DE3326303C2

DE3326303C2 - Device for producing cased boreholes

Info

Publication number: DE3326303C2
Application number: DE19833326303
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Karl Bauer Spezialtiefbau & Co Kg 8898 Schrobenhausen GmbH; Bauer Spezialtiefbau GmbH
Current assignee: Bauer Spezialtiefbau GmbH
Priority date: 1983-07-21
Filing date: 1983-07-21
Publication date: 1991-01-03
Also published as: DE3326303A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Bohrlöchern im Erdreich in unmittelbarer Nähe von der Bohrung benachbarten Hindernissen. Die Vorrichtung besteht aus einem an einem Bagger (2) angeordneten Mast (1) mit Führungsschiene (3), an der zwei übereinander angeordnete Drehgetriebe (4, 5) zum Antrieb eines Bohrrohres (13) und eines im Schutze des Bohrrohres (13) arbeitenden Bohrwerkzeuges (12) verschiebbar angeordnet sind. Die Drehgetriebe (4, 5) werden von Motoren (14, 15) mit hohem Drehmoment ohne Untersetzung angetrieben, so daß kleine Drehkränze verwendet werden können. Dadurch wird die Verwendung von Bohrrohren (13) mit kleinem Durchmesser in unmittelbarer Nähe eines Hindernisses ermöglicht. Durch die Verwendung einer Hilfsbohrung ist es möglich, der Länge des Mastes (1) entsprechende, einschüssige Bohrrohre (13) und einschüssige Bohrwerkzeuge (12) zu verwenden.The invention relates to a device and a method for producing boreholes in the ground in the immediate vicinity of obstacles adjacent to the borehole. The device consists of a mast (1) with guide rail (3) arranged on an excavator (2), on which two rotary gears (4, 5) arranged one above the other for driving a drill pipe (13) and one working under the protection of the drill pipe (13) Drilling tool (12) are arranged displaceably. The rotary gears (4, 5) are driven by motors (14, 15) with high torque without reduction, so that small turntables can be used. This enables the use of drill pipes (13) with a small diameter in the immediate vicinity of an obstacle. By using an auxiliary bore it is possible to use single-section drill pipes (13) and single-section drilling tools (12) corresponding to the length of the mast (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von verrohrten Bohrungen im Erdreich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for producing cased bores in the ground after Preamble of claim 1.

Aus der DE-PS 29 24 393 ist eine Bohrvorrichtung zum Überlagerungsbohren bekannt, bei welcher eine Vollbohrkrone in einem Bohrrohr geführt ist und bei der das gelockerte Bohrgut durch eine Spülung abgeführt wird. Für die Vollbohrkrone und für das Bohrrohr sind jeweils Drehantriebe an einer gemeinsamen Vorschubeinrichtung montiert. Damit ist ein unabhängiger Vorschub von Bohrrohr und Bohrkrone nicht möglich.From DE-PS 29 24 393 a drilling device for overlay drilling is known in which a Full drill bit is guided in a drill pipe and in which the loosened cuttings are removed by a flush. For the full drill bit and for the drill pipe rotary drives are each mounted on a common feed device. So that is an independent Advance of the drill pipe and drill bit not possible.

Die DE-AS 12 42 166 zeigt ein Gesteinsbohrgerät, bei welchem auch der Betrieb mit einem Yersenkhammer möglich ist. Dabei dient die Verrohrung vornehmlich der Abstützung und Führung eines exzentrischen, die Verrohrung unterschneidenden BohrwerkzeugesDE-AS 12 42 166 shows a rock drilling device in which can also be operated with a Yersenk hammer. The piping is primarily used here the support and guidance of an eccentric drilling tool that cuts under the casing

Die in der DE-OS 28 37 397 beschriebene Vorrichtung für die Herstellung von Fundamentbohrungen weist im wesentlichen drei Bohrorgane auf. Der mit einer Bohrkopfwelle fest verbundene Bohrkopf lockertThe device described in DE-OS 28 37 397 for the production of foundation bores essentially has three drilling organs. The drill head, which is firmly connected to a drill head shaft, loosens das Bohrgut, eine Förderschnecke transportiert das Bohrgut nach oben und ein Bohrrohr umgibt die Bohr- und Förderorgane. Das Bohrrohr ist selbst nicht angetrieben und dient lediglich dazu, um die Förderung des Bohrgutes zu erleichtern. Die gezeigte Bohrvorrichtung ist nicht geeignet, um Bohrungen in unmittelbarer Nähe von Hindernissen herzustellen.the cuttings, a screw conveyor transports the cuttings upwards and a drill pipe surrounds the drilling and funding bodies. The drill pipe itself is not driven and only serves to promote the To facilitate drilling material. The drilling device shown is not suitable for drilling in the immediate vicinity of obstacles.

Bei der Bohrvorrichtung gemäß der DE-OS 23 21 739 sind eine Bohrschnecke und ein äußeres Rohr vnrgcseIn the drilling device according to DE-OS 23 21 739, a screw auger and an outer tube are vnrgcse hen, wobei das Rohr nicht gedreht wird, sondern mittels eines Rammbären eingetrieben wird Diese Konstruktion hat insbesondere bei schwierigen Böden einen relativ geringen Wirkungsgrad.hen, whereby the pipe is not rotated, but by means of A pile driver is driven in. This construction has a relatively low level of efficiency, especially in difficult soils.

Nach dem DE-GM 82 22 761 wird bei einer Bohrvor-According to DE-GM 82 22 761, a drilling device

richtung das Innenrohrgestänge von einem Drehschlaghammer beaufschlagt, wobei insbesondere Einrichtungen beschrieben sind, welche eine Schalldämmung bewirken sollen. Für das Herstellen von verrohrten Bohrungen in unmittelbarer Nähe von Hindernisseti ist die-direction the inner pipe rods acted upon by a rotary hammer, in particular devices are described which are intended to effect sound insulation. For the production of cased bores in the immediate vicinity of obstacle sets, the se Bohrvorrichtung ungeeignet.This drilling device is unsuitable.

In der US-PS 41 48 367 ist eine Bohrvorrichtung gezeigt, bei weicher das äußere, drehbare Bohrrohr in einem Drehtisch aufgenommen ist Infolge der großen Abmessungen des Drehtisches ist diese VorrichtungIn US-PS 41 48 367 a drilling device is shown in which the outer, rotatable drill pipe is received in a turntable due to the large Dimensions of the turntable is this device zum Herstellen von Bohrungen in unmittelbarer Nähe von Hindernissen nicht geeignetfor drilling holes in the immediate vicinity not suitable for obstacles

In der US-PS 37 03 212 ist eine Gesteitis-Bohrmaschine beschrieben, welche für die Gesteins-Bohrtechnik speziell ausgerichtete Bohrorgane aufweist. BesondereIn US-PS 37 03 212 a Gesteitis drilling machine is described, which for rock drilling technology has specially aligned drilling organs. Special Einrichtungen, um Bohrungen in der Nähe von Hindernissen niederbringe.", zu können, sind nicht gezeigt.Facilities for drilling holes in the vicinity of obstacles. ", Are not shown.

In der US-PS 35 65 190 ist eine Bohrvorrichtung aufgezeigt bei welcher auch das äußere Bohrrohr als Förderschnecke mit außenliegender Schneckenwendel aus-In US-PS 35 65 190 a drilling device is shown in which the outer drill pipe is made as a screw conveyor with an external screw helix. gebildet ist und die einen ausschließlich zum Antreiben der inneren Bohrschneckc sowie einen ausschließlich zum Antreiben des äußeren Bohrrohres vorgesehenen Antrieb aus Motor und Getriebe aufweist. Wie die Anordnung der Bohrgutausführorganp jedoch zeigt, istis formed and the one exclusively for driving the inner Bohrschneckc and one exclusively has provided for driving the outer drill pipe drive from motor and gear. As the arrangement of the Bohrgutausführorganp shows, however diese Bohrvorrichtung nicht dafür ki/iizipiert. um Bohrungen in der Nähe von Hindernissen auszuführen.this drilling device is not designed for this. to drill holes near obstacles.

Das in der DE-OS 17 59 014 beschriebene Bohrgerät dient insbesondere der Durchführung von Bohrarbeiten bei Grundpfählungen, Grundbefestigungen und dergleiThe drilling device described in DE-OS 17 59 014 serves in particular to carry out drilling work on ground piles, ground fixings and the like chen durch Betoninjektionen. Das bekannte Bohrgerät weist lediglich eine einzige Motoreneinheit auf dem Bohrturm auf. In einem Bohraufsatz sind die Kraftübertragungsorgane und der angetriebene Drehtisch angeordnet, wobei letzterer über Zapfen von innen in eineby concrete injection. The well-known drilling rig has only a single motor unit on the derrick. The power transmission elements and the driven turntable are arranged in a drill attachment, the latter being inserted into a pin from the inside Rohrform 22 eingreift, welche somit synchron mit der Bohrschnecke drehbar ist. Wenn mit einem solchen Bohrgerät eine Bohrung unmittelbar neben einer Wand niedergebracht werden soll, sind die Zapfen insofern hinderlich, als sie über den Durchmesser des äußerenEngaging tubular shape 22, which is thus rotatable synchronously with the auger. If with such a Drill a hole is to be sunk directly next to a wall, the pegs are insofar cumbersome than they are about the diameter of the outer

Bohrrohres vorstehen.Protrude drill pipe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen von verrohrten Bohrungen der eingangs genannten Art zu schaffen, welche es ermöglicht, Bohrungen mit erheblichem Durchmesser in mög-The invention is based on the object of providing a device for producing cased bores of the To create the type mentioned at the beginning, which makes it possible to drill holes with a considerable diameter in possible liehst kurzer Zeit in einem Zuge in besonders große Tiefen in das Erdreich in unmittelbarer Nähe von Hindernissen niederzubringen.lent for a short time in one go to bring them to particularly great depths in the ground in the immediate vicinity of obstacles.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 angegeAccording to the invention, this object is indicated by the characterizing part of claim 1 benen Merkmale gelöstbenign features solved

Nach dem Grundgedanken der Erfindung sind für die Bohrschnecke und für das Bohrrohr jeweils ein gesonderter Antriebsmotor mit einem zugeordneten C-eirie-According to the basic idea of the invention are for Auger and a separate drive motor for the drill pipe each with an assigned C-eirie-

be mit einem zur Bohrachse koaxialen Zahnkranz vorgesehen, wobei die Außendurchmesser der zur Bohrachse koaxialen Zahnkränze jeweils höchstens gleich dem Außendurchmesser des Bohrrohres sind.be provided with a toothed ring coaxial to the drilling axis, the outer diameter of the gear rims coaxial to the drilling axis in each case at most equal the outer diameter of the drill pipe.

Dadurch, daß zwei unabhängige Antriebsmotoren vorgesehen sind, wird es möglich, die Drehzahlen beider Antriebe so einzustellen, daß bei den entsprechenden Bodenverhältnissen eine sehr gute Bohrleistung erreicht wird.The fact that two independent drive motors are provided, it is possible to control the speeds of both Adjust the drives so that a very good drilling performance is achieved in the appropriate soil conditions will.

Da infolge der vorteilhaften Dimensionierung der koaxialen Zahnkränze die Rührvorrichtung insgesamt in Richtung eines Hindernisses wenig Raum benötigt, können Bohrungen beispielsweise unmittelbar neben einer Wand niedergebracht werden.As a result of the advantageous dimensioning of the coaxial Gear rings the agitator requires little space overall in the direction of an obstacle For example, holes are drilled right next to a wall.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist is vorgesehen, daß die Bohrschnecke eine Länge aufweist, welche im wesentlichen der Länge des Bohrmastes entspricht. In diesem Fall kann ein einschüssiges, zum Bohrturm gleichlanges Bohrrohr verwendet werden, welches gleichzeitig mit der Bohrschnecke in einem Zug in das Erdreich niedergebracht werden kann.In an advantageous embodiment of the invention, is provided that the auger has a length which corresponds essentially to the length of the drill mast. In this case, a single-section drill pipe of the same length as the derrick can be used can be lowered into the ground simultaneously with the auger in one go.

je nach den Bodenverhältnissen ksnn es aber auch erforderlich sein, die beiden Antriebsmotoren nit zugehörigen Getrieben unabhängig voneinander entlang des Bohrmastes zu verschieben. Auch diese Möglichkeit wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eröffnet.but depending on the soil conditions it can also be be necessary, the two drive motors nit associated Gears to move independently of each other along the drilling mast. This possibility too is opened by the device according to the invention.

Dadurch, daß zwei voneinander unabhängige Antriebsmotoren für die Bohrschnecke und das Bohrrohr vorgesehen sind, ist es auch möglich, beim Niederbringen der Bohrung die Drehrichtung der Bohrschnecke wahlweise gleichsinnig oder gegenläufig zur Drehrichtung des Bohrrohres einzustellen. Es ist auch möglich, wahlweise in Abschnitten oder gleichzeitig, die Bohrung mit dem Bohrrohr und/oder der Bohrschnecke vorzutreiben und das Bohrgut mit der Schnecke zu entfernen.The fact that two independent drive motors for the auger and the drill pipe are provided, it is also possible when lowering the direction of rotation of the auger either in the same direction or in the opposite direction to the direction of rotation of the drill pipe. It is also possible, optionally in sections or at the same time, to drill the hole to advance with the drill pipe and / or the auger and remove the cuttings with the auger.

Vorzugsweise werden das Bohrrohr und die Bohrschnecke durch die Antriebsmotoren ohne Untersetzung mit hohem Drehmoment angetrieben.The drill pipe and the auger are preferably driven by the drive motors without reduction driven with high torque.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt die einzige Figur eine am Bohrturm angeordnete Bohrvorrichtung in Seitenansicht. The invention is described, for example, with reference to the drawing. In this one the only figure shows one Drilling device arranged on the derrick in side view.

Die Vorrichtung besteht aus einem Mast 1, der an einem Bagger 2 angeordnet ist. Der Mast 1 ist mit einer Führungsschiene 3 versehen, an der die Drehgetriebe 4, 5 verschiebbar angeordnet sind. Die Drehgetriebe 4, 5 werden von je einem Zugseil 6, 7 und )z einer Seilwinde 8, 9 gehalten, die über Rollen 10, 11 an der Spitze des Mastes 1 verlaufen. Das obere Drehgetriebe 4 dient zur Aufnahme der Bohrschnecke 12, das untere Drehgetriebe 5 dient zur Aufnahme Jes Bohrrohres 13. Das Bohrrohr 13 ist mit einem nicht dargestellten Bohrkranz versehen. Die Motoren 14, 15 der Drehgetriebe 4, 5 sind jeweils oberhalb der Drehgetriebe 4,5 angeordnet und treiben diese ohne Uniersetzung an. Dadurch wird gewährleistet, daß der jeweilige Zahnkranz der Drehgetriebe 4, 5 auf einen Durchmesser beschränkt werden kann, der wenig größer als der Durchmesser des Durchganges für die Bohrschnecke 12 oder die Kelly-Stange ist, an der die Bohrschnecke 12 angeordnet ist. Bei der Vorrichtung nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand des äußeren Teiles der Drehgetriebe von der Achse des Durchganges lediglich 130 mm. Werden Bohrrohre verwendet, die einen Außendurchmesser von 260 mm aufweisen, so ist es mög- !ich, die Bohrung unmittelbar an dem benachbarten Hindernis, beispielsweise dem Fundament eines benachbarten Gebäudes, nieder/jbringen.The device consists of a mast 1 which is arranged on an excavator 2. The mast 1 is provided with a guide rail 3 on which the rotary gears 4, 5 are slidably arranged. The rotary gears 4, 5 are each held by a pull rope 6, 7 and ) z a cable winch 8, 9, which run over rollers 10, 11 at the top of the mast 1. The upper rotary gear 4 is used to accommodate the auger 12, the lower rotary gear 5 is used to accommodate Jes drill pipe 13. The drill pipe 13 is provided with a drill collar, not shown. The motors 14, 15 of the rotary gears 4, 5 are each arranged above the rotary gears 4, 5 and drive them without disruption. This ensures that the respective toothed ring of the rotary gears 4, 5 can be limited to a diameter which is slightly larger than the diameter of the passage for the auger 12 or the Kelly bar on which the auger 12 is arranged. In the device according to the present embodiment, the distance between the outer part of the rotary gear and the axis of the passage is only 130 mm. If drill pipes with an outer diameter of 260 mm are used, it is possible to drill the hole directly at the neighboring obstacle, for example the foundation of a neighboring building.

Wie sich aus dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ergibt, kann zunächst das Bohrrohr 13 mit dem Drehgetriebe 5 so weit wie möglich abgesenkt werden und anschließend kann im Schütze der Verrohrung der Bohrung der Bohrkern mit der Bohrschnecke 12 ausgebohrt werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, das Bohrrohr 13 und die Bohrschnecke 12 gleichzeitig abzusenken. Dabei ist es vorteilhaft, die Bohrschnecke 12 gegenüber dem Bohrrohr 13 gegenläufig anzutreiben. Während des Vortriebes des Bohrrohres 13 ist es möglich, die Bohrschnecke 12 jederzeit teilweise oder ganz aus der Bohrung herauszuziehen, um nicht oder nicht vollständig gefördertes Bohrgut aus der Bohrung zu entfernen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Länge des Mastes 1 entsprechend lange, einschüssige Bohrrohre 13 und Bohrschnecken 12 zu verwenden, was gegenüber den kurzen Rohrschüssen bei Wurzelpfahlbohrungen außerordentlich wirtschaftlich ist. Die Verwendung langer Bohrrohre und entsprechend langer Bohrschnecken setzt voraus, daß vor Beginn der Bohrungen eine Bohrschnecke in ein Bohrrohr eingesetzt wird. Dies geschit'n.t vorzugsweise mittels einer Hilfsbohrung, einer sogenannten Köcherbohrung. As can be seen from the present exemplary embodiment, the drill pipe 13 with the rotary gear can first 5 can be lowered as far as possible and then the casing of the borehole in the contactor the drill core can be drilled out with the auger 12. However, it has been found to be beneficial that Lower the drill pipe 13 and the auger 12 at the same time. It is advantageous here to use the auger 12 to drive in opposite directions relative to the drill pipe 13. During the advance of the drill pipe 13 it is possible the auger 12 at any time to partially or completely pull out of the bore in order not to or not to remove completely conveyed cuttings from the borehole. In the present embodiment it is possible to adjust the length of the mast 1 to suitably long, single-section drill pipes 13 and augers 12 to use, which is extremely economical compared to the short pipe sections for root pile drilling is. The use of long drill pipes and correspondingly long auger requires that an auger is inserted into a drill pipe before drilling begins. This is preferably done by means of an auxiliary hole, a so-called quiver hole.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Vorrichtung zum Herstellen von verrohrten Bohrungen im Erdreich, mit einem Bohrmast, der eine Führungsschiene aufweist, entlang der eine Antriebseinrichtung mit mindestens einem zur Bohrachse koaxialen Zahnkranz für ein aus einer Bohrschnecke zum Bohren und Fördern des Bohrgutes und einem die Bohrschnecke koaxial umgebenden Bohrrohr gebildetes Bohrwerkzeug verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung einen ausschließlich zum Antrieb der Bohrschnecke (12) vorgesehenen Antriebsmotor (14) und ein zugeordnetes Getriebe (4) mit einem koaxialen Zahnkranz zum Antreiben der Bohrschnecke (12) sowie einen ausschließlich zum Antrieb des Bohrrohrs (13) vorgesehenen Antriebsmotor (15) und ein zugeordnetes Getriebe (S) mit einem koaxialen Zahnkranz zum Antreiben des Bohrrohrs (13) aufweist, wobei die Außendurchmesser der zur Bohrachse koaxialen Zahnkränze der beiden Getriebe (4,5) jeweils höchstens gleich dem Außendurchmesser des Bohrrohres (13) sind.1. Device for producing cased bores in the ground, with a drill mast that has a guide rail, along which a drive device with at least one toothed ring coaxial to the drilling axis for one of a drilling auger for drilling and conveying the cuttings and a drilling tool formed coaxially surrounding the auger is movable, characterized in that the drive device is used exclusively for driving the auger (12) provided drive motor (14) and an associated gear (4) with a coaxial toothed ring for driving the auger (12) and a drive motor (15) provided exclusively for driving the drill pipe (13) and an associated gear (S) with a having coaxial ring gear for driving the drill pipe (13), the outer diameter of the for Drilling axis coaxial ring gears of the two gears (4,5) are each at most equal to the outer diameter of the drill pipe (13).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrschnecke (12) eine Länge aufweist, welche im wesentlichen .der Länge des Bohrmastes (1) entspricht2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the auger (12) has a length which essentially corresponds to the length of the drill mast (1)

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Bohrschnecken-Antriebsmotor (14) mit zugehörigem Getriebe (4) als auch der Bohrrohr-Antriebsmotor (15) mit zugehörigem Getriebe (5* voneinander unabhängig entlang dem Bohrmast (1) verschiebbar sind.3. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that both the auger drive motor (14) with associated gear (4) and the drill pipe drive motor (15) with the associated gear (5 * can be moved independently of one another along the drilling mast (1).

4. Vorrichtung nach einem C¹T vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnkränze der Wellen der Motoren (14, 15) und der Getriebe (4,5) eine gleiche Anzahl von Zähnen aufweisen.4. Device according to one C ¹ T preceding claims, characterized in that the ring gears of the shafts of the motors (14, 15) and the gears (4,5) have an equal number of teeth.

5 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Bohrschnecke (12) unabhängig von der Drehrichtung des Bohrrohres (13) wahlweise gleichsinnig oder gegensinnig einstellbar ist.5 Device according to one of the preceding claims, characterized in that the direction of rotation of the auger (12) is independent of the The direction of rotation of the drill pipe (13) can be set either in the same direction or in the opposite direction.