DE3519109A1 - Verfahren und vorrichtung zum abteufen von vertikalen schaechten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum abteufen von vertikalen schaechten

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DE3519109A1
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    • E21B7/208Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes using down-hole drives
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Description

3519T09
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abteufen von Schächten, insbesondere zum Abteufen von solchen Schachten, die während des Abteufens teilweise oder in vollständig voll Wasser stehen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einsetzen einer solchen Vorrichtung.
Es gibt bereits verschiedene Vorrichtungen zum Abteufen . ,_ vertikaler Schächte in unterschiedlichen Gebieten. Ein Beispiel dafür zeigt die US-PS 3 894 587. Die aus dieser Druckschrift bekannte Vorrichtung enthält zwei sich um zueinander parallele Achsen gegensinnig drehende Schrämköpfe, die den Abraum zwischen den
Köpfen fortschaffen, indem der Abraum von einer Saug-20
rohrleitung angesaugt wird. Bei solchen, derzeit zum Einsatz gelangenden Vorrichtungen ist es jedoch nicht möglich, Schächte abzuteufen, während gleichzeitig ein Ausbaurohr abgesenkt wird. Außerdem eignen sich _._ diese bekannten Vorrichtungen nicht zum Abteufen von Schächten, die beliebige Länge oder variable Querschnitte aufweisen. Insbesondere ist es nicht möglich, mit Hilfe derartiger Vorrichtungen am Boden eines Schachts oder in einem gewissen Abstand zwischen Boden und
Oberfläche variable Querschnitte, insbesondere eine 30
Längenvergrößerung des Schachts zu realisieren. Außerdem gibt es Vorrichtungen, die sich durch einen gewissen Draht an Automatisierung und eine gewisse Arbeitsleistung auszeichnen, jedoch bedürfen diese Vorrichtungen des Einsatzes sehr hoher Leistung, weisen hinsichtlich der wichtigen Bauteile großes Gewicht und
BAD ORIGINAL
großen Platzbedarf auf und machen es erforderlich, den eigentlichen Abteufbetrieb zu unterbrechen, wenn c am Kopf des Schachts ein Ausbaufutter angebracht werden soll. Durch diese Umstände ergibt sich, daß bei Schächten mit beträchtlichen Abmessungen oder Durchmessern die Abteufgeschwindigkeiten kaum den Wert von 1 m pro Tag erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dem
Stand der Technik anhaftenden Probleme zu beseitigen oder doch wenigstens zu mildern und ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abteufen von Schächten anzu- Λ p. geben, das bzw. die es ermöglicht, Schächte mit belie-
bigem rechtwinklichen oder kreisförmigen oder variablen Querschnitt abzuteufen, wobei insbesondere die Abteufgeschwindigkeit für groß bemessene Schächte heraufgesetzt wird, während Gewicht und Platzbedarf des Geräts und mithin die Anschaffungskosten des Geräts vermindert werden.
Außerdem soll die Erfindung eine Vorrichtung schaffen, die es ermöglicht, an der Oberfläche ein Schachtausbauop. futter bereitzustellen, ohne daß dadurch der Abteufbetrieb in äcw Schachtausbaufutter unterbrochen wird. Das Gerät soll die Arbeit in überfluteten oder unter Wasser stehenden Schächten ermöglichen und in praktisch sämtlichen Bodenformationen verwendbar sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll automatisierbar sein und sich durch einen wirtschaftlichen und leicht zu handhabenen Betrieb auszeichnen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die im Patent-
anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
BAD
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In besonders vorteilhafter Weise handelt es sich bei den Kopf-Trägern um auf dem Geschirr montierte schwenkbare Arme, die jeweils an ihrem unteren Ende eine Kopf (Werkzeug) tragen. Jeder Arm des Arm-Paares ist mit seinem oberen Ende an einer horizontalen Achse des Geschirrs angelenkt. Mit geeigneten Mitteln, z.B. mit Kolben-Zylinder-Einheiten, wird der Arm um die Achse zwischen einer zusammengeklappten Stellung, in der die beiden Köpfe einander benachbart sind, und einer ausgefahrenen Stellung, in der die Arme in bezug auf die erstgcnannte Stellung maximal geneigt sind, verschwenkt.
Vorzugsweise trägt jeder Arm einen Motorantrieb, z.B. einen Elektromotor oder einen anderen Motor, mit dessen Hilfe der zugehörige Kopf gedreht wird, um auf Mittel _n zum Übertragen der Bewegungen verzichten zu können.
Jedem Kopf ist vorzugsweise eine Abraum-Absaugeinrichtung zugeordnet, z.B. ein Abraum-Absaugrohr, vorzugsweise besitzt die Vorrichtung im unteren Abschnitt pro Drehkopfpaar zwei Abraumleitungen.
Man kann also die Köpfe jedesmal in ρ j nor V· ι ι ik,)lh<·--
wegungsebene arbeiten lassen, so daß es möglich ist, ohne Bewegung außer eben der Vertikalbewegung der Vorrichtung, rechteckige Schächte abzuteufen, deren _ Breite der Abteufbreite der Drehköpfe entspricht, und deren Mindestlänge der Länge der Abteufköpfe entspricht, wenn diese einander angenähert sind, d.h. also dem doppelten Kopfdurchmesser, während die maximale Abteuflänge der maximal ausgefahrenen Stellung der Köpfe entspricht. Bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man Schächte mit recht-
BAD ORIGINAL
winkligem Querschnitt und variabler Länge bis zu einer beliebigen Tiefe abteufen, und zwar als Fuktion des
Maßes der Aufspreizung der Köpfe in der jeweiligen 5
Höhenlage. Auf diese Weise kann man also Schächte abteufen, die z.B. in einem höhergelegenen Abschnitt länger sind als in einem tiefergelegenen Abschnitt, oder die in einem tiefergelegenen Abschnitt länger sind als in einem höhergelegenen Abschnitt. Man kann auch Schächte abteufen, die in einem Zwischenabschnitt länger oder kürzer sind als in den oberen und unteren Abschnitten.
In einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Ver-
fahrens kann man Schächte abteufen, die eine allgemein rechtwinkligen Querschnitt oder einen Querschnitt haben, bei dem sich mehrere Rechtecke einander gegenüberliegen .
In einer speziellen Weiterbildung der Erfindung kann man durch Schrämarbeit Schächte mit einem rechtwinkligen Schachtausbau abteufen, bei denen die Breite des Schachtausbaus größer ist als die Breite der Köpfe und die Länge des Schachtausbaus größer ist als die Länge der Köpfe in deren einander angenäherter Stellung, d.h. der doppelte Kopfdurchmesser, jedoch kleiner als die maximal mögliche Schachtlänge.
Vorzugsweise geht man bei diesem Schrämverfahren so
vor, daß man zunächst in einem Mittelabschnitt den Boden aushebt, ohne jedoch bis zu den äußeren Grenzen zu gehen, wobei die beiden Längs-Seitenteile stehenbleiben, damit sie den Schachtausbau tragen können. Anschließend daran hebt man auf beiden Seiten der Mittel ausnehmung Seitenabschnitte aus, eingeschlossen
BAD GfiKaiNAL
! SO
die Bereiche unterhalb des Schachtausbaus. Schließlich wird die Vorrichtung in der Mittelstellung positioniert, ρ- um gleichzeitig die beiden stehengebliebenen Abschnitte, welche den Schachtausbau tragen, abzuteufen, bis unterhalb des Schachtausbaus eine Detektoreinrichtung zum Feststellen des Absinken des Schachtausbaus ansprechend auf dessen Bewegungen das sofortige1 Einziehen dor in Köpfe aus der ausgefahrenen Stellung in die zusammen^«-· klappte Stellung veranlaßt.
Nach den in den Ansprüchen 2 und 3 angegebenen Weiterbildungen ist es möglich, die Köpfe jeweils in einer
,_ Radial-Bewegungsebene arbeiten zu lassen, um anschlies-Io
send, nachdem die Köpfe angehoben wurden, die Radialebene zu ändern. Dies wird solange fortgesetzt, bis der gesamte Schachtboden bearbeitet ist. Das gleichzeitige Aufspreizen der Köpfe während deren Schrämar-
beit in den jeweiligen Radialebenen unterdrückt oder 20
minimiert zumindest die Reaktionskräfte, die die Neigung haben, die Vorrichtung aus der Mitte]lage zu drängen. Mithin kann man also relativ eingeh und dennoch präzise mit einer relativ niedrigen Leistung
arbeiten.
Zo
In einer bevorzugten Ausf ühruncjsf orm der Erfindung ist der Schärmvorrichtung ein gleichzeitig fortschreitend abgesenkter Schachtausbau zugeordnet, und die
Schrämköpfe arbeiten in ihrer peripheren Stellung oU
unterhalb des Schneidenrings des Schachtausbaus, um sich nach innen zurückzuziehen, sobald der Schachtausbau abzusinken beginnt. Vorzugsweise ist die bewegliche Geschirrhalterung von einem unterhalb des Schachtausbau befindlichen Element getragen, welches hierzu 35
beispielsweise eine Innenrippe oder eine Innenleiste
BAD OAiGi
aufweist.
Die Köpfe sind derart auf ihren Trägern angeordnet, daß sie an einem Ende jeweils eines Arms montiert sind, während das andere Ende des Arms, vorzugsweise mittels einer Drehachse, an dem beweglichen Geschirr montiert ist. Außerdem sind Mittel vorgesehen, um den Arm mit dem Kopf entweder in dem beweglichen Geschirr anzuheben, oder aber das Geschirr selbst anzuheben .
Für die Radialbewegung der Köpfe sind Motorantriebe vorgesehen, z.B. eine Kolben-Zyl Verschwenken jeweils eines Arms.
vorgesehen, z.B. eine Kolben-Zylinder-Einheit zum Ib
Schließlich besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel, mit denen das bewegliche Geschirr verdrehbar
ist. Diese Mittel können beispielsweise aus Kolben-20
Zylinder-Einheiten bestehen oder aus einem Zahnstangenantrieb. Vorzugsweise ist das bewegliche Geschirr derart ausgebildet, daß es nicht eine ganze Drehung zu vollziehen vermag, sondern sich aus einer Anfangs-
o_ stellung heraus nur um einen gewissen Winkel verdrehen 25
kann. So ist z.B. bei einer Vorrichtung mit lediglich zwei Köpfen vorgesehen, daß sich das Geschirr aus einer Mittelstellung heraus zu einem Winkel von jeweils 90"in beide Richtungen verdrehen kann.
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Mittel zum Feststellen der Abwärtsbewegung eines Schachtausbaus auf, um sofort mit Beginn der Abwärtsbewegung das nach innen gerichtete Zurückziehen der
Köpfe durch Verschwenken der die Köpfe tragenden Arme 35
zu veranlassen, damit der Schneidenring des Schacht-
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ausbaus freie Bahn hat.
c In einer bevorzugten Ausführungsform münden die Absaugleitungen für den Abraum in der Höhe der jeweiligen Köpfe, und zwar im rückwärtigen Bereich der Köpfe, d.h. an einer der Schachtlängsachse nahegelegenen Stelle, damit der Abraum, der von den Schrämköpfen
n dorthin geschafft wird, abgesaugt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zum Abteufen sämtlicher vertikaler Schächte für verschiedenste Anwendungsgebiete eingesetzt werden, so z.B. zum Abteufen von Schächten im Bereich des Bergbaus, von 15
Schächten für die Untertage-Lagerung, und auch zum Ausheben von Fundamentgruben, z.B. Fundamentgruben für See- oder Fluß-Brückenpfeiler, Fundamentgruben für Hafenbefestigungen u.dgl.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 2 einen schema!j sehen Grundriß der zwei Arbeitsköpfe der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, wobei der Rest der Vorrichtung fortgelassen ist,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Arbeitskopfanordnung von unten,
Fig. 4 in schematischer Ansicht verschiedene Schacht-35
formen, die mit der erfindungsgemäßen Vorrich-
BAD ORiGINAL
tung und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind,
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung
beim Schrämen eines Schachts in Verbindung mit dem Einbringen eines Schachtausbaus,
-0 Fig. 6 einen schematischen Grundriß eines Schachts beim Abteufen,
Fig. 7 einen schematischen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 8 einen schematischen Grundriß der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 9 eine Axial-Schnittansicht der Vorrichtung beim Anheben, und
Fig. 10 eine Seitenansicht eines Arbeitskopfs mit dem dazugehörigen Tragarm.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung enthält 25
ein an seinem oberen Ende mittels Seilen, Ketten oder anderen Mitteln (nicht dargestellt) aufgehängtes Geschirr. Mit Hilfe der Seile läßt sich die Vorrichtung mit Hilfe von am Schachtkopf an der Erdoberfläche befindlichen Anlagen die Winden, Kräne u.dgl. umfassen, anheben und Absenken.
An dem Geschirr 1 sind um Achsen 2 schwenkbar zwei Arme 3 angeordnet, die z.B. die Form langgestreckter
und flacher Kästen haben und an ihren unteren Enden 35
jeweils eine horizontale Achse 8 tragen, um die sich
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jeweils ein Arbeitskopf 9 zu drehen vermag. Die Arbeits-Röpfe 9 haben die Form einer Trommel, auf deren Außenc umfang eine Vielzahl von Pickel 9a angeordnet ist. Die Anzahl der Pickel, ihre Lage und Neigung bezüglich der zylindrischen Oberfläche der Trommel 9 bestimmt der Fachmann anhand seines Fachwissen nach Maßgabe der jeweiligen Bodenbeschaffenheit.
Was die Ausgestaltung der Pickel auf der Trommeloberfläche angeht, wird beispielsweise verwiesen auf die US-PS 3 894 587. Die Köpfe 9 werden gedreht, entweder direkt mittels auf die Achse 8 aufgekeilter Elektromotoren oder über ein Getriebe und eine Antriebswelle, wobei b
dann das Getriebe in dem entsprechen Arm 3 aufgenommen ist.
Die Arme 3 können in ein und derselben Vertikalebene
symmetrisch zueinander verschwenkt werden zwischen 20
einer mittleren Ausgangsstellung, die in Fig. 1 durch ausgezogene Linien dargestellt ist, und einer peripheren Extremstellung, die in der Figur durch strichpunktierte Linien angedeutet ist. Die Bewegungen zwischen
den beiden genannten Stellungen werden mit Hilfe von 2b
Kolben-Zylinder-Einheiten 10 veranlaßt, die von dem Geschirr 1 getragen werden. Nach Maßgabe der Drehrichtung der Köpfe 9 um die jeweilige Achse 8 (durch Pfeile angedeutet), wird Schrämarbeit geleistet, indem von
der durch ausgezogene Linien angedeuteten Mittelstellung 30
ausgegangen wird und in Richtung auf die durch strichpunktierte Linien angedeutete periphere Extremstellung gearbeitet wird.
Entlang der Arme und weiter am rückwärtigen Teil der Arme anschließend befindet sich für jeden Arm jeweils
/IS
eine Rohrleitung 11, die in der Nähe des Arbeitskopfs 9" mündet, wo sie einen Saugkopf besitzt, über den g durch die Rohrleitung 11 hindurch mittels einer (nicht dargestellten) Pumpenanlage durch die Köpfe 9 erzeugter Abraum in einem Flüssigkeitsstrom abgesaugt wird.
Gegebenenfalls kann das Geschirr 1 (nicht dargestellte) n Mittel aufweisen, die es ihm gestatten, vorübergehend mit einem Schachtausbau in Verbindung zu treten. Bei diesen Mitteln kann es sich beispielsweise um Kufen oder Stützglieder handeln, die sich in bezug auf das Geschirr in Querrichtung erstrecken, um sich an der
. _ Innenseite des Schachtausbaus anzulegen, und die ein-ο
ziehbar sind, um die Vorrichtung von dem Schachtausbau zu lösen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Vorrichtung näher erläutert:
Ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Stellung, bei der die Köpfe 9 auf dem Schachtboden ruhen, versetzt man die Köpfe in Pfeilrichtung in Drehung, während
gleichzeitig der Abraum abgesaugt wird. Die Köpfe 2b
graben sich in den Boden ein, und man beaufschlagt die Kolben-Zylinder-Einheiten 10, um die beiden Arme fortschreitend aufzuspreizen, wodurch ein Graben oder Einschnitt gebildet wird, dessen Breite etwa der Breite der Köpfe 9 entspricht, und dessen Länge dann, wenn die Köpfe beieinander bleiben, dem doppelten Kopfdurchmesser 9 entspricht, bei auseinandergefahrenen oder aufgespreizten Köpfen jedoch größer ist. Die größtmögliche Länge bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung entspricht etwa dem sechsfachen Durchmesser des 35
Kopfs 9. In Fig. 2 sind die verschiedenen Stellungen
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_rr-
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der Köpfe 9 im Grundriß dargestellt, wodurch der Verlauf des Einschnitts deutlich wird.
Sind die Köpfe bis in ihre jeweilige Extremstellung aufgespreizt, werden sie in die Mitte zurückgezogen, und man beginnt einen neuen Durchlauf, um einen neuen Einschnitt oder Graben auszuheben. Auf diese Weise n erhält man einen Schacht rechteckigen Querschnitts mit einer gewünschten Tiefe. Während des Abteufens heben sich die durch die zwei Köpfe 9 erzeugten Reaktionskräfte derart auf, daß keine Kraft vorhanden ist, die in der Lage wäre, die Vorrichtung in unbeabsichtigter Weise zu verschieben.
Die oben beschriebene Vorrichtung kann in Trockenschächten eingesetzt werden, wobei der Abraum mit Luft abgesaugt wird, sie kann jedoch gleichermaßen und vorteilhaft auch in unter Wasser stehenden Schächten einge-
setzt werden.
In Fig. 4 sind schematische Längsschnitte von Schächten dargestellt, wobei daraufhinzuweisen ist, daß die Tiefe der einzelnen Schächte selbstverständlich unterschiedlich sein kann.
Der Schacht 12 entspricht einem Schacht mit einer minimalen Länge von zwei Durchmessern eines Kopfs 9, wie es in Fig. 2 angedeutet ist.
Bei 13 ist in Fig. 4 ein Schacht mit maximaler Breite dargestellt, wie er in Fig. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.
BAD 0λ
Der Schacht 14 besitzt in seinem oberen Abschnitt die gleiche Länge wie der Schacht 13, während er im
unteren Abschnitt die gleiche geringe Länge wie der 5
Schacht 12 besitzt.
Bei dem Schacht 15 ist im oberen Abschnitt eine geringe Länge vorgesehen, während im unteren Abschnitt eine große Schachtlänge im Sinne einer Aufweitung des Schachts ausgebildet ist.
Bei dem Schacht 16 befindet sich ein Abschnitt großer Länge im mittleren Schachtbereich.
Im folgenden sei auf die Fig. 5 und 6 bezug genommen.
Die Innenwand des Schachts ist mit einem Schachtausbau, z.B. einem Ausbaurohr 17 rechteckigen Querschnitts ausgekleidet. Der untere Abschnitt des Ausbaurohrs
ist über seinen gesamten Umfang als sogenannter Senkscheidenring 18 ausgebildet. Mit dieser Anordnung wird wie folgt gearbeitet:
Zu Beginn eines Arbeitsvorgangs ruht das Ausbaurohr mit seinem unteren Abschnitt auf zwei noch nicht ausgehobenen Seitenabschnitten 19 des Schachts. Im Gegensatz dazu ist ein sich zwischen den Seitenteilen 9 erstrekkender Mittelabschnitt 20, der ebenso wie die Seitenteile 19 eine der Breite des Kopfs 9 entsprechende ou Breite aufweist, bereits ausgehoben. Ebenfalls ausgehoben sind zwei seitliche Abschnitte 21, die über ihre gesamte Länge ausgehoben sind. Mit dem Bezugszeichen 22 ist die Innenwand des Schachts angedeutet.
Die Zonen 20 und 21 werden derart ausgehoben, daß die Höhe der nicht ausgehobenen Abschnitte 19 größer ρ- ist als zwei Durchmesser des Kopfs 9. Hierzu wird der Bereich 20 ausgehoben, während die beiden Arme 3 eingezogen sind, wie in Fig. 5 durch ausgezogene Linien angedeutet ist. Nach Verschiebung des Gerüsts in seitlicher Richtung werden die beiden Abschnitte - _. 21 ausgehoben, wobei die Köpfe von der eingezogenen Lage bis in die in Fig. 5 durch strichpunktierte Linien angedeutete äußere Lage ausgefahren sind. Anschließend wird das Geschirr wieder mit zusammengezogenen Armen in die Mitteil >ge, d.h. in die Zone 20 gebracht. Das Geschirr wird hochgezogen, und anschließend werden b
die Arme aufgespreizt, um die Abschnitte 19 auszuheben. Diese werden jedoch nur bis zu einer Höhe ausgehoben, die etwa einem Kopfdurchmesser entspricht. Hierbei nehmen die Köpfe die in Fig. 5 angedeutete Stellung ein. Zu einem gewissen Zeitpunkt wird die Schneidkante 18 nicht mehr getragen, und das Ausbaurohr 17 beginnt abzusinken. Diese Bewegung wird sofort von einer geeigneten Fühlvorrichtung erfaßt, so daß sofort anschließend ein zurückziehen in die in Fig. 5 durch ausgezogene Linien angedeutete Mittelstellung veranlaßt wird.
Das Ausbaurohr sinkt ab und wird von dem Rest des Abschnitts 19, der noch nicht ausgehoben ist, aufgehalten. Anschließend wird das Geschirr abgesenkt, um erneut den Abschnitt 20 auszuheben, bevor dann wieder die Abschnitte 21 ausgehoben werden und so fort.
Während des gesamten AbteufVorgangs wird der Abraum von den Rohrleitungen 11 abgesaugt.
3619109
Es ist ersichtlich, daß das durch Schrämarbeit bewerkstelligte Abteufen ohne Unterbrechung vonstatten geht, ρ- das Fortschaffen des Abraums also keine zusätzliche Zeit in Anspruch nimmt. Der obere Rand des Ausbaurohrs 17 liegt frei, da auf dem Boden ruhende Hebezeuge vorgesehen sein können, die den oberen Rand des Ausbaurohrs vollständig freilassen, so daß man das Ausbaurohr in seinem oberen Abschnitt mit dem ständig fortschreitenden Absinken des Ausbaurohrs verlängern kann.
In der obigen Beschreibung wurde die vertikale Abmessung des Schachts mit dem Begriff Tiefe, die die in Hauptrichtung betrachtete horizontale Abmessung mit dem ι ο
Begriff Länge und die in Nebenrichtung betrachtete horizontale Abmessung mit dem Begriff Breite bezeichnet .
In einer bevorzugten Anwendung läßt sich die erfindungs- A U
gemäße Vorrichtung dazu verwenden, Betonwände herzustellen, d.h. armierte und in den Erdboden eingegossene Wände, die Primärelemente oder -platten aufweisen, die durch Bodenbereiche voneinander getrennt sind,
die die Schalung der benachbarten Enden zweier nach-25
folgender Platten bilden. Pur gewöhnlich haben diese Räume, die ausgehoben werden, um die Sekundärplatte zwischen zwei Primärplatten anzubringen, eine Länge, die etwas geringer ist als zwei Trommeldurchmesser des Arbeitskopfs, damit sich die Arbeitswerkzeuge in den Beton der beiden benachbarten Endbereiche der Primärplatten eingraben und dadurch nach dem Betonieren eine gute Dichtigkeit gewährleisten.
Erfindungsgemäß kann man die genannten Räume mit größerer Länge ausbilden, z.B. mit einer sechs Trommel-
durchmesser entsprechenden Länge, wobei tiefer in den Beton der Sekundärplatten eingegraben und die Anzahl der Verbindungen reduziert wird. Vorzugsweise kann man den Raum vorab ausheben und anschließend den Beton ausnehmen, während die Vorrichtung wieder hochgezogen wird.
Anhand der Fig. 7 bis 10 soll im folgenden eine Vorrichtung beschrieben werden, mit der es möglich ist, einen unter Wasser stehenden, vertikalen Schacht mit einer Schachtlängsachse 102, vom Erdboden 103 ausgehend, abzuteufen. Vorzugsweise liegt der Schachtdurchmesser in der Größenordnung von etwa 3 bis zu
12 und 15m.
Die Vorrichtung umfaßt ein bewegliches Geschirr 104, welches z.B. zylindrische Form aufweist und sich um
die Schachtlängsachse 102 zu drehen vermag. Das Geschirr 20
befindet sich im Inneren eines festen Trägers 105, und zwar ruht das Geschirr vorzugsweise mittels einer geeigneten kreisförmigen Gleit- oder Rollenführung (nicht dargestellt) auf dem Träger 105.
Im Innern des beweglichen Geschirrs befinden sich zwei Arme 107, die um zwei Schwenkachsen 106 verschenkt werden können, welche von einem in dem Geschirr befindlichen, vertikal geführten Schlitten getragen werden. Die Arme 107 haben z.B. die Form von langgestreckten Kästen, welche jeweils an ihrem unteren Ende eine parallel zur Drehachse des Arms 107 angeordnete horizontale Achse 108 aufnehmen, um die sich ein Arbeitskopf 109 zu drehen vermag. Jeder Arbeitskopf 109 hat die Form einer Trommel, auf deren Außenumfangsflache in an sich bekannter Weise Pickel 110 ausgebildet
sind. Die Anzahl der Pickel, deren Lage und Neigung in bezug auf die zylindrische Oberfläche der Trommel
wählt der Fachmann nach Maßgabe der Bodenbeschaffenheit. 5
Angetrieben werden die Arbeitsköpfe 109 über Zwischengetriebe und Antriebswellen, die in Fig. 10 schematisch dargestellt sind, von einem Elektromotor 111. Die aus Motor und Getriebe bestehende Anordnung ist jeweils in dem zugehörigen Arm 111 untergebracht. Die Arme 107 sind in ein und derselben Vertikalebene diametral zueinander verschwenkbar, ausgehend von einer Mittelstellung, die in Fig. 7 durch strichpunktierte Linien angedeutet ist, in Richtung auf eine und bis zu einer peripheren Stillung, die in der Figur durch ausgezogene
Linien angedeutet ist. Dies geschieht mit Hilfe von (nicht dargestellten) Kolben-Zylinder-Einheiten, die von den beweglichen Geschirr 104 getragen werden.
Im Hinblick auf die in Fig. 7 durch Pfeile angedeutete Drehrichtung der Arbeitsköpfe 109 beginnt die Schräm-
arbeit in der Mittelstellung (gestrichelte Linien) und schreitet zur Peripherie hin fort (ausgezonene Linien).
Entlang der Arme 107 und anschließend an diese ist
jeweils eine Rohrleitung 112 vorgesehen, die in der
Nähe des Arbeitskopfs 109 mündet, wo sie einen Saugkopf 113 besitzt, welcher derart angeordnet ist, daß· ein Flüssigkeitsstrom, der durch eine (nicht dargestellte) Pumpenanlage in der Rohrleitung 112 erzeugt ° wird, den von den Arbeitsköpfen 109 anfallenden Abraum fortschafft.
Die Innenwand des Schachts ist mit einem Schachtausbau
114 ausgekleidet, dessen unteres Element einen Senk-
schneidenring 115 bildet. Das untere Element des Schacht-
BAD 0SK3INAL
ausbaus besitzt außerdem eine oder mehrere nach innen gerichtete Leisten oder Vorsprünge 116, auf dem bzw.
denen der feste Träger 105 ruht. 5
Der Träger 105 kann mit einem Hebezeug 117 angehoben werden, so daß die Vorrichtung in den Schacht abgelassen wird und aus ihm herausgezogen werden kann.
Außerdem weist der Träger 105 (nicht dargestellte) Mittel auf, die es ihm gestatten, nach Einnehmen der in Fig. 7 dargestellten Stellung am Boden des Schachts während des Abteufen mit dem Schachtausbau derart verbunden zu werden, daß er sich nicht auf dem L,.'jgc-r-
vorsprung 116 drehen kann. Bei diesen Mitteln kann
es sich z.B. um Stützfiiße oder Kufen handeln, die sich in radialer Richtung erstrecken, um an der Innenseite des Schachtausbaus zur Anlage zu kommen. Diese Stützfüße oder Kufen können zurückgezogen werden, "6^ wenn man den Träger 105 anheben.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Am Anfang eines Arbeitsgangs wird das drehbare Geschirr
drehfest mit dem Träger 1 0r> verbunden. Die1 beiden Arme 107 werden in die in Fig. 7 durch gestrichelte Linien dargestellte Stellung gebracht, so daß die Arbeitsköpfe in der Mittelstellung befinden. Dann werden die Motoren 111 in Gang gesetzt, so daß sich
°0 die Arbeitsköpfe 109 drehen und beginnen, sich in den Schachtboden einzugraben, während sich die Arme 103 gleichzeitig symmetrisch aufspreizen, und zwar immer in einer Diametralebene A1-A1 (Fig. 8). In der äußersten peripheren Stellung der Ebene A1-A1, also
an einer Stelle unterhalb der Schneidkante 115 des Schachtausbaus, angekommen, haben die Arbeitsköpfe
BAD O«fG!NAL
109 einen diametral verlaufenden Einschnitt abgeteuft, welcher in Fig. 8 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, wobei die Vertikalebene A1-A1 eine Symmetrieebene bildet.
Während dieses Vorgangs ist der Abraum in die Rohrleitungen 112 gesaugt und zur Beseitigung zur Oberfläche .n hin transportiert worden. In der peripheren Stellung angelangt, wird die Drehbewegung der Arbeitsköpfe 109 angehalten, und die Arme 107 werden in das Innere des beweglichen Geschirrs 104 angehoben, während sie gleichzeitig in Richtung der Achse 102 gekippt werden, damit die Köpfe unter der Schneidkante fortkommen. b
Jetzt wird das Geschirr 104 gedreht, z.B. um 90°. Die Arme werden wieder abgesenkt, und der oben beschriebene Arbeitsvorgang wird wiederholt, aber diesmal in der Ebene A2-A2. Die Arbeitsköpfe teufen also einen neuen Einschnitt ab, der zu dem ersten Einschnitt senkrecht steht. Nach dem Abteufen dieser beiden Einschnitte werden die erläuterten Vorgänge wiederholt, indem das bewegliche Geschirr in eine andere Winkelstellung entsprechend der Ebene A3-A3 gebracht wird,
die zwischen der Ebene A1-A1 und der Ebene A2-A2 liegt. 25
Diese Vorgänge werden solange wiederholt, wie es notwendig ist, um die gesamte Oberfläche des Schachtbodens zu bearbeiten. Wenn der Grundriß des Schachtbodens im wesentlichen ausgehoben ist, im allgemeinen nach
dem Abteufen eines Einschnitts in der Ebene A5-A5, 30
rutscht der jetzt nicht mehr von Erdreich gehaltene Schachtausbau nach unten. Ein z.B. an der Oberfläche angebrachter Fühler erfaßt den Beginn dieser Rutschbewegung und ruft sofort ein Einklappen der Arme 107 in Richtung der Achse 102 und vorzugsweise ein gleichzeitiges Anheben der Arme hervor, so daß ein In-Ein-
a*
griff-Kommen der Schneidkante mit den Köpfen 109 vermieden wird.
Die Anzahl der einzelnen Durchgänge auf einem bestimmten Niveau, d.h. dir AnzahJ der Vertikalebenen A1-A1... A5-A5, hängt von dem Schachtdurchmesser und der Breite der Arbeitsköpfe 109 ab.
Das erfindungsgemäße Abteufen mit der oben beschriebenen Vorrichtung geht also ohne Unterbrechung vonstatten, da für die Beseitigung des Abraums keine zusätzliche Zeit erforderlich ist, im Gegensatz zu Abteuf-
verfahren und -vorrichtungen bei denen mit Hilfe eines 15
Krans oder eines Förderers der Abraum fortgeschafft werden muß. Bei derartigen bekannten Einrichtungen ist das des Krans oder des Förderers und mithin die zum Hochbefördern des Abraums erforderliche Zeit umso
größer, desto tiefer der Schacht ist. ZO
Der Rand des Schachtausbaus 114 ist frei zugänglich, da die Hebemittel derart ausgebildet sein können, daß sie auf dem Boden 103 ruhen und den oberen Rand des Schachtausbau völlig frei lassen. Man kann also, wie in Fig. 7 bei 118 angedeutet ist, eine durchgehende Verlängerung des Schachtausbaus an dessen oberen Rand fortschreitend mit dem Absinken des Schachtausbaus anbringen. Hierzu werden entweder vorgefertigte Betonoder Metallteile, z.B. Halbschalen, angebracht, oder 30
man gießt den Schachtausbau kontinuierlich mit Beton nach.
Da praktisch keine Reaktionskräfte auftreten, die das bewegliche Geschirr 104 in seinem Träger 105 verdrehen könnten, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
BAD OfSlGINAL
in Leichtbauweise ausgeführt werden, und mit einer insgesamt nur etwa 5 Tonnen schweren Vorrichtung kann
man Schächte mit einem Durchmesser von 3 bis 5 Metern 5
abteufen, und zwar mit einer Geschwindigkeit in der Größenordnung von einem Meter pro Stunde. Man kann, ohne daß hierzu Personen am Schachtboden eingesetzt werden müßten, Schächte ausheben, indem der Abraum abgesaugt wird. Der Schachtausbau kann wieder hochgezoqen werden.

Claims (15)

  1. Patentansprüche
    T. Vorrichtung zum Abteufen von vertikalen Schächten, dadurch gekennzeichnet , daß an einem Geschirr (1, 104) mit etwa horizontalen Drehachsen mindestens ein Paar Dreh-Schrämköpfe (9, 109.) angeordnet ist, die auf zugehörigen, an dem Geschirr montierten Trägern (3, 107) montiert sind, um im Betrieb in einer Vertikalebene symmetrisch bewegt werden zu können zwischen einer Mittelstellung in der Nähe der Schachtlängsachse und einer peripheren Stellung angrenzend an die Schachtwand, und daß Mittel zum Anheben und zum Absenken der
    3519Ϊ09
    Schrämköpfe vorgesehen sind, wobei die verschiedenen Köpfe derart verteilt angeordnet sind, daß sich die Horizontalkomponenten der bei ihrem Betrieb entstehenden Reaktionskräfte gegenseitig aufheben.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß das Geschirr (104) um die Schachtlängsachse drehbar ist, damit die Schrämköpfe (109) jeweils in einer Radialebene bewegt werden können zwischen einer Mittelstellung in der Nähe der Schachtlängsachse und einer peripheren Stellung angrenzend an die Schachtwand, während
    das Gerät in Betrieb ist, daß Mittel zum Anheben 15
    und zum Absenken der Schrämköpfe vorgesehen sind sowie Mittel zum Drehen des Geschirrs (104), um die Radial-Bewegungsebene zu ändern, wobei die verschiedenen Köpfe derart verteilt angeordnet sind, daß sich die Horizontalkomponenten der bei
    ihrem Betrieb entstehenden Reaktionskräfte gegenseitig aufheben.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
    gekennzeichnet , daß das drehbare Geschirr 25
    (4) auf einem ortsfesten Träger (5) montiert isi .
    der in bezug auf die Schachtwand oder einen Schachtausbau' drehbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
    gekennzeichnet , daß der ortsfeste Träger
    (5) derart ausgebildet ist, daß er mit dem unteren Teil eines Schachtausbauteils in einer Lage verbindbar ist, in der die Köpfe (9) unter dem Senkschneidenring (15) des Schachtausbauteils zu arbeiten
    vermögen.
    BAD OBtGlNAL
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß die Köpfe
    ρ- am äußeren Ende von Armen festgemacht sind, die an dem bewegbaren Geschirr um zu den Achsen der Köpfe parallele Achsen schwenkbar montiert sind, wobei die Schwenkbewegung hervorgerufen wird durch Motorantriebsmittel (10).
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
    gekennzeichnet , daß die Arme Motorantriebsmjttel für die Köpfe tragen.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a 15
    durch gekennzeichnet, daß jedem Kopf eine Rohr- oder Schlauchleitung (11) zum Beseitigen von Abraum zugeordnet ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a 20
    durch gekennzeichnet, daß Mittel zum Feststellen des Ansenkens eines Rohrausbauteils vorgesehen sind, um eine freie Bewegung der Köpfe unter dem Senkschneidenring des Schachtausbauteils
    zu veranlassen.
    25
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß die Träger der Köpfe (9) Arme (7) sind, die an einem Ende den zugehörigen Kopf tragen und mit ihrem anderen Ende schwenkbar an einem Gleitstück angebracht sind, welches in dem Geschirr (4) vertikal bewegbar ist.
    BAD OKiGJNAL
    3519T09
  10. 10. Verfahren zum Abteufen von Schächten unter Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1
    ,- bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß zum Abteufen eines Schachts mindestens ein Einschnitt oder Graben hergestellt wird, wobei man von der Stellung ausgeht, in welcher die Köpfe angenähert sind, und man die Köpfe fortschreitend symmetrisch
    _ auseinanderfährt, wobei der Schachi durch sukzessives Ausheben von Einschnitten oder Gräben gebildet wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch
    gekennzeichnet, daß mat! Ί,)? Auffahren 15
    oder Aufspreizen der Köpfe variiert, um Schächte mit unterschiedlicher Länge zu erhalten.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch
    gekennzeichnet, daß man einen Schacht 20
    durch Schrämen mit einem Schachtausbau- oder Futterteil rechteckiger Form herstellt, wobei die Größe des Schachtausbau- oder Futterteils diejenige der Köpfe übersteigt und die Länge des Schachtausbau-
    oder Futterteils die Länge der Köpfe übersteigt, 25
    wenn diese ineinander angenähert sind, daß unterhalb des Schachtausbau- oder Futterteils Zonen (20 -
    21) abteuft, indem man zum Trage:·!! des Schachtausbau- oder Futterteils zwei Zonen (19) stehenläßt,
    daß anschließend diese stehengebliebenen Zonen 30
    (19) bei gleichzeitigem Absenken des Schachtausbauoder Futterteils abgeteuft werden, daß das Absenken des Schachtausbau- oder Futterteils festgestellt wird, und daß beim Weichen des Schachtausbau- oder
    Futterteils die Köpfe sofort gegeneinander zurück-35
    gezogen werden.
    BAD QS1UGlNAL
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichent , daß man einen Schacht
    c zwischen den Enden zweier Hauptplatten einer Betonwand abteuft, indem man die genannten Enden in den Beton hinein niederbringt.
  14. 14. Verfahren zum Abteufen von Schächten unter Verwen-. _ dung der Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß mit Hilfe mindestens zweier Schrämköpfe, die um die Schachtlängsachse herum derart angeordnet sind, daß sich die Horizontalkomponenten der beim Betrieb entstehenden Reaktionskräfte gegenseitig aufheben, durch gleichzeitiges Bewegen der Köpfe in deren Radialebenen zwischen einer ersten Mittelstellung und einer zweiten peripheren Stellung Einschnitte in den Schachtboden abteuft, daß man die Köpfe anhebt, und daß man die Köpfe um die Schachtlängsachse durch Drehung in zweite Radialebenen bringt, um neue Einschnitte abzuteufen, und daß diese Schritte gegebenenfalls wiederholt werden.
    __
  15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e kennzeichnet , daß man gleichzeitig ein Schachtausbau- oder Futterteil absenkt, und daß man die Köpfe in ihren peripheren Stellungen unterhalb des Senkschneidenrings des Schachtausbau-
    _ oder Futterteils zuführt, daß man das Absinken 30
    des Schachtausbau- oder Futterteils feststellt, und daß man im Fall des Absinkens dieses Teils die Köpfe von unterhalb des Senkschneidenrings zurückzieht.
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