DE3874695T2

DE3874695T2 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen von alten pfaehlen.

Info

Publication number: DE3874695T2
Application number: DE8888311172T
Authority: DE
Inventors: Kouji Hoaki
Original assignee: Nihon Kagaku Sangyo Co Ltd; Seisan Gijutsu Center Co Ltd
Current assignee: Nihon Kagaku Sangyo Co Ltd; Seisan Gijutsu Center Co Ltd
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1993-04-29
Anticipated expiration: 2008-11-26
Also published as: AU2642388A; KR970007387B1; CA1298274C; AU608919B2; KR890010391A; US4900198A; EP0319204B1; DE3874695D1; EP0319204A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung alter und nicht mehr benötigter Pfähle, die in das Erdreich eingebettet sind.
Wie es im Stand der Technik gut bekannt ist, wird eine Zahl von Pfählen in das Erdreich eingetrieben zur Bildung einer Gründung eines Gebäudes oder für ähnliche Zwecke.
Wenn jedoch z.B. ein neues Gebäude nach dem Abbruch des alten Gebäudes gebaut werden soll, so sind die alten Pfähle häufig ein Hindernis und müssen entfernt werden. Gewöhnlich sind neue Gebäude größer und höher als alte Gebäude. Deshalb können die alten Pfähle das neue Gebäude nicht ausreichend unterstützen. Wenn alte Pfähle als Unterstützungspfähle für ein neues Gebäude benutzt werden sollten, würden sie von geringem Wert sein und würden eher gefährlich sein, weil ihre Festigkeit im allgemeinen durch den langen Gebrauch des Betons und der Armierungsstähle, aus denen sie bestehen, beeinträchtigt ist.
Bisher konnten vergleichsweise kleine alte Pfähle durch Ausgraben des sie umgebenden Erdreichs oder durch Herausziehen mittels Maschinen entfernt werden. Es ist jedoch manchmal unmöglich gewesen, große Pfähle zu entfernen, oder die großen Pfähle konnten nur schrittweise innerhalb einer langen Zeitperiode unter Einsatz sehr großer Maschinen entfernt werden.
Wenn es unmöglich ist, die alten Pfähle zu entfernen, müssen die neuen Pfähle an anderen Stellen eingetrieben werden als denjenigen, die von den alten besetzt sind. Dies erfordert eine Änderung der Planung des gesamten Gebäudes, was zu einem groben wirtschaftlichen Nachteil führt.
In dem US-Patent 4 180 047 ist der Gebrauch einer Maschine mit einem Hauptgerüst vorgeschlagen worden, das ausstreckbare Klammermittel zum Ergreifen eines Pfahls und verschiedene Sägen aufweist; diese Maschine ist jedoch komplex und erfordert eine Folge von Sägeoperationen und weist daher verschiedene Nachteile auf.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Hochdruckwasserdüsen zur Abtrennung der Zementkomponente von dem Zuschlag zu benutzen, um diese durch Flottation innerhalb eines Zylinders zu entfernen; hierbei verbleibt jedoch noch ein größeres Problem in Bezug auf die Entfernung des zurückbleibenden Zuschlags.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein effektiveres Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die das gesamte Problem der Entfernung großer alter Pfähle, die in das Erdreich eingebettet sind, lösen können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung eines alten Pfahls anzugeben, wobei gleichzeitig eine Pfahlbohrung für einen neuen Pfahl ausgegraben wird.
Zur Lösung der obigen Aufgaben benutzt die Erfindung eine Folge von Schritten, die umfassen:
Positionierung einer zylindrischen Umkleidung ("casing"), die in ihrem Inneren rotierbar einen eimerförmigen Kranz trägt, oberhalb eines oberen Teils eines alten Pfahls aus armiertem Beton, der entfernt werden soll,
Ausspülen des Erdreichs um den Pfahl herum durch Eindüsen von Wasser unter hohem Druck mittels Strahldüsen, die jeweils an dem unteren Teil des Kranzes und der Umkleidung angeordnet sind,
Absenken der zylindrischen Umkleidung, wodurch der Kranz innerhalb der Umkleidung so angesetzt wird, daß er den oberen Teil des alten Pfahls umgibt,
Eindüsen von Wasser unter hohem Druck radial vom Zentrum und dem äußeren Umfang des alten Pfahls mittels Strahldüsen, die in dem Kranz vorgesehen sind,
Schneiden des alten Pfahls hierdurch in seinem Mittelteil,
Einspannen eines Teils des alten Pfahls oberhalb der Schnittstelle des alten Pfahls mit einer Einspannvorrichtung, die in der Umkleidung oder dem Kranz vorgesehen ist, und Abtrennen und Entfernen des Teils oberhalb der Schnittstelle durch Drehen der Umkleidung oder des Kranzes zusammen mit dem eingespannten Teil oberhalb der Schnittstelle und Wiederholung der Folge von Schritten, um den Pfahl zu entfernen.
Erfindungsgemäß kann ein alter, in das Erdreich eingebetteter Pfahl leicht, effizient und fortschrittlich von einem oberen Teil aus durch radiales Schneiden eines Zwischenstücks des alten Pfahls mit Hochdruckwasser und Abtrennen des Pfahlstücks oberhalb der Schnittstelle unter Drehen mittels einer Einspannvorrichtung entfernt werden. Außerdem gibt es keine Lärm- oder Vibrationsprobleme, da der alte Pfahl mit Hochdruckwasser geschnitten wird. Die Pfahlentfernungsoperation kann selbst in Wohngegenden oder städtischer Umgebung durchgeführt werden. Weiterhin können durch die Bereitstellung von Grabmitteln an dem unteren Ende des Kranzes die Entfernung des alten Pfahls und die Erweiterung der Pfahlbohrung gleichzeitig durchgeführt werden. Dadurch, daß man den Durchmesser der erweiterten Pfahlbohrung in Übereinstimmung mit dem Durchmesser des neu zu errichtenden Pfahls bringt, kann weiterhin die Pfahlbohrung des alten Pfahls als Pfahlbohrung des neuen Pfahls verwendet werden.
Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detailierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher.
Figur 1 ist eine schematische Schnittdarstellung, die eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung eines alten Pfahls zeigt;
Figur 2 ist eine Schnittdarstellung, die die Vorrichtung gemäß Figur 1 beim Schneiden eines alten Pfahls zeigt;
Figur 3 ist eine Schnittdarstellung, die die Vorrichtung gemäß Figur 1 zeigt, wobei eine Einspannvorrichtung in Aktion ist, nachdem der alte Pfahl geschnitten worden ist;
Figur 4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV/IV in Figur 3;
Figur 5 ist eine Schnittdarstellung, die eine Vorrichtung zur Entfernung eines alten Pfahls mit einer unterschiedlichen Einspannvorrichtung zeigt;
Figur 6 ist ein Schnitt entlang der Linie VI/VI in Figur 5;
Figur 7 ist eine Schnittdarstellung, die eine Vorrichtung zur Entfernung eines alten Pfahls mit einer weiteren Einspannvorrichtung zeigt;
Figur 8 ist ein Schnitt entlang der Linie VIII/VIII in Figur 7;
Figur 9 ist eine Schnittdarstellung, die noch eine weitere Einspannvorrichtung zeigt;
Figur 10 ist eine Axialschnittdarstellung, die die Einspannvorrichtung gemäß Figur 9 zeigt;
Figur 11 ist eine Draufsicht, die eine Ausführungsform der Maschineneinheit zeigt;
Figur 12 ist eine Frontansicht, die die Maschineneinheit gemäß Figur 11 zeigt;
Figur 13 ist eine Schnittdarstellung, die eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung des alten Pfahls zeigt;
Figur 14 ist eine teilweise gebrochene Darstellung, die die Vorrichtung gemäß Figur 13 zeigt;
Figur 15 ist eine Schnittdarstellung, die die Vorrichtung gemäß Figur 13 beim Schneiden eines alten Pfahls zeigt;
Figur 16 ist eine Schnittdarstellung, die die Vorrichtung mit einem oberen abgetrennten Ende des alten Pfahls zeigt;
Figur 17 ist eine Schnittdarstellung, die die Vorrichtung bei der Entfernung eines abgetrennten Pfahlteils zeigt;
Figur 18 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht, die die Vorrichtung gemäß Figur 13 aufgesetzt auf das obere Ende des alten Pfahls zeigt;
Figur 19 ist ein Schnitt entlang der Linie IXX/IXX in Figur 13;
Figur 20 ist ein Schnitt entlang der Linie XX/XX in Figur 13;
Figur 21 ist ein Schnitt entlang der Linie XXI/XXI in Figur 13;
Figur 22 ist ein Schnitt entlang der Linie XXII/XXII in Figur 13;
Figur 23 ist ein Schnitt entlang der Linie XXIII/XXIII in Figur 13;
Figur 24 ist eine Schnittdarstellung, die eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung eines alten Pfahls zeigt;
Figur 25 ist eine Schnittdarstellung, die die Vorrichtung gemäß Figur 22 aufgesetzt auf das obere Ende eines alten Pfahls zeigt;
Figur 26 ist ein Schnitt entlang der Linie XXVI/XXVI in Figur 25;
Figur 27 ist ein Schnitt in vergrößertem Maßstab, der eine Grabvorrichtung der in Figur 24 dargestellten Vorrichtung zeigt;
Figur 28 ist eine Unteransicht, die die Grabvorrichtung gemäß Figur 27 zeigt;
Figur 29 ist eine Schnittdarstellung, die eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung eines alten Pfahls zeigt;
Figur 30 ist eine teilweise gebrochene Draufsicht, die die in Figur 29 dargestellte Vorrichtung zeigt, und
Figur 31 ist eine Schnittdarstellung, die eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung eines alten Pfahls zeigt.
Die Figuren 1 bis 12 zeigen eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Entfernung eines alten Pfahls. Die allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung zur Entfernung eines alten Pfahls umfaßt im wesentlichen einen Kranz 4 mit einem scheibenartigen oberen Ende 2 und einer zylindrischen Umfangswand 3, die von dem Rand des oberen Endes 2 herabragt und unten offen ist. Der Kranz 4 ist mit einer Einspannvorrichtung 5 ausgestattet; eine Umkleidung 6 ist an dem Kranz 4 angebracht.
In einem in den Figuren 3 und 4 dargestellten Beispiel umfaßt die Einspannvorrichtung 5 erste Spannfutter 5a, die an dem inneren Umfang der Umfangswand 3 des Kranzes 4 zum Einspannen eines alten Pfahls P vorgesehen sind, und zweite Spannfutter 5b, die an dem inneren Umfang der Umkleidung 6 zum Einspannen des Kranzes 4 vorgesehen sind.
Wie in Figur 4 dargestellt, sind die ersten Spannfutter 5a an dem inneren Umfang des Kranzes um 90º versetzt angeordnet. Jedes erste Spannfutter schließt eine erste Haltebacke 7a ein. Um den Pfahl P einzuspannen, werden die einzelnen Haltebacken 7a durch eine hydraulische oder dergleichen, nicht dargestellte Kolbenzylinderanordnung gegen den äußeren Umfang des Pfahls gepreßt. Wenn die ersten Spannvorrichtungen nicht benutzt werden, können die ersten Haltebacken 7a in der Umfangswand 3 untergebracht werden.
Die zweiten Spannvorrichtungen 5b sind an der inneren Umfangswand der Umkleidung 6 vorgesehen und schließen entsprechende zweite Haltebacken 7b ein, die am Umfang auf Abstand angebracht sind, um die gleiche Phase wie die ersten Spannvorrichtungen zu haben. Die zweiten Haltebacken 7b sind normalerweise in der Umkleidung 6 untergebracht. Sie können durch eine nicht dargestellte Kolbenzylinderanordnung angetrieben werden, um nach innen in vier verschiedene Richtungen vorzuspringen, so daß ihre inneren Flächen gegen den äußeren Umfang des Kranzes 4 gepreßt werden, wodurch der Kranz 4 und die Umkleidung 6 miteinander fest verbunden werden.
Die Figuren 5 und 6 zeigen ein anderes Beispiel der Einspannvorrichtung 5. Bei diesem Beispiel sind die Haltebacken 7 jeweils durch eine Kolbenzylinderanordnung 8 an der Umkleidung 6 angebracht. Wie bei dem vorhergehenden Beispiel werden die Kolbenzylinderanordnungen 8 hydraulisch angetrieben, um sie zu verlängern und zusammenzuziehen. Im zusammengezogenen Zustand sind die Haltebacken 7 in der Umkleidung 6 angebracht, um bündig mit der inneren Umfangsfläche der Umkleidung zu sein. Im ausgefahrenen Zustand werden die Haltebacken 7 gegen die äußere Umfangsfläche eines alten Pfahls P in vier Richtungen durch Durchtrittslöcher 9 gepreßt, die in der Umfangswand 3 des Kranzes 4 gebildet sind, wodurch die Umkleidung 6 und der Pfahl P fest miteinander verbunden werden. In diesem Fall ist die Ausrichtung der Haltebacken 7 und der Durchtrittslöcher 9 in einer Linie notwendig. Die Einspannvorrichtung 5 ist jedoch einfacher in ihrer Struktur, so daß sie kostengünstig hergestellt werden kann.
Die Figuren 7 und 8 zeigen ein weiteren Ausführungsbeispiel der Einspannvorrichtung 5. Bei diesem Beispiel ist die Einspannvorrichtung 5 in dem Kranz 4 angeordnet. Die Kolbenzylinderanordnungen 8 sind jeweils in der Lage, sich sowohl nach innen wie nach außen zu verringern und zusammenzuziehen. Jede Kolbenzylinderanordnung 8 hat Haltebacken 7c und 7d, die von den entgegengesetzten Enden vorspringen. Auf diese Weise wird die innere Oberfläche der nach innen vorspringenden Haltebacken 7c gegen die äußere Umfangsfläche eines alten Pfahls P gepreßt, während die nach außen vorspringende Haltebacke 7d gegen die innere Oberfläche der Umkleidung 6 gepreßt wird, wodurch der Pfahl P und die Umkleidung 6 miteinander fest verbunden wird.
Die Figuren 9 und 10 zeigen noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Einspannvorrichtung 5. Diese Einspannvorrichtung 5 schließt eine Unterstützungswelle 10 ein, die sich von dem unteren Ende des Kranzes 4 nach unten erstreckt, ein Paar von bogenförmigen Arbeitsstäben 11, die Haltebacken 7a und 7b aufweisen und jeweils ein Ende rotierbar auf der Trägerwelle 11 aufweisen, und eine Kolbenzylinderanordnung 8, die an dem freien Ende einer der Arbeitsstäbe 11 angeordnet ist. In diesem Falle sind zwei Paare von Arbeitsstäben 11 und zugeordneten Kolbenzylinderanordnungen 8 nebeneinander in vertikaler Richtung angeordnet. Die Kolbenzylinderanordnung 8a beispielsweise ist so konstruiert, daß sie die Kontraktion des oberen Paars der Arbeitsstäbe 11a auslöst, und die andere Kolbenzylinderanordnung 8b ist so konstruiert, daß sie die Expansion des unteren Paars der Arbeitsstäbe 11b auslöst. Auf diese Weise wird durch die Aktion der Kolbenzylinderanordnungen 8a und 8b ein alter Pfahl P eingespannt durch die Halteklammern 7a, die an dem oberen Paar der Arbeitsstäbe 11a angeordnet sind, und die Umkleidung 6 wird durch die Haltebacken 7b des unteren Paares der Arbeitsstäbe 11b eingespannt. Auf diese Weise können die Umkleidung 6, der Kranz 4 und der Pfahl P fest miteinander verbunden werden.
Die Kontaktflächen der Haltebacken 7 können mit feinen Gleitschutzunebenheiten ausgestattet sein.
Bei der dargestellten Vorrichtung 1 ist eine Drehgelenkverbindung 12 im Zentrum des oberen Endes 2 des Kranzes 4 angeordnet. Die Drehgelenkverbindung 12 weist eine nach unten gerichtete erste Hochdruckwasserdüseneinheit 13 auf. Die Einheit 13 schließt ein Hochdruckwasserrohr 15 ein, das sich von der Drehgelenkverbindung 12 durch einen Dichtungsring 14 nach unten erstreckt, und eine nach unten gerichtete Hochdruckwasserstrahldüse 16 und horizontal ausgerichtete Hochdruckwasserstrahldüsen 17, wobei die Düsen 16 und 17 am unteren Ende des Rohres 15 angeordnet sind. Die Umfangswand 3 des Kranzes 4 ist mit diametral entgegengesetzt ausgerichteten zweiten Hochdruckwasserstrahleinheiten 21 ausgestattet. Jede zweite Hochdruckwasserstrahleinheit 21 schließt einen vertikalen Hochdruckwasserdurchgang 18 ein, der sich durch die Wand 3 erstreckt, eine nach unten gerichtete Hochdruckwasserstrahldüse 19 und eine horizontal nach innen gerichtete Hochdruckwasserstrahldüse 20, wobei die Düsen 19 und 20 an dem unteren Ende des Hochdruckwasserdurchlasses 18 angeordnet sind. Die horizontal gerichteten Hochdruckwasserstrahldüsen 17 der ersten Hochdruckwasserstrahldüseneinheit 13 sind im Zentrum des offenen unteren Endes des Kranzes 4 angeordnet und in gleicher Höhe wie die Hochdruckwasserstrahldüsen 20 der zweiten Hochdruckwasserstrahldüseneinheit 21.
Die Umkleidung 6 ist auch mit diametral entgegengesetzt angeordneten dritten Hochdruckwasserdüseneinrichtungen 24 ausgestattet. Jede dieser Hochdruckwasserstrahldüseneinheiten 24 schließt einen vertikalen Hochdruckwasserdurchlaß 22 ein, der sich durch die Umkleidung 6 erstreckt und an dem unteren Ende derselben offen ist, und eine Hochdruckwasserstrahldüse 23, die an dem unteren Ende des Durchlasses 22 angeordnet ist, um hohen Wasserdruck nach unten einzudüsen.
Im folgenden wird das Verfahren zur Entfernung eines alten und nicht mehr benötigten Pfahles, der in das Erdreich eingebettet ist, mittels der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäß konstruierten Vorrichtung zur Entfernung eines alten Pfahls beschrieben.
Zuerst wird die Umkleidung 6 durch die Aktion einer Maschineneinheit 25 so angesetzt, daß sie ein oberes Endteil des Pfahls P umschließt. Die Maschineneinheit 25 ist in den Figuren 11 und 12 dargestellt. Wie dargestellt, umschließt die Maschineneinheit 25 eine Basis 26, in der ein zusammenziehbares Spannfutter 27 angeordnet ist, Hebevorrichtungen 28, die das Spannfutter 27 tragen und es vertikal bewegen können, und Schwenkmechanismen 29 zur Verschwenkung der Hebevorrichtungen 28. Die Umkleidung 6 ist in das Spannfutter 27 der Maschineneinheit 25 eingespannt und wird durch Aktion der Hebevorrichtung 28 und der Verschwenkmechanismen 29 in eine Arbeitsposition gesetzt, um ein oberes Endstück in einer ausreichenden Länge oder vertikalen Ausdehnung zu umgeben. Wenn die Umkleidung 6 mit den dritten Hochdruckwasserdüseneinheiten 24 ausgestattet ist, wird sie dann in das Erdreich vorgetrieben durch Ausgraben der Erde unter deren unterem Ende durch nach unten gerichtetes Eindüsen von Wasser unter hohem Druck aus den Hochdruckwasserstrahldüsen 23.
Eine Stange 30 einer Maschine, wie z.B. die Kelley- Stange eines Erdbohrers, wird mit dem Zentrum der oberen Oberfläche des oberen Endes des Kranzes 4 verbunden, und der Kranz 4 wird dann von einem Kran (nicht dargestellt) über einen Draht oder Drähte getragen. Ebenso werden Hochdruckwasserschläuche 67 jeweils mit dem Hochdruckwasserrohr 15 un den Hochdruckwasserdurchlässen 18 und 22 der entsprechenden Hochdruckwasserzentraleinheiten 13, 21 und 24 an der Drehverbindung 12 verbunden. Die anderen Enden der Hochdruckwasserschläuche sind mit einer Ultrahochdruckwasserstrahleinheit (nicht dargestellt) verbunden, die die Versorgung mit Druckwasser jeder Hochdruckwasserstrahldüse 16, 17, 19, 20 und 23 der Hochdruckwasserdüseneinheiten 13, 21 und 24 kontrollieren kann. Weiterhin ist ein Öldruckschlauch, der sich von einer Öldruckversorgung (nicht dargestellt) erstreckt, mit jeder der Kolbenzylinderanordnungen 8 der Einspannvorrichtungen 5 verbunden.
Die oben erwähnte Ultrahochdruckwassereinheit ist vorzugsweise in der Lage, Wasser unter einem Maximaldruck von 3800 kg/cm mit einem maximalen Durchfluß von 86 l/min abzugeben. In diesem Fall wird Wasser unter einem extrem hohen Druck von den Hochdruckwasserstrahldüsen 16, 17, 19, 20 und 23 der Hochdruckwasserdüseneinheiten 13, 21 und 24 eingedüst, so daß es möglich ist, Beton und Armierungsstähle c zu trennen.
Wenn die Umkleidung 6 in das Erdreich in die gewünschte Tiefe vorgetrieben worden ist, wird der in der Luft getragene Kranz 4 langsam in die Umkleidung 6 abgesenkt, wobei in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, d.h. vor und zurück, jeweils um 180º z.B., und gleichzeitig wird feine Schleifpartikel enthaltenes Wasser unter hohem Druck von den Hochdruckwasserstrahldüsen 16 und 19 der ersten und zweiten Hochdruckwasserdüseneinheiten 13 und 21 nach unten eingedüst.
Da das Hochdruckwasser von den Hochdruckwasserstrahldüsen 16 und 19 eingedüst wird, während der Kranz 4 in entgegengesetzte Richtungen gedreht wird und langsam abgesenkt wird, wird eine vertikale Bohrung h langsam fortschreitend vom Zentrum des oberen Endes des Pfahles P durch den Druck des Hochdruckwassers von der Düse 16 gebildet, so daß die erste Hochdruckwassereinheit 13 allmählich in die vertikale Bohrung h eingeführt wird, und es wird ebenfalls eine ringförmige Vertiefung unter dem Kranz 4 durch den Druck des Hochdruckwassers von der Düse 19 gebildet, so daß der Kranz 4 allmählich in den Grund abgesenkt wird. Auf diese Weise umgibt der Kranz 4 fortschreitend den oberen Endteil des Pfahles P bis der Dichtring 14 auf dem oberen Ende des Pfahles P aufliegt.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Eindüsen von Hochdruckwasser von den Hochdruckwasserstrahldüsen 16 und 19 unterbrochen, und Hochdruckwasser mit feinen Schleifkörpern wird von den horizontal gerichteten Hochdruckwasserstrahldüsen 17 und 20 der ersten und zweiten Hochdruckwasserdüseneinheit 13 und 21 eingedüst (Figur 2). Das von den Hochdruckwasserstrahldüsen 17 eingedüste Hochdruckwasser schneidet den Pfahl P horizontal von seinem Zentrum zur äußeren Peripherie, während das von den Hochdruckwasserstrahldüsen 20 eingedüste Hochdruckwasser den Pfahl horizontal zusammen mit den Armierungen c vom äußeren Umfang in Richtung auf das Innere des Pfahls schneidet.
Wenn der Pfahl P durch die obige Aktion nicht zufriedenstellend getrennt werden kann, wird das obere Ende der vertikalen Bohrung h, die durch die erste Hochdruckwasserdüseneinheit 13 konzentrisch in Bezug auf den Pfahl gebildet wird, mit dem Dichtring 14 verschlossen, und Hochdruckwasser wird von den Hochdruckwasserstrahldüsen 16 und 17 eingedüst, um den Wasserdruck in geschnittenen Zwischenraum des Pfahls P zu erhöhen. Auf diese Weise ist der Teil des Betons, der noch nicht geschnitten worden ist, geschnitten. Wenn der Pfahl P mit den Hochdruckwasserstrahldüsen 17 und 20 der ersten und zweiten Hochdruckwassereinheiten 13 und 21 ausreichend radial geschnitten worden ist, wird das Eindüsen des Hochdruckwassers durch die Düsen 17 und 20 unterbrochen, und die ersten und zweiten Einspannungen 5a und 5b werden durch Aktion der ersten und zweiten Kolbenzylinderanordnungen zusammengezogen, wodurch der äußere Umfang des Teils P' des Pfahles P oberhalb der Schnittstelle d fest mit dem Kranz 4 durch die ersten Einspannungen 5a und der Kranz 4 mit der Umkleidung 6 durch die zweiten Einspannungen 5b fest verbunden werden.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Umkleidung 6 durch eine Aktion der Maschineneinheit 25 verschwenkt, um eine Verschwenkung der ersten und zweiten Einspannungen 5a und 5b zusammen mit der Umkleidung 6 zu bewirken. Der Pfahl P wird jedoch nicht verschwenkt. Deshalb wirkt eine durch die Verschwenkung der Umkleidung 6 hervorgerufene Belastung auf das obere Endteil P' des Pfahles P ein, um den durch den hohen Wasserdruck noch nicht geschnittenen Teil des Pfahles zu drehen, wodurch der Teil P' des Pfahles oberhalb der Schnittstelle d abgetrennt wird.
Wenn der Teil des Pfahls oberhalb der Schnittstelle vollständig durch die obige Aktion abgetrennt worden ist, wird die Verschwenkung der Maschineneinheit 5 unterbrochen, und die Umkleidung 6 wird von dem äußeren Umfang des Kranzs 4 durch Expandierung der zweiten Einspannungen 5b durch Aktion der Kolbenzylinderanordnung 8 entfernt. Dann wird der Kranz 4 zusammen mit dem abgetrennten oberen Endteil P' des Pfahles P, der zwischen den ersten Einspannungen 5a in einem kontraktierten Zustand gehalten wird, angehoben. Auf diese Weise kann das abgetrennte obere Endteil des Pfahles P mit dem Kranz 4 angehoben und entfernt werden.
Nachdem das abgetrennte obere Endteil des Pfahls entfernt worden ist, wird die Umkleidung 6 abgesenkt durch die Maschinen 125, um einen neuen oberen Endteil des verbleibenden Pfahles P zu umgeben, der Kranz 4 wird ebenfalls abgesenkt, um das neue obere Endteil des Pfahls zu umgeben, und das neue obere Endteil des Pfahls, das im wesentlichen eine Länge entsprechend der Höhe des Kranzes 4 hat, wird abgetrennt und entfernt durch dieselbe Folge von Schritten, wie sie oben beschrieben worden sind. Durch Wiederholung der obigen Folge von Aktionen kann der Pfahl in vollständiger Länge aus dem Erdreich entfernt werden.
Die Figuren 13 bis 23 zeigen eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Entfernung eines Pfahls mit selbstdrehenden Mitteln, die den Kranz veranlassen, sich selbst zu drehen. Die allgemein mit 31 bezeichnete Vorrichtung umfaßt einen Kranz 34, der an seinem oberen Ende offen ist und ein scheibenförmiges oberes Ende 32 und eine zylindrische Wand 33 aufweist, die von dem Rand des oberen Endes 32 sich nach unten erstreckt. Ein zylindrischer rotierbarer Rahmen 35 ist an dem oberen Teil der inneren Wandoberfläche des Kranzes 34 angeordnet. Ein interner Verschwenkantrieb 36 ist mit dem oberen Ende der inneren Wandoberfläche des Rotationsrahmens 35 fest verbunden. Eine erste Einspannvorrichtung 37 ist an der inneren Wandoberfläche des Rotationsrahmens 35 unterhalb des Schwenkgetriebes 36 angeordnet, so daß es mit dem Rotationsrahmen 35 gemeinsam rotierbar ist. Eine zweite Einspannvorrichtung 38 ist integral mit der inneren Wandoberfläche des Kranzes 34 unterhalb des Rotationsrahmens 35 angeordnet.
Zwei diametral entgegengesetzte Öldruckmotoren 39 mit Untersetzungsgetrieben sind an der oberen Oberfläche des oberen Endes 32 des Kranzes 34 montiert. Jeder Öldruckmotor 39 hat eine nach unten gerichtete Welle 40, die das obere Ende 32 des Kranzes 34 in den Kranz 34 hinein durchdringt. Mit dem freien Ende der Welle 40 ist ein Antriebsgetriebe 41 in Eingriff mit dem Verschwenkgetriebe 36 verbunden. Der Rotationsrahmen 35 und die erste Einspannvorrichtung 37 werden rotierbar von einem Vorsprung 42 getragen, der in einem vertikalen Zwischenstück der inneren Wandoberfläche der zylindrischen Wand 33 vorliegt, so daß das Rotationsglied 35 und die erste Einspannvorrichtung 37 in Bezug auf die zylindrische Wand 33 rotierbar sind.
Wie in den Figuren 20 und 21 dargestellt, schließt die erste Einspannvorrichtung 37 ein Paar von halbkreisförmigen Einspannrahmen 43 ein, die erhalten werden durch axiale Zweiteilung eines zylindrischen Gliedes. Die Einspannrahmen 43 sind jeweils auf ihrer inneren Oberfläche mit Antigleitunebenheiten ausgestattet. Die innere Oberfläche des Rotationsrahmens 35 ist mit einer Vielzahl von axialen Wulsten 44 ausgestattet, und die äußeren Oberflächen der Spannrahmen 43 sind mit axialen Nuten 45 ausgestattet, die in ihrer Position den axialen Wulsten 44 entsprechen und diese aufnehmen. Die erste Einspannvorrichtung 37 kann auf diese Weise zusammen mit dem Rotationsrahmen 35 durch Eingriff der axialen Wulste 44 und der axialen Nuten 45 rotiert werden, sowohl wenn sie in kontrahiertem oder expandiertem Zustand sind. Der obere Rand der ersten Einspannvorrichtung 37 ist mit einer Kolbenzylinderanordnung 46 zwischen den zwei Spannrahmen 43 ausgestattet, um eine Expansion und Kontraktion der ersten Einspannvorrichtung auszulösen.
Die zweite Einspannvorrichtung 38 hat im wesentlichen dieselbe Konstruktion wie die erste Einspannvorrichtung 37. Wie in den Figuren 22 und 23 dargestellt, schließt sie ein Paar von halbkreisförmigen Spannrahmen 47 ein, die durch axiale Trennung des zylindrischen Gliedes in zwei Teile erhalten werden. Die inneren Oberflächen der Spannrahmen 47 sind jeweils mit feinen Antigleitunebenheiten ausgestattet. Die innere Oberfläche der zylindrischen Wand 33 ist mit einer Vielzahl von axialen Wulsten 48 ausgestattet, und die äußeren Oberflächen der Spannrahmen 47 sind mit vertikalen Nuten 49 ausgestattet, die mit den axialen Wulsten 48 kompatibel sind und diese aufnehmen. Der zweite Spannmechanismus 38 kann auf diese Weise zusammen mit der umgebenen Wand 33 durch den Eingriff zwischen den axialen Wulsten 48 und den vertikalen Nuten 49 rotiert werden, unabhängig davon, ob sie in expandiertem oder kontraktiertem Zustand sind. Der zweite Spannmechanismus 38 ist an seinem oberen Rand mit einer Kolbenzylinderanordnung 50 zwischen den Spannrahmen 47 ausgestattet, um eine Expansion und Kontraktion des inneren Zwischenraumes der zweiten Spannvorrichtung zu bewirken, und ebenso wird sein unterer Rand von einem ringförmigen Träger 51 aufgenommen, der an dem unteren Rand der zylindrischen Wand 33 ausgebildet ist.
Eine Drehverbindung 52 ist im Zentrum des oberen Endes des Kranzes 34 angeordnet, und eine erste Hochdruckwasserdüseneinheit 53 ist derart gestaltet, daß sie sich von der Drehverbindung 52 nach unten erstreckt. Die erste Hochdruckwasserdüseneinheit 53 schließt eine Hochdruckwasserleitung 55 ein, die sich von der Drehverbindung 52 durch eine Dichtung 54 nach unten erstreckt, und eine nach unten gerichtete Hochdruckwasserstrahldüse 56 und horizontal ausgerichtete Hochdruckwasserstrahldüsen 57, die an dem unteren offenen Ende der Leitung 57 angeordnet sind.
Der Kranz 34 ist mit einer zweiten Hochdruckwasserdüseneinrichtung 58 ausgestattet, die sich von der Drehverbindung 52 aus erstreckt und geeignet ist, Wasser unter dem gleichen hohen Druck wie die erste Hochdruckwasserdüseneinheit 53 einzudüsen. Der zweite Hochdruckwasserdüsenmechanismus 58 schließt eine Vielzahl von Hochdruckwasserleitungen 59 ein, die sich von der Drehverbindung 52 in radialen Richtungen des oberen Endes 32 erstrecken sowie Hochdruckwasserdurchlässe 60, die sich jeweils longitudinal erstrecken von dem Ende jeder Hochdruckwasserleitung 59 zu dem Schwenkgetriebe 36 und den Spannrahmen 43 der ersten Einspannvorrichtung 37, und horizontal ausgerichtete Hochdruckwasserstrahldüsen 61, die jeweils am unteren Ende jedes Hochdruckwasserdurchganges 60 angeordnet sind.
Auf diese Weise wird das Wasser unter hohem Druck von den Düsen 57 vom Zentrum des Kranzes 34 zu seiner äußeren Peripherie gedüst, und Wasser unter hohem Druck wird von den Düsen 61 von der äußeren Peripherie des Kranzes zu seinem Zentrum auf der gleichen Höhe eingedüst, wie das Wasser, das von den Düsen 57 eingedüst wird.
Der Kranz 34 ist weiterhin zusätzlich zu der ersten und zweiten Hochdruckwassereinheit 53 und 58 mit einer dritten Hochdruckwassereinheit 62 ausgestattet. Die dritte Hochdruckwasserdüseneinheit 62 schließt eine Vielzahl von Hochdruckwasserdurchlässen 63 ein, die sich von der Drehverbindung 52 radial durch das obere Ende 32 und vertikal durch die zylindrische Wand 33 erstrecken, und eine Vielzahl von Hochdruckwasserstrahldüsen 64, die jeweils an der Öffnung jedes Hochdruckwasserdurchlasses 63 an dem unteren Ende der zylindrischen Wand 33 angeordnet sind. Wasser wird unter hohem Druck von jeder Hochdruckwasserstrahldüse 64 nach unten eingedüst.
Das Verfahren zur Entfernung eines alten und nicht mehr benötigten Pfahles P, der in das Erdreich eingebettet ist, unter Verwendung der Vorrichtung 31 zur Entfernung eines alten Pfahles wird nun beschrieben.
Zuerst wird eine Stange 65 einer Maschine, z.B. die Kelley-Stange eines Erdbohrers, mit dem Zentrum der oberen Oberfläche des oberen Endes des Kranzes 34 verbunden, und der Kranz 34 wird von einem Kran (nicht dargestellt) über Drähte 66 getragen, wie in Figur 13 dargestellt. Druckwasserschläuche 67 werden mit ihrem jeweiligen einen Ende mit dem Hochdruckwasserrohr 55 verbunden, mit Hochdruckwasserrohren 59 und Hochdruckwasserdurchgängen 63 der ersten, zweiten und dritten Hochdruckwasserdüseneinheiten 53, 58 und 62 an der Drehverbindung 52. Die anderen Enden der Hochdruckwasserschläuche 67 werden mit einer Ultrahochdruckwasserdüseneinheit (nicht dargestellt) verbunden, um Düsenwasser zu jeder Hochdruckwasserstrahldüse jeder Hochdruckwasserdüseneinheit zu leiten. Ein Öldruckschlauch 68, der sich von einem Öldruckerzeuger (nicht dargestellt) erstreckt, wird mit den zweiten Öldruckmotoren 39 und den Kolbenzylinderanordnungen 46 und 50 der ersten und zweiten Spannvorrichtungen 37 und 38 verbunden.
Wenn die obigen Vorbereitungsmaßnahmen durchgeführt worden sind, wird eine Umkleidung 69, die aus einem Metallzylinder besteht, in das Erdreich getrieben, um den Pfahl P zu umgeben, um die den Pfahl umgebende Erde zu entfernen. Der in der Luft gehaltene Kranz 34 wird langsam abgesenkt, wobei er in entgegengesetzten Richtungen z.B. um 180º durch die Stange 65 gedreht wird. Gleichzeitig wird Hochdruckwasser mit feinen Schleifkörpern von den Hochdruckwasserstrahldüsen 56 der ersten Hochdruckwasserdüseneinheit 53 in Richtung auf das Zentrum des Pfahls eingedüst, während nach unten gerichtet Hochdruckwasser von den Hochdruckwasserstrahldüsen 64 der dritten Hochdruckwasserdüseneinheit 62 nach unten eingedüst wird. Folglich wird allmählich eine axiale Bohrung h im Zentrum des Pfahles P durch den Druck des Hochdruckwasser von den Düsen 56 gebildet, und die erste Hochdruckwasserdüseneinheit 53 wird allmählich in den Pfahl P eingeführt. Gleichzeitig wird die Erde, die den Pfahl P umgibt, durch Hochdruckwasser ausgegraben, das von den Hochdruckwasserstrahldüsen 64 eingedüst wird, und der Kranz 34 wird allmählich in den Grund abgesenkt. Auf diese Weise wird der Kranz 34 allmählich auf das obere Endteil des Pfahles P gesetzt, und die Abdichtung 54 wird gegebenenfalls auf das obere Ende des Pfahles P aufgesetzt.
Dann wird wie bei der vorhergehenden Ausführungsform das Eindüsen des Hochdruckwassers von den Hochdruckwasserstrahldüsen 56 und 64 unterbrochen, und Hochdruckwasser mit feinen Schleifkörpern wird horizontal von den Hochdruckwasserstrahldüsen 57 und 61 der ersten und zweiten Hochdruckwasserstrahldüsen 53 und 58 eingedüst, wobei der Kranz 34 in entgegengesetzter Richtung periodisch bei jeder Umdrehung um 90º oder 180º gedreht wird (Figur 15). Der Pfahl wird auf diese Weise auf gleicher Höhe von seinem radialen Zentrum und den entgegengesetzten Seiten der äußeren Peripherie geschnitten.
Wenn der Pfahl P nicht ausreichend horizontal bei der obigen Operation getrennt werden kann, wird der Druck in dem eingeschnittenen Zwischenraum des Pfahles P mit Wasser erhöhte wie bei der vorherigen Ausführungsform, d.h., durch Verschließen der oberen Endöffnung der vertikalen Bohrung h, die in dem Zentrum des Pfahles P gebildet worden ist, unter Einsatz der Dichtung 54 und Eindüsen von Hochdruckwasser durch die Hochdruckwasserstrahldüsen 56 und 57. Auf diese Weise kann der Pfahl P radial ausreichend getrennt werden. Wenn der Pfahl ausreichend getrennt worden ist, wird das Eindüsen von Hochdruckwasser durch die Düsen unterbrochen, und die ersten und zweiten Einspannvorrichtungen 37 und 38 werden kontrahiert, und dadurch das Hydrauliköl in die Kolbenzylinderanordnung 46 und 50 der ersten und zweiten Einspannvorrichtung 37 und 38 eingepreßt wird, um den Teil P' des Pfahles P oberhalb der Schnittstelle d mit der ersten Einspannung 37 fest einzuspannen und einen Teil des Pfahles P unterhalb der Schnittstelle d mit der zweiten Spannvorrichtung 38 fest einzuspannen.
Durch Antrieb der zwei Öldruckmotoren 39 zur Rotation der Schwenkgetriebe 36 mit den Antriebszahnrädern 41 wird zu diesem Zeitpunkt die erste Einspannvorrichtung 37 durch das Schwenkgetriebe 36 über den Rotationsrahmen 35 rotiert. Da die zweite Einspannvorrichtung 38 zu dieser Zeit nicht rotiert wird, wirkt eine Belastung, die durch die Rotation des ersten Einspannvorrichtung 37 hervorgerufen wird, auf den oberen Endteil P' des Pfahles, die von der zweiten Einspannvorrichtung 38 aufgenommen wird. Auf diese Weise wird der Pfahlteil P' oberhalb des Schnittabschnitts d, der noch mit dem Rest des Pfahls P verbunden bleibt, durch Drehung abgetrennt.
Wenn der obere Endteil P' des Pfahles vollständig von dem Rest des Pfahles abgetrennt worden ist, wird die Rotation des Schwenkgetriebes 36 beendet, und die zweite Einspannvorrichtung 38 wird von dem Pfahl durch Zufuhr von Arbeitsöl zu der Kolbenzylinderanordnung 38 zur Expansion der zweiten Einspannvorrichtung 38 entfernt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kranz 34 mit dem abgetrennten oberen Endteil P' des Pfahles, der durch die ersten Einspannvorrichtung in kontrahiertem Zustand gehalten wird, angehoben. Auf diese Weise kann das obere Endteil des Pfahles P zusammen mit dem Kranz 34 angehoben werden un von diesem entfernt werden.
Wenn der obere Endteil des Pfahles P entfernt worden ist, wird der Kranz 34 wieder abgesenkt, um einen neuen oberen Endteil des Pfahles P zu umgeben, der dann abgetrennt und auf die oben beschriebene Weise entfernt wird. Die obige Folge von Arbeitsschritten wird wiederholt durchgeführt, um den Pfahl P in voller Länge aus dem Erdreich zu entfernen.
Im folgenden wird eine Pfahlentfernungsvorrichtung mit Pfahlbohrungsgrabmitteln beschrieben.
Die Figuren 24 bis 28 zeigen eine dritte Ausführungsform der Erfindung bei einer Pfahlentfernungsvorrichtung, die Pfahlbohrungsgrabmittel einschließt, die bei der Pfahlentfernungsvorrichtung vorgesehen sind, die im wesentlichen dieselbe wie die erste Ausführungsform ist. Eine erste Hochdruckwasserdüseneinheit 13 zum Eindüsen von Hochdruckwasser nach unten und in horizontalen Richtungen ist derart gestaltet, daß sie sich von der Innenseite eines Kranzes 4 nach unten erstreckt, der unten offen ist und am oberen Ende des Pfahles P angeordnet ist. Zweite Hochdruckwasserdüseneinheiten 21 zum Eindüsen von Hochdruckwasser in den horizontalen Richtungen und nach unten sind an dem unteren Ende der Umgebungswand 3 des Kranzes 4 angeordnet.
Die Umgebungswand 3 des Kranzes 4 ist mit ersten Einspannungen 5a zum Einspannen des Pfahles P und zweiten Einspannungen 5b zum Anpressen der inneren Wandoberfläche der Umkleidung 6 ausgestattet. Diese Einspannungen sind in der Umfangswand 3 untergebracht.
Das obere Ende des Kranzes 4 hat einen äußeren Flansch 2a, und das untere Ende der Umgebungswand 3 des Kranzes 4 hat einen äußeren Flansch 3a. Der innere Durchmesser der Umfangswand 3 ist so eingestellt, daß er im wesentlichen dem äußeren Durchmesser D&sub1; des alten Pfahls P gleich ist, und die Umkleidung 6 hat einen äußeren Durchmesser, der im wesentlichen dem Durchmesser D&sub2; einer Bohrung für einen Pfahl, der neu eingetrieben werden soll, gleich ist. Wenn die Umkleidung 6 nicht benutzt wird, wird der Durchmesser der oberen und unteren Flansche 2a und 3a auf einen Wert eingestellt, der dem Durchmesser D&sub2; der neuen Pfahlbohrung plus der Wandstärke der Umkleidung 6 entspricht.
Der untere Flansch 3a, der sich von dem unteren Ende der Umfangswand 3 des Kranzes 4 erstreckt, ist mit Pfahlbohrungsgrabmitteln 71 ausgestattet. Wie in den Figuren 26 bis 28 gezeigt, hat der untere Flansch 3a eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 72, die in einem geeigneten Winkelintervall angeordnet sind (bei dieser Ausführungsform 4 Durchtrittsöffnungen in einem Abstand von 90º). Haltewellen 73 sind derart vorgesehen, daß sie die entsprechenden Durchtrittsöffnungen 72 radial durchdringen. Eine Grabvorrichtung 74 wird rotierbar von jeder Haltewelle 73 getragen. Die Grabvorrichtung 74 hat zwei Flügel 74a und 74b, die gemeinsam eine L-Form aufweisen und jeweils eine Grabspitze 75 haben. Die Flügen 74a und 74b haben eine größere Länge als die Distanz zwischen einer Kante 72' der Durchtrittsöffnung 72 und der Haltewelle 73, so daß die Grabvorrichtung 74 mit der unteren Oberfläche des unteren Flansches 3a neben der Durchtrittsöffnung 72 zusammenwirken kann. Bei dieser Ausführungsform sind drei schmale Grabvorrichtungen 74 nebeneinander und untereinander beabstandet in jeder Durchtrittsöffnung 72 angeordnet.
Im folgenden wird die Entfernung eines alten Pfahls und das Graben einer neuen Pfahlbohrung mit der Pfahlentfernungsvorrichtung gemäß der obigen Konstruktion beschrieben.
Die Umkleidung 6 wird mit der Einspannung 27 der Maschineneinheit 25, die in den Figuren 11 und 12 dargestellt ist, eingespannt und wird so angebracht, daß sie ein obere Endteil des alten Pfahls P umgibt, während sie durch Aktion der Hebevorrichtung 28 und der Verschwenkmechanismen 29 verschwenkt wird. Wenn die Umkleidung 6 die dritten Hochdruckwasserdüseneinheiten aufweist, wird Hochdruckwasser nach unten eingedüst.
Wenn die Umkleidung 6 in eine bestimmte Tiefe des Erdreichs eingebracht ist, wird die den alten Pfahl P umgebende Erde entfernt, und der Kranz 4 wird in der Luft gehalten und in die Umkleidung 6 abgesenkt, während er durch die Stange 30 in entgegengesetzte Richtungen gedreht wird. Gleichzeitig wird Hochdruckwasser mit Schleifpartikeln von den ersten Hochdruckwasserdüseneinheiten 13 und 21 nach unten eingedüst, wodurch eine vertikale Bohrung h im Zentrum des alten Pfahls und ebenso eine ringförmige Nut im Erdreich gegenüber dem Kranz 4 gebildet werden.
Da die Grabmittel 71 an dem unteren Flansch 3a des Kranzes 4 angeordnet sind, graben die Grabmittel 71 inzwischen durch Drehung des Kranzes 4 das den alten Pfahl P umgebende Erdreich aus, um den Durchmesser der Pfahlbohrung zu vergrößern. Beim Ausgraben der Erde durch die Grabmittel 71 wird die in Bezug auf die Rotationsrichtung des Kranzes 4 vordere Seite des Flügels 74a durch die Rotation des Kranzes 4 durch die Erde angetrieben und nach hinten rotiert, und die obere Oberfläche des Flügels 74b wird hinten in Bezug auf die Rotationsrichtung des Kranzes 4 nach oben in Wechselwirkung mit der Kante 72' der Durchtrittsbohrung 72 gebracht. Wenn der Kranz 4 in diesem Zustand weiter rotiert wird, dringt die Grabspitze 75 des Flügels 74a in den Grund ein, da die Grabvorrichtung 74 nicht länger rotiert werden kann. Mit dem Eindringen der Grabvorrichtung 74 in das Erdreich wird die Erde entlang der oberen Oberfläche des Flügels 74a abgegraben, wodurch die Erde auf die obere Oberfläche des Kranzes 4 durch die vordere Hälfte der Durchtrittsbohrung 72 abgeladen wird. Da zu dieser Zeit die hintere Hälfte der Durchtrittsbohrung 72 durch den hinteren Flügel 74b geschlossen ist, kann die ausgegrabene Erde nicht in die Pfahlbohrung zurückkehren. Wenn der Kranz 4 umgekehrt wird, gräbt die Grabspitze 75 des Flügels 74b das Erdreich aus, während der Flügel 74a die hintere Hälfte der Durchtrittsbohrung 72 verschließt, um das Herunterfallen der Erde durch die Durchtrittsbohrung zu verhindern.
Da die obige Folge von Arbeitsschritten wiederholt durchgeführt wird, umgibt der Kranz allmählich einen oberen Endteil des Pfahles P, die Dichtung 14 wird oben auf den Pfahl P aufgesetzt und die Erde wird oben auf dem unteren Flansch 3a gesammelt. Die Erde, die auf dem unteren Flansch 3a gesammelt worden ist, wird durch den Zwischenraum zwischen der Umkleidung 6 und dem äußeren Umfang der Umfangswand 3a des Kranzes nach oben gebracht, um durch eine Entladungsöffnung 2b geführt zu werden, die in dem oberen Flansch 2a am oberen Ende 2 des Kranzes 4 ausgebildet ist.
Dann wird das nach unten gerichtete Eindüsen von Hochdruckwasser von den ersten und zweiten Hochdruckwasserdüseneinheiten 13 und 21 beendet, und Hochdruckwasser mit Schleifpartikel wird von den horizontalen Strahldüsen 17 und 20 eingedüst, während der Kranz in entgegengesetzte Richtungen alternativ gedreht wird. Auf diese Weise wird der alte Pfahl P horizontal von seinem Zentrum und den entgegengesetzten Seiten seines äußeren Umfangs geschnitten. Wenn der alte Pfahl P ausreichend radial geschnitten worden ist, wird das Eindüsen von Hochdruckwasser von den Düsen 17 und 20 beendet, und der äußere Umfang eines Teils P' des alten Pfahls P oberhalb der Schnittstelle d wird fest eingespannt mit den ersten Einspannungen 5a, während der Kranz 4 mit der Umkleidung 6 mit den zweiten Einspannungen 5b durch Aktion der Kolben-Zylinder-Anordnung 8 fest verbunden wird. Dann wird die Umkleidung 6 mit der Maschineneinheit 25 verschwenkt, um den alten Pfahl P an der Schnittstelle d durch Drehen abzutrennen. Der Kranz 4 wird dann zusammen mit dem abgetrennten oberen Endteil P' des Pfahls angehoben, und die auf der oberen Oberfläche des Kranzes 4 gesammelte Erde wird auf der Erdoberfläche abgeladen.
Durch Wiederholung der obigen Folge von Arbeitsschritten wird der alte Pfahl von oben fortschreitend entfernt, und gleichzeitig wird eine Pfahlbohrung mit vergrößertem Durchmesser für einen neu einzutreibenden Pfahl gebildet.
Die Figuren 29 und 30 zeigen eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform hat Grabmittel, die bei einer Pfahlentfernungsvorrichtung mit im wesentlichen derselben Struktur wie der zweiten Ausführungsform vorgesehen sind, ohne daß eine Maschineneinheit benutzt wird. Das untere Ende der Umfangswand 33 des Kranzes 34 hat einen äußeren Flansch 33a, und der Durchmesser des Flansches 33a wird im wesentlichen auf den gleichen Durchmesser D&sub2; eines neuen Pfahls eingestellt.
Wie bei der dritten Ausführungsform ist der Flansch 33a mit einer Vielzahl von Pfahlbohrungsgrabmitteln 71 ausgestattet, die in bestimmten Intervallen angeordnet sind. Jedes Grabmittel 71, wie in den Figuren 27 und 28 gezeigt, schließt eine Grabvorrichtung 74 ein, die rotierbar von einer Haltewelle 73 getragen wird, die radial jede Durchtrittsbohrung 72 durchdringt.
Die selbstdrehenden Mittel, Einspannvorrichtungen und Hochdruckwasserdüseneinheiten, die an dem Kranz 34 vorgesehen sind, haben dieselbe Konstruktion wie bei der zweiten Ausführungsform und werden daher mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird.
Zur Entfernung eines alten und unnötigen Pfahls P, der in das Erdreich eingegraben ist und ebenso zum Ausgraben einer neuen Pfahlinstallationsbohrung an derselben Stelle unter Verwendung dieser Ausführungsform der Pfahlentfernungsvorrichtung 31 wird zuerst der Kranz 34 von einem Kran (nicht dargestellt) durch Drähte 36 getragen und abgesenkt, um den Pfahl P zu umgeben, während er wechselweise in entgegengesetzte Richtungen durch die Stange 65 gedreht wird und Hochdruckwasser nach unten eingedüst wird. Als Ergebnis wird eine vertikale Bohrung h im Zentrum des Pfahls gebildet, und die den alten Pfahl P umgebende Erde wird durch hohen Wasserdruck und Grabmittel ausgegraben, um den Pfahlbohrungsdurchmesser zu vergrößern. Der Kranz 34 wird in das Erdreich eingebracht, um einen oberen Endteil des alten Pfahls P zu umgeben.
Dann wird der Pfahl P radial durch horizontales Eindüsen von Hochdruckwasser vom Zentrum und den entgegengesetzten Seiten des äußeren Umfangs des Pfahls geschnitten. Danach wird der äußere Umfang des Pfahlteils P' oberhalb der Schnittstelle d fest eingespannt mit den ersten Spannvorrichtungen 37, und ein Teil des Pfahls unterhalb der Schnittstelle d wird mit den zweiten Spannvorrichtungen 38 eingespannt. Dann wird die erste Einspannvorrichtung 37 mit den selbstdrehenden Mitteln gedreht, um den Pfahl P an der Schnittstelle d zu trennen. Danach wird der Kranz 4 angehoben, um den abgetrennten oberen Endteil P' des Pfahls zusammen mit der Erde auf dem Flansch 33a und auf dem oberen Ende 32 des Kranzes 34 anzuheben.
Wenn der obere Endteil P' des Pfahls P entfernt worden ist, wird die oben beschriebene Folge von Arbeitsschritten wiederholt durchgeführt, wodurch der alte Pfahl in seiner gesamten Länge entfernt wird und eine Pfahlbohrung mit vergrößertem Durchmesser für die Installation eines neuen Pfahls an derselben Stelle gebildet wird.
Figur 31 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In diesem Falle wird die durch das Ausgraben des Erdreichs produzierte Erde durch Grabmittel 71 ausgegraben, die an dem Kranz 4 angebracht sind, und sie wird nicht auf dem oberen Ende 2 des Kranzes 4 gesammelt, sondern wird augenblicklich durch eine Sandpumpe oder einen Luftförderer (nicht dargestellt) auf der Oberfläche abgeladen. Daher hat bei dieser Ausführungsform das obere Ende 2 denselben Durchmesser wie der äußere Umfang 3, und eine Schlammhebepumpe 76 erstreckt sich oberhalb des Flansches 3a.
Bei dieser Ausführungsform wird die Erde nicht auf dem Kranz 4 gesammelt, so daß es möglich ist, schnell zu arbeiten und den Zeitverbrauch zu reduzieren. Weiterhin kann der Aufbau des Kranzes 4 vereinfacht werden.
Bei dieser Ausführungsform kann nicht nur das Benot-Verfahren unter Verwendung einer Verkleidung eingesetzt werden, sondern es können auch das Erdbohrverfahren und das Umkehrzirkulationsverfahren, die keine Verkleidung benutzen, eingesetzt werden.
Während das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung in Verbindung mit den dargestellten Ausführungsformen beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsformen in keiner Weise beschränkend und können beliebig modifiziert werden, ohne den Umfang der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.
Wie vorgehend beschrieben, wird erfindungsgemäß ein rotierbarer Kranz angesetzt, um ein oberes Endteil eines alten Pfahls, der im Erdreich eingegraben ist, zu umgeben, das den Pfahl umgebende Erdreich wird ausgegraben, um den Pfahlbohrungsdurchmesser, wenn erforderlich zu vergrößern, und ein oberes Endteil des Pfahls wird radial durch Eindüsen von Hochdruckwasser und Drehen abgetrennt. Auf diese Weise kann ein alter Pfahl leicht, effektiv und von oben fortschreitend durch Arbeitsschritte, die auf der Oberfläche durchgeführt werden, entfernt werden. Außerdem kann der Pfahlbohrungsdurchmesser gleichzeitig vergrößert werden. Daher ist es nicht notwendig, eine neue Pfahlbohrung zur Installation eines neuen Pfahls zu graben. Auf diese Weise kann der Bauaufwand vereinfacht werden, und der Zeitverbrauch für die Arbeit kann reduziert werden. Da der alte Pfahl mit eingedüstem Wasser getränkt werden kann, besteht ferner keine Möglichkeit von Lärm- und Vibrationsproblemen, und die Entfernung eines alten Pfahls und die Bildung einer neuen Pfahlbohrung zur Installation eines neuen Pfahls kann gleichzeitig sogar in Wohnvierteln oder städtischen Gegenden durchgeführt werden. Es ist auf diese Weise möglich, das Land effektiv zu nutzen und eine Baustruktur wie geplant aufzubauen, so daß die Erfindung von nützlichem Wert ist.

Claims

1. Verfahren zur Entfernung eines alten Pfahls (P) aus dem Erdreich unter Einschluß der Anwendung von Wasserdüsen, gekennzeichnet durch eine Folge von Schritten, die umfassen:

Positionierung einer zylindrischen Umkleidung (casing) (6), die in ihrem Inneren rotierbar einen eimerförmigen Kranz (4) trägt, oberhalb eines oberen Teils eines alten Pfahls aus armiertem Beton, der entfernt werden soll,

Ausspülen des Erdreichs um den Pfahl herum durch Eindüsen von Wasser unter hohem Druck mittels Strahldüsen (19, 23), die jeweils an dem unteren Teil des Kranzes und der zylindrischen Umkleidung angebracht sind,

Absenken der zylindrischen Umkleidung, wodurch der Kranz innerhalb der Umkleidung den oberen Teil des alten Pfahls umgibt,

Eindüsen von Wasser unter hohem Druck radial vom Zentrum und dem äußeren Umfang des alten Pfahls mittels Strahldüsen (17, 20), die in dem Kranz angeordnet sind,

dadurch Schneiden des alten Pfahls in seinem Mittelteil,

Einspannen eines Teils des alten Pfahls oberhalb des geschnittenen Teils des alten Pfahls mit einer Einspannvorrichtung (5), die in der Umkleidung oder dem Kranz vorgesehen ist, und

Abtrennen und Entfernen des Teils oberhalb des geschnittenen Teils durch Drehung der Umkleidung oder des Kranzes zusammen mit dem oberhalb des geschnittenen Teils eingespannten Teil und Wiederholung der Folge von Schritten, um den Pfahl zu entfernen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Einspannvorrichtung im Kranz vorliegt, und das folgende Schritte umfaßt:

Einspannen des Teils oberhalb des geschnittenen Teils mit der Einspannvorrichtung, die in dem Kranz vorliegt,

Einspannen und Fixieren des Kranzes mit einer weiteren Einspannvorrichtung, die in der Umkleidung vorliegt, und Abtrennen des Teils oberhalb des geschnittenen Teils durch Drehung der Umkleidung.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Schritte umfaßt:

Anordnen der Einspannvorrichtung (5) in dem Kranz (4),

Ansetzen des Kranzes so, daß er den oberen Teil des alten Pfahls umgibt, Einspannen des alten Pfahls mit der Einspannvorrichtung, die in dem Kranz vorliegt, Einspannen des alten Pfahls in einer Position unterhalb derjenigen der Einspannvorrichtung in dem Kranz mit einer weiteren Einspannvorrichtung, die in der Umkleidung vorliegt,

Schneiden des alten Pfahls durch Eindüsen von Wasser unter hohem Druck in einer Position zwischen den beiden Einspannvorrichtungen und Abtrennen des Teils oberhalb der Schnittstelle durch Drehen des Kranzes.

4. Verfahren nach Anspruch 1, das folgende Schritte umfaßt:

Anordnung einer ersten Einspannvorrichtung (37) in einem Kranz (34) in einer oberen Position,

Anordnung einer nicht rotierbaren Einspannvorrichtung (38) in dem Kranz in einer tieferen Position,

Ansetzen des Kranzes, so daß er den oberen Teil des alten Pfahls umgibt,

Einspannen des Pfahls mit der Einspannvorrichtung bzw. der nicht rotierbaren Einspannvorrichtung (38), Eindüsen von Wasser unter hohem Druck in einer Position zwischen den beiden Einspannvorrichtungen, Schneiden des Pfahls hierdurch in dieser Position und Abtrennen des Teils oberhalb der Schnittstelle durch Drehen der Einspannvorrichtung.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Pfahlbohrung mittels Grabvorrichtungen, die an einem unteren Endteil des Kranzes angeordnet sind, durch Drehung des Kranzes vergrößert wird.

6. Vorrichtung zur Entferung eines alten Pfahls mit Klammermitteln zum Ergreifen des Pfahls und Schneidmitteln zum Schneiden des Pfahls, gekennzeichnet durch:

eine zylindrische Umkleidung (6), die oberhalb eines oberen Teils eines alten in das Erdreich eingebetteten Pfahls angeordnet ist, der entfernt werden soll, und

einen rotierbar innerhalb der Umkleidung gehaltenen Kranz (4), der an seinem unteren Ende offen ist und eingerichtet ist, den oberen Teil des alten Pfahls zu umgeben, wenn die zylindrische Umkleidung abgesenkt wird, wobei die Pfahlschneidmittel folgendes umfassen:

Hochdruckwasserstrahldüsen (23, 19) , die an den unteren Teilen der zylindrischen Umkleidung und des Kranzes zum Eindüsen von Wasser unter hohem Druck in radialer Richtung und nach unten in Bezug auf den alten Pfahl angeordnet sind,

erste Hochdruckwasserstrahldüsen (17) , die vom oberen Ende des Kranzes herabhängen und sich durch das Zentrum des Kranzes erstrecken, um Wasser unter hohem Druck seitwärts einzudüsen, und

zweite Hochdruckwasserstrahldüsen (20), die an dem unteren Teil des Kranzes zum Eindüsen von Wasser unter hohem Druck in Richtung auf das Zentrum des Kranzes angeordnet sind,

und wobei die Klammermittel zum Ergreifen des Pfahls eine Einspannvorrichtung (5) aufweisen, die in der Umkleidung oder dem Kranz zum Einspannen eines Teils des alten Pfahls oberhalb eines Teils des alten Pfahls, der durch die Wirkung des Hochdruckwassers geschnitten werden soll, angeordnet ist, und Mittel (25) zum Drehen und Anheben der Einspannvorrichtung umfaßt, die den Teil oberhalb der Schnittstelle einspannt, um hierdurch den genannten Teil des alten Pfahls zu entfernen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (34) eine Einspannvorrichtung (37) zum Einspannen des alten Pfahls und die Umkleidung eine weitere Einspannvorrichtung (38) zum Einspannen des Kranzes aufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (34) die Einspannvorrichtung zum Einspannen des alten Pfahls und Mittel zum Anpressen des Kranzes an die Umkleidung aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz die Einspannvorrichtung (37) an seinem oberen Teil und eine nicht rotierbare Einspannvorrichtung (38) an seinem unteren Teil aufweist, wobei die zweite Hochdruckwasserdüseneinheit (21) zwischen den beiden Einspannvorrichtungen vorliegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (4) an seinem unteren Ende mit einem sich nach außen erstreckenden Flansch (3a) und am Fuß des Flansches mit Grabmitteln (71) zum Ausgraben der den alten Pfahl umgebenden Erde ausgestattet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Durchgang in einer Lücke zwischen der Umkleidung und dem Kranz aufweist, der zu den Grabmitteln hin offen ist, um die ausgegrabene Erde abzupumpen.