn eine Leitbohrung zu erzeugen, und daß eine das Bohrgestänge umschliessende Hülle mit einem zweiten, größeren Durchmesser, deren Innendurchmesser den Außendurchmesser des Bohrgestänges überschreitet, das Bohrgestänge umhüllend längs der bogenförmigen Bahn auf eine Länge in den Boden eingetrieben wird, die geringer ist als die Eindringtiefe des Bohrgestänges in den Boden.

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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht eine Bohrvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens darin, daß auf einer in Vorschubrichtung verlaufenden Führung ein Schlitten hin- und herbeweglich ist, der um eine in Vorschubrichtung verlaufende Achse drehbar ein mit einer zentralen Öffnung für den Durchtritt eines Bohrgestänges versehenes Bohrfutter zur Aufnahme einer das Bohrgestänge umschließenden Hülle trägt, das mit einem weiteren Bohrfutter zur Aufnahme des Bohrgestänges lösbar verbindbar ist, und daß Antriebsmittel zur Bewegung des Schlittens in Vorschubrichtung und zum Drehantrieb des Bohrfutters zur Aufnahme der Hülle vorgesehen sind.

Die Erfindung ermöglicht folgende Arbeitsweise. Ein durch Motorkraft angetriebener, gerichteter Bohrer wird längs einer Bahn in Form eines sich nach oben öffnenden Bogens unterhalb eines Hindernisses, wie z. B. eines Wasserlaufs, hindurchbewegt. Dem Vorschub des gerichteten Bohrers folgt ein zweites, konzentrisches und im Durchmesser weiteres, rohrförtniges Bohrgestänge entweder gleichzeitig oder vorzugsweise jeweils während eines darauffolgenden zweiten Bohrschrittes, um um den die Bohrrichtung bestimmenden Bohrer einen konzentrischen Ring zu bilden. Dieses Hüllrohr schützt das Bohrloch, das von dem ersten Bohrer geschaffen worden ist, der den Bohrungsverlauf längs der bogenförmigen Bahn bestimmt und verhindert das Zusammenbrechen oder die Erosion des Bohr* loches während der Handhabung dieses ersten Bohrers. Wenn die bogenförmige Bahn unter dem Hindernis fertiggestellt ist und die Hülle sich über die volle Länge erstreckt, bildet die Hülle ein Rohr von großem Durchmesser und verbesserter

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Aufnahmefähigkeit für Torsionsspannungen, das anschließend benutzt werden kann, um das Bohrloch auf seine volle Querschnittsgröße zu räumen, um eine Schalung einzubringen. Die spezielle Bohrvorrichtung ist geeignet, die auf das erste Bohrgestänge folgende Hülle konzentrisch zum Bohrgestänge in die Bohrung einzubringen.

Wenn das Bohrgestänge entsprechend dem beabsichtigten Verlauf der bogenförmigen Bahn in den Boden eingetrieben worden ist, wird anschließend jeweils die Hülle derart nachgeführt, daß sie einen Abschnitt, nicht jedoch die gesamte Länge des im Boden befindlichen Bohrgestänges umschließt.

Es ist'ein Vorteil der nachgeführten Hülle, daß selbst dann, wenn das Bohrgestänge zurückgezogen wird, das durch dieses Bohrgestänge erzeugte Bohrloch im Boden offen bleibt, und zwar wenigstens über die von der Hülle eingenommene Länge.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist es, daß Richtungsabweichungen des Bohrgestänges längs eines wesentlichen Teils seiner Eindringtiefe in den Boden verhindert werden. Beim Eintreiben eines Leitgestänges mit geringem Durchmesser in den Boden kann dieses wenigstens über jenen Längenbereich, der sich innerhalb der nachfolgenden Hülle befindet, keiner Verlagerung oder Richtungsabweichung unterworfen sein.

Ein weiterer Vorteil der nachfolgenden Hülle besteht darin, daß sie, wenn sie vollständig das leitende Bohrgestänge umgebend eingebracht worden ist, ein gegenüber Torsionsspannungen widerstandsfähigeres Rohr mit großem Durchmesser innerhalb der Bohrung bildet. Dieses Rohr kann entweder als endgültige

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Schalung oder alternativ dazu benutzt werden, die bogenförmig gebohrte Bahn weiter aufzuarbeiten, wie z. B. durch Räumen der Bahn auf einen noch größeren Bohrungsdurchmesser zur Einbringung einer Schalung.

Noch ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Wahrscheinlichkeit verringert wird, eine verlorene Bohrung zu erzeugen. Wo ein Fehler durch das erste, führende Bohrgestänge auftritt, sei es durch Bruch, Festklemmen oder dergleichen, schützt die nachfolgende Hülle das erzeugte Bohrloch wenigstens insoweit, wie sie in das Bohrloch eingedrungen ist.

Ein weiterer Vorteil der nachfolgenden Hülle besteht darin, daß sie benutzt werden kann, um in einem das Bohrgestänge umgebenden Ringraum Bohrschlamm entweder zu der Stelle zuzuführen, an der durch das führende Bohrgestänge die Bohrung ausgeführt wird, oder Bohrschlamm von dieser Stelle abzuführen. Es können Bohrproben vom Bohrgestänge zurücktransportiert und geprüft werden, um den Bohrvorgang optimal zu gestalten. Der Bohrschlamm, der bei Bohrvorgängen einen dem Verbrauch unterworfenen Aufwand verursacht, kann auf diese Weise einer Aufbereitung und einer Rückführung in das Verfahren unterworfen werden. Die gebohrte Bahn wird längs der Eindringtiefe der Hülle in die Erde von Bohrschlamm freigespült, so daß er vollständig wiedergewonnen wird. Außerdem wird die Bewegung des Bohrgestänges längs dieses Bohrungsabschnittes durch den Bohrschlamm im Ringraum vollständig geschmiert.

Ein weiterer Vorteil der Hülle besteht darin, daß ein Festschneiden und daraus resultierendes Festhaften des

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Bohrgestänges im Boden verhindert wird. Wenn also das Bohrgestänge zur Auswechslung seines Bohrkopfes vollständig entfernt wird und anschließend wieder in den Boden eingeführt wird, wird das Bohrloch durch das Durchgleiten des Bohrgestänges in seinem Querschnitt nicht länglich verändert. Außerdem neigt das führende Bohrgestänge nicht dazu, sich festzusetzen und dauernd im Boden festzuhaften.

Durch die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung, die zwei gesonderte Bohrfutter aufweist, ist die Möglichkeit geboten, mittels des ersten Bohrfutters nicht drehbar einen motorbetriebenen Bohrer und ein nachfolgendes, führendes Bohrgestänge in den Boden einzutreiben, während das zweite Bohrfutter drehbar und konzentrisch zum führenden Bohrgestänge angeordnet ist. Dieses zweite Bohrfutter dreht die nachfolgende Hülle in einem konzentrischen, das Bohrgestänge umgebenden Ringraum und bewegt sie zugleich in Vorschubrichtung. Es sind Vorkehrungen getroffen, um vorzugsweise aufeinanderfolgend das führende Bohrgestänge und die nachfolgende Hülle im Boden voranzutreiben.

Ein Vorteil der Bohrvorrichtung besteht darin, daß das in der oben erwähnten US-PS 3 878 903 beschriebene, verbesserte Verfahren zur Führung des Bohrgestänges in vollem Umfang durchführbar ist.

Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung besteht darin, daß Teilstücke des führenden Bohrgestänges und der Hülle in konzentrischer Anordnung in die Bahn dieser speziellen Bohrvorrichtung eingebracht werden können. Dabei wird ein

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Bohrgestängeabschnitt innerhalb eines Hüllenabschnittes angeordnet. Die Bohrvorrichtung wird über ihre gesamte Länge zurückgezogen, so daß sowohl die Hülle, wie auch das Bohrgestänge an dem dem Boden benachbarten Ende mit den im Boden befindlichen Teilen und an dem den Bohrfuttern zugewandten Ende mit den entsprechenden, dem Antrieb dienenden Bohrfuttern verbunden werden können. Anschließend wird die Hülle auf die Länge des Abschnittes vorgetrieben, während vorzugsweise anschließend das führende Bohrgestänge auf die Länge seines Abschnittes yorwärtsbewegt wird. Das Ergebnis ist der vorzugsweise durchgeführte aufeinanderfolgende Vorschub von Hülle und führendem Bohrgestänge längs einer unterirdischen Bahn in Form eines nach oben geöffneten Bogens unterhalb eines Hindernisses.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene perspektivische Geländedarstellung, aus der der Einsatz der Erfindung zur Erzeugung einer Bohrung unter einem Hindernis längs einer unterirdischen Bahn in Form eines nach oben geöffneten Bogens ersichtlich ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht des führenden Endes der in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten, erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung in größerem Maßstab,

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Fig. 4 einen im Maßstab weiter vergrößerten Schnitt durch den Bohrkopf der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung und

Fig. 5a eine Reihe schematischer Ansichten zur Darbis 5c stellung des Eintreibens der Hülle und des führenden Bohrgestänges in den Boden bzw. der Einfügung eines neuen, aus Hülle und Bohrgestänge bestehenden Bohrsatzes.

Die Betriebsweise gemäß der vorliegenden Erfindung beim Erzeugen einer Bohrung längs einer unterirdischen Bahn in Form eines nach oben geöffneten Bogens ist im allgemeinen aus Fig. 1 zu ersehen. In der in der in Fig. 1 dargestellten Situation ist es erwünscht, ein Gewässer 10 zu überqueren, in dem von einer ersten Stelle 12 aus, die sich auf der Bodenoberfläche auf einer Seite des Gewässers befindet, eine Bohrung zu einer zweiten Stelle 14 hinter einem Gebäude 16 auf der anderen Seite zu führen. Die gewünschte Bahn ist im allgemeinen durch die unterbrochene Linie 18 gekennzeichnet und kann entweder aus einem Bogen mit konstantem Radius oder aus einer Bahn mit komplexer Krümmung bestehen. Längs der Bahn wird eine Leitbohrung durch einen führenden Bohrer 20 erzeugt, der durch ein nachlaufendes Bohrgestänge 22 bzw. Bohrseil angetrieben wird, das sich durch das gebohrte Loch erstreckt und an der Stelle 12 austritt. Der führende Bohrer 20 kann in der Weise gesteuert werden, wie dies aus der US-PS 3 878 entnommen werden kann. Es können aber auch andere Techniken zur Führung der Bohrung angewandt werden.

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Die vorliegende Erfindung sieht eine nachfolgende Hülle vor, die sich von einer Stelle im wesentlichen hinter dem führenden Bohrer 20 bis zum Eingang 12 des Bohrloches erstreckt. Die nachfolgende Hülle 24 besitzt einen größeren Durchmesser als das Bohrgestänge bzw. Bohrseil 22, so daß die nachfolgende Hülle das Bohrgestänge bzw. Bohrseil innerhalb der Bohrung umschließen kann. Während des Bohrens längs der bogenförmigen Bahn 18 wird innerhalb des Bohrgestänges periodisch ein Beobachtungswerkzeug in eine Position unmittelbar hinter dem führenden Bohrer 20 gebracht, um die jeweilige Position des führenden Bohrers zu bestimmen. Dieses Beobachtungswerkzeug verwendet Magnetkompasse um geeignete Angaben zu erhalten und es ist erforderlich, daß die nachfolgende Hülle 24 dem führenden Bohrer 20 mit einem ausreichenden Abstand folgt, so daß sie nicht die Anzeige des Beobachtungswerkzeuges beeiflußt, was gewöhnlich dadurch geschieht, daß die Leitbohrung auf eine gewisse Länge ausgebohrt wird, bevor man beginnt, die Hülle einzuführen. Wenn jedoch der führende Bohrer 20 aus der Bohrung herausgezogen wird, beispielsweise um den Bohrkopf zu ersetzen, wird die nachfolgende Hülle 24 einen wesentlichen Abschnitt der Bohrung erhalten, so daß er nicht verloren ist. Beim Wiedereinsetzen des Bohrers wird sich das Bohrgestänge längs der Hülle 24 frei bewegen können und sich nicht im Bohrloch festsetzen oder festklemmen. Die Bewahrung des Bohrloches ist insbesondere in weichem Sand oder lockerem Schlamm kritisch, wie er oft unterhalb von Gewässern, wie beispielsweise dem gezeigten Gewässer 10, zu finden ist.

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An der Einmündung 12 des Bohrloches in den Boden ist eine geneigte Bohrvorrichtung 26 in einer schrägen Grube 28 angeordnet. Die vordere Stirnwand 30 der Grube 28 verläuft rechtwinklig zur Anfangsrichtung der unterirdischen Bahn zur Erleichterung der Bohrung. Ein Rohr 32 mit großem Durchmesser erstreckt sich durch die Stirnfläche 30, damit sie während des Bohrvorganges keiner Erosion unterworfen wird.

Das führende Ende der in Fig. 1 gezeigten Bohrvorrichtung ist mit mehr Einzelheiten in Fig. 2 dargestellt. Der die Richtung der Bohrung bestimmende Bohrer 20 besitzt einen vorauslaufenden Bohrkopf 40, der durch Bohrschlamm angetrieben wird, der durch das Bohrgestänge 22 zugeführt wird. Da der Bohrkopf 40 die Erde längs der gewünschten bogenförmigen Bahn abträgt und abschabt, wird das abgetragene Material von dem Bohrschlamm aufgenommen, der in den schmalen, das Bohrgestänge 22 umgebenden Ringraum zurückfließt. Die nachfolgende Hülle 24 ist an ihrem vorauslaufenden Ende mit einer Schneidkante 44 versehen, um die Bohrung auf einen größeren Durchmesser zu räumen, der der Hülle angepaßt ist. Der Innendurchmesser der Hülle 24 ist vorzugsweise größer als der Außendurchmesser des Bohrgestänges 22, damit zwischen diesem ein Ringraum 46 entsteht. Der Bohrschlamm und das darin enthaltene abgetragene Material wird im Ringraum 46 gesammelt und dient zur Schmierung des Bohrgestänges 22 innerhalb der Hülle 24. Man ermöglicht es dem abgetragenen Material, sich am Eingang des Bohrloches aus dem Bohrschlamm abzusetzen, worauf der Bohrschlamm wiederverwendet werden kann.

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Die erfindungsgemäße Bohrvorrichtung 26 ist genauer aus Fig. 3 ersichtlich. Die Bohrvorrichtung 26 umfaßt eine schräge Rampe 50, die auf dem Boden der Grube 28 gelagert ist. Ein Bohrkopf 52, der nachfolgend noch genauer dargestellt wird, ist auf Schlitten 54 und 55 gelagert, die längs der Rampe 50 beweglich sind. Ein drehbares Bohrfutter 56 ist am vorderen Ende des Schlittens 54 gelagert und geeignet, mit der Hülle 24 verbunden zu werden, um diese gleichzeitig zu drehen und in den Boden einzutreiben, wie dies durch den Pfeil 58 angedeutet ist. Ein T-Stück 60 ist am hinteren Ende des Bohrkopfs 52 auf dem Schlitten 55 gelagert. Das T-Stück 60 ist mit dem Bohrkopf 52 durch ein glockenförmiges Verbindungsstück 62 verbunden, das eine Drehbewegung des Bohrkopfes relativ zum T-Stück zuläßt.

Der Bohrschlamm zum Antrieb des führenden Bohrkopfes 40 wird dem T-Stück 60 über eine Leitung 64 zugeführt, wie durch den Pfeil 66 angedeutet ist. Dieser Bohrschlamm fließt in das Innere des Bohrkopfes 55 und wird durch das Bohrgestänge gedrückt und betätigt einen durch Schlamm angetriebenen Motor im führenden Bohrkopf 40. Der gebrauchte Bohrschlamm fließt aus dem Rohr 32 mit großem Durchmesser und auch aus dem Ringraum zwischen dem Bohrgestänge 22 und der Hülle 24, um sich in einem Sumpf 68 am Boden der Grube 28 zu sammeln. Die abgetragenen Materialien können im Sumpf 68 abgeschieden werden und der gebrauchte Bohrschlamm kann, wie durch den Pfeil 72 angedeutet ist, durch die Leitung wieder dem Kreislauf zugeführt werden, wobei die Leitung zu einer Pumpe führt, die den Bohrschlamm über die Leitung zum Antrieb des Bohrkopfes 40 weiterbefördert.

609814/0375 ~¹²"

Die Konstruktion des Bohrkopfes 52 wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 in weiteren Einzelheiten erläutert. Der Bohrkopf 52 besitzt einen relativ großen Durchmesser, wobei das vorn am Bohrkopf gelagerte Bohrfutter 56 geeignet ist, mit dem hinteren Ende der Hülle verbunden zu werden, die bei 24 angedeutet ist.Das Bohrfutter 56 ist im Inneren hohl gestaltet und an seinem vorderen und hinteren Ende geöffnet. Um die Hülle 24 nach unten in den Boden zu drücken, wird sie mit dem Bohrfutter 56 verbunden, das, wie nachfolgend noch erläutert, durch einen geeigneten Antrieb in Drehbewegung versetzt wird. Um das Bohrgestänge, das in Fig. 4 bei 22 schematisch angedeutet ist, in den Boden einzutreiben, wird ein kleineres Bohrfutter 80, das in seinem Inneren ebenfalls hohl ausgebildet ist, am Bohrfutter 56 befestigt und das Bohrgestänge 22 wird seinerseits mit seinem hinteren Ende am kleineren Bohrfutter 80 befestigt. Dieses kleinere Bohrfutter 80 wird entfernt, wenn die Hülle 24 in den Boden eingetrieben werden soll.

Das drehbare Bohrfutter 56 ist mittels Schrauben 84 und 85 an einem Kettenrad 82 befestigt. Das Kettenrad 82 wird durch eine ihrerseits durch ein Antriebskettenrad 88 (Fig. 3) angetriebene Kette 86 angetrieben, um die Hülle 24 beim Eintreiben in den Boden in Drehung zu versetzen. Wenn das Bohrgestänge in den Boden eingetrieben werden soll, wird das Kettenrad 82 gewöhnlich stationär gehalten, so daß das Bohrgestänge 22 nicht in Drehung versetzt wird. Das Antriebskettenrad 82 kann benutzt werden, um den Azimut des Bohrgestänges 22 zur Steuerung der Bohrungsrichtung zu verändern, wie dies den Lehren der oben erwähnten US-PS 3 878 903 entnommen werden kann.

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Das Bohrfutter 56 umfaßt einen zylinderischen Abschnitt 88, der sich vom vorderen Ende des Bohrfutters aus nach hinten erstreckt. Ein glockenförmiges Gehäuse 90 ist am hinteren Ende des zylinderisehen Abschnittes 88 gelagert und steht mit dem T-Stück 60 in Eingriff. Wenn das Bohrgestänge 22 in das Bohrloch getrieben werden soll, wird über das hintere Ende des T-Stücks 60 eine Kappe 94 gesetzt, und über das T-Stück und die Leitung 64 wird, wie durch den Pfeil 96 angedeutet, Bohrschlamm zugeführt. Der Bohrschlamm durchströmt das hohle Innere der Bohrfutter 56 und 80 und gelangt in das Bohrgestänge 22, um den Bohrkopf 40 anzutreiben. Wenn die Hülle 24 in die Bohrung eingetrieben werden soll, wird die Kappe 94 entfernt, damit das Bohrgestänge 22 vollständig durch das Bohrfutter 56 hindurchtreten und an dessen hinterem Ende austreten kann.

Die bevorzugte, aufeinanderfolgende Betriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Fig. 5a bis 5c in aufeinanderfolgenden Schritten dargestellt, durch die das Bohrloch teilweise gebohrt und ausgekleidet wird. Zu Beginn wird ein Bohrsatz über der Rampe 50 abgesenkt, der einen Hüllenabschnitt 90 umfaßt, der seinerseits einen Abschnitt 92 des Bohrgestänges umgibt. Der Abschnitt 90 der Hülle wird mit dem hinteren Ende der Hülle 24 verbunden, um die Länge der Hülle zu vergrößern, während der Abschnitt 92 des Bohrgestänges zu dessen Verlängerung mit dem hinteren Ende des Bohrgestänges 22 verbunden wird. Das hintere Ende des Hüllenabschnitts 90 wird mit dem größeren Bohrfutter 56 des Bohrkopfes 52 verbunden. Das kleinere Bohrfutter 80 und die in Fig. 4 gezeigte Abdeckung 94 sind entfernt.

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Anschließend wird der Bohrkopf 42 längs der Rampe 50 nach unten bewegt, wie durch den Pfeil 94 in Fig. 5B dargestellt ist, um die Hülle 24 in das Bohrloch einzutreiben. Das Bohrfutter 56 wird gleichzeitig in Drehung versetzt, um die Bewegung der Hülle im Boden zu erleichtern. Die Stellung des Bohrgestänges 22 bleibt während des Eintreibens der Hülle unverändert. Das Bohrgestänge 22 ragt durch den Bohrkopf 52. Damit der Bohrgestängeabschnitt 52 nicht in Kontakt mit dem Bohrkopf gelangt, ist eine Stütze 96 vorgesehen.

Nachdem der Abschnitt 90 der Hülle 24 in den Boden eingetrieben worden ist, wird der Bohrkopf 52 zum hinteren Ende der Rampe 50 zurückgeführt. Das zweite, kleinere Bohrfutter 80 wird mit dem größeren Bohrfutter 56 verbunden und das hintere Ende des Bohrgestängeabschnitts 92 wird mit diesem kleineren Bohrfutter verbunden. Außerdem wird die Abdeckung 94 auf das hintere Ende des T-Stücks 60 aufgesetzt. Der Bohrkopf 52 wird dann längs der Rampe 50 nach unten bewegt, um das Bohrgestänge in den Boden einzutreiben. Das Bohrfutter 56 wird während dieses Verfahrensabschnitts gewöhnlich nicht in Drehung versetzt, es sei denn zur Steuerung des Azimuts.des Bohrgestänges. Über die Leitung 64 wird dem T-Stück 60 Bohrschlamm zugeführt, der über das Bohrgestänge weitergedrückt wird, um den Bohrkopf 40 anzutreiben.

Nach dem Vorschub des Bohrgestängeabschnitts 92 und der Hülle 90 in den Boden wird ein neuer Bohrsatz 100 aus einem weiteren Bohrgestängeabschnitt 104 und einem diesen umgebenden Hüllenabschnitt 102 mittels eines Hebezeugs 106 abgesenkt. Der Bohrkopf 52 wird zum hinteren Ende der Rampe 50 zurückbewegt, damit der nächste Hüllenabschnitt und der nächste Bohrgestängeabschnitt

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mit dem jeweils vorausgehenden Abschnitt verbunden werden können, worauf dann der erneute Vorschub in den Boden zur Fortsetzung des Bohrvorganges erfolgt.

Anhand der vorangehenden Beschreibung wurde eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung erläutert, wobei jedoch ersichtlich ist, daß für den Fachmann Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich sind. Beispielsweise kann der Bohrkopf der Bohrvorrichtung so gestaltet werden, daß der Bohrgestängeabschnitt und der Hüllenabschnitt gleichzeitig in die Bohrung eingetrieben werden. Es ist ersichtlich, daß solche Ausgestaltungen und Abwandlungen innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung liegen, wie sie durch die nachfolgenden Ansprüche gekennzeichnet ist.

Ansprüche:
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Claims

- 16 Patentansprüche:

Γ 1.^Verfahren zur Durchführung einer Bohrung unterhalb eines Hindernisses, z. B. eines Gewässers, längs einer unterirdischen Bahn in Form eines sich nach oben öffnenden Bogens und zwischen zwei zu beiden Seiten des Hindernisses auf oder nahe der Bodenoberfläche gelegenen Stellen, dadurch gekennzeichnet, daß ein führendes Bohrgestänge mit einem ersten Durchmesser und einem an seinem vorauslaufenden Ende angebrachten Bohrkopf mit mindestens einer Bohrschneide von der einen Stelle aus längs dieser bogenförmigen Bahn in den Boden eingetrieben wird und daß zugleich eine Kraft auf den Bohrkopf ausgeübt wird, um längs dieser Bahn eine Leitbohrung zu erzeugen, und daß eine das Bohrgestänge umschließende Hülle mit einem zweiten, größeren Durchmesser, deren Innendurchmesser den Außendurchmesser des Bohrgestänges überschreitet, das Bohrgestänge umhüllend längs der bogenförmigen Bahn auf eine Länge in den Boden eingetrieben wird, die geringer ist, als die Eindringtiefe des Bohrgestänges in den Boden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines am vorauslaufenden Ende der Hülle angeordneten Schneidkopfes die Leitbohrung auf einen Durchmesser aufgebohrt wird, der nicht geringer ist, als der Durchmesser der nachfolgenden Hülle.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle gleichzeitig mit ihrem Vorschub in Drehbewegung versetzt wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausübung einer Kraft auf den Bohrkopf den Antrieb des Bohrkopfes mittels Bohrschlamm umfaßt, der über das Bohrgestänge zugeführt wird, und daß der Bohrschlamm in einem zwischen dem Bohrgestänge und der Hülle ausgebildeten Ringraum gesammelt und dadurch die Bewegung des Bohrgestänges innerhalb der Hülle geschmiert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eintreiben des Bohrgestänges und das Eintreiben der Hülle aufeinanderfolgend durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Bohrgestänges eine Leitbohrung längs der bogenförmigen Bahn erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge aus einer Mehrzahl von Bohrgestängeabschnitten zusammengesetzt wird, daß eine Mehrzahl von Bohrsätzen vorbereitet wird, deren jeder aus einem Bohrgestängeabschnitt und einem diesen Bohrgestängeabschnitt umschließenden Abschnitt der Hülle besteht, daß aufeinanderfolgend die einzelnen Bohrsätze an das hintere Ende des Bohrgestänges angefügt und das vordere Ende des jeweiligen Bohrgestängeabschnittes mit dem hinteren Ende des vorangehenden Bohrgestängeabschnittes zur Verlängerung des Bohrgestänges verbunden wird und daß das vordere Ende des jeweiligen Hüllenabschnitts mit dem hinteren Ende des vorangehenden Hüllenabschnittes zur Verlängerung der Hülle verbunden wird, und daß schließlich aufeinanderfolgend der jeweilige

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Hüllenabschnitt und der jeweilige Bohrgestängeabschnitt des jeweils angefügten Bohrsatzes zumindest teilweise in den Boden eingetrieben wird, bevor der nächste Bohrsatz angefügt wird.
8. Bohrvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer in Vorschubrichtung verlaufenden Führung ein Schlitten hin- und herbeweglich ist, der um eine in Vorschubrichtung verlaufende Achse drehbar ein mit einer zentralen öffnung für den Durchtritt eines Bohrgestänges versehenes Bohrfutter zur Aufnahme einer das Bohrgestänge umschließenden Hülle trägt, das mit einem weiteren Bohrfutter zur Aufnahme des Bohrgestänges lösbar verbindbar ist, und daß Antriebsmittel zur Bewegung des Schlittens in Vorschubrichtung und zum Drehantrieb des Bohrfutters zur Aufnahme der Hülle vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrfutter zur Aufnahme der Hülle entgegen der Vorschubrichtung eine rohrförmige Verlängerung aufweist, deren vom Bohrfutter abgewandtes Ende durch einen Deckel verschließbar ist, daß mit dieser Verlängerung gegenüber dieser um die in Vorschubrichtung verlaufende Achse drehbar ein Anschlußstück für eine Bohrschlammleitung verbindbar ist, daß das Vom Bohrfutter abgewandte Ende der rohrförmigen Verlängerung durch eine Abdeckung verschließbar ist und daß das Bohrfutter zur Aufnahme des Bohrgestänges ebenfalls eine zentrale öffnung besitzt.

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10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrfutter zur Aufnahme der Hülle konzentrisch mit einem Kettenrad verbunden ist, das über eine Antriebskette mit einem motorisch angetriebenen Kettenrad in Antriebsverbindung steht.
11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am führenden Ende des rohrförmigen Bohrgestänges ein mit mindestens einer Schneide versehener Bohrkopf angebracht ist, der durch unter Druck zugeführten Bohrschlamm drehantreibbar ist.

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