DE4228580C1 - Erdbohrer zum Herstellen eines Ortbeton-Verdrängungspfahles - Google Patents
Erdbohrer zum Herstellen eines Ortbeton-VerdrängungspfahlesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Erdbohrer zum Herstellen eines
Ortbeton-Verdrängungspfahles
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
Beim Herstellen von Bohrpfählen aus Ortbeton geschieht es
häufig, daß beim Herstellen des Bohrloches das umgebende
Erdreich vom Erdbohrer aufgelockert wird. Eine Lockerung des
Bodengefüges muß jedoch unbedingt vermieden werden, da sonst
die Wandreibung des das Bohrloch ausfüllenden Ortbetonpfahles
herabgesetzt und die Tragfähigkeit des Pfahles vermindert
wird. Der Hohlraum für den Ortbetonpfahl im Boden wird
deshalb nicht dadurch hergestellt, daß der beim Niederbringen
des Bohrers gelöste Boden zu Tage gefördert wird, sondern der
gelöste Boden wird beim Niederbringen des Bohrers seitlich
und nach oben hin in das anstehende Erdreich verdrängt, wobei
der das Bohrloch umgebende Boden zusätzlich verdichtet wird.
Zum Herstellen von Ortbeton-Verdrängungspfählen ist ein Erdbohrer
der eingangs näher erläuterten Art bekannt (EP-B1-0228138),
dessen Schraubenrippe von der Bohrspitze bis zum
Verdrängungskörper durchläuft und dessen Verdrängungskörper
eine an die Schraubenrippe anschließende Schraubenfläche aufweist,
die sich zunächst spiralförmig bis zum Außendurchmesser
der Schraubenrippe erweitert und dann wieder spiralförmig
auf den Umfang des Schaftes verengt, in diesem oberen
Bereich jedoch einen zur Schraubenrippe gegenläufigen
Drehsinn aufweist.
Dieser bekannte Erdbohrer hat den Nachteil, daß die
durchgehende Schraubenrippe das den Bohrer umgebende Erdreich
beim Niederbringen des Bohrers stark auflockert und nach oben
fördert, wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Bohrers in
Axialrichtung kleiner ist als sie der Steigung der
Schraubenrippe entspricht. Der hoch geförderte Boden wird
dann von den Spiralflächen des Verdrängungskörpers radial
nach außen und von der oberen Spirale auch nach unten
gedrückt. Hierbei tritt aber eine so starke Verdichtung und
eine so bedeutende Erhöhung der Reibung im Bereich des
Verdrängungskörpers ein, daß sich der Bohrer im Boden
festfrißt und nicht tiefer in den Boden eindringen kann, wenn
sein Verdrängungskörper den oberen Horizont der Bodenschicht
erreicht hat, in der der Pfahl niedergebracht werden soll.
Die Länge der herzustellenden Pfähle kann deshalb nicht
größer sein als die Schaftlänge des Bohrers zwischen dessen
Bohrspitze und dem Verdrängungskörper. Eine wirksame
Verdichtung des Bodens wird deshalb mit dem bekannten
Erdbohrer nur in der Nähe der Erdoberfläche erreicht, nicht
aber in tieferen Schichten, wo die durchlaufende
Schraubenrippe eine Lockerung des Bodens bewirkt hat, die vor
dem Ziehen des Bohrers nicht wieder beseitigt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es,
einen Erdbohrer der eingangs näher erläuterten Art zu
schaffen, der in verschiedenen Böden, insbesondere auch in
rolligen Böden und großen Tiefen so niedergebracht und
wieder herausgezogen werden kann, daß eine Auflockerung des
den Pfahl umgebenden Bodens weitgehend vermieden und immer
wieder sofort beseitigt wird.
Diese Aufgabe
löst die Erfindung durch einen Erdbohrer mit den Merkmalen
des Anspruchs 1.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß das beim Bohren von
der Bohrspitze gelöste und zur Seite gedrängte Haufwerk von
der Manschette in den seitlich anstehenden Boden gedrängt
und dort verdichtet wird. Beim Hochziehen des Bohrers, das
mit einer ganz langsamen Drehung des Bohrers um seine
Längsachse durchgeführt wird, glättet die Manschette die
Bohrlochwandung und dichtet sie gleichzeitig gegen den aufsteigenden
Ortbeton ab, der von obenher durch den
rohrförmigen Schaft beim Ziehen des Bohrers in das Bohrloch
eingefüllt wird, während die Bohrspitze am Grund des
Bohrloches zurückbleibt.
Die Manschhette ist zweckmäßig ein mit dem Schaft festverbundener
Metallring, der an seiner unteren Stirnseite mindestens
eine Bodeneintrittsöffnung aufweist. Diese Ausgestaltung hat
den Vorteil, daß ein Teil des von der Bohrspitze gelösten
Bodens in die Schraubengänge der Schraubenrippe eintreten und
den dort gelockerten Boden beim Niederbringen des Bohrers
vermehren und verdichten kann. Gleichzeitig wird hierdurch
der Spitzenwiderstand beim Niederbringen des Bohrers verringert.
In die Bodeneintrittsöffnung der Manschette mündet zweckmäßig
eine Schraubenteilfläche, die von der oberen Stirnseite der
Manschette ausgeht und die sich an die Schraubengänge der
Schraubenrippe anschließen kann. Der gelöste Boden wird dann
ohne weiteres in die Schraubengänge der Rippe geleitet.
Die äußere Umfangsfläche der Manschette kann zylindrisch
sein. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, wenn sich die
äußere Umfangsfläche der Manschette zu deren unterer Stirnseite
hin konisch erweitert. Diese Ausgestaltung hat den
Vorteil, daß im Bereich der Schraubenrippe befindlicher gelockerter
Boden beim Hochziehen des Bohrers leicht an die
konische Umfangsfläche der Manschette gelangt und von dieser
gegen die Bohrlochwandung gedrückt und darin verdichtet wird.
Hiermit wird zugleich eine gute Abdichtung gegen den am
unteren Rand des Bohrers auftretenden Ortbeton erzielt.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Verdrängungskörper
einen sich nach oben erweiternden, glattwandigen, konischen
Teil aufweist, dessen größter Außendurchmesser mindestens
ebenso groß ist wie der Außendurchmesser der Schraubenrippe.
Mit einem solchen kegelstumpfförmigen Verdrängungskörper
gelingt es, den beim Niederbringen des Bohrers gelockerten
Boden zwischen den Schraubengängen nach Außen zu drängen und
zu verdichten, so daß die Bohrlochwandung standfest bleibt.
Da die Umfangsfläche des Verdrängungskörpers glattwandig ist,
gleitet er leicht an der Bohrlochwandung entlang und
ermöglicht so dem Bohrer, auch in größere Tiefen
vorzudringen, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich der
Bohrer beim Verdichten der Bohrlochwandung festfrist.
Wenn der Verdrängungskörper oberhalb seines konischen Teiles
einen an diesen anschließenden, glattwandigen, zylindrischen
Teil aufweist, wird die durch den konischen Teil verdichtete
Bohrlochwandung beim Niederbringen des Bohrers zusätzlich
stabilisiert.
Die lösbare Bohrspitze kann eine im wesentlichen ebene Platte
sein, die an ihrer Unterseite eine sich quer über die Platte
erstreckende Bodenlockerungsleiste aufweist. Eine derartig
gestaltete Bohrspitze ist mit einfachen Mitteln preiswert
herzustellen und kann am Grund des Bohrloches zurückbleiben,
wenn der Bohrer herausgezogen und gleichzeitig das Bohrloch
mit Beton gefüllt wird. Die Bohrspitzenplatte ist zweckmäßig
durch einen Bajonet- oder Klauenverschluß mit dem rohrförmigen
Schaft des Bohrers verbunden. Sie sitzt dann beim Niederbringen
des Bohrers an diesem fest und verschließt dessen untere
Rohröffnung sicher. Andererseits kann sie sich durch eine
geringe Rückdrehung des Bohrerschaftes aus dessen Klauen
lösen, wenn durch den Bohrerschaft von obenher Ortbeton in
das Bohrloch eingefüllt und der Erdbohrer nach oben herausgezogen
werden soll.
Da die Schraubenrippe den Bohrer beim Niederbringen nur
führen, aber das den Bohrerschaft umgebende Erdreich nicht
lockern oder lösen soll, genügen zwei Schraubengänge für die
Schraubenrippe.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachhfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen
bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Beispielen
näher erläutert sind. Es zeigt
Fig. 1 den unteren Teil eines Bohrers nach der Erfindung
in einer ersten Seitenansicht,
Fig. 2 den Erdbohrer nach Fig. 1 in einer um 90° verdrehten
Seitenansicht,
Fig. 3 den Erdbohrer nach den Fig. 1 und 2 mit nach
unten herausgezogener Bohrspitzenplatte in einem diametralen
Längsschnitt,
Fig. 4 eine etwas andere Ausführungsform eines Erdbohrers
nach der Erfindung, der mit einer Bohrspitzenplatte
verschlossen ist in einer der Fig. 3 entsprechenden
Darstellung,
Fig. 5 den Gegenstand der Fig. 3 in einer Untersicht
und
Fig. 6 die Untersicht auf eine Bohrspitzenplatte in
einer etwas anderen Ausführungsform.
In den Zeichnungen ist mit 10 das untere Ende eines Erdbohrers
bezeichnet, der zum Herstellen eines Ortbeton-Verdrängungspfahles
verwendet wird. Der Erdbohrer 10 besteht aus
einem zylindrischen, rohrförmigen Schaft 11 , der an seinem
unteren Ende eine Bohrspitze 12 trägt, die den zylindrischen
Innenraum 13 des Bohrers 10 verschließt und mit einem nicht
näher dargestellten Klauenverschluß am unteren Ende des
Schaftes 11 lösbar befestigt ist. Die Bohrspitze 12 besteht
aus einer im wesentlichen ebenen Platte 14, die an ihrer
Unterseite eine sich quer über die Platte 14 ersteckende
Bodenlockerungsleiste 15 trägt, die bei dem in Fig. 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel eine gerade Leiste ist und bei
dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel nach einem S
geformt ist.
Der Schaft 11 des Erdbohrers 10 trägt auf seinem Außenumfang
eine Schraubenrippe 16, die bei den dargestellten
Ausführungsbeispielen nur zwei Schraubengänge 17 und 18 hat,
aber auch noch mit mehr Schraubengängen ausgeführt sein kann.
Die Schraubenrippe ist in Form eines schmalen Stahlbandes auf
die äußere Umfangsfläche 19 des Schaftes 11 aufgeschweißt und
so ausgebildet, daß die Steigung des oberen Schraubenganges
18 größer ist als die Steigung des unteren Schraubenganges.
Der obere Schraubengang 18 endet an einem Verdrängungskörper
20, der im Abstand vom unteren Ende 11a des Schaftes 11
angeordnet ist, diesen konzentrisch umgibt und auch mit dem
Schaft aus einem Stück hergestellt sein kann. Der
Verdrängungskörper besteht aus einem sich nach obenhin
erweiternden, glattwandigen konischen Teil 21 und aus einem
glattwandigen zylindrischen Teil 22, dessen Außendurchmesser
D ebenso groß ist wie der Außendurchmesser S der Schraubenrippe
16 .
An seinem unteren Ende 11a trägt der Schaft 11 des Erdbohrers
10 eine Manschette 23 aus Stahl, die auf den Schaft des
Rohres aufgeschweißt ist, aber auch mit diesem aus einem
Stück bestehen kann. Der größte Außendurchmesser M der Manschette
23 ist ebenso groß wie der Außendurchmesser S der
Schraubenrippe und die axiale Länge L der Manschette 23 ist
größer als die axiale Dicke a der Schraubenrippe 16.
Wenn bei einer anderen Ausführungsform die Schraubenrippe
eine größere axiale Dicke hat und die einzelnen Schraubengänge
nur einen geringen Abstand voneinander haben, soll die
axiale Länge L größer sein als der kleinste Abstand zwischen
zwei Schraubengängen der Rippe. Eine solche Ausführungsform
ist in den Zeichnungen jedoch nicht dargestellt.
Wie aus den Fig. 1 bis 5 hervorgeht, hat die Manschette
23 an ihrer unteren Stirnseite 24 zwei vorspringende Klauen
25, die zum Auflockern des Bodens beim Niederbringen des
Bohrers dienen. Die Manschette 23 hat an ihrer unteren Stirnseite
24 ferner mindestens eine Bodeneintrittsöffnung 26, in
die eine Schraubenteilfläche 27 mündet, die von der oberen
Stirnseite 28 der Manschette 23 ausgeht und an die sich der
untere Schraubengang 17 der Schraubenrippe 16 nach obenhin
anschließt.
Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsform
hat die Manschette 23 eine zylindrische größere
Umfangsfläche. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 dagegen
ist die äußere Umfangsfläche 30 der Manschette 23 derart
konisch, daß sie sich zur unteren Stirnseite 24 hin
erweitert. Man erkennt aus Fig. 4, daß der größte
Außendurchmesser M an der unteren Stirnseite der Manschette
23 größer ist als der Außendurchmesser S der Schraubenrippe
16, die dem Außendurchmesser an der oberen Stirnseite 28 der
Manschette 23 entspricht.
Die Wirkungsweise des dargestellten und beschriebenen
Erdbohrers ist folgende:
Beim Niederbringen des Erdbohrers 10 ins Erdreich wird der
Bohrer in Richtung des Pfeiles 31 unter Druck axial verschoben
und zugleich in Richtung des Pfeiles 32 in Umfangsrichtung
im Uhrzeigersinn langsam gedreht. Die Klauen 25 an der
unteren Stirnseite 24 der Manschette 23 und die Bodenlockerungsleiste
15 an der Bohrspitzenplatte 12 lockern und lösen
hierbei das Erdreich unter der Bohrspitze. Ein Teil dieses
gelösten Erdreiches wandert über die Schraubenteilfläche 27
zwischen die Schraubengänge 17 und von dort weiter zwischen
die Schraubengänge 18 der Schraubenrippe 16. Die gelöste Erde
gelangt dann in den Bereich des konischen Teiles 21 des
Verdrängungskörpers 20, der mit dem Bohrer abwärts wandert
und das in seinen Bereich gelangende Erdreich nach Außen
gegen die Bohrlochwandung preßt und dort verdichtet.
Der zylindrische Teil 22 glättet dann die verdichtete Bohrlochwandung
und führt den Bohrer im Bohrloch.
Ein weiterer Teil des an der unteren Stirnseite der
Bodenspitze gelockerten Bodens wird nach außen gedrängt und
von der äußeren Umfangsfläche 29 der Manschette 23 gegen die
Bohrlochwandung gedrängt.
Sobald der Erdbohrer 10 die gewünschte Tiefe erreicht hat,
wird durch eine kurze Drehung entgegen dem durch den Pfeil
32 dargestellten Uhrzeigersinn der Bajonetverschluß zwischen
dem unteren Schaftende und der Bohrspitzenplatte 12 gelöst.
Nachdem in den Innenraum 13 des Schaftes 11 eine geeignete
Pfahlbewehrung eingebracht wurde, wird in diesen Innenraum
13 Frischbeton eingefüllt und der Erdbohrer 10 langsam in
Richtung des Pfeiles 32 hochgezogen, wobei der Erdbohrer in
Richtung des Pfeiles 32 sehr langsam gedreht wird. Der
Frischbeton tritt hierbei am unteren Ende des rohrförmigen
Schaftes 11 aus und steigt im Bohrloch hoch, wobei die Bohrlochwandung
durch die Manschette 23 gegen den Frischbeton
abgedichtet wird. Zugleich glättet die Manschette 29 die
Bohrlochwandung und verdichtet das durch die Schraubengänge
17 und 18 der Schraubenrippe 16 noch gelockerte Erdreich im
Bereich der Bohrlochwandung. Hierbei wird eine besonders gute
Verdichtung dann erreicht, wenn die Manschette 23 eine in
Fig. 4 gezeigte konische äußere Umfangsfläche 30 hat.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind mehrere
Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Wie bereits erwähnt, können auch mehr
als zwei Schraubengänge vorgesehen sein und es kann sich auch
als zweckmäßig erweisen, alle Schraubengänge der Schraubenrippe
mit der gleichen Steigung auszuführen. Ferner ist es
auch möglich, die Manschette am unteren Ende des rohrförmigen
Schaftes geschlossen auszuführen und ihr eine in Axialrichtung
ballige Umfangsfläche zu geben, so daß der Bohrer leichter
ins Erdreich eindringt und sowohl beim Niederbringen als
auch beim Ziehen des Bohrers eine Verdichtung des Erdreiches
der Bohrlochwandung bewirkt. Es ist auch möglich, beim Ziehen
des Bohrers diesen rückwärts, d. h. entgegen dem durch Pfeil
32 dargestellten Uhrzeigersinn zu drehen oder durch langsames
Hin- und Herdrehen des Bohrers dessen Herausziehen aus
dem Bohrloch zu erleichtern.
Claims (10)
1. Erdbohrer zum Herstellen eines Ortbeton-Verdrängungspfahles,
mit einem rohrförmigen Schaft, der an seinem unteren
Ende eine lösbare Bohrspitze und im Abstand vom unteren
Ende einen den Schaft konzentrisch umgebenden Verdrängungskörper
aufweist und wobei zwischen Bohrspitze und
Verdrängungskörper auf dem Außenumfang des Schaftes
mindestens eine Schraubenrippe angeordnet ist, welche den
Schaft mindestens teilweise umgibt, dadurch
gekennzeichnet, daß am unteren Ende des
Schaftes (11) eine Manschette (23) angeordnet ist, deren
Außendurchmesser (M) mindestens ebenso groß ist wie der
Außendurchmesser (S) der Schraubenrippe (16) und deren
axiale Länge (L) größer ist als die axiale Dicke (a) der
Schraubenrippe (16) oder der kleinste Abstand
zwischen zwei Schraubengängen (17, 18) der Rippe (16).
2. Erdbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Manschette (23) ein mit
dem Schaft (11) fest verbundener Metallring ist, der
an seiner unteren Stirnseite (24) mindestens eine
Bodeneintrittsöffnung (26) aufweist.
3. Erdbohrer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Bodeneintrittsöffnung
(26) der Manschette (23) eine Schraubenteilfläche
(27) mündet, die von der oberen Stirnseite (28)
der Manschette (23) ausgeht.
4. Erdbohrer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche
(29) der Manschette (23) zylindrisch ist.
5. Erdbohrer nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch
gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche
(30) der Manschette (23) sich zu deren unterer
Stirnseite (24) hin konisch erweitert.
6. Erdbohrer nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper
(20) einen sich nach oben erweiternden, glattwandigen,
konischen Teil (21) aufweist, dessen größter Außendurchmesser
(D) mindestens ebenso groß ist wie der Außendurchmesser
(S) der Schraubenrippe (16).
7. Erdbohrer nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper
(20) oberhalb seines konischen Teiles (21) einen an
diesen anschließenden, glattwandigen, zylindrischen Teil
(22) aufweist.
8. Erdbohrer nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch
gekennzeichnet, daß die lösbare Bohrspitze
(12) eine im wesentlichen ebene Platte (14) ist, die an ihrer
Unterseite eine sich quer über die Platte (14) erstreckende
Bodenlockerungsleiste (15) aufweist.
9. Erdbohrer nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrspitzenplatte (14)
durch einen Bajonett- oder Klauenverschluß mit dem rohrförmigen
Schaft (11) des Bohrers (10) verbunden ist.
10. Erdbohrer nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schraubenrippe (16)
nur zwei Schraubengänge (17. 18) aufweist und an die Schraubenteilfläche
(27) der Manschette (23) anschließt.
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