EP0543140A2 - Bohrvorrichtung für den Tiefbau sowie Verfahren zum Herstellen von stabilisierenden Säulen oder ähnlichen Gebilden in Erdreich - Google Patents

Bohrvorrichtung für den Tiefbau sowie Verfahren zum Herstellen von stabilisierenden Säulen oder ähnlichen Gebilden in Erdreich Download PDF

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EP0543140A2
EP0543140A2 EP92117522A EP92117522A EP0543140A2 EP 0543140 A2 EP0543140 A2 EP 0543140A2 EP 92117522 A EP92117522 A EP 92117522A EP 92117522 A EP92117522 A EP 92117522A EP 0543140 A2 EP0543140 A2 EP 0543140A2
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EP
European Patent Office
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drilling
drilling device
crown
tubular casing
tubular
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Hansruedi Meier
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GU TIEFBAU AG
Original Assignee
GU TIEFBAU AG
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Publication date
Application filed by GU TIEFBAU AG filed Critical GU TIEFBAU AG
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Publication of EP0543140A3 publication Critical patent/EP0543140A3/de
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    • E21B7/201—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes with helical conveying means

Definitions

  • the invention relates to a drilling device for civil engineering with in the drilling direction ending in a crown, rotatably driven and hollow drill pipe, the hollow of which is connected to a flushing device.
  • the invention also relates to a method for producing stabilizing columns or similar structures in the ground or the like. Soil masses in which a suspension with a binder is injected during a drilling process or after it - especially with a hydraulic binder with calcium silicates and aluminates that hardens under water.
  • Drilling devices of this type are known, for example, as rotary impact drills for rotating and impact drilling. These have a drill carriage as a machine frame with a rotary drill drive and a hammer motor, which interact with a feed drive and can be moved together with a drill rod on the drill carriage.
  • the drill pipe To manufacture the above-mentioned columns - in particular for lengths over 16 m - the drill pipe must be lengthened or shortened manually and the drill carriage for such an attachment and removal must be moved into a lateral rest position. When the extension is removed, injection material can flow out of the column that has already been produced. The one there The resulting cavity will usually fill up when the so-called jetting work is resumed. If this backfilling is not completely successful due to broken ground, there is a localized constriction in the area of the boom change.
  • the inventor has set itself the goal of eliminating the identified shortcomings and improving such a drilling device and the manufacturing method described above.
  • An inner rod bearing the crown and connected to the flushing device is surrounded in a section of its longitudinal extent by a tubular jacket and forms an annular space with the latter.
  • a tubular jacket For this purpose, it has proven to be advantageous to provide the tubular casing with its own rotary drive and preferably to design the inner linkage and tubular casing to be rotatable in opposite directions to one another.
  • the tubular casing ends at a distance from the crown of the inner rod with an annular crown directed towards the latter, which defines an opening and which conveys excess mixture from the bottom of the borehole; according to the invention Annulus connected to a discharge device.
  • the tubular casing has at least one radial opening which connects the annular space to a discharge housing.
  • this discharge housing surrounds a section of the annular space which is widened in cross section; this catching section for the material that is extracted against the direction of drilling contains the breakthrough (s).
  • the suspension reaches radial pressure nozzles in the hollow of the inner rod up to close to the drill bit, which can be closed by a check valve;
  • the inner linkage is provided in its section protruding from the tubular jacket with at least one of these nozzles — connected to the hollow of the inner linkage and approximately radially directed — wherein several nozzles can be distributed axially offset around the circumference of the inner linkage.
  • two coaxially arranged and mutually counter-rotating tube elements - which have crowns in the direction of drilling - produce an eccentric rotation at the point of drilling, the wall thickness of the outer tube element being pre-cut with the crown of the inner rod assembly.
  • the suspension is pressed with high pressure between the two crowns radially to the drilling axis from the inner rod into the surrounding growth.
  • the suspension is introduced into the soil for 3 to 6 minutes, in particular 4 to 5 minutes, per meter of column length and then excess suspension / soil mixture is drawn off through the crown located at the back in the direction of drilling.
  • the risk of “jamming” of the nozzle jet is substantially lower than in the case of uncased jetting due to the counter-rotation of the inner linkage and the piping or pipe jacket and the short distance between the nozzle and the pipe jacket.
  • so-called rotary impact screws can be used as inner rods in soils with a high clay content at no additional cost. This would ensure the functionality of the system even in the event of a very thick backflow.
  • the intended speed of 10 to 15 rpm is low compared to conventional values, but promises better jetting results.
  • the speed can be regulated continuously in the drilling device according to the invention; it is also possible to fundamentally vary the retraction speed during the jet of the individual pile.
  • the formation of the column is to be continuously monitored by monitoring and recording the most important parameters, specifically within the following parameters: * Quantity measurement 0 to 200 rpm * Pressure measurement 0 to 1000 bar * Drilling depth according to vote * Speed of the jet nozzle option
  • an inner rod or inner tube 12 of the drill rod 10 is equipped at one end with a flushing head 14 together with a hose connection 16, through which liquid reaches the hollow 13 of the inner rod 12.
  • the latter bears a striking crown 18 with an axial passage 19 and a cutting edge 20, which is preceded by a check valve 22 in the drilling direction X in the rod axis A. This is closed by the pressure of the liquid and with it that passage 19.
  • the inner rod or inner tube 12 of an outer diameter d of 90 mm here is uneven by a tubular jacket 24 of length and an outer diameter e of 133 mm, which delimits an annular space 26 with the inner rod 12.
  • This tubular jacket 24 ends crownwise at a distance b from the free end of the striking crown 18 with an annular crown 28. Its mouth 30 receives reflux material which flows through the annular space 26 against the drilling direction x to an annular slot 32 or the like which partially surrounds the inner rod 12. Breakthrough migrates and through this into the housing 36 of a discharge line 38.
  • a catch section 34 of length n of the tubular jacket 24 is rotatably supported in cross-section.
  • a rotary drive 40 which actuates and surrounds the inner linkage 12 and to which a sleeve extension 25 of the tubular jacket 24 with a rotary drive 42 is adjacent for this towards the crown.
  • a flange 44 of that sleeve end 25 sits on a counter flange 45 of the tubular jacket 24.
  • radial nozzle holes of a nozzle holder 48 of the inner rod 12, which is provided near the check valve 22, are indicated, at 50 nozzle or jet jets emerging from the nozzle holes 46 of the inner rod 12.
  • the inner rod 12 rotates clockwise, the tubular jacket 24 in the opposite direction. This counter-rotating rotation creates an eccentric rotation in the drilling starting point, which means that the striking crown 18 of the inner rod 12 pre-cuts the wall thickness of the tubular casing 24, also referred to as piping. This also allows smaller boulders to be drilled through with piping 24.
  • a major advantage of this procedure is the high directional accuracy. Due to the rotary pre-cutting, stones or blocks that are rubbed off are cut; the deviation from the drilling axis A is much smaller than with rotating cutting.
  • the following drilling accuracies can be guaranteed: Total drilling length to 12.00 m 1.0% 0 to ⁇ 12 cm 12.00 - 16.00 m 1.5% ⁇ 12 to ⁇ 24 cm 16.00 - 20.00 m 2.5% ⁇ 24 to ⁇ 50 cm.
  • the central flushing hole is closed by means of a steel dome (not shown) after the desired drilling depth has been reached.
  • a hydraulic binding agent such as cement
  • An example of operating parameters for column diameters of approximately 600 mm includes: - pump pressure about 500 bar - nozzle diameter 2 x 2.00 mm - retraction speed approx. 4 - 5 min / ml (steps of 4 cm in approx. 10 sec.) - revolution per minute 10 - 15 rpm. - W / Z factor 1.1 - 1.25

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Abstract

Bei einer Bohrvorrichtung für den Tiebau mit in Bohrrichtung (x) in einer Krone (18) endendem, drehbar angetriebenem sowie hohlem Bohrgestänge, dessen Hohl (13) mit einer Spüleinrichtung (14) verbunden ist, wird ein die Krone (18) tragendes sowie an die Spüleinrichtung (14) angeschlossenes Innengestänge (12) in einem Abschnitt seiner axialen Erstreckung von einem Rohrmantel (24) umgeben und bildet mit diesem einen Ringraum (26). Dieser Rohrmantel (24) ist mit einem eigenen Drehantrieb (42) versehen, wobei Innengestänge (12) und Rohrmantel (24) zueinander gegenläufig drehbar sein sollen. Diese Bohrvorrichtung wird insbesondere zum Herstellen von stabilisierenden Säulen oder ähnlichen Gebilden in Erdreich od.dgl. Bodenmassen eingesetzt. Während eines bergmännischen Bohrvorganges oder nach diesem wird eine Suspension mit Bindemittel injiziert, wobei durch die koaxial angeordneten und zueinander gegenläufig drehenden Rohrelemente (12, 24) mit ihren in Bohrrichtung weisenden Kronen (18, 28) etwa am Bohransatzpunkt eine exzentrische Rotation erzeugt sowie mit der Krone (18) des innenliegenden Innengestänges (12) die Wandstärke des außenliegenden Rohrelements (24) vorgeschnitten wird. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung für den Tiefbau mit in Bohrrichtung in einer Krone endendem, drehbar angetriebenem sowie hohlem Bohrgestänge, dessen Hohl mit einer Spüleinrichtung verbunden ist. Zudem erfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von stabilisierenden Säulen oder ähnlichen Gebilden in Erdreich od.dgl. Bodenmassen, bei dem während eines Bohrvorganges oder nach diesem eine Suspension mit Bindemittel -- vor allem mit einem unter Wasseraufnahme steinartig erhärtenden hydraulischen Bindemittel mit Calciumsilikaten und - aluminaten -- injiziert wird.
  • Bohrvorrichtungen dieser Art sind beispielsweise als Drehschlagbohrmaschinen für drehendes und schlagendes Bohren bekannt. Diese weisen eine Bohrlafette als Maschinenrahmen mit einem Drehbohrantrieb sowie einem Hammermotor auf, welche mit einem Vorschubantrieb zusammenwirken und gemeinsam mit einem Bohrgestänge auf der Bohrlafette verfahren werden können.
  • Zum Herstellen der genannten Säulen -- insbesondere bei Längen über 16 m -- muß das Bohrgestänge manuell verlängert bzw. verkürzt sowie die Bohrlafette für einen solchen An- und Abbau in eine seitliche Ruhestellung verfahren werden. Beim Ausbau der Verlängerung kann aus der bereits hergestellten Säule Injektionsgut ausfließen. Der dabei entstehende Hohlraum wird sich in der Regel bei der Wiederaufnahme der sog. Jettingarbeiten verfüllen. Falls diese Verfüllung infolge nachgebrochenen Bodens nicht vollständig gelingt, entsteht eine örtlich begrenzte Einschnürung im Bereich des Gestängewechsels.
  • Zwar besteht die Möglichkeit, derartige Einschnürungen in die Tiefe zu staffeln, indem je nach Länge der einzelnen Rohrschüsse der Gestängeumbau in zwei verschiedenen Tiefenstufen erfolgt, jedoch bleiben solche Einschnürungen unerwünscht.
  • In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die erkannten Mängel zu beseitigen und eine solche Bohrvorrichtung sowie das oben beschriebene Herstellungsverfahren zu verbessern.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der unabhängigen Patentansprüche.
  • Ein die Krone tragendes sowie an die Spüleinrichtung angeschlossenes Innengestänge ist in einem Abschnitt seiner Längserstreckung von einem Rohrmantel umgeben und bildet mit diesem einen Ringraum. Dazu hat es sich als günstig erwiesen, den Rohrmantel mit einem eigenen Drehantrieb zu versehen sowie bevorzugt Innengestänge und Rohrmantel zueinander gegenläufig drehbar auszubilden.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung endet der Rohrmantel in einem Abstand zur Krone des Innengestänges mit einer zu dieser gerichteten -- eine Mündung bestimmenden -- Ringkrone, welche überschüssiges Gemisch vom Bohrlochtiefsten abfördert; erfindungsgemäß ist der Ringraum an eine Austragseinrichtung angeschlossen. Zudem weist der Rohrmantel wenigstens einen radialen Durchbruch auf, der den Ringraum mit einem Austragsgehäuse verbindet.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung umgibt dieses Austragsgehäuse einen querschnittlich erweiterten Abschnitt des Ringraumes; dieser Fangabschnitt für das gegen die Bohrrichtung Geförderte enthält den/die Durchbruch/Druchbrüche.
  • Die Suspension gelangt im Hohl des Innengestänges bis nahe an dessen -- von einem Rückschlagventil schließbare --Bohrkrone zu radialen Druckdüsen; das Innengestänge ist in seinem aus dem Rohrmantel ragenden Abschnitt mit wenigstens einer dieser -- mit dem Hohl des Innengestänges verbundenen und etwa radial gerichteten -- Düsen versehen, wobei mehrere Düsen axial versetzt am Umfang des Innengestänges verteilt sein können.
  • Im Rahmen der Erfindung erzeugen zwei koaxial angeordnete und zueinander gegenläufig drehende Rohrelemente -- die in Bohrrichtung Kronen aufweisen -- im Bohransatzpunkt eine exzentrische Rotation, wobei mit der Krone des innenliegenden Innengestänges die Wandstärke des außenliegenden Rohrelementes vorgeschnitten wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Suspenion mit hohem Druck zwischen den beiden Kronen radial zur Bohrachse aus dem Innengestänge in das umgebende Gewachsene gedrückt.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Suspension 3 bis 6 Minuten, insbesondere 4 bis 5 Minuten, je Meter Säulenlänge in den Boden eingeführt und dann durch die in Bohrrichtung hinten liegende Krone überschüssiges Suspension/Erdreich-Gemisch abgezogen.
  • Wird der Rückflußstrom durch einfallendes Bodenmaterial unterbrochen und der Injektionsstrahl beim Düsenaustritt dadurch verlangsamt, so hat dies beim Stande der Technik ungünstige Auswirkungen auf die Bildung der Säule. Das sogenannte "Einklemmen" des Düsenstrahl kann in undurchlässigen Bodanpartien zum vollständigen Stillstand des Strahles führen. Ein häufiges Auftreten dieses Phänomens bedingt im Extremfall das Versagen des ganzen Systems.
  • Die Gefahr des "Einklemmens" des Düsenstrahls ist beim erfindungsgemäßen Verfahren durch das gegenläufige Drehen von Innengestänge und Verrohrung bzw. Rohrmantel sowie durch die kurze Distanz zwischen Düse und Rohrmantel wesentlich geringer als beim unverrohrten Jetting.
  • Dieses Verfahren mit zwei hintereinander liegenden Kronen führt zu gleichmäßigen Säulen ohne Einschnürungen. Auch sind -- beim unverrohrten Jetting gebräuchliche --benachbarte Entlastungsbohrungen nicht mehr erforderlich, da der Materialrückfluß durch den Ringraum zwischen Innengestänge und Rohrmantel gewährleistet ist.
  • Erfindungsgemäß können bei stark tonhaltigen Böden ohne Mehrkosten sog. Drehschlagschnecken als Innengestänge eingesetzt werden. Somit wäre auch im Falle eines sehr dicken Rückflusses die Funktionsfähigkeit des Systems gewährleistet.
  • Die vorgesehene Drehzahl von 10 bis 15 U/min ist gegenüber herkömmlichen Werten niedrig, verspricht jedoch bessere Jetting-Ergebnisse. Die Drehzahl kann bei der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung stufenlos reguliert werden; auch ist es möglich, die Rückzugsgeschwindigkeit während des Jettens des einzelnen Pfahles grundsätzlich zu variieren.
  • In gewachsenem Boden lassen sich Festigkeiten zwischen 6 bis 20 N/mm2 realisieren.
  • Erfindungsgemäß soll das Entstehen der Säule durch die Überwachung und Aufzeichnung der wichtigsten Parameter ständig überwacht werden und zwar im Rahmen nachstehender Parameter:
    * Mengenmessung 0 bis 200 1/min
    * Druckmessung 0 bis 1000 bar
    * Bohrtiefe gemäß Abstimmung
    * Drehzahl der Jet-Düse Option
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung, deren einzige Figur einen schematisierten Längsschnitt durch das Bohrgestänge 10 einer Bohrvorrichtung wiedergibt.
  • Um eine -- in der Zeichnung nicht erkennbare -- etwa horizontal verlaufende sogenannte Jettingsäule mit einem Bindemittel im Erdreich od.dgl. Bodenmasse herzustellen, ist ein Innengestänge oder Innenrohr 12 des Bohrgestänges 10 einends mit einem Spülkopf 14 samt Schlauchanschluß 16 ausgestattet, durch den Flüssigkeit in das Hohl 13 des Innengestänges 12 gelangt. Dieses trägt andernends eine Schlagkrone 18 mit axialem Durchgang 19 und Schneidbesatz 20, der in der Gestängeachse A ein Rückschlagventil 22 in Bohrrichtung X vorgeordnet ist. Dieses wird vom Druck der Flüssigkeit geschlossen und mit ihm jener Durchgang 19.
  • Das Innengestänge oder Innenrohr 12 eines äußeren Durchmessers d von hier 90 mm wird von einem Rohrmantel 24 der Länge sowie eines äußeren Durchmessers e von 133 mm ungeben, der mit dem Innengestänge 12 einen Ringraum 26 begrenzt. Dieser Rohrmantel 24 endet kronenwärts in einem Abstand b vom freien Ende der Schlagkrone 18 mit einer Ringkrone 28. Deren Mündung 30 nimmt Rückflußmaterial auf, das durch den Ringraum 26 gegen die Bohrrichtung x zu einem das Innengestänge 12 teilweise umgebenden Ringschlitz 32 od.dgl. Durchbruch wandert und durch diesen in das Gehäuse 36 einer Austragsleitung 38. Innerhalb des stehenden Gehäuses 36 lagert drehbar ein querschnittlich erweiterter Fangabschnitt 34 der Länge n des Rohrmantels 24.
  • Zwischen dem erweiterten Fangabschnitt 34 und dem Spülkopf 14 befindet sich ein das Innengestänge 12 betätigender sowie dieses umgebender Drehantrieb 40, dem kronenwärts ein Hülsenansatz 25 des Rohrmantels 24 mit einem Drehantrieb 42 für diesen benachbart ist. Ein Flansch 44 jenes Hülsenendes 25 sitzt an einem Gegenflansch 45 des Rohrmantels 24.
  • Bei 46 sind radiale Düsenlöcher eines -- nahe dem Rückschlagventil 22 vorgesehenen -- Düsenhalters 48 des Innengestänges 12 angedeutet, bei 50 aus den Düsenlöchern 46 des Innengestänges 12 austretende Düsen- oder Jet-Strahlen.
  • Das Innengestänge 12 dreht im Uhrzeigersinn, der Rohrmantel 24 dazu gegenläufig. Durch dieses gegenläufige Drehen entsteht im Bohransatzpunkt eine exzentrische Rotation, die dazu führt, daß die Schlagkrone 18 des Innnengestänges 12 die Wandstärke des auch als Verrohrung bezeichneten Rohrmantels 24 vorschneidet. Dadurch ist das Durchbohren von kleineren Findlingen ebenfalls mit der Verrohrung 24 möglich.
  • Ein wesentlicher Vorteil dieses Vorgehens liegt in der hohen Richtungsgenauigkeit. Durch das drehschlagende Vorschneiden werden schleifend angefahrene Steine oder Blöcke angeschnitten; die Abweichung aus der Bohrachse A ist weitaus geringer als beim rotierenden Schneiden.
  • Es können beispielsweise die folgenden Bohrgenauigkeiten gewährleistet werden:
    Totale Bohrlänge
    bis 12.00 m 1,0 % 0 bis ± 12 cm
    12.00 - 16.00 m 1,5 % ± 12 bis ± 24 cm
    16.00 - 20.00 m 2,5 % ± 24 bis ± 50 cm.
  • Zum Herstellen einer Säule im Gewachsenen wird nach dem Erreichen der Sollbohrtiefe das zentrale Spülloch mittels einer nicht wiedergegebenen Stahlkuppel verschlossen.
  • Die durch das Innengestänge 12 eingepumpte Suspension aus einem hydraulischen Bindemittel wie Zement tritt -- wie bei 50 erkennbar -- mit hoher Geschwindigkeit im rechten Winkel zur Bohrachse A aus, schneidet bei Rotation des Innengestänges 12 mit etwa 10 bis 15 Umdrehungen pro Minute den anstehenden Boden auf und vermischt ihn mit Zement. Dabei entsteht überschüssiges Zement/Boden-Gemisch, welches längs dem im Boden rotierenden Innengestänge 12 --möglichst ohne großen Druck aufzubauen -- an die Ortsbrust zurückgeführt werden muß.
  • Sollte nun der Rückfluß abbrechen, obwohl sich Suspension verpressen läßt, wird das Rückziehen des Innengestänges 12 so lange unterbrochen, bis sich der anstehende Boden mit Suspension und Zement/Boden-Gemisch verfüllt hat und sich der Rückfluß wieder einstellt.
  • Durch den stets freibleibenden Rohrraum 26 zwischen Innengestänge 12 und Verrohrung 24 kann überschüssiges Zement/Boden-Gemisch ungehindert am Bohransatzpunkt in der Ortsbrust bzw. am Gestängeende nahe am Drehantrieb 42 austreten.
  • Die Herstellung der Säulen erfolgt "auf Lücke", d.h. in einem ersten Arbeitsgang wird beispielsweise in einer Hälfte eines Tunnelprofils vorerst nur jede 4. Säule gesetzt, in weiteren Arbeitsgängen werden die dazwischenliegenden Säulen erstellt.
    • 1. Durchgang: Nr. 1,4, 7 usw.
    • 2. Durchgang: Nr. 2, 5, 8 usw.
    • 3. Durchgang: Nr. 3, 6, 9 usw.
  • Pumpendruck und Düsendurchmesser bestimmen nebst der Pumpzeit je Längeneinheit einer Säule den Suspensionsverbrauch. Um den Boden in genügender Intensität bearbeiten zu können, ist es notwendig, die Suspension etwa 4 bis 5 Minuten je Säulenmeter einwirken zu lassen. Es hat sich gezeigt, daß sich mit kleineren Düsen und entsprechend verlängerter Bearbeitungszeit wesentlich bessere Säulen produzieren lassen, als dies durch den Einsatz von größeren Düsen und gleichbleibender Suspensionsmenge bei verkürzter Bearbeitungszeit der Fall wäre.
  • Ein Beispiel von Betriebsparametern für Säulendurchmesser von etwa 600 mm umfaßt:
    - Pumpendruck ca 500 bar
    - Düsendurchmessser 2 x 2.00 mm
    - Rückzugsgeschwindigkeit ca 4 - 5 min/ml (Schritte von 4 cm in ca 10 sec.)
    - Umdrehung je Minute 10 - 15 U/min.
    - W/Z-Faktor 1,1 - 1,25

Claims (14)

  1. Bohrvorrichtung für den Tiefbau mit in Bohrrichtung in einer Krone endendem, drehbar angetriebenem sowie hohlem Bohrgestänge, dessen Hohl mit einer Spüleinrichtung verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein die Krone (18) tragendes sowie an die Spüleinrichtung (14) angeschlossenes Innengestänge (12) in einem Abschnitt seiner axialen Erstreckung von einem Rohrmantel (24) umgeben ist und mit diesem einen Ringraum (26) bildet.
  2. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (24) mit einem eigenen Drehantrieb (42) versehen ist.
  3. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Innengestänge (12) und Rohrmantel (24) zueinander gegenläufig drehbar ausgebildet sind.
  4. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (24) in einem Abstand (b) zur Krone (18) mit einer zu dieser gerichteten sowie eine Mündung (30) des Ringraumes (26) bestimmenden Ringkrone (28) endet und/oder, daß der Ringraum (26) an eine Austragseinrichtung (36, 38) angeschlossen ist.
  5. Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadruch gekennzeichnet, daß der Rohrmantel (24) wenigstens einen radialen Durchbruch (32) aufweist, der den Ringraum (24) mit einem Austragsgehäuse (36) verbindet, welches gegebenenfalls einen querschnittlich erweiterten Abschnitt (34) des Ringraumes (24) umgibt und dieser den/die Durchbruch/Durchbrüche (32) aufweist.
  6. Bohrvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (42) des Rohrmantels (24) an einem vom Rohrraum (26) getrennten Hülsenansatz (25) vorgesehen ist.
  7. Bohrvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengestänge (12) an seinem aus dem Rohrmantel (24) ragenden Abschnitt wenigstens eine mit dem Hohl (13) des Innengestänges verbundene und etwa radial gerichtete Düse (46) aufweist, wobei gegebenenfalls mehrere Düsen (46) axial versetzt am Umfang des Innengestänges (12) verteilt sind.
  8. Bohrvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Düse (46) in Bohrrichtung (x) zumindest ein Rückschlagventil nachgeordnet und durch Beaufschlagung in Bohrrichtung schließbar ist.
  9. Bohrvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil einer Schlagbohrmaschine ist.
  10. Bohrvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil einer Drehschlagbohrmaschine ist.
  11. Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengestänge (12) eine Drehschlagschnecke ist.
  12. Verfahren zum Herstellen von stabilisierenden Säulen oder ähnlichen Gebilden in Erdreich od.dgl. Bodenmassen, bei dem während eines bergmännischen Bohrvorganges oder nach diesem eine Suspension mit Bindemittel, vor allem mit einem unter Wasseraufnahme steinartig erhärtenden hydraulischen Bindemittel mit Calciumsilikaten und -aluminaten, injiziert wird, insbesondere unter Verwendung der Bohrvorrichtung nach wenigstens einem der voraufgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch koaxial angeordnete und zueinander gegenläufig drehende Rohrelemente, die in Bohrrichtung Kronen aufweisen, etwa am Bohransatzpunkt eine exzentrische Rotation erzeugt sowie mit der Krone des innenliegenden Innengestänges die Wandstärke des außenliegenden Rohrelements vorgeschnitten wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension mit hohem Druck zwischen den beiden Kronen radial zur Bohrachse aus dem Innengestänge gedrückt wird und/oder, daß durch die in Bohrrichtung hinten liegende Krone überschüssiges Suspension/Erdreich-Gemisch abgezogen wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Suspension während 3 bis 6 Minuten, insbesondere 4 bis 5 Minuten, je Meter Säulenlänge injiziert wird.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0657616A1 (de) * 1992-09-29 1995-06-14 Ingrid Dr. Klemm Schneckenbohrvorrichtung für Pfahlgründungen
WO1995021989A1 (en) * 1994-02-11 1995-08-17 Atlas Copco Craelius Ab A method for providing a substantially leakproof shielding layer in the ground and a device for performing the method
WO2005121494A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-22 Sira-Kvina Kraftselskap Da Device for a rock drilling machine
CN101131069B (zh) * 2006-08-25 2010-09-15 河南理工大学 突出煤层扒孔降温钻具及其钻进方法
WO2010106124A2 (en) 2009-03-19 2010-09-23 Geosea Nv Method and device for drilling shafts in ground layers consisting of rock, clay and/or related materials
EP2497863A3 (de) * 2011-03-08 2014-07-02 Technische Universität Hamburg-Harburg Bodenertüchtigungsverfahren sowie Anordnung dafür
CN107178361A (zh) * 2017-06-28 2017-09-19 大庆纽斯达采油技术开发有限公司 一种偏心分层注入井全息测试仪及测试方法
DE102020131395A1 (de) 2020-11-26 2022-06-02 Depenbrock Ingenieurwasserbau GmbH & Co. KG Verfahren zum Sichern eines Bauwerks und Anordnung eines Bauwerks in einem Gelände

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2729749B2 (ja) * 1993-06-22 1998-03-18 志朗 中嶋 全方位地盤改良体造成工法及びその装置
DE29516296U1 (de) * 1995-10-14 1995-12-07 Ing. G. Klemm Bohrtechnik GmbH, 57489 Drolshagen Injektionsbohrvorrichtung

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1511566A (fr) * 1966-03-18 1968-02-02 Machine à forer et à gainer simultanément
US3565190A (en) * 1968-03-07 1971-02-23 Sanwa Kizai Co Ltd Auger-type boring machines
DE1533575B1 (de) * 1967-02-22 1971-05-06 Skanska Cementgjuteriet Ab Tiefbohrer mit einer exzenterbohrkrone
US3835943A (en) * 1972-02-25 1974-09-17 R Bray Drilling apparatus and adaptor assembly for such apparatus
US3848683A (en) * 1972-02-10 1974-11-19 Atlas Copco Ab Method and means for drilling
US3938344A (en) * 1974-04-29 1976-02-17 Kabushiki Kaisha Takechi Koumusho Earth auger and method for driving piles and the like by means of said earth auger
DE2924393A1 (de) * 1979-06-16 1980-12-18 Brueckner Grundbau Gmbh Bohrvorrichtung zum ueberlagerungsbohren
GB2154630A (en) * 1984-02-24 1985-09-11 Matsuzawa Kiko Kabushiki Kaish Construction method for foundation piling
US4711310A (en) * 1985-01-04 1987-12-08 Luen Lam M Rotary head
DE3639891A1 (de) * 1986-11-21 1988-06-01 Bilfinger Berger Bau Verfahren zur herstellung eines rohrinjektionsschirms oberhalb von tunneln sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3718480C1 (de) * 1987-06-02 1988-09-22 Bauer Spezialtiefbau Bohrvorrichtung fuer ein Hochdruck-Injektions-Bohrverfahren
EP0358786A1 (de) * 1988-09-13 1990-03-21 Ing. G. Klemm Bohrtechnik GmbH Überlagerungsbohrvorrichtung

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1511566A (fr) * 1966-03-18 1968-02-02 Machine à forer et à gainer simultanément
DE1533575B1 (de) * 1967-02-22 1971-05-06 Skanska Cementgjuteriet Ab Tiefbohrer mit einer exzenterbohrkrone
US3565190A (en) * 1968-03-07 1971-02-23 Sanwa Kizai Co Ltd Auger-type boring machines
US3848683A (en) * 1972-02-10 1974-11-19 Atlas Copco Ab Method and means for drilling
US3835943A (en) * 1972-02-25 1974-09-17 R Bray Drilling apparatus and adaptor assembly for such apparatus
US3938344A (en) * 1974-04-29 1976-02-17 Kabushiki Kaisha Takechi Koumusho Earth auger and method for driving piles and the like by means of said earth auger
DE2924393A1 (de) * 1979-06-16 1980-12-18 Brueckner Grundbau Gmbh Bohrvorrichtung zum ueberlagerungsbohren
GB2154630A (en) * 1984-02-24 1985-09-11 Matsuzawa Kiko Kabushiki Kaish Construction method for foundation piling
US4711310A (en) * 1985-01-04 1987-12-08 Luen Lam M Rotary head
DE3639891A1 (de) * 1986-11-21 1988-06-01 Bilfinger Berger Bau Verfahren zur herstellung eines rohrinjektionsschirms oberhalb von tunneln sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
DE3718480C1 (de) * 1987-06-02 1988-09-22 Bauer Spezialtiefbau Bohrvorrichtung fuer ein Hochdruck-Injektions-Bohrverfahren
EP0358786A1 (de) * 1988-09-13 1990-03-21 Ing. G. Klemm Bohrtechnik GmbH Überlagerungsbohrvorrichtung

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0657616A1 (de) * 1992-09-29 1995-06-14 Ingrid Dr. Klemm Schneckenbohrvorrichtung für Pfahlgründungen
WO1995021989A1 (en) * 1994-02-11 1995-08-17 Atlas Copco Craelius Ab A method for providing a substantially leakproof shielding layer in the ground and a device for performing the method
WO2005121494A1 (en) * 2004-06-11 2005-12-22 Sira-Kvina Kraftselskap Da Device for a rock drilling machine
CN101131069B (zh) * 2006-08-25 2010-09-15 河南理工大学 突出煤层扒孔降温钻具及其钻进方法
WO2010106124A2 (en) 2009-03-19 2010-09-23 Geosea Nv Method and device for drilling shafts in ground layers consisting of rock, clay and/or related materials
BE1018567A4 (nl) * 2009-03-19 2011-03-01 Geosea N V Werkwijze en inrichting voor het boren van schachten in uit rots, klei en/of aanverwante materialen bestaande grondlagen.
WO2010106124A3 (en) * 2009-03-19 2011-03-24 Geosea Nv Method and device for drilling shafts in ground layers consisting of rock, clay and/or related materials
US9080389B2 (en) 2009-03-19 2015-07-14 Geosea Nv Method and device for drilling shafts in ground layers consisting of rock, clay and/or related materials
EP2497863A3 (de) * 2011-03-08 2014-07-02 Technische Universität Hamburg-Harburg Bodenertüchtigungsverfahren sowie Anordnung dafür
CN107178361A (zh) * 2017-06-28 2017-09-19 大庆纽斯达采油技术开发有限公司 一种偏心分层注入井全息测试仪及测试方法
DE102020131395A1 (de) 2020-11-26 2022-06-02 Depenbrock Ingenieurwasserbau GmbH & Co. KG Verfahren zum Sichern eines Bauwerks und Anordnung eines Bauwerks in einem Gelände

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