EP2395153B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Wandlamellen im Boden - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Wandlamellen im Boden Download PDF

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EP2395153B1
EP2395153B1 EP10006124A EP10006124A EP2395153B1 EP 2395153 B1 EP2395153 B1 EP 2395153B1 EP 10006124 A EP10006124 A EP 10006124A EP 10006124 A EP10006124 A EP 10006124A EP 2395153 B1 EP2395153 B1 EP 2395153B1
Authority
EP
European Patent Office
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drilling
mixing tools
carriage
soil
intermediate guide
Prior art date
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Active
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EP10006124A
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English (en)
French (fr)
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EP2395153A1 (de
Inventor
Albert Rieblinger
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 Spezialtiefbau GmbH
Original Assignee
Bauer Spezialtiefbau GmbH
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Publication date
Application filed by Bauer Spezialtiefbau GmbH filed Critical Bauer Spezialtiefbau GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E02D3/126—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil and mixing by rotating blades
    • 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
    • E02D5/18—Bulkheads or similar walls made solely of concrete in situ
    • E02D5/187—Bulkheads or similar walls made solely of concrete in situ the bulkheads or walls being made continuously, e.g. excavating and constructing bulkheads or walls in the same process, without joints

Definitions

  • the invention relates firstly to a method for producing wall slats in a floor with at least two rod-shaped, parallel juxtaposed drilling and mixing tools, which at their bottom-side lower end each have a cutting device for removing soil material and along a tool rod mixing elements, wherein the Drilling and blending tools are drivably driven and sunk into the ground to create overlapping wellbores, the drilling and mixing tools being interconnected via a staging yoke, soil material removed from the cutters, fed a binder suspension, and mixed with the abraded soil material is mixed to a floor mortar, and after reaching a desired drilling depth, the drilling and mixing tools are withdrawn from the ground again and the soil mortar hardens to a wall plate, the drilling and mixing tools to ih the upper end driven by a drive carriage and guided linearly along a mast guide.
  • the invention relates to a device for producing wall slats in a floor with at least two rod-shaped, parallel juxtaposed drilling and mixing tools, which have at their bottom-side lower end each have a cutting device for removing soil material and along a tool rod mixing elements, a mast with a mast guide, a drive slide with rotary drive for rotationally driving the drilling and mixing tools, wherein the drive carriage is guided and movable along the mast guide.
  • a generic prior art for example, from the JP 7 071 030 A or the DE 102 38 646 B3 out.
  • This known method can be very effective vertical Wall lamellae are created in the ground, which can form a vertical sealing or supporting wall by overlapping.
  • the individual wall lamellae must be created in an exact position to each other.
  • drilling and mixing tools which have a corresponding length.
  • the risk of drilling and mixing tools sinking into the ground increases. In this way, unwanted gaps between the individual wall slats can arise, so that the sealing function of the entire wall is impaired.
  • the risk of bleeding in this known method can be further increased if an axial force is applied by a carrier device to the drilling and mixing tools for accelerated Abteufen.
  • drilling devices are from the EP 1 486 616 A1 , of the JP 2006 348644 A or the EP 0411560 A2 known.
  • the invention has for its object to provide a method and an apparatus with which wall slats can be created efficiently and nevertheless with high accuracy.
  • the inventive method according to claim 1 is particularly characterized in that up to a first drilling depth at least the drilling and mixing tools are supported via an intermediate guide slide which is guided along the mast guide that the connection of the drilling and mixing tools is released to the intermediate guide carriage, and that then the bore is further sunk.
  • a basic idea of the invention is not to guide and move the drilling and mixing tools by the drive slide at the upper end of the drilling and mixing tools along the mast, but to use at least one second slide, namely an intermediate guide slide. Through this intermediate guide carriage additional support in a central region of the drilling and mixing tools against the mast of the carrier device takes place.
  • a connection between the intermediate guide carriage and the drilling and mixing tools is provided according to the invention, which connection is achieved when a first drilling depth is reached.
  • drilling and mixing tools After loosening the drilling and mixing tools to the intermediate guide slide drilling and mixing tools can be further sunk by the drive slide. Since the drilling and mixing tools are already in the ground to a considerable extent in the created hole in the ground, the risk of buckling or running of the drilling and mixing tools is reduced by the surrounding soil.
  • Another advantage of the invention is that the drilling and mixing tools run quieter overall and less impact. It is thus achieved a higher dimensional accuracy and better verticality of the wall elements to be created.
  • the improved smoothness also reduces the wear on the drilling and mixing tools as well as their bearings and the drive.
  • a preferred embodiment of the invention is that the connection to the intermediate guide carriage is released when it has reached a lower end position on the mast guide.
  • On the mast guide can be provided as the lower end position an adjustable stop. It is given an exact position at which the connection to the intermediate guide carriage is released, and the Drilling and mixing tools without contact to the intermediate guide slide can be sunk to its full length.
  • the drilling and mixing tools are connected to each other via a stiffening yoke, which is detachably connected via a coupling device with the intermediate guide carriage.
  • the stiffening yoke has corresponding bearing sleeves, in which the respective tool rod is rotatably supported.
  • a further improvement of the guide according to the invention is achieved in that the drilling and mixing tools are additionally guided directly above the soil surface by a guide sleeve.
  • the guide sleeve corresponds approximately to the cross-sectional contour of the wall plate to be created and provides a contact guide to the radially projecting mixing elements on the drilling and mixing tools.
  • connection to the intermediate guide carriage is closed again when retracting the drilling and mixing tools.
  • an improved leadership and stiffening over the mast are also achieved in the retraction movement. This additional stiffening relieves the bearings of the drilling and mixing tools.
  • connection to the intermediate guide carriage can be released or closed by hand. It is particularly advantageous according to the invention that the connection to the intermediate guide carriage is automatically released or closed without interrupting the drilling operation.
  • This automatic loosening and closing of the connection can be achieved in a simple manner by providing simple mechanical coupling elements which, due to a corresponding limitation of the movement, separate from one another or are simply taken along again when they are retracted.
  • the connection can be made non-positively and / or positively.
  • energy-operated closure devices for example with adjusting springs or adjusting cylinders. In order to bring about the least possible resistance to the penetration of the drilling and mixing tools into the ground, only a single connection to an intermediate guide carriage is provided.
  • the support takes place via a plurality of intermediate guide carriage.
  • a first intermediate guide carriage can be released from the drilling and mixing tools at a first drilling depth, while a second intermediate guide carriage remains connected to the drilling and mixing tools for further support. This second connection is then released upon reaching a second larger drilling depth, so that only then the drilling and mixing tools can be sunk to the desired final depth.
  • the inventive device for creating wall elements according to claim 7 is particularly characterized according to the invention in that on the mast below the drive carriage, an intermediate guide carriage is slidably guided and that a coupling device is provided, with which at least one drilling and mixing tool with the intermediate guide carriage detachably connected is.
  • a coupling device is provided, with which at least one drilling and mixing tool with the intermediate guide carriage detachably connected is.
  • the drilling and mixing tools are connected to each other via a stiffening yoke and that the stiffening yoke is releasably connected via the coupling device with the intermediate guide carriage.
  • the intermediate guide carriage can stiffen over a single connection all parallel drilling and mixing tools.
  • the drilling and mixing tools can be arranged in a row, which are arranged transversely to the longitudinal direction of a carrier vehicle or in the longitudinal direction to the longitudinal axis of the carrier vehicle.
  • the coupling device can have one or more coupling elements.
  • a preferred embodiment of the invention is that for applying an axial force of the drive carriage and / or the intermediate guide carriage are displaceably driven on the mast.
  • the drive carriage is along the mast via a cable drive or linearly movable via an actuating cylinder.
  • the drive slide also contains the rotary drive for the drilling and mixing tools as well as a flushing head for supplying the binder suspension via the tubular tool rod.
  • a particularly efficient application of force in the axial direction down and / or above is achieved in that, in addition to the drive slide, the intermediate guide slide is also displaceably driven by a linear drive on the mast. In this way, in addition to the drive carriage, the axial force can also be exerted on the drilling and mixing tools at a second location, thereby further reducing the risk of buckling.
  • the coupling device comprises a first coupling element and a second coupling element, which cooperate with one another for producing the releasable connection non-positively and / or positively.
  • actively actuated actuators such as actuating cylinders, can be used for energy-actuated closing or opening the connection.
  • the first coupling element has an upwardly or downwardly directed hook element and the second coupling element has a transverse bar.
  • a downwardly directed hook element arranged on the intermediate guide carriage, while the crossbar is arranged as a second coupling element on the drilling and mixing tools to a corresponding bearing sleeve. Reached the intermediate guide carriage its lower end position at a predetermined stop, so the cross bar can proceed with the drilling and mixing tools in a simple manner down and introduced into the ground with.
  • the second coupling element is not radially opposite the mixing elements on the tool bars.
  • the first coupling element has a substantially rod-shaped element and the second coupling element has a recess matching the rod-shaped element.
  • the rod-shaped element can be arranged in particular vertically and in a recess in engage a horizontal plate to form the connection.
  • the coupling device can be designed in many other ways and, for example, bolts, bushings, sleeves or other carriers have, which force and / or interlock positively to produce and release the connection. In this case, additional locking mechanisms can be provided which ensure reliable closing or opening of the connection.
  • a mast 2 is arranged in an approximately vertical position in a conventional manner.
  • a drive carriage 12 is guided linearly movable.
  • three parallel drilling and mixing tools 10 are rotatably supported on the drive carriage 12 and rotationally driven via individual rotary actuators 13.
  • the drilling and mixing tools 10 each have a tool rod 5, at the lower end of a radially directed cutting device 31 is arranged for removing soil material.
  • a suspension line 15 is connected via a flushing head 14, through which a binder suspension can be fed to an existing borehole through an internal cavity 25 in the tubular tool rod 5 up to an outlet opening 17 in the region of the cutting device 31.
  • the tool bars 5 are arranged in a conventional manner as mixing elements conveyor coils 6 and mixing paddles 7 spaced from each other to mix the removed soil with the supplied binder suspension to a soil mortar in the created hole.
  • a detachable connection 1 between the drilling and mixing tools 10 and an intermediate guide carriage 16 is arranged in the device 50 according to the invention, so that the tool bars 5 are additionally supported relative to the mast 2.
  • the intermediate guide carriage 16 is guided along the mast 2, wherein the guide in the present embodiment takes place via the same mast guide 3 with rectangular guide rails, which is also provided for the drive carriage 12.
  • the rectangular guide rails engage in correspondingly formed guide grooves 28 of the intermediate guide carriage 16.
  • the drilling and mixing tools 10 are up to a first drilling depth on the drive carriage 12 and the intermediate guide slide 16 sunk into the ground 70. At this first drilling depth of the intermediate guide carriage 16 reaches its lower end position on the mast 2.
  • a coupling device 19 with a first hook-shaped coupling element 20 which is secured to the intermediate guide carriage 16
  • a second coupling element 21st which is attached to a rotary sleeve 18.
  • the tool rod 5 is rotatably but axially fixed in each case.
  • the second coupling element 21 has a transversely directed to the drilling direction crossbar 24, which is in positive and positive connection with the downwardly open, hook-shaped first coupling element 20.
  • the intermediate guide carriage 16 Upon reaching the lower end position of the intermediate guide carriage 16, the intermediate guide carriage 16 remains in this end position, while the drilling and mixing tools 10 are further sunk by the drive carriage 12.
  • the cross bar 24 moves in a simple manner from the downwardly open receiving the hook-shaped first coupling element 20.
  • the drilling and mixing tools 10 can now be sunk by the drive carriage 12 to its final depth, in which the drive carriage 12 also its end position at the bottom Reached the end of the mast 2.
  • the clutch could also be arranged vice versa, wherein the cross bar 24 is attached to the intermediate guide carriage 16 and the hook-shaped coupling element 21 to the drilling and mixing tools 10.
  • the individual rotary sleeves 18 of the individual drilling and mixing tools 10 are welded together via connecting webs 23 so as to form a stiffening yoke 4.
  • a second coupling element 21, each with a cross bar 24 is attached to the connecting webs 23.
  • two first coupling elements 20 are provided opposite to the intermediate guide carriage 16.
  • a lower stiffening yoke 9 is furthermore provided, which stiffens the parallel tool rods 5 against one another in a lower region in accordance with the stiffening yoke 4 already described. Furthermore, at the bottom of the mast 2 an oval guide sleeve 8 is arranged, whose inside has a guide contact with the outer periphery 30 of the drilling and mixing tools 10.
  • the three drilling and mixing tools 10 are arranged in a line transverse to a longitudinal direction of the carrier device 40 and form a so-called cross-cultivation.
  • a so-called longitudinal attachment provided in which the three drilling and mixing tools 10 are arranged in series in a direction to the longitudinal or direction of travel of the carrier device 40.
  • Such a longitudinal attachment is especially useful for creating a sealing wall along a narrow dam.
  • This longitudinal attachment according to the second device 60 according to the invention causes a corresponding change of the intermediate guide carriage 16 and the drive carriage 12 with the bar-shaped upper rotary guide 11. Otherwise, however, the arrangement and the proper operation of the second device 60 according to the arrangement and function of the first device 50 according to the invention the FIGS. 1 . 3 and 4 ,

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Description

  • Die Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren zum Herstellen von Wandlamellen in einem Boden mit mindestens zwei stangenförmigen, parallel nebeneinander angeordneten Bohr- und Mischwerkzeugen, welche an ihrem bodenseitigen unteren Ende jeweils eine Schneideinrichtung zum Abtragen von Bodenmaterial und entlang einer Werkzeugstange Mischorgane aufweisen, bei dem die Bohr- und Mischwerkzeuge zum Erstellen von sich überlappenden Bohrlöchern drehend angetrieben und in den Boden abgeteuft werden, wobei die Bohr - und Mischwerkzeuge über ein Versteilfungjoch miteinander verbunden sind, Bodenmaterial von den Schneideinrichtungen abgetragen wird, eine Bindemittelsuspension zugeführt und durch die Mischorgane mit dem abgetragenen Bodenmaterial zu einem Bodenmörtel vermischt wird, und nach Erreichen einer gewünschten Bohrtiefe die Bohr- und Mischwerkzeuge wieder aus dem Boden rückgezogen werden und der Bodenmörtel zu einer Wandlamelle aushärtet, wobei die Bohr- und Mischwerkzeuge an ihrem oberen Ende über einen Antriebsschlitten angetrieben und entlang einer Mastführung linear geführt werden.
  • Zum anderen betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen von Wandlamellen in einem Boden mit mindestens zwei stangenförmigen, parallel nebeneinander angeordneten Bohr- und Mischwerkzeugen, welche an ihrem bodenseitigen unteren Ende jeweils eine Schneideinrichtung zum Abtragen von Bodenmaterial und entlang einer Werkzeugstange Mischorgane aufweisen, einem Mast mit einer Mastführung, einem Antriebsschlitten mit Drehantrieb zum drehenden Antreiben der Bohr- und Mischwerkzeuge, wobei der Antriebsschlitten entlang der Mastführung geführt und verfahrbar ist.
  • Ein gattungsgemäßer Stand der Technik geht beispielsweise aus der JP 7 071 030 A oder der DE 102 38 646 B3 hervor. Mit diesem bekannten Verfahren können in sehr effektiver Weise vertikale Wandlamellen im Boden erstellt werden, welche durch Überlappung eine vertikale Dicht- oder Stützwand bilden können.
  • Damit die so erstellten Wände eine ausreichende Dichtfunktion besitzen, müssen die einzelnen Wandlamellen in einer exakten Position zueinander erstellt werden. Zur Herstellung relativ tiefer vertikaler Wände sind Bohr- und Mischwerkzeuge einzusetzen, welche eine entsprechende Länge aufweisen. Mit zunehmender Länge der Bohr- und Mischwerkzeuge erhöht sich die Gefahr, dass die Bohr- und Mischwerkzeuge beim Niederbringen in den Boden verlaufen. Auf diese Weise können unerwünschte Lücken zwischen den einzelnen Wandlamellen entstehen, so dass die Dichtfunktion der gesamten Wand beeinträchtigt ist.
  • Die Gefahr eines Verlaufens der Bohrung bei diesem bekannten Verfahren kann sich noch weiter erhöhen, wenn für ein beschleunigtes Abteufen eine Axialkraft von einem Trägergerät auf die Bohr- und Mischwerkzeuge aufgebracht wird.
  • Um einem Verlaufen entgegenzuwirken, ist aus der DE 102 38 646 B3 bekannt, die nebeneinander angeordneten Bohr- und Mischwerkzeuge durch eine Querstrebe miteinander zu koppeln. Dabei sind die einzelnen Werkzeugstangen drehbar in der Querstrebe gehalten. Durch diese Querstrebe werden die nebeneinander angeordneten Bohr- und Mischwerkzeuge gegeneinander versteift, so dass die Gefahr eines Verlaufens der Bohrung vermindert ist.
  • Weitere Bohrvorrichtungen sind aus der EP 1 486 616 A1 , der JP 2006 348644 A oder der EP 0411560 A2 bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit welchen Wandlamellen effizient und gleichwohl mit hoher Genauigkeit erstellt werden können.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise mit einer Vorrichtung des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 ist besonders dadurch gekennzeichnet, dass bis zu einer ersten Bohrtiefe mindestens die Bohr- und Mischwerkzeuge über einen Zwischenführungsschlitten abgestützt werden welcher entlang der Mastführung geführt ist, dass die Verbindung der Bohr- und Mischwerkzeuge zum Zwischenführungsschlitten gelöst wird, und dass anschließend die Bohrung weiter abgeteuft wird.
  • Eine Grundidee der Erfindung liegt darin, die Bohr- und Mischwerkzeuge nicht allein durch den Antriebsschlitten am oberen Ende der Bohr- und Mischwerkzeuge entlang des Mastes zu führen und zu verfahren, sondern mindestens einen zweiten Schlitten, nämlich einen Zwischenführungsschlitten, einzusetzen. Durch diesen Zwischenführungsschlitten erfolgt eine zusätzliche Abstützung in einem mittleren Bereich der Bohr- und Mischwerkzeuge gegenüber dem Mast des Trägergerätes.
  • Damit mit dieser Anordnung eine ausreichende Bohrtiefe erreichbar ist, ist nach der Erfindung eine Verbindung zwischen dem Zwischenführungsschlitten und den Bohr - und Mischwerkzeugen vorgesehen, welche bei Erreichen einer ersten Bohrtiefe gelöst wird. Nach dem Lösen der Bohr- und Mischwerkzeuge zum Zwischenführungsschlitten können die Bohr- und Mischwerkzeuge durch den Antriebsschlitten weiter abgeteuft werden. Da sich die Bohr- und Mischwerkzeuge zu diesem Zeitpunkt bereits zu einem erheblichen Teil im erstellten Bohrloch im Boden befinden, wird die Gefahr eines Ausknickens oder Verlaufens der Bohr- und Mischwerkzeuge durch den umgebenden Boden vermindert.
  • Durch die verbesserte Abstützung und Führung der Bohr- und Mischwerkzeuge zu Beginn der Bohrung durch den Zwischenführungsschlitten bis zu einer ersten Bohrtiefe kann also eine Wandlamelle mit einer erheblich verminderten Gefahr des Ausknickens oder Verlaufens der Bohr- und Mischwerkzeuge erstellt werden. Durch die bessere Abstützung kann auch mit höheren Andruckkräften auf die Bohr- und Mischwerkzeuge gearbeitet werden, so dass ein schnellerer Bohrfortschritt und somit eine schnellere Erstellung einer Wandlamelle ermöglicht werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Bohr- und Mischwerkzeuge insgesamt ruhiger laufen und weniger ausschlagen. Es wird so auch eine höhere Formgenauigkeit und bessere Vertikalität der zu erstellenden Wandelemente erreicht. Durch die verbesserte Laufruhe verringert sich auch der Verschleiß an den Bohr- und Mischwerkzeugen sowie deren Lagerungen und des Antriebes.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die Verbindung zum Zwischenführungsschlitten gelöst wird, wenn dieser eine untere Endposition an der Mastführung erreicht hat. An der Mastführung kann als untere Endposition ein verstellbarer Anschlag vorgesehen sein. Es wird so eine genaue Position vorgegeben, an der die Verbindung zum Zwischenführungsschlitten gelöst wird, und die Bohr- und Mischwerkzeuge ohne Kontakt zum Zwischenführungsschlitten bis zu ihrer vollen Länge abgeteuft werden können.
  • Es ist erfindungsgemäß dass die Bohr- und Mischwerkzeuge über ein Versteifungsjoch miteinander verbunden werden, welches über eine Kupplungseinrichtung mit dem Zwischenführungsschlitten lösbar verbunden ist. Das Versteifungsjoch weist entsprechende Lagerhülsen auf, in welchen die jeweilige Werkzeugstange drehbar gehalten ist. Durch das Versteifungsjoch werden auch die parallel zueinander angeordneten Bohr- und Mischwerkzeuge gegeneinander versteift und unmittelbar gegenüber dem Mast abgestützt.
  • Eine weitere Verbesserung der Führung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Bohr- und Mischwerkzeuge zusätzlich unmittelbar oberhalb der Bodenoberfläche durch eine Führungshülse geführt werden. Die Führungshülse entspricht etwa der Querschnittskontur der zu erstellenden Wandlamelle und bietet eine Kontaktführung zu den radial vorstehenden Mischorganen an den Bohr- und Mischwerkzeugen.
  • Eine Verbesserung der Verschleißeigenschaften ist nach der Erfindung dadurch gegeben, dass beim Rückziehen der Bohr- und Mischwerkzeuge die Verbindung zum Zwischenführungsschlitten wieder geschlossen wird. Hierdurch werden eine verbesserte Führung und eine Versteifung gegenüber dem Mast auch bei der Rückzugsbewegung erreicht. Diese zusätzliche Versteifung entlastet die Lagerungen der Bohr - und Mischwerkzeuge.
  • Grundsätzlich kann die Verbindung zum Zwischenführungsschlitten von Hand gelöst oder geschlossen werden. Besonders vorteilhaft ist es nach der Erfindung, dass die Verbindung zum Zwischenführungsschlitten automatisch, ohne Unterbrechung des Bohrbetriebes gelöst beziehungsweise geschlossen wird. Dieses automatische Lösen und Schließen der Verbindung kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass einfache mechanische Kupplungselemente vorgesehen sind, welche aufgrund einer entsprechenden Begrenzung der Bewegung sich voneinander lösen oder beim Rückziehen einfach wieder mitgenommen werden. Dabei kann die Verbindung kraftschlüssig und/oder formschlüssig erfolgen. Es können aber auch energiebetätigte Verschlusseinrichtungen, etwa mit Stellfedern oder Stellzylindern, vorgesehen sein. Um einen möglichst geringen Widerstand beim Eindringen der Bohr- und Mischwerkzeuge in den Boden zu bewirken, ist lediglich eine einzelne Verbindung zu einem Zwischenführungsschlitten vorgesehen. Bei besonders langen Bohr- und Mischwerkzeugen oder bei einer gewünschten besonders steifen Ausführungsform ist es erfindungsgemäß, dass die Abstützung über mehrere Zwischenführungsschlitten erfolgt. So kann sich beispielsweise ein erster Zwischenführungsschlitten bei einer ersten Bohrtiefe von den Bohr- und Mischwerkzeugen lösen, während ein zweiter Zwischenführungsschlitten noch zur weiteren Abstützung mit den Bohr- und Mischwerkzeugen verbunden bleibt. Diese zweite Verbindung wird dann bei Erreichen einer zweiten größeren Bohrtiefe gelöst, so dass erst dann die Bohr- und Mischwerkzeuge zu der gewünschten Endtiefe abgeteuft werden können.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erstellen von Wandelementen nach Anspruch 7 ist nach der Erfindung besonders dadurch gekennzeichnet, dass an dem Mast unterhalb des Antriebsschlittens ein Zwischenführungsschlitten verschiebbar geführt ist und dass eine Kupplungseinrichtung vorgesehen ist, mit welcher mindestens ein Bohr- und Mischwerkzeug mit dem Zwischenführungsschlitten lösbar verbunden ist. Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung können die oben geschilderten Vorteile erreicht werden. Der Zwischenführungsschlitten kann an der Mastführung des Antriebsschlittens oder an einer separaten Führung am Mast geführt sein.
  • Dabei ist es nach der Erfindung vorgesehen dass die Bohr- und Mischwerkzeuge über ein Versteifungsjoch miteinander verbunden sind und dass das Versteifungsjoch über die Kupplungseinrichtung mit dem Zwischenführungsschlitten lösbar verbunden ist. Der Zwischenführungsschlitten kann so über eine einzelne Verbindung alle parallel angeordneten Bohr- und Mischwerkzeuge versteifen. Die Bohr - und Mischwerkzeuge können dabei in einer Reihe angeordnet sein, welche quer zur Längsrichtung eines Trägerfahrzeuges oder in Längsrichtung zur Längsachse des Trägerfahrzeuges angeordnet sind. Die Kupplungseinrichtung kann dabei ein oder mehrere Kupplungselemente aufweisen.
  • Weiterhin besteht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darin, dass zum Aufbringen einer Axialkraft der Antriebsschlitten und/oder der Zwischenführungsschlitten am Mast verschiebbar angetrieben sind. Bei der einfachsten Ausführungsform ist dabei lediglich der Antriebsschlitten entlang des Mastes über einen Seilzugantrieb oder über einen Stellzylinder linear verfahrbar. Am Antriebsschlitten befinden sich darüber hinaus der Drehantrieb für die Bohr- und Mischwerkzeuge sowie ein Spülkopf zur Zuführung der Bindemittelsuspension über die rohrförmige Werkzeugstange. Nach der Erfindung wird dabei ein besonders effizientes Kraftaufbringen in axialer Richtung nach unten und/oder oben dadurch erreicht, dass zusätzlich zum Antriebsschlitten auch der Zwischenführungsschlitten über einen Linearantrieb am Mast verschiebbar angetrieben ist. Auf diese Weise kann neben dem Antriebsschlitten die Axialkraft auch an einer zweiten Stelle auf die Bohr- und Mischwerkzeuge ausgeübt werden, so dass hierdurch die Knickgefahr weiter verringert wird.
  • Schließlich ist es erfindungsgemäß, dass die Kupplungseinrichtung ein erstes Kupplungselement und ein zweites Kupplungselement aufweist, welche zum Herstellen der lösbaren Verbindung kraft- und/oder formschlüssig miteinander zusammenwirken. Dabei können auch aktiv betätigte Stellglieder, etwa Stellzylinder, zum energiebetätigten Schließen oder Öffnen der Verbindung eingesetzt werden.
  • Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass das erste Kupplungselement ein nach oben oder unten gerichtetes Hakenelement und das zweite Kupplungselement einen Querriegel aufweist. Auf diese Weise kann ein Schließen und Öffnen der Verbindung in einfacher Weise durch die vertikale Verfahrbewegung des Zwischenführungsschlittens entlang des Mastes erreicht werden. Dabei kann ein nach unten gerichtetes Hakenelement an dem Zwischenführungsschlitten angeordnet, während der Querriegel als zweites Kupplungselement an den Bohr- und Mischwerkzeugen an einer entsprechenden Lagerhülse angeordnet ist. Erreicht der Zwischenführungsschlitten seine untere Endposition an einem vorgegebenen Anschlag, so kann der Querriegel mit den Bohr- und Mischwerkzeugen in einfacher Weise nach unten weiter verfahren und in den Boden mit eingebracht werden. Dabei steht das zweite Kupplungselement radial nicht gegenüber den Mischorganen an den Werkzeugstangen vor.
  • Alternativ ist es nach der Erfindung vorgesehen, dass das erste Kupplungselement ein im wesentlichen stabförmiges Element und das zweite Kupplungselement eine zum stabförmigen Element passende Ausnehmung aufweisen. Dabei kann das stabförmige Element insbesondere vertikal angeordnet sein und in eine Ausnehmung in einer horizontalen Platte zum Bilden der Verbindung eingreifen. Die Kupplungseinrichtung kann jedoch auf vielfältige andere Weise ausgebildet sein und beispielsweise Bolzen, Buchsen, Hülsen oder andere Mitnehmer aufweisen, welche zum Herstellen und Lösen der Verbindung kraft- und/oder formschlüssig ineinandergreifen. Dabei können auch zusätzlich Riegelmechanismen vorgesehen werden, welche ein zuverlässiges Schließen oder Öffnen der Verbindung sicher stellen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Queranbau;
    Fig. 2
    eine schematische Seitenansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Längsanbau;
    Fig. 3
    eine vergrößerte Detailansicht zur ersten Vorrichtung nach Fig. 1;
    Fig. 4
    eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Details der ersten Vorrichtung von Fig. 1; und
    Fig. 5
    eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Details der zweiten Vorrichtung nach Fig. 2.
  • Die Erfindung wird zunächst anhand einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung 50 erläutert, welche in den Figuren 1, 3 und 4 dargestellt ist. An einem Trägergerät 40 ist in an sich bekannter Weise ein Mast 2 in einer etwa vertikalen Position angeordnet. Entlang einer Mastführung 3 an der Vorderseite des Mastes 2 ist ein Antriebsschlitten 12 linear verfahrbar geführt. Über eine obere Drehführung 11 sind am Antriebsschlitten 12 drei parallel angeordnete Bohr- und Mischwerkzeuge 10 drehbar gehalten und über einzelne Drehantriebe 13 drehend angetrieben.
  • Die Bohr- und Mischwerkzeuge 10 weisen jeweils eine Werkzeugstange 5 auf, an deren unteren Ende eine radial gerichtete Schneideinrichtung 31 zum Abtragen von Bodenmaterial angeordnet ist. Am oberen Ende der Werkzeugstange 5 ist über einen Spülkopf 14 jeweils eine Suspensionsleitung 15 angeschlossen, über welche durch einen inneren Hohlraum 25 in der rohrförmigen Werkzeugstange 5 eine Bindemittelsuspension bis zu einer Austrittsöffnung 17 im Bereich der Schneideinrichtung 31 einem zu erstellenden Bohrloch zugeführt werden kann. Entlang den Werkzeugstangen 5 sind in an sich bekannter Weise als Mischorgane Förderwendeln 6 und Mischpaddel 7 beabstandet zueinander angeordnet, um das abgetragene Bodenmaterial mit der zugeführten Bindemittelsuspension zu einem Bodenmörtel in dem erstellten Bohrloch zu vermischen.
  • Aufgrund der parallelen Anordnung von mehreren Bohr- und Mischwerkzeugen 10, bei der vorliegenden Ausführungsform von drei Bohr- und Mischwerkzeugen 10, deren Außenumfang 30 sich annähern oder überschneiden, werden so im Boden 70 längliche Wandlamellen erstellt. Diese Wandlamellen dienen in bekannter Weise beispielsweise zum Erstellen einer Dichtwand im Boden 70.
  • Zum Abteufen der Bohr- und Mischwerkzeuge 10 in den Boden 70 kann über den Antriebsschlitten 12 über eine nicht dargestellte lineare Antriebseinrichtung am Mast 2 eine axiale Kraft nach unten aufgebracht werden. Durch diese Axialkraft kann ein Ausknicken der relativ dünnen Werkzeugstangen 5 erfolgen, wobei die Gefahr des Ausknickens oder des Verlaufens der Werkzeugstangen 5 mit deren Länge zunimmt. Um dem entgegenzuwirken, ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 50 eine lösbare Verbindung 1 zwischen den Bohr- und Mischwerkzeugen 10 und einem Zwischenführungsschlitten 16 angeordnet, so dass die Werkzeugstangen 5 gegenüber dem Mast 2 zusätzlich abgestützt werden. Hierzu ist der Zwischenführungsschlitten 16 entlang des Mastes 2 geführt, wobei die Führung im vorliegenden Ausführungsbeispiel über dieselbe Mastführung 3 mit rechteckigen Führungsleisten erfolgt, die auch für den Antriebsschlitten 12 vorgesehen ist. Die rechteckigen Führungsleisten greifen in entsprechend ausgebildete Führungsnuten 28 des Zwischenführungsschlittens 16 ein.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst die Bohr- und Mischwerkzeuge 10 bis zu einer ersten Bohrtiefe über den Antriebsschlitten 12 und den Zwischenführungsschlitten 16 in den Boden 70 abgeteuft. Bei dieser ersten Bohrtiefe erreicht der Zwischenführungsschlitten 16 seine untere Endposition am Mast 2. Um nunmehr ein weiteres Abteufen zu ermöglichen, weist die lösbare Verbindung 1 eine Kupplungseinrichtung 19 mit einem ersten hakenförmigen Kupplungselement 20, welches am Zwischenführungsschlitten 16 befestigt ist, und einem zweiten Kupplungselement 21 auf, welche an einer Drehhülse 18 befestigt ist. In der Drehhülse 18 ist jeweils die Werkzeugstange 5 drehbar aber axial fest gelagert. Das zweite Kupplungselement 21 weist einen quer zur Bohrrichtung gerichteten Querriegel 24 auf, welcher mit dem nach unten offenen, hakenförmigen ersten Kupplungselement 20 in kraft- und formschlüssiger Verbindung steht.
  • Bei Erreichen der unteren Endposition des Zwischenführungsschlittens 16 verbleibt der Zwischenführungsschlitten 16 in dieser Endposition, während die Bohr- und Mischwerkzeuge 10 durch den Antriebsschlitten 12 weiter abgeteuft werden. Hierzu wandert der Querriegel 24 in einfacher Weise aus der nach unten offenen Aufnahme des hakenförmigen ersten Kupplungselementes 20. Die Bohr- und Mischwerkzeuge 10 können so nunmehr durch den Antriebsschlitten 12 bis zu ihrer Endtiefe abgeteuft werden, bei welcher der Antriebsschlitten 12 ebenfalls seine Endposition am unteren Ende des Mastes 2 erreicht. Alternativ könnte die Kupplung auch umgekehrt angeordnet sein, wobei der Querriegel 24 am Zwischenführungsschlitten 16 und das hakenförmige Kupplungselement 21 an den Bohr- und Mischwerkzeugen 10 befestigt ist.
  • Zur gegenseitigen Versteifung sind die einzelnen Drehhülsen 18 der einzelnen Bohr - und Mischwerkzeuge 10 über Verbindungsstege 23 miteinander verschweißt, um so ein Versteifungsjoch 4 zu bilden. An den Verbindungsstegen 23 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils ein zweites Kupplungselement 21 mit je einem Querriegel 24 angebracht. Entsprechend sind gegenüberliegend an dem Zwischenführungsschlitten 16 zwei erste Kupplungselemente 20 vorgesehen.
  • Zur weiteren Verbesserung der Steifigkeit und Verfahrensgenauigkeit ist weiterhin ein unteres Versteifungsjoch 9 vorgesehen, welches entsprechend dem bereits beschriebenen Versteifungsjoch 4 in einem unteren Bereich die parallelen Werkzeugstangen 5 gegeneinander versteift. Weiterhin ist am unteren Ende des Mastes 2 eine ovale Führungshülse 8 angeordnet, deren Innenseite einen Führungskontakt mit dem Außenumfang 30 der Bohr- und Mischwerkzeuge 10 aufweist.
  • Bei der ersten Vorrichtung 50 gemäß den Figuren 1, 3 und 4 sind die drei Bohr- und Mischwerkzeuge 10 in einer Linie quer zu einer Längsrichtung des Trägergerätes 40 angeordnet und bilden einen sogenannten Queranbau.
  • Demgegenüber ist bei der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung 60 gemäß den Figuren 2 und 5 ein sogenannter Längsanbau vorgesehen, bei welchem die drei Bohr- und Mischwerkzeuge 10 in Reihe in einer Richtung zur Längs- oder Fahrrichtung des Trägergerätes 40 angeordnet sind. Ein derartiger Längsanbau ist insbesondere für die Erstellung einer Dichtwand entlang eines schmalen Dammes besonders zweckmäßig.
  • Dieser Längsanbau gemäß der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung 60 bedingt eine entsprechende Änderung des Zwischenführungsschlittens 16 sowie des Antriebsschlittens 12 mit der balkenförmigen oberen Drehführung 11. Ansonsten ist jedoch die Anordnung und die betriebsgemäße Funktion der zweiten Vorrichtung 60 entsprechend der Anordnung und Funktion der ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung 50 gemäß den Figuren 1, 3 und 4.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Herstellen von Wandlamellen in einem Boden (70) mit mindestens zwei stangenförmigen, parallel nebeneinander angeordneten Bohr - und Mischwerkzeugen (10), welche an ihrem bodenseitigen unteren Ende jeweils eine Schneideinrichtung (31) zum Abtragen von Bodenmaterial und entlang einer Werkzeugstange (5) Mischorgane (6, 7) aufweisen, bei dem
    - die Bohr- und Mischwerkzeuge (10) zum Erstellen von sich überlappenden Bohrlöchern drehend angetrieben und in den Boden (70) abgeteuft werden, wobei die Bohr- und Mischwerkzeuge (10) über ein Versteifungsjoch (4) miteinander verbunden sind,
    - Bodenmaterial von den Schneideinrichtungen (31) abgetragen wird,
    - eine Bindemittelsuspension zugeführt und durch die Mischorgane (6, 7) mit dem abgetragenen Bodenmaterial zu einem Bodenmörtel vermischt wird, und
    - nach Erreichen einer gewünschten Bohrtiefe die Bohr- und Mischwerkzeuge (10) wieder aus dem Boden (70) rückgezogen werden und der Bodenmörtel zu einer Wandlamelle aushärtet,
    - wobei die Bohr- und Mischwerkzeuge (10) an ihrem oberen Ende über einen Antriebsschlitten (12) angetrieben und entlang einer Mastführung (3) linear geführt werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Versteifungsjoch (4) über eine Verbindung (1) mit einer Kupplungseinrichtung (19) mit einem Zwischenführungsschlitten (16) lösbar verbunden ist, welcher entlang der Mastführung (3) verschiebbar geführt wird,
    - dass bis zu einer ersten Bohrtiefe die Bohr- und Mischwerkzeuge (10) über den Zwischenführungsschlitten (16) abgestützt werden,
    - dass die Verbindung (1) der Bohr- und Mischwerkzeuge (10) zum Zwischenführungsschlitten (16) gelöst wird, und
    - dass anschließend die Bohrung weiter abgeteuft wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verbindung (1) zum Zwischenführungsschlitten (16) gelöst wird, wenn dieser eine untere Endposition an der Mastführung (3) erreicht hat.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bohr- und Mischwerkzeuge (10) zusätzlich unmittelbar oberhalb der Bodenoberfläche durch eine Führungshülse (8) geführt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Rückziehen der Bohr- und Mischwerkzeuge (10) die Verbindung (1) zum Zwischenführungsschlitten (16) wieder geschlossen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Verbindung (1) zum Zwischenführungsschlitten (16) automatisch, ohne Unterbrechung des Bohrbetriebes gelöst beziehungsweise geschlossen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Abstützung über mehrere Zwischenführungsschlitten (16) erfolgt.
  7. Vorrichtung zum Herstellen von Wandlamellen in einem Boden (70) mit
    - mindestens zwei stangenförmigen, parallel nebeneinander angeordneten Bohr- und Mischwerkzeugen (10), welche an ihrem bodenseitigen unteren Ende jeweils eine Schneideinrichtung (31) zum Abtragen von Bodenmaterial und entlang einer Werkzeugstange (5) Mischorgane (6, 7) aufweisen, wobei die Bohr- und Mischwerkzeuge (10) über ein Versteifungsjoch (4, 9) miteinander verbunden sind,
    - einem Mast (2) mit einer Mastführung (3) und
    - einem Antriebsschlitten (12) mit Drehantrieb (13) zum drehenden Antreiben der Bohr- und Mischwerkzeuge (10), wobei der Antriebsschlitten (12) entlang der Mastführung (3) geführt und verfahrbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass an dem Mast (2) unterhalb des Antriebsschlittens (12) ein Zwischenführungsschlitten (16) verschiebbar geführt ist, welcher mit dem Versteifungsjoch (4, 9) über eine Verbindung (1) mit einer Kupplungseinrichtung (19) verbunden ist, und
    - dass das Versteifungsjoch (4) über die Kupplungseinrichtung (19) von dem Zwischenführungsschlitten (16) beim Abteufen einer Bohrung lösbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zum Aufbringen einer Axialkraft der Antriebsschlitten (12) und/oder der Zwischenführungsschlitten (16) am Mast (2) verschiebbar angetrieben sind.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kupplungseinrichtung (19) ein erstes Kupplungselement (20) und ein zweites Kupplungselement (21) aufweist, welche zum Herstellen der lösbaren Verbindung (1) kraft- und/oder formschlüssig miteinander zusammenwirken.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Kupplungselement (20) ein nach oben oder unten gerichtetes Hakenelement und das zweite Kupplungselement (21) einen Querriegel (24) aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Kupplungselement (20) ein im wesentlich stabförmiges Element und das zweite Kupplungselement (21) eine zum stabförmigen Element passende Aufnehmung aufweisen.
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