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Verfahren zur Herstellung von Horizontalbohrungen für Grundwasserfassungen
und Maschine zur Ausübung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein, Verfahren
zur Herstellung von Horizontalbohrungien für Grundwasserfassungen. Bei derartigen
Grundwasserfas-sungen wird ein vertikaler Schacht in den Boden gegraben, und wasserdicht
ausbetoniert und von diesem aus strahlenförmig Horizontalbohrungen in das Erdreich
getrieben. Zu diesem Zweck wurde bisher ein vorn geschlossenes Mantelrohr hydraulisch
in das Erdreich gestoßen und nach Einsetzen der Filterrohre in dieses lfantelrohr
das erstere wieder zurückgezogen. In wasserreiches Erdreich kann auch ein vorn offenes
Mantelrohr eingetrieben werden, wobei der in das Rohr eindringende Erdkern durch
das vorhandene Grundwasser aufgelöst und weggespült wird. In beiden Fällen ist aber
das Eintreiben der Rohre auf eine relativ kurze Strecke begrenzt. Es kommt sogar
vor, daß schon nach einigen Metern durch ein Hindernis, einen Findling, Baumstamm
oder ein Felsriff ein weiteres Vortreiben des ?Mantelrohres unmöglich wird. Dies
hat zur Folge, daß von vornherein nicht mit Sicherheit derAktionsr radius der Grundwasserfa.ssung
festgestellt werden kann und bei ungenügendem Wasserzufluß ein weiterer Schacht
mit zu, diesem strahlenförmig angeordneten Rohren gebaut werden muß, um die erforderliche
Wassermenge zu erreichen.
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Die Erfindung bezweckt nun, diesen Übelstand zu beseitigen und zu
ermöglichen, daß von dem Schacht aus Bohrungen vorgenommen werden können, welche
die genannten Hindernisse überwinden, so daß die
Horizontalbohrungen
in einer zum Erfassen des vorhandenen Grundwassers erforderlichen Länge ausgeführt
werden können.
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Das zur Herstellung der Horizontalbohrungen dienernde Verfahren nach
der Erfindung besteht nun darin, daß ein Mantelrohr und ein in diesem gelagertes
rotierendes Bohrrohr, welches mit einer Bohrkrone versehen ist, gleichzeitig in
das Erdreich eingepreßt werden, wobei dem Bohrrohr außer der rotierenden Bewegung
axiale Bewegungen übermittelt werden und zwischen, dem Mantelrohr und dien Bohrrohr
ein Wasserstrahl bis zur Bohrkrone gepreßt wird, welcher das abgebohrte Material
durch das Bohrrohr wegschwemmt, wobei entsprechend dem zu bohrenden Material auswechselbare
Bohrköpfe verwendet werden.
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Zur Ausübung des Verfahrens dient eine Maschine, welche auf der Schachtsohle
aufgestellt und um die Schachtmitte drehbar gelagert ist und ein drehbares axial
verschiebbares und verlängerbares Rohr aufweist, dessen Verlängerung in einem in
das Erdreich einzutreibenden Mantelrohr gelagert ist, wobei das Rohrende mit einer
Bohrkrone verbunden ist, die annähernd in der Ebene der Mantelrohrstirnseite abschließt,
wobei Mittel vorgesehen sind, um das Bohrrohr im Mantelrohr zu lagern und zudrehen
sowie axial hin und her zu bewegen, und Mittel, um sowohl das Mantelrohr als, auch
das Bohrrohr in das Erdreich zu drücken, daß ferner ein Wasserstrahl zwischen dem
Bohrrohr und dem Mantelrohr hindurchgeführt und durch Zwischenräume der Bohrkrone
durch das Bohrrohr zurückgeleitet wird zum Zweck, den Bohrkern aufzulösen und abzuschwemmen.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweisse Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht; es zeigt Fig. i den Grund eines ausgemauerten Schachtes, in dem
die Bohrmaschine aufgestellt ist und mit den einzutreibenden Rohren in Verbindung
steht, in Ansicht sowie die erforderlichen Rohre im Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht
auf Fig.i und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie I-1 in Fig. i. Der Schacht i ist,
durch eine ,gemauerte Sohle 2 und eine wasserdichte Mantelmauer 3 ausbetoniert.
In dem Mantel 3 sind so viele Futterröhre 4 eingemauert, als radiale Bohrungen in
dem Erdreich vorgesehen sind. In der Mitte der Schachtsohle ist ein Bolzen 5 eingemauert,
um den das Gestell 6 der Bohrmaschine drehbar ist. Das Gestell 6 der Bohrmaschine
weist Räder 7 auf, die ein Drehen der Maschine um den Zapfen. 5 ermöglichen, sowie
Schrauben 8, durch welche die Maschine in der gewünschten Lage festgehalten wird.
Die Räder 7 laufen auf einem in der Sohle 2 eingesetzten Laufring 9. In den Lagern
i i, 12 ist das Bohrrohr 13 drehbar gelagert, welches an'einem Ende einen Flansch
14 aufweist und mit dem anderen Ende drehbar in der Stopfbüchse 15 gelagert und
mit dem T-Stück i5a verbunden ist, das den Anschluß mit ernenn Schlauch 16 zu einer
Wasserpumpe ermöglicht. Auf dem Rohr 13 sitzt verschiebbar, aber mit einem Keil
gegen. Verdrehen gesichert, ein Zahnrad 17, welches seitlich mit Haltern 18 gegen.
axiale Verschiebung festgehalten ist. Das Zähnräd i'7 `ist im Eingriff mit dem Zahnrad
i9, das auf der Welle 2o aufgekeilt ist. Die Welle 20 ist in den Lagern 22, 23 gelagert
und mit einer Voll- und einer Leerriemenscheibe 24 bzw. 25 versehen. An dem Gestell
6 ist ferner ein Rahmen 27 befestigt, der zwei Reihen Zapfen 28 aufweist. In die
Zapfen 28 werden, nach links und rechts zweiarmige Hebel, Handhebel 29,
30 eingesetzt, deren eines Endre mit einem Handgriff 31 versehen. ist, während
das, andere Ende 33 ine.ine.n Zapfen 34 eingreift, der im T-Stück 15 befestigt ist,
welches in dem Rahmen 27 geführt und, gegen Verdrehen gehalten, ist. Durch die Hebel
29, 3o kann somit dem sich drehenden Rohr 13 eine axiale Verschiebung, Hinundherhewegung
von einigen Zentimetern, erteilt werden.
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An dem Flansch 4a des eingemauerten Mantelrohres 4 ist ein Schiebergehäuse
42 befestigt, durch das bei entferntem Schieber das Standrohr 4o hindurchgeschoben
ist. Das Standrohr 40 weist ebenfalls einen Flansch 4oa auf, der auf dem Flansch
des Schiebergehäuses 42 festsitzt. Auf der anderen Fläche des Flanschesi 40a ist
eine Stopfbüchse 43 befestigt, welche zur Abdichtung dies Arbeitsrohres 44 dient,
das.mit. dem Deckel 45 abgedichtet ist. Der Deckel 45 ist mit einer Stopfbüchse
46 verbunden und weist ein Wasserzuführungsrohr 47 auf. An dem Arbeitsrohr 44 ist,
ferner ein Joch 48 befestigt, auf das ein Sei,l-, Schrauben- oder Kettenzug 5o wirkt,
der mit den Ankerschrauben, 49 an der Mauer 3 befestigt ist.
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Auf das Joch können auch anstatt der Zugorgane zwei hydraulische Pressen
einnvirken. Durch diese Kraft wird das Arbeitsrohr 44 in dem Standrohr 40 in der
Bohrrichtung verschoben. In das Arbeitsroh-r 44 werden die' Mantelrohre 51 eingesetzt,
die sich auf den Deckel 45 abstützen und heim Verschieben des Arbeitsrohres 44 in
das Erdreich gedrückt werden. Die Arbeitsrohre 44 werden durch Ringe 52 aneinandergekuppe.lt.
In der Stopfbüchse 46 ist ein Bohrrohr 13a gelagert, das zur Verlängerung des Bohrrohres
13 dient. Durch Muffen 53 wird das Rohrnstück 13 mittels Rohrstücken 13b,
13c u@sw. verlängert, entsprechend der Länge der nacheinander vorgetriebenen Mantelrohre.
Am Endre des vordersten Bohrrohres ist -ein Bohrkopf 55 aufgesetzt. Zur Führung
der Bohrrohre 13b, 13c usw. in, den Mantelrohren dienen Rollenlager 56. Über dem
Standrohr 40 außerhalb der Mauer 3 ist ferner eine Kühlschlange 57 angeordnet, mittels
welcher ein Zufrieren des Rohres und dadurch ein Unterbinden des Wasserszuflusses
in den Schacht beim Auswechseln der Rohre ermöglicht wird, sofern der Wasserdurchfluß
zu groß ist.
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Nach, Beendigung einer Bohrung werdend-ie Bohrrohre 13 zurückgezogen
und in die Mantelrohre 51 Filterrohre 58 eingeschoben, worauf auch die Mantelrohre
51 zurückgezogen werden. Hierauf wird auch das Standrohr 40 zurückgezogen, so .da8
der Schieber in das Schiebergehäuse 42 eingesetzt und der Waslserzufluß durch die
Filterrohre 58 nach dem Schacht abgesperrt werden kann.
Die Herstellung
einer Bohrung geschieht folgendermaßen: Auf der Sohle dies mit mehreren Futterrohre114versehenen
Schachtes wird die Maschine um den Zapfen 5 drehbar aufmontiert. Das Rohr 13 der
Maschine steht daher radial zur Schachtmitte. An eines der Futterrohre 4 wird nun
das Schiebecrgehäuse 42 festgeschraubt und durch die Bohrungen beider Teile ein
Standrohr 4o eingetrieben und an dem Flausch des Schiebergehäuses 42 befestigt.
Durch die Bohrung des Standrohres 4o wird nun das Arbeitsrohr 44 hindurchgeschoben
und mit der Stopfbüchse 43 abgedichtet. Alsdanin wird in das Rohr 44 ein Mantelrohr
51 und durch die Stopfbüchse 46 des Deckels 45 Verlängerungen I3°, 13b dies Bohrrohres
13 geschoben, wobei auf (lern vordersten Ende des Rohres 13b der Bohrkopf 55 aufgesetzt
wird. Das vordere Ende des Bohrkopfes 55 und das Ende des Mantelrohres 51 liegen
annähernd in einer Ebene. Nun wird mit dem Fla.nschdeckel45 das Arbeitsrohr 44 abgeschlassen
und mit der Stopfbüchse 46 das Rohr 13° abgedichtet. Nun wird, wie beschrieben,
durch Zug- oder Druckmittel, welche auf das Joch 48 wirken, das Arbeitsrohr 44 in
der Bohrrichtung vorgetrieben, bis der Deckel 45 in der punktierten Stellung 45°
ist.
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Der Deckel 45 wird nunmehr abgeschraubt und ebenso die Muffe 55 gelöst
und das Arbeitsrohr .4:; sowie das Bohrrohr 13 in die Anfangsstellung zurückgezogen.
In dem entstehenden. Zwischenraum wird nun ein neues Bohrrohr 13° bis 13c und eine
Mantelrohrverlängerung 51 eingesetzt und mit den Kupplungen 52 bzw. 53 verbunden,
worauf der Vorgang von neuem beginnt. Zeigt es sich, daß die Bohrkrone 55 auf einen
Stein oder einen anderen Widerstand stößt, der härter ist als das Erdreich, dann
wird die Bohrkrone 55 durch eine entsprechende Krone ausgewechselt, welche geeignet
ist, das entsprechende Material zu durchbohren, wobei, sofern erforderlich, die
Drehgeschwindigkeit des Bohrrohres 13 erhöht oder gesenkt werden kann.
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Ist es erforderlich, beim Wechseln der Rohre infolge starken Grundwasserflus,ses
die Gefrieranlage, Gefrierschlange 57 in Tätigkeit zu setzen, dann kann in der Zwischenzeit,
da das Einfrieren und Wiederauf tallen etwa 2 Tage benötigt, die Maschine gedreht
und an einer anderen Bohrstelle weitergearbeitet werden, bis der Bohrkopfwechsel
an der vorhergehenden Stelle vollzogen ist.