DE2734185C2 - Anlage zum Niederbringen eines Bohrlochs für Pfahlgründungen - Google Patents

Description

Mantelrohre durch AbwSrtssteueFO der Greifarme Jn den Boden eintreibt. Hierbei kann keine größere Kraft angewendet werden, als des Gewicht des zweiten i Fahrzeugs ausmacht, so daß eine größere Verrohrungslänge nicht erreichbar ist

Andere Tiefbohranlagen, insbesondere für Pfahlgnmdungen großen Durchmessers kommen mit einem einzigen fahrbaren Kran in SpeziaJausfiwrung aus, mit dem sowohl gebohrt, verrührt oder gemeißelt werden kann. An denr Bohrmast ist ein Bohrtisch angeordnet, der sowohl zum Drehen einer Bohrstange mit Bohrwerkzeug als auch zum Hin- und Herdrehen des einzutreibenden Mantelrohrs eingerichtet ist Statt über Bohrstangen zu bohren, kann mit dem Kran auch ein Bohrgreifer oder ein Meißel bedient werden, um das is Erdloch zu bohren und den Aushub auszutragen. Der Meißel wird benutzt, wenn man auf hartes Gestein stößt Die Arbeitsweise mit Meißel verursacht große Erschütterungen, die von der Umwelt als belästigend empfunden werden. Als Bohrwerkzeuge werden außer dem Bohrgreifer und dem Meißel auch Schneckenbohrer, Bohrrahreimer oder Schlammbüchse benutzt

In den letzten Jahren sind Bohranlagen hinsichtlich des Niederbringens der Mantelrohre durch die Verwendung hydraulischer Verrohrungsmaschinen oder Dreh- schwingen weiterentwickelt worden. Erdbohranlagen mit Drehschwingen zeigen die deutschen Patentschriften 11 7Ϊ848.12 31 634 und die DE-AS 12 15 624. Diese Drehschwingen sind in der Praxis meist als Anbaugeräte für das Kranfahrzeug konzipiert und stellen in jedem Falle ein aufwendiges Aggregat dar. Die Spannschelle einer hydraulischen Verrohrungsmaschine kann auch über doppeltbeaufschlagbare Hydraulikzylinder auf dem Erdreich abgestützt sein, um auch zum Ziehen des in das Erdreich niedergebrachten Mantelrohrs oder zur Erhöhung des Bohrdrucks verwendet zu werden, wenn mittels eines in das Bohrloch absenkbaren Bohrgeräts gebohrt wird, das an dem Mantelrohr mittels einer Klemmvorrichtung zur Abstützung seines Drehmoments des Antriebsmotors für das Bohrwerkzeug festlegbar is,* (DE-PS 11 71 848). Solche Innenbohrgeräte sind auch durch die DE-PS 8 42 932 und die DE-OS 22 34 611 bekanntgeworden. Sie werden über ein Tragseil in das Bohrloch eingelassen und mittels einer schaltbaren Klemmvorrichtung am Mantelrohr festgelegt, die über einen begrenzten Hub axial, aber undrehbar an dem den Antriebsmotor und das Bohrwerkzeug tragenden Gehäuse geführt ist, wobei die Energie- und Steuerleitungen von oben in das Bohrgerät eingeführt sind.

Für Bohrarbeiten in hartem Gestein wurde eine Drehbohrkrone mit einem doppelt-flügelförmigen Meißelträger entwickelt, der mit diametral angeordneten, ebenfalls mit Bohrmeißeln besetzten Schwenkflügeln versehen ist, die in einer durch Anschlag begrenzten radial nach außen geschwungenen Arbeitslage mit ihnen Meißeln den Meißelträger freischneiden und bei Umkehr der Drehrichtung in ihre innere Ruhelage zurückschwingen (DE-PS 2242 724 und US-PS 36 93 734). Eine derartige Drehbohrkrone ermöglicht es, ein Bohrloch mit größerem Durchmesser als demjenigen des Mantelrohrs zu bohren. Zum Bohren von gegenüber dem Mantelrohr größeren Bohrlöchern sind auch Spezialgeräte in der Art von Bohrgreifer bekannt, die aber nur für weiches Erdreich verwendbar sind und dazu dienen, das Erde des Bohrlochs kegelförmig zu erweitern, um den herzustellenden Betonpfahl am unteren Ende besser abzustützen und zu verankern.

Zum Stand, der Technik ist femer zu erwRhnen, daß besondere Rphraehmaschinen mit einer heb- und senkbaren, hydraulisch betfttigbaren Spannschelle: bekannt sind (DE-AS 1259 811),

Ausgehend von der eingangs erörterten bekannten Anlage zum Niederbringen eines verrohrten Bohrlochs nach der US-PS 11 54137 hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, das manuelle kontinuierliche Absenken des Bohrwerkzeugs und des Mantelrohrs zu vermeiden, zur Aufbringung des Bohrdrucks das Gewicht der über dem Erdreich befindlichen Tragvorrichtung auszunutzen und zum Austragen des Bohr-Weins eine Einrichtung zu wählen, die unabhängig von der Bohrloch tiefe funktionsfähig ist

Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Hiernach ist es zunächst wesentlich, daß die Vorrichtung zur Abstützung des Bohrlochäritriebs am Mantelrohr als betätigbare Klemmvorrichtung ausgebildet ist die über, einen begrenzten Arbeitshub entlang des Gehäuses des Bohrlochantriebs a· yd verschieblich ist Damit wird das Bohrwerkzeug nebst Antrieb relativ zum Mantelrohr nachsetzbar gemacht um wie bekannt schrittweise bohren zu können, wobei das Gehäuse des Bohrlochantriebs an einem Tragseil hängend in das Mantelrohr absenkbar ist Durch die Verwendung eines Schneckenbohrers mit vorgesetzter Drehbohrkrone als Bohrwerkzeug ist das erbohrte Erdreich unabhängig von der Bohrlochtiefe zusammen mit dem Bohrlochantrieb zur Erdoberfläche hin aufholbar. Da weiterhin die Tragvorrichtung für das obere Ende des Mantelrohrs als Rohrziehmaschine mit hydraulisch betätigbarer Spannschelle ausgebildet ist, die über mindestens zwei doppeltbeaufschlagbare, sich am Maschinenrahmen abstützende Hubzylinder heb- und senkbar ist kann das Absenken des Bohrwerkzeugs und des Mantelrohrs ohne manuelle Tätigkeit erfolgen, jedenfalls in losem Erdreich, indem die Spannschelle der Rohrziehmaschine gelöst wird, wonach das Mantelrohr untfcr dem Eigengewicht und dem Gewicht der innen fest gespannten Bohreinheit so weit nachrutschen kann, wie die Schneidwerkzeuge des Bohrgeräts ein Bohrloch größeren Durchmessers als das Mantelrohr freigeschnitten habea Dadurch, daß an dem Maschinenrahmen der Rohrziehmaschine oder seinen auf dem Erdreich aufliegenden Druckschuhen Vertikalführungen für in das Erdreich eintreibbare Verankerungsbolzen oder -rohre angeordnet sind, über die die Rohrziehmaschine gegenüber dem Erdreich undrehbar festgelegt ist, ergibt sich die Möglichkeit, während der Bohrschritte die Stützkolben der Hubzylinder des Maschinenrahmens einzuziehen, so daß das gesamte Gewicht der Rohrziehmaschine über deren Spannschelle ar* Mantelrohr aufgehängt wird, um den Bohrdruck zu erhöhen. Dabei bleibt über die Vertikalführungen, und die Verankerungsbolzen oder »rohre die ßotwendige drehfeste Sicherung der Rohrziehmaschine bzw, über deren Spannschelle, des Mantelrohrs erhalten. Diese Arbeitsweise empfiehlt sich bei hartem Gestein, d.h. wenn das Mantelrohr im Erdreich eine gewisse Führung hat.

Wenn diese Führung nicht gegeben ist vvird das Mantelrohr beim Nachrutschen in der Ronrziehmaschine geführt, beispielsweise indem die Spannschelle nur so weit geöffnet wird, daß das Mantelrohr axial freigegeben, aber noch geführt ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Anlage zum Niederbringen eines verrohrten Bohrlochs

gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 die Gesamtanlage mit einem in ein Mantelrohr abgesenktes Innenbohrgerät mit einer Drehbohrkrone für hartes Gestein.

Fig.2 eine Teildarstellung nach Fig. 1 mit einer ausgetauschten Drehbohrkrone für weiches Erdreich,

F i g. 3—5 die Erdbohr- und Verrohrungsanlage nach F i g. 1 ohne den Kran zur Darstellung von verschiedenen Verfahrensschritten,

F i g. 6 das Innenbohrgerät in vergrößerter Darstellung in Seitenansicht,

Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6,

F i g. 8 eine vergrößerte Darstellung des Schneckenbohrers und der diesem vorgeordneten Drehbohrkrone entsprechend Fi g. 6 im axialen Schnitt durch das letzte Mantelrohr,

F i g. 9 eine Ansicht der Drehbohrkrone von unten in Pfeilrichtung »X« in F i g. 8,

Fig. iO einen Sciiriiii nach tier Liiiic X-X ii'i F ig. 3, m F i g. 11 einen losen Schwenkflügel ohne Rundschaftmeißel in Draufsicht,

Fig. 12 einen Schnitt nach Linie XII-XII in F ig. 11, Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie XIII-XIII in Fig.1I,

Fig. 14 einen Teil der Grundplatte im Bereich der Aufnahme eines Schwenkflügels,
Fig. 15 eine Rohrziehmaschine in Seitenansicht, und F i g. 16 die Rohrziehmaschine in Draufsicht. Die in Fig. 1 dargestellte Anlage besteht aus einem Kran K, einem in das Senkrohr 3 abgelassenen Innenbohrgerät 10 mit Schneckenbohrer 2 und Drehbohrkrone 20 sowie aus einer Rohrziehmaschine 40. Das Innenbohrgerät 10 ist über ein Krangeschirr 4 an das Tragseil 5 des Krans angeschlossen. In das Innenbohrgerät 10 sind von oben Energie- und Steuerleitungen 6 eingeführt, die von einer Trommel 7 des Krans K ablaufen. Die Energie- und Steuerleitungen 6 sind letztlich in einen Verteiler 8 eingeführt.

Bevor auf die anhand von Fig.3—5 verdeutlichte Wirkungsweise eingegangen wird, werden die im Ausführungsbeispiel benutzten einzelnen Aggregate wie folgt näher beschrieben:

In Fig.6 erkennt man das in ein Mantelrohr 3 niedergebrachte Innenbohrgerät mit einem in das Mantelrohr passenden Gehäuse 11, das an seiner oberen Abschlußplatte 11a ein Krangeschirr 4 zum Anschluß des Tragkabels 5 des Krans K oder einer Winde trägt. Am unteren Ende geht das Gehäuse 11 in ein verjüngtes Gehäuseteil 116 über, das einen Getriebemotor 14 als Antrieb des Schneckenbohrers 2 aufnimmt Der Schneckenbohrer 2 ist an einen Drehzapfen 16 des Antriebsmotors 14 angeschlossen.

Am oberen Bereich des Gehäuses Il ist eine Klemmvorrichtung 18 Ober einen Arbeitshub H axial beweglich, aber undrehbar geführt Hierzu ist das Gehäuse im Bereich der Klemmvorrichtung und deren Arbeitshubes H zum Durchlaß von zwei diametralen Klemmbacken 18a und 18Z> mit Aussparungen 109 und ί 10 versehen, zwischen denen diametrale Wandteile 11 c stehenbleiben. Die beiden Klemmbacken 18a, 186 sind auf je einer Schwenkachse 111 schwenkbar gelagert und mittels je eines hydraulischen Klemmzylinders 112 nach außen und zurück nach innen steuerbar. Die Schwenkachsen 111 erstrecken sich zwischen zwei hn Abstand voneinander angeordneten Tragplatten 113 and 114, die die tragenden Elemente der Klemmvorrichtung 18 sind. Wie am besten aus F i g. 7 ersichtlich ist, trägt die untere Tragplatte 114 die Klemmzylinder 112. Beide Tragplatten 113, 114 sind hingegen mit korrespondierenden Ausnehmungen versehen, in die ein rechteckiger Innenbehälter 115 eingesetzt ist, an dessen vier Wandteilen die Tragplatten angeschweißt sind. Der Innenbehälter 115 dient zur Aufnahme von zwei aus Motor und Druckpumpe bestehenden Pumpenaggregaten 116 und 117. Das Pumpenaggregat liefert das Drucköl für die Hubzylinder 118, 119, wogegen das andere Aggregat 117 die Klemmzylinder 112 versorgt. Der Innenbehälter 115 hat einen unteren Behälterteil 115a, der das Drucköl für beide Pumpenaggregate aufnimmt.

Außerhalb des Innenbehälters 115 sind innerhalb des Gehäuses 11 parallel zum Bohrloch angeordnete, doppelt beaufschlagbare Hubzylinder 118 und 119 vorgesehen, die oben an die untere Tragplatte 114 der Klemmvorrichtung 18 und unten an das Gehäuse 11 beziehungsweise dessen Gehäuseteil 116 angeschlossen sind. Damit sind diese Hubzylinder HS, JJ9 zwischen der axial beweglichen Klemmvorrichtung 18 und dem den Antriebsmotor 14 aufnehmenden und den Schnekkenbohrer 2 tragenden Gehäuseteil üb wirksam und vermögen die Klemmvorrichtung über deren Arbeilshub Whin und her zu bewegen.

Das Stützmoment des Antriebsmotors 14 muß beim Bohren über die Klemmvorrichung 18 vom Mantelrohr 3 aufgenommen werden, das beim Bohren stillsteht und von di; Spannschelle der Rohrziehmaschine 40 festgehalten wird. Daher besteht zwischen der Klemmvorrichtung 18 und dem Gehäuse 11 eine Drehsicherung, die mindestens in der Drehrichtung des Stützmomentes des Antriebsmotors 14 wirksam ist. Eine derartige Drehsicherung besteht aus zwei diametralen Stützwinkeln 120, die zwischen den Tragplatten 113,114 verlaufen, und diametralen Leisten 121, die an der Innenwandung des Gehäuses 11 befestigt sind und gegen die die Stützwinkel 120 anschlagen, wenn bei auswärts gesteuerten Klemmbacken 18a, 186 und damit am Senkrohr 3 fixierter Klemmvorrichtung 18 der Antriebsmotor 14 für den Schneckenbohrer 2 eingeschaltet wird und dessen Stützmoment das Gehäuse 11 zu drehen versucht. In Fig.6 ist das Gehäuse 11 am oberen Rand teilweise weggebrochen, um die in F i g. 7 untenliegenden Stützwinkel 120 mit Anschlagsleiste 121 sichtbar zu machen.

In Fig.8 erkennt man die letzten Gänge des Schneckenbohrers 2, der in seinem letzten Gang durch einen eingefügten zweiten halben Schraubengang 2a zweigängig ausgeführt ist. Der Schneckenbohrer mit der am unteren Ende angeordneten Drehbohrkrone 20 ist in Arbeitsstellung befindlich dargestellt, was uorch das letzte Mantelrohr 3 angedeutet ist

Die Drehbohrkrone umfaßt zunächst einen doppelflügelförmigen Meißelträger 24 (Fig.2) mit einem Mitteldorn 24a und den beiden Flügeln 246 und 24c, die alle in bekannter Weise mit Rundschaftmeißeln 25 besetzt sind. Der Meißelträger 24 ist von unten an einer Grundplatte 26 befestigt, die in nicht näher dargestellter Weise drehfest und lösbar mit der Schnecke verbunden ist und ebenfalls eine doppelflügelförmige Gestalt hat, wie in Fig.9 durch eine von dem Umriß ausgehende Schraffur angedeutet ist Wie in Fig. 10 für den einen Flügel 24c des Meißelträger: dargestellt ist, ist die zugehörige Schraubenfläche 2a am Auslauf mit der Grandplatte 26 verschweißt und setzt sich in eine schräge Aufnahmeschneide 24c^dieses Meißelträgerflügeis fort Ebenso setzt sich die Schraubenfläche 2 mit

ihrem letzten Gang über die Grundplatte 26 in eine schräge Aufnahmeschneide des Flügels 24b fort. Die in F i g. 10 ohne Rundschaftmeißel dargestellte Aufnahmeschneide 24c' ist einheitlich mit einer zum Meißelträger 24 gehörenden Tragplatte 27, mit der die Grundplatte 26 nahezu übereinstimmend mit deren doppel-flügelartiger Gestalt unterlegt ist. Der Meißelträger 24 mit der Tragplatte 27 ist also als gegenüber der Grundplatte 26 lösbiiivis Teil ausgeführt und mittels zweier die Grundplatte 26 durchgreifende, das Drehmoment übertragender Bolzen 28, 29 austauschbar mit der Grundplatte 26 verbunden. Fi g. 14 zeigt einen Teil der Grundplatte 26 im Bereich des Bolzens 29, der von unten durch die Tragplatte 27 sowie die Grundplatte 26 hindurchgesteckt wird und durch einen gabelförmigen Riegel 210 gesichert wird, der in eine eingestochene Eindrehung des Bolzens 29 eingreift. In gleicher Weise wird der Bolzen 28 durch einen gabelförmigen Riegel 211 gesichert. Da die Grundplatte 26 mit der Schneckenachse drehfesi verbunden ist, übertragen die beiden Bolzen 28 und 29 das Drehmoment auf den doppel-flügelartigen Meißelträger 24.

Die nicht von den Flügeln 24b und 24c des Meißelträgers 24 in Anspruch genommenen Bereiche der doppel-flügelartigen Grundplatt» 26 tragen diametral angeordnete Schwenkflügel 212, 213, die auf zur Rotationsachse des Meißelträgers 24 parallelen Achsen 214 und 215 schwenkbar gelagert sind. Zur Lagesicherung dieser Schwenkflügel 212, 213 dienen ebenfalls gabelförmige Riegel 216, 217, so daß auch die Schwenkflügel 212, 213 lösbar und austauschbar gehalten sind.

Die ebenfalls mit Rundschaftmeißeln besetzten Schwenkflügel 212, 213 erstrecken sich von ihren Schwenkachsen 214, 215 aus in Drehrichtung der Drehbohrkrone, die durch den Pfeil 218 angedeutet ist. Aufgrund des Widerstandes, den die Rundschaftmeißel beim Drehen der Drehbohrkrone am Erdreich oder an der Gesteinsformation finden, schwenken die Drehflügel 212, 213 nach auswärts und haben damit eine in Bezug auf den Meißelträger 24 freischneidende Wirkung. In Fig.9 ist lediglich der Schwenkflügel 113 nach außen ausgeschwungen, so daß sein äußerster Rundschaftmeißel 25' einen Bohrkreis 220 beschreibt Der Schwenkflügel 212 ist in rückgestellter Lage dargestellt

Sowohl die ausgeschwungene Lage des Schwenkflügels 213 als auch die rückgeschwungene Lage des Schwenkflügels 212 sind durch Anschläge begrenzt. F i g. 11 in Verbindung mit F i g. 12 zeigt, daß beispielsweise der Schwenkflügel 213 außer einer Bohrung 221 zur Aufnahme der Schwenkachse 215, die auch eine Bohrung 223 in der Grundplatte 26 (und selbstverständlich auch in der Tragplatte 27) durchgreift, eine außermittige Bohrung 222 aufweist, durch die ein Anschlagbolzen gesteckt werden kann, der bis in einen bogenförmigen Schlitz 224 der Grundplatte 26 eingreift Der Verstellweg dieses nicht dargestellten Anschlagbolzens innerhalb des bogenförmigen Schlitzes 224 bestimmt den Schwenkbereich des Schwenkflügels 213.

An den radial außenliegenden Seitenflächen sind an den Schwenkflügeln 212,213 keilförmige Rückstell-Leisten 225, 226 angeformt, die innerhalb des äußersten Bohrkreises 220 liegen und daher beim Bohren selbst nicht störea Die aus dem Schnitt nach Fig. 13 ersichtliche RücksteD-Leiste 226 hat eine in Bohrrkhtung 227 radial ansteigende Seitenfläche 226'. Die Bohrrichtung 227 ist in Verbindung mit F i g. 13 deshalb nach oben gerichtet, weil der in Fig. 11 dargestellte Schwenkflügel 213 in der Ansicht von unten, d. h. in Pfeilrichtung »X« nach F i g. 8, dargestellt ist. Für den Schwenkflügel 212 in Fig.8 verläuft daher dessen geneigte Seitenwandung 225' umgekehrt. Diese geneigten Seitenwandungen 225' und 226' beziehungsweise die sie bildenden Rückstell-Leisten 225, 226 haben die Wirkung, daß beim Zurückziehen des Schneckenbohrers 2 und der daran befestigten Drehbohrkrone 20 das gelöste Erdreich oder Gestein einen Druck auf die Oberflächen 225' und 226' ausübt mit der Folge, daß radial nach innen gerichtete Kraftkomponenten als Rückstellimpulse für die Schwenkflügel 212 und 213 erzeugt werden. Hierdurch wird sichergestellt, und entsprechend ist auch die Schwenklagenbegrenzung für die Schwenkflügel ausgelegt, daß die Schwenkflügel beim Hochziehen der Bohrvorrichtung 10 mit Sicherheit bis innerhalb des Innendurchmessers des Mantelrohres 3 zurückschwenken, wie in F i g. 9 für den Schwenkflügel 2i2 dargestellt ist.

Zurückkommend auf F i g. 8 ist zu bemerken, daß die Schwenkflügel 212, 213 mit ihren Schwenkbolzen 214, 215 unterhalb der von der Grundplatte 26 ausgehenden Schraubengänge 2 beziehungsweise 2a gelagert sind, also in keilförmigen Räumen, die sich leicht durch Erdreich und gelöste Gesteinsbrocken zusetzen können. Um die Schwenklagerungen für die Schwenkflügel leichtgängig zu halten, sind diese keilförmigen Räume zwischen den Schraubengängen und der Grundplatte im Bereich der Schwenklagerungen der Schwenkflügel durch keilförmige, sich axial und kreisbogenförmig erstreckende Blechwände 229 und 230 gegen den Eintritt von Erdreich oder Gesteinsbrocken geschützt. In F i g. 8 sieht man auf die Außenfläche der Blechwand 229, wogegen die Blechwand 230 in Ansicht auf die nach innen gerichtete Fläche erkennbar ist.

Die wesentlichsten Teile der in Fig. 15 und 16 dargestellten Rohrziehmaschine 40 sind eine Spannschelle 41 sowie ein bodenseitiger Mas?hinenrahmen 42. Die Spannschelle 41 besteht im Ausführungsbeispiel aus vier Segmenten 41a, 41b, 41c und 41c/, die durch zwei Spannzylinder 43 und 44 in bekannter Weise betätigt werden. Die Spannzylinder 43 und 44 sind an Zuglaschen 45 und 46 befestigt, die an die Segmente 41a und 41 c gelenkig angeschlossen sind, wogegen beispielsweise die Kolbenstange 48 des Zylinders 44 an die Laschen 47 des Segmentes 416 angeschlossen ist. Entsprechendes gilt auch für den Zylinder 43 im Bezug auf die Segmente 41c und 4id Indem die Kolbenstange 48 aus dem Spannzylinder 44 ausgefahren wird, schwenkt das Segment 41a unter der Zugkraft der Zrglaschen 46 im Gegenuhrzeigersinn und das Segment 4ib unter der Druckkraft der Kolbenstange 48 im Uhrzeigersinn um die Schwenkachsen 49 und 50. Da in gleicher Weise unter der Wirkung des Spannzylinders 43 und der Zuglaschen 45 sowie der hierfür nicht sichtbaren Laschen 47 das Segment 41c im Gegenuhrzeigersinn und das Segment 41 </ im Uhrzeigersinn verschwenkt wird, kann auf diese Weise ein in die Öffnung der Spannschelle 41 eingesetztes Bohrrohr verklemmt werden.

Die Schwenkachsen für alle Spannsegmente werden von senkrechtstehenden Hubzylmdern 49 und 50 gebildet, die axial an der Spannschelle 41 festgelegt sind. Kolbenstangen 413 und 414 sind nach unten ausfahrbar und mit dem Maschinenrahmen 42 verbunden. Durch Ausfahren der Kolbenstangen 413,414 kann ein mit der Spannschelle 41 verklemmtes Bohrrohr schrittweise aus

dem Erdreich herausgezogen werden.

Der Maschinenrahmen 42 ist als ein einheitliches Bauteil ausgebildet mit einem Hydraulikaggregat 416, einem Ölbehälter, von dem der Abschlußdeckel 417 erkennbar ist, mit nicht dargestellten Ventilsteuerungen und Druckleitungen zur Versorgung der Hubzylinder 49,50 sowie der Spannzylinder 43,44 der Spannschelle

41 sowie mit einem Schaltpult 418. Die gesamte Druckerzeugui'.gsanlage einschließlich der Steuerung wird also von dem Maschinenrahmen 42 getragen beziehungsweise aufgenommen, so daß lediglich eine elektrische Energieleitung zu der Rohrziehmaschine führt.

In F i g. 15 erkennt man zur Betätigung des Spannzylinders 43 zwei biegsame Leitungen 419,420, die bei 421 an den Ausgang von Druckleitungen anschließbar sind, die in dem Maschinenrahmen 42 fest verlegt sind. Ein entsprechendes Paar von biegsamen Druckleitungen führt auch zu dem Spannzylinder 44.

Der Maschinenrahmen 42 ist an seinen schmalen Enden mit drehbeweglichen Druckschuhen 422 und 423 versehen. An der Seite des Druckschuhes 422 trägt der Maschinenrahmen 42 drei Lagerböcke 424 für eine Schwenkachse 425, die durch drei Stege 426 des Druckschuhes 422 hindurchgesteckt ist. Hierdurch ist die Drehbeweglichkeit des Druckschuhes 422 gegenüber dem Maschinenrahmen 42 gegeben. Der Druckschuh 423 auf der anderen Seite des Maschinenrahmens

42 trägt ebenfalls drei Stege 426, durch die eine Schwenkachse 427 hindurchgesteckt ist. An diese Schwenkachse 427 sind zwei Schrägstellzylinder 428 angeschlossen, die sich über eine obere Achse 429 gelenkig an dem Maschinenrahmen 42 abstützen. Werden die Schrägstellzylinder 428 betätigt, kann der Maschinenrahmen 42 zusammen mit der Spannschelle 41 um die Achse 425 geschwenkt werden, um schräg in das Erdreich eingeführte Senkrohre zu ziehen oder einzuführen.

Das Schaltpult 418 hat drei Betätigungshebel 430,431 und 432 zur voneinander unabhängigen Betätigung der Spannzylinder 43, 44, der Hubzylinder 411, 412 sowie der Schrägstellzylinder 428. Die Hubzylinder 411, 412 sind doppelt beaufschlagter, um die Rohrziehmaschine nicht nur zum Ziehen von Rohren, sondern auch zur Erhöhung einer nach unten gerichteten, an dem Mantelrohr angreifenden Gewichtskraft zu verwenden. Wenn nämlich die Spannschelle 41 im gelösten Zustand durch Ausfahren der Kolbenstangen 413, 414 angehoben und dann mit dem Mantelrohr verklemmt wird, kann man durch umgekehrtes Betätigen der Hubzylinder 411, 412 die mit dem Maschinenrahmen 42 zugfest verbundenen Kolbenstangen 413, 414 einfahren, wodurch der gesamte Maschinenrahmen 42 vom Erdboden abgehoben wird und seine Masse dem Mantelrohr zuzurechnen ist

Die Druckschuhe 222,223 sind mit Vertikalführungen 51 versehen, durch die hindurch Verankerungsbolzen 52 in das Erdreich eingetrieben werden können (Fig. 1), die primär die Aufgabe haben, die Rohrziehmaschine 40 gegenüber dem Erdreich gegen Drehen zu sichern. Die Verankerungsbolzen 52 mit ihren Führungen 51 können aber auch die Aufgabe übernehmen, das Senkrohr 3 bei angezogener Spannschelle 41 axial zu führen, wenn der Maschinenrahmen 42 bei hoch angesetzter Spannschelle zur Erhöhung der Gewichtsbelastung des Senkrohres vom Erdboden abgehoben wird. Diese Führung ist unerläßlich, da das Bohrloch mit Übermaß gebohrt wird und das Senkrohr im Bohrloch selbst nicht exakt geführt ist. Die Führungen 51 müssen am Maschinenrahmen 42 angeordnet sein, wenn Schrägbohrungen ausgeführt und verrohrt we; Jen sollen.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anlage wird nunmehr anhand von Fig. 3—5 erläutert. Fig.3 zeigt eine Anfangsposition, bei der das Innenbohrgerät 10 über das Tragkabel 5 soweit in das Mantelrohr 3 eingelassen ist, bis die Drehbohrkrone 20 des Schnekkenbohrers 2 im Grunde des Bohrloches aufstößt. Die Hubzylinder 118, 119 sind eingefahren, so daß die Klemmvorrichtung 18 relativ zu dem Gehäuse 11 des Bohrgerätes in unterer Position ist. Daraufhin werden die Klemmzylinder 112(Fi g. 7) betätigt und somit das Innenbohrgerät 10 am Mantelrohr 3 gegen Drehen gesichert. Das Mantelrohr 3 selbst ist über die festgezogene Spannschelle 4< der Rohrziehmaschine 40 gegen Mitdrehen gesichert, zumal die Rohrziehmaschine 40 über die in das Erdreich eingetriebenen Verankerungsbolzen 52 (Fig. 1) undrehbar festgelegi ist.

Nachdem der Antriebsmotor 14 des Innenbohrgerätes 10 eingeschaltet wurde, bohrt die Drehbohrkrone 20 eine Bohrlochteillänge von maximal L (F i g. 4), die dem Verstellhub H(Fig.3) zwischen dem Gehäuse 11 des Bohrgerätes 10 und der festgelegten Klemmvorrichtung 18 entspricht. Bei diesem Bohrvorgang schwenken die Schwenkflügel 212, 213 der Drehbohrkrone 20 nach außen (Fig.9) und erweitern das Bohrloch auf den Bohrkreis 220, der deutlich mehrere Zentimeter größer ist als der Außendurchmesser des Mantelrohres 3. Dieses erweiterte Bohrloch ist aus Fig.4 zu ersehen. Beim Bohren wurden die Hubzylinder 118, 119 ausgefahren, so daß unter einem zusätzlichen aktiven Bohrdruck aus diesen Hubzylindern gebohrt wurde. Die Reaktionskraft des Bohrdruckes wird von dem Gewicht des Innenbohrgerätes 10, des Senkrohres 3 sowie der am Mantelrohr festgelegten Rohrziehmaschine 40 aufgenommen, wozu die doppelt beaufschlagbaren Hubzylinder 49, 50 (Fig. 15) hydraulisch verriegelt sind oder die Spannschelle 41 in nochgesteuerter Position und Endlage der Hubzylinder am Senkrohr festgelegt ist.

Nach dem Bohren einer Bohrteillänge beginnt ein Verrohrungsschritt. Zunächst wird das Innenbohrgerät 10 hochgezogen. Hierbei stoßen die Rückstell-Leisten 225, 226 (Fig. 9) der Schwenkflügel 212, 213 der Drehbohrkrone 20 an der unteren Stirnfläche des Mantelrohres 3 an und werden hierdurch nach innen zurückgeschwenkt, was dadurch unterstützt werden

so kann, daß die Drehrichtung 218 der Bohrkrone 20 umgekehrt wird. Ist nach diesem nicht dargestellten Vorgang die Drehbohrkrone 20 bis innerhalb des Mantelrohres 3 zurückgezogen worden, wird die Spannschelle 41 der Rohrziehmaschine 40 soweit gelockert, daß das Mantelrohr 3 abwärts zu rutschen beginnt Hierbei kann das Innenbohrgerät 10 über die Klemmvorrichtung 18 noch mit dem Mantelrohr bei hydraulisch verriegelten Hubzylindern 118, 119 und losem Tragseil 5 verspannt sein, um durch sein Eigengewicht das Nachrutschen des Mantelrohres zu fördern. Das Mantelrohr 3 rutscht um die gebohrte Bohrteillänge L nach, wie F i g. 5 zeigt In F i g. 5 ist im übrigen wieder die Anfangskonstellation des Innenbohrgerätes 10 vor einem neuen Bohrschritt dargestellt d.h. mit eingezogenen Hubzylindern 118, 1*9, bei welcher Lage die Klemmvorrichtung 18 zur erneuten drehfesten Sicherung gegenüber dem Mantelrohr betätigt wird.

Beim Bohren in hartem Gestein mittels der mit Rundmeiöeln besetzten Drehbohrkrone 20 nach F i g. 8—13 ist nicht darmit zu rechnen, daß beim Bohren weiches Erdreich nachrutscht. Das im Durchmesser gegenüber dem Mantelrohr erweiterte Bohrloch bleibt also mit diesem vergrößertem Durchmesser bestehen, so daß das Mantelrohr 3 auf seiner unter Umständen großen Länge, die durch Aneinandersetzen von einzelnen Rohrschüssen erhalten wird, im Bohrloch keine besondere Führung hat. Aus diesem Grunde wird beim Nachrutschen des Mantelrohres die Spannschelle 41 der Rohrziehmaschine nur soweit gelockert, daß das Mantelrohr wohl zu rutschen beginnt, an den entsprechend hoch ausgeführten Spannbacken der Spannschelle jedoch noch eine axiale Führung findet. Ferner ist zu beachten, daß beim Bohren in weichem Erdreich mittels der Drehbohrkrone 21 nach F i g. 2 Erdreich in das Bohrloch nachrutschen kann. Es empfiehlt sich dann, bei einem Bohrschritt den gesamten Verstellhub H des Autokran oder Bagger verwendbar, jedoch empfiehlt sich ein kleiner Spezialkran, der nicht einmal fahrbar zu sein braucht, da er von jedem LKW an Ort und Stelle geschleppt werden kat.n.

Es ibt keine Verrohrungsmaschine mehr erforderlich, da das Mantelrohr ohne Drehbewegung np£hzurutschen vermag. Der Einsatz einer an das Mantelrohr angesetzten kleineren Drehschwinge kann beim Verrohren in weichem Erdreich vorteilhaft sein, wenn bei großen Bohrlängen das Erdreich in der erweiterten Bohrung nachrutscht und das Mantelrohr allein nicht mehr durch Gewichtsbelastung nachrutscht. Hier könnte die Drehschwingung einer Drehschwinge unterstützend wirken.

Hinsichtlich der Tiefe der Erdbohrungen bestehen keine Einschränkungen, da sie lediglich durch die Länge des Tragseils und der Energieleitung bestimmt wird. Auch entfällt das Verlängern von Bohrgestängen. Mit dem Wegfall der Verrohrungsmaschine hängt es

ίθ nicht Vüii auszunutzen, sondern ä> zusammen, das zwischen dem Kran oder Bagger und

nur mit kleineren Bohrteillängen als das Maß L zu bohren und das Mantelrohr häufiger und in kleineren Schritten nachrutschen zu lassen.

In F i g. 5 ist die Möglichkeit dargestellt, zur Erhöhung der Gewichtsbelastung des Mantelrohres beim Nachrutschen das gesamte Gewicht der Rohrziehmaschine 40 an das Mantelrohr zu hängen. Sollte bei geöffneter Spannschelle 41 das Mantelrohr nicht nachrutschen, wird die Spannschelle hochgefahren, am Mantelrohr festgeklemmt und der Maschinenrahmen 42 der P.ohrziehmaschine durch Einziehen der Kolbenstangen 413, 414 (Fig. 15) um das Maß A vom Erdboden gehoben. Bei dieser Verfahrensweise wird das Mantelrohr beim Nachrutschen über die in das Erdreich eingetriebenen Verankerungsbolzen 52 und deren Führungen 51 axial geführt. Die Führungen 51 sind zweckmäßig am Maschinenrahmen 42 anzubringen, wenn durch Schrägstellen des Maschinenrahmens 42 mittels der Schrägstellzylinder 428 (Fig. 15, 16) schrägliegende Erdbohrungen ausgeführt werden sollen. Nachdem mit dem Nachrutschen des Mantelrohres 3 die Rohrziehmaschine 40 wieder auf dem Erdboden aufliegt, kann mit einem neuen Bohrschritt gemäß F i g. 3 begonnen werden.

Es versteht sich, daß von Zeit zu Zeit vor einem Bohrschritt das Innenbohrgerät 10 aus dem Mantelrohr 3 völlig herausgehoben wird, um das auf den Schneckengängen des Schneckenbohrers 2 liegende Bohrklein aufzuholen. Die Vorteile des neuen Bohrsystems gegenüber dem mannigfaltigen Stand der Technik sind bedeutend:

Es ist kein schwerer Kran in Spezialausführung mehr erforderlich, da der Kran lediglich für das Eigengewicht der Rohrziehmaschine oder des Innenbohrgerätes ausgelegt zu werden braucht, jenachdem, welches Aggregat das Schwerere ist Dieser Kran wird selbstverständlich auch für das Eigengewicht eines Rohrschusses ausreichend sein. Praktisch ist jeder dem Mantelrohr keine Verbindung mehr erforderlich ist, womit der Platzbedarf sich verringert.

Zur Herstellung von Schrägbohrungen bedarf es keiner Zusatzeinrichtungen da lediglich die Spannsche!-

Ie der Rohrziehmaschine mit ihrem Maschinenrahmen

schräggestellt zu werden braucht. Diese Schrägstellung ist in jeder Richtung einfach dadurch möglich, daß die

Rohrziehmaschine entsprechend positioniert wird. An betriebsmäßigen Vorteilen besteht der wesent-

lichste Fortschritt darin, daß absolut — auch in Fels — erschütterungsfrei gearbeitet werden kann, da Greifer und Meißel entfallen. Auch die mit dem Verschleiß dieser Teile zusammenhängenden Kosten werden eingespart.

Eine erhebliche Leistungssteigerung ist dadurch zu erzielen, das der Kran für schnelle Geschwindigkeiten ausgelegt werden kann, da er geringere Gewichte zu bewegen braucht als bisher.

Durch einfachen Austausch der Drehbohrkrone für

hartes Gestein gegen eine solche für weiches Erdreich kann die Bohranlage leicht den Bodenverhältnissen angepaßt werden.

Bei Verwendung luftdichter Rohrverbindungen können Wasserschichten ohne Schwierigkeiten drvchfah- ren werden. Man kann trocken betonieren.

Das neue Bohrsystem verringert auch die Betriebskosten, da der bei allen bekannten Systemen unvermeidliche hohe Verschleiß der Rohrverbindungen und der Rohre bei hartem Boden und langen Pfählen dadurch entfällt, daß an den Mantelrohren weder große Drehmomente, Zugkräfte, Schlagkräfte, Vibrationskräfte noch exzentrische Kräfte und Momente einer Verrohrungsmaschine angreifen. Die Rohrverbindungen werden nur zur Übertragung des Drehmomentes des Innenbohrgerätes und des Eigengewichtes der Rohre beansprucht, was sich auch auf die Rohrkupplungen vereinfachend auswirken kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche;

   1, Anlage zum Niederbringen eines verrohrten Bohrlochs für die Herstellung von mit dünnwandigen Rohren großen Durchmessers verrohrten Pfahlgründungen, ¹Wt einer sich auf dem Erdboden abstützenden Tragvorrichtung, mit der das obere Ende eines in das Bohrloch absenkbaren Mantelrohrs axial und gegen Drehung gegenüber dem Erdreich festlegbar ist, mit einem in das Bohrloch absenkbaren Antrieb für ein Bohrwerkzeug, welches einander diametral gegenüberliegende, mit Schneidwerkzeugen versehene Schwenkflügel aufweist, deren radiale Erstreckung im ausgeschwenkten Zustand größer ist als der Außendurchmesser und im eingeschwenkten Zustand kleiner als der Innendurchmesser des Mantelrohrs ist, mit einer Vorrichtung zur Abstützung des absenkbaren Bohrlochantriebs am Mantelrohr, die mit dem Gehäuse des Bohrlochantriebs drehfest verbunden ist, und mit einer Einrichtung zum Abfördern des Bohrkleins durch das "Mantelrohr'- zur Erdoberfläche hin, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Abstützung des Bohrlochantriebs (10) am Mantelrohr (3) als betätigbare Klemmvorrichtung (18) ausgebildet ist, die über einen begrenzten Arbeitshub (H) entlang des,Gehäuses (11) des Bohrlochantriebs (10) axial verschieblich ist, wobei das Gehäuse (11) an einem Tragseil hängend in das Mantelrohr (3) atisenkbar ist, daß ein Schneckenbohrer (2) vorgesehen ist, dem zum Lösen des Erdreichs eine Drehbohrkrone (20) als Bohrwerkzeug vorgesetzt ist, wobei Schneckenbohrer (2) und Drehbohrkrone (20) zum Austragen des erbohrten Erdreichs aus dem Bohrloch zusammen mit dem Bohrlochantrieb (10) zur Erdoberfläche hin aufholbar sind, und daß die Tragvorrichtung für das obere Ende des Mantelrohrs (3) als Rohrziehmaschine (40) mit einer hydraulisch betätigbaren Spannschelle (41) ausgebildet ist, die über mindestens zwei doppeltbeaufschlagbare, sich an einem Maschinenrahmen (42) abstützende Hubzylinder (49,50) heb- und senkbar ist, wobei an dem Maschinenrahmen oder seinen auf dem Erdreich aufliegenden Druckschuhen (222,223) Vertikalführungen (51) für in das Erdreich eintreibbare Verankerungsbolzen oder -rohre (52) angeordnet sind, Über die die Rohrziehmaschine (40) gegenüber dem Erdreich undrehbar festgelegt ist
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Klemmvorrichtung (18) des Bohrlochantriebs (10) und dem den Antriebsmotor (14) und das Bohrwerkzeug (20) tragenden Gehäuse (11) parallel zum Bohrloch verlaufende, doppeltbeaufschlagbare Hubzylinder (118, 119) angeordnet sind, mit denen bei festgelegter Klemmvorrichtung das Gehäuse (11) nach abwärts drückbar ist.

   Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Niederbringen eines verrohrten Bohrlochs für die Herstellung von mit dünnwandigen Rohren großen Durchmessers verrohrten Pfahlgründungen, mit einer sich auf dem Erdboden abstützenden Tragvorrichtung, mit der das obere Ende eines in das Bohrloch absenkbaren Mantelrohrs axial und gegen Drehung gegenüber dem Erdreich festlegbar ist, mit einem in das Bohrloch absenkberen Antrieb für ein Bohrwerkzeug, welches einander diametral gegenüberliegende, mit Schneidwerkzeugen versehende Schwenkflügel aufweist, deren radiale Erstreckung im ausgeschwffpktej^ Zustand größer als der Außendurchmesser undim eingeschwenkten Zustand kleiner als der Innendurchmesser des Mantelrohrs ist, mit einer Vorrichtung zur Abstützung des absenkbaren Bohrlochantriebs am Mantelrom, die mit dem Gehäuse des Bohrlochantriebs

   jo drehfest verbunden ist, und mit einer Einrichtung zum Abfördern des Bohrkleins durch das Mantelrohr zur Erdoberfläche hin.

   Die Erfindung geht damit aus von einer Bohranlage gemäß der US-PS Π 54137, bei der die sich auf dem

   is Erdboden abstützende Tragvorrichtung eine Hülse umfaßt, die mit umfangsverteflten Klemmschrauben zur drehfesten Sicherung des Mantelrohrs gegenüber dem Erdreich versehen ist Zur axialen Sicherung des Mantelrohrs dienen beiderseits einer Gewindehülse angeordnete Stellringe mit Klemmschrauben. Der in das Bohrloch absenkbare Antrieb für ein Bohrwerkzeug ist am Mantelrohr abstützbar in dem Sinne, daß das Gehäuse des Bohrlochantriebes zur Abstützung des Drehmomentes des Bohrlochantriebes mit dem drehfest gesicherten Mantelrohr verbunden ist Schließlich besteht die Einrichtung zum Abfördern des Bohrkleins durch das Mantelrohr aus einem Schaufelbagger. Eine derartige Bohranlage erlaubt es, das Bohrwerkzeug einschließlich seines Antriebs mit dem Mantelrohr schrittweise kontinuierlich abzusenken. Hierzu ist allerdings manuelle Arbeit erforderlich, da ein mit der Gewindehülse verbundener Ringflansch ständig gedreht werden muß, da der Bohrlochantrieb nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch axial am Mantelrohr festgelegt ist Ein Vorschub des Bohrwerkzeugs ist also nur über den Vorschub des Mantelrohrs möglich. Ferner bringt die Verwendung eines Schaufelbaggers zum Austragen des Bohrkleins bei Fortschreitender Bohrtiefe, insbesondere beim Nachsetzen eines weiteren Mantelrohrs gewisse Schwierigkeiten mit sich.

   Ein in das Bohrloch bzw. in das Mantelrohr absenkbares Bohrgerät mit Schneckenbohrer zeigt indessen die GB-PS 10 94 201, bei der das Bohrgerät durch eine Klemmbefestigung mit dem Mantelrohr drehfest verbindbar ist Das Bohrgerät hat jedoch keinen eigenen Bohrantrieb, vielmehr greift der Bohrantrieb über dem Erdreich an dem Mantelrohr selbst an. Der Drehantrieb ist mit einer sich auf dem Erdreich abstützenden, heb- und senkbaren Rohrziehmaschine besonderer Bauart vereinigt, deren das Mantelrohr umfassende Spannschelle drehbar angetrieben ist Das Bohrloch wird schrittweise gerbohrt, indem dh Rohrziehmaschine samt Spannschelle und Drehantrieb über Stützzylinder abgesenkt wird. Nachteilig bei dieser Bohranlage ist, daß der Drehantrieb für das Bohrgerät über das Mantelrohr geht, wodurch erhebliche Reibungsverluste entstehen. Ferner ist die Rohrziehmaschine eine Spezialausführung.
   Zur Vervollständigung des Hintergrundes der Erfindung sei noch auf folgenden Stand der Technik hingewiesen:

   In der Praxis ist das Bohren mittels Bohrgestänge und Bohrkopf gebräuchlich, der durch einen Greifer ausgetauscht werden kann oder mit ihm kombiniert ist.

   Bei größeren Bohrlochtiefen muß das Bohrgestänge stückweise verlängert werden. Zum Einsetzen des Mantelrohrs ist ein zweites fahrbares Gerät mit heb- und senkbaren Greifarmen erforderlich, das die