EP1640509B2 - Vorrichtung und Verfahren zum Erstellen einer Schlitzwand im Erdboden - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Erstellen einer Schlitzwand im Erdboden Download PDF

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EP1640509B2
EP1640509B2 EP04019987.9A EP04019987A EP1640509B2 EP 1640509 B2 EP1640509 B2 EP 1640509B2 EP 04019987 A EP04019987 A EP 04019987A EP 1640509 B2 EP1640509 B2 EP 1640509B2
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EP
European Patent Office
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frame
cutting
mixing
milling
mixing wheels
Prior art date
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EP04019987.9A
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English (en)
French (fr)
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EP1640509B1 (de
EP1640509A1 (de
Inventor
Erwin Emil Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Stölzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bauer Maschinen GmbH
Original Assignee
Bauer Maschinen GmbH
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Publication date
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Priority to US11/189,848 priority patent/US7363733B2/en
Priority to SG200504679A priority patent/SG120233A1/en
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D17/00—Excavations; Bordering of excavations; Making embankments
    • E02D17/13—Foundation slots or slits; Implements for making these slots or slits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/02—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches
    • E02F5/08—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches with digging wheels turning round an axis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/18—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels
    • E02F3/20—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels
    • E02F3/205—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging wheels turning round an axis, e.g. bucket-type wheels with tools that only loosen the material, i.e. mill-type wheels with a pair of digging wheels, e.g. slotting machines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F5/00—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes
    • E02F5/02—Dredgers or soil-shifting machines for special purposes for digging trenches or ditches

Definitions

  • the invention relates to a device for creating a slot wall in the ground.
  • the invention further relates to a method for creating a slot wall in the ground.
  • a method for producing a slot wall in the bottom is from DE 195 30 827 C2 known.
  • a milling slot is excavated in a first phase and the excavated soil excavation of the milling slot is conveyed to above ground.
  • the resulting milling slot is filled with a support suspension and thereby supported.
  • a hardening suspension is introduced into the slot while displacing the support suspension.
  • the slot is supported from the beginning by a hardening suspension, which is prepared by mixing excavated soil material with a settable liquid over-days.
  • the object of the invention is to provide a device and a method with which slot walls of particularly high quality can be created.
  • the invention is on the one hand in a device for creating a trench wall in the ground, with a frame, at least one arranged below the frame, lower milling / mixing wheel, at least one further, arranged at the top of the frame, upper milling / mixing wheel, wherein the frame in an intermediate region between the upper milling / mixing wheel and the lower milling / mixing wheel of smaller cross-section relative to the milling cross-section of the at least one lower milling / mixing wheel is formed.
  • a first basic idea of the invention can be seen therein, both below, i. on the bottom side, to provide milling / mixing wheels on the milling frame as well as on top of the milling frame.
  • the at least one lower milling / mixing wheel is preferably projecting in the direction of advance and the at least one upper milling / mixing wheel protrudes in the direction opposite to the direction of advance on the frame. Due to the mutual arrangement of milling / mixing wheels on the frame, a particularly good comminution and mixing of milled ground material is made possible.
  • a particularly high suspension homogeneity can be achieved and consequently a particularly high diaphragm wall quality can be obtained.
  • a particularly high milling progress can be achieved by a combined milling action of the upper and lower milling / mixing wheels.
  • Another basic idea of the invention can be seen in forming the frame at least partially with a cross section which is smaller than the milling cross section of the at least one lower milling / mixing wheel.
  • a mixing and transport area is created in the slot between the upper and lower milling / mixing wheels, through which a material exchange between the upper and lower milling / mixing wheels is made possible. Since a flow can be generated in this mixing and transport area both from the upper and from the lower milling / mixing wheel, a particularly effective material mixing takes place in this area, whereby the suspension homogeneity is further increased.
  • the frame in the intermediate region is preferably also of smaller cross-section relative to the milling cross-section of the at least one upper milling / mixing wheel.
  • the device according to the invention can also be referred to as a milling cutter, in particular as a trench wall cutter.
  • the milling / mixing wheels can circumferentially have cutting teeth, roller chisels or other tillage tools for removing pending soil material.
  • at least some of the milling / mixing wheels can in principle be designed without such tillage tools, in which case the mixing effect of these wheels in the foreground stands.
  • at least some of the milling / mixing wheels can be provided with additional mixing elements, for example with mixing paddles.
  • the at least one lower milling / mixing wheel and the at least one upper milling / mixing wheel may be of identical construction, wherein the wheels may also be designed to be mirror-symmetrical to one another for opposite rotational operation.
  • the wheels may also be designed to be mirror-symmetrical to one another for opposite rotational operation.
  • the cross-sectionally smaller intermediate region of the frame can be formed, for example, by a step in the frame.
  • the frame is formed waisted between the upper milling / mixing wheel and the lower milling / mixing wheel.
  • This may in particular be understood to mean that the cross-section of the frame continuously tapers in the direction of advance in at least one spatial direction, starting from the upper milling / mixing wheel, and widens continuously again in front of the lower milling / mixing wheel.
  • a cross-section can in particular be understood as a section perpendicular to the direction of advance of the milling cutter.
  • the milling cross section of the at least one lower milling / mixing wheel is suitably configured at least approximately rectangular. It is particularly preferred that the cross-sectional width of the frame in the intermediate region is three quarters or less, in particular half or less, the Fräsqueritessumble the at least one lower milling / mixing wheel and / or that the cross-sectional length of the frame in the intermediate region three quarters or less, in particular half or less, the Fräsquerroughsmother the at least one lower milling / mixing wheel. As a result, a mixing and transport area is created around the intermediate area, in which a particularly effective mixing of the suspension can take place.
  • the width and length specifications may in particular be related to an at least approximately rectangular milling cross section, wherein the frame itself, in particular in the intermediate region, does not necessarily have to be formed with a rectangular cross section.
  • the cross-sectional width and length may be understood to mean the cross-sectional dimensions of the frame parallel to the sides of the approximately rectangular cross-section. If several lower milling / mixing wheels are present, the total milling cross section of all these wheels can be understood by the milling cross section of the at least one lower milling / mixing wheel. Analog can be understood by the milling cross section of the at least one upper milling / mixing wheel of the total milling cross section of all upper milling / mixing wheels.
  • the milling cross section of the at least one upper milling / mixing wheel is also at least approximately rectangular and in particular at least approximately identical to the milling cross section of the at least one lower milling / mixing wheel.
  • a particularly suitable and structurally particularly simple device for receiving the forces occurring during milling operation is characterized in that the frame and / or the milling / mixing wheels mirror-symmetrical, in particular to a plane perpendicular to the advancing direction mirror plane and / or to a mirror plane extending in the advancing direction , are formed.
  • the direction of advancement can be understood as the direction in which the mill according to the invention moves in the slot position, i. the direction in which the mill is sunk.
  • a further preferred embodiment of the invention is that two lower milling / mixing wheels and two upper milling / mixing wheels are provided in particular axially parallel, and that the frame in particular X-like with a middle frame part and four thereon preferably obliquely arranged to the advancing direction Frässchilden on where the milling / mixing wheels are mounted, is formed.
  • the frame is designed like a cross, with at least one milling / mixing wheel, in each case a pair of wheels, being mounted at each end of the four legs of the cross.
  • the legs of the cross are preferably formed by the milling blades.
  • the milling / mixing wheels are designed as pairs of wheels with two individual wheels, which are in particular arranged coaxially on both sides of a milling blade of the frame.
  • the individual milling / mixing wheels can also have more than two individual wheels. In principle, any number of milling / mixing wheels can be provided according to the invention.
  • the device according to the invention is particularly suitable for a "mixed-in-place" slotted wall method in which the suspension hardening to the slot wall is not produced outside the slitting slot, but directly in the slitting slot itself by action of the milling / mixing wheels of abraded soil material and a settable liquid becomes.
  • a liquid supply means for supplying a settable liquid is provided in the slot on the underside of the frame, in particular between two adjacent lower milling / mixing wheels.
  • the arrangement of the liquid supply between the two milling / mixing wheels allows a particularly uniform mixing of the liquid with the soil material on both milling / mixing wheels.
  • the liquid supply device can also be formed separately from the frame and / or the milling cutter.
  • Another advantageous aspect of the invention is that at least at the lower milling / mixing wheel cutting teeth are provided for clearing pending soil material, and that on the frame Clearing plates are provided, which protrude to clear the cutting teeth of cleared soil material between adjacent cutting teeth.
  • the cutting teeth are guided past the clearing plates, wherein soil adhering to the cutting teeth is scraped off by the clearing plates. This allows a particularly good milling progress.
  • the Räumplatten can be provided in particular for clearing trained as folding teeth milling teeth, which are arranged for processing of soil material below the milling blade pivotally mounted on the milling / mixing wheels.
  • control stamp are provided on the frame, which are extendable to rest on the inner walls of the slot transverse to the advancing direction, in particular approximately parallel to the axes of rotation of the milling / mixing wheels.
  • the frame can be pressed off the walls and its position, in particular its inclination in the slot, be changed, whereby the further Abteufraum is changed.
  • the control stamp on round, in particular approximately circular or oval support surfaces, which may also be convex.
  • the tax stamps may be mushroom-shaped.
  • the tax stamps are suitably arranged on stamp holders, which in turn are in turn arranged on the frame and in particular protrude laterally from this.
  • drives in particular hydraulic cylinders, can be provided for extending and retracting the control stamp.
  • the control stamps can be extendable in any direction on the frame, it being preferred that the control stamps can be extended approximately parallel to the axes of rotation of the milling / mixing wheels.
  • the tax stamps are preferably arranged on the middle frame part in the intermediate region.
  • two tax stamps are provided on each tax stamp holder, which form a tax stamp pair.
  • the two tax stamps of a pair of tax stamps are advantageously arranged coaxially and / or extendable on opposite sides of the frame from the frame. It is particularly preferred that on both sides of the frame in each case two pairs of tax stamps are arranged one above the other.
  • two pairs of tax stamps are positioned at the same height on the frame.
  • a rope and / or a telescopic drill pipe is provided, on which the frame is suspended at its upper side.
  • the telescopic drill pipe can be designed in particular as a Kelly bar.
  • a headband is provided on the rope or on the drill pipe to which the frame is mounted.
  • a particularly versatile device is characterized in that the milling cross-section of the at least one upper milling / mixing wheel and / or the at least one lower milling / mixing wheel is variable.
  • an adjusting device may be provided, with which the axial spacing of the upper milling / mixing wheels and / or the lower milling / mixing wheels is adjustable.
  • the adjusting device and the cutting radius of the respective milling / mixing wheels can be changed.
  • milling / mixing wheels are suitably arranged side by side, i. their axes of rotation are, in particular with respect to the downwardly pointing direction of advance, at the same height.
  • a plurality of upper milling / mixing wheels are provided, these are also preferably arranged next to one another.
  • a further aspect of the invention can be seen in a method for creating a trench wall in the ground, in which a trench cutter with a frame, two bottom of the frame next to each other, lower milling / mixing wheels and two on top of the frame arranged side by side, upper milling / Milling wheels is provided, the Fräs- / mixing wheels are rotated by means of a rotary drive, and the trench wall cutter drilled in the ground and pulled back after reaching a final depth, with both the upper upper milling / mixing wheels and the two lower milling / Mixing wheels are driven in opposite directions by means of the rotary drive.
  • inventive method can be carried out in particular by means of the device according to the invention, wherein the advantages described in this context can be achieved.
  • a basic idea of the method according to the invention can be seen in the fact that a trench wall cutter with at least two lower milling / mixing wheels and at least two upper milling / mixing wheels is provided, the two lower milling / mixing wheels having opposite directions of rotation and also the two upper milling wheels. / Mixing wheels are driven in opposite directions of rotation.
  • the efficiency of Materialabtransportes in the milling slot can be improved by the fact that when the trench wall cutter at the bottom of the slot excavated soil material is carried away by the rotation of the lower milling / mixing wheels of the milling center.
  • This embodiment is particularly advantageous when the processed soil material is not sucked out of the milling slot, but remains for "in situ" mixing with a settable liquid in the milling slot.
  • the lower milling / mixing wheel arranged clockwise in the operating state of the miller in the front view is operated in the clockwise direction and the lower milling / mixing wheel arranged in the operating state of the miller to the right in the counterclockwise direction.
  • the processed soil material is preferably conveyed into the mixing and transport area, which is formed around the frame in its intermediate area. This ensures a particularly effective mixing of the soil material with the settable liquid. At the same time supports the tangential movement of the lower milling / mixing wheels on the inner walls of the Frässchlitzes the Abteuffest the trench wall cutter in the advancing direction.
  • the milling / mixing wheels in any direction of rotation compared to the milling / mixing wheels underneath.
  • the milling / mixing wheels superposed on the frame are each rotated in opposite directions, i. that the two arranged on the left frame milling / mixing wheels are rotated with different directions of rotation, as well as the two right on the frame arranged milling / mixing wheels.
  • the milling and mixing wheels lying one on top of the frame are driven in the same direction. In this case, a particularly good material removal is guaranteed.
  • the direction of rotation of the milling / mixing wheels when pulling the trench wall cutter is also possible to select the direction of rotation of the milling / mixing wheels when pulling the trench wall cutter equal to the direction of rotation when sinking.
  • the direction of rotation of at least the lower milling / mixing wheels for pulling the trench wall cutter is reversed.
  • the direction of rotation of the upper milling / mixing wheels for pulling the trench wall cutter is reversed. The resulting change in the flow profile on the trench wall cutter can further improve suspension mixing.
  • the milling / mixing wheels perform due to their rotational movement on the inner walls of the slot a tangential movement, which is directed opposite to the current axial movement of the trench wall cutter.
  • the rotational movement of the milling / mixing wheels supports the axial Abteuf- and pulling movement of the trench wall cutter and axial drive means for sinking and pulling the trench wall cutter can be dimensioned correspondingly less expensive.
  • FIG. 1 and 2 An inventive device for creating a slot wall in the ground, which can also be referred to as a trench wall cutter 1, is in the Fig. 1 and 2 shown.
  • the trench wall cutter 1 has a supporting frame 10, at the lower, ie bottom end two lower milling / mixing wheels 21, 22 are rotatably mounted at the same height. On its upper side, two upper milling / mixing wheels 31, 32 are likewise rotatably mounted at the same height on the frame 10.
  • the milling / mixing wheels 21, 22, 31, 32 are all formed as pairs of wheels with two individual wheels, which are both coaxial on either side of a milling blade 24, 25, 34, 35 are mounted. This is in Fig. 2 shown on the example of the upper milling / mixing wheel 32, the two individual wheels 37, 38 are arranged on both sides of the milling blade 35. Further, this is in Fig. 2 shown by the example of the lower milling / mixing wheel 22, the two individual wheels 27, 28 are rotatably mounted on both sides of the milling blade 25. The remaining milling / mixing wheels 21, 31 are formed in a similar manner as pairs of wheels.
  • the frame 10 has a central center Frame middle part 15 on.
  • This frame middle part 15 is in the form of a straight prism with a hexagonal base.
  • adjacent lateral surfaces are on the central frame part 15, the two Frässchilde 24, 25 of the two lower milling / mixing wheels 21, 22 out.
  • the milling blades 24, 25, 34, 35 which can be regarded as elements of the frame 10, extend at an angle, ie not parallel to the advancing direction 80, which represents the removal direction of the trench wall cutter 1.
  • the milling blades 24, 25, 34, 35 together with the frame center part 15 a cross-like or X-like structure, wherein the cross legs of the Frässchilden 24, 25, 34, 35 are formed.
  • the cross arms formed by the milling blades 24, 25, 34, 35 are not arranged at right angles to each other. Rather, the included by the Frässchilden 24, 25 angle as well as the included by the Frässchilden 34, 35 angle is less than 90 °.
  • the upper milling / mixing 31 is based on the downward drive direction 80 above the lower milling - / mixing wheel 21 arranged and the upper milling / mixing wheel 32 above the lower milling / mixing wheel 22. In this case, all milling / mixing wheels 21, 22, 31, 32 have the same wheel diameter. Due to this geometric arrangement and design of the milling / mixing wheels 21, 22, 31, 32, the milling cross section of the upper milling / mixing wheels 31, 32 corresponds to the milling cross section of the lower milling / mixing wheels 21, 22nd
  • the frame 10 is formed with a taper, at which this cross section smaller in relation to the milling cross section of both the lower milling / mixing wheels 21, 22 and the upper milling / mixing wheels 31, 32nd is.
  • a mixing and / or transport region 54 is formed at the intermediate region 12 between the inner walls 4, 4 'of the slot and the frame 10, in which a thorough mixing of processed soil material with a settable liquid can take place.
  • a liquid supply device 50 designed as a nozzle is provided in the milling center 7, between the two lower milling / mixing wheels 21, 22.
  • the frame 10 is formed to form the tapered intermediate portion 12 in its cross-sectional length LR, starting from the Frässchilden 24, 25, 34, 35, waisted.
  • the cross-sectional width BR of the frame 10 over its height is substantially constant.
  • the cross-sectional width BR of the frame 10 is about 0.45 times the Fräsqueritessumble BF and the cross-sectional length LR of the frame 10 is about 0.45 times the Fräsquerroughsmother LF.
  • the frame 10 with its Frässchilden 24, 25, 34, 35 and the milling / mixing wheels 21, 22, 31, 32 is formed in three mirror-symmetrical, with a first mirror plane 75 is arranged perpendicular to the drive direction 80 and two further, mutually perpendicular mirror planes 71, 72 extend parallel to the drive direction 80.
  • clearing plates 46, 46 ' are provided, which project between adjacent cutting teeth 42 and / or folding teeth 43.
  • the clearing plates 46, 46 'approximately radially to the milling / mixing wheels 21, 22, 31, 32 are arranged.
  • the cutting teeth 42 and / or the folding teeth 43 move past the clearing plates 46, 46 ', thereby abrading the cutting teeth 42 and / or the folding teeth 43 adhering soil material and The teeth are thus freed from the soil.
  • hydraulic drive motors are provided in the interior of the frame center part 15 of the frame 10.
  • control stamp 60, 60 ' are provided for directional control of the trench wall cutter 1 approximately parallel to the axes of rotation of the milling / mixing wheels 21, 22, 31, 32 and perpendicular to the drive direction 80 in an abutment position against the inner walls. 4 'of the slot extendable and retractable.
  • the control stamps 60, 60 ' are mushroom-shaped and have head-side convexly curved and in the front view circular support surfaces 62 for abutment against the inner walls 4' of the slot.
  • the control stamp 60, 60 'coaxially in pairs on both sides of the Frame 10 is arranged, wherein one of the two control stamp 60 each tax stamp pair in the front view of Fig. 1 the front of the frame 10 and the other tax stamp 60 'is arranged behind the frame 10.
  • a total of four pairs of tax stamps are provided on the frame 10, of which two are mounted at the same height with respect to the downward drive direction 80 in the front view on the left and right of the middle frame 15.
  • the two control stamps 60, 60 'of each pair of tax stamps are mounted in a common stamp holder 64 which surrounds the tax stamps 60, 60' in the manner of a sleeve. In the punch holder 64 are not shown in the figures, drives for extending and retracting the control stamp 60, 60 'are provided.
  • a headband 17 is provided, which is mounted on the top of the trench wall cutter 1 on the Frässchilden 24, 25.
  • Fig. 3 shows the state while sinking and Fig. 4 the state when pulling the trench wall cutter 1.
  • the corresponding axial movement of the trench wall cutter 1 is indicated by the arrows R.
  • the lower milling / mixing wheels 21, 22 are rotated when drilling the tiller so that abraded soil material and introduced into the milling slot, settable liquid from the milling center 7 is conveyed away to the inner walls 4 of the slot.
  • the milling / mixing wheel 21 arranged on the left is rotated in the clockwise direction and the milling / mixing wheel 22 arranged on the right is rotated in the counterclockwise direction.
  • the above the lower milling / mixing wheels 21, 22 arranged upper milling / mixing wheels 31, 32 are operated in the same direction as the respective underlying milling / mixing wheels 21, 22, ie the upper left milling / mixing 31 in the clockwise direction , the right upper milling / mixing wheel 32 arranged counterclockwise.
  • the direction of rotation of the milling / mixing wheels 21, 22, 31, 32 is chosen so that these wheels move tangentially at their point of contact with the inner walls 4 'of the slot due to their rotational movement of the axial movement R of the mill.
  • Fig. 5 shows a construction device 100 on which a trench wall cutter 1 according to the invention is arranged.
  • the construction equipment has an undercarriage 102 configured as a caterpillar drive and a superstructure 101 rotatably mounted thereon.
  • a mast 110 is pivotally articulated about a horizontally extending axis.
  • a hydraulic actuating cylinder 112 is provided, which is directed on the one hand on the upper carriage 101 and on the other hand on a sleeve 114, which surrounds the mast 110 at least in sections.
  • a cable 90 is provided, which can be actuated by a winch 95 arranged on the superstructure 101.
  • the expiring from the winch 95 rope 90 is guided over several pulleys 94, 94 ', 94' 'around the mast 110. From the uppermost guide pulley 94, the cable extends to a rope bottle 92 to which the trench wall cutter 1 is suspended.
  • the rope 90 is reeved in the rope bottle 92 tonnessträngig.
  • hydraulic and fluid lines 120 for supplying the trench wall cutter 1 with hydraulic fluid and settable liquid are also provided on the construction equipment. These hydraulic and fluid lines 120 are windable by means of a superstructure 101 arranged winch device 125. From there, they run over a likewise arranged on the mast 110 guide roller 124 to the trench wall 1.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erstellen einer Schlitzwand im Erdboden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erstellen einer Schlitzwand im Erdboden.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Schlitzwand im Boden ist aus der DE 195 30 827 C2 bekannt. Bei diesem so genannten Zwei-Phasen-Verfahren wird in einer ersten Phase ein Frässchlitz ausgehoben und der dabei anfallende Bodenaushub des Frässchlitzes nach Übertage gefördert. Der so entstehende Frässchlitz wird mit einer Stützsuspension verfüllt und dadurch abgestützt. In einer zweiten Phase nach dem Abteufen des Frässchlitzes wird unter Verdrängung der Stützsuspension eine aushärtende Suspension in den Schlitz eingebracht.
  • Bei einem aus der DE 41 41 629 C2 bekannten Ein-Phasen-Verfahren wird der Schlitz von Beginn an durch eine aushärtende Suspension abgestützt, die durch Vermischen von ausgehobenem Bodenmaterial mit einer abbindbaren Flüssigkeit Übertage hergestellt wird.
  • Zur Durchführung dieser bekannten Verfahren können aus der DE 34 24 999 C2 bekannte Schlitzwandfräsen Anwendung finden. Diese bekannten Schlitzwandfräsen weisen einen Fräsrahmen sowie an diesem unten, d.h. bodenseitig gelagerte, rotierend antreibbare Fräsräder auf, die zum Abräumen von Bodenmaterial am Schlitzgrund dienen. Das abgeräumte Bodenmaterial wird von den Fräsrädern einer am Fräsrahmen befestigten Absaugvorrichtung zugeführt und nach Übertage befördert.
  • Aus der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 103 08 538 ist ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer Schlitzwand bekannt. Bei diesem so genannten "mixed-in-place"-Verfahren wird die aushärtende Suspension nicht außerhalb des Schlitzes, sondern unmittelbar im Schlitz selbst hergestellt. Hierzu wird von den Fräsrädern abgetragenes Bodenmaterial durch Wirkung der Fräsräder im Frässchlitz sozusagen "in situ" mit der abbindbaren Flüssigkeit vermengt und dabei eine aushärtende Flüssigkeits-Boden-Mischung hergestellt. Bei diesem Verfahren wird das mit der aushärtbaren Flüssigkeit durchmischte, abgeräumte Bodenmaterial zumindest teilweise im Frässchlitz belassen, wo es zum Bilden der Schlitzwand aushärten kann. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, das gesamte abgeräumte Bodenmaterial durch Pumpeinrichtungen aufwändig nach Übertage zu fördern.
  • Eine Vorrichtung zum Erstellen eine Schlitzwand entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geht aus EP-A-0811724 hervor.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen Schlitzwände von besonders hoher Qualität erstellt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung liegt einerseits in einer Vorrichtung zum Erstellen einer Schlitzwand im Erdboden, mit einem Rahmen, mindestens einem unten am Rahmen angeordneten, unteren Fräs-/Mischrad, mindestens einem weiteren, oben am Rahmen angeordneten, oberen Fräs-/Mischrad, wobei der Rahmen in einem Zwischenbereich zwischen dem oberen Fräs-/Mischrad und dem unteren Fräs-/Mischrad querschnittskleiner bezogen auf den Fräsquerschnitt des mindestens einen unteren Fräs-/Mischrades ausgebildet ist.
  • Ein erster Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, sowohl unten, d.h. bodenseitig, am Fräsrahmen als auch oben am Fräsrahmen Fräs-/Mischräder vorzusehen. Das mindestens eine untere Fräs-/Mischrad steht dabei vorzugsweise in Vortriebsrichtung und das mindestens eine obere Fräs-/Mischrad in der der Vortriebsrichtung entgegengesetzten Richtung am Rahmen hervor. Durch die beiderseitige Anordnung von Fräs-/Mischrädern am Rahmen wird eine besonders gute Zerkleinerung und Durchmischung von abgefrästem Bodenmaterial ermöglicht. Insbesondere kann bei einer "in situ" Suspensionserstellung im Schlitz mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine besonders hohe Suspensionshomogenität erzielt werden und folglich eine besonders hohe Schlitzwandqualität erhalten werden. Durch eine kombinierte Fräswirkung der oberen und unteren Fräs-/Mischräder kann darüber hinaus ein besonders hoher Fräsfortschritt erzielt werden.
  • Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, den Rahmen zumindest bereichsweise mit einem Querschnitt auszubilden, der kleiner als der Fräsquerschnitt des mindestens einen unteren Fräs-/Mischrades ist. Hierdurch wird im Schlitz zwischen den oberen und unteren Fräs-/Mischrädern ein Misch- und Transportbereich geschaffen, durch den ein Materialaustausch zwischen den oberen und unteren Fräs-/Mischrädern ermöglicht wird. Da in diesem Misch- und Transportbereich sowohl vom oberen als auch vom unteren Fräs-/Mischrad eine Strömung erzeugt werden kann, findet in diesem Bereich eine besonders wirksame Materialdurchmischung statt, wodurch die Suspensionshomogenität weiter erhöht wird. Für einen besonders guten Materialaustausch ist der Rahmen im Zwischenbereich bevorzugt auch querschnittskleiner bezogen auf den Fräsquerschnitt des mindestens einen oberen Fräs-/Mischrades ausgebildet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch als Fräse, insbesondere als Schlitzwandfräse bezeichnet werden. Die Fräs-/Mischräder können umfangsseitig Fräszähne, Rollmeißel oder sonstige Bodenbearbeitungswerkzeuge zum Abtragen von anstehendem Bodenmaterial aufweisen. Zumindest ein Teil der Fräs-/Mischräder kann jedoch grundsätzlich auch ohne solche Bodenbearbeitungswerkzeuge ausgebildet sein, wobei dann die Mischwirkung dieser Räder im Vordergrund steht. Zur weiteren Verbesserung der Mischwirkung kann zumindest ein Teil der Fräs-/Mischräder mit zusätzlichen Mischelementen, beispielsweise mit Mischpaddeln, versehen sein. Grundsätzlich ist es möglich, dass das mindestens eine untere Fräs-/Mischrad und das mindestens eine obere Fräs-/Mischrad baugleich ausgebildet sind, wobei die Räder für einen gegensinnigen Drehbetrieb auch spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sein können. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass lediglich das untere Fräs-/Mischrad umfangsseitig Bodenbearbeitungswerkzeuge aufweist und/oder dass das mindestens eine obere Fräs-/Mischrad zusätzliche Mischelemente aufweist.
  • Grundsätzlich kann der querschnittskleinere Zwischenbereich des Rahmens beispielsweise durch eine Stufe im Rahmen gebildet sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass der Rahmen zwischen dem oberen Fräs-/Mischrad und dem unteren Fräs-/Mischrad tailliert ausgebildet ist. Hierunter kann insbesondere verstanden werden, dass sich der Querschnitt des Rahmens in zumindest einer Raumrichtung ausgehend von dem oberen Fräs-/Mischrad in Vortriebsrichtung kontinuierlich verjüngt und vor dem unteren Fräs-/Mischrad wieder kontinuierlich erweitert. Unter einem Querschnitt im Sinne der Erfindung kann insbesondere ein Schnitt senkrecht zur Vortriebsrichtung der Fräse verstanden werden.
  • Der Fräsquerschnitt des mindestens einen unteren Fräs-/Mischrades ist geeigneterweise zumindest annähernd rechteckig ausgestaltet. Besonders bevorzugt ist es, dass die Querschnittsbreite des Rahmens im Zwischenbereich drei Viertel oder weniger, insbesondere die Hälfte oder weniger, der Fräsquerschnittsbreite des mindestens einen unteren Fräs-/Mischrades beträgt und/oder dass die Querschnittslänge des Rahmens im Zwischenbereich drei Viertel oder weniger, insbesondere die Hälfte oder weniger, der Fräsquerschnittslänge des mindestens einen unteren Fräs-/Mischrades beträgt. Hierdurch wird um den Zwischenbereich herum ein Misch- und Transportbereich geschaffen, in dem eine besonders effektive Durchmischung der Suspension stattfinden kann. Die Breiten- und Längenangaben können insbesondere auf einen zumindest annähernd rechteckigen Fräsquerschnitt bezogen sein, wobei der Rahmen selbst, insbesondere im Zwischenbereich, nicht notwendigerweise mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein muss. Im Falle eines nicht rechteckigen Rahmens können unter der Querschnittbreite und -länge die Querschnittsabmessungen des Rahmens parallel zu den Seiten des etwa rechteckigen Fräsquerschnittes verstanden werden. Sind mehrere untere Fräs-/Mischräder vorhanden, so kann unter dem Fräsquerschnitt des mindestens einen unteren Fräs-/Mischrades der Gesamtfräsquerschnitt all dieser Räder verstanden werden. Analog kann unter dem Fräsquerschnitt des mindestens einen oberen Fräs-/Mischrades der Gesamtfräsquerschnitt aller oberen Fräs-/Mischräder verstanden werden. Vorteilhafterweise ist auch der Fräsquerschnitt des mindestens einen oberen Fräs-/Mischrades zumindest annähernd rechteckig und insbesondere zumindest annähernd identisch zum Fräsquerschnitt des mindestens einen unteren Fräs-/Mischrades ausgebildet.
  • Eine zur Aufnahme der beim Fräsbetrieb auftretenden Kräfte besonders gut geeignete und konstruktiv besonders einfache Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen und/oder die Fräs-/Mischräder spiegelsymmetrisch, insbesondere zu einer senkrecht zur Vortriebsrichtung verlaufenden Spiegelebene und/oder zu einer in Vortriebsrichtung verlaufenden Spiegelebene, ausgebildet sind. Unter der Vortriebsrichtung kann die Richtung verstanden werden, in der sich die erfindungsgemäße Fräse bei der Schlitzerstellung bewegt, d.h. die Richtung, in der die Fräse abgeteuft wird.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass zwei untere Fräs-/Mischräder und zwei obere Fräs-/Mischräder insbesondere achsparallel vorgesehen sind, und dass der Rahmen insbesondere X-artig mit einem Rahmenmittelteil und vier hieran bevorzugt schräg zur Vortriebsrichtung angeordneten Frässchilden, an denen die Fräs-/Mischräder gelagert sind, ausgebildet ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Rahmen kreuzartig ausgeführt, wobei endseitig an den vier Schenkeln des Kreuzes jeweils zumindest ein Fräs-/Mischrad, insbesondere jeweils ein Räderpaar, gelagert ist. Die Schenkel des Kreuzes werden bevorzugt durch die Frässchilde gebildet.
  • Besonders vorteilhaft ist es ferner, dass die Fräs-/Mischräder als Räderpaare mit zwei Einzelrädern ausgebildet sind, die insbesondere jeweils beiderseits eines Frässchildes des Rahmens koaxial angeordnet sind. Die einzelnen Fräs-/Mischräder können auch mehr als zwei Einzelräder aufweisen. Grundsätzlich können nach der Erfindung beliebig viele Fräs-/Mischräder vorgesehen sein.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders geeignet für ein "mixed-in-place"-Schlitzwandverfahren, bei dem die zur Schlitzwand aushärtende Suspension nicht außerhalb des Frässchlitzes, sondern unmittelbar im Frässchlitz selbst durch Wirkung der Fräs-/Mischräder aus abgearbeitetem Bodenmaterial und einer abbindbaren Flüssigkeit hergestellt wird. Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, dass unterseitig am Rahmen, insbesondere zwischen zwei benachbarten unteren Fräs-/Mischrädern, eine Flüssigkeitszuführeinrichtung zum Zuführen einer abbindbaren Flüssigkeit in den Schlitz vorgesehen ist. Durch die Anordnung der Flüssigkeitszuführeinrichtung zwischen den beiden Fräs-/Mischrädern wird eine besonders gleichmäßige Durchmischung der Flüssigkeit mit dem Bodenmaterial an beiden Fräs-/Mischrädern ermöglicht. Grundsätzlich kann die Flüssigkeitszuführeinrichtung aber auch separat vom Rahmen und/oder der Fräse ausgebildet sein.
  • Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung besteht darin, dass zumindest an dem unteren Fräs-/Mischrad Fräszähne zum Abräumen von anstehendem Bodenmaterial vorgesehen sind, und dass am Rahmen Räumplatten vorgesehen sind, die zum Befreien der Fräszähne von abgeräumtem Bodenmaterial zwischen benachbarten Fräszähnen hindurchstehen. Beim Betrieb der Fräs-/Mischräder werden die Fräszähne an den Räumplatten vorbei geführt, wobei an den Fräszähnen anhaftendes Erdreich durch die Räumplatten abgestreift wird. Hierdurch wird ein besonders guter Fräsfortschritt ermöglicht. Die Räumplatten können insbesondere zum Freiräumen von als Klappzähnen ausgebildeten Fräszähnen vorgesehen sein, die zum Abarbeiten von Bodenmaterial unterhalb des Frässchildes verschwenkbar an den Fräs-/Mischrädern angeordnet sind.
  • Zur Richtungssteuerung der Vorrichtung beim Abteufen kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass am Rahmen bevorzugt hydraulisch betätigbare Steuerstempel vorgesehen sind, die zur Auflage an den Innenwänden des Schlitzes quer zur Vortriebsrichtung, insbesondere in etwa parallel zu den Drehachsen der Fräs-/Mischräder, ausfahrbar sind. Durch Ausfahren dieser Steuerstempel an die Innenwände des Schlitzes kann der Rahmen von den Wänden abgedrückt und seine Position, insbesondere seine Neigung im Schlitz, verändert werden, wodurch auch die weitere Abteufrichtung geändert wird. Bevorzugt weisen die Steuerstempel runde, insbesondere etwa kreisrunde, oder ovale Stützflächen auf, die auch konvex ausgebildet sein können. Insbesondere können die Steuerstempel pilzförmig ausgebildet sein. Die Steuerstempel sind geeigneterweise an Stempelhaltern angeordnet, die ihrerseits wiederum am Rahmen angeordnet sind und insbesondere seitlich von diesem hervorstehen. An diesen Stempelhaltern können Antriebe, insbesondere Hydraulikzylinder, zum Ausfahren und Zurückziehen der Steuerstempel vorgesehen sein. Grundsätzlich können die Steuerstempel in einer beliebigen Richtung am Rahmen ausfahrbar sein, wobei es bevorzugt ist, dass die Steuerstempel in etwa parallel zu den Drehachsen der Fräs-/Mischräder ausfahrbar sind. Die Steuerstempel sind bevorzugt am Rahmenmittelteil im Zwischenbereich angeordnet.
  • Vorteilhafterweise sind an jedem Steuerstempelhalter zwei Steuerstempel vorgesehen, die ein Steuerstempelpaar bilden. Die beiden Steuerstempel eines Steuerstempelpaares sind vorteilhafterweise koaxial angeordnet und/oder an gegenüberliegenden Rahmenseiten aus dem Rahmen ausfahrbar. Besonders bevorzugt ist es, dass beiderseits des Rahmens jeweils zwei Steuerstempelpaare übereinander angeordnet sind. Vorteilhafterweise sind dabei je zwei Steuerstempelpaare auf gleicher Höhe am Rahmen positioniert.
  • Zum Absenken und Ziehen der Vorrichtung ist bevorzugt, dass ein Seil und/oder ein teleskopierbares Bohrgestänge vorgesehen ist, an dem der Rahmen an seiner oberen Seite aufgehängt ist. Das teleskopierbare Bohrgestänge kann insbesondere als Kellystange ausgebildet sein. Vorteilhafterweise ist am Seil oder am Bohrgestänge ein Haltebügel vorgesehen, an dem der Rahmen eingehängt ist.
  • Eine besonders vielseitig einsetzbare Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass der Fräsquerschnitt des mindestens einen oberen Fräs-/Mischrades und/oder des mindestens einen unteren Fräs-/Mischrades veränderbar ist. Hierzu kann beispielsweise eine Verstelleinrichtung vorgesehen sein, mit welcher der Achsabstand der oberen Fräs-/Mischräder und/oder der unteren Fräs-/Mischräder verstellbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann mit der Verstelleinrichtung auch der Fräsradius der jeweiligen Fräs-/Mischräder veränderbar sein.
  • Sofern mehrere, insbesondere zwei, untere Fräs-/Mischräder vorgesehen sind, sind diese geeigneterweise nebeneinander angeordnet, d.h. ihre Drehachsen befinden sich, insbesondere bezogen auf die nach unten weisende Vortriebsrichtung, auf derselben Höhe. Gleichfalls sind, sofern mehrere obere Fräs-/Mischräder vorgesehen sind, auch diese bevorzugt nebeneinander angeordnet.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann in einem Verfahren zum Erstellen einer Schlitzwand im Erdboden gesehen werden, bei dem eine Schlitzwandfräse mit einem Rahmen, zwei unten am Rahmen nebeneinander angeordneten, unteren Fräs-/Mischrädern und zwei oben am Rahmen nebeneinander angeordneten, oberen Fräs-/Mischrädern vorgesehen wird, die Fräs-/Mischräder mittels eines Drehantriebes in Drehung versetzt werden, und die Schlitzwandfräse in den Boden abgeteuft und nach Erreichen einer Endtiefe wieder gezogen wird, wobei sowohl die beiden oberen Fräs-/Mischräder als auch die beiden unteren Fräs-/Mischräder mittels des Drehantriebes jeweils gegenläufig angetrieben werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden, wobei die in diesem Zusammenhang beschriebenen Vorteile erzielt werden können.
  • Ein Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens kann darin gesehen werden, dass eine Schlitzwandfräse mit mindestens zwei unteren Fräs-/Mischrädern und mindestens zwei oberen Fräs-/Mischrädern vorgesehen wird, wobei die beiden unteren Fräs-/Mischräder mit entgegengesetztem Drehsinn und auch die beiden oberen Fräs-/Mischräder mit entgegengerichtetem Drehsinn angetrieben werden. Durch diesen gegenläufigen Betrieb sowohl der oberen als auch der unteren Fräs-/Mischräder kann ein Verlaufen der Schlitzwandfräse weitestgehend verhindert werden, wodurch geometrisch besonders gut definierte Frässchlitze hergestellt werden können. Gleichzeitig ist ein besonders effizienter Abtransport des am Schlitzgrund abgearbeiteten Bodenmaterials gegeben. Schließlich kann auch eine besonders gute Durchmischung des abgearbeiteten Bodenmaterials mit einer abbindbaren Flüssigkeit zur Bildung einer aushärtbaren Suspension erfolgen, insbesondere wenn die abbindbare Flüssigkeit mittig zwischen den beiden unteren Fräs-/Mischrädern und/oder zwischen den beiden oberen Fräs-/Mischrädern in den Frässchlitz zugeführt wird. Erfindungsgemäß kann der gegenläufige Betrieb der Fräs-/Mischräder grundsätzlich sowohl beim Abteufen als auch beim Ziehen der Schlitzwandfräse vorgesehen sein. Die Fräs-/Mischräder können beim Ziehen der Schlitzwandfräse aber auch stillgelegt werden. Für eine besonders gute Durchmischung der Suspension ist es aber von Vorteil, dass die Fräs-/Mischräder auch beim Ziehen drehend angetrieben werden, wobei die Drehrichtung der Fräs-/Mischräder dabei auch grundsätzlich alternierend geändert werden kann.
  • Die Effizienz des Materialabtransportes im Frässchlitz kann dadurch verbessert werden, dass beim Abteufen der Schlitzwandfräse am Schlitzgrund abgearbeitetes Bodenmaterial durch die Drehung der unteren Fräs-/Mischräder von der Fräsenmitte weggefördert wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das abgearbeitete Bodenmaterial nicht aus dem Frässchlitz abgesaugt wird, sondern zur "in situ"-Vermischung mit einer abbindbaren Flüssigkeit im Frässchlitz verbleibt. Gemäß dieser Ausführungsform wird beim Abteufen das im Betriebszustand der Fräse in Frontansicht links angeordnete untere Fräs-/Mischrad im Uhrzeigersinn und das im Betriebszustand der Fräse rechts daneben angeordnete untere Fräs-/Mischrad im Gegenuhrzeigersinn betrieben. Das abgearbeitete Bodenmaterial wird dabei bevorzugt in den Misch- und Transportbereich gefördert, der um den Rahmen in seinem Zwischenbereich herum ausgebildet ist. Hierdurch wird ein besonders wirkungsvolles Durchmischen des Bodenmaterials mit der abbindbaren Flüssigkeit gewährleistet. Gleichzeitig unterstützt die Tangentialbewegung der unteren Fräs-/Mischräder an den Innenwänden des Frässchlitzes die Abteufbewegung der Schlitzwandfräse in Vortriebsrichtung.
  • Grundsätzlich ist es möglich, die oberen Fräs-/Mischräder im Vergleich zu den darunter liegenden Fräs-/Mischrädern in einem beliebigen Drehsinn zu betätigen. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die am Rahmen übereinander liegenden Fräs-/Mischräder jeweils gegensinnig gedreht werden, d.h. dass die beiden links am Rahmen angeordneten Fräs-/Mischräder mit unterschiedlichem Drehsinn gedreht werden, ebenso auch die beiden rechts am Rahmen angeordneten Fräs-/Mischräder. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass am Rahmen übereinander liegende Fräs-/Mischräder gleichsinnig angetrieben werden. In diesem Fall wird ein besonders guter Materialabtransport gewährleistet.
  • Grundsätzlich ist es ferner möglich, den Drehsinn der Fräs-/Mischräder beim Ziehen der Schlitzwandfräse gleich zum Drehsinn beim Abteufen zu wählen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass der Drehsinn zumindest der unteren Fräs-/Mischräder zum Ziehen der Schlitzwandfräse umgekehrt wird. Geeigneterweise wird auch der Drehsinn der oberen Fräs-/Mischräder zum Ziehen der Schlitzwandfräse umgekehrt. Die hierbei resultierende Änderung des Strömungsprofils an der Schlitzwandfräse kann die Suspensionsdurchmischung weiter verbessern.
  • Im Hinblick auf den Drehsinn der Fräs-/Mischräder ist es vorteilhaft, dass die Fräs-/Mischräder aufgrund ihrer Drehbewegung an den Innenwänden des Schlitzes eine Tangentialbewegung ausführen, die der jeweils aktuellen Axialbewegung der Schlitzwandfräse entgegengerichtet ist. Hierdurch unterstützt die Drehbewegung der Fräs-/Mischräder die axiale Abteuf- und Ziehbewegung der Schlitzwandfräse und Axialantriebseinrichtungen zum Abteufen und Ziehen der Schlitzwandfräse können entsprechend weniger aufwändig dimensioniert werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Figuren dargestellt sind. In den Figuren zeigen schematisch:
    • Fig. 1
    eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erstellen eines Schlitzes im Erdboden;
    Fig. 2
    eine Seitenansicht der Vorrichtung aus Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Frontansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Fräse zur Erläuterung der Drehrichtung der Fräs-/Mischräder beim Abteufen der Fräse;
    Fig. 4
    eine Frontansicht der Fräse aus Fig. 3 zur Erläuterung der Drehrichtung der Fräs-/Mischräder beim Ziehen der Fräse; und
    Fig. 5
    eine Seitenansicht eines Baugerätes mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Gleichwirkende Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erstellen einer Schlitzwand im Erdboden, die auch als Schlitzwandfräse 1 bezeichnet werden kann, ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Schlitzwandfräse 1 weist einen tragenden Rahmen 10 auf, an dessen unterem, d.h. bodenseitigem Ende zwei untere Fräs-/Mischräder 21, 22 auf gleicher Höhe drehbar gelagert sind. An seiner Oberseite sind am Rahmen 10 zwei obere Fräs-/Mischräder 31, 32 ebenfalls auf gleicher Höhe drehbar gelagert.
  • Die Fräs-/Mischräder 21, 22, 31, 32 sind alle als Räderpaare mit jeweils zwei Einzelrädern ausgebildet, die beide koaxial beiderseits je eines Frässchildes 24, 25, 34, 35 gelagert sind. Dies ist in Fig. 2 am Beispiel des oberen Fräs-/Mischrades 32 gezeigt, dessen beide Einzelräder 37, 38 zu beiden Seiten des Frässchildes 35 angeordnet sind. Ferner ist dies in Fig. 2 am Beispiel des unteren Fräs-/Mischrades 22 gezeigt, dessen beide Einzelräder 27, 28 zu beiden Seiten des Frässchildes 25 drehbar gelagert sind. Die verbleibenden Fräs-/Mischräder 21, 31 sind in analoger Weise als Räderpaare ausgebildet.
  • Der Rahmen 10 weist mittig ein zentrales Rahmenmittelteil 15 auf. Dieses Rahmenmittelteil 15 ist in Form eines geraden Prismas mit sechseckiger Grundfläche ausgebildet. An seinen beiden oberen, benachbarten Mantelflächen stehen am Rahmenmittelteil 15 die beiden Frässchilde 34, 35 der oberen Fräs-/Mischräder 31, 32 hervor. An seinen beiden unteren, benachbarten Mantelflächen stehen am Rahmenmittelteil 15 die beiden Frässchilde 24, 25 der beiden unteren Fräs-/Mischräder 21, 22 hervor. Die Frässchilde 24, 25, 34, 35, die als Elemente des Rahmens 10 angesehen werden können, verlaufen winkelig, d.h. nicht parallel zur Vortriebsrichtung 80, welche die Abteufrichtung der Schlitzwandfräse 1 darstellt. Die Frässchilde 24, 25, 34, 35 bilden zusammen mit dem Rahmenmittelteil 15 eine kreuzartige oder X-artige Struktur, wobei die Kreuzschenkel von den Frässchilden 24, 25, 34, 35 gebildet werden. Dabei sind die durch die Frässchilde 24, 25, 34, 35 gebildeten Kreuzschenkel nicht rechtwinkelig zueinander angeordnet. Vielmehr ist der von den Frässchilden 24, 25 eingeschlossene Winkel ebenso wie der von den Frässchilden 34, 35 eingeschlossene Winkel kleiner als 90°.
  • Umfangsseitig an den Fräs-/Mischrädern 21, 22, 31, 32 sind feststehende Fräszähne 42 mit einer Schneide zum Lösen von anstehendem Bodenmaterial angeordnet. Ihrem jeweiligen Frässchild 24, 25, 34, 35 benachbart sind an den Fräs-/Mischrädern 21, 22, 31, 32 daneben als Klappzähne 43 ausgebildete Fräszähne vorgesehen. Diese Klappzähne 43 sind mittels eines Schwenkantriebes in einen Umfangsbereich des jeweiligen Frässchildes 24, 25, 34, 35 verschwenkbar. Insbesondere kann durch diese Klappzähne 43 unterhalb der Frässchilde 24, 25 befindliches Bodenmaterial abgearbeitet werden.
  • Durch Betätigen der unteren Fräs-/Mischräder 21, 22 wird unterhalb der Schlitzwandfräse 1 befindliches Bodenmaterial in einem in etwa rechteckig ausgebildeten Fräsquerschnitt abgearbeitet. Dieser Fräsquerschnitt weist eine Fräsquerschnittsbreite BF und eine Fräsquerschnittslänge LF auf, wobei die Breite hier auf die Drehachsrichtung der unteren Fräs-/Mischräder 21, 22 bezogen ist. Die Drehachsen der unteren Fräs-/Mischräder 21, 22 sowie die Drehachsen der oberen Fräs-/Mischräder 31, 32 sind parallel zueinander angeordnet. Der Achsabstand der Drehachsen der beiden unteren Fräs-/Mischräder 21, 22 entspricht dem Achsabstand der Drehachsen der beiden oberen Fräs-/Mischrädern 31, 32. Das obere Fräs-/Mischrad 31 ist bezogen auf die nach unten weisende Vortriebsrichtung 80 oberhalb des unteren Fräs-/Mischrades 21 angeordnet und das obere Fräs-/Mischrad 32 oberhalb des unteren Fräs-/Mischrades 22. Dabei weisen alle Fräs-/Mischräder 21, 22, 31, 32 denselben Raddurchmesser auf. Aufgrund dieser geometrischen Anordnung und Ausbildung der Fräs-/Mischräder 21, 22, 31, 32 entspricht der Fräsquerschnitt der oberen Fräs-/Mischräder 31, 32 dem Fräsquerschnitt der unteren Fräs-/Mischräder 21, 22.
  • In einem Zwischenbereich 12, der am Rahmenmittelteil 15 vorgesehen ist, ist der Rahmen 10 mit einer Verjüngung ausgebildet, an welcher dieser querschnittskleiner bezogen auf den Fräsquerschnitt sowohl der unteren Fräs-/Mischräder 21, 22 als auch der oberen Fräs-/Mischräder 31, 32 ist. Hierdurch ist am Zwischenbereich 12 zwischen den nur abschnittsweise dargestellten Innenwänden 4, 4' des Schlitzes und dem Rahmen 10 ein Misch- und/oder Transportbereich 54 gebildet, in dem eine Durchmischung von abgearbeitetem Bodenmaterial mit einer abbindbaren Flüssigkeit stattfinden kann. Zur Zuführung der abbindbaren Flüssigkeit in den Frässchlitz ist in der Fräsenmitte 7, zwischen den beiden unteren Fräs-/Mischrädern 21, 22, eine als Düse ausgebildete Flüssigkeitszuführeinrichtung 50 vorgesehen.
  • Wie in Fig. 1 erkennbar ist, ist der Rahmen 10 zur Bildung des verjüngten Zwischenbereichs 12 in seiner Querschnittslänge LR, ausgehend von den Frässchilden 24, 25, 34, 35, tailliert ausgebildet. Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die Querschnittsbreite BR des Rahmens 10 über seiner Höhe hingegen im Wesentlichen gleich bleibend. Im Zwischenbereich 12 am Rahmenmittelteil 15 beträgt die Querschnittsbreite BR des Rahmens 10 etwa das 0,45-fache der Fräsquerschnittsbreite BF und die Querschnittslänge LR des Rahmens 10 etwa das 0,45-fache der Fräsquerschnittslänge LF.
  • Der Rahmen 10 mit seinen Frässchilden 24, 25, 34, 35 sowie den Fräs-/Mischrädern 21, 22, 31, 32 ist dreifach spiegelsymmetrisch ausgebildet, wobei eine erste Spiegelebene 75 senkrecht zur Vortriebsrichtung 80 angeordnet ist und zwei weitere, senkrecht zueinander angeordnete Spiegelebenen 71, 72 parallel zur Vortriebsrichtung 80 verlaufen.
  • An den Frässchilden 24, 25, 34, 35 sind Räumplatten 46, 46' vorgesehen, die zwischen benachbarten Fräszähnen 42 und/oder Klappzähnen 43 hindurchstehen. Hierzu sind die Räumplatten 46, 46' etwa radial zu den Fräs-/Mischrädern 21, 22, 31, 32 angeordnet. Bei Drehung der Fräs-/Mischräder 21, 22, 31, 32 bewegen sich die Fräszähne 42 und/oder die Klappzähne 43 an den Räumplatten 46, 46' vorbei, wodurch an den Fräszähnen 42 und/oder den Klappzähnen 43 anhaftendes Bodenmaterial abgestreift wird und die Zähne somit vom Erdreich befreit werden. Zum Antrieb der Fräs-/Mischräder 21, 22, 31, 32 sind in den Figuren nicht dargestellte, hydraulische Antriebsmotoren im Inneren des Rahmenmittelteils 15 des Rahmens 10 vorgesehen.
  • Seitlich am Rahmenmittelteil 15 des Rahmens 10 sind Steuerstempel 60, 60' vorgesehen, die zur Richtungssteuerung der Schlitzwandfräse 1 etwa parallel zu den Drehachsen der Fräs-/Mischräder 21, 22, 31, 32 und senkrecht zur Vortriebsrichtung 80 in eine Anlageposition an die Innenwände 4' des Schlitzes ausfahrbar und wieder einfahrbar sind. Die Steuerstempel 60, 60' sind pilzartig ausgebildet und weisen kopfseitig konvex gekrümmte und in der Frontansicht kreisförmige Stützflächen 62 zur Anlage an die Innenwände 4' des Schlitzes auf.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Steuerstempel 60, 60' koaxial paarweise beiderseits des Rahmens 10 angeordnet, wobei einer der beiden Steuerstempel 60 jedes Steuerstempelpaares in der Frontansicht der Fig. 1 vorne am Rahmen 10 und der andere Steuerstempel 60' hinten am Rahmen 10 angeordnet ist. Wie aus Fig. 1 ferner ersichtlich ist, sind insgesamt vier Steuerstempelpaare am Rahmen 10 vorgesehen, von denen jeweils zwei auf derselben Höhe bezüglich der nach unten gerichteten Vortriebsrichtung 80 in der Frontansicht links und rechts am Rahmenmittelteil 15 angebracht sind. Die beiden Steuerstempel 60, 60' jedes Steuerstempelpaares sind in einem gemeinsamen Stempelhalter 64 gelagert, welcher die Steuerstempel 60, 60' manschettenartig umgibt. In dem Stempelhalter 64 sind auch in den Figuren nicht dargestellten Antriebe zum Ein- und Ausfahren der Steuerstempel 60, 60' vorgesehen.
  • Zum Aufhängen der Schlitzwandfräse 1 an einem in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellten Seil oder einer Kellystange ist ein Haltebügel 17 vorgesehen, der oben an der Schlitzwandfräse 1 an den Frässchilden 24, 25 gelagert ist.
  • Der Drehsinn der Fräs-/Mischräder 21, 22, 31, 32 einer erfindungsgemäßen Schlitzwandfräse 1 bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Fig. 3 zeigt dabei den Zustand beim Abteufen und Fig. 4 den Zustand beim Ziehen der Schlitzwandfräse 1. Die entsprechende Axialbewegung der Schlitzwandfräse 1 ist durch die Pfeile R gekennzeichnet.
  • Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, werden die unteren Fräs-/Mischräder 21, 22 beim Abteufen der Fräse derart gedreht, dass abgearbeitetes Bodenmaterial sowie in den Frässchlitz eingebrachte, abbindbare Flüssigkeit von der Fräsenmitte 7 an die Innenwände 4 des Schlitzes abgefördert wird. Hierzu wird das links angeordnete Fräs-/Mischrad 21 im Uhrzeigersinn und das rechts angeordnete Fräs-/Mischrad 22 im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Die oberhalb der unteren Fräs-/Mischräder 21, 22 angeordneten, oberen Fräs-/Mischräder 31, 32 werden im selben Drehsinn wie die jeweils darunterliegenden Fräs-/Mischräder 21, 22 betrieben, d.h. das links angeordnete obere Fräs-/Mischrad 31 im Uhrzeigersinn, das rechts angeordnete obere Fräs-/Mischrad 32 im Gegenuhrzeigersinn.
  • Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ziehvorgang der Schlitzwandfräse 1 wird der Drehsinn sämtlicher Fräs-/Mischräder 21, 22, 31, 32 umgekehrt.
  • Der Drehsinn der Fräs-/Mischräder 21, 22, 31, 32 ist so gewählt, dass sich diese Räder an ihrem Berührungspunkt mit den Innenwänden 4' des Schlitzes aufgrund ihrer Drehbewegung tangential der Axialbewegung R der Fräse entgegengerichtet bewegen.
  • Fig. 5 zeigt ein Baugerät 100, an dem eine erfindungsgemäße Schlitzwandfräse 1 angeordnet ist. Das Baugerät weist einen als Raupenantrieb ausgebildeten Unterwagen 102 sowie einen drehbar hieran angeordneten Oberwagen 101 auf. An dem Oberwa gen 101 ist ein Mast 110 um eine horizontal verlaufende Achse verschwenkbar angelenkt. Zum Verschwenken des Mastes 110 ist ein hydraulischer Stellzylinder 112 vorgesehen, der einerseits am Oberwagen 101 und andererseits an einer Manschette 114 an gelenkt ist, welche den Mast 110 zumindest abschnittsweise umgibt.
  • Zum Aufhängen der Schlitzwandfräse 1 ist ein Seil 90 vorgesehen, das durch eine am Oberwagen 101 angeordnete Winde 95 betätigbar ist. Das aus der Winde 95 auslaufende Seil 90 ist über mehrere Umlenkrollen 94, 94', 94'' um den Mast 110 herungeführt. Von der obersten Umlenkrolle 94 verläuft das Seil zu einer Seilflasche 92, an der die Schlitzwandfräse 1 eingehängt ist. Das Seil 90 ist in die Seilflasche 92 zweisträngig eingeschert.
  • Neben dem Seil 90 sind am Baugerät auch Hydraulik- und Flüssigkeitsleitungen 120 zum Versorgen der Schlitzwandfräse 1 mit Hydraulikfluid und abbindbarer Flüssigkeit vorgesehen. Diese Hydraulik- und Flüssigkeitsleitungen 120 sind mittels einer Oberwagen 101 angeordneten Windeneinrichtung 125 aufspulbar. Von dort verlaufen sie über eine ebenfalls am Mast 110 angeordnete Umlenkrolle 124 zur Schlitzwandfräse 1.

Claims (15)

  1. Vorrichtung zum Erstellen einer Schlitzwand im Erdboden, mit
    - einem Rahmen (10),
    - mindestens zwei unten am Rahmen (10) angeordneten, unteren Fräs-/Mischrädern (21, 22), und
    - mindestens zwei weiteren, oben am Rahmen (10) angeordneten, oberen Fräs-/ mischrädern (31, 32),
    - wobei der Rahmen (10) in einem Zwischenbereich (12) zwischen den oberen Fräs-/Mischrädern (31, 32) und den unteren Fräs-/Mischrädern (21, 22) querschnittskleiner bezogen auf den Fräsquerschnitt der mindestens zwei unteren Fräs-/Mischräder (21, 22) ausgebildet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Rahmen (10) X-artig mit einem Rahmenmittelteil (15) und vier hieran schräg zur Vortriebsrichtung (80) angeordneten Frässchilden (24, 25, 34, 35) ausgebildet ist, an denen die Fräs-/Mischräder (21, 22, 31, 32) gelagert sind, und
    - dass zum Antrieb der Fräs-/Mischräder (21, 22, 31, 32) hydraulische Antriebsmotoren im Innern des Rahmenmittelteils (15) vorgesehen sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Rahmen (10) zwischen den oberen Fräs-/Mischrädern (31, 32) und den unteren Fräs-/Mischrädern (21, 22) tailliert ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Querschnittsbreite (BR) des Rahmens (10) im Zwischenbereich (12) drei Viertel oder weniger, insbesondere die Hälfte oder weniger, der Fräsquerschnittsbreite (BF) der unteren Fräs-/Mischräder (21, 22) beträgt, und/oder
    - dass die Querschnittslänge (LR) des Rahmens (10) im Zwischenbereich (12) drei Viertel oder weniger, insbesondere die Hälfte oder weniger, der Fräsquerschnittslänge (LF) der unteren Fräs-/Mischräder (21, 22) beträgt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Rahmen (10) und/oder die Fräs-/Mischräder (21, 22, 31, 32) spiegelsymmetrisch, insbesondere zu einer senkrecht zur Vortriebsrichtung (80) verlaufenden Spiegelebene (75) und/oder zu einer in Vortriebsrichtung (80) verlaufenden Spiegelebene (72, 72), ausgebildet sind.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zwei unteren Fräs-/Mischräder (21, 22) und die zwei oberen Fräs-/Mischräder (31, 32) achsparallel vorgesehen sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass unterseitig am Rahmen (10), insbesondere zwischen zwei benachbarten unteren Fräs-/Mischrädern (21, 22), eine Flüssigkeitszuführeinrichtung (50) zum Zuführen einer abbindbaren Flüssigkeit in den Schlitz vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass zumindest an den unteren Fräs-/Mischrädern (21, 22) Fräszähne (42, 43) zum Abräumen von anstehendem Bodenmaterial vorgesehen sind, und
    - dass am Rahmen (10) Räumplatten (46, 46') vorgesehen sind, die zum Befreien der Fräszähne (42, 43) von abgeräumten Bodenmaterial zwischen benachbarten Fräszähnen (42, 43) hindurchstehen.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass am Rahmen (10) bevorzugt hydraulisch betätigbare Steuerstempel (60, 60') vorgesehen sind, die zur Anlage an den Innenwänden (4, 4') des Schlitzes quer zur Vortriebsrichtung (80), insbesondere in etwa parallel zu den Drehachsen der Fräs-/Mischräder (21, 22, 31, 32), ausfahrbar sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beiderseits des Rahmens (10) jeweils zwei Steuerstempelpaare übereinander angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Seil (90) und/oder ein teleskopierbares Bohrgestänge vorgesehen ist, an dem der Rahmen (10) an seiner oberen Seite aufgehängt ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Fräsquerschnitt der oberen Fräs-/Mischräder (31, 32) und/oder der unteren Fräs-/Mischräder (21, 22) veränderbar ist.
  12. Verfahren zum Erstellen einer Schlitzwand im Erdboden, mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem
    - eine Schlitzwandfräse (1) mit einem Rahmen (10), zwei unten am Rahmen (10) nebeneinander angeordneten, unteren Fräs-/Mischrädern (21, 22) und zwei oben am Rahmen (10) nebeneinander angeordneten, oberen Fräs-/Mischrädern (31, 32) vorgesehen wird,
    - die Fräs-/Mischräder (21, 22, 31, 32) mittels eines Drehantriebes in Drehung versetzt werden, und
    - die Schlitzwandfräse (1) in den Boden abgeteuft und nach Erreichen einer Endtiefe wieder gezogen wird, wobei
    - sowohl die beiden oberen Fräs-/Mischräder (31, 32) als auch die beiden unteren Fräs-/Mischräder (21, 22) mittels des Drehantriebes jeweils gegenläufig angetrieben werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Abteufen der Schlitzwandfräse (1) am Schlitzgrund abgearbeitetes Bodenmaterial durch die Drehung der unteren Fräs-/Mischräder (21, 22) von der Fräsenmitte (7) weggefördert wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass am Rahmen (10) übereinander liegende Fräs-/Mischräder (21, 31; 22, 32) gegensinnig oder gleichsinnig angetrieben werden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drehsinn zumindest der unteren Fräs-/Mischräder (21, 22) zum Ziehen der Schlitzwandfräse (1) umgekehrt wird.
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