EP1580323A1 - Bohrschnecke und Verfahren zum Erstellen einer Gründungssäule im Boden - Google Patents

Bohrschnecke und Verfahren zum Erstellen einer Gründungssäule im Boden Download PDF

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EP1580323A1
EP1580323A1 EP04007474A EP04007474A EP1580323A1 EP 1580323 A1 EP1580323 A1 EP 1580323A1 EP 04007474 A EP04007474 A EP 04007474A EP 04007474 A EP04007474 A EP 04007474A EP 1580323 A1 EP1580323 A1 EP 1580323A1
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drill pipe
pipe
drill
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Georg Hofner
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/44—Bits with helical conveying portion, e.g. screw type bits; Augers with leading portion or with detachable parts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/36—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making without use of mouldpipes or other moulds

Definitions

  • the object of the invention is to provide a drilling auger and a method for creating a foundation element in the ground with a auger, which allow the production of particularly high quality foundation columns in a particularly reliable and robust design of the auger.
  • a first aspect of the invention can be used in a locking device be seen with the one in an unlocked state the locking device largely unhindered possible Material flow in Wendelgang purposefully blocked, i. largely can be prevented or at least disabled.
  • a material transport along the Bohrschnecke selectively influenced in various stages of the process become. This additional option of process control allows the production of high quality high quality foundation elements.
  • the at least one helix is suitable according to the invention helically formed. Under the helical turn can according to the invention the space to be understood, that between the at least a helix, the drill pipe and a cylindrical enveloping the at least one helix is formed.
  • a structurally particularly simple locking device created. If a locking device with at least a closure element is used, may alternatively or additionally an adjusting mechanism may be provided which the displacement of the pipe parts against each other in an adjusting movement of the closure element from the opening position in the lock position and vice versa converted.
  • the locking device so is formed that the helical gear when pushed together Pipe parts is locked and when pushed apart pipe parts is unlocked.
  • the pipe parts shifted depending on the load against each other are, i. that the pipe parts when advancing the drill pipe in the soil due to the axial force acting on the drill pipe be pushed together.
  • a return device for example a return spring, be provided, which the pipe parts at decreasing Overload or axial force again shifts apart.
  • a sliding frame drive be provided.
  • the Wendelgang when pulling the Bohrschnecke the Wendelgang is unlocked and the auger in particular, further rotated in the downward conveying direction becomes.
  • unlocking the soil supplement material can now conveyed along the entire spiral path to the drill tip be filled, and there fill a cavity, which when pulling the Drill pipe is created.
  • the soil additive material only due to the effect of gravity at rotational moderate standstill of the auger in the To promote cavity.
  • the auger also turned in the downward direction when pulling becomes.
  • a erfindungseffleßes drill has an inventive Bohrschnecke on, as well as a rotary drive for rotating the auger, at least in the downward conveying direction and a feed drive for axially advancing the drill pipe into the ground.
  • the drill can in particular for carrying out the invention Serve the method.
  • the first part helix protrudes 51 in the helical turn 6 of the second sub-coil 52 into it.

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Abstract

Bohrschnecke mit Bohrrohr (2), an dem unter Ausbildung zumindest eines Wendelganges entlang dem Bohrrohr zumindest eine Wendel (4) angeordnet ist und am Bohrrohr eine Sperreinrichtung vorgesehen ist, die dem Sperren des Wendelganges dient. Angegeben wird ferner ein verfahren zum Erstellen einer Gründungssäule im Boden unter Verwendung einer solchen Bohrschnecke. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrschnecke mit einem Bohrrohr, an dem unter Ausbildung zumindest eines Wendelganges entlang dem Bohrrohr zumindest eine Wendel angeordnet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erstellen einer Gründungssäule im Boden.
Aus der EP 0 732 452 B1 ist ein Verfahren zum Erstellen einer Gründungssäule im Boden bekannt, bei dem eine Bohrschnecke, die einen schüttgutgefüllten Einfülltrichter durchläuft, unter Ausbildung eines Hohlraumes eingepresst wird. Mittels Schneckenförderung durch Drehen und gleichzeitiges axiales Bewegen der Bohrschnecke wird dieser Hohlraum mit dem Schüttgut gefüllt.
Aus der EP 517 329 B1 und der EP 0 974 729 B1 sind Bohrschnecken mit je einem Wendelgang bekannt. Diese bekannten Bohrschnecken weisen Verschlusseinrichtungen auf, mit denen ein Querschnitt der jeweiligen Bohrschnecke bodenseitig unterhalb des Wendelganges verschließbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bohrschnecke und ein Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden mit einer Bohrschnecke anzugeben, die bei einer besonders zuverlässigen und robusten Ausführung der Bohrschnecke die Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Gründungssäulen erlauben.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mit einer Bohrschnecke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren zum Erstellen einer Gründungssäule im Boden mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Bohrschnecke ist dadurch gekennzeichnet, dass am Bohrrohr eine Sperreinrichtung zum Sperren des Wendelgangs vorgesehen ist.
Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann in einer Sperreinrichtung gesehen werden, mit der ein in einem entsperrten Zustand der Sperreinrichtung weitgehend ungehindert möglicher Materialfluss im Wendelgang gezielt gesperrt, d.h. weitestgehend unterbunden oder zumindest behindert werden kann. Insbesondere bei der Erstellung von Gründungssäulen im Boden kann mittels der Sperreinrichtung ein Materialtransport entlang der Bohrschnecke in verschiedenen Verfahrensstadien gezielt beeinflusst werden. Diese zusätzliche Möglichkeit der Verfahrenskontrolle ermöglicht die Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Gründungselemente.
Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung ist die Sperreinrichtung nicht zum querschnittsmäßigen Verschließen eines Bohrquerschnittes unterhalb des Wendelganges ausgebildet, sondern zum Sperren des Wendelganges selbst. Durch die erfindungsgemäße Sperreinrichtung kann der Wendelgang somit in zumindest zwei Teilgänge geteilt werden, in welchen Teilgängen selbst ein weitestgehend ungestörter Materialtransport möglich ist, wohingegen ein Materialtransport zwischen den beiden Teilgängen gesperrt ist. Durch eine gezielte Anordnung und Betätigung der Sperreinrichtung zum Sperren des Wendelganges an einer vorbestimmten Position entlang des Wendelganges kann der Materialtransport entlang der Bohrschnecke besonders präzise und örtlich bestimmt beeinflusst werden, was die Herstellung von Gründungssäulen von besonders hoher Qualität auch in unterschiedlichen Böden erlaubt. Durch eine Anordnung der Sperreinrichtung zum Sperren im Wendelgang kann dieser insbesondere von einer Bohrspitze des Bohrrohres und/oder von einer bodenseitigen Schneidkante des Wendelganges beabstandet angeordnet werden. Hierdurch ist die Sperreinrichtung insbesondere nicht dem vergleichsweise hohen Verschleiß durch das bodenseitig an der Bohrschnecke anstehende, ungelockerte Bodenmaterial ausgesetzt, was die Zuverlässigkeit und Robustheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhöht.
Die zumindest eine Wendel ist erfindungsgemäß geeigneterweise schraubenartig ausgebildet. Unter dem Wendelgang kann erfindungsgemäß der Raum verstanden werden, der zwischen der zumindest einen Wendel, dem Bohrrohr und einer zylindrischen einhüllenden der zumindest einen Wendel gebildet wird.
Eine zur Herstellung von Gründungssäulen besonders geeignete Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bohrschnecke ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung zum Sperren des Wendelgangs in einem unteren Bereich der Wendel ausgebildet ist. Unter einem unteren Bereich, in dem der Wendelgang gesperrt wird, kann insbesondere ein solcher Bereich verstanden werden, der maximal fünf, bevorzugt maximal zwei, insbesondere maximal ein Umlauf der Wendel um das Bohrrohr von einem bodenseitigen Ende der Wendel, insbesondere von ihrer Schneidekante entfernt angeordnet ist.
Eine besonders wirksame Sperreinrichtung kann erfindungsgemäß dadurch gegeben sein, dass die Sperreinrichtung ein Verschlusselement.aufweist, das aus einer Öffnungsposition am Bohrrohr in eine Sperrposition im Wendelgang verstellbar ist. In der Öffnungsposition am Bohrrohr kann das Verschlusselement insbesondere am Bohrrohr anliegen und/oder zumindest teilweise im Inneren des Bohrrohres versenkt sein. In der Sperrposition steht das vorzugsweise starr ausgebildete Verschlusselement geeigneterweise aus dem Bohrrohr hervor. Insbesondere kann durch das Verschlusselement in der Sperrposition ein Querschnitt des Wendelganges teilweise oder vollständig blockiert sein.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement zum Verstellen in die Sperrposition am Bohrrohr zumindest annähernd in eine Radialrichtung des Böhrrohres verfahrbar ist. In diesem Fall kann das Verschlusselement insbesondere als eine Platte ausgebildet sein, die aus dem Inneren des Bohrrohres in den Wendelgang verfahrbar ist und die geeigneterweise einen Außenumfang aufweist, der in etwa einem Querschnitt des Wendelganges entspricht. Zum Verfahren des Verschlusselementes kann bevorzugt ein Keilschiebermechanismus vorgesehen sein. Durch die Verwendung eines radial verfahrbaren Verschlusselementes kann der Wendelgang besonders einfach und wirksam gesperrt werden.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlusselement zum Verstellen in die Sperrposition um eine bevorzugt radial zum Bohrrohr verlaufende Schwenkachse verschwenkbar ist. Geeigneterweise ist das Verschlusselement dabei ebenfalls plattenartig ausgebildet.
Eine besonders zuverlässige Bohrschnecke ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Bohrrohr axial mehrteilig mit mindestens zwei vorzugsweise wendelbelegten Rohrteilen ausgebildet ist, die zum Sperren des Wendelganges axial gegeneinander verschiebbar sind. Sofern die Rohrteile alle Wendeln aufweisen, kann bereits eine relative Verschiebung der Wendeln gegeneinander beim axialen Verschieben der Rohrteile zum Sperren des Wendelgangs ausreichend sein. So kann es durch die Verschiebung der einzelnen Wendeln der Rohrteile gegeneinander zu Diskontinuitäten im Wendelgang kommen, bei denen die einzelnen Wendeln keine kontinuierliche Gesamtwendel mehr bilden. Insbesondere können Kanten der Wendeln dabei Wendelgänge benachbarter Rohrteile zumindest teilweise versperren. Durch die verschiebbare Anordnung mehreren wendelbelegter Rohrteile wird erfindungsgemäß eine konstruktiv besonders einfache Sperreinrichtung geschaffen. Sofern eine Sperreinrichtung mit zumindest einem Verschlusselement verwendet wird, kann alternativ oder zusätzlich ein Verstellmechanismus vorgesehen sein, der die Verschiebung der Rohrteile gegeneinander in eine Verstellbewegung des Verschlusselementes aus der Öffnungsposition in die Sperrposition und umgekehrt umwandelt.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Sperreinrichtung so ausgebildet ist, dass der Wendelgang bei zusammengeschobenen Rohrteilen gesperrt ist und bei auseinandergeschobenen Rohrteilen entsperrt ist. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Rohrteile auflastabhängig gegeneinander verschoben werden, d.h. dass die Rohrteile beim Vorschieben des Bohrrohres im Boden aufgrund der auf das Bohrrohr wirkenden Axialkraft zusammengeschoben werden. In diesem Fall kann insbesondere eine Rückstelleinrichtung, beispielsweise eine Rückstellfeder, vorgesehen sein, welche die Rohrteile bei nachlassender Auflast oder Axialkraft wieder auseinanderschiebt. Zum Verschieben der Rohrteile gegeneinander kann aber auch ein Verschiebestellantrieb vorgesehen sein.
Eine besonders brauchbare Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Rohrteil eine Bohrspitze aufweist und dass das erste Rohrteil gegenüber einem zweiten Rohrteil axial verschiebbar ist, welches einen Schaft des Bohrrohres aufweist. Vorteilhafterweise ist das erste Rohrteil dabei axial kürzer als das zweite Rohrteil ausgestaltet. Sofern das erste Rohrteil wendelbelegt ist, weist die Wendel des ersten Rohrteiles geeigneterweise maximal fünf, insbesondere maximal zwei Umläufe um das Bohrrohr auf. Das erste Rohrteil kann auch als Schneckenanfänger bezeichnet werden. Zur Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Gründungssäulen kann es vorteilhaft sein, dass am Bohrrohr, zumindest eine Durchgangsöffnung zum Einleiten einer Flüssigkeit in den Boden vorgesehen ist. Geeigneterweise ist die zumindest eine Durchgangsöffnung im Bereich der Bohrspitze, insbesondere am bodenseitigen, ersten Rohrteil angeordnet.
Der erfindungsgemäße Wendelgang kann auch als Wendelzwischenraum bezeichnet werden.
Im Hinblick auf das Verfahren besteht die Erfindung in einem Verfahren zum Erstellen einer Gründungssäule im Boden, bei dem eine Bohrschnecke mit einem Bohrrohr, welches an der Ausbildung zumindest eines Wendelganges mit zumindest einer Wendel belegt ist, in den Boden eingebracht wird, und die Bohrschnecke nach Erreichen einer Endtiefe in eine Abwärtsförderrichtung gedreht und dabei mit dem wendelbelegten Bohrrohr ein Bodenzusatzmaterial in den Boden gefördert wird, wobei der Wendelgang für einen Durchgang des Bodenzusatzmaterials gesperrt wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere eine erfindungsgemäße Bohrschnecke verwendet werden, wodurch die in diesem Zusammenhang erzielten Vorteile erreicht werden. Unter einer Abwärtsförderrichtung kann erfindungsgemäß insbesondere eine solche Drehrichtung der Bohrschnecke verstanden werden, bei welcher die Wendel der Bohrschnecke Material in den Boden hinein fördert, d.h. bei der Material entlang dem Bohrrohr in Richtung auf eine Bohrspitze des Bohrrohres zu gerichtet gefördert wird. Bei dem Bodenzusatzmaterial kann es sich insbesondere um ein Bodenverbesserungsmaterial handeln, das geeigneterweise zur Verfestigung des Bodens dienen kann. Bevorzugt handelt es sich bei dem Bodenzusatzmaterial um ein Schüttgut, insbesondere um ein mehl- oder staubartiges Material. Das Bodenzusatzmaterial kann aber auch einen Flüssigkeitsanteil aufweisen.
Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, eine Bohrschnecke zunächst in den Boden bis zu einer Endtiefe einzubringen, die mit der Tiefe der zu erstellenden Gründungssäule korrespondiert. Spätestens nachdem die Bohrschnecke die Endtiefe erreicht hat, wird diese in Abwärtsförderrichtung gedreht, wodurch zur Bildung der Gründungssäule Bodenzusatzmaterial im Wendelgang der Bohrschnecke an der Bohrschnecke entlang vom Bohrungsrand in die beim Einbringen der Bohrschnecke entstehende Bohrung gefördert wird. Um zu gewährleisten, dass das geförderte Bodenzusatzmaterial zu einem größtmöglichen Teil über einen Mantelbereich der Bohrung ins angrenzende Erdreich eindringt und dort vorteilhafterweise zu einer Bodenverbesserung führt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Wendelgang beim Drehen der Bohrschnecke zumindest bis zum Erreichen der Endtiefe gesperrt wird. Hierdurch wird erreicht, dass ein Durchgang des Bodenzusatzmaterials im Wendelgang mindestens an einer Stelle entlang des Bohrrohres zumindest erschwert oder verhindert wird. Insbesondere kann hierdurch weitestgehend verhindert werden, dass Bodenzusatzmaterial über die Bohrspitze des Bohrrohres entweichen kann und somit nur bedingt in den Mantelbereich der Bohrung gelängt und dass Bodenmaterial nicht in den Wendelgang eindringen kann. Hierdurch können qualitativ besonders hochwertige Gründungssäulen erhalten werden. Besonders vorteilhaft ist es, dass die Bohrschnecke nach Erreichen der Endtiefe während der Drehung in Abwärtsförderrichtung bei gesperrtem Wendelgang zumindest teilweise nicht in Axialrichtung des Bohrrohres bewegt wird. Beim Ziehen des Bohrrohres wird der Wendelgang geöffnet, so dass Bodenzusatzmaterial den sich bildenden Hohlraum füllen kann.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wendelgang in einem unteren Bereich der Wendel gesperrt wird. Hierdurch können Gründungssäulen mit besonders hoher Materialdichte entlang ihrer gesamten Länge erstellt werden. Unter einem unteren Bereich kann insbesondere ein solcher Bereich verstanden werden, wie er bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Bohrschnecke diskutiert wurde.
Besonders vorteilhaft ist es, dass die Bohrschnecke beim Einbringen in den Boden in Abwärtsförderrichtung gedreht wird oder drehungsmäßig stillsteht. Unter einem drehungsmäßigen Stillstand wird verstanden, dass die Bohrschnecke nicht gedreht wird. Durch diese vorteilhafte Verfahrensführung kann weitestgehend verhindert werden, dass die Bohrschnecke beim Einbringen in den Boden, d.h. beim Abbohren , Bodenmaterial aus der Bohrung hinausfördert. Vielmehr kann sichergestellt werden, dass das Bodenmaterial verdrängt wird. Durch Abbohren mit einer Drehung der Bohrschnecke entgegen einer Aufwärtsförderrichtung der Bohrschnecke oder bei Stillstand der Bohrschnecke können besonders tragfähige Gründungssäulen hergestellt werden.
Grundsätzlich ist es möglich, die Bohrschnecke erst nach Erreichen der Endtiefe mit Bodenzusatzmaterial zu beschicken. Zur besonders schnellen Erstellung besonders tragfähiger Säulen ist es jedoch vorteilhaft, dass bereits beim Einbringen der Bohrschnecke in den Boden mit dieser Bodenzusatzmaterial in den Boden gefördert wird, wobei der Wendelgang gesperrt wird. Hierdurch kann bereits beim Einbringen der Bohrschnecke eine besonders hohe Verdrängungswirkung erreicht werden und somit besonders hochwertige Gründungselemente hergestellt werden. Zum Fördern von Bodenzusatzmaterial beim Einbringen der Bohrschnecke ist es grundsätzlich möglich, die Bohrschnecke in Abwärtsförderrichtung zu drehen. Die Bohrschnecke kann beim Drehen aber auch drehungsmäßig stillstehen, wobei dann die Förderwirkung lediglich auf der Axialbewegung der Bohrschnecke beruht.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass beim Ziehen der Bohrschnecke der Wendelgang entsperrt wird und die Bohrschnecke insbesondere weiterhin in Abwärtsförderrichtung gedreht wird. Durch die Entsperrung kann das Bodenzusatzmaterial nun entlang dem gesamten Wendelgang bis zur Bohrspitze gefördert werden, und dort einen Hohlraum verfüllen, der beim Ziehen des Bohrgestänges entsteht. Dabei ist es grundsätzlich möglich, das Bodenzusatzmaterial lediglich aufgrund der Schwerkraftwirkung bei drehungsmäßigem Stillstand der Bohrschnecke in den Hohlraum zu fördern. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, dass die Bohrschnecke auch beim Ziehen in Abwärtsförderrichtung gedreht wird.
Zur Herstellung qualitativ besonders hochwertiger Gründungselemente, insbesondere zum Erzielen einer besonders guten Durchmischung von Bodenzusatzmaterial und Bodenmaterial kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass beim Einbringen der Bohrschnecke in den Boden, beim Drehen der Bohrschnecke nach Erreichen der Endtiefe und/oder beim Ziehen der Bohrschnecke über zumindest eine Durchgangsöffnung am Bohrrohr eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser, in den Boden geleitet wird. Die Durchgangsöffnung ist geeigneterweise in einem unteren Bereich des Bohrrohres, insbesondere im Bereich der Bohrspitze, angeordnet.
Ein erfindungsemäßes Bohrgerät weist eine erfindungsgemäße Bohrschnecke auf, sowie einen Drehantrieb zum Drehen der Bohrschnecke, zumindest in Abwärtsförderrichtung und einen Vorschubantrieb zum axialen Vorschieben des Bohrrohres in den Boden. Das Bohrgerät kann insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen. Hierdurch sowie durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Bohrschnecke können mit dem erfindungsgemäßen Bohrgerät die oben beschriebenen Vorteile erzielt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die schematisch in den Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen:
Fig. 1
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrschnecke mit Sperreinrichtung;
Fig. 2
ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrschnecke mit Sperreinrichtung;
Fig. 3
ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrschnecke mit Sperreinrichtung;
Fig. 4
ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrschnecke mit Sperreinrichtung; und
Fig. 5
ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrschnecke mit Sperreinrichtung.
Unterschiedliche Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Bohrschnecken sind in teilweise geschnittener Seitenansicht in den Fig.1 bis 5 dargestellt. Die Teilfigur a) in den jeweiligen Fig. 1 bis 5 zeigen dabei die Sperreinrichtung in Öffnungspositionen, also bei entsperrtem, d.h. bei frei durchgängigem Wendelgang, während die Teilfiguren b) die jeweilige Sperreinrichtung bei gesperrtem Wendelgang zeigen. Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Bohrschnecken weisen alle ein Bohrrohr 2 mit einer unten und bodenseitig angeordneten Bohrspitze 14 auf. Bei den in Fig. 1 bis 4 dargestellten Bohrschnecken ist am Bohrrohr 2 außenseitig jeweils eine schraubenartige Wendel 4 vorgesehen. In einem Zwischenraum zwischen den jeweiligen Wendeln 4 ist jeweils ein spiralartiger Wendelgang 6 ausgebildet. An ihrem nahe der Bohrspitze 14 ausgebildeten, bodenseitigen Ende sind die Wendeln 4 jeweils durch eine Schneidkante 22 abgeschlossen.
In den in Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen weisen die Bohrrohre 2 ein oberes, zweites Bohrteil 12 mit einer Durchgangsöffnung 20 auf, mit der eine Flüssigkeit aus einem innerhalb des Bohrrohres 2 angeordneten Seelenrohr in den außerhalb des Bohrrohres 2 angeordneten Boden einleitbar ist.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Bohrrohr 2 zwei Wendeln 4, 4' auf, zwischen denen zwei Wendelgänge 6, 6' gebildet sind. Dabei wird der Wendelgang 6 oberseitig von der Wendel 4' und unterseitig von der Wendel 4 begrenzt. Der Wendelgang 6' hingegen wird oberseitig von der Wendel 4 und unterseitig von der Wendel 4' begrenzt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Sperreinrichtung ein plattenartiges, im Umfang rechteckiges Verschlusselement 30 auf, dessen Längsseite in etwa parallel zu einer Längsachse 3 des Bohrrohres 2 verläuft. Bei entsperrtem Wendelgang 6 ist das Verschlusselement 30 vollständig im Bohrrohr 2 versenkt. Zum Sperren des Wendelgangs 6 wird das Verschlusselement 30 (wie in Fig. 1b) gezeigt, durch einen Schlitz im Bohrrohr 2 aus diesem heraus verfahren. Das Verschlusselement 30 wird dabei in einer Radialrichtung bezüglich der Längsachse 3 des Bohrrohres 2 bewegt. Zum Ausfahren des Verschlusselementes 30 aus dem Bohrrohr 2 heraus und zum Einfahren in das Bohrrohr 2 hinein ist am Verschlusselement 30 ein Keilschiebemechanismus angeordnet. Dieser Keilschiebemechanismus weist einen Zapfen 33 auf, der in einer schräg zur Längsachse 3 verlaufenden Nut 32 einer Verstellstange 36 verläuft. Zum Verfahren des Verschlusselements 30 wird diese Verstellstange 36 in Axialrichtung zur Längsachse 3 bezüglich des Bohrrohres 2 auf und ab bewegt, wobei der Keilschiebemechanismus diese Axialbewegung der Verstellstange 36 in eine Radialbewegung des Verschlusselements 30 umwandelt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bohrschnecke mit einer Sperreinrichtung mit einem plattenartigen Verschlusselement 30' ist in Fig. 2 dargestellt. In Analogie zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Verschlusselement 30' ebenfalls zum Sperren des Wendelgangs 6 in einer Radialrichtung zur Längsachse 3 aus dem Bohrrohr 2 hinaus verfahren. In dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch keine Verstellstange 36 zum Verfahren des Verschlusselements 30' vorgesehen. Vielmehr ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel das Bohrrohr 2 zweiteilig ausgeführt, mit einem bodenseitigen ersten Rohrteil 11, an dem auch die Bohrspitze 14 angeordnet ist, und mit einem darüber angeordneten zweiten Rohrteil 12. Das erste Rohrteil 11 und das zweite Rohrteil 12 sind in Axialrichtung, d.h. in Richtung der Längsachse 3 des Bohrrohres 2 gegeneinander verschiebbar angeordnet. Am ersten Rohrteil 11 ist eine erste Teilwendel 51 und am zweiten Rohrteil 12 eine zweite Teilwendel 52 außenseitig angeordnet, wobei die beiden Teilwendeln 51, 52 die Wendel 4 bilden. Das erste Rohteil 11 weist auf seiner der Bohrspitze 14 abgewandten Seite eine Verlängerung 17 auf, die zur Führung des ersten Rohrteils 11 und zweiten Rohrteil 12 in das zweite Rohrteil 12 hineinragt. Das erste Rohrteil 11 ist massiv ausgebildet.
Wirkt auf das Bohrrohr 2 eine Axialkraft in Vorschubrichtung, wird also das Bohrrohr 2 im Boden vorgeschoben, so werden die beiden Rohrteile 11, 12 wie in Fig. 2b gezeigt, zusammengeschoben. Über einen Keilschiebemechanismus, bestehend aus einem am Verschlusselement 30' angebrachten Zapfen 33, der in eine an der Verlängerung 17 des ersten Rohrteils 11 angeordneten Nut 32 eingreift, wird das Verschlusselement 30' beim Zusammenschieben der beiden Rohrteile 11, 12 aus dem Bohrrohr 2 heraus in die Sperrposition verfahren. Über eine Rückstellfeder 25, die im zweiten Rohrteil 12 zwischen diesem und der Verlängerung 17 des ersten Rohrteils 11 angebracht ist, werden die beiden Rohrteile 11, 12 bei Nachlassen der Axialkraft wieder aufeinander geschoben. Diese Verschiebebewegung wird über den Keilschiebemechanismus in eine Einfahrbewegung des Verschlusselementes 30' in das Bohrrohr 2 umgesetzt. Ein maximaler Verschiebeweg der beiden Rohrteile 11, 12 wird dabei durch einen bodenseitigen Anschlag des Zapfens 33 in der Nut 32 begrenzt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bohrschnecke mit einer Sperreinrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Sperreinrichtung ein als Klappe ausgeführtes, verschwenkbares Verschlusselement 40 auf. Dieses Verschlusselement 40 kann um eine Schwenkachse'41 verschwenkt werden, die etwa radial zur Längsachse 3 des Bohrrohres 2 angeordnet ist. Während sich das Verschlusselement 40 in der entsperrten Position vollständig im Inneren des Bohrrohres 2 befindet, klappt dieses in der Sperrposition aus einem im Bohrrohr 2 vorgesehenen Schlitz aus diesem heraus. Das Verschlusselement 40 kann beispielsweise über eine nicht dargestellte, im Inneren des Bohrrohres 2 angeordnete Verstellstange verschwenkt werden, die mit einem ebenfalls nicht dargestellten Verstellantrieb in Verbindung stehen kann. Alternativ kann ein Verschwenken des Verschlusselements 40 in Analogie zu dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel auch durch Verschieben zweier Rohrteile gegeneinander bewirkt werden.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist in Analogie zu dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel das Bohrrohr 2 wieder zweiteilig ausgebildet, mit einem unteren, ersten Rohrteil 11 und einem oberen, zweiten Rohrteil 12. Das erste Rohrteil 11 ist mit einer ersten Teilwendel 51 belegt und das zweite Rohteil 12 mit einer zweiten Teilwendel 52. Sind die beiden Rohrteile 11, 12, wie in Fig. 4a gezeigt, auseinander geschoben, so bilden die beiden Teilwendeln 51, 52 durchgängig die Wendel 4. Sind die beiden Rohrteile hingegen, wie in Fig. 4b gezeigt, zusammengeschoben, so ist am Übergang zwischen dem ersten Rohrteil 11 und dem zweiten Rohrteil 12 ein diskontinuierlicher Übergang zwischen den beiden Teilwendeln 51, 52 gegeben und die beiden Teilwendeln bilden keine durchgängige Gesamtwendel 4. Insbesondere ragt die erste Teilwendel 51 in den Wendelgang 6 der zweiten Teilwendel 52 hinein. Durch dieses Hineinragen sowie durch den generell diskontinuierlichen Übergang wird die Wendel 6 bei zusammengeschobenen Rohrteilen 11, 12 gesperrt, da ein Materialtransport in der Wendel 4 am Übergang zwischen den beiden Teilwendeln 51, 52 erheblich behindert wird.
Wie bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden auch bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Rohrteile 11, 12 bei einer Vorschubbewegung des Bohrrohres 2 aufgrund der resultierenden Axialkraft zusammengeschoben und diese bei Nachlassen der Axialkraft mittels einer in Fig. 4 nicht dargestellten Rückstelleinrichtung wieder auseinandergeschoben.
In Analogie zu dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel basiert die Sperrwirkung der Sperreinrichtung der Fig. 5 ebenfalls auf einer Unterbrechung von Wendeln 4, 4' bei Verschiebung zweier Rohrteile 11, 12 gegeneinander. Im Gegensatz zu dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel jedoch zwei Wendeln 4, 4' vorgesehen.

Claims (14)

  1. Bohrschnecke mit einem Bohrrohr (2), an dem unter Ausbildung zumindest eines Wendelganges (6, 6') entlang dem Bohrrohr (2) zumindest eine Wendel (4, 4') angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet , dass am Bohrrohr (2) eine Sperreinrichtung zum Sperren des Wendelganges (6, 6') vorgesehen ist.
  2. Bohrschnecke nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet , dass die Sperreinrichtung zum Sperren des Wendelganges (6, 6') in einem unteren Bereich der Wendel (4, 4') ausgebildet ist.
  3. Bohrschnecke nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet , dass die Sperreinrichtung zumindest ein Verschlusselement (30, 30', 40) aufweist, das aus einer Öffnungsposition am Bohrrohr (2) in eine Sperrposition im Wendelgang (6) verstellbar ist.
  4. Bohrschnecke nach Anspruch 3 ,
    dadurch gekennzeichnet , dass das Verschlusselement (30, 30') zum Verstellen in die Sperrposition am Bohrrohr (2) in einer Radialrichtung des Bohrrohres (2) verfahrbar ist.
  5. Bohrschnecke nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet , dass das Verschlusselement (40) zum Verstellen in die Sperrposition um eine bevorzugt radial zum Bohrrohr (2) verlaufende Schwenkachse (41) verschwenkbar ist.
  6. Bohrschnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet , dass das Bohrrohr (2) axial mehrteilig mit mindestens zwei vorzugsweise wendelbelegten Rohrteilen (11, 12) ausgebildet ist, die zum Sperren des Wendelganges (6, 6') axial gegeneinander verschiebbar sind.
  7. Bohrschnecke nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dass ein erstes Rohrteil (11) eine Bohrspitze (14) aufweist und
    dass das erste Rohrteil (11) gegenüber einem zweiten Rohrteil (12) verschiebbar ist, welches einen Schaft des Bohrrohres (2) aufweist.
  8. Bohrschnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet , dass am Bohrrohr (2) zumindest eine Durchgangsöffnung (20) zum Einleiten einer Flüssigkeit in den Boden vorgesehen ist.
  9. Verfahren zum Erstellen einer Gründungssäule im Boden, bei dem
    eine Bohrschnecke, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit einem Bohrrohr (2), welches unter Ausbildung zumindest eines Wendelganges (6, 6') mit zumindest einer Wendel (4, 4') belegt ist, in den Boden eingebracht wird, und
    die Bohrschnecke nach Erreichen einer Endtiefe in einer Abwärtsförderrichtung gedreht und dabei mit dem wendelbelegten Bohrrohr (2) ein Bodenzusatzmaterial in den Boden gefördert wird, wobei der Wendelgang (6, 6') für einen Durchgang des Bodenzusatzmaterials gesperrt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet , dass der Wendelgang (6, 6') in einem unteren Bereich der Wendel (4, 4') gesperrt wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet , dass die Bohrschnecke beim Einbringen in den Boden in Abwärtsförderrichtung gedreht wird oder drehungsmäßig stillsteht.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11
    dadurch gekennzeichnet , dass bereits beim Einbringen der Bohrschnecke in den Boden mit dieser Bodenzusatzmaterial in den Boden gefördert wird, wobei der Wendelgang (6, 6') gesperrt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet , dass bei einem Ziehen der Bohrschnecke der Wendelgang (6, 6') entsperrt wird und die Bohrschnecke insbesondere weiterhin in Abwärtsförderrichtung gedreht wird.
  14. Bohrgerät, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 13, mit
    einer Bohrschnecke nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    einem Drehantrieb zum Drehen der Bohrschnecke zumindest in Abwärtsförderrichtung und
    einem Vorschubantrieb zum axialen Vorschieben des Bohrrohres im Boden.
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