EP2719832B1

EP2719832B1 - Cutting head

Info

Publication number: EP2719832B1
Application number: EP20120007140
Authority: EP
Inventors: Stefan Michael Finkenzeller; Peter Platzek
Original assignee: Bauer Maschinen GmbH
Current assignee: Bauer Maschinen GmbH
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2032-10-15
Also published as: EP2719832A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneidkopf für ein Pfahlrohr, welches zum Bilden eines Gründungselementes in den Boden, insbesondere in einen Gewässergrund, einbringbar ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Pfahlrohr und eine Vorrichtung zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden.The invention relates to a cutting head for a pile tube, which can be introduced to form a foundation element in the ground, in particular in a body of water. The invention further relates to a pile tube and a device for creating a foundation element in the ground.

Ein Pfahlrohr zum Einbringen in einen Gewässergrund ist beispielsweise in der WO 2010/015799 A2 oder der EP 2011958 A beschrieben. Hierbei wird mittels Hochdruckinjektion ein Loch im Gewässergrund erstellt, in welches das Pfahlrohr abgesenkt wird.A pile pipe for introduction into a body of water is for example in the WO 2010/015799 A2 or the EP 2011958 A described. In this case, a hole in the bottom of the water is created by means of high-pressure injection, in which the pile tube is lowered.

Ein Verfahren zum Einbringen eines Rohres in einen Gewässergrund ausgehend von einer Schwimmplattform ist in der US 3,672,447 beschrieben.A method for introducing a pipe into a river bed starting from a swimming platform is in US 3,672,447 described.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schneidkopf für ein Pfahlrohr, ein Pfahlrohr und eine Vorrichtung zum Erstellen eines Gründungselementes bereitzustellen, welche ein wirtschaftliches Einbringen und eine sichere Verankerung des Pfahlrohres ermöglichen.The invention has for its object to provide a cutting head for a pile tube, a pile tube and a device for creating a foundation element, which allow economic insertion and secure anchoring of the pile tube.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Schneidkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Pfahlrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved by a cutting head with the features of claim 1, a pile tube having the features of claim 6 and a device having the features of claim 9. Preferred embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.

Der Schneidkopf umfasst erfindungsgemäß eine ringförmige Abtragseinrichtung zum Abtragen von Bodenmaterial, einen Anschlussbereich zum Anschließen eines rohrförmigen Grundkörpers des Pfahlrohres und einen Mischabschnitt zwischen der Abtragseinrichtung und dem Anschlussbereich zum Mischen eines zugeführten, aushärtbaren Mediums mit abgetragenem Bodenmaterial. Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem Mischabschnitt seitliche Öffnungen ausgebildet sind, durch welche das mit dem abgetragenen Bodenmaterial vermischte, aushärtbare Medium aus einem Innenraum des Schneidkopfes radial nach außen aus dem Schneidkopf heraus leitbar ist.According to the invention, the cutting head comprises an annular removal device for removing soil material, a connection region for connecting a tubular base body of the pile tube and a mixing section between the removal device and the connection region for mixing a supplied hardenable medium with abraded soil material. Furthermore, according to the invention provided that lateral openings are formed at the mixing section, through which the curable medium mixed with the removed soil material can be conducted out of an interior of the cutting head radially outwards out of the cutting head.

Durch das radiale Einleiten des Verfüllmaterials in einen ringförmigen Raum außerhalb des Pfahlrohres zwischen der Pfahlrohraußenwand und dem umgebenden Boden kann eine besonders zuverlässige Verankerung des Pfahlrohres im Boden erzielt werden.By the radial introduction of the filling material in an annular space outside the pile tube between the pile pipe outside wall and the surrounding soil, a particularly reliable anchoring of the pile tube in the ground can be achieved.

Ein Grundgedanke der Erfindung kann folglich darin gesehen werden, einen Schneidkopf mit einem Mischraum zum Herstellen einer Mischung aus abgetragenem Bodenmaterial und einem weiteren Medium bereitzustellen und den Mischraum mit seitlichen Öffnungen zum Hindurchleiten der hergestellten Mischung zu versehen.A basic idea of the invention can therefore be seen to provide a cutting head with a mixing space for producing a mixture of removed soil material and another medium and to provide the mixing space with lateral openings for passing the mixture produced.

Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Öffnungen in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Des Weiteren können auch mehrere Öffnungen axial übereinander angeordnet sein. Durch die Öffnungen gelangt das aushärtbare Medium oder Verfüllmaterial in einen ringförmigen Bereich außerhalb des Pfahlrohres, wo es nach Aushärtung das Pfahlrohr sicher im Boden verankert.Preferably, a plurality of openings is arranged distributed in the circumferential direction. Furthermore, a plurality of openings can be arranged axially one above the other. Through the openings, the curable medium or filling material enters an annular area outside the pile tube, where it anchors the post tube safely in the ground after curing.

Der erfindungsgemäße Schneidkopf lässt sich mit besonderem Vorteil zusammen mit einer Bohreinrichtung zum Ausbohren des Pfahlrohres verwenden, welche ein Bohrwerkzeug und eine darüber angeordnete Mischeinrichtung aufweist. Die Mischeinrichtung kann ein oder mehrere Mischflügel umfassen, die insbesondere drehend angetrieben sein können. Mittels der Mischflügel lässt sich das abgetragene Bodenmaterial mit einem zugeführten, aushärtbaren Medium vermischen, wobei aus dem abgetragenen Bodenmaterial und dem aushärtbaren Medium ein Verfüllmaterial zum Verfüllen des Pfahlrohres gebildet wird.The cutting head according to the invention can be used with particular advantage together with a drilling device for boring the pile tube, which has a drilling tool and a mixing device arranged above it. The mixing device may comprise one or more mixing blades, which may in particular be driven in rotation. By means of the mixing blades, the removed soil material can be mixed with a supplied, curable medium, wherein from the removed soil material and the curable medium, a filling material for filling the pile tube is formed.

Zum Aufnehmen der Mischeinrichtung ist in dem Schneidkopf ein Mischabschnitt oder Mischraum ausgebildet. Der insbesondere zylinderförmige Mischabschnitt oder Mischraum weist in seiner Außenwand eine Mehrzahl von Öffnungen auf, durch welche das in dem Mischraum hergestellte Verfüllmaterial, insbesondere durch eine Drehbewegung der Mischflügel, radial nach außen in einen Ringraum zwischen Schneidkopf und umgebendem Boden gefördert werden kann.For receiving the mixing device, a mixing section or mixing space is formed in the cutting head. The particular cylindrical mixing section or mixing chamber has in its outer wall a plurality of openings through which the filling material produced in the mixing chamber, in particular by a Rotary movement of the mixing blades, radially outward into an annulus between the cutting head and the surrounding soil can be promoted.

Die seitlichen Öffnungen in der Zylinderwand des Schneidkopfes sind vorzugsweise groß dimensioniert, so dass zuverlässig ausreichend Verfüllmaterial in den äußeren Ringraum gelangen kann. Hierzu überstreichen die Öffnungen in Umfangsrichtung vorzugsweise eine Fläche von mindestens 30%, besonders bevorzugt von mindestens 50%. Zwischen einzelnen Öffnungen sind Stege gebildet, wobei die Öffnungen vorzugsweise eine größere Breite in Umfangsrichtung aufweisen als die dazwischenliegenden Stege.The lateral openings in the cylinder wall of the cutting head are preferably dimensioned large, so that reliable enough backfill material can get into the outer annulus. For this purpose, the openings in the circumferential direction preferably cover an area of at least 30%, more preferably of at least 50%. Webs are formed between individual openings, wherein the openings preferably have a greater width in the circumferential direction than the intermediate webs.

Zur Verbesserung der Mischwirkung im Zusammenspiel mit der Bohreinrichtung ist es bevorzugt, dass an einer Innenwand des Mischabschnittes mindestens ein feststehendes Mischelement angeordnet ist. Das Rühr- oder Mischelement kann eine radial vorstehende Ausstülpung oder ein Blech sein.To improve the mixing effect in interaction with the drilling device, it is preferred that at least one fixed mixing element is arranged on an inner wall of the mixing section. The stirring or mixing element may be a radially protruding protuberance or a sheet.

Vorzugsweise sind an einer Innenwand des Mischabschnitts in Umfangsrichtung verteilt mehrere feststehende Mischelemente oder Mischbleche angeordnet. Die Mischelemente können mit Vorteil so angeordnet sein, dass sie sich bei einer eingesetzten Bohreinrichtung mit Mischflügeln unmittelbar oberhalb und/oder unterhalb der Mischflügel befinden. Auf diese Weise lässt sich im Zusammenspiel mit den vorzugsweise drehend angetriebenen Mischflügeln der Bohreinrichtung eine besonders effiziente Durchmischung realisieren.Preferably, a plurality of fixed mixing elements or mixing plates are arranged distributed on an inner wall of the mixing section in the circumferential direction. The mixing elements can advantageously be arranged so that they are located directly above and / or below the mixing blades in a drilling device used with mixing blades. In this way, a particularly efficient mixing can be realized in interaction with the preferably rotationally driven mixing blades of the drilling device.

Eine gute Mischwirkung in Zusammenspiel mit einer effizienten Förderung des Verfüllmaterials durch die seitlichen Öffnungen aus dem Schneidkopf heraus wird dadurch erzielt, dass die Mischbleche auf Höhe der Öffnungen angeordnet sind, vorzugsweise an den zwischen den Öffnungen gebildeten Stegen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen den Öffnungen jeweils mindestens zwei axial zueinander versetzte Mischelemente angeordnet sind, zwischen welchen sind die drehenden Mischflügel der Bohreinrichtung bewegen können. Die axial versetzten Mischelemente können dabei auch als einstückige Elemente mit einer mittigen Auskehlung gestaltet sein.A good mixing effect in conjunction with an efficient delivery of the filling material through the lateral openings out of the cutting head is achieved in that the mixing plates are arranged at the level of the openings, preferably at the webs formed between the openings. It is particularly advantageous if in each case at least two mixing elements offset axially from one another are arranged between the openings, between which the rotating mixing vanes of the drilling device can move. The axially offset mixing elements can also be designed as one-piece elements with a central groove.

Des Weiteren ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass an einem unteren Bereich des Schneidkopfes ein Anschlag vorgesehen ist, an welchem eine in den Schneidkopf eingesetzte Bohreinrichtung axial abstützbar ist. Durch den Anschlag kann eine definierte Position eines in den Schneidkopf eingesetzten Bohrwerkzeugs festgelegt werden, so dass Schneidkopf und darin eingesetztes Bohrwerkzeug gemeinsam mit einer definierten relativen Position zueinander abgeteuft werden können. Dies ermöglicht einen effizienten Bodenabtrag und ein zuverlässiges Einbringen des Pfahlrohres in den Boden. Zudem kann durch das gemeinsame Abteufen von Pfahlrohr und darin angeordneter Bohreinrichtung der Mischvorgang in einer definierten axialen Höhe des Pfahlrohres beziehungsweise Schneidkopfes erfolgen. Vorzugsweise ist diese Höhe so definiert, dass die seitlichen Öffnungen auf Höhe der Mischeinrichtung ausgebildet sind.Furthermore, it is inventively preferred that at a lower portion of the cutting head, a stop is provided, on which a in the cutting head used drilling device is axially supported. By the stop, a defined position of a drilling tool inserted into the cutting head can be set, so that cutting head and inserted therein drilling tool can be drilled together with a defined relative position to each other. This enables efficient soil removal and reliable insertion of the pile tube into the ground. In addition, the mixing process in a defined axial height of the pile tube or cutting head can be carried out by the common sinking of pile tube and arranged therein drilling device. Preferably, this height is defined so that the lateral openings are formed at the level of the mixing device.

Vorzugsweise ragt die ringförmige Schneideinrichtung des Schneidkopfes nach innen gegenüber dem Mischabschnitt vor. Die Schneideinrichtung, welche auch als Schneidring bezeichnet werden kann, bildet einen stabilen, unteren Abschluss des Schneidkopfes und kann mit einer Mehrzahl von ringförmig angeordneten Bodenabtragselementen ausgestattet sein. Der Anschlag für die Bohreinrichtung kann insbesondere an dem Schneidring ausgebildet sein.Preferably, the annular cutter of the cutting head protrudes inwardly of the mixing section. The cutting device, which may also be referred to as a cutting ring, forms a stable, lower termination of the cutting head and may be provided with a plurality of annularly arranged Bodenabtragselementen. The stop for the drilling device may be formed in particular on the cutting ring.

Das erfindungsgemäße Pfahlrohr umfasst einen erfindungsgemäßen Schneidkopf und einen rohrförmigen Grundkörper des Pfahlrohres, welcher an den Schneidkopf angeschlossen ist. Der rohrförmige Grundkörper, welcher die überwiegende Länge des Pfahlrohres bildet, kann grundsätzlich aus mehreren, miteinander verbindbaren Pfahlrohrsegmenten zusammengesetzt sein und auch als Pfahlrohrgrundkörper bezeichnet werden.The pile tube according to the invention comprises a cutting head according to the invention and a tubular base body of the pile tube, which is connected to the cutting head. The tubular base body, which forms the predominant length of the pile tube, can in principle be composed of a plurality of interconnectable pile tube segments and can also be referred to as a pile tube base body.

Vorzugsweise weist der rohrförmige Grundkörper des Pfahlrohres seitliche Öffnungen auf. Diese können, wie auch die seitlichen Öffnungen im Schneidkopf, dazu dienen, ein aushärtbares Medium oder ein Verfüllmaterial zum Verfüllen des Pfahlrohres in einen ringförmigen Außenbereich zwischen dem Pfahlrohr und dem umgebenden Boden zu leiten.Preferably, the tubular body of the pile tube has lateral openings. These, as well as the lateral openings in the cutting head, serve to direct a hardenable medium or filling material for filling the pile tube in an annular outer area between the pile tube and the surrounding soil.

Eine wirksame Verfüllung des Ringraums außerhalb des Pfahlrohres kann dadurch erzielt werden, dass die seitlichen Öffnungen in einem unteren Bereich des rohrförmigen Grundkörpers des Pfahlrohres ausgebildet sind.An effective backfilling of the annular space outside the pile tube can be achieved in that the lateral openings are formed in a lower region of the tubular base body of the pile tube.

Ein wirksamer Verfüllbereich außerhalb des Pfahlrohres zum sicheren Verankern des Pfahlrohres kann dadurch bereitgestellt werden, dass der rohrförmige Grundkörper des Pfahlrohres, zumindest abschnittsweise, einen geringeren Außendurchmesser aufweist als der Schneidkopf. Hierdurch wird durch den Schneidkopf ein größeres Loch im Boden freigeschnitten, als für das restliche Pfahlrohr, also den rohrförmigen Grundkörper, eigentlich erforderlich wäre. Der hierdurch gebildete Ringraum oberhalb des Schneidkopfes kann dann mit dem aushärtbaren Medium beziehungsweise Verfüllmaterial verfüllt werden, so dass eine besonders sichere Verankerung entsteht.An effective Verfüllbereich outside the pile tube for securely anchoring the pile tube can be provided in that the tubular body of the pile tube, at least in sections, has a smaller outer diameter than the cutting head. As a result, a larger hole in the ground is cut free by the cutting head, as for the remaining pile tube, so the tubular body, would actually be required. The annular space formed above the cutting head can then be filled with the curable medium or filling material, so that a particularly secure anchoring occurs.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden, insbesondere in einem Gewässergrund, umfasst ein erfindungsgemäßes Pfahlrohr und eine Bohreinrichtung mit einem drehend antreibbaren Bohrwerkzeug zum Abtragen von Bodenmaterial innerhalb des Pfahlrohres. Die Bohreinrichtung kann vorzugsweise als separate Einheit in das Pfahlrohr eingesetzt oder auf dieses aufgesetzt werden und umfasst einen Drehantrieb für ein Bohrgestänge, welches sich durch das Pfahlrohr hindurch erstreckt und an seinem unteren Ende das Bohrwerkzeug aufweist.The device according to the invention for creating a foundation element in the ground, in particular in a body of water, comprises a pile pipe according to the invention and a drilling device with a rotationally drivable drilling tool for removing soil material within the pile pipe. The drilling device can preferably be used as a separate unit in the pile tube or placed on this and comprises a rotary drive for a drill pipe, which extends through the pile tube and at its lower end has the drilling tool.

Vorzugsweise weist die Bohreinrichtung oberhalb des Bohrwerkzeugs eine Mischeinrichtung auf, welche mindestens einen drehend antreibbaren Mischflügel umfasst, mit welchem das von dem Bohrwerkzeug abgetragene Bodenmaterial innerhalb des Pfahlrohres mit einem zugeführten, aushärtbaren Medium zum Bilden eines Verfüllmaterials vermischbar ist. Durch das Verfüllen des Pfahlrohres kann ein das Pfahlrohr und das Verfüllmaterial umfassendes Gründungselement hergestellt werden.The drilling device preferably has a mixing device above the drilling tool, which comprises at least one mixing disk which can be driven in rotation and with which the soil material removed by the drilling tool can be mixed within the pile tube with a supplied curable medium to form a filling material. By filling the pile tube, a foundation element comprising the pile tube and the filling material can be produced.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen, welche in den beiliegenden, schematischen Figuren dargestellt sind, weiter beschrieben. In den Figuren zeigt:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Pfahlrohres mit einem erfindungsgemäßen Schneidkopf;
Fig. 2: eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Pfahlrohres mit einem erfindungsgemäßen Schneidkopf;
Fig. 3: eine erfindungsgemäße Bohreinrichtung zum Einsetzen in ein Pfahlrohr; und
Fig. 4: eine Ansicht von unten eines erfindungsgemäßen Pfahlrohres mit einer darin eingesetzten Bohreinrichtung.

The invention will be further described with reference to preferred embodiments, which are illustrated in the accompanying schematic figures. In the figures shows:

Fig. 1: a perspective view of a pile tube according to the invention with a cutting head according to the invention;
Fig. 2: a cross-sectional view of a pile tube according to the invention with a cutting head according to the invention;
Fig. 3: a drilling device according to the invention for insertion into a pile tube; and
Fig. 4: a bottom view of a pile tube according to the invention with a drilling device inserted therein.

Gleiche oder gleich wirkende Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.Identical or equivalent elements are indicated in all figures with the same reference numerals.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Pfahlrohr 20 mit einer darin eingesetzten Bohreinrichtung 40. Das Pfahlrohr 20 umfasst einen rohrförmigen Grundkörper 22 und einen daran mittels eines Befestigungsflansches befestigten Schneidkopf 24. Der Schneidkopf 24 weist gegenüber dem rohrförmigen Grundkörper 22 einen geringfügig vergrößerten Außendurchmesser auf. Fig. 1 shows a pipe according to the invention 20 with a drilling device 40 inserted therein. The pile tube 20 comprises a tubular base body 22 and attached thereto by means of a mounting flange cutting head 24. The cutting head 24 has relative to the tubular body 22 has a slightly larger outer diameter.

Der untere Bereich des rohrförmigen Grundkörpers 22 ist mit einer Mehrzahl von Öffnungen 26 versehen, welche in Reihen angeordnet und in Umfangsrichtung verteilt sind. Die Öffnungen 26 sind dazu vorgesehen, ein Verfüllmaterial aus dem Inneren des Pfahlrohres 20 in einen äußeren, ringförmigen Raum zwischen dem Pfahlrohr 20 und dem umgebenden Boden zu leiten.The lower portion of the tubular body 22 is provided with a plurality of openings 26 which are arranged in rows and distributed in the circumferential direction. The openings 26 are provided to direct a backfill material from inside the pile tube 20 into an outer annular space between the pile tube 20 and the surrounding soil.

Das gesamte Pfahlrohr 20 mit Grundkörper 22 und Schneidkopf 24 ist dazu vorgesehen, als Tragstruktur im Boden zu verbleiben. Zum Einbringen des Pfahlrohres 20 weist der Schneidkopf 24 an seinem unteren Ende eine ringförmige Abtrags- oder Schneideinrichtung 27 oder einen Schneidring mit einer Vielzahl von Abtragselementen 28 auf. Der Schneidring 27 beziehungsweise eine untere Stirnfläche des Schneidkopfes 24 ragt nach innen gegenüber der darüber liegenden Rohrwandung vor, weist also eine größere radiale Ausdehnung auf als die darüber liegende Rohrwand. Die Stirnfläche und die daran angeordneten Abtragselemente 28 erstrecken sich radial bis etwa auf Höhe des Innenumfangs des rohrförmigen Grundkörpers 22 nach innen. Mit anderen Worten entspricht der von der Stirnfläche beziehungsweise dem Schneidring 27 begrenzte Raum etwa dem Innenquerschnitt des rohrförmigen Grundkörpers 22.The entire pile tube 20 with base body 22 and cutting head 24 is intended to remain as a support structure in the ground. For introducing the pile tube 20, the cutting head 24 at its lower end an annular removal or cutting device 27 or a cutting ring with a plurality of Abtragselementen 28 on. The cutting ring 27 or a lower end face of the cutting head 24 protrudes inwards relative to the overlying pipe wall, thus has a greater radial extent than the overlying pipe wall. The end face and the abrading elements 28 arranged thereon extend radially to approximately at the level of the inner circumference of the tubular base body 22 inwards. In other words, the space bounded by the end face or the cutting ring 27 corresponds approximately to the inner cross section of the tubular base body 22.

Der Schneidkopf 24 umfasst oberhalb der Schneideinrichtung 27 einen Mischabschnitt 36, in welchem ein Mischraum zum Mischen von abgetragenem Bodenmaterial mit einem zugeführten, aushärtbaren Medium ausgebildet ist. An einer zylinderförmigen Mantelfläche des Mischabschnittes 36 sind mehrere radiale Öffnungen 30 ausgebildet, welche sich entlang des Umfangs des Schneidkopfes 24 erstrecken. Die Öffnungen 30 sind dazu vorgesehen, das durch Mischen hergestellte Verfüllmaterial radial nach außen aus dem Pfahlrohr 20 herauszuleiten.The cutting head 24 comprises, above the cutting device 27, a mixing section 36 in which a mixing space is formed for mixing removed soil material with a supplied curable medium. On a cylindrical lateral surface of the mixing section 36, a plurality of radial openings 30 are formed, which extend along the circumference of the cutting head 24. The openings 30 are provided to discharge the filler material produced by mixing radially outward from the pile tube 20.

Die insbesondere rechteckigen Öffnungen 30 sind von vertikalen Stegen 32 in Umfangsrichtung voneinander getrennt. Zwischen den Öffnungen 30, vorzugsweise an einer Innenseite der Stege 32, sind jeweils feststehende Mischelemente 34 befestigt, welche nach innen hervorragen und insbesondere als Mischbleche ausgeführt sein können. Die Mischbleche erstrecken sich jeweils in einer radialen Ebene und sind insbesondere dazu vorgesehen, mit drehend angetriebenen Mischflügeln 62 einer in dem Pfahlrohr 20 angeordneten Bohreinrichtung 40 zusammenzuwirken. Hierzu können, wie insbesondere in Fig. 2 zu sehen ist, vorzugsweise zwei axial übereinander angeordnete Reihen von Mischelementen 34 vorgesehen sein, zwischen welchen sich die drehend angetriebenen Mischflügel 62 bewegen können. Die Mischflügel 62 bewegen sich etwa auf Höhe der Öffnungen 30.The particular rectangular openings 30 are separated from each other by vertical webs 32 in the circumferential direction. Between the openings 30, preferably on an inner side of the webs 32, respectively fixed mixing elements 34 are fixed, which protrude inwards and in particular may be designed as mixing plates. The mixing plates each extend in a radial plane and are in particular intended to cooperate with rotatingly driven mixing vanes 62 of a drilling device 40 arranged in the pile tube 20. For this purpose, as in particular in Fig. 2 can be seen, preferably two axially superposed rows of mixing elements 34 may be provided, between which the rotating driven mixing blades 62 can move. The mixing vanes 62 move approximately at the level of the openings 30.

Der Schneidkopf 24 stellt insbesondere ein separates Element dar, welches austauschbar oder lösbar an dem Grundkörper 22 befestigt werden kann. Auf diese Weise lassen sich herkömmliche rohrförmige Grundkörper eines Pfahlrohres mit einem erfindungsgemäßen Schneidkopf 24 nachrüsten. Zum Verbinden des Schneidkopfes 24 mit dem Grundkörper 22 ist an einem oberen Ende des Schneidkopfes 24 ein Anschlussbereich 38 zum Anschließen des Grundkörpers 24 vorgesehen.The cutting head 24 in particular represents a separate element, which can be attached exchangeably or detachably to the base body 22. In this way, conventional tubular body of a pile tube can be retrofitted with a cutting head 24 according to the invention. For connecting the cutting head 24 to the base body 22, a connection region 38 for connecting the base body 24 is provided at an upper end of the cutting head 24.

Die als separate Einrichtung anzusehende Bohreinrichtung 40 umfasst einen Tragrahmen 42, welcher an dem Pfahlrohr 20 festgelegt werden kann, und ein drehend antreibbares Bohrgestänge 46, an dessen unterem Ende ein Bohrwerkzeug 50 angeordnet ist. Zum drehenden Antreiben des Bohrgestänges 46 ist im Bereich des Tragrahmens 42 eine Antriebseinrichtung 44, beispielsweise ein Drehmotor mit Untersetzungsgetriebe, angeordnet.The drilling device 40 to be regarded as a separate device comprises a support frame 42 which can be fixed to the pile tube 20, and a drill pipe 46 which can be driven in rotation and at the lower end of which a drilling tool 50 is arranged. For rotationally driving the drill pipe 46, a drive device 44, for example a rotary motor with a reduction gear, is arranged in the region of the support frame 42.

Der Tragrahmen 42 ist in der dargestellten Ausführungsform in das Pfahlrohr 20 einführbar und in diesem mittels einer Klemmeinrichtung 48, vorzugsweise mittels Hydraulikzylindern, festklemmbar. An Stelle einer solchen Festklemmung an der Pfahlrohrinnenwand kann der Tragrahmen 42 aber auch an einem oberen Rand des Pfahlrohres 20 festgelegt werden.The support frame 42 is inserted in the illustrated embodiment in the pile tube 20 and in this by means of a clamping device 48, preferably by means of hydraulic cylinders, can be clamped. Instead of such a clamping on the pile tube inner wall of the support frame 42 but can also be set at an upper edge of the pile tube 20.

Oberhalb des Bohrwerkzeugs 50 befindet sich eine Mischeinrichtung 60, welche vorzugsweise mehrere drehend antreibbare Mischflügel 62 umfasst, die an dem Bohrgestänge 46 befestigt sind. Das Bohrgestänge 46 kann teleskopierbar ausgeführt sein, so dass sich das Bohrwerkzeug 50 und die Mischflügel 62 innerhalb des Pfahlrohres 20 axial bewegen lassen. Der gelöste Boden kann somit wirksam mit aushärtbarer Suspension vermischt werden.Above the drilling tool 50 is a mixing device 60 which preferably comprises a plurality of mixing blades 62 that can be driven in rotation and that are fastened to the drill pipe 46. The drill pipe 46 may be made telescopic, so that the drilling tool 50 and the mixing vanes 62 can move axially within the pile tube 20. The dissolved soil can thus be effectively mixed with curable suspension.

Die Mischflügel 62 weisen jeweils ein Basiselement 64 auf, das an dem Bohrgestänge 46 angebracht ist, und ein an dem Basiselement 64 schwenkbar gelagertes Mischpaddel 66. Die Öffnungen 30 des Mischabschnittes 36 befinden sich etwa auf Höhe der Mischflügel 62.The mixing vanes 62 each have a base element 64, which is attached to the drill pipe 46, and a mixing paddle 66, which is mounted pivotably on the base element 64. The openings 30 of the mixing section 36 are located approximately at the height of the mixing vanes 62.

Wie insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Basiselemente 64 so gestaltet, dass sich die Bohreinrichtung 40 durch den Grundkörper 22 des Pfahlrohres 20 und an den feststehenden Mischelementen 34 des Schneidkopfes 24 vorbei axial einführen lässt. Dabei werden die äußeren Mischpaddel 66 eingeklappt. In einer ausgeklappten Betriebsstellung, welche in der Fig. 2 dargestellt ist, erstrecken sich die Mischpaddel 66 von den Basiselementen 64 radial nach außen in einen radial äußeren Bereich des Schneidkopfes 24, insbesondere zwischen die Reihen der Mischelemente 34. Das Ausklappen der Mischpaddel 66 erfolgt insbesondere durch das nach oben strömende abgebohrte Bodenmaterial.How the particular Fig. 2 it can be seen, the base members 64 are designed so that the drilling device 40 can be inserted axially through the base body 22 of the pile tube 20 and the fixed mixing elements 34 of the cutting head 24 over. In this case, the outer mixing paddles 66 are folded. In a deployed operating position, which in the Fig. 2 2, the mixing paddles 66 extend radially outwards from the base elements 64 into a radially outer region of the cutting head 24, in particular between the rows of mixing elements 34. The mixing paddles 66 are folded out, in particular, by the upwardly drilled soil material.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden kann des Weiteren eine in den Figuren nicht dargestellte, auf den Gewässergrund aufsetzbare Tragstruktur aufweisen. Die Tragstruktur kann insbesondere ausfahrbare Abstützfüße zum Ausnivellieren der Tragstruktur auf dem Gewässergrund aufweisen. An der Tragstruktur befindet sich vorzugsweise in einem unteren und einem oberen Bereich jeweils eine Klemm- und Dreheinrichtung, mit der das Pfahlrohr 20 dreh- und/oder schwenkbar ist. Außerdem kann in einem unteren Bereich der Tragstruktur, welche auch als Bohrgeräterahmen bezeichnet werden kann, eine axiale Verschiebeeinrichtung vorgesehen sein, durch welche das Pfahlrohr 20 in den Boden eingebracht werden kann.A device 10 according to the invention for creating a foundation element in the ground can furthermore have a supporting structure, not shown in the figures, which can be placed on the bottom of the water. The support structure may in particular have extendable outriggers for leveling out the support structure on the bottom of the water. On the support structure is preferably in a lower and an upper region each have a clamping and rotating means with which the pile tube 20 is rotatable and / or pivotable. Moreover, in a lower area of the Support structure, which may also be referred to as Bohrgeräßahmen be provided an axial displacement device, through which the pile tube 20 can be introduced into the soil.

Zum Zuführen eines aushärtbaren Mediums ist eine Zuführeinrichtung vorgesehen, welche einen Kanal in einem Seelenrohr der Bohreinrichtung oder eine Zuführleitung am Pfahlrohr 20 aufweisen kann. Das aushärtbare Medium, welches insbesondere eine aushärtbare Flüssigkeit oder Suspension sein kann, kann auch unter hohem Druck eingepresst werden.For supplying a curable medium, a supply device is provided which may have a channel in a core tube of the drilling device or a supply line on the pile tube 20. The curable medium, which may in particular be a curable liquid or suspension, can also be injected under high pressure.

Fig. 3 zeigt eine Bohreinrichtung 40 ohne Pfahlrohr 20. An einem oberen Ende der Bohreinrichtung beziehungsweise Bohrausrüstung 40 befindet sich eine Aufhängung 43, mit welcher die Bohreinrichtung 40, beispielsweise über ein Tragseil, in das Pfahlrohr 20 herabgelassen beziehungsweise aus diesem gezogen werden kann. Fig. 3 shows a drilling device 40 without pile tube 20. At an upper end of the drilling or drilling equipment 40 is a suspension 43, with which the drilling device 40 can be lowered, for example via a support cable into the pile tube 20 and pulled out of this.

In Fig. 4 ist die ringförmige Schneideinrichtung 27 des Pfahlrohres 20 mit den Abtragselementen 28 zu sehen. Innerhalb des Schneidrings 27 ist eine kreisförmige Öffnung gebildet, dessen Durchmesser etwa dem Innendurchmesser des rohrförmigen Grundkörpers 22 entspricht. Das Bohrwerkzeug 50 der Bohreinrichtung 40 umfasst einen Stützring 56, an dessen Außenseite Abstützelemente 58 zum Abstützen an dem Schneidkopf 24 vorgesehen sind. Auf diese Weise lässt sich das Bohrwerkzeug 50 sicher innerhalb des Schneidkopfes 24 zentrieren. Zwischen dem Stützring 56 und der Bohrachse oder dem Bohrgestänge 46 erstreckt sich eine Mehrzahl von Leitblechen 54, an welchen jeweils mehrere Abtragselemente 52 zum Abtragen von Boden angeordnet sind.In Fig. 4 is the annular cutter 27 of the pile tube 20 with the Abtragselementen 28 to see. Within the cutting ring 27, a circular opening is formed whose diameter corresponds approximately to the inner diameter of the tubular base body 22. The drilling tool 50 of the drilling device 40 comprises a support ring 56, on the outside of which support elements 58 for supporting on the cutting head 24 are provided. In this way, the drilling tool 50 can be safely centered within the cutting head 24. Between the support ring 56 and the drilling axis or the drill pipe 46 extends a plurality of baffles 54, to each of which a plurality of removal elements 52 are arranged for removing soil.

Zum Erstellen eines Gründungselementes im Boden, insbesondere unter Wasser, wird zunächst die in den Figuren nicht dargestellte Tragstruktur auf den Gewässergrund abgelassen und mittels ausfahrbarer Abstützfüße nivelliert. Mittels einer Klemm- und Dreheinrichtung wird das Pfahlrohr 20 in den Boden eingedreht. Während des Eindrehens und/oder Eindrückens des Pfahlrohres in den Gewässergrund löst die innenliegende Bohreinrichtung 40 den Boden und vermischt ihn mit dem über eine Zuführleitung zugeführten, aushärtbaren Medium. Ist die gewünschte Endteufe des Pfahlrohres 20 erreicht und der Innenraum des Pfahlrohres 20 sowie gegebenenfalls der Zwischenraum zwischen Pfahlrohr 20 und Bohrlochwandung im Gewässergrund mit aushärtbarer Suspension verfüllt, wird die Bohreinrichtung 40 unter Drehen der Mischflügel 62 zurückgezogen und aus dem Pfahlrohr 20 entfernt. Das Pfahlrohr 20 mit dem rohrförmigen, offenen Grundkörper 22 sowie dem unteren Schneidkopf 24 mit Abtragselementen 28 beziehungsweise Schneideinrichtung 27 verbleibt im Gewässergrund.To create a foundation element in the ground, especially under water, the support structure, not shown in the figures, is first discharged onto the bottom of the river and leveled by means of extendable outriggers. By means of a clamping and rotating device, the pile tube 20 is screwed into the ground. During the screwing and / or indentation of the pile tube into the water bottom, the internal drilling device 40 releases the soil and mixes it with the curable medium fed in via a feed line. Is the desired final depth of the pile tube 20 reached and the interior of the pile tube 20 and optionally the intermediate space between the pole tube 20 and the borehole wall in the bottom of the water is filled with hardenable suspension, the drilling device 40 is withdrawn while rotating the mixing vanes 62 and removed from the pile tube 20. The pile tube 20 with the tubular, open base body 22 and the lower cutting head 24 with Abtragselementen 28 or cutting device 27 remains in the body of water.

Claims

Cutting head for a pile tube, which can be introduced into the ground in order to form a foundation element, with
- a ring-shaped removal device (27) for removing ground material,

- a connection area (38) for connecting a tubular base body (22) of the pile tube (20) and

- a mixing section (36) located between the removal device (27) and the connection area (38) for mixing a supplied, hardenable medium with removed ground material,
wherein on the mixing section (36) lateral openings (30) are designed, through which the hardenable medium mixed with the removed ground material can be led from an interior space of the cutting head (24) in a radial direction towards the outside of the cutting head (24).
Cutting head according to claim 1,
characterized in that
on an inner wall of the mixing section (36) at least one stationary mixing element (34) is arranged.
Cutting head according to claim 1 or 2,
characterized in that
on an inner wall of the mixing section (36) several stationary mixing elements (34) are arranged in a distributed manner in the circumferential direction.
Cutting head according to any one of claims 1 to 3,
characterized in that
in a lower area a stop is provided, on which a drilling means (40) inserted into the cutting head (24) can be supported axially.
Cutting head according to any one of claims 1 to 4,
characterized in that
the ring-shaped removal device (27) projects inwards with respect to the tubular mixing section (36).
Pile tube for introduction into the ground in order to form a foundation element with
- a cutting head (24) according to any one of claims 1 to 5 and

- a tubular base body (22) which is connected to the cutting head (24).
Pile tube according to claim 6,
characterized in that
the tubular base body (22) has lateral openings (26).
Pile tube according to claim 7,
characterized in that
the lateral openings (26) are designed in a lower area of the tubular base body (22).
Device for producing a foundation element in the ground, in particular in the bed of a body of water, comprising a pile tube (20) according to any one of claims 6 to 8 and a drilling means (40) with a drilling tool (50) which can be driven in a rotating manner for removing ground material inside the pile tube (20).
Device according to claim 9,
characterized in that
above the drilling tool (50) the drilling means (40) has a mixing means (60) which comprises at least one mixing blade (62) which can be driven in a rotating manner and with which the ground material removed by the drilling tool (50) can be mixed inside the pile tube (20) with a supplied, hardenable medium in order to form a filling material.