DE3738420C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Pfählen im Erdreich nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, Pfähle für Gebäudegründungen oder -unterfangungen oder Pfahlwände zur Abdichtung des Bodens dadurch zu erzeugen, daß in den Boden unter hohem Druck eine Betonsuspension injiziert wird. Die Betonsuspension zerstört infolge des hohen Injektionsdrucks den umgebenden Boden und bildet beim Abbinden eine Wand oder einen Pfahl aus Beton.

Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus der Firmendruckschrift "Soilcrete Jet Grouting" der Firma GKN Keller GmbH. Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe eines Schneidstrahls aus Wasser oder Suspension bei einem Pumpendruck von 100 bis 400 bar der anstehende Boden aufgeschnitten und ausgefräst. Der ausgefräste Boden wird teilweise mit Direktspülung nach oben gespült. Gleichzeitig mit dem Fräsen wird der gelöste Boden mit Suspension aus Zement oder Ton-Zement vermischt. Dabei entsteht ein homogener Bodenmörtel in Scheiben- oder Säulenform.

Die DE 35 14 522 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Betonpfählen im Erdreich, bei der in einem Außenrohr mehrere Rohre zum Zuführen der Betonsuspension und für andere Zwecke verlaufen. Das Außenrohr ist mit einer Bohrspitze versehen und kann für den Vortrieb der Bohrspitze drehend angetrieben werden. Nach dem Niederbringen des Außenrohres ist das die Suspension zuführende Innenrohr in Längsrichtung bewegbar, so daß die Stellung der Austrittsdüse verändert werden kann. Eine Impulssteuerung des Strahles ist dabei nicht vorgesehen.

Bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung haben den Nachteil, daß bei pulsierender Arbeitsweise die Gefahr besteht, daß die Druckimpulse stets in bestimmten Drehstellungen des Bohrstrangs erzeugt werden, so daß die injizierten Strahlen im Boden Löcher erzeugen, zwischen denen Erdreich stehenbleibt, das niemals von einem Injektionsstrahl getroffen wird. Dadurch entstehen ungleichmäßige Querschnittsformen der herzustellenden Pfähle. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, zeitlich scharf begrenzte Impulse hohen Drucks zu erzeugen. Das zu injizierende Medium wird dem Bohrstrang außerhalb des Bohrlochs über Schläuche zugeführt, die elastisch sind und damit Druckimpulse, die außerhalb des Bohrlochs erzeugt werden, verschleifen und dämpfen. Erfolgt die Erzeugung der Druckimpulse durch wechselseitiges Öffnen und Schließen der Düsen, dann bilden der Rohrstrang und die angeschlossenen Versorgungsleitungen Drosseln, die hohe Strömungsverluste haben und ein energiereiches Nachliefern von Flüssigkeit unmöglich machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie die Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 5 und 6 derart weiterzubilden, daß die Herstellung von Pfählen mit gleichmäßigem Querschnitt und hoher Breitenausdehnung möglich wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Merkmalen sowie durch Vorrichtungen mit den im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 5 und 6 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die Druck­ impulse, mit denen das Schneidmittel in den Boden injiziert wird, auf die Rotation des Bohrstranges so abgestimmt, daß die Injektion während mehrerer Um­ drehungen des Bohrstrangs an ständig wechselnden Stellen des Bohrstrangumfangs erfolgt. Dadurch wird sichergestellt, daß von den Injektionsimpulsen alle Stellen des Bohrlochumfangs erreicht werden. Würde die Steuerung der Druckimpulse ausschließlich von der Drehung des Bohrstrangs bestimmt werden, so würden die Druckimpulse immer an denselben Stellen des Bohrstrang­ umfangs erzeugt werden. Die dazwischen liegenden Winkel­ bereiche würden nicht erfaßt werden. Durch die impuls­ weise Injektion des Schneidmittels wird eine höhere Tiefenwirkung erreicht als durch Injektion mit gleich­ bleibendem Druck. Durch die Erfindung wird bewirkt, daß die hohe Tiefenwirkung nicht auf bestimmte Winkel­ bereiche des Bohrlochs beschränkt ist, sondern den ge­ samten Umfang erfaßt.

Außer dem Schneidmittel kann auch der erhärtende Stoff pulsierend injiziert werden, um eine stärkere Ver­ dichtung des entstehenden Betons zu erreichen. Das Pulsieren des Drucks des erhärtenden Stoffs erfolgt mit demselben Steuerorgan, mit dem auch das Pulsieren des Schneidmittels hervorgerufen wird und das zu diesem Zweck einen zusätzlichen Ansatz aufweist.

Um scharfbegrenzte energiereiche Druckimpulse zu er­ zeugen, ist im Verlauf des Außenstrangs ein ringförmiger Gasdruckspeicher angeordnet, dessen Membran dem Druck des Schneidmittels ausgesetzt ist. Der Gas­ druckspeicher lädt sich während der Pause zwischen zwei Druckimpulsen auf und er entlädt sich während der Druck­ impulse. Dadurch, daß der Gasdruckspeicher im Bohr­ strang in der Nähe der Düsen angeordnet ist und zwischen dem Gasdruckspeicher und den Düsen keine wesentliche Drosselung des Flüssigkeitstroms statt­ findet, werden scharfbegrenzte Druckstöße an den Düsen erzeugt.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Vor­ richtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den Bohrstrang während der Herstellung der Pilotbohrung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Bohrstrang während der Pfahlherstellung,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV von Fig. 2,

Fig. 5 bis 7 in gleicher Darstellung wie Fig. 4 verschiedene Phasen bei der axialen Bewegung des Steuer­ körpers,

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 9 einen Längsschnitt durch den Bohrstrang der zweiten Ausführungsform, während des Nieder­ bringens der Pilotbohrung,

Fig. 10 einen Längsschnitt durch den Bohrstrang der zweiten Ausführungsform, während der Pfahl­ herstellung,

Fig. 11 und 12 eine Modifizierung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 und 3;

Fig. 13 und 14 eine weitere Ausführungsform mit verlorener Bohrkrone bei der Herstellung der Pilotbohrung und während der Pfahlherstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Bohrvorrichtung weist einen Bohrstrang 10 auf, der aus einem rohrförmigen Außen­ strang 11 aus mehreren miteinander verbundenen Rohren und einem koaxial darin verlaufenden Innenstrang 12, ebenfalls aus mehreren miteinander verbundenen Rohren, besteht. Der Außenstrang 11 wird von einem Drehantrieb 13 gedreht. Das Ende des Außenstrangs 11 ist hinter dem Drehantrieb 13 in einem Drehkopf 14 angeordnet, durch dessen Einlaß 15 ein flüssiges Medium in den drehenden Außenstrang 11 eingeführt werden kann. Das rückwärtige Ende des Innenstranges 12 ragt aus dem Außenstrang 11 heraus und ist ebenfalls in einem Dreh­ kopf 16 angeordnet, durch dessen Einlaß 17 ein flüssiges Medium in den Innenstrang 12 eingeleitet werden kann. Der Drehantrieb 13 ist auf einem Schlitten 18 längs einer Führungsschiene 19 verschiebbar und die Drehköpfe 14 und 16 sind auf einem Schlitten 18 a ent­ lang der Führungsschiene 19 verschiebbar. Beide Schlitten 18 und 18 a sind nicht fest miteinander ge­ koppelt. Mit einer Verstellvorrichtung 21, z.B. einer Kolbenzylindereinheit, kann der Innenstrang 12 relativ zu dem Außenstrang 11 in Längsrichtung hin und her be­ wegt werden. Der Innenstrang 12 ist bei dem vor­ liegenden Ausführungsbeispiel drehfest gehalten.

Im Bereich seines vorderen Endes weist der Bohrstrang 10 einen Gasdruckspeicher 24 auf, der im Zuge des Außenstranges 11 angeordnet ist und durch den der Innenstrang 12 hindurchgeht. Der Gasdruckspeicher 24 hat ein rohrförmiges Speichergehäuse 25, dessen Außendurchmesser gleich demjenigen des Außenstranges 11 ist und der einen von einer Membran 26 begrenzten, mit Helium gefüllten Gasraum 27 aufweist. Die ringförmige Membran 26 bildet die innere Begrenzung des ringförmigen Gasraumes 27 und sie stützt sich innen an einer Lochplatte 28 ab, die den Kanal 29 des Außenstrangs 11 begrenzt. Bei einem Flüssigkeitsdruck im Kanal 29 wird die Membran 26 nach außen gedrängt, wobei das im Gasraum 27 enthaltene Gas komprimiert wird. Bei nachfolgender Druckentlastung im Kanal 29 treibt das Gas die zuvor in den Gasdruckspeicher verdrängte Flüssigkeit wieder aus diesem aus.

Vor dem Gasdruckspeicher 24 ist im Zuge des Außen­ stranges 11 ein Adapter 30 angeordnet, in dem der Innenstrang 12 mit einem sternförmigen Abstandhalter 31 zentriert gehalten wird. An den Adapter 30 ist ein Ver­ bindungsstück 32 und an dieses der Bohrkopf 33 ange­ schlossen.

Der Bohrkopf 33 enthält im Zuge des Außenrohrstrangs einen ersten Düsenstock 34, mit mehreren über dessen Umfang verteilt angeordneten Düsen A, B, C, D, die vom Kanal 29 des Außenstranges 11 radial nach außen gerichtet sind. Der Düsenstock 34 weist eine Bohrung 35 auf, in der der mit dem Innenstrang fest verbundene Steuerkörper 36 ange­ ordnet ist. Der Steuerkörper 36 ist mit einer wenigstens eingängigen wendelförmigen Umfangsnut 37 versehen, deren Stege 38 an der Wand der Bohrung 35 und somit auch an den Düsen A, B, C, D entlangstreichen und diese Düsen in Abhängigkeit von der axialen Position des Innenstrangs 12 steuern. Die Bohrung 35 hat mindestens die doppelte Länge des Steuerkörpers 36 und die Düsen A, B, C, D befinden sich in der Mitte der Länge der Bohrung 35. Vor dem Düsenstock 34 ist ein weiterer Düsenstock 39 im Zuge des Außenstranges 11 angeordnet und zwischen den Düsenstöcken 34 und 39 befindet sich eine Dichtung 40, durch die der Innenstrang 12 abdichtend in den Kanal 41 des Düsenstocks 39 ragt. Von einer Einschnürung 43 des Kanals 41 führen mehrere umfangsmäßig verteilt an­ geordnete Düsen 42 radial nach außen. Die Einschnürung 43 ist so bemessen, daß sie von einem axialen Ansatz 44 des Steuerkörpers 36 ausgefüllt wird, so daß bei vor­ geschobenem Innenstrang 12 der Kanal 45 des Innen­ stranges 12 keine Verbindung mit den Düsen 42 hat.

Am vorderen Ende des Düsenstocks 39 ist eine Bohrkrone 46 befestigt, die Hartmetallköpfe 47 aufweist und mit Kanälen 48 und Düsen 49 versehen ist. Diese Kanäle und Düsen stehen ständig mit dem Kanal 45 des Innenstrangs 12 in Verbindung.

Bei der Erzeugung der Pilotbohrung 22 gemäß Fig. 2 wird der Außenstrang 11 gedreht, während der Innenstrang 12 festgehalten wird. Durch den Einlaß 17 wird flüssiges Spülmittel in den Kanal 45 des Innenstrangs 12 mit einem Druck von wenigen bar eingeführt.

Das Spülmittel tritt aus den Düsen 42 und 49 in der Nähe der Bohrlochsohle aus und bewirkt die Rückspülung des Bohrguts außerhalb des Bohrstranges 10. Die Schlitten 18 und 18 a werden entsprechend dem Bohr­ fortschritt vorgeschoben, wobei durch die Vorschubkraft das Anpressen der Bohrkrone 46 an die Bohrlochsohle erfolgt.

Nachdem die Pilotbohrung niedergebracht ist, wird dem Kanal 29 des Außenstranges 11 über den Einlaß 15 flüssiges Schneidmittel, z.B. Wasser, unter sehr hohem Druck in der Größenordnung von z.B. 600 bar zugeführt. Dem Kanal 45 des Innenstranges 12 wird über den Einlaß 17 eine Betonsuspension von geringerem Druck in der Größen­ ordnung von 80 bis 100 bar zugeführt. Das Schneidmittel gelangt an der Membran 26 des Druckspeichers 24 vorbei, in dem Ringraum zwischen Innenstrang 12 und Außenstrang 11 zum Düsenstock 34 und von dort in die Nut 37, die an den Stirnseiten des Steuerkörpers 36 offen ist. In Abhängig­ keit von der axialen Position des Innenstrangs 12 relativ zum Außenstrang 11 verschließen die Stege 38 einige der Düsen A, B, C, D und andere dieser Düsen befinden sich im Bereich der Nut 37 und sind offen. Durch periodisches Hin- und Herbewegen des Innenstranges 12 mit Hilfe der Verstell­ vorrichtung 21 entstehen an jeder der Düsen A, B, C, D Druckimpulse, wobei bei dem vorliegenden Ausführungs­ beispiel jeweils zwei Düsen offen und zwei Düsen ge­ sperrt sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß zu keinem Zeitpunkt mehr als zwei Düsen offen sind, wo­ durch die Energie der Einzelstrahlen, die aus den Düsen austreten, verringert würde. Das aus den Düsen A, B, C, D austretende Schneidmittel dringt in scharfen Strahlen in den umgebenden Boden ein und spült diesen aus und zerstört seine Struktur, wodurch die Pilotbohrung 22 seitlich erweitert wird. Durch kontinuierliches Zurück­ ziehen des Bohrstrangs 10 aus dem Bohrloch schreitet die Bohrlocherweiterung in Rückwärtsrichtung fort, wobei gleichzeitig aus den Düsen 42 und 49 Beton­ suspension in das erweiterte Bohrloch hineingedrückt wird. Auf diese Weise erfolgt während der Rückzugs­ bewegung des Bohrstrangs 10 das Ausbetonieren des er­ weiterten Bohrlochs unmittelbar hinter dem Schneid­ bereich.

Fig. 4 bis 7 zeigen verschiedene Phasen während der Drehung des Düsenstocks 34 zusammen mit dem Außenstrang 11 und der Hin- und Herbewegung des Steuerkörpers 36.

Aus den Fig. 4 bis 7 ist erkennbar, daß die Positionen der Düsen A, B, C, D sich so verändern, daß jeweils maximal zwei dieser Düsen offen sind und daß, bevor die beiden nächsten Düsen geöffnet werden, zunächst in einer Zwischenphase alle vier Düsen gesperrt sind. In der Zwischenphase wird der Druckspeicher 24 aufgeladen und wenn mindestens eine Düse geöffnet ist entlädt sich der Druckspeicher über diese Düse. Die beiden Nuten 37 des Steuerkörpers 36 sind um 180° zueinander versetzt angeordnet, d.h. es werden immer zwei einander gegen­ überliegende Düsen A und C oder D und B gleichzeitig geöffnet. Die Drehbewegung des Außenstranges 11 und die Verschiebebewegung des Innenstranges 12 sind so auf­ einander abgestimmt, daß die Richtungen, in denen die Flüssigkeitsstrahlen abgestrahlt werden, ständig wechseln. In Fig. 4 bis 7 sind die Verhältnisse so dargestellt, als würde der Steuerkörper 36 axial nicht bewegt werden. Tatsächlich werden durch die überlagerte Dreh- und Verschiebebewegung die Schneidstrahlen auf­ einanderfolgend in unterschiedlichen Richtungen abge­ strahlt.

Während der Hin- und Herbewegung des Steuerkörpers 36 taucht dessen Ansatz 44 intermittierend in die Ein­ schnürung 43 ein (Fig. 3). Dadurch wird die Zufuhr von Betonsuspension zu den Düsen 42 intermittierend unter­ brochen, so daß auch die seitliche Abstrahlung der Betonsupsension impulsweise erfolgt. Aus den vorderen Düsen 49 der Bohrkrone 46 tritt die Betonsuspension dagegen kontinuierlich aus. Im erweiterten Bohrloch bildet sich eine erhärtende Betonmasse 50, die das zum Schneiden benutzte Wasser im Schneidraum 51 zurück­ treibt. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß mit "vorne" stets die Richtung zur Bohrlochsohle hin bezeichnet ist, während "hinten" die Richtung zur Antriebsseite bezeichnet.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 8 bis 10 entspricht weitgehend dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß die nachfolgende Erläuterung sich auf die Unterschiede be­ schränkt. Der Bohrkopf 33 ist unmittelbar an den Adapter 30 angeschraubt. Er enthält den mit dem Innen­ strang verbundenen Steuerkörper 36′, der in dem Düsen­ stock 34′ drehbar angeordnet ist. An den Düsenstock 34′ ist der Düsenkopf 39′ angesetzt, an dem die Bohrkrone 46 befestigt ist, die ebenso wie bei dem ersten Aus­ führungsbeispiel ausgebildet ist. Der Düsenstock 34′ enthält die Düsen A, B, C, D, wobei in Fig. 9 und 10 nur die Düsen B und D sichtbar sind. Zwischen den beiden Düsenstöcken 34′ und 39′ befindet sich eine Dichtung 40, die den Durchgang des Ansatzes 44′ des Steuer­ körpers 36′ in den Kanal 41′ des Düsenstocks 39′ ab­ dichtet.

Der Steuerkörper 36′ weist in seinem Steuerbereich längslaufende Nuten 37′ auf, deren Stege an der Bohrung des Düsenstocks entlangstreichen und die Düsen A, B, C, D versperren können. Wenn eine Nut 37′ in den Bereich einer Düse gelangt, ist die Düse offen und Schneid­ mittel gelangt aus dem Kanal 29 des Außenstrangs 11 durch die Nut 37′ zu der betreffenden Düse. Die Nuten 37′ sind so angeordnet, daß stets zwei einander gegenüber­ liegende Düsen offen sind, während zum selben Zeitpunkt die beiden um 90° versetzten Düsen gesperrt sind. Es ergeben sich also prinzipiell die gleichen Ver­ hältnisse, wie in den Fig. 4 bis 7 des ersten Aus­ führungsbeispiels.

Wie Fig. 8 zeigt, wird der Außenstrang 11 von dem Dreh­ antrieb 13 gedreht. Der Innenstrang 12 wird relativ zum Außenstrang 11 nicht verschoben sondern von dem Drehmotor 56 ebenfalls gedreht, und zwar entweder in Gegen­ richtung zum Außenstrang 11 oder in derselben Richtung, jedoch mit anderer Drehzahl. Die Drehzahlen von Außen­ strang 11 und Innenstrang 12 stehen in einem nicht-ganz­ zahligen Verhältnis.

Der Ansatz 44′ des Steuerkörpers 36′ ragt in den Kanal 41′ des Düsenstocks 39′ hinein. An einer Verdickung des Ansatzes 44′ im Bereich der Düsen 42 sind längslaufende Nuten 55 vorgesehen, deren Stege die Düsen 42 ver­ sperren können. Bei Drehung des Innenstrangs 12 relativ zum Außenstrang 11 steuern die Nuten 55 bzw. deren Stege die Düsen 42, so daß auch die aus den Düsen 42 austretende Betonsuspension gepulst wird. Dagegen tritt aus der Bohrkrone 46 die Betonsuspension kontinuierlich aus.

Fig. 9 zeigt den Zustand des Niederbringes der Pilot­ bohrung 22, wobei Außenstrang 11 und Innenstrang 12 mit gleichen Drehzahlen gedreht werden. In den Kanal 45 des Innenstrangs 12 wird Spülmedium eingegeben, das vor­ wiegend durch die Düsen 49 der Bohrkrone 46 austritt, um das gelockerte Bohrgut rückzuspülen.

Anschließend wird gemäß Fig. 10 der Bohrstrang 10 von der Bohrlochsohle aus zurückgezogen, während der Außen­ strang 11 und der Innenstrang 12 in unterschiedlichen Richtungen oder mit unterschiedlichen Drehzahl in der­ selben Drehrichtung gedreht werden. Durch den Kanal 29 wird Schneidmittel mit hohem Druck von z.B. 600 bar zugeführt, das aus den Düsen A, B, C, D intermittierend austritt, und durch den Kanal 45 wird Betonsuspension zugeführt, die aus den Düsen 42 intermittierend und aus den Düsen 49 kontinuierlich austritt. Durch Zurück­ ziehen des Bohrstrangs 10 entsteht auf diese Weise ein Betonpfahl von gleichmäßigem Querschnitt und hoher Breitenausdehnung im Erdreich.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 und 12 ist die Vorrichtung vom rückwärtigen Ende bis einschließlich des ersten Düsenstocks 34 in gleicher Weise ausge­ bildet, wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und 3. Unterschiedlich sind lediglich der zweite Düsenstock 39 und die Bohrkrone 46. Die folgende Beschreibung der Fig. 11 und 12 beschränkt sich auf die Unterschiede gegenüber Fig. 2 und 3.

Der Kanal 41, in dem sich axiale Ansatz 44 des Steuer­ körpers 36 bewegt und in den der Kanal 45 des Innen­ stranges 12 mündet, hat bis zu seinem vorderen Ende ein relativ großen Querschnitt. Am vorderen Ende des Kanals 41 befindet sich ein Übergang 41 a zur Anpassung des Querschnitts des Kanals 41 an den Längskanal 48 der Bohrkrone 46. Dieser Längskanal 48 hat einen Durch­ messer, der annähernd demjenigen des Kanals 41 ent­ spricht und so groß wie möglich ist, damit eine mög­ lichst dickflüssige Betonmasse hindurchgepreßt werden kann. Von dem Kanal 48 zweigen am stirnseitigen Ende der Bohrkrone 46 mehrere Düsenkanäle 49 schräg nach vorne ab.

Bei der Herstellung der Pilotbohrung gemäß Fig. 11 wird flüssiges Spülmedium, z.B. Wasser, durch den Kanal 45 des Innenstrangs 12 bis zur Bohrkrone 46 gedrückt, wo das Spülmedium aus den Düsen 49 austritt und zusammen mit dem abgelösten Bohrgut in dem Ringraum zwischen Außen­ strang 11 und Bohrloch zurückgespült wird.

Bei der Pfahlherstellung gemäß Fig. 12 wird der Steuer­ körper 36 zusammen mit dem Innenstrang 12 in Längs­ richtung hin- und herbewegt, während der Außenstrang 11 kontinuierlich zurückgezogen wird. Dabei treten aus den Düsen A, B, C, D pulsierende Schneidstrahlen horizontal aus, um die Pilotbohrung 22 auf den späteren Pfahl­ querschnitt zu erweitern. Die dickflüssige Betonmasse, die den erweiterten Pfahlhohlraum hineingepreßt wird, tritt nicht seitlich aus dem Düsenstock 39 aus, sondern ausschließlich aus den schräg nach unten ge­ richteten Düsen 49 der Bohrkrone 46. Die Betonmasse füllt das erweiterte Bohrloch von unten her auf. Das dünnflüssige Schneidmedium hat keine Möglichkeit, sich mit der dickflüssigen Betonmasse zu verwirbeln und die Betonmasse außerhalb des Bohrstrangs 10 zurückzufördern. Infolge der hohen Viskositäts- und Schwereunterschiede der beiden Medien entsteht eine scharfe Trennungslinie 60 zwischen der erhärtenden Betonmasse und dem Schneid­ bereich. Oberhalb dieser Trennlinie 60 wird das von den Schneidstrahlen abgelöste Bohrgut außerhalb des Bohr­ strangs 10 rückgespült und nach außen abgeführt. Lediglich nicht abzuführende schwere Teile sinken in die Beton­ masse ein und werden in dieser eingebettet. Die Trennung zwischen Schneidmedium und Betonmasse wird dadurch erreicht, daß beide Medien einen möglichst hohen Dichteunterschied und einen großen Unterschied ihrer Viskositäten haben. Beides wird dadurch erreicht, daß die Betonsuspension zähflüssig ist. Der Transport dieser zähflüssigen Suspension wird dadurch ermöglicht, daß die Kanäle durch die die Suspension hindurch­ geleitet wird, möglichst große Querschnitte haben.

Da einerseits der Anteil der Betonsuspension, der mit dem Schneidmedium und dem Bohrgut rückgespült wird, sehr gering ist und da andererseits wenig Bohrgut, das durch die Schneidstrahlen abgelöst wurde, im er­ härtenden Beton verbleibt, wird der Betonpfahl mit großer Homogenität und wenig Fremdeinschlüssen erzeugt, so daß der Pfahl eine große Festigkeit aufweist und seine Zusammensetzung vorherbestimmbar ist.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 13 und 14 unter­ scheidet sich von demjenigen der Fig. 9 und 10 ledig­ lich durch die Ausbildung des zweiten Düsenstocks 39′ und der Bohrkrone 46 a. Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich auf die Unterschiede.

Gemäß Fig. 13 wird die dickflüssige Betonsuspension, die aus dem Kanal 45 des Innenstrangs 12 austritt, in den Kanal 41 des zweiten Düsenstocks 39′ hineingedrückt. Der Kanal 41 hat einen großen Querschnitt und an ihn schließt sich der Kanal 48 a der Bohrkrone 46 ohne wesentliche Querschnittsverengung an. Von dem Kanal 48 a zweigen schräg nach unten gerichtete Düsen 49 ab. Seit­ liche Düsen sind an dem Düsenstock 39′ nicht vor­ gesehen. Die Bohrkrone 46 a ist mit ihrem Schaft 61 längsverschiebbar in eine entsprechende Ausnehmung am unteren Ende des Düsenstocks 39′ eingesetzt und durch einen Scherstift 62 oder ein anderes Sollbruchelement gegen axiales Herausziehen gesichert. Nach Fertig­ stellung der Pilotbohrung 22 gemäß Fig. 13 wird der Außen­ strang 11 geringfügig zurückgezogen, so daß die Bohr­ krone 46 a von der Bohrlochsohle freikommt. Dann wird dickflüssiger Beton in den Innenstrang 12 eingefüllt und durch kurzzeitige Druckerhöhung wird die Bohrkrone 46 a von dem Düsenstock 39′ abgesprengt, wobei der Scher­ stift 62 zerreißt. Die Bohrkrone 46 a, die aus einem preisgünstigen Guß- oder Schmiedeteil besteht, ver­ bleibt gemäß Fig. 14 im Bohrloch und wird im Beton ein­ geschlossen. Beim nachfolgenden Zurückziehen des Bohr­ strangs 10 tritt die zähflüssige Betonsuspension direkt aus dem Kanal 41 nach unten aus dem Düsenstock 39′ aus. Auch hierbei ist während der Pfahlherstellung das untere Ende des Düsenstocks 39′, d.h. das Ende an dem die Betonsuspension austritt, unter die Trennlinie 60 eingetaucht, so daß durch die am unteren Ende aus­ tretende Betonmasse der darüberliegende Bereich der Betonmasse hochgedrückt wird. Auf diese Weise entsteht eine weitgehend homogene Masse, auf der das flüssige Schneidmedium aufschwimmt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Pfählen im Erdreich durch Injizieren eines erhärtenden Stoffs aus einem Bohrstrang, bei welchem zusätzlich ein flüssiges Schneidmittel aus dem Bohrstrang heraus in das Erdreich injiziert wird, um dieses zu zerstören bzw. zu beseitigen, bevor die Injektion des erhärtenden Stoffes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidmittel pulsierend injiziert wird, wobei die Druckimpulse auf die Rotation des Bohrstrangs so abgestimmt sind, daß die Injektion während mehrerer Umdrehungen des Bohrstrangs an ständig wechselnden Stellen des Bohrstrangumfangs erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der erhärtende Stoff pulsierend injiziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichet, daß unter Verwendung eines Bohrstranges aus Innenstrang und Außenstrang mit einer am Außenstrang angebrachten Bohrkrone eine Pilotbohrung erzeugt wird, wobei durch den Innenstrang Spülmittel zugeführt wird, und daß nach Herstellung der Pilotbohrung in den Innenstrang der erhärtende Stoff und in den Außenstrang das Schneidmittel eingegeben wird, während der Bohrstrang im Bohrloch zurückgezogen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erhärtende Stoff als dickflüssige Masse in das erweiterte Bohrloch zugeführt wird, daß das Schneidmittel ohne wesentliche Durchmischung unter Bildung einer Grenzfläche aufschwimmt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Bohrstrang (10) mit Innenstrang (12) und Außenstrang (11), dessen Außenstrang (11) mit einem Drehantrieb (13) verbunden ist und dessen Innenstrang (12) relativ zum Außenstrang (11) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenstrang (11) einen Bohrkopf (33) mit ersten Düsen (A, B, C, D), für den Austritt eines Schneidmittels, die mit einem Kanal (29) des Außenstranges (11) verbunden sind, und zweiten Düsen für den Austritt des erhärtenden Stoffes die mit einem Kanal (45) des Innenstranges (12) verbunden sind, aufweist, daß der Bohrkopf (33) einen Düsenstock (34) enthält, an dem die ersten Düsen (A, B, C, D) angebracht sind und der eine Bohrung (35) aufweist, in der ein mit dem relativ zum Außenstrang (11) in Axialrichtung verschiebbaren Innenstrang (12) fest verbundener Steuerkörper (36) angeordnet ist, der mindestens eine wendelförmige Nut (37) aufweist, deren Stege (38) die Beaufschlagung der ersten Düse (A, B, C, D) bei Axialverschiebung des Innenstranges (12) zum Außenstrang (11) steuern, wobei die Drehbewegung des Außenstranges (11) und die Verschiebebewegung des Innenstranges (12) so aufeinander abgestimmt sind, daß die Richtungen, in denen die Flüssigkeitsstrahlen abgestrahlt werden, ständig wechseln.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Bohrstrang (10) mit Innenstrang (12) und Außenstrang (11), dessen Außenstrang (11) mit einem Drehantrieb (13) verbunden ist und dessen Innenstrang (12) relativ zum Außenstrang (11) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenstrang (11) einen Bohrkopf (33) mit ersten Düsen (A, B, C, D), für den Austritt des Schneidmittels, die mit einem Kanal (29) des Außenstranges (11) verbunden sind, und zweiten Düsen für den Austritt des erhärtenden Stoffes, die mit einem Kanal (45) des Innenstranges (12) verbunden sind, aufweist, daß der Bohrkopf (33) einen Düsenstock (34′) enthält, an dem die ersten Düsen (A, B, C, D) angebracht sind und der eine Bohrung (35) aufweist, in der ein mit dem relativ zum Außenstrang (11) drehbaren Innenstrang (12) fest verbundener Steuerkörper (36′) angeordnet ist, der axiale Nuten (37′) aufweist, deren Stege die Beaufschlagung der ersten Düsen (A, B, C, D) bei Drehung des Innenstranges (12) relativ zum Außenstrang (11) steuern, wobei die Drehzahlen von Außenstrang (11) und Innenstrang (12) in einem nicht-ganzzahligen Verhältnis zu­ einander stehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenstrang (11) in der Nähe des Bohrkopfes (33) einen ringförmigen Gasdruckspeicher (24) enthält, dessen Membran (26) dem Druck des Schneidmittels ausgesetzt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (36, 36′) einen bei der Bewegung des Innenstranges (12) die zweiten Düsen (42) steuernden Ansatz (44, 44′) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (45) des Innenstrangs (12) ausschließlich mit am stirnseitigen Ende des Außenstrangs (11) axial oder schräg ausgerichteten zweiten Düsen (49) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Außenstrangs (11) eine durch den Druck des erhärtenden Stoffs absprengbare Bohrkrone (46 a) angeordnet ist.