EP1630299A1 - Verfahren zur Fundamentsicherung sowie Bohr- und Mischwerkzeug - Google Patents

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EP1630299A1
EP1630299A1 EP05017483A EP05017483A EP1630299A1 EP 1630299 A1 EP1630299 A1 EP 1630299A1 EP 05017483 A EP05017483 A EP 05017483A EP 05017483 A EP05017483 A EP 05017483A EP 1630299 A1 EP1630299 A1 EP 1630299A1
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EP
European Patent Office
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tool according
drilling
tool
folding
drill
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EP05017483A
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English (en)
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EP1630299B1 (de
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Burghardt Dipl.-Ing. Völzke
Kai-Uwe Dipl.-Ing. Zimmermann
Albert Schneider
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Keller Grundbau GmbH
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Keller Grundbau GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/48—Foundations inserted underneath existing buildings or constructions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D35/00—Straightening, lifting, or lowering of foundation structures or of constructions erected on foundations
    • 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
    • E02D5/38—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds
    • E02D5/44—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds with enlarged footing or enlargements at the bottom of the pile

Definitions

  • the invention relates to a method for searching under foundations in the form of floor panels, single or strip foundations.
  • the starting point of such processes are subsidence phenomena on already completed structures, which must be compensated.
  • the invention further relates to a drilling and mixing tool in conjunction with a rotationally drivable drill string, wherein the drilling and mixing tool comprises a coaxial with the drill string aligned central part and at least two individually on the central part beiklappbar movably arranged folding cutters.
  • a method for the production of concrete piles in the ground in which first a drilled hole of smaller diameter than the pile diameter and drilled the well before pressing out of concrete from the bottom hole in the backward direction to a larger diameter becomes.
  • a corresponding drilling tool comprises an inner drill string and an outer drill string with radially aus basicen cutting bodies, which have at the back to the hole opening towards cutting members.
  • An expandable separating screen serves to separate a rinsing zone, from which the cuttings are carried away, from an injection zone, which is filled with concrete.
  • the present invention has for its object to provide a method for securing the foundation of the type mentioned.
  • the drilling and mixing tool used is increased in diameter, with a binder is fed and mortared with the ground.
  • This causes a subsequent foundation of the foundation, which can serve to increase the carrying capacity or the settlement of settlement phenomena.
  • the process can be distributed on individual foundations distributed according to a grid.
  • the said at least one larger diameter in the area of Bodenvermörtelung can be adjusted as needed. It can also be varied by the height of the mortar column.
  • the deep Bodenvermörtelung can already be started at the first drilling of the drilling and mixing tool and, if necessary, continue with its drawing or only when pulling the drilling and mixing tool after the sinking to the lowest point can be started.
  • the present invention has for its object to provide a drilling and mixing tool that can be used in the aforementioned method.
  • the solution to this consists in a drilling and mixing tool in conjunction with a rotating drivable drill string, the drilling and mixing tool comprises a coaxial with the drill string aligned central part and at least two individual on the central part beiklappbar movably arranged folding cutters which are beiklappbar to the central part, wherein the folding blades are hinged and fixable to different diameters, and wherein outlet nozzles are provided on the drilling and mixing tool, which are supplied via the drill pipe with liquid medium.
  • the adjustment to different diameters can be constructive designed as a continuous adjustment or as adjustment in individual stages.
  • liquid medium water can be used during the drilling process with the folding flaps folded in, while after unfolding the folding cutters to the desired diameter, it is possible instead to supply binders in order to bring about soil softening.
  • the folding cutters are formed so that they comprise transverse to the longitudinal axis of the drill string pivot axes. This allows for an improved storage and support, on the other hand higher specific cutting forces on the folding blades for a given torque of the drill string.
  • the folding cutters at their front edge in the direction of rotation considered tooth elements, which may consist in particular of hard materials.
  • two folding cutters are provided, each of which can be actuated by steering levers and of these, wherein these steering levers lie in two different planes and move in these, so that they can cross over in side view.
  • An actuating rod for the folding cutters or the steering levers can be arranged longitudinally movable in the drill string.
  • handlebar arms can act, which are articulated on the one hand with the operating rod and on the other hand with the steering levers.
  • the folding cutters can each form an angle of attack to radial or conical planes of rotation, in the sense that they cause a screwing into the ground when sinking in the unfolded state.
  • the angle of attack can amount to about 30 ° with respect to a radial plane to the longitudinal axis of the drill string in a right angle unfolded state.
  • the flap cutters have a large width in relation to their thickness, both of which are respectively constant over the length. In a preferred embodiment lying the folding cutters concealed in the folded position behind fixed parts of the central part and thus protected.
  • the outlet nozzle for liquid medium at the central part of the mixing tool are each arranged centrally in the circumferential direction between the folding cutters.
  • the exit is in less the folding blades disturbed floor areas. For the rest, this does not hinder the escape of liquid medium when folded folding cutters.
  • the outlet nozzle for liquid medium can be arranged above the articulation of the folding cutters and / or below the articulation of the folding cutters. This makes it possible that, depending on the process control and direction of movement of the mixing tool, the outlet of drilling fluid follows the folding blades and / or the outlet of binder suspension leads the folding blades.
  • FIG. 1 On a bottom surface 11 is a drill 12 to which a drill mount 13 is attached. On the drill mount 13, a drill string 15 is attached via guide means 14a, 14b. The drill pipe 15 is guided by a push-through turret 16 and with a tensioning device 17 rotatably clamped driven. The drill pipe 15 is rotatably suspended from a vortex 18. From the drill pipe 15 led out centrally is an actuating rod 21 which rotates with the drill pipe and is suspended on a further vortex 22. The actuating rod 21 is actuated axially via hydraulic cylinders 23, which are supported on a bracket 24 and act on a yoke 25. At the lower end of the drill pipe 15 is an inventive mixing tool 20 with a central portion 26 and radially projecting folding blades 27. At the lower end of the mixing tool 20, a drill bit 28 is attached.
  • the drill string 15 is recognizable as an enlarged detail, with the same details are designated by like numerals as in Figure 1.
  • the drill string consists of an outer tube 15 1 and an inner tube 15 2 , which are held by not shown spacers coaxial with each other.
  • various media can be passed from the upper end to outlet nozzles at the lower end of the drill string.
  • first and second outlet nozzles 31 1 , 31 2 can be seen on the mixing tool 20 above and below the articulation of the folding cutters 27 and further outlet nozzles 32 on the drill bit 28.
  • a friction disk 29 is arranged between the mixing tool 20 and the drill bit 28, a friction disk 29 is arranged.
  • the continuously adjustable diameter of the folding blades 27 1 , 27 2 can be seen .
  • the through-boring head 16 with clamping device 17 and the vortex arrangement 18 can be seen.
  • the pull rod and its actuating means are not shown here.
  • the mixing tool 20 with the central part 26 and the adjustable folding cutters 27 1 , 27 2 will first be described, the latter being shown in their various possible positions.
  • the mixing tool according to illustration b) is to be understood as dextrorotatory, wherein cutting edges 33 1 , 33 2 on the folding cutters 27 1 , 27 2 are equipped with teeth.
  • the folding cutters can be set so that they screw in a twisting drive of the mixing tool downwards into the ground.
  • the first and second outlet nozzles 31 1 , 31 2 can be seen .
  • the mixing tool 20 is attached to the drill pipe 15.
  • the console 24 and the hydraulic cylinders 23 1 , 23 2 can be seen , which act on the yoke 25 and the angle 22 on the actuating rod 21. Furthermore, the vortex 18 for the drill string 15 can be seen. For this, a channel 34 is led out to supply the linkage 15 with liquid medium.
  • FIG. 5 shows a method according to the invention for grounding a foundation in three phases.
  • Illustration a shows a foundation plate 41, under the grown bottom 43 is located.
  • a drilling apparatus comprising a drill string 15, a reduced diameter mixing tool 20 and a drill bit 28 penetrate the foundation plate 41.
  • the foundation plate 41 is penetrated by a bore 44, wherein the mixing tool has reached its lowest position. After passing through the foundation plate 41, the folding blades 27 of the mixing tool 20 are unfolded, so that the diameter of the mixing tool is now larger than that of the bore 44, and the mixing tool 20 rotates in particular with rotating drive automatically down into the ground.
  • the mixing tool 20 described above is now pulled up with the application of binder suspension, wherein a Vermörtelungs stresses 45 is produced with respect to the bore 44 in the base plate 41 larger diameter, which forms an additional foundation for the foundation plate 41.
  • the still rotating driven mixing tool 20 hereby mixes the binding agent suspension with the already loosened soil. Shortly before reaching the foundation plate, the mixing tool 20 is brought back into the state as shown in illustration a), so that it can be returned through the bore 44.
  • FIG. 6 shows a method according to the invention for undertaking a building foundation. It is a foundation 41 'with an upstanding wall 42 to recognize, under the foundation 41 grown bottom 43 is located.
  • the foundation 41 ' is designed as a strip foundation under a bottom plate 41, which can continue to the right.
  • a drilling apparatus comprising a drill string 15, a reduced diameter mixing tool 20, and a drill bit 28 penetrate the foundation 41 'outside the wall 42.
  • the foundation 41 ' is penetrated by a bore 44, wherein the mixing tool 20 has reached its lowest position. After passing through the foundation 41 ', the folding blades 27 of the mixing tool 20 are unfolded, so that the diameter of the mixing tool is now larger than that of the bore 44 and the mixing tool 20 rotates automatically with rotating drive in particular automatically into the ground.
  • the mixing tool 20 described above is now pulled up with the application of binder suspension, wherein a VermörtelungsMech 45 is produced with respect to the bore 44 in the foundation 41 'larger diameter, which forms a lateral underpinning for the foundation 41' at the edge of the building ,
  • the mixing tool 20 driven in rotation thereby mixes the binder suspension with the previously previously loosened base.
  • the mixing tool 20 is brought back into the state as shown in illustration a), so that it can be returned through the bore 44.

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Abstract

Verfahren zum Nachgründen Fundamenten 41, bei dem
  • das Fundament 41 in einem Bahrloch 44 mit einem ersten kleineren Durchmesser durchfahren wird,und
    unterhalb des Fundaments 41 eine tiefe Bodenvermörtelung 45 mit zumindest einem zweiten größeren Durchmesser stattfindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachgründen unter Fundamenten in Form von Bodenplatten, Einzel- oder Streifenfundamenten. Ausgangspunkt solcher Verfahren sind Setzungserscheinungen an bereits fertiggestellten Bauwerken, die ausgeglichen werden müssen.
  • Die Erfindung betrifft weiter ein Bohr- und Mischwerkzeug in Verbindung mit einem drehend antreibbaren Bohrgestänge, wobei das Bohr- und Mischwerkzeug ein koaxial zum Bohrgestänge ausgerichtetes Zentralteil und zumindest zwei einzelne an dem Zentralteil beiklappbar beweglich angeordnete Klappschneiden umfaßt.
  • Aus der DE 197 26 240 C1 ist ein Verfahren zum Unterfangen eines im Grundwasser stehenden Bauwerks bekannt, bei dem ein Bohrloch unter Durchbrechen des Bauwerksbodens in den Boden unterhalb des Bauwerks abgeteuft wird und mittels eines Bodenbearbeitungsgeräges nach Art eines Injektionsdüsenträgers eine Bodenverbundsäule aus Suspension und Boden erzeugt wird, deren Durchmesser größer ist, als der des Bohrlochs. Der Durchmesser des Bodenbearbeitungsgerätes bleibt dabei unverändert.
  • Aus der DE 43 19 239 A1 ist ein Verfahren zur Nachgründung tragender Bauwerkteile, insbesondere von Bodenplatten bekannt, bei dem eine Bohrung durch das Bauwerkteil erstellt wird, wobei anschließend eine Gründungsbohrung mit einer Kopferweiterung zur Ausbildung eines Gründungselements niedergebracht wird. Hierbei wird zunächst der Abraum der Kopferweiterung aus dem Bohrloch beseitigt. Zur Ausbildung des Bohrlochs im Bereich der Kopferweiterung wird ein Aufschwenkbohrwerkzeug verwendet, das einen zylindrischen Bohrkörper und zwei Aufschwenkarme umfaßt.
  • Aus der DE 37 28 270 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Betonpfählen im Boden bekannt, bei welchem zunächst ein Bohrloch von geringerem Durchmesser als der Pfahldurchmesser gebohrt wird und das Bohrloch vor einem Herauspressen von Beton von der Bohrlochsohle aus in Rückwärtsrichtung auf einen größeren Durchmesser aufgebohrt wird. Ein entsprechendes Bohrwerkzeug umfaßt einen Innenbohrstrang und einen Außenbohrstrang mit radial ausstellbaren Schneidkörpern, die an der Rückseite zur Bohrlochöffnung hin Schneidorgane aufweisen. Ein aufspreizbarer Trennschirm dient dazu, eine Spülzone, aus der das Bohrgut abgefördert wird, von einer Injektionszone, die mit Beton verfüllt wird, zu trennen.
  • Aus der US 4,701,078 ist ein Bohrgestänge mit einer Bohrkrone am unteren Ende bekannt, das oberhalb der Bohrkrone Schneiden aufweist, die sich an das Bohrgestänge anlegen lassen und vom Bohrgestänge über eine mittels Zugseil betätigte äußere Schiebehülse abspreizen lassen. Diese Vorrichtung dient dazu, im Zuge der Herstellung eines Ortbetonpfahls unterirdisch einen gegenüber einem Bohrloch vergrößerten Hohlraum zu schaffen, in den später über ein Schüttrohr Beton zur Ausbildung eines vergrößerten Pfahlfußes zugeführt werden soll.
  • Abweichend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Fundamentsicherung der eingangs genannten Art bereitzustellen.
  • Die Lösung besteht in einem Verfahren zum Nachgründen von Fundamenten, bei dem
    • das Fundament in einem Bohrloch mit einem ersten kleineren Durchmesser durchfahren wird,und
    • unterhalb des Fundaments eine tiefe Bodenvermörtelung mit zumindest einem zweiten größeren Durchmesser stattfindet.
  • Hierbei ist insbesondere vorgesehen, die vorgenannten Verfahrensschritte aneinander anschließend mit einem an einem Bohrgestänge befestigten Bohr- und Mischwerkzeug ohne zwischenzeitliches Ziehen des Bohrgestänges auszuführen. Hierbei wird nach Durchbohren des Fundaments das verwendete Bohr- und Mischwerkzeug im Durchmesser vergrößert, wobei ein Bindemittel zugeführt und mit dem Boden vermörtelt wird. Hiermit wird eine nachträgliche Gründung des Fundaments bewirkt, die der Erhöhung der Tragfähigkeit oder dem Ausgleich von Setzungserscheinungen dienen kann. Das Verfahren kann nach einem Raster verteilt mehrfach an einzelnen Fundamenten zur Ausführung kommen. Der genannte zumindest eine größere Durchmesser im Bereich der Bodenvermörtelung kann jeweils nach Bedarf eingestellt werden. Er kann auch über die Höhe der Vermörtelungssäule variiert werden.
  • Alternativ kann die tiefe Bodenvermörtelung bereits beim ersten Abteufen des Bohr-und Mischwerkzeugs begonnen und gegebenenfalls bei dessen Ziehen fortgesetzt werden oder erst beim Ziehen des Bohr- und Mischwerkzeugs nach dem Abteufen bis zum tiefsten Punkt begonnen werden.
  • Weiterhin liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bohr- und Mischwerkzeug bereitzustellen, das bei dem vorgenannten Verfahren zur Anwendung kommen kann.
  • Die Lösung hierfür besteht in einem Bohr- und Mischwerkzeug in Verbindung mit einem drehend antreibbaren Bohrgestänge, wobei das Bohr- und Mischwerkzeug ein koaxial zum Bohrgestänge ausgerichtetes Zentralteil und zumindest zwei einzelne an dem Zentralteil beiklappbar beweglich angeordnete Klappschneiden umfaßt, die an das Zentralteil beiklappbar sind, wobei die Klappschneiden auf verschiedene Durchmesser aufklappbar und festsetzbar sind, und wobei Austrittsdüsen am Bohr- und Mischwerkzeug vorgesehen sind, die über das Bohrgestänge mit flüssigem Medium versorgt werden. Das Einstellen auf verschiedene Durchmesser kann konstruktiv als stufenlose Verstellung oder als Verstellung in Einzelstufen angelegt sein. Als flüssiges Medium kann während des Bohrvorganges bei beigeklappten Klappschneiden Wasser verwendet werden, während nach dem Aufklappen der Klappschneiden auf den gewünschten Durchmesser stattdessen Bindemittel zugeführt werden kann, um eine Bodenvermörtelung herbeizuführen.
  • Hiermit ist ein Bohr- und Mischwerkzeug gegeben, das mittels der genannten Betätigungsmittel in eine erste Stellung mit geringem Durchmesser gebracht werden kann, um beispielsweise feste Deckschichten oder Fundamente mit kleinem Durchmesser zu durchfahren, und das in Stufen oder stufenlos auf größere Durchmesser eingestellt werden kann, um darunter Bodenverbesserungsbereiche mit vergrößertem Durchmesser unter Durchmischung des Bodens mit zugeführter Suspension herzustellen. In besonders günstiger Ausführung sind hierbei die Klappschneiden so ausgebildet, daß sie quer zur Längsachse des Bohrgestänges liegenden Schwenkachsen umfassen. Dies erlaubt zum einen eine verbesserte Lagerung und Abstützung, zum anderen höhere spezifische Schneidkräfte an den Klappschneiden bei gegebenem Drehmoment des Bohrgestänges. In günstiger Ausführung weisen die Klappschneiden an ihrer Vorderkante in Drehrichtung betrachtet Zahnelemente aus, die insbesondere aus harten Materialien bestehen können.
  • Bevorzugt sind zwei Klappschneiden vorgesehen, die jeweils mit Lenkhebeln und von diesen betätigbar sind, wobei diese Lenkhebel in zwei verschiedenen Ebenen liegen und sich in diesen bewegen, so daß sie sich in Seitenansicht überkreuzen können. Eine Betätigungsstange für die Klappschneiden bzw. die Lenkhebel kann längsbeweglich im Bohrgestänge angeordnet sein. Auf die Lenkhebel, die starr und winklig an die Klappschneiden angesetzt sind, können Lenkerarme einwirken, die einerseits mit der Betätigungsstange und andererseits mit den Lenkhebeln gelenkig verbunden sind. Die Klappschneiden können jeweils einen Anstellwinkel zu radialen oder konischen Rotationsebenen bilden, in dem Sinne, daß sie beim Abteufen in ausgeklapptem Zustand ein Eindrehen in den Boden bewirken. Der Anstellwinkel kann in rechtwinklig aufgeklapptem Zustand etwa 30° in Bezug auf eine Radialebene zur Längsachse des Bohrgestänges betragen. Die Klappschneiden haben insbesondere große Breite im Verhältnis zu ihrer Dicke, die beide jeweils gleichbleibend über der Länge sind. In bevorzugter Ausführung liegend die Klappschneiden in beigeklappter Stellung hinter festen Teilen des Zentralteils verdeckt und damit geschützt.
  • Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Austrittsdüsen für flüssiges Medium am Zentralteil des Mischwerkzeugs jeweils in Umfangsrichtung mittig zwischen den Klappschneiden angeordnet sind. Hiermit liegt der Austritt jeweils in weniger durch die Klappschneiden gestörten Bodenbereichen. Im übrigen wird hierdurch bei beigeklappten Klappschneiden der Austritt von flüssigem Medium nicht behindert. Nach einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung können die Austrittsdüsen für flüssiges Medium oberhalb der Anlenkung der Klappschneiden und/oder unterhalb der Anlenkung der Klappschneiden angeordnet sein. Hierdurch wird es möglich, daß je nach Verfahrensführung und Bewegungsrichtung des Mischwerkzeugs der Austritt von Bohrspülung den Klappschneiden nachfolgt und/oder der Austritt von Bindemittelsuspension den Klappschneiden voreilt.
  • Nach weiteren günstigen Ausgestaltungsformen werden die folgenden Merkmale für das erfindungsgemäße Bohr- und Mischwerkzeug vorgeschlagen:
    • am Mischwerkzeug ist unten eine Bohrkrone befestigt,
    • zwischen Mischwerkzeug und Bohrkrone ist ein Aufreibelement angeordnet.
  • Für das zugehörige Bohrgestänge werden die folgenden Merkmale zur Ausgestaltung des Werkzeugs genannt:
    • die Betätigungsstange für die Klappschwerter ist im Bohrgestänge angeordnet und wird von Hydraulikzylindern betätigt, die sich auf einer Konsole am oberen Ende des Bohrgestänges abstützen,
    • die Konsole ist mit einem Wirbel verbunden, an dem das Bohrgestänge aufgehängt ist,
    • das Bohrgestänge ist durch einen Durchsteckdrehkopf geführt und wird über diesen angetrieben,
    • das Bohrgestänge besteht aus zwei ineinanderliegenden Rohrsträngen, durch die flüssiges Medium zwei verschiedenen Gruppen von Austrittsdüsen im Bohr- und Mischwerkzeug und/oder in der Bohrkrone geführt werden kann.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
    • Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Bohrgestänge an einer Bohrlafette im Einsatz
      • a) in Seitenansicht,
      • b) in Stimansicht;
    • Figur 2 zeigt das Bohrgestänge nach Figur 1 in vergrößerter Einzelheit;
    • Figur 3 zeigt wesentliche Teile des Bohrgestänges nach Figur 2 in vergrößerter Darstellung
      • a) in Seitenansicht,
      • b) in Draufsicht;
    • Figur 4 zeigt die Teile des Bohrgestänges nach Figur 3
      • a) im Vertikalschnitt,
      • b) in Draufsicht;
    • Figur 5 zeigt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einer Fundamentplatte;
    • Figur 6 zeigt die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens an einem Gebäude.
  • Die beiden Darstellungen der Figur 1 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Auf einer Bodenoberfläche 11 steht ein Bohrgerät 12, an dem eine Bohrlafette 13 befestigt ist. An der Bohrlafette 13 ist über Führungsmittel 14a, 14b ein Bohrgestänge 15 befestigt. Das Bohrgestänge 15 ist durch einen Durchsteckdrehkopf 16 geführt und mit einer Spannvorrichtung 17 drehend antreibbar eingespannt. Das Bohrgestänge 15 ist an einem Wirbel 18 drehbar aufgehängt. Aus dem Bohrgestänge 15 zentral herausgeführt ist eine Betätigungsstange 21, die mit dem Bohrgestänge umläuft und an einem weiteren Wirbel 22 aufgehängt ist. Die Betätigungsstange 21 wird über Hydraulikzylinder 23, die sich auf einer Konsole 24 abstützen und auf ein Joch 25 einwirken, axial betätigt. Am unteren Ende des Bohrgestänges 15 befindet sich ein erfindungsgemäßes Mischwerkzeug 20 mit einem Zentralteil 26 und radial abstehenden Klappschneiden 27. Am unteren Ende des Mischwerkzeugs 20 ist eine Bohrkrone 28 befestigt.
  • In Figur 2 ist das Bohrgestänge 15 als vergrößerte Einzelheit erkennbar, wobei gleiche Einzelheiten mit gleichen Ziffern bezeichnet sind wie in Figur 1. Das Bohrgestänge besteht aus einem Außenrohr 151 und einem Innenrohr 152, die durch nicht dargestellte Distanzstücke koaxial zueinander gehalten werden. Im Ringraum zwischen Außenrohr und Innenrohr einerseits und im Innenquerschnitt des Innenrohres andererseits können verschiedene Medien vom oberen Ende zu Austrittsdüsen am unteren Ende des Bohrgestänges geleitet werden. Hiervon sind erste und zweite Austrittsdüsen 311, 312 am Mischwerkzeug 20 oberhalb und unterhalb der Anlenkung der Klappschneiden 27 erkennbar und weitere Austrittsdüsen 32 an der Bohrkrone 28. Zwischen Mischwerkzeug 20 und Bohrkrone 28 ist eine Aufreibscheibe 29 angeordnet.
  • Am Mischwerkzeug 20 sind die stufenlos einzustellenden Durchmesser der Klappschneiden 271, 272 erkennbar. Am oberen Ende des Bohrgestänges 15 sind der Durchsteckdrehkopf 16 mit Spannvorrichtung 17 sowie die Wirbelanordnung 18 erkennbar. Die Zugstange und deren Betätigungsmittel sind hier nicht dargestellt.
  • In Figur 3 werden die einzelnen Darstellungen nachstehend gemeinsam beschrieben. Im einzelnen wird zunächst das Mischwerkzeug 20 mit dem Zentralteil 26 und den verstellbaren Klappschneiden 271, 272 beschrieben, wobei letztere in ihren verschiedenen möglichen Positionen dargestellt sind. Das Mischwerkzeug nach Darstellung b) ist als rechtsdrehend zu verstehen, wobei Schneidkanten 331, 332 an den Klappschneiden 271, 272 mit Zähnen bestückt sind. Die Klappschneiden können so angestellt sein daß sie sich bei rechtsdrehendem Antrieb des Mischwerkzeugs gewindeartig nach unten in den Boden eindrehen. Am Mischwerkzeug 20 sind weiterhin die ersten und zweiten Austrittsdüsen 311, 312 erkennbar. Das Mischwerkzeug 20 ist am Bohrgestänge 15 angehängt. Von den Betätigungsmitteln für die Klappschneiden 271, 272 sind die Konsole 24 und die Hydraulikzylinder 231, 232 erkennbar, die über das Joch 25 und den Winkel 22 auf die Betätigungsstange 21 einwirken. Weiterhin ist der Wirbel 18 für das Bohrgestänge 15 erkennbar. Aus diesem ist ein Kanal 34 zur Versorgung des Gestänges 15 mit flüssigem Medium herausgeführt.
  • In Figur 4 sind gleiche Einzelheiten wie in Figur 3 mit gleichen Bezugsziffem versehen. Im Schnittbild sind weiterhin in zwei Positionen Lenkhebel 351, 352 für die Klappschneiden 271, 272 zu erkennen, die mit letzteren starr verbunden sind. Auf diese Lenkhebel 351, 352 wirken Lenkerarme 361, 362 ein, die jeweils mit dem unteren Ende der Betätigungsstange 21 über einen Gelenkpunkt 37 und mit den Lenkhebeln 351, 352 über Gelenkpunkte 381, 382 verbunden sind. Da sich die Lenkhebel 351, 352 überkreuzen, schwenken sie in verschienen Ebenen.
  • In Figur 5 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Nachgründen eines Fundaments in drei Phasen gezeigt.
  • Darstellung a) läßt eine Fundamentplatte 41 erkennen, unter der gewachsener Boden 43 liegt. Eine Bohrvorrichtung, umfassend ein Bohrgestänge 15, ein im Durchmesser reduziertes Mischwerkzeug 20 und eine Bohrkrone 28, durchdringt die Fundamentplatte 41.
  • In Darstellung b) ist die Fundamentplatte 41 von einer Bohrung 44 durchsetzt, wobei das Mischwerkzeug seine tiefste Position erreicht hat. Nach dem Durchfahren der Fundamentplatte 41 werden die Klappschneiden 27 des Mischwerkzeugs 20 ausgeklappt, so daß der Durchmesser des Mischwerkzeugs jetzt größer ist als der der Bohrung 44, und sich das Mischwerkzeug 20 bei drehendem Antrieb insbesondere selbsttätig nach unten in den Boden eindreht.
  • In Darstellung c) wird das zuvor beschriebene Mischwerkzeug 20 nunmehr unter Ausbringen von Bindemittelsuspension nach oben gezogen, wobei ein Vermörtelungskörper 45 mit gegenüber der Bohrung 44 in der Fundamentplatte 41 größerem Durchmesser hergestellt wird, der eine zusätzliche Gründung für die Fundamentplatte 41 bildet. Das weiterhin drehend angetriebene Mischwerkzeug 20 durchmischt hierbei die Bindemitteisuspension mit dem bereits gelockerten Boden. Kurz vor Erreichen der Fundamentplatte ist das Mischwerkzeug 20 wieder in den Zustand wie in Darstellung a) gezeigt zu bringen, damit es durch die Bohrung 44 zurückgeführt werden kann.
  • In Figur 6 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Unterfangen eines Gebäudefundaments gezeigt. Es ist ein Fundament 41' mit einer aufstehenden Wand 42 zu erkennen, wobei unter dem Fundament 41 gewachsener Boden 43 liegt. Das Fundament 41' ist als Streifenfundament unter einer Bodenplatte 41 ausgeführt, die sich nach rechts fortsetzen kann. Eine Bohrvonichtung, umfassend ein Bohrgestänge 15, ein im Durchmesser reduziertes Mischwerkzeug 20 und eine Bohrkrone 28, durchdringt das Fundament 41' außen neben der Wand 42.
  • In Darstellung b) ist das Fundament 41' von einer Bohrung 44 durchsetzt, wobei das Mischwerkzeug 20 seine tiefste Position erreicht hat. Nach dem Durchfahren des Fundaments 41' werden die Klappschneiden 27 des Mischwerkzeugs 20 ausgeklappt, so daß der Durchmesser des Mischwerkzeugs jetzt größer ist als der der Bohrung 44 und sich das Mischwerkzeug 20 bei drehendem Antrieb insbesondere selbsttätig in den Boden eindreht.
  • In Darstellung c) wird das zuvor beschriebene Mischwerkzeug 20 nunmehr unter Ausbringen von Bindemittelsuspension nach oben gezogen, wobei ein Vermörtelungskörper 45 mit gegenüber der Bohrung 44 im Fundament 41' größerem Durchmesser hergestellt wird, der eine seitliche Unterfangung für das Fundament 41' an der Gebäudekante bildet. Das hierbei drehend angetriebene Mischwerkzeug 20 durchmischt hierbei die Bindemittelsuspension mit dem bereits zuvor gelockerten Boden. Kurz vor Erreichen des Fundaments ist das Mischwerkzeug 20 wieder in den Zustand wie in Darstellung a) gezeigt zu bringen, damit es durch die Bohrung 44 zurückgeführt werden kann.
    • Bezugszeichenliste
    • 11
    Boden
    12
    Raupenfahrzeug
    13
    Lafette
    14
    Führung
    15
    Bohrgestänge
    16
    Drehdurchführung
    17
    Einspannmittel
    18
    Wirbel
    19
    20
    Mischwerkzeug
    21
    Zugstange
    22
    Wirbel
    23
    Hydraulikzylinder
    24
    Konsole
    25
    Joch
    26
    Zentralteil
    27
    Schneidelement
    28
    Bohrkrone
    29
    Aufreiber
    30
    31
    Düse
    32
    Düse
    33
    Schneidkante
    34
    Zuführung
    35
    Lenkerarm
    36
    Lenkerhebel
    37
    Gelenkpunkt
    41
    Fundament
    42
    Wand
    43
    Boden
    44
    Bohrung
    45
    Vermörtelungssäule

Claims (22)

  1. Verfahren zum Nachgründen von Fundamenten (41), bei dem
    - das Fundament (41) in einem Bohrloch (44) mit einem ersten kleineren Durchmesser durchfahren wird,und
    - unterhalb des Fundaments (41) eine tiefe Bodenvermörtelung (45) mit zumindest einem zweiten größeren Durchmesser stattfindet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Verfahrensschritte aneinander anschließend mit einem an einem Bohrgestänge angehängten Bohr- und Mischwerkzeug ohne zwischenzeitliches Ziehen des Bohrgestänges ausgeführt werden.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die tiefe Bodenvermörtelung mit einem über der Höhe variablen Durchmesser stattfindet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die tiefe Bodenvermörtelung beim ersten Abteufen des Bohr- und Mischwerkzeugs begonnen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die tiefe Bodenvermörtelung beim Ziehen des Bohr- und Mischwerkzeugs begonnen wird.
  6. Bohr- und Mischwerkzeug (20) in Verbindung mit einem drehend antreibbaren Bohrgestänge (15), wobei das Bohr- und Mischwerkzeug (20) ein koaxial zum Bohrgestänge ausgerichtetes Zentralteil (26) und zumindest zwei einzelne an dem Zentralteil beiklappbar beweglich angeordnete Klappschneiden (27) umfaßt, die an das Innenteil beiklappbar sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Klappschneiden (27) auf verschiedene Durchmesser aufklappbar sind, und daß Austrittsdüsen (31, 32) am Bohr- und Mischwerkzeug (20) vorgesehen sind, die über das Bohrgestänge (15) mit flüssigem Medium versorgt werden.
  7. Werkzeug nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Klappschneiden (27) auf stufenlos veränderbare Durchmesser einstellbar und fixierbar sind.
  8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Klappschneiden (27) jeweils um quer zu einer Längsachse des Bohrgestänges (15) verlaufende Schwenkachsen beiklappbar angeordnet sind.
  9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwei Klappschneiden (27) vorgesehen sind, die jeweils mit Lenkhebeln (35) verbunden sind, die in zwei verschiedenen Ebenen liegen und sich überkreuzen können.
  10. Werkzeug nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Betätigungsstange (21) für die Klappschneiden (27) längs im Bohrgestänge (15) angeordnet sind.
  11. Werkzeug nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß auf die Lenkhebel (35) Lenkerarme (36) einwirken, die über einen ersten Gelenkpunkt (37) mit dem unteren Ende einer Betätigungsstange (21) und über zweite Gelenkpunkte (38) mit den Lenkhebeln (35) verbunden sind.
  12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 11.
    dadurch gekennzeichnet,
    daß am Bohr- und Mischwerkzeug (20) unten eine Bohrkrone (28) befestigt ist.
  13. Werkzeug nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen Mischwerkzeug (20) und Bohrkrone (28) ein Aufreibelement (29) angeordnet ist.
  14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Betätigungsstange (21) für die Klappschneiden (27) im Bohrgestänge (15) von Hydraulikzylindern (23) betätigt wird, die sich auf einer Konsole (24) am oberen Ende des Bohrgestänges (15) abstützen.
  15. Werkzeug nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Konsole (24) mit einem Wirbel (18) verbunden ist, an dem das Bohrgestänge (15) aufgehängt ist.
  16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bohrgestänge (15) durch einen Durchsteckdrehkopf (16) geführt ist und über diesen angetrieben wird.
  17. Werkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bohrgestänge (15) aus zwei ineinanderliegenden Rohrsträngen (151, 152) besteht, durch die flüssiges Medium zwei verschiedenen Gruppen von Austrittsdüsen (31, 32) im Bohr- und Mischwerkzeug (20) und/oder in der Bohrkrone (28) zugeführt werden kann, insbesondere einer Gruppe für Spülmedium und einer Gruppe für Bindemittelsuspension.
  18. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Klappschneiden (27) zur Drehrichtung geneigt angestellt sind und insbesondere an ihren in Drehrichtung vorne liegenden Kanten mit Zahnelementen versehen sind.
  19. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Klappschneiden (27) große Breite in Umfangsrichtung des Bohrgestänges bei geringer Dicke haben.
  20. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 19,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Klappschneiden (27) in an das Zentralteil beigeklappter Position in Umfangsrichtung des Bohrgestänges hinter festen Teilen des Zentralteils verdeckt und geschützt liegen.
  21. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 20,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Austrittsdüsen (31) für flüssiges Medium im Zentralteil (26) des Mischwerkzeugs (20) in Umfangsrichtung jeweils zwischen den Klappschneiden (27) angeordnet sind.
  22. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 21,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Austrittsdüsen (31) für flüssiges Medium oberhalb der Anlenkung der Klappschneiden (27) und/oder unterhalb der Anlenkung der Klappschneiden (27) angeordnet sind.
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