DE3227012A1

DE3227012A1 - Verfahren zur herstellung einer durchbohrung im erdreich und eine vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3227012A1
Application number: DE19823227012
Authority: DE
Inventors: Hanno 2082 Uetersen Wentzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-07-20
Filing date: 1982-07-20
Publication date: 1984-01-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Durchbohrung im Erdreich und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, zur Herstellung von Durchbohrungen in Erdreich zur Verlegung von Kabeln, Rohren u.dgl., ohne Auf grabung horizontal betätigbare Erdbohrer zu verwenden. Darüberhinaus kommen auch Spülverfahren zum Einsatz, wobei die Beobachtung des Vortriebs im Erdreich mittels Fernsehkameras erfolgen kann. Freigespültes Geröll muß dabei von Hand entfernt werden. Spülverfahren sind daher für die Herstellung von Durchbohrungen kleineren Durchmessers ungeeignet, da anfallendes Geröll nicht mehr manuell entfernt werden kann. Die Beobachtung des Vortriebs mittels einer Fernsehkamera hat sich als nicht betriebssicher erwiesen, da die Optik durch Erdreich und Spülwasser schnell verschmutzt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, daß eine sichere Herstellung von Durchbohrungen auch kleineren Durchmessers wie z. B. 800 mm im Erdreich, die aus Sicherheitsgründen nicht mehr begangen werden dürfen, gestattet, ohne daß Störungen bezüglich des Erdaushubs und Abweichungen von der vorgesehenen Richtung der Durchbohrung zu befürchten sind.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß in an sich bekannter Weise an den vorgesehenen Endabschnitten der Durchbohrung ein Arbeitsraum im Erdreich ausgeschachtet, dann von dem einen Arbeitsraum zu dem anderen Arbeitsraum eine der Richtung der vorgesehenen Durchbohrung entsprechende Pilotbohrung ausgeführt, danach eine Zug stange durch die Pilotbohrung von dem einen Arbeitsraum zum anderen Arbeitsraum geführt und mit einem Bohrkopf verbunden, dann die Zugstange mit dem Bohrkopf drehend von dem einen Arbeitsraum zu dem anderen Arbeitsraum gezogen und das von dem Bohrkopf freigebohrte Erdreich mit einer mechanischen mit dem Bohrkopf verbundenen Fördereinrichtung zu dem Arbeitsraum, von dem der Bohrkopf angesetzt wurde, gefördert und entfernt wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Vorrichtung aus einem mit einem drehbaren und translativ durch die mit einer Bohrnadel erstellte Pilotbohrung verschieblichen Zuggestänge einer Antriebseinrichtung verbundenen Bohrkopf mit einer mittigen Durchbrechung, an dessen dem Zuggestänge abgewandten Endabschnitt ein verlängerbares Mantelrohr angeordnet ist, in dem eine Fördereinrichtung für das vom Bohrkopf freigebohrte Erdreich ausgebildet ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt Fig. 1a schematische Darstellungen der Erstellung bis 1d einer Durchbohrung gemäß der Erfindung, Fig. 2a eine Bohrnadel in einer schematischen Seiten-und 2b und Queransicht, Fig. 3 den Bohrkopf der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht im Schnitt, Fig. 4 den Bohrkopf nach Fig. 3 in einer Ansicht von vorn.
In den Fig. 1a bis 1d ist die Herstellung einer Durchbohrung 6 schematisch dargestellt.
Zunächst werden zwei Arbeitsräume 3, 4 ausgeschachtet. Die Arbeitsräume 3, 4 können aus abgesenkten Fertigteilringen bestehen, die später als Revisionsschächte ausgebaut werden. Dann wird mittels einer Antriebseinrichtung 11 eine Pilotbohrung 5 mit einer Bohrnadel 10 vorgebracht. Die Pilotbohrung 5 wird bis zu dem Arbeitsraum 4 geführt und soll in ihrer Lage der gewünschten späteren Durchbohrung 6 entsprechen. In der Bohrnadel 10 ist eine Einrichtung 52 zur Aufnahme der Meßwerte des momentanen Standorts der Bohrnadelspitze 51 angeordnet. Diese Einrichtung 52 dient zur Stabilisierung der Vorschubrichtung. Die Meßwertausgänge dieser Einrichtung 52 sind mit einem im Bereich der Antriebseinrichtung 11 befindlichen Uberwachungsgerät 53 verbunden. Die Einrichtung 52 kann aus einem als Kreiselanordnung ausgebildeten Navigationssystem bestehen. Hierdurch wird auf einfache Art und Weise eine Steuerung der Bohrnadel 10 ermöglicht. Das Uberwachungsgerät 53 kann einen Monitor aufweisen, um die jeweils aktuelle Position der Bohrnadel 10 abbilden zu können. Es ist ferner möglich, das Uberwachungsgerät 53 mit einem Weg(Druckschreiber zur Wiedergabe der Daten der Bohrnadel während des Vorschubs zu versehen.
Wenn die Pilotbohrung 5 bis zum Arbeitsraum 4 durchgeführt ist, wird durch die Pilotbohrung ein Zuggestänge 7 durchgezogen und mit der Antriebseinrichtung 11 verbunden. Im Bereich des Arbeitsraums 4 wird dann das Zuggestänge 7 mit einem Bohrkopf 8 verbunden, an dem sich rückseitig eine Fördereinrichtung 9 anschließt.
Die Fördereinrichtung 9 ist mittels eines am freien Endabschnitt des Gehäuses der Fördereinrichtung 9 befindlichen Antriebsmotors 50 antreibbar. Die Nadelspitze der Bohrnadel 10 kann verschiedenartig ausgebildet sein. Zweckmäßig ist es aber, an dem Endabschnitt der Bohrnadel 10 vor der Einrichtung 52 einen Schneidkopf 54 vorzusehen, der einen zur Seite hin verdrängenden Schneidbelag aufweist (Fig. 2a und 2b).
Für den Fall, daß die Durchbohrung 6 im Bereich von Grundwasser durchgeführt werden muß, ist es zweckmäßig, in jedem Arbeitsraum 3, 4 um die Pilotbohrung 5 und die Durchbrechung 6 herum Steckfilter 55 in das Erdreich einzubringen,die über Unterdruckleitungen 58 mit einer Vakuumpumpe 56 verbunden sind.Durch die Druckplatte 60 kann über eine Druckluftleitung 59 Druckluft eingebracht werden,die von einem Drucklufterzeuger 57 erzeugt wird und die die Aufgabe hat , das Grundwasser während der Bohrarbeiten in der Ortsbrust zu verdrängen und dort das Erdreich 2 standfest zu halten, sowie einen unkontrollierten Bodenabbau durch Fließen von Erdreich zu verhindern. Während der notwendigen Arbeiten im Arbeitsraum 4, wie z. B. Verlängerung der Rohre und Zuganker, entfernen des Bohrgutes des vorherigen Arbeitstaktes, übernimmt diese Aufgabe das während dieser Zeit geschlossene jalousieartige Verschlußelement 47 (Fig. 3).
Eine Ausgestaltung des Bohrkopfes 8 mit Fördereinrichtung 9 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Bohrkopfausbildung einschließlich dessen Schneidbelag können den zu erwartenden Bodenformationen optimal in der Schneidgeschwindigkeit angepaßt werden. Der Bohrkopf 8 ist über das Zuggestänge 7 mit der Antriebseinrichtung 11 verbunden und weist eine mittige Durchbrechung 12 auf. An dem dem Zuggestänge abgewandten Endabschnitt 13 ist das verlängerbare Rohr 14 angeordnet. Dieses kann entsprechend des späteren Nutzungszwecks der Durchbohrung z. B. aus Stahlbeton mit einer Innenbeschichtung bestehen. Mittels der Fördereinrichtung 9, die sich in dem Rohr14 befindet, wird von dem Bohrkopf 8 freigebohrtes Erdreich 2 weiter transportiert.
Der Bohrkopf 8 weist einen Bohrkopf zylinder 17 auf, wobei in dem dem Zuggestänge 7 zugewandten Abschnitt ein konischer Einlaufabschnitt 15 ausgebildet ist. Dieser konische Einlaufabschnitt 15 erstreckt sich von dem bohrkopfeingangsseitigen Mantelabschnitt 16 bis zur Durchbrechung 12 und ist mit einem Schneidbelag 18 versehen. Dieser Schneidbelag 18 ist zweckmäßigerweise als Vorschneidbelag ausgebildet. In der Durchbrechung 12 ist ein Schneid/Vorschubglied 19 angeordnet. Dieses besteht aus kreuzartig angeordneten Stegen 20, 21, 22, 23, die endabschnittseitig mit dem Bohrkopf zylinder 17 verbunden sind und an ihrem mittigen Verbindungsab schnitt 24 ein Gewinde 26 zur Befestigung an dem Zuggestänge 7 aufweisen. Die Stege 20, 21, 22, 23 sind schräg zur Einlaufebene 27-geneigt. Die dem Bohrkopfeingany 28 zugewandten Flächen 29, 30, 31, 32 der Stege 20, 21, 22, 23, sind mit einem Vorschneidbelag 33 versehen.
An dem dem Bohrkopfeingang 28 abgewandten Endabschnitt 13 des Bohrkopfes 8 ist ein Anschluß stück 35 ausgebildet, an dem ein Rohr 14 mittels Zugankern 37 befestigt ist. Die Funktion der Zuganker 37 kann auch von dem Mantelrohr 39 übernommen werden, wenn dieses längskraftschlüssig als Flansch-oder Gewinderohr od. dgl. ausgebildet ist. Sobald die Durchbohrung 6 durch Wasser getränktes Erdreich führt, muß die Druckplatte 60 derart ausgeführt werden, daß die Achse 41 der Fördereinrichtung 9 durch ein Dichtungselement 62 geführt wird. Außerdem ist ein Rohr als Bohrgutbehälter zwischen dem Rohr 14 und der Druckplatte 16 vorzusehen, daß das Bohrgut eines Arbeitstaktes zwischenlagert. In dem Anschlußstück 35 ist eine mittige Durchbrechung 36 ausgebildet, an deren Wandung ein Lager 38 angeordnet ist. Dieses Lager 38 ermöglicht die Drehung des Bohrkopfes 8, ohne daß die mit dem Anschlußstück 35 verbundenen Einrichtungen ebenfalls in Drehung versetzt werden.
In dem Mantelrohr 39 ist eine als Förderschnecke 40 dienende Fördereinrichtung 9 gelagert. Bohrkopfseitig ist die Achse 41 der Förderschnecke 40 in einem Lager 42 gelagert. Der dem Endabschnitt 13 des Bohrkopfzylinders 17 zugewandte Endabschnitt der Förderschnecke 40 ist als Förderkopf 43 ausgebildet und weist einen Schneidbelag 44 auf.
Vor dem Förderkopf 43 ist ein jalousieartiges Verschlußelement 47 angeordnet, das geschlossen werden kann, sobald der Raum vor dem Verschlußelement 47 mit Wasser getränktes Erdreich aufweist und dieses während des Stillstandes der Bohrarbeit nicht durch Druckluft verdrängt wird. Das Verschlußelement 47 ist mit der Achse 41 der Förderschnecke 40 über ein Lager 42 derart verbunden, daß das Verschlußelement 47 durch Umkehr der Drehrichtung der Förderschnecke 40 verschließbar ist.
An dem freien Endabschnitt des Rohres 14 und des Mantelrohres 39 ist eine Druckplatte 60 angeordnet, die mittels der Zuganker 37 auf das Rohr 14 gepreßt wird. Über diese Zuganker 37 wird somit das Rohr 14 fest auf das Anschlußstück 35 des Bohrkopfes 8 gepreßt.
Als weitere Ausgestaltung ist es auch möglich,durch Verlängerung der Achse 41 durch das Lager 42 die Fördereinrichtung 9 derart mit dem Endabschnitt 34 des Zuggestänges 7 zu verbinden,daß dv-h dessen Rotation die Förderschnecke 40 antreibbar ist.

Claims

Bez.: Verfahren zur Herstellung einer Durchbohrung im Erdreich und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens PATE NTAN SPRUCH E 1. Verfahren zur Herstellung einer Durchbohrung im Erdreich, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise an den vorgesehenen Endabschnitten der Durchbohrung Arbeitsräume im Erdreich ausgeschachtet, dann von dem einen Arbeitsraum zu dem anderen Arbeitsraum eine der Richtung und Höhe der vorgesehenen Durchbohrung entsprechende Pilotbohrung ausgeführt, danach eine Zugstange durch die Pilotbohrung von dem einen Arbeitsraum zu dem anderen Arbeitsraum geführt und mit einem Bohrkopf verbunden wird, dann die Zug stange mit dem Bohrkopf drehend von dem einen Arbeitsraum zu dem anderen Arbeitsraum gezogen und das von dem Bohrkopf freigebohrte Erdreich mit einer mechanischen, mit dem Bohrkopf verbundenen Fördereinrichtung zu dem Arbeitsraum, von dem der Bohrkopf angesetzt wurde, gefördert und entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilotbohrung mit einer richtungstabilisierenden Bohrnadel ausgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Grundwasser während des Bohrens zur Verdrängung des Grundwassers Druckluft in den Bereich des Bohrkopfes und der Fördereinrichtung eingeblasen und das unkontrollierte Eindringen von Erdreich mittels einer Verschlußeinrichtung verhindert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Arbeitsraum die Durchbohrung umgebend Steckfilter in das Erdreich gesteckt und mit Unterdruck zum Abpumpen des Grundwassers an den Anfangs- und Endpunkten beaufschlagt werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen mit einem drehbaren und translativ durch die mit einer Bohrnadel (10) erstellte Pilotbohrung (5) verschieblichen Zuggestänge (7) einer Antriebseinrichtung (11) verbundenen Bohrkopf (8) mit einer mittigen Durchbrechung (12), an dessen dem Zuggestänge (7) abgewandten Endabschnitt (13) ein verlängerbares Mantelrohr (39) angeordnet ist, in dem eine Fördereinrichtung (9) für das vom Bohrkopf (8) freigebohrte Erdreich (2) ausgebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrkopf (8) allgemein zylinderförmig ausgebildet ist und einen dem Zuggestänge (7) zugewandten konischen Einlaufabschnitt (15) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der konische Einlaufabschnitt (15) sich von dem bohrkopfeingangsseitigen Mantelabschnitt (16) des Bohrkopfzylinders (17) bis zur Durchbrechung (12) erstreckt und einen Schneidbelag (18) aufweist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidbelag (18) schräg zur Drehrichtung der Fördereinrichtung (9) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Durchbrechung (12) ein Schneid/Vorschubglied (19) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneid-Vorschubglied (19) aus kreuzartig angeordneten Stegen (20, 21, 22, 23) besteht, die endabschnittseitig mit dem Bohrkopf zylinder (17) verbunden sind und an ihren mittigen Verbindungsabschnitt (24) ein Befestigungsglied (25) für das Zuggestänge (7) aufweisen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (20, 21, 22, 23) schräg zur Einlaufebene (27) gegen die Drehrichtung der Fördereinrichtung (9) geneigt sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf den den Bohrkopfeingang (28) zugewandten Flächen (29, 30, 31, 32) der Stege (20, 21, 22, 23) ein Vorschneidbelag (33) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsglied (25) als Gewinde (26) ausgebildet ist, in dem der Endabschnitt (34) des Zuggestänges (7) starr und mit dem Bohrkopf (8) lösbar fest verbindbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem dem Bohrkopfeingang (28) abgewandten Endabschnitt (13) des Bohrkopfes (8) mittels eines Kugellagers (38) od.dgl.

ein Anschlußstück (35) drehbar angeordnet ist, an dem ein in die Durchbohrung (6) einzuziehendes Rohr (14) mittels verlängerbaren Zugankern (37) befestigbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (14) aus einem dem Nutzungszweck angepaßten Werkstoff, wie z. B. Stahlbeton mit Innenbeschichtung od. dgl.

besteht.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußstück (35) eine mittige Durchbrechung (36) aufweist, an deren Wandung ein Lager (38) ausgebildet ist, das mit einem Mantelrohr (39) der Fördereinrichtung (9) verbindbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (9) als Förderschnecke (40) ausgebildet ist, die in dem Mantelrohr (39) drehbar gelagert ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Endabschnitt (13) des Bohrkopfzylinders (17) zugewandte Endabschnitt der Förderschnecke (10) als Förderkopf (43) ausgebildet ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderkopf (43) einen Schneidbelag (44) aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Anschlußstück (35) vor dem Förderkopf (43) ein jalousieartiges Verschlußelement (47) angeordnet ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bohrkopf (8) hinter dem Schneid-Vorschubglied (19) ein jalousieartiges Verschlußelement (47) angeordnet ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (47) mit der Achse (41) der Fördereinrichtung (9) über ein Lager (42) derart verbunden ist, daß das Verschlußelement (47) durch Umkehr der Drehrichtung der Fördereinrichtung (9) verschließbar ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Zuganker (37) eine Druckplatte (60) gegen den freien Endabschnitt des Rohres (14) gepreßt wird, in der eine Auslaßöffnung (48) für Druckluft ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (40) verlängerbar ausgebildet und an dem dem Bohrkopf (8) abgewandten Endabschnitt (49) mit einem Antriebsmotor (50) verbunden ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrnadel (10) eine Einrichtung (52) zur Aufnahme der Meßwerte des momentanen Standortes der Bohrnadelspitze (51) angeordnet ist, deren Meßwertausgänge mit einem im Bereich der Antriebseinrichtung (11) befindlichen Uberwachungsgerät (53) verbunden sind.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (52) aus einem als Kreiselanordnung ausgebildeten Navigationssystem besteht.
27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Bohrnadel (10) auf einem Monitor abbildbar ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß das überwachungsgerät (53) mit einem Weg/Druckschreiber zur Wiedergabe der Daten der Bohrnadel (10) während des Vorschubs verbunden ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrnadel (10) eine Hydraulikanordnung (61) mit einem Exzenter angeordnet ist, der mit einem Gelenk in Wirkverbindung steht, an dem die Bohrnadelspitze (51) gelagert ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bohrnadelspitze (51) schräg zur Längsachse der Bohrnadel (10) ein Schneidbelag (63) angeordnet ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 20,dadurch gekennzeichnet,daß die Fördereinrichtung (9) durch Verlängerung der Achse (41) durch das Lager (42) derart mit dem Endabschnitt (34) des Zuggestänges (7) verbunden ist,daß durch dessen Rotation die Förderschnecke (40) antreibbar ist.