DE2553052A1 - CORE DRILLING DEVICE, IN PARTICULAR FOR BUILDING BASE INVESTIGATIONS - Google Patents
CORE DRILLING DEVICE, IN PARTICULAR FOR BUILDING BASE INVESTIGATIONSInfo
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Description
Kern-Bohrvorrichtung, insbesondere für Baugrundunter suchungenCore drilling device, in particular for subsoil investigations
Die Erfindung betrifft eine Kern-Bohrvorrichtung, insbesondere für Baugrunduntersuchungen.The invention relates to a core drilling device, in particular for building ground investigations.
Es sind Bohranlagen bekannt, welche in erster Reihe zur Identifizierung der Stratifikation des Grundbodens durch Probenentnahme angewendet werden, die aus einem z. B. durch einen Innenverbrennungsmotor angetriebenen Rüttler bestehen, wobei der Rüttler mit einem Spannkopf versehen ist, in welchem das obere Ende einer Bohrgestängegarnitur befestigt wird, die an ihrem unteren Ende mit einem einfachen Kernbohrer ausgestattet ist, wie z. B. eine Kernbohrkrone. Die Grundprobenentnahme erfolgt durch die Einführung der Kernbohrkrone in den Boden mittels Vibration - wobei sowohl der Kernbohrer als auch dieThere are drilling rigs known which are primarily used for identification the stratification of the soil can be applied by taking samples from a z. B. by a Internal combustion engine driven vibrators exist, wherein the vibrator is provided with a clamping head in which the upper end of a drill pipe set is attached, which is equipped at its lower end with a simple core drill is, such as B. a core drill bit. The basic sampling is carried out by inserting the core drill bit into the ground Vibration - being both the core drill and the
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zugehörige Bohrgestängegarnitur durch das Innere einer Räumvorrichtung bis zur Probenentnahmetiefe eingeführt werden. Die Probe wird in dem Kernbohrer mittels eines Fängers mit oberhalb der Kernbohrerkrone befestigten Lamellen festgehalten. Der Kernboh-rer wird ebenfalls durch Vibrieren zur Oberfläche herausgezogen.associated drill pipe assembly through the interior of a clearing device be introduced to the sampling depth. The sample is in the core drill by means of a catcher with above the lamellas attached to the core drill bit. The core drill is also brought to the surface by vibration pulled out.
Die Nachteile solcher Bohrvorrichtungen bestehen hauptsächlich darin, dass nicht entlang der gesamten Bohrtiefe Proben (Kerne) entnommen werden können und dass die Proben meist durch die dabei auftretenden Vibrationen beeinträchtigt werden.The main disadvantages of such drilling devices are that samples (cores) are not can be taken and that the samples are mostly affected by the vibrations that occur.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung beseitigt diese Nachteile dadurch, dass sie einen Rüttler aufweist, von dem die Schwingungen auf ein Bohrgestänge übertragen werden, an dessen unterem Ende ein Bodenvorschubmesser sitzt; dabei sind innerhalb des Bohrgestänges, über dessen ganze Länge zylindrische Mantel angebracht, die entlang zweier Mantellinien unterteilt sind. Das Herausziehen der Garnitur wird durchgeführt entweder mit Hilfe eines an ihr befestigten und von der Oberfläche aus betätigten Kabels, oder durch Rütteln mit Hilfe einer Fangvorrichtung, die mit Backen versehen ist, welche die Garnitur sich nur nach oben hin bewegen lässt. Im Falle der Probenentnahme aus plastisch fliessenden Böden ist zwischen dem Messer und dem unteren Teil des Bohrgestänges ein Probenfänger angebracht, der mit einer inneren Klappe vorgesehen ist, deren Form sich aus dem Überschneiden zweier Zylinder mit aufeinander senkrechten Achsen ergeben hat, und die aus seiner oberen Lage inThe device according to the invention eliminates these disadvantages in that it has a vibrator from which the vibrations be transferred to a drill pipe, at the lower end of which sits a ground feed knife; are within of the drill string, mounted over its entire length cylindrical jacket, which are divided along two surface lines. The pulling out of the set is carried out either with the help of a fixed to it and actuated from the surface Cable, or by shaking with the help of a safety catch, which is provided with jaws, which the set itself can only move upwards. In the case of sampling from plastic flowing soils is between the knife and attached to the lower part of the drill string a sampler provided with an inner flap, the shape of which changes from the intersection of two cylinders with mutually perpendicular axes, and from its upper position in
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eine auf einen Sitz aufgelegte Stellung bewegt werden kann, so dass die Probe mittels des Kabels innerhalb der Mantel festgehalten wird.a position placed on a seat can be moved so that the sample is held by means of the cable within the jacket will.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in verschiedenen Variationen anhand der Zeichnung beschrieben.The following is an embodiment of the invention in various Variations described with reference to the drawing.
Pig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in Ansicht, teilweise längsgeschnitten,Pig. 1 shows the embodiment in view, partly in longitudinal section,
Pig. 2 zeigt in grösserem Masstab einen Längsschnitt durch einen Schneidkopf mit oberhalb der Schneide angebrachten Probefänger , 'Pig. 2 shows a longitudinal section through on a larger scale a cutting head with a sample catcher attached above the cutting edge , '
Pig. 3 zeigt den Probenfänger nach Pig. 2 in Verschlusstellung,Pig. 3 shows the Pig sample catcher. 2 in the locked position,
Pig. 4 zeigt ebenfalls im Längsschnitt einen Schneidkopf mit einem nach Art eines Kugelventils abgewandelten Probenfängers,Pig. 4 also shows a cutting head in longitudinal section a sample collector modified in the manner of a ball valve,
Pig. 5 zeigt ebenfalls im Längsschnitt (einseitig) eine weitere Ausführung eines Probenfängers mit schräg nach oben weisenden, federnden Lamellen,Pig. 5 also shows another longitudinal section (on one side) Design of a sample catcher with springy lamellae pointing diagonally upwards,
Pig. 6 zeigt eine Vorrichtung zum Ziehen des Bohrgestänges insbesondere durch Kitteln bzw. Vibrationen.Pig. 6 shows a device for pulling the drill rod, in particular by means of smacking or vibrations.
Die Bohrvorrichtung gemäss Pig. 1 weist einen auf einer Grundplatte 4- montierten Rüttler 1 auf, der mittels Keilriemen 3The drilling device according to Pig. 1 has one on a baseplate 4- mounted vibrator 1, which is operated by means of a V-belt 3
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und Riemenscheibe 2 von einem ebenfalls auf der Grundplatte montierten (nicht gezeigten) Motor angetrieben ist (vorzugsweise ist ein Verbrennungsmotor eingesetzt). Der Rüttler 1 kann aber auch elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben werden.and pulley 2 of one also on the base plate mounted (not shown) engine is driven (preferably an internal combustion engine is used). The vibrator 1 but can also be driven electrically, pneumatically or hydraulically will.
An zwei einander gegenüberliegenden Enden der Grundplatte 4 sind zur Handhabung des Gerätes Handgriffe 6 vorgesehen. Die Handgriffe 6 greiferficht unmittelbar an der Grundplatte an, sondern über Dämpfungsfedern 5· Und zwar sind jeweils oberhalb und unterhalb der Grundplatte 4 je eine Dämpfungsfeder 5 vorgesehen, durch die hindurch sich Jeweils eine Spannschraube erstreckt; am unteren Ende der Spannschraube sitzt Jeweils ein Griff 6. Es handelt sich also vorzugsweise um ein tragbares Gerät. Über die Griffe 6 wird auch der zum Vorschub beim Bohren erforderliche Andruck aufgebracht.At two opposite ends of the base plate 4 handles 6 are provided for handling the device. The handles 6 do not grip directly on the base plate, but about damping springs 5 · And that are each above and below the base plate 4 a damping spring 5 is provided, through each of which a clamping screw extends; each sits at the lower end of the clamping screw a handle 6. It is therefore preferably a portable device. The handles 6 also become the feed applied pressure required during drilling.
Die durch die Betätigung des Rüttlers 1 hervorgerufenen Schwingungen können entweder longitudinal oder sowohl longitudinal als auch transversal sein.The vibrations caused by the operation of the vibrator 1 can either be longitudinal or both longitudinal as well as be transversal.
Unter dem Rüttler 1, unterhalb der Grundplatte 4, ist ein Spannkopf 7 zum Befestigen am oberen Ende der Jeweils obersten Bohrstange vorgesehen. Die Zusammenklemmung der Bohrgestängegarnitur 8 und des Spannkopfes 7 kann z. B. durch Einschrauben erreicht werden, d. h. einen mit radialen Griffen versehene Überwurfmutter wird auf das Gewinde der Bohrstange aufgeschraubt, wodurch eine AnI age schult er an dem Spannkopf an dieBelow the vibrator 1, below the base plate 4, is a Clamping head 7 for fastening at the upper end of the topmost Boring bar provided. The clamping of the drill string set 8 and the clamping head 7 can, for. B. be achieved by screwing, d. H. one with radial handles Union nut is screwed onto the thread of the boring bar, which means that it trains an attachment on the clamping head
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stirnseitige Ringfläche der Bohrstange angepresst wird.frontal ring surface of the boring bar is pressed.
Innerhalb des Bohrgestänges 8 sind zylinderförmige Mantel 9 angebracht. Die Mangel 9 sind vorzugsweise längs zweier Mantellinien unterteilt. Die gesamte Innenwandung des Bohrstrangs ist also durch lose anliegende, zylindrische Schalen bzw. Mäntel 9 ausgekleidet. Diese Mantel dienen zum Festhalten und Schützen der beim Bohren in das Innere eindringenden Bohrprobe. Insbesondere bleiben also * die Bohrproben nach dem Ziehen des Bohrgestänges von den zylindrischen Mängeln 9 umschlossen und können auf bzw. in den Mänteln 9"verbleiben und von diesen getragen und geschützt aus den Bohrstangen entnommen und weiter gehandhabt werden. Auch bei losem, bröckligem, jedenfalls wenig formbeständigem Material können somit zusammenhängende Bohrproben entnommen werden, welche die Schichtenfolge des Untergrundes genau zeigen.Cylindrical jackets 9 are located inside the drill rod 8 appropriate. The mangles 9 are preferably along two surface lines divided. The entire inner wall of the drill string is thus made up of loosely fitting, cylindrical shells or jackets 9 lined. These sheaths are used to hold and protect the drill sample that penetrates the interior during drilling. In particular, the drill samples remain enclosed by the cylindrical defects 9 after the drill rod has been pulled and can remain on or in the jackets 9 ″ and from these carried and protected from the boring bars and further handled. Even with loose, crumbly items, at least Coherent drill samples can thus be taken from material that is not very dimensionally stable, showing the sequence of layers of the subsurface exactly.
Am unteren Ende des Bohrstranges ist ein Messer 10 bzw. ein Schneidkopf angebracht, der je nach der Natur des durchquerten Bodens unterschiedliche Formen hat. Nach der Zeichnung weist der Schneidkopf eine relativ einfache, konische Ringschneide auf.At the lower end of the drill string a knife 10 or a cutting head is attached, which depending on the nature of the traversed Soil has different shapes. According to the drawing, the cutting head has a relatively simple, conical ring cutting edge on.
Oberhalb des Messers 10, ausserhalb der Bohrgestängegarnitur 8, wird in einer an sich bekannten Weise, wie z. B. durch Anschweissen, ein in den Zeichnungen nicht dargestellter Befestigungshenkel angebracht, durch den ein Kabel 11 eingeführt wird, welches an den Henkel mittels eines in den ZeichnungenAbove the knife 10, outside the drill pipe set 8, is in a manner known per se, such. B. by welding, a fastening handle, not shown in the drawings, through which a cable 11 is inserted which is attached to the handle by means of one in the drawings
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nicht dargestellten Keiles gespannt wird. Das Kabel 11 kann z.B. von Hand von der Oberfläche aus betätigt werden mit Hilfe einer in der Nähe der ßohrgestangegarnitur 8 aufgestellten Winde 12.not shown wedge is stretched. For example, the cable 11 can be operated manually from the surface with the aid a winch 12 set up in the vicinity of the ßohrgestangegarnitur 8.
Wenn aus plastisch fliessenden Untergrund Proben entnommen werden sollen, so wird zwischen Schneidkopf IO und dem unteren Ende des Bohrstranges 8 ein Probenfänger A eingefügt( Fig. und 3). Der Probenfänger weist einen zwischen Schneidkopf und Gestänge zwischengefügten zylindrischen Mantel 13 auf, an welchem mittels Schwenkzapfen 15 eine Klappe 14 angelenkt ist, die einen radial herausragenden Hebel b aufweist, an welchem bei c ein Kabel 11 zur Betätigung der Klappe von der Oberfläche aus angreift. Die Form der Klappe ergibt sich aus dem Durchschneiden bzw. der Durchdringung zweier Zylinder mit aufeinander senkrechten Achsen. Die Klappe 14 stellt also einen Ausschnitt aus einem Zylinder mit dem gleichen Durchmesser wie die zwischengefügte Büchse 13 dar, so daß die Klappe 14 in hochgeschwenkter Stellung ganz an die Wandung der Büchse 13 (Mantel 13) angelegt ist. Das Probenmaterial hat also trotz der Klappe freien, ungehinderten Durchgang. Der Rand der Klappe ist entsprechend der Verschneidungslinie bogenförmig geschwungen und kommt in der Verschlußstellung auf einen eingefügten, entsprechend bogenförmig geformten Sitz dichtend zur Anlage.If samples are to be taken from a plastically flowing subsurface, between the cutting head IO and the lower one At the end of the drill string 8, a sample catcher A is inserted (FIGS. 1 and 3). The sample catcher has an intermediate cutting head and linkage interposed cylindrical jacket 13 on to which a flap 14 is articulated by means of pivot pin 15, which has a radially protruding lever b on which at c a cable 11 for actuating the flap from the surface from attacks. The shape of the flap results from the cutting through or penetration of two cylinders with axes perpendicular to each other. The flap 14 thus represents a section of a cylinder with the same diameter as the interposed sleeve 13, so that the flap 14 in the pivoted up position completely against the wall of the Bushing 13 (coat 13) is applied. The sample material has a free, unimpeded passage despite the flap. Of the The edge of the flap corresponds to the intersection line Curved arched and comes in the locked position on an inserted, correspondingly arched seat sealingly to the plant.
Die Befestigung der Klappe 14 auf den Mantel 13 erfolgt mittels eines Bolzens 15, welcher die Bewegung der Klappe aus ihrer oberen in ihre untere Stellung und umgekehrt ermöglicht;The fastening of the flap 14 on the jacket 13 is carried out by means of a bolt 15 which controls the movement of the flap allows their upper to their lower position and vice versa;
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ihre Betätigung geschieht mit Hilfe des Kabels 11, der zu diesem Zweck durch eine in die Zunge b praktizierte Bohrung eingeführt ist. An dem äußeren Teil des Mantels 13 ist, in einer an sich bekannten Weise, wie z.B. durch Anschweissen, ein Schutzblech 16 angebracht, dessen Rolle es ist, die Zunge b der Klappe 14 zu schützen. Durch die Betätigung des Kabels von der Oberfläche her wird die Klappe 14 nach unten verschoben, wobei sie sich auf einen mit einer Schulter d ver-they are operated by means of the cable 11, which for this purpose passes through a hole made in the tongue b is introduced. On the outer part of the jacket 13 is, in a manner known per se, such as by welding, a protective plate 16 is attached, the role of which is to protect the tongue b of the flap 14. By operating the cable from the surface, the flap 14 is shifted downwards, where it is arranged on a shoulder d
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sehenen Sitz 17 aufsetzt, mittels dessen sie zwischen dem Messer 10 und dem Mantel 13 befestigt wird. Der Sitz 17 ist an seinem oberen Teil derartig verarbeitet, dass er durch, das Auflegen der Klappe 14 auf ihn die Abdichtung des Raumes oberhalb der Klappe 14 gegenüber dem umgebenden Mittel ermöglicht. Durch das Senken der Klappe 14 wird der unter ihr sich befindliche Probenanteil ausgestossen.Seat 17 seen, by means of which it is fastened between the knife 10 and the jacket 13. The seat 17 is on its upper part is processed in such a way that it seals the space above by placing the flap 14 on it the flap 14 with respect to the surrounding means. By lowering the flap 14, the one below it becomes Sample portion ejected.
Falls unter dem Grundwasserniveau befindliche Sandschichten durchbohrt werden, wird an dem unteren Teil der Bohrgestängegarnitur 8 ein Probenfänger B angebracht, der aus einem Körper· 18 besteht, dessen unterer Teil in ein Messer e ausläuft (Fig. 4). Oberhalb des Messers e ist ein Sitz f vorgesehen, auf den si'ch eine Kugel 19 aufsetzen kann,mit deren Hilfe die Abdichtung des oberhalb derselben Kugel sich befindenden Saumes gegenüber dem umgebenden Mittel erzielt werden kann. Um zu vermeiden, dass die Kugel 19 nicht gleichzeitig mit dem Einlass der Proben in die Mantel 9 vordringt, wird in eine im Inneren des Körpers 18 vorgesehene Verriegelung g eine Stütze 20 vorgesehen.If there are layers of sand below the groundwater level are pierced, a sample catcher B is attached to the lower part of the drill pipe set 8, which consists of a body 18 consists, the lower part of which expires in a knife e (Fig. 4). Above the knife e is a seat f is provided on the si'ch a ball 19 can put on, with the help of which the seal of the hem located above the same sphere can be achieved in relation to the surrounding means. In order to avoid that the ball 19 does not penetrate simultaneously with the inlet of the samples into the jacket 9, is in an im Inside the body 18 provided locking g a support 20 is provided.
Wenn schmierige Böden durchquert werden, ist an dem unteren Teil der Bohrgestängegarnitur 8 ein anderer Fänger C (Fig. 5) angebracht, welcher aus einem Körper 21 besteht, dessen unterer Teil in ein Messer 4 ausläuft, oberhalb dessen im Inneren ein kreisförmiger Sitz i vorgesehen ist, in welchem sich ein Ring 22 mit elastischen Blättern j befindet, wodurch die Probe inWhen traversing greasy floors is on the lower one Part of the drill string set 8, another catcher C (Fig. 5) attached, which consists of a body 21, the lower part of which terminates in a knife 4, above which in the interior circular seat i is provided, in which there is a ring 22 with elastic blades j, whereby the sample in
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die Mäntel 9 eindringen kann und während des Herausziehens der Bohrgestängegarnitur 8 zurückgehalten wird.the jackets 9 can penetrate and is retained during the extraction of the drill string assembly 8.
Das Bohrgestänge kann, wenn es der Grund erlaubt, durch Vibrieren gezogen werden, in welchem Fall an der Oberfläche rings um die Garnitur 8 eine Fangvorrichtung befestigt wird. Diese besteht aus den Backen 23 (!"ig. 6), welche mittels Achsen 24 gelenkig an den auf einem Sockel 26 angeordneten Stützen 25 befestigt sind. Die Backen 23 sind mit Verlängerungen K versehen, welche dem Druck der Schraubenfedern 27 ausgesetzt sind, so dass die Bohrgestängegarnitur 8 zwar nach oben herausgezogen werden kann, aber nicht nach unten Herabsinken kann.The drill pipe can, if the reason allows, be pulled by vibration, in which case around the surface a safety gear is attached to the set 8. This consists of the jaws 23 (! "Fig. 6), which by means of axes 24 are hingedly attached to the supports 25 arranged on a base 26. The jaws 23 are provided with extensions K, which are exposed to the pressure of the coil springs 27, so that the drill string assembly 8 is pulled out upwards but cannot sink downwards.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung hat folgende Vorteile:The device according to the invention has the following advantages:
- Probenentnahme entlang der gesamtem Bohrtiefe, in Form einer kontinuierlichen Säule;- Sampling along the entire drilling depth, in the form of a continuous column;
- Günstige Wiedergewinnung der Probe, gleichgültig welches die Natur des durchdrungenen Bodens ist;- Favorable recovery of the sample, whatever the nature of the soil penetrated;
- Erzielung verhältnismässig hoher Vorschubgeschwindigkeiten in dem Boden;- Achieving relatively high feed rates in the ground;
- Einfache und leicht zu handhabende Konstruktion entsprechend den Baustellenbedingungen.- Simple and easy-to-use construction according to the site conditions.
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Claims (7)
dadurch gekennzeichnet,2. Device according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,3. Device according to claim 2,
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