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"Verfahren zur Entlastung der Bohrkopfhalterung
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bei Niederbringung eines Bohrrohres sowie eine Vorrichtung zur Ausübung
des Verfahrens".
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entlastung der Bohrkopfhalterung
bei Niederbringung eines Bohrrohres im Rahmen der Herstellung von Verdrengungsbohrpfählen
sowie eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.
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Bei der Niederbringung von Erdbohrungen werden gewindeförmig ausgebildete
Erdbohrer bzw. Erdbohrrohre in das Erdreich niedergebracht.
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Der entstehende Eindrehwiderstand und damit das erforderliche Eindrehmoment
hängt vom Durchmesser des zu bohrenden und/oder zu verrohrenden, den Bodenkennzf
fern und der Tiefe des Bohrloches ab, wobei über die Tiefe der Bohrung fallweise
unterschiedliche Bodenverhältnisse und damit auch sich ändernde - unabhängig von
dem Maß der Einbringung - Widerstände auftreten können.
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Die Aufnahme großer Drehmomente an dem Bohrkopf erfordert jedoch eine
aufwendige und schwer ausgeführte Konstruktion der Türme und der vertikalen Bohrkopfführungen,
die dieses Drehmoment, ohne Verdrehung des Bohrturmes, in das Erdreich ableiten.
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Insbesondere ist bei der Erstellung von Pfählen aus Stahlbeton die
Verrohrung der Erdbohrung vorgeschrieben.
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Die hier in der Regel in Frage kommenden Abmessungen liegen im Durchmesser
ca. zwischen 0,50 m und 1,80 m und die Tiefe zwischen 5 m und 20 m.
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Es sind eine Reihe von Verfahren bekannt, die durch Schlag- und/oder
Rütteleinwirkung und/oder Drehbohrwirkung ein Stahlrohr in die erforderliche Tiefe
bewegen, wobei in der Bundesrepublik Deutschland ca. 20 Niederbringungsverfahren
bekannt sind, die nach einer dieser Einwirkungsarten oder nach Kombination aus diesen
arbeiten.
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Diese Verfahren sind im wesentlichen durch HUTTE, Band III, Ausyabe
56, 853 ff, ausgewiesen.
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Im einzelnen kann man folgende Gruppen unterscheiden: a) Die schlagend
rammende Niederbringung von Rohren, wobei dieses Vorgehen vorsieht, daß das Schutzrohr
in seinem unteren Bereich mit Pfropfenbeton verfüllt und dieser verdichtet wird
und die so beschwerte Einheit durch ein Rammgewicht von 2 bis 3 to niedergebracht
wird. Die dadurch entstehenden Stoßbelastungen und Erschütterungen können in der
Nähe von bestehenden Gebäuden, insbesondere bei einer hohen Bodendichte, zu nachhaltigen
Schäden an den Gebäuden führen.
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Dies Verfahren ist gerade im Zeitalter eines zunehmenden Umweltschutzbewußtseins
nur bedingt und entfernt von bestehenden Bauwerken ohne Risiko einzusetzen.
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b) Bekannt ist im weiteren ein Verahren zur Niederbringung der Schutzrohre
unter Zuhilfenahme von Rüttirn und Rammen.
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Die Erschütterung reduziert den Reibungswiderstand des Bodens und
erlaubt somit ein Hinunterdrücken des Schutzrohres unter Auflast.
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Unabhängig davon gilt das uner a) Gesagte.
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c) Weit verbreitet ist auch die Niederbringung von Schutzrohren in
ein durch einen Erdbohrer vorher ausgeräumtes Loch.
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Das Rohr wird durch entsprechende Auflast in die geräumte öffnung
hineingeschoben bzw.
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gedrückt und hierbei das eingedrungene Erdreich durch einen innen
laufenden Erdbohrer oder Greifer herausgenommen.
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Das Schutzrohr läßt sich im Vergleich zu dem Vorgehen bei den beiden
zuvor genannten Verfahren relativ leicht in das bestehende Loch abdrücken.
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d) Bekannt sind schließlich noch Verdrängungsbohrpfähle, bei denen
ein Bohrrohr mit ein4r verlorenen Spitze unter einwirkung einer großen Auflast und
eines großen Drehmomentes niedergebracht wird. Die Spitze verbleibt im Boden,während
das Bohrrohr nach Einbau des Bewehrungskorbes und Betonieren des Pfahles wieder
gezogen,
d.h. entfernt wird. Dieses sehr fortschrittliche Verfahren
läßt die erschütterungsfreie und geräuscharme Herstellung von Pfählen zu; die dabei
stattfindende Bodenverdrängung führt zwangsläufig zu einem günstigen Tragverhalten
des Pfahles.
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Der Pfahl eignet sich insbesondere für Gründungen in dicht besiedelten
Gebieten und seine Niederbringung ist auch dort möglich, wo die vorhandene Bausubstanz
alt und nicht beschädigt werden darf.
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Nachteilig ist jedoch die erforderliche Aufbringung einer relativ
hohen Auflast und das durch die Niederbringung des Bohrrohres entstehende hohe Drehmoment
Beide Fakten bedingen eine außergewöhnlich starke Ausbildung des Bohrturmes und
der Antriebs- und Getriebemittel.
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Es ist deshalb Aufgabe dieser Erfindung ein Verfahren nach der eingangs
beschriebenen Art zu nennen, das die Niederbringung von Bohrrohren zur Herstellung
von Verdrängungsbohrpfählen erleichtert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, daß das für die Niederbringung
des Bohrrohres erforderliche Drehmoment partiell oder vollständig durch das Drehmoment
eines gegensinnig drehenden,
dem Bohrrohr koaxial zu diesem verschiebbar
vorgeordneten, einen verdrängenden Widerstand induzierenden Elementes abgebaut wird.
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Die Einleitung eines gegenläufigen Momentes durch ein gegensinnig
drehendes, dem Bohrrohr koaxial vorgeordnetes, einen verdrängenden Widerstand induzierenden
Elementes, hebt das Moment des Bohrrohres in einem praktisch voreinstellbaren Umfange
auf bzw. es neutralisiert dieses.
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Dadurch werden die AufhAngmgdes Antriebes und des Bohrrohres am Bohrturm,
einschließlich die gegen Verdrehung absichernden Mittel wesentlich vereinnacht,
so daß bei optimalen Vpraussetzungen, d h.
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bei sich aufhebenden Momenten, das Bohrrohr, einschließlich seines
vorgeordneten Elementes, im Grunde genommen hängend angeordnet werden könnte.
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Diese Betrachtung ist allerdings hierbei theoretischer Natur, da bereits
unterschiedliche Bodendichten zur Störung dieses Gleichgewichts führen könnten.
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Erst durch eine Weiterentwicklung r eses Verfahrens, das die Anpassung
an den Momentenbedarf des Bohrrohres durch Veränderung der wirksamen Länge des gegensinnig
zu diesem drehenden Elementes und/oder die Veränderung des Drehzahlverhältnisses
zwischen Bohrrohr und dem gegensinnig drehenden Element vorsieht, kann das sich
einstellende Differenzmoment als Regelimpuls für die Steuerung der wirksamen Länge
des gegensinnig drehenden Elementes
bzw. zur Veränderung des Drehzahlverhältnisses
zwischen Bohrrohr und gegensinnig drehendem Element, d.h. zum Momentenausgleich
herangezogen werden.
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Die Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens sieht vor daß das gegensinnig
drehende Element eine voreilende Lockerungsschnecke ist, deren Außendurchmesser
in den lichten Durchmesser des Bohrrohres einführbar ist, wobei die Lockerungsschnecke
an einem kegelförmig ausgebildeten Tragkörper fixiert ist.
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Im weiteren wird zur Ausbildung der Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens
empfohlen, daß der Antrieb des Bohrrohres und des gegensinnig drehenden Elementes
durch ein Planetengetriebe mit einem vorgeordneten Hochmomenthydraullkmot3r erfolgt,
wobei das Bohrrohr durch das innen verzahnte, hohle Außenrad und das vorgeordnete
gegensinnig drehende Element durch den zentral zum hohlen Außenrad angeordneten
Getriebeeingangsantrieb erfolgt.
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Dadurch stehen für den Antrieb des Bohrrohres und der Lockerungsschnecke
drei unterschiedliche, jedoch gegenseitig abtragende und jeweils gegenläufige Drehbewcgungen
zur Verfügung, wobei fallweise an eine Sperrung der einen Relativbewegung gegenüber
der anderen gedacht werden kann und damit ein selbständiges Niederbringen des Schutzrohres
sowie auch ein Herausdrehen möglich ist.
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Selbstverständlich sind unabhängig von diesem Vorschlag beliebige
Antriebs- und Getriebemittel einsetzbar, wobei durchaus berücksichtigt werden kann,
daß der Hochmomenthydraulikmotor für den Antrieb in aller Regel bereits breite Variationsmöglichkeiten
bietet.
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Fallweise ist es empfehlenswert, wenn die Lockerungsschnecke durch
einen separaten, unmittelbar mit ihr verbundenen Hydraulikmotor antreibbar ist,
wobei sich die Lockerungsschnecke am Bohrrohr abstützt.
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Abschließend sei noch vermerkt, daß der Lockerungsschnecke bzw. deren
Tragkörper eine Bohrkrone zuordnungsbar ist.
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Das e ffindungsgemäße Verfahren wird durch die beigertagte schematische
Darstellung einer beisp.~elsweise ausgebildeten Vorrichtunyr zur Ausübung des Verfahrens
näher erläutert.
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Der Bohrturm 1i@ in diesem Fall eil. einer Ra@pe zugeordnetes Bestandteil.
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Am Bohrturm 1 ist eine in vertikaler Richtung verschiebt Bohrkopfhalterung
2 angeordnet.
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Die Bol@ @@@@lterung 2 ist ihrerseits Träger eines Hochmomenth draulikmotores
3 und eines mit ihm verbundenen Planetengetriebes 4, dessen innen verzahntes, hohles
Außenrad , das mit einer Bohrschnecke 8 eine Einheit bildende Bohrrohr 7 verbunden
ist, während d=, gegensinnig drehende, einen verdrängenden Widerstand induzierende
Element 9/10 unmittelbar durch den zentral durch das Hohlrad geführten Getriebeeingangsantrieb
über die Welle 5 angetrieben wird.
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Wie bereits an anderer Stelle vermerkt, ist die Ausbildunq des Antriebskomplexes
durch beliebige Getriebemittel gestaltbar.
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Das gegensinnig drehende Element 9/10 ist eine auf einem kegelförmig
ausgebildeten Tragkörper 9 ausgebildete Lockerungsschnecke 10, wobei der Außendurchmesser
der Lockerungsschnecke 10 in den Innendurchmesser des Bohrrohres 7 einführbar ist.
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Die Lockerungsschnecke 10 bzw. deren Tragkörper 9 kann Träger einer
nicht gezeichneten Bohrkrone sein.
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Zur weiteren Erläuterung der mit dem Verfahren durchführbaren Pfahlgründung
sei vermerkt, daß nach Erreichung der erforderlichen Bohrtiefe zunächst die Lockungsschnecke
10 aus dem Bohrrohr 7/8 hochgezogen, dann entfernt und im weiteren der Bewehrungskorb
eingeführt, anschließend der Beton eingepumpt und letztlich das Bohrrohr 7/8 gezogen
wird, wobei die Herausführung des Bohrrohres in aller Regel durch dessen gegenläufigen
Antrieb zumindest unterstützt wird.
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