DE3423397A1

DE3423397A1 - Einrichtung zum abteufen von bohrloechern und graeben

Info

Publication number: DE3423397A1
Application number: DE19843423397
Authority: DE
Inventors: Milan Dipl.-Ing. Preßburg/Bratislava Bacmanak; Anton Lysa pod Matytou Panacek
Original assignee: VYZK USTAV INZHENERSKIKH
Current assignee: VYZK USTAV INZHENERSKIKH
Priority date: 1983-07-04
Filing date: 1984-06-25
Publication date: 1985-01-24
Also published as: ATA214384A; IT8421746A0; CS237125B1; CH664421A5; SE8403516D0; IN161227B; IT8421746A1; GB2144097A; JPS6080684A; SE8403516L; AT387610B; GB8415940D0; FR2548707B3; HUT35739A; CS501783A1; FR2548707A1; IT1196180B; YU115084A; GB2144097B

Description

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. W. EITLE . DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIFL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FÜCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN - DR. RER. NAT. H-A. BRAUNS · DIPL.-INQ. K. GORG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

40 458 y/bau

Vyskumny üstav inzinierskych stavieb, Bratislava, CSSR .

Einrichtung zum Abteufen von Bohrlöchern und Gräben

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Schacht- und Grubenarbeit in schwer lösbaren Böden und Halbfelsengebirgen mittels eines Greifers.

Im allgemeinen enthalten die Greifer einen beweglichen Teil, den die Greiferschalen und deren beweglicher Mechanismus bilden, und einen unbeweglichen Teil, den ein Körper oder eine Führung des Greifers oberhalb der Schalen und deren Betätigungsmechanismus bildet. Gemäß der Betätigungsart der Schalen unterscheiden sich die Seilgreifer, die Einseil- oder Zweiseilgreifer sind, und die hydraulischen Greifer, welche mit einem oder zwei Kolben versehen sind. Die Greifer sind frei auf dem Seil des Hebezeugs aufgehängt oder an einer Führungsstange befestigt, die am Hebezeug oder einem hydraulischen Bagger aufgehängt ist.

Die Greifer fallen bei den offenen Schalen durch das eigene Gewicht auf den Boden des Bohrlochs oder des

ARABELLASTRASSE 4 . D-8000 MÜNCHEN 81 · TELEFON C089~) 911087 · TELEX 5-29Θ19 CPATHE) ■ TELEKOPIERER 91 ε

Grabens, wo die Schneidköpfe des Greifers in die Erde einsinken und die Schalen sich durch den Zug des Seils oder mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders schließen. Die Füllung des Greifers ist von der Tiefe des Einsinkens der Greiflaschen in die Erde und von der Masse des Greifers abhängig, gegen welche die durch Schließen des Schließmechanismasses der Backen hervorgerufene Kraft wirkt. Insoweit vergrößert sich die Masse der Greifer. Die kombinierte Wirkung des Auffallens und des Drückens der Greifbacken nützen die Greifer mit einem Seil aus, die mit ausschiebbaren Streben ausgestattet sind, durch welche sich der Greifer nach dem Herabfallen an den Wänden des Bohrlochs verspreitzt (Typ Fehlmann).

Die Führungsstange wird einteilig angewendet, die aus mehreren fest verbundenen Teilen zusammengesetzt ist, oder ist ausschiebbar angeordnet. Die Führungsstange ist auf dem Ausleger des hydraulischen Baggers schwenkbar aufgehängt (Poclain) oder ist auf dem Seil des Hebezeugs aufgehängt, wobei sie in Führungen geführt wird, die auf dem Hebezeug befestigt sind (Zöllner, Polensky). Die Führungsstange sichert die vertikale Lage des Abraums, vergrößert die Masse des Greifers und dadurch auch seine Wirkung beim Auffallen, oder ermöglicht den auf dem Boden des Bohrlochs oder des Grabens abgestützten Greifer durch den Teil der Masse des hydraulischen Baggers einzudrücken, die hydraulisch aktiviert wird. Dadurch wird die Leistung des Greifers erhöht.

Es sind auch Einrichtungen zur Schachtarbeit bekannt, die aus einem kurzen Rohr bestehen, das unten offen und oben auf einer Vibrationsramme befestigt ist, die auf einem Seil aufgehängt ist. Das Rohr wird in die

Erde beim Auffallen auf den Boden des Rohrlochs und durch die Vibration eingestoßen. Auf dem Rohr sind öffnungen angeordnet» die zum Druckausgleich des Grundwassers oberhalb des Kernes der Erde im Rohr und im Bohrloch und zum Verkeilen des Kernes der Erde im Rohr dienen, mit dem der Kern der Erde auf die Oberfläche herausgezogen wird.

Der freie Fall der Greifer wird in dem Bohrloch durch Wasser, Suspension oder Steinblöcke gebremst, die in den Querschnitt des Bohrlochs oder des Grabens ragen. Sogar bei einer beträchtlichen Energie des Auffallens oder bei erheblichem Druck auf die Führungsstange sinken die bekannten Greifer mit dem ganzen Inhalt ihrer Backen nur in rollige oder leicht lösbare Erde ein. Die Leistungen der Greifer sinken beträchtlich in den überkonsolodierten Tonen, in den verfestigten rolligen Erden und Halbfelsengebirgen, welche sich beim Schliessen der Greiferbacken in dünnen Schichten abwälzen.

²^ Darum werden die schwer lösbaren Böden oder Gesteine im voraus von den Wänden des Bohrlochs oder des Grabens abgetrennt und zerkleinert und zwar bei wiederholtem Auffallenlassen des Greifers, des Meißels oder der besonders eingerichteten mit Schneidköpfen versehenen

²^ Körper, mit Hilfe der Kernbohrungen oder auch durch Sprengstoff.

Die kombinierten Vorgänge der Schachtarbeit sind wenig leistungsfähig, wobei die Greifer durch die Stöße beim

Auffallen oder durch den Greifdruck überbeansprucht sind. Schwierigkeiten bestehen auch in der Beseitigung des klebrigen Bodens aus den Greiferbacken. Sie werden durch heftige Pendelbewegungen der Führungsstange oder

durch Stöße auf den Greifer herbeigeführt, was den 35

Verlauf der Schachtarbeit verlängert und die Störanfälligkeit des Greifers und des Trägers vergrößert. Die

bestehenden Greifer sind Einzweckvorrichtungen zur Abteufung der Bohrlöcher oder Gräben, die durch Suspension oder ein Futterrohr verschalt oder unverschalt sind, das in das Bohrloch durch Druck oder pendelnde Bewegung eingebracht wird, die durch die Bohrmaschine oder einen besonderen Mechanismus hervorgerufen wird, der hydraulisch oder pneumatisch betätigt wird. Außerdem werden die Futterrohre mit Hilfe einer besonderen Vibrationsramme herausgezogen, die an dem Hebezeug angehängt ist.

Die meisten Mängel beseitigt die erfindungsgemäße Vorrichtung, die aus einem Greifer besteht, der mit seinem unbeweglichen Teil am unteren Ende eines Ansatzes befestigt ist, an dessen oberen Teil eine Vibrationsramme mit einem Gehänge befestigt ist, das zum Aufhängen an ein Hebezeug dient. Die Bewegung der Backen des Greifers wird durch Seile oder hydraulische Zylinder mittels der Mechanismen betätigt, die an dem Ansatz oder außerhalb desselben angebracht sind. Der Ansatz ist mit Führungen zum Führen des Greifers an den Wänden des Bohrlochs oder des Grabens versehen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung arbeitet auf die Weise, daß sie mit geöffneten Backen des Greifers durch Vibration in den Boden oder das Gestein eingetrieben wird, solange sich der von iden Greiferbacken begrenzte Innenraum des Greifers nicht füllt. Mit Abklingen der Vibration wird zuerst die Einrichtung ein wenig angehoben, wobei sich die Greiferbacken in den Inhalt des Greifers eindrücken; dann wird sie aus dem Erdreich herausgezogen und durch öffnen der Backen wird der Greifer entleert. Die klebrige Erde wird aus den Backen des Greifers durch die Vibration innerhalb einiger Sekunden entleert.

Die erfindungsgemäße Einrichtung erreicht gegenüber den bestehenden Greifern eine höhere Leistung infolge des Eintreibens des Greifers durch die Vibration, wobei ihre Einwirkung auf die Schneidköpfe und die Schneidkanten mit sehr kleinem Querschnitt konzentriert ist.

Deshalb ist die Auflockerung der Erde oder des Gesteins sehr schnell und intensiv. Dadurch wird das Abteufen der Bohrlöcher und Gräben wesentlich beschleunigt, besonders in den Schichten, welche die Leistung der bestehenden Greifer, am ungünstigsten beeinflusssen, die jedoch für das Erreichen der Tragfähigkeit von Pfählen oder der Undurchlässigkeit unterirdischer Fundamentwände entscheidend sind. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung beruhen darin, daß sie aus einem geläufig hergestellten Greifer und einer Vibrationsramme besteht, wobei deren Verbindung zuverlässig ist. Die Vibrationsramme beeinflußt nicht die Störanfälligkeit des Greifers, da die Vibration auf den Greifer nur kurzfristig und nur dann einwirkt, wenn die Greifer-

^O backen durch den Betätigungsmechanismus des Greifers verspreizt sind, wobei die Vibration das Verstopfen der Verbindungs- und hydraulischen Bestandteile des Greifers mit Sediment aus Wasser oder Suspension verhindert. Die Einfachheit der Einrichtung und die Be- ° schleunigung der Schachtarbeit setzen den Aufwand zur Herstellung von Bohrlöchern und Gräben in verschiedenen Böden oder Halbfelsengesteinen und in verschiedene Tiefen bedeutend herab.

Ein besonders zweckmäßiges Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung in Seitenansicht eines Teilschnitts dargestellt.

Die Einrichtung besteht aus einem hydraulischen Greifer, 35

der mit dem unbeweglichen Teil 1, der als ein Körper

eines hydraulischen Zylinders gebildet ist, mit Hilfe der /- -förmigen Beilagen 4 koaxial am unteren Ende des Ansatzes 5 befestigt ist, der als ein Rohr ausgebildet ist. An den Ansatz 5 ist in dem oberen Teil mittels '5 einer Schraubenverbindung eine Vibrationsramme 8 mit einem abgefederten Gehänge frontal befestigt, was ein Ganzes zum Aufhängen auf ein Hebezeug bildet. Zur Führung des Greifers zwischen den Wänden des Bohrlochs oder des Grabens ist der Ansatz 5 mit Haltern 6 versehen, an denen kurze Gleitschuhe 7 mit Abschrägungen gegen die Wände des Bohrlochs oder des Grabens befestigt sind.

In der gezeigten Ausführung der Einrichtung wird die gegenseitige Lage der Schalen des Greifers durch den hydraulischen Zylinder betätigt, dessen Kolben in den · Ansatz 5 hineinragt. Am oberen Teil des Kolbens sind zwei Zuleitungen für Drucköl angeordnet, die aus Schlauchrohren gebildet sind. Unter der Vibrationsramme 8 sind an den gebogenen Enden der Rohre die Schläuche zum hydraulischen Betätigungsmechanismus 9 angeschlossen, der als eine Pumpe ausgebildet ist, die auf dem Erdboden steht.

in anderen Ausführungen der Einrichtung wird ein hydraulischer Greifer benützt, dessen unbeweglicher Teil 1 durch einen hydraulischen Kolben gebildet ist. Weiter werden hydraulische oder Seilgreifer angewendet, deren unbeweglicher Teil durch einen Körper oder Füh-

rungen des Greifers oberhalb der Greifbacken oder deren Betätigungsmechanismus gebildet ist. Der Greifer kann mit dem unbeweglichen Teil 1 über das untere Ende des Ansatzes 5 fest oder schwenkbar, zum Beispiel mit Hilfe der Beilagen 4 verschiedener Zahl und Form, durch Flansche, Zapfen usw. oder mit Hilfe einer hydraulischen Einspannvorrichtung befestigt werden. Der Ansatz 5 kann wesentlich verkürzt werden, so daß er durch die

Konstruktion der Verbindung des unbeweglichen Teiles des Greifers 1 mit der Vibrationsramme 8 gebildet wird. Eine solche Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist möglich, wenn die Grundrißabmessungen der Vibrationsramme 8 geringer sind als diejenigen des Greifers und für die Arbeit unter Wasser oder Suspension die Vibrationsramme 8 wasserdicht eingerichtet ist.

Die eigentlichen Greifer weisen einen kreisförmigen, rechteckigen oder mehreckigen Grundriß auf. Es ist möglich, mehrere Greifer nach der Erfindung nebeneinander zur Schachtarbeit in derselben oder in abgestufter Tiefe zu koppeln. Die einzelnen oder gekoppelten Greifer nach der Erfindung sind an einem oder mehreren Ansätzen 4 befestigt, an denen in dem oberen Teil eine oder mehrere Vibrationsrammen 8 befestigt sind. Die Bewegung der Backen des Greifers wird entweder durch Seile, welche über die Vibrationsramme 8 mit einem Loch oder außerhalb dieser Ramme laufen,

²^ oder durch die hydraulischen Zylinder mittels der Betätigungsmechanismen 9, z.B. Wickelwinden oder Pumpen, betätigt,die an a_em Ansatz 3 oder z.B. direkt am Greifer, der Vibrationsfamme oder am Hebezeug angebracht sind. Es ist möglich, an den Ansatz 5 fest oder verschiebbar ° die Halter 6 mit Führungen 7 verschiedener Zahl und Form zu befestigen. In einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, die Führung 7 direkt an der Vibrationsramme 8 zu befestigen, die in den Aushub gesenkt wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann zum Abteufen der Gräben oder Bohrlöcher angewendet werden, die durch die Suspension oder die Futterrohre verrohrt werden.

Mit Rücksicht auf die hohe Durchschlagfähigkeit und 35

den tiefen Bereich ist sie für Abteufen der Bohrlöcher

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für Pfähle mit großen Durchmessern und übermäßiger Tragfähigkeit, für Brunnen, Schächte oder senkrechte Dräns geeignet. Nach einem einfachen Austausch der Backen des hydraulischen Greifers wird die erfindungsgemäße Einrichtung zur Ausbaggerung der Gräben für Elemente unterirdischer Fundamente o.dgl. oder für zusammenhängende Dichtungsstahlbeton- oder vorgefertigte Wände angewendet. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die niedrigere Geräuschintensität und die kurzfristige Wirkung der Vibration, deren Einwirkung auf die umliegenden Gebäude oder Einrichtungen im Erdboden gedämpft wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet die Möglichkeit einer wiederholten Zerstörung der schwer trennbaren Böden oder Gesteine, und zwar im Unterschied zu den bisherigen Greifern ohne Heben und Fallenlassen des Greifers und ohne einen besonderen Meißel. Weiter bietet sie die Möglichkeit des Abteufens der Bohrlöcher und Gräben unter der Garantie der vertikalen Lage des Aushubs, welche die bisherigen Greifer mit gezwungener Führung bieten.

Die höhere Wirkung der erfindungsgemäßen Einrichtung ²^ ermöglicht es, das Volumen der bisherigen Greifer z.B. durch ein kurzes Rohr zu vergrößern, das oberhalb der Greiferbacken angeordnet ist. Der geschlossene Greifer kann im Bohrloch zur intensiven Zusammenpressung der rolligen Erde unter dem Fuß der Pilote und in ihrer

unmittelbaren Umgebung durch die Vibration ausgenutzt werden, wodurch die Tragfähigkeit der Pilote vergrößert wird. Bei den bisherigen Greifern besteht die Gefahr, daß die Erde unter dem Fuß der Pilote aufgelockert bleibt. Darum wird der Boden des Bohrlochs manchmal

durch ein Bohrwerkzeug fertiggerieben oder die Erde wird unter dem Fuß der Pilote durch Injektionen nachträglich verfestigt.

Nach Ergänzung oder einer zweckmäßigen Anordnung der hydraulischen Einspannvorrichtungen, die an der Grundfläche der Vibrationsramme 8 befestigt sind, kann die Vibrationsramme 8 und das Hebezeug auch zum Ein- und Ausziehen der Futterrohre ausgenutzt werden. Das Hebezeug selbst kann weiters zum Einlassen und Heben des Betonrohres in den Bohrlöchern und Gräben oder zum Aufsetzen der Fertigteile in den Graben bei Herstellung einer vorgefertigten Fundamentwand ausgenutzt werden.

Aus dem Angeführten folgt, daß die erfindungsgemäße Einrichtung und das Hebezeug es ermöglichen, kostspielige Bohrmaschinen mit großem Durchmesser oder spezielle Vorrichtungen zum Ein- und Ausziehen der Futterrohre oder besondere Hebezeuge zu ersetzen, die zum Betten des Aussteifungskorbes in das Bohrloch oder des Fertigteiles in den Graben oder zur Manipulation mit dem Betonierungsrohr nötig sind. Die Mehrzweck^u maschinen, aus denen die erfindungsgemäße Einrichtung besteht, und die vielseitige Ausnutzung des Hebezeugs bieten die Möglichkeit, sich ohne größere Kosten den Bedürfnissen des Marktes auf dem' Gebiet der Gründung

von Bauten anzupassen.
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Claims

PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝΘ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K, HOFFMANN . DIPL.-ING. W. LEHN DiPU-ING. K. FüCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN . DR. RER. NAT. H-A. BRAUNS . DIPL.-ING. K. GORS DIPL.-INQ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE 4.0 458 Y/bau Vyskumny ustav inzinierskych stavieb, Bratislava, CSSR Einrichtung zum Abteufen von Bohrlöchern und Gräben Patentansprüche

1. Einrichtung zum Abteufen von Bohrlöchern oder Gräben mit Hilfe eines Greifers, der einen unbeweglichen und einen beweglichen Teil enthält, der zur Betätigung mit Hilfe hydraulischer oder mechanischer Mechanismen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer mit seinem unbeweglichen Teil (1) am unteren Ende eines Ansatzes (5) befestigt ist, an dessen oberen Teil eine Vibrationsramme (8) befestigt ist, wobei die Betätigungsmechanismen (9) des beweglichen Teiles des Greifers an dem Ansatz (5) oder außerhalb desselben angebracht sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ansatz (5) durch ein Rohr oder eine Führungsstange gebildet ist oder aus mehreren miteinander verbundenen Teilen besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an ihrem Ansatz (5) Halter (6) angeordnet sind, an denen Gleitschuhe (7) zur Führung des Greifers an den Wänden des Bohrlochs oder des Grabens befestigt sind.