DE60102255T2

DE60102255T2 - Einrichtung zur Herstellung von Bohrpfählen

Info

Publication number: DE60102255T2
Application number: DE60102255T
Authority: DE
Inventors: David Sherwood
Original assignee: Compagnie du Sol SARL
Current assignee: Compagnie du Sol SARL
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2001-04-10
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2021-04-11
Also published as: HUP0101483A2; UA74136C2; FR2807455B1; HK1040748A1; HU0101483D0; HU224376B1; HK1040748B; EP1146173A1; US20010032741A1; SK287449B6; SK4872001A3; ATE261516T1; DE60102255D1; FR2807455A1; RU2261305C2; ES2217097T3; EP1146173B1; US6478512B2

Description

Die vorliegende Erfindung hat eine Maschine des Typs Stangenbohrer zum Herstellen von Bohrpfählen zum Ziel.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Maschine, die gleichzeitig ermöglicht, eine zylindrische Vertiefung in den Boden zu bohren und diese Vertiefung mit Hilfe von Vergießmasse oder Beton zu füllen, um schließlich einen Ortspfahl in dem ausgeschachteten Boden zu erhalten.
In der beiliegenden 1 ist eine Bohrmaschine vom Typ Stangenbohrer zum Herstellen von Ortspfählen dargestellt. Diese Maschine weist eine vorzugsweise auf Raupenketten 12 angebrachte Plattform 10 auf, an der ein Führungsmast 14 angelenkt ist, der in Arbeitsposition senkrecht steht. Der Mast 14 trägt an einer seiner Seiten vertikale Führungsschienen 16, um einen Wagen 18 verschieblich zu führen. Dieser Wagen 18 trägt einen Kopf zum In-Rotation-Versetzen 20, der mit einem von einer hohlen Seele 24 gebildeten Hohlbohrer 22 und wenigstens einer schraubenförmigen Schaufel 26 zusammenwirkt. Der Kopf zum In-Rotation-Versetzen 20 dient dazu, den Stangenbohrer 22 in Rotation zu versetzen, wodurch dieser durch Schrauben in den Boden eingetrieben wird und folglich Bohrschächte hergestellt werden. Da der Stangenbohrer 22 hohl ist, ist es nach dem Bohren des Schachts möglich, Vergießmasse oder Beton in diesen einzuspritzen, um den Pfahl in dem Maße herzustellen, wie der Stangenbohrer aus dem Schacht herausgezogen wird.
Sowohl aus Gründen des Platzbedarfs während des Bewegens der Maschine als auch aus konstruktionstechnischen Gründen sind die Höhe des Mastes 14 und die Höhe H des Stangenbohrers 22 stets auf einen Wert in der Größenordnung von 20 Metern begrenzt. Nun ist es aber bei einigen Baustellen wünschenswert, Ortspfähle bohren und herstellen zu können, deren Tiefe in der Größenordnung von 25 Metern liegt.
Um die Herstellung derartiger Pfähle zu ermöglichen, wurde bereits vorgeschlagen, an den oberen Teil des Stangenbohrers 22 ein Verlängerungsrohr 28, welches nachfolgend als Kelly bezeichnet wird, anzubringen. Der Kelly 28 der Länge h ist mit dem oberen Ende des Stangenbohrers dreh- und verschiebefest verbunden, und das obere Ende 28b des Kelly 28 ist über eine Drehverbindung 30 an eine Betonversorgungsleitung 32 angeschlossen. Man versteht, daß auf diese Weise die Tiefe des herstellbaren Pfahls gleich N + h beträgt, was eine Tiefe in der Größenordnung von 25 Metern ergibt. Es sei präzisiert, daß der Kopf zum In-Rotation-Versetzen 20 sowohl mit der Seele 24 des Stangenbohrers als auch mit dem Kelly 28 zusammenwirken kann.
Ein bedeutender Nachteil eines solchen Systems besteht in der Art und Weise, auf die der Beton in die Bohrung zur Herstellung des Pfahls eingebracht wird. Der Beton tritt unmittelbar an dem offenen unteren Ende 24a der hohlen Seele des Stangenbohrers aus. Das Bewegen dieses unteren Endes 24a mit Hilfe des Wagens 18 ist heikel, und es besteht die Gefahr, daß sich dieses untere Ende oberhalb des den Bohrschacht entsprechend füllenden Betons wieder findet. Diese Unregelmäßigkeit wird begleitet von dem Risiko eines örtlich begrenzten Rutschens des Bodens, in den der Schacht soeben gebohrt wurde, und einer sehr signifikanten Verschlechterung des mechanischen Widerstands des Pfahls, der auf diese Weise hergestellt wird.
Außerdem ist aus dem französischen Patent 2 566 813 auf den Namen von Solétanche eine Maschine zum Bohren mittels Stangenbohrer bekannt, die ermöglicht, den oben genannten Nachteil zu vermeiden. Dieser Stangenbohrer mit hohler Seele ist mit einem Rohr ausgestattet, das in der hohlen Seele des Stangenbohrers verschiebbar angebracht ist, wobei dieses Rohr meist als Tauchrohr bezeichnet wird. Dieses Rohr ist während des Bohrens des Schachts in dem Stangenbohrer eingezogen, und sein unteres Ende wird bewegt, um am unteren Ende des Stangenbohrers vorzuspringen, wenn dieser nach oben bewegt wird, um das Einspritzen des Betons in den Bohrschacht zu ermöglichen. Diese Technik ermöglicht, die gute Qualität des hergestellten Pfahls und vor allem die Kontinuität des Einspritzens des Betons über die gesamte Höhe der Bohrung zu gewährleisten.
Man versteht, daß ein tatsächlicher Bedarf besteht, eine Maschine zum Bohren mittels Stangenbohrer für die Herstellung von Ortspfählen zur Verfügung zu haben, die sowohl die Herstellung von Pfählen von größerer Tiefe als auch den Erhalt von Pfählen hoher Qualität ermöglicht, die insbesondere eine hohe Regelmäßigkeit ihrer Betonstruktur aufweisen.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine solche Bohrmaschine zu liefern, die gleichzeitig diesen beiden Anforderungen gerecht wird.
Zur Erreichung dieses Ziels weist die Bohrmaschine zum Herstellen von Bohrpfählen gemäß der Erfindung folgendes auf:

– Mittel zum vertikalen Führen;
– einen Kopf zum In-Rotation-Versetzen, welcher gegenüber den Mitteln zum vertikalen Führen beweglich ist;
– einen Stangenbohrer, der eine hohle Seele und wenigstens eine schraubenförmige Schaufel aufweist, wobei die Seele ein oberes Ende und ein unteres offenes Ende aufweist;
– ein Verlängerungsrohr, dessen unteres Ende mit dem oberen Ende der Seele des Stangenbohrers fest verbunden ist, wobei der Kopf zum In-Rotation-Versetzen mit dem Verlängerungsrohr zusammenwirkt, um die Einheit bestehend aus Stangenbohrer und Verlängerungsrohr in Rotation zu versetzen;
– ein Tauchrohr, welches in der hohlen Seele des Stangenbohrers und dem Verlängerungsrohr verschiebbar angeordnet ist, wobei das Tauchrohr ein oberes Ende, das an eine Betonversorgungsleitung angeschlossen ist, sowie ein mit Öffnungen versehenes unteres Ende aufweist;
– einen Zylinder bildende Mittel, die einen ringförmigen Körper aufweisen, welcher das Tauchrohr umgibt und verschiebefest mit dem oberen Ende des Verlängerungsrohres verbunden ist, sowie einen ringförmigen beweglichen Teil, welcher das Tauchrohr umgibt und verschiebefest mit dem oberen Ende des Tauchrohres verbunden ist; und
– Mittel zum Steuern der einen Zylinder bildenden Mittel, wodurch die Relativposition des unteren Endes des Tauchrohres gegenüber der Position des unteren Endes der Seele des Stangenbohrers zwischen einer ersten Position, in welcher das untere Ende des Tauchrohres gegenüber dem unteren Ende der Seele des Stangenbohrers zurückspringt, und einer zweiten Position, in der die Öffnungen des Tauchrohres sich außerhalb der Seele des Stangenbohrers befinden, verändert werden kann.

Man versteht, daß dank der Tatsache, daß die hohle Seele des Stangenbohrers durch ein Verlängerungsrohr oder Kelly verlängert ist, Pfähle mit einer im Wesentlichen um die Länge des Kelly vergrößerten Tiefe ausgebildet werden können. Es ist ebenfalls ersichtlich, daß das Anbringen eines beweglichen Tauchrohres in der Einheit bestehend aus hohler Seele des Stangenbohrers und Kelly ermöglicht, von allen Vorteilen eines Tauchrohres bezüglich der Beherrschung des Einspritzens des Betons oder der Vergießmasse in den Bohrschacht, um den Pfahl zu erhalten, zu profitieren.
Außerdem ist es dank des Vorhandenseins des ringförmigen Zylinders möglich, die Position des unteren Endes des Tauchrohres gegenüber dem unteren Ende der hohlen Seele des Stangenbohrers präzise zu kontrollieren, wodurch es möglich ist, trotz des Vorhandenseins des Kelly eine hohe Qualität des Einspritzens des Betons in den Bohrschacht entsprechend der Aufwärtsbewegung des Stangenbohrers und des Kelly zu erzielen. Des Weiteren kann mit Hilfe des Einsatzes eines ringförmigen, das Tauchrohr umgebenden Zylinders vermieden werden, daß es zwischen dem Tauchrohr einerseits und dem Kelly und dem Stangenbohrer andererseits zu einem Achsversatz kommt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen der Erfindung, die als nicht einschränkende Beispiele gegeben sind, besser hervorgehen. Die Beschreibung nimmt Bezug auf die beiliegenden Figuren, in denen:
1, die bereits beschrieben wurde, eine bekannte Maschine zum Herstellen von Bohrpfählen mit größerer Tiefe zeigt;
2 eine Vorderansicht der gesamten erfindungsgemäßen Bohrmaschine ist;
3a eine Teilansicht der 2 ist, welche das Tauchrohr in der eingefahrenen Position zeigt;
3b eine Ansicht ähnlich 3a ist, welche das Tauchrohr in der ausgefahrenen Position zeigt; und
4 eine Ansicht der gesamten Maschine am Ende der Herstellung der Bohrung ist.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 eine bevorzugte Ausführungsform der Bohrmaschine beschrieben.
In 2 sind die Plattform 10 mit ihrem vertikalen Mast 14 zum Führen des Kopfes zum In-Rotation-Versetzen 20 sowie der Hohlbohrer 22 dargestellt, dessen hohle Seele 24 mit dem unteren Ende 28a des Kelly 28 verschieb- und drehbar verbunden ist. Die mechanische Verbindung zwischen der Seele des Stangenbohrers und dem Kelly ist geeignet, die Übertragung der Rotation und der Bewegung des Rotationskopfes 20 von dem Kelly 28 bis zur Seele 24 des Stangenbohrers 22 zu ermöglichen. In 3b sind diese mechanischen Verbindungsmittel durch 34 dargestellt.
Gemäß der Erfindung enthält die Maschine außerdem ein Tauchrohr 36, das in der hohlen Seele 24 des Stangenbohrers und in dem Kelly 28 verschiebbar angebracht ist. Das Tauchrohr 36 weist ein unteres Ende 36a und ein oberes Ende 36b auf, das an die Leitung 32 zur Versorgung des Tauchrohrs 36 mit Beton oder Vergießmasse angeschlossen ist. Wie 3a besser zeigt, ist das obere Ende 28b des Kelly an einen ringförmigen Zylinder 38 angeschlossen, der zwischen dem oberen Ende 28b des Kelly und dem oberen Ende 36b des Tauchrohrs angeordnet ist. Dieser ringförmige Zylinder 38, welcher den oberen Teil des Tauchrohres umgibt, ist von einem ringförmigen Körper 40 gebildet, der das Tauchrohr 36 umgibt und der mit dem oberen Ende 28b des Kelly verschiebefest, jedoch vorzugsweise gegenüber letzterem drehfrei ist. Der Körper 40 des ringförmigen Zylinders 38 ist an eine Leitung 42 für die Zufuhr von Druckfluid zur Steuerung des Zylinders 38 angeschlossen. Letzterer weist auch einen beweglichen ringförmigen Teil 44 auf, der das Tauchrohr 36 umgibt und dessen oberes Ende 44a an das obere Ende 36b des Tauchrohrs angeschlossen und mit diesem fest verbunden ist, und zwar über Mittel zum festen Verbinden 46, die den beweglichen Teil des Zylinders mit dem Tauchrohr verschiebefest verbinden, der jedoch vorzugsweise drehfrei ist. Ebenfalls vorzugsweise bildet das System 46 zum festen Verbinden gleichzeitig eine Drehverbindung für die Leitung 32 zur Versorgung des Tauchrohres 36 mit Beton.
Man versteht, daß es aufgrund des Vorhandenseins des ringförmigen Zylinders 40 für jede Position der Einheit bestehend aus Stangenbohrer 22 und Kelly 28 möglich ist, für das Tauchrohr 36 eine eingefahrene Position (3a), in der das Ende 36a des Tauchrohrs gegenüber dem unteren Ende 24a der Seele des Stangenbohrers zurückspringt, sowie eine in 3b dargestellte ausgefahrene Position festzulegen. Im ersten Fall wird der Körper des ringförmigen Zylinders 40 mit Druckfluid gespeist, wodurch das Tauchrohr gegenüber der Einheit bestehend aus Stangenbohrer und Kelly aufwärts bewegt wird. Wird hingegen die Versorgung des Zylinderkörpers 40 unterbrochen, wird das Tauchrohr in Bezug auf die Einheit bestehend aus Stangenbohrer und Kelly nach unten bewegt, und sein unteres Ende 36a springt aus dem unteren Ende 24a der Seele des Stangenbohrers hervor. In dieser Position ist es möglich, mittels des Tauchrohres das Einspritzen von Beton in den zuvor durch den Stangenbohrer 22 gebohrten Schacht zu kontrollieren. Hierfür ist die Seitenwand des Tauchrohrs – wie an sich bekannt – vorzugsweise in der Nähe seines unteren Endes 36a mit Einspritzöffnungen wie beispielsweise 50 versehen. In der Einspritzposition befinden sich die Öffnungen 50 in einer kontrollierten Tiefe h' unterhalb des unteren Endes 24a des Stangenbohrers, wodurch es möglich ist, die Einspritzöffnungen 50 unterhalb der freien Ebene des den Bohrschacht nach und nach füllenden Betons zu halten.
Wie ebenfalls an sich bekannt, besteht die Möglichkeit, das untere Ende 36a mit einem Bohrwerkzeug auszustatten, das den Betrieb des Stangenbohrers während des Bohrens des Schachts erleichtert. In diesem Fall kann es von Interesse sein vorzusehen, daß das Tauchrohr 36 mit dem Stangenbohrer 22 und dem Kelly 28 drehbar gekoppelt ist. Dies wird durch das Vorhandensein der Drehverbindung 46 möglich gemacht, welche die Verbindung zwischen der Versorgungsleistung 32 und dem Tauchrohr 36 herstellt.
In 4 ist der Beginn des Füllens des Bohrschachts nach dessen Herstellung dargestellt. Das untere Ende 36a des Tauchrohrs ist unterhalb des unteren Endes 24a des Stangenbohrers derart angeordnet, daß die Öffnungen 50 das Einspritzen des Betons unterhalb des Stangenbohrers in den unteren Teil 52 des Bohrschachts ermöglichen. Anschließend wird, während der ringförmige Zylinder 38 das Tauchrohr 36 in der ausgefahrenen Position hält, die Einheit bestehend aus Stangenbohrer 22, Kelly 28 und Tauchrohr 36 im ganzen mit Hilfe des Kopfes zum In-Rotation-Versetzen 20 wieder nach oben bewegt. Die Länge h' zwischen dem Ende 24a des Hohlbohrers und den Einspritzöffnungen 50 liefert einen Sicherheitsbereich, um sicherzustellen, daß die Öffnungen 50 beim Aufwärtsbewegen des Stangenbohrers und des Tauchrohrs tatsächlich unterhalb der Betonebene angeordnet bleiben.
Man versteht, daß die oben definierte Maschine in der Tat ermöglicht, einerseits Bohrpfähle herzustellen, die dank des Vorhandenseins des am oberen Ende der Seele des Stangenbohrers angebrachten Kelly 28 eine größere Tiefe aufweisen, und andererseits eine hohe Qualität von Ortspfählen zu erzielen, und zwar aufgrund des Vorhandenseins des Tauchrohrs 36 und der Möglichkeit, dieses dank des Vorhandenseins des ringförmigen Zylinders 38, der unabhängig von der Position des Kopfes zum In-Rotation-Versetzen 20 und folglich von der Position des Stangenbohrers gesteuert werden kann, in Bezug auf den Stangenbohrer 22 relativ zu bewegen.

Claims

Maschine zum Herstellen von Bohrpfählen mit: – Mitteln (16) zum vertikalen Führen; – einem Kopf (20) zum In-Rotation-Versetzen, welcher gegenüber den Mitteln zum vertikalen Führen beweglich ist; – einem Stangenbohrer (22), der eine hohle Seele (24) und wenigstens eine schraubenförmige Schaufel (26) aufweist, wobei die Seele ein oberes Ende und ein unteres offenes Ende aufweist, – einem Tauchrohr (36), welches in der hohlen Seele des Stangenbohrers verschiebbar angeordnet ist, wobei das Tauchrohr ein oberes Ende, das an eine Betonversorgungsleitung (32) angeschlossen ist, sowie ein mit Öffnungen versehenes unteres Ende aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin folgendes aufweist: – ein Verlängerungsrohr (28), dessen unteres Ende mit dem oberen Ende der Seele des Stangenbohrers fest verbunden ist, wobei der Kopf zum In-Rotation-Versetzen mit dem Verlängerungsrohr zusammenwirkt, um die Einheit bestehend aus Stangenbohrer und Verlängerungsrohr in Rotation zu versetzen; wobei das Tauchrohr (36) in dem Verlängerungsrohr verschiebbar angebracht ist; – einen Zylinder bildende Mittel (38), die einen ringförmigen Körper (40) aufweisen, welcher das Tauchrohr (36) umgibt und verschiebefest mit dem oberen Ende des Verlängerungsrohres (28) verbunden ist, sowie einen ringförmigen beweglichen Teil (44), welcher das Tauchrohr umgibt und verschiebefest mit dem oberen Ende des Tauchrohres verbunden ist; und – Mittel (42) zum Steuern der einen Zylinder bildenden Mittel, wodurch die Relativposition des unteren Endes des Tauchrohres gegenüber der Position des unteren Endes der Seele des Stangenbohrers zwischen einer ersten Position, in welcher das untere Ende des Tauchrohres gegenüber dem unteren Ende der Seele des Stangenbohrers zurückspringt, und einer zweiten Position, in der die Öffnungen des Tauchrohres sich außerhalb der Seele des Stangenbohrers befinden, verändert werden kann.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum vertikalen Führen einen Mast (14) und einen entlang des Mastes beweglichen Wagen (18) aufweisen, wobei der Kopf zum In-Rotation-Versetzen (20) mit dem Wagen fest verbunden ist.
Maschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende (36a) des Tauchrohres mit einem Bohrwerkzeug versehen ist.
Maschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr in seiner Seitenwand wenigstens eine Betonaustrittsöffnung (50) aufweist, wobei die Öffnung gegenüber dem unteren Ende des Tauchrohres versetzt ist.
Maschine nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende des Tauchrohres (36) über eine Drehverbindung an die Betonversorgungsleitung (32) angeschlossen ist.