DE3913313A1 - Vorrichtung zum einbringen starrer bauelemente in das erdreich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Einbringen von Trägern und sonstigen Kon­ struktionen in den Baugrund zum vorübergehenden oder bleibenden, horizontalen und/oder vertikalen Lastabtrag für die Herstellung und/oder Lage­ sicherung von Bauwerken wird im Rahmen des Spezieltiefbaus nach verschiedenen Verfahren durchgeführt.

Das klassische Verfahren: Einbringen von Trägern oder Spundwänden für Baugruben oder Pfählen für Gründungen durch Rammen (Schlagen) wird im innerstädtischen Bereich und bei vorhandenen Leitungstrassen und Nachbarbebauung wegen der damit verbundenen Lärmentwicklung, Er­ schütterungen und möglichen Schäden durch Setzungen des Baugrundes durch andere Verfahren ersetzt.

Neben dem Rammverfahren werden je nach Eignung des anstehenden Bodens auch Bohrverfahren zum Einbringen von Konstruktionen in den Bau­ grund eingesetzt. Hierbei arbeitet man mit unverrohrten Bohrungen, soweit der Boden hinreichend standsicher ist, und mit ver­ rohrten Bohrungen bei lockeren Böden und bei Arbeiten im Grundwasser.

Das verbleibende Bohrrohr wird in den Boden gedrückt und zur Überwindung der Reibung gedreht. Der Boden im Rohr wird mit Greifern oder Schnecken ausgehoben.

Bei geeigneten Böden kann die Bohrung durch Stützflüssigkeiten, die beim Ziehen des Gestänges oder der Schnecke über einen Hohl­ raum im Gestänge eingebracht wird, gehalten werden.

Durch die Verwendung von Tonzement-Wasser- Gemischen kann erreicht werden, daß die Stütz­ flüssigkeit abbindet, d.h. erhärtet.

Parallel hierzu wurden Vibrationsbäre ent­ wickelt, die mit gegeneinander rotierenden exzentrisch gelagerten Gewichten Längs­ schwingungen erzeugen.

Unterstützt durch statische Auflast wird durch die Schwingungen die Mantelreibung herabgesetzt und die Verdrängung des Bodens an der Spitze des einzuvibrierenden Bauelementes (Stahlträger, -rohre, Spundwände etc.) erreicht.

Eine Kombination der Verfahrensschritte Bohren, Vibration und eventuell Erhärten des Stützkörpers erfüllt in vielen Fällen am ehesten die Forderung nach minimaler Beeinträchtigung des Umfeldes und günstigem Tragverhalten des Bauelementes.

Dies ist bisher nur erreichbar mit zwei mit Mäklern ausgerüsteten Trägergeräten, die jeweils mit einem Bohrgerät und einem Vibrations­ bär ausgerüstet sind; oder bei Vorhandensein nur eines Trägergerätes mit einem Mäkler müssen Bohrgerät und Vibrationsbär jeweils ausgewechselt, d.h. zeit- und arbeitsaufwendig an- und abgebaut werden.

Bodenverunreinigungen durch Hydrauliköl beim Umbau der Anschlüsse sind zudem nicht auszuschließen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannte Vorrichtung zum Einbringen starrer Bauelemente in das Erdreich mit einem Hydraulikbagger mit Mäkler für einen Vibrationsbär und mit einer Bohreinrichtung, in der Weise zu verbessern, daß der umständ­ liche Wechsel dieser Arbeitsgeräte entfällt und zudem jedes der beiden Arbeitsgeräte jederzeit einsatzbereit ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildun­ gen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Dadurch, daß sowohl die Bohreinrichtung als auch der Vibrationsbär gleichzeitig am Mäkler angeordnet und wahlweise einzeln antreibbar sind, ist die Vorrichtung stets in der Lage, je nach Bedarf entweder ein Loch in das Erdreich zu bohren und gegebenenfalls mit einer abbindbaren Suspension zu verfüllen oder zum Beispiel einen Stahl­ träger in die noch nicht abgebundene Suspension einzutreiben. Die Arbeitsweise kann somit derart erfolgen, daß unmittelbar nach dem Bohren und Verfüllen eines Loches der Stahlträger in die Suspension eingetrieben wird, ohne daß eine Umrüstung der verwendeten Vorrichtung erforderlich ist.

Die Bohreinrichtung und der Vibrationsbär sind vorzugsweise hydraulisch antreibbar und es ist eine Umschalteinrichtung für die Zuführung der Hydraulikflüssigkeit zur Bohreinrichtung oder zum Vibrationsbär vorge­ sehen. Es ist somit nur ein Hydraulikaggregat erforderlich, das entweder mit der Bohrein­ richtung oder mit dem Vibrationsbär verbunden ist, wobei die Umschaltung ohne jeden zeit­ lichen Aufwand erfolgt.

Die Bohreinrichtung ist zweckmäßig direkt am Schlitten des Mäklers angeordnet. Hierdurch wird vermieden, daß die Bohreinrichtung den von dem Vibrationsbär ausgehenden Schwingungen unmittelbar ausgesetzt ist.

An die Bohreinrichtung ist vorteilhaft eine kardanische Aufhängung für den Bohrer mit einem Schwenkbereich von 180° angesetzt. Dies erlaubt die Verwendung einstückiger Bohrer bis zu einer Länge, die der maximalen Höhe der am Mäkler verstellbaren Bohreinrichtung entspricht.

Weiterhin ist zwischen der Aufhängung und dem mit einem axial verlaufenden Innenhohlraum versehenen Bohrer vorzugsweise ein Einfüll­ abschnitt vorgesehen, der ein einen mit dem Innenhohlraum des Bohrers verbundenen Innen­ hohlraum aufweisendes Innenrohr mit radialen Durchbrüchen enthält, das zumindest im Bereich der Durchbrüche unter Bildung eines nach außen abgedichteten Zwischenraumes von einer gegen Drehung sicherbaren Manschette umgeben ist, die mit einem Anschluß für die Zuführung von Beton oder anderen fließfähigen Materialien zum Zwischenraum versehen ist. Die Zuführung der Suspension kann auf diese Weise auch bei sich drehendem Bohrer erfolgen, wobei die Suspension beim Niederbringen der Bohrung auch als Spülhilfe dienen und das Verfüllen des Bohrloches beim Herausziehen des Bohrers erfolgen kann, so daß die Suspension gleich­ zeitig als Stützflüssigkeit ein Einstürzen der Lochwandung verhindert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teil des Mäklers mit der daran befestigten Kombination aus Vibrationsbär und Bohrein­ richtung in der Seitenansicht,

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in der Vorderansicht,

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 1 in der Draufsicht,

Fig. 4 den Einfüllabschnitt zwischen dem Bohrer und dessen Aufhängung in senkrechter Schnittdarstellung,

Fig. 5 den Einfüllabschnitt nach Fig. 4 in horizontaler Schnittdarstellung entlang der Linie V-V, und

Fig. 6 den Einfüllabschnitt nach Fig. 4 in der Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt einen an einem Hydraulikbagger befestigten Mäkler 1, an dem ein Vibrationsbär 2 und eine Bohreinrichtung 3 in der Weise angebracht sind, daß sie gemeinsam in der Höhe verstellbar sind. Der Mäkler 1 besitzt vorzugs­ weise einen kombinierten starren und teleskopier­ baren Führungsmast, so daß der Vibrationsbär 2 und die Bohreinrichtung 3 in eine relativ große Höhe gefahren werden können.

Die Kombination aus Vibrationsbär 2 und Bohreinrichtung 3 wird durch gemeinsame Führungselemente 4 in Längsrichtung des Mäklers 1 geführt. An den Führungselementen 4 sind Verbindungslaschen 5 befestigt, durch die den Vibrationsbär 2 tragende Zapfen 6 und 7 geführt sind.

Der hydraulisch angetriebene Vibrationsbär 2 ist in bekannter Weise mit exzentrisch ge­ lagerten Gewichten ausgebildet, die gegeneinander rotieren und hierdurch Längsschwingungen erzeugen. Auf der Unterseite ist eine hydraulische Klemmvorrichtung 8 vorgesehen, in der die einzuvibrierenden Stahlprofile oder sonstigen Bauelemente (Spundwände, Rohre) festgehalten werden.

Die Bohreinrichtung 3 wird von zwei an dem Vibrationsbär 2 auf gegenüberliegenden Seiten vorbeigeführten Stützplatten 9 getragen, die ihrerseits jeweils an den Führungselementen 4 befestigt sind. Die sich zur Bohreinrichtung 3 hin verjüngenden Stützplatten 9 sind am verjüngten Ende nach innen umgebogen. Eine die Stützplatten 9 verbindende Querwand 10 dient zur Versteifung und ebenso wie die Stützplatten 9 zur Befestigung der Bohr­ einrichtung 3.

Der Vibrationsbär 2 und die Bohreinrichtung 3 sind somit im wesentlichen unabhängig voneinander am Schlitten des Mäklers 1 befestigt. Eine etwaige Übertragung von Schwingungen des Vibrationsbärs 2 auf die Bohreinrichtung 3 über die Zapfen 6 und 7, die Verbindungslaschen 5, die Führungselemente 4 und die Stützplatten 9 ist vernachlässigbar gering.

In dem Hydraulikbagger befindet sich ein Hydraulikmotor, der sowohl für den Antrieb des Vibrationsbärs 2 als auch der Bohrein­ richtung 3 vorgesehen ist. Da diese beiden Arbeitsgeräte nie gleichzeitig eingesetzt werden, ist das Hydrauliksystem so ausge­ bildet, daß der Hydraulikmotor über fest installierte Leitungen und eine Umschaltein­ richtung entweder mit dem Vibrationsbär 2 oder mit der Bohreinrichtung 3 verbunden ist. Derartige Hydrauliksysteme sind bekannt und daher aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

In Fig. 1 ist an die Ausgangswelle der Bohr­ einrichtung 3 ein Bohrgestänge mit einer kardanischen Aufhängung 11 angesetzt, die einen Schwenkbereich von 180° aufweist. Hier­ durch ist es möglich, daß eine waagerecht liegende Bohrschnecke mit der senkrecht ange­ ordneten Bohreinrichtung 3 verbunden werden kann. Die Länge der Bohrschnecke wird durch diesen Montagevorgang somit nicht beschränkt, so daß einstückige Bohrschnecken verwendet werden können, deren Länge nur durch die Höhe des ausgefahrenen Mäklers begrenzt ist.

An die Aufhängung 11 ist über ein Wellenstück 12 ein Einfüllabschnitt 13 für Betone oder andere fließfähige Materialien angeschlossen, über den diese in den axialen Innenhohlraum der darunter angeordneten Bohrschnecke 14 eingebracht werden können. Der Einfüll­ abschnitt 13 ist in den Fig. 4 bis 6 näher dargestellt. Er besitzt ein Innen­ rohr 15, das im in Axialrichtung mittleren Bereich mit vier in Umfangsrichtung gleich­ mäßig verteilten radialen Durchbrüchen 16 versehen ist. Das Innenrohr 15 ist über den die Durchbrüche 16 enthaltenden Bereich von einer Manschette 17 umgeben. Diese ist in einem oberen und einem unteren Gleitlager 18 bzw. 19 auf dem Innenrohr 15 gegenüber diesem drehbar gelagert. Jeweils eine obere und eine untere umlaufende Dichtung 20 bzw. 21 dienen zur Abdichtung des zwischen dem Innen­ rohr 15 und der Manschette 17 gebildeten Raumes gegenüber der Umgebung. Die Manschette 17 ist mit einem rohrförmigen Anschlußstück 22 versehen, über das Betone oder andere fließfähige Materialien zugeführt werden können. Durch eine nicht gezeigte, beispielsweise an der Bohreinrichtung befestigte teleskopier­ bare Arretierung kann die Manschette 17 mit dem Anschlußstück 22 gegen Drehung gesichert werden, so daß beim Betrieb des Bohrers zwischen diesen und dem sich drehenden Innenrohr 15 eine Relativbewegung auftritt. Die Manschette 17 ist, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, in Axialrichtung geteilt und wird zum Beispiel durch Schraubverbindungen zusammengehalten, so daß sie zu Reinigungszwecken leicht zerlegt werden kann.

Im Betrieb kann somit auch bei sich drehender Bohrschnecke 14 Beton oder ein anderes fließfähiges Material über das in Drehrichtung feststehende Anschlußstück 22, den ringförmigen Zwischen­ raum zwischen der Manschette 17 und dem Innenrohr 15, die Durchbrüche 16 und den Innenhohlraum des Innenrohrs 15 in den axialen Innenhohlraum der Bohrschnecke 14 eingepumpt werden.

Am unteren Ende der Bohrschnecke 14 befindet sich ein Innensechskant, in den eine teleskopier­ bare Bohrspitze eingepaßt ist.

Beim Hochziehen der Bohrschnecke 14 wird die Bohrspitze einige Zentimeter aus dem Innen­ sechskant gedrückt und gibt einen Teil des Querschnittes für den Austritt des Betons frei.

Nach dem Niederbringen der Bohrung kann die Bohrschnecke 14 stetig nach oben gezogen werden, wobei gleichzeitig der unter der Bohrschnecke 14 freigewordene Raum im Bohrloch mit Beton verfüllt wird.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Einbringen starrer Bau­ elemente in das Erdreich mit einem Hydraulikbagger mit Mäkler für einen Vibrationsbär und mit einer Bohr­ einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Bohreinrichtung (3) als auch der Vibrationsbär (2) gleichzeitig am Mäkler (1) angeordnet und wahlweise einzeln antreibbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohreinrichtung (3) und der Vibrationsbär (2) hydraulisch antreibbar sind und eine Umschalteinrichtung für die Zuführung der Hydraulikflüssigkeit zur Bohreinrichtung (3) oder zum Vibrations­ bär (2) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohreinrichtung (3) und der Vibrationsbär (2) jeweils direkt am Mäkler (1) befestigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (9) für die Bohreinrichtung (3) den Vibrationsbär (2) umgreift und am Schlitten (4) des Mäklers (1) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Bohr­ einrichtung (3) eine kardanische Auf­ hängung (11) für den Bohrer (14) mit einem Schwenkbereich von 180° angesetzt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Aufhängung (11) und dem Bohrgestänge eine Drehdurchführung zur Leitung von pumpfähigen Materialien bei drehendem Bohrer (14) in dessen Axialhohlraum angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen der Aufhängung (11) und dem mit einem axial verlaufenden Innenhohlraum versehenen Bohrer (14) ein Einfüllabschnitt (13) vorgesehen ist, der ein einen mit dem Innenhohlraum des Bohrers (14) verbundenen Innenhohlraum aufweisendes Innenrohr (15) mit radialen Durchbrüchen (16) enthält, das zumindest im Bereich der Durchbrüche (16) unter Bildung eines nach außen abgedichteten Zwischenraumes von einer gegen Drehung sicherbaren Manschette (17) umgeben ist, die mit einem Anschluß (22) für die Zu­ führung von fließfähigen Materialien zum Zwischenraum versehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (17) in Umfangsrichtung gleitend auf dem Innenrohr (15) gelagert ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Manschette (17) und dem Innenrohr (15) jeweils oberhalb und unterhalb der Durchbrüche (16) in Umfangsrichtung umlaufende geschlossene Dichtungen (20, 21) angeordnet sind.