EP2998037B1 - Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Sohle eines Bohrloches und Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes - Google Patents

Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Sohle eines Bohrloches und Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes Download PDF

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EP2998037B1
EP2998037B1 EP14185530.4A EP14185530A EP2998037B1 EP 2998037 B1 EP2998037 B1 EP 2998037B1 EP 14185530 A EP14185530 A EP 14185530A EP 2998037 B1 EP2998037 B1 EP 2998037B1
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EP
European Patent Office
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borehole
flushing
cleaning device
rotor
sedimented
Prior art date
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EP14185530.4A
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French (fr)
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EP2998037A1 (de
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Stefan SPREITZER
Ulli Wiedenmann
Helmut Hroos
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Bauer Spezialtiefbau GmbH
Original Assignee
Bauer Spezialtiefbau GmbH
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Publication date
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Priority to MYPI2015703263A priority patent/MY175098A/en
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D13/00—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers
    • E02D13/08—Removing obstacles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/46—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making in situ by forcing bonding agents into gravel fillings or the soil

Definitions

  • the invention relates to a cleaning device for cleaning a sole of a borehole in the ground, having a pumping device through which sedimented soil material in the region of the bottom of the borehole can be sucked out via a suction opening and discharged from the borehole via a suction line, according to the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for creating a foundation element, in which a borehole is introduced in a soil, which is filled with a curable suspension, which cures to the foundation element, wherein before a hardening of the foundation element, a cleaning device is lowered to the bottom of the wellbore, through which sedimented soil material in the region of the sole is sucked off and removed via a suction opening, according to the preamble of claim 8.
  • bored piles are produced in the soil.
  • a borehole is first created in the soil, which is filled with a suspension during drilling or only after completion of the drilling.
  • this suspension can be hardened by addition of binders or exchange with a curable medium downhole to the bored pile.
  • the load capacity of a bored pile is significantly influenced by the boundary layer between the bored pile and the adjacent soil. It is known that loose soil material, which sediments when creating the borehole to the bottom of the wellbore, negatively affected the footprint and thus the sustainability of the bored pile.
  • a generic device goes out of the EP 2 481 490 A1 out. Rinse arms of the cleaning device are rotatable by means of an actuating cylinder with a limited pivoting unit.
  • the invention has for its object to provide a cleaning device for cleaning a sole of a borehole and a method for creating a bored pile, with which loose soil material is removed from a bottom hole particularly reliable and efficient, and so a high-quality foundation element can be created economically.
  • the cleaning device according to the invention is characterized in that at least one rinsing nozzle is provided, through which a rinsing jet can be generated, which exits the cleaning device and flushes sedimented soil from the bottom of the wellbore.
  • a basic idea of the invention is not simply to suck off sedimented soil material at the borehole bottom or to mechanically remove it. Rather, a purge steel or a plurality of purge jets is generated by the cleaning device, which rinse the sedimented soil material from the bottom hole and whirl up. The so stirred up into the liquid in the wellbore soil material can be easily sucked through the suction opening of the cleaning device and discharged from the wellbore. This flushing of the bottom hole allows a very clean interface between the wellbore and the solid, pending soil to be achieved. As a result, a foundation element with a defined footprint and with good and reliable load-bearing capacity can subsequently be created.
  • the foundation element may for example be an approximately cylindrical bored pile or an approximately cuboidal diaphragm wall segment. Accordingly, according to the invention, a borehole is not meant to be narrow in the sense of a cylindrical bore. Rather, the term "borehole” also includes any other forms of holes in the ground, in particular an elongated Frässchlitz.
  • one or more central rinsing nozzles can be provided on the cleaning device.
  • a particularly good rinsing is achieved according to the invention in that at least one rinsing arm is provided on which the at least one rinsing nozzle is arranged.
  • the elongated flushing arm may extend laterally or radially away from the cleaning device. In this way, the rinsing arm can rinse particularly reliably of deposited soil material, in particular the corner region, at which the borehole bottom merges into the substantially vertical borehole wall. These corner regions are of particular importance for the stability and load-bearing capacity of a bored pile to be formed.
  • a further improvement of the rinsing results according to a variant embodiment of the invention in that a plurality of rinsing arms are provided which extend radially extend to a central axis. Along a rinsing arm, one or more rinsing nozzles can be rectified or arranged with different jet angles.
  • a further improvement in the bottom hole cleaning results according to the invention in that the at least one rinsing arm is arranged on a rotor which is rotatably mounted and driven about a central axis.
  • the one or more rinse arms on the rotor can thus move over a circular disc-shaped bottom hole and rinse off with a particularly high reliability deposited, loose soil material.
  • At least one rinsing nozzle is arranged on at least one roller body, which is rotatably mounted about an axis of rotation.
  • the axis of rotation may preferably be arranged approximately horizontally. This allows holes with an elongated or angular layout to be cleaned.
  • a plurality of disc-shaped roller bodies may be mounted along the axis of rotation.
  • the rinsing nozzles can be directed so that the rinsing jets emerge radially or tangentially.
  • the rotational movement of the rotor or the roller body is generated by a separate rotary motor, such as an electric motor or a hydraulic motor.
  • a rotational movement of the rotor or of the roller body is produced by a purging jet.
  • a purge jet At about vertical axis of rotation at least one purge jet is not aligned vertically alone, but in a circumferential direction.
  • a rinsing jet or several rinsing jets can be arranged in the horizontal direction in the circumferential direction, that is to say approximately at right angles to a radial rinsing arm. Due to the recoil principle, the rotor or the roller body can thus be set into rotary motion by the exiting purge jet.
  • a separate rotary motor with a corresponding power supply can thus be dispensed with.
  • the pumping device or a separate pumping unit is also used to generate the spray jet.
  • the pumping device sedimented soil material together with liquid sucks in the borehole, wherein a portion of the sucked liquid is discharged via a branch line to the at least one rinsing nozzle for forming the rinsing jet.
  • the pumping device in the cleaning device thus does not generate a suction flow alone, with which deposited soil material is sucked together with liquid and discharged from the borehole via a corresponding suction line.
  • the central pumping device is also used to produce the or the Spülstahlen.
  • a portion of the upwardly directed liquid flow is branched off from the suction line via a branch line or a bypass line and returned to the at least one rinsing nozzle.
  • the control can be effected for example by a slide, by which a distribution of the liquid flow is adjustable.
  • a separating or filtering device can be present, by which it is prevented that coarse soil material enters the branch line and thus could block the rinsing nozzles.
  • a spacer ring which surrounds the rotor or the roller body.
  • the cleaning device is arranged approximately centrally in the borehole above the sole. In a rotor this is rotatably mounted about a central axis on the cleaning device.
  • a drum-shaped spacer ring is provided, which is fastened via connecting struts to the housing of the cleaning device.
  • the spacer ring has a larger diameter than the rotor and is arranged concentrically to this. In this way, unwanted collisions of the rotor with the upcoming soil material can be prevented.
  • the spacer ring can also be designed angular.
  • the pumping device is arranged in a housing which can be lowered to the bottom of the wellbore.
  • a connection device for attachment to a drill string or a hoist rope is provided on the housing.
  • the housing can be lowered to the bottom of the wellbore.
  • the pumping device of the cleaning device can also be arranged outside the borehole, wherein the pumping device is then connected via a suction line to the housing and the suction opening.
  • the at least one rinsing nozzle and / or the at least one rinsing arm are adjustable. So the rinsing nozzles can be changed in their rinsing direction.
  • the rinse arms can be radially telescoped, so that the cleaning device can be adapted to different borehole diameter.
  • a cleaning device with at least one rinsing nozzle is used, through which a rinsing jet is generated, through which sedimented soil material is rinsed by the bottom of the borehole.
  • a preferred embodiment of the invention is that the at least one rinsing nozzle is moved over the sole of the borehole, in particular driven in rotation. In this way, a reliable flushing and cleaning of the bottom hole can be achieved with a single flush nozzle or with a relatively small number of flushing nozzles.
  • a particularly economical method implementation results according to a development of the invention in that a movement of the at least one rinsing nozzle is effected via a recoil of the rinsing jet. There is thus no high expenditure on equipment in carrying out the process necessary.
  • a cleaning device 110 is shown in the generic state of the art.
  • the cleaning device 110 is essentially a submersible pump, which is sunk into a borehole 2, which is filled with a liquid support suspension.
  • soil material falls off in particular from the wall 4 and forms a layer of sedimented soil material 8 on a bottom 6 of the borehole 2.
  • the cleaning device 110 By lowering the cleaning device 110 into the region of the bottom 6, the sedimented soil material 8 is sucked off and, as schematically is shown with arrows, conveyed away via a suction 120 from the borehole 2.
  • the suction power decreases, so that in particular in edge or corner regions of the sole 6 of the wellbore 2 sedimented soil material 8 can remain to some extent.
  • This unspooled sedimented soil material 8 affects the footprint of a foundation element to be formed in the wellbore 2 and thus its carrying capacity.
  • FIGS. 1 to 4 An improved cleaning of the bottom 6 of the wellbore 2 of sedimented soil material 8 is achieved by a cleaning device 10 according to the invention, as exemplified in the FIGS. 1 to 4 is shown for a cylindrical borehole 2 and explained below.
  • the cleaning device 10 has a central, drum-shaped housing 12, in which a pumping device 14 is arranged. Via a suction opening 16 on the underside of the housing 12, as in the preceding prior art, suspension in the borehole 2 together with sedimented soil material is sucked in by the bottom 6 of the borehole 2 and via an only partially shown suction line 20 upwards, in particular outside the borehole 2, discharged.
  • a suspension device 18 is provided, with which the cleaning device 10 is suspended on a rope and lowered into the borehole 2 created by drilling.
  • a power supply in particular electrical energy or hydraulic energy, can be supplied via the suspension device 18 via a supply line (not shown).
  • a rotor 30 with three uniformly distributed and radially directed flushing arms 32 is formed below the suction opening 16, each having a plurality of flushing nozzles 34.
  • the rotor 30 is rotatably mounted on the housing 12 via a connecting device, not shown.
  • a portion of the liquid stream is branched off in the suction line 20 and guided down to a hub 31 of the rotor 30.
  • the distribution of the current is adjustable via a slide 24 in the suction line 20.
  • the branched liquid is passed through the hollow rinsing arms 32 to the rinsing nozzles 34.
  • slide 24 and pumping device 14 the branched liquid exits the rinsing nozzles 34 under pressure and forms rinsing jets 35.
  • a substantial part of the rinsing nozzles 34 is arranged so that the rinsing jets directed to the sole 6 with the sedimented soil material 8 are to rinse the sole 6 of the sedimented soil material 8.
  • the so rinsed and whirled up soil material 8 is sucked through the suction opening in the housing 12 and discharged via the suction line 20 from the borehole 2.
  • two flushing nozzles 34 are arranged at the outer free ends of the flushing arms 32 so that they are directed in the circumferential direction.
  • rinsing jets 35 are generated, as shown schematically in FIG Fig. 3 is shown.
  • the rotor 30 is thus counter-clockwise in a rotational movement, as indicated by the arrow in Fig. 2 is shown.
  • a cylindrical spacer ring 40 is attached via retaining struts 42 to the housing 12 so as to protectively surround the rotor 30.
  • the wall of the spacer ring 40 is formed by a sheet in which a plurality of through holes is introduced.
  • the outer diameter of the annular spacer ring 40 is slightly smaller than the bore diameter of the cylindrical bore. 2

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Sohle eines Bohrloches im Boden, mit einer Pumpeinrichtung, durch welche über eine Absaugöffnung sedimentiertes Bodenmaterial im Bereich der Sohle des Bohrloches absaugbar und über eine Absaugleitung aus dem Bohrloch abführbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes, bei welchem in einem Boden ein Bohrloch eingebracht wird, welches mit einer aushärtbaren Suspension verfüllt wird, welche zu dem Gründungselement aushärtet, wobei vor einem Aushärten des Gründungselementes eine Reinigungsvorrichtung zur Sohle des Bohrloches abgesenkt wird, durch welche sedimentiertes Bodenmaterial im Bereich der Sohle über eine Absaugöffnung abgesaugt und entfernt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Insbesondere zur Gründung von Bauwerken werden Bohrpfähle im Boden erzeugt. Hierbei wird im Boden zunächst ein Bohrloch erstellt, welches bereits beim Abbohren oder erst nach Abschluss der Bohrarbeiten mit einer Suspension verfüllt wird. Diese Suspension kann gegebenenfalls durch Zugabe von Bindemitteln oder Austausch mit einem aushärtbaren Medium im Bohrloch zu dem Bohrpfahl aushärten.
  • Die Tragfähigkeit eines Bohrpfahles wird maßgeblich durch die Grenzschicht zwischen dem Bohrpfahl und dem angrenzenden Boden beeinflusst. Dabei ist es bekannt, dass loses Bodenmaterial, welches beim Erstellen des Bohrloches zur Sohle des Bohrloches sedimentiert, die Aufstandsfläche und damit die Tragfähigkeit des Bohrpfahles negativ beeinflusst.
  • Zur Entfernung von derartigem losen Bodenmaterial von der Bohrlochsohle ist es bekannt, nach Abschluss der Bohrung in die mit Suspension verfüllte Bohrung als Reinigungsvorrichtung eine Tauchpumpe abzuteufen, mit welcher das lose Bodenmaterial von der Sohle abgesaugt und über eine Absaugleitung aus dem Bohrloch entfernt wird.
  • Bei einer derartigen Reinigungsvorrichtung kann es vorkommen, dass mit zunehmendem Abstand von der Absaugöffnung loses Bodenmaterial auf der Bohrlochsohle verbleibt. Es wird also keine umfassende Reinigung der Bohrlochsohle mit einer derartigen Reinigungsvorrichtung bewirkt.
  • Weiterhin ist bekannt, loses Bodenmaterial etwa durch einen Kastenbohrer mechanisch von der Bohrlochsohle abzufördern. Allerdings kann bei diesem mechanischen Aushubverfahren eine gewisse Menge an losem Bodenmaterial an der Sohle des Bohrloches zurückbleiben.
  • Eine gattungsgemäße Vorrichtung geht aus der EP 2 481 490 A1 hervor. Spülarme der Reinigungsvorrichtung sind mittels eines Stellzylinders mit einer begrenzten Schwenkeinheit drehbar.
  • Aus der EP 1 491 716 A2 ist ein Bohrwerkzeug mit einer Pumpeinrichtung bekannt, mit welcher abgetragenes Bodenmaterial in einen Auffangbehälter des Bohrwerkzeuges gefördert werden kann.
  • Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Filtern von Suspensionen in Bohrlöchern geht aus der DE 28 07 917 A1 hervor. Abgefiltertes Bodenmaterial wird in einem Auffangbehälter innerhalb der Filtervorrichtung aufgenommen.
  • Aus der US 5,033,545 A ist eine Reinigungsvorrichtung bekannt, bei welcher Spülflüssigkeit von oben an den Bohrlochgrund gepumpt wird. Die Spülflüssigkeit trübt die Absaugpumpe und einen Rotor an.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Sohle eines Bohrloches sowie ein Verfahren zum Erstellen eines Bohrpfahles anzugeben, mit welchen loses Bodenmaterial von einer Bohrlochsohle besonders zuverlässig und effizient entfernt wird, und so ein hochqualitatives Gründungselement wirtschaftlich erstellt werden kann.
  • Die Aufgabe wird zum einen durch eine Reinigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zum anderen wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Spüldüse vorgesehen ist, durch welche ein Spülstrahl erzeugbar ist, welche aus der Reinigungsvorrichtung austritt und sedimentiertes Bodenmaterial von der Sohle des Bohrloches spült.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, sedimentiertes Bodenmaterial an der Bohrlochsohle nicht einfach abzusaugen oder mechanisch abzufördern. Vielmehr wird durch die Reinigungsvorrichtung ein Spülstahl oder eine Vielzahl von Spülstrahlen erzeugt, welche das sedimentierte Bodenmaterial von der Bohrlochsohle abspülen und aufwirbeln. Das so in die Flüssigkeit im Bohrloch aufgewirbelte Bodenmaterial kann durch die Absaugöffnung der Reinigungsvorrichtung leichter angesaugt und aus dem Bohrloch abgefördert werden. Durch diese Spülung der Bohrlochsohle kann eine sehr saubere Trennfläche zwischen dem Bohrloch und dem festen, anstehenden Boden erreicht werden. Hierdurch kann anschließend ein Gründungselement mit definierter Aufstandsfläche sowie mit guter und zuverlässiger Tragfähigkeit erstellt werden.
  • Das Gründungselement kann beispielsweise ein etwa zylindrischer Bohrpfahl oder ein etwa quaderförmiges Schlitzwandsegment sein. Entsprechend ist gemäß der Erfindung ein Bohrloch nicht eng im Sinne einer zylindrischen Bohrung zu verstehen. Vielmehr umfasst der Begriff "Bohrloch" auch beliebige andere Formen von Löchern im Boden, insbesondere einen länglichen Frässchlitz.
  • Grundsätzlich können eine oder mehrere zentrale Spüldüsen an der Reinigungsvorrichtung vorgesehen sein. Eine besonders gute Spülung wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass mindestens ein Spülarm vorgesehen ist, an welchem die mindestens eine Spüldüse angeordnet ist. Der längliche Spülarm kann sich dabei von der Reinigungsvorrichtung seitlich oder radial weg erstrecken. Auf diese Weise kann der Spülarm insbesondere den Eckbereich, an welchem die Bohrlochsohle in die im Wesentlichen vertikale Bohrlochwand übergeht, besonders zuverlässig von abgelagertem Bodenmaterial freispülen. Diese Eckbereiche sind für die Stabilität und Tragfähigkeit eines zu bildenden Bohrpfahles von besonderer Bedeutung.
  • Eine weitere Verbesserung des Spülens ergibt sich nach einer Ausbildungsvariante der Erfindung dadurch, dass mehrere Spülarme vorgesehen sind, welche sich radial zu einer Mittelachse erstrecken. Entlang eines Spülarmes können ein oder mehrere Spüldüsen gleichgerichtet oder mit unterschiedlichen Strahlwinkeln angeordnet sein.
  • Eine weitere Verbesserung bei der Bohrlochsohlenreinigung ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, dass der mindestens eine Spülarm an einem Rotor angeordnet ist, welcher drehbar um eine Mittelachse gelagert und angetrieben ist. Der eine oder mehrere Spülarme an dem Rotor können sich so über eine kreisscheibenförmige Bohrlochsohle bewegen und mit besonders hoher Zuverlässigkeit abgelagertes, lockeres Bodenmaterial abspülen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens eine Spüldüse an mindestens einem Walzenkörper angeordnet ist, welcher drehbar um eine Drehachse gelagert ist. Die Drehachse kann vorzugsweise etwa horizontal angeordnet sein. So können Bohrlöcher mit länglichem oder eckigem Grundriss gereinigt werden. Statt eines länglichen Walzenkörpers können auch mehrere scheibenförmige Walzenkörper entlang der Drehachse gelagert sein. Dabei können die Spüldüsen so gerichtet sein, dass die Spülstrahlen radial oder tangential austreten.
  • Grundsätzlich ist es dabei möglich, dass die Drehbewegung des Rotors oder des Walzenkörpers durch einen separaten Drehmotor, etwa einen Elektromotor oder einen Hydraulikmotor erzeugt wird. Eine konstruktiv besonders robuste und einfache Lösung wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass eine Drehbewegung des Rotors oder des Walzenkörpers durch einen Spülstrahl erzeugt ist. Bei etwa vertikaler Drehachse wird zumindest ein Spülstrahl nicht allein vertikal ausgerichtet, sondern in einer Umfangsrichtung. Insbesondere kann ein Spülstrahl oder mehrere Spülstrahlen in horizontaler Richtung in Umfangsrichtung, also etwa rechtwinklig zu einem radialen Spülarm, angeordnet sein. Aufgrund des Rückstoßprinzipes kann so der Rotor oder der Walzenkörper durch den austretenden Spülstrahl in eine Drehbewegung versetzt werden. Ein separater Drehmotor mit einer entsprechenden Energieversorgung kann somit entfallen.
  • Vorzugsweise wird die Pumpeinrichtung oder eine separate Pumpeinheit auch zur Erzeugung des Sprühstrahles eingesetzt. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pumpeinrichtung sedimentiertes Bodenmaterial zusammen mit Flüssigkeit im Bohrloch ansaugt, wobei ein Teil der angesaugten Flüssigkeit über eine Zweigleitung zu der mindestens eine Spüldüse zum Bilden des Spülstrahles abgeführt ist. Die Pumpeinrichtung in der Reinigungsvorrichtung erzeugt somit also nicht allein einen Saugstrom, mit welcher abgelagertes Bodenmaterial zusammen mit Flüssigkeit angesaugt und aus dem Bohrloch über eine entsprechende Absaugleitung abgeführt wird. Vielmehr wird nach der Erfindung bei dieser Ausführungsform die zentrale Pumpeinrichtung auch zur Erzeugung des oder der Spülstahlen verwendet. Hierzu wird über eine Abzweigleitung oder eine Bypassleitung ein Teil des nach oben gerichteten Flüssigkeitsstromes von der Absaugleitung abgezweigt und zu der mindestens eine Spüldüse rückgeführt. Die Steuerung kann etwa durch einen Schieber erfolgen, durch welchen eine Verteilung des Flüssigkeitsstromes einstellbar ist. Im Bereich der Abzweigung kann dabei eine Trenn- oder Filtereinrichtung vorhanden sein, durch welche verhindert wird, dass grobes Bodenmaterial in die Abzweigleitung gelangt und so die Spüldüsen verstopfen könnte.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, dass ein Distanzring vorgesehen ist, welcher den Rotor oder den Walzenkörper umgibt. Die Reinigungsvorrichtung wird dabei etwa mittig im Bohrloch oberhalb der Sohle angeordnet. Bei einem Rotor ist dieser um eine Mittenachse an der Reinigungsvorrichtung drehbar gelagert. Um eine Beschädigung des Rotors mit den Spüldüsen durch Kontakt mit der Bohrlochwandung zu vermeiden, ist ein trommelförmiger Distanzring vorgesehen, welcher über Verbindungsstreben an dem Gehäuse der Reinigungsvorrichtung befestigt ist. Der Distanzring weist einen größeren Durchmesser als der Rotor auf und ist konzentrisch zu diesem angeordnet. Auf diese Weise lassen sich unerwünschte Kollisionen des Rotors mit dem anstehenden Bodenmaterial verhindern. Bei anderen Bohrlochformen kann der Distanzring auch eckig gestaltet sein.
  • Nach einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist es weiterhin zweckmäßig, dass die Pumpeinrichtung in einem Gehäuse angeordnet ist, welches zur Sohle des Bohrloches absenkbar ist. An dem Gehäuse ist eine Anschlußeinrichtung zur Befestigung an einem Bohrgestänge oder einem Hubseil vorgesehen. Hierdurch kann das Gehäuse zum Grund des Bohrloches abgesenkt werden. Alternativ kann die Pumpeinrichtung der Reinigungsvorrichtung auch außerhalb des Bohrloches angeordnet sein, wobei die Pumpeinrichtung dann über eine Absaugleitung mit dem Gehäuse und der Absaugöffnung verbunden ist.
  • Weiterhin ist es nach der Erfindung vorteilhaft, dass die mindestens eine Spüldüse und/oder der mindestens eine Spülarm verstellbar sind. So können die Spüldüsen in ihrer Spülrichtung verändert werden. Die Spülarme können radial teleskopierbar sein, sodass die Reinigungsvorrichtung an unterschiedliche Bohrlochdurchmesser angepasst werden kann.
  • Die eingangs gestellte Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, dass eine Reinigungsvorrichtung mit mindestens einer Spüldüse verwendet wird, durch welche ein Spülstrahl erzeugt wird, durch welchen sedimentiertes Bodenmaterial von der Sohle des Bohrloches gespült wird.
  • Zur Durchführung dieses Verfahrens kann insbesondere eine Reinigungsvorrichtung verwendet werden, wie sie zuvor beschrieben worden ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann aufgrund der zuverlässigen Reinigung einer Bohrlochsohle von sedimentierten lockeren Bodenmaterial ein Gründungselement mit besonders guter Tragfähigkeit erstellt werden. Da bei einem Bohrpfahl die Aufstandsfläche einen nicht unerheblichen Teil zur Tragfähigkeit eines Bohrpfahles beiträgt, können durch das erfindungsgemäße Verfahren ohne größeren wirtschaftlichen Aufwand Bohrpfähle mit erhöhter Tragfähigkeit erstellt werden.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass die mindestens eine Spüldüse über die Sohle des Bohrloches bewegt, insbesondere drehend angetrieben wird. Auf diese Weise können mit einer einzelnen Spüldüse oder mit einer relativ geringen Anzahl von Spüldüsen ein zuverlässiges Freispülen und Reinigen der Bohrlochsohle erreicht werden.
  • Eine besonders wirtschaftliche Verfahrensdurchführung ergibt sich nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, dass eine Bewegung der mindestens einen Spüldüse über einen Rückstoß des Spülstrahles bewirkt wird. Es ist somit kein hoher apparativer Aufwand bei der Durchführung des Verfahrens notwendig.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles weiter erläutert, welches schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung in einem Bohrloch;
    Fig. 2:
    eine perspektivische Ansicht der Reinigungsvorrichtung von Fig. 1;
    Fig. 3:
    eine perspektivische Ansicht von unten auf die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung der Figuren 1 und 2;
    Fig. 4:
    eine Seitenansicht der Reinigungsvorrichtung von Figuren 1 bis 3;
    Fig. 5:
    eine herkömmliche Reinigungsvorrichtung nach dem Stand der Technik in einem Bohrloch in Seitenansicht; und
    Fig. 6:
    eine perspektivische Draufsicht der Reinigungsvorrichtung von Fig. 5 von oben.
  • In den Figuren 5 und 6 ist eine Reinigungsvorrichtung 110 nach dem gattungsbildenden Stand der Technik dargestellt. Die Reinigungsvorrichtung 110 ist dabei im Wesentlichen eine Tauchpumpe, welche in ein Bohrloch 2 abgeteuft wird, welches mit einer flüssigen Stützsuspension verfüllt ist. Beim Erstellen des Bohrloches 2 fällt insbesondere aus der Wandung 4 Bodenmaterial ab und bildet an einer Sohle 6 des Bohrloches 2 eine Schicht aus sedimentiertem Bodenmaterial 8. Durch Absenken der Reinigungsvorrichtung 110 in den Bereich der Sohle 6 wird das sedimentierte Bodenmaterial 8 abgesaugt und, wie schematisch mit Pfeilen dargestellt ist, über eine Absaugleitung 120 aus dem Bohrloch 2 abgefördert.
  • Mit zunehmendem Abstand von der Reinigungsvorrichtung 110 nimmt die Saugleistung ab, so dass insbesondere in Rand- oder Eckbereichen der Sohle 6 des Bohrloches 2 sedimentiertes Bodenmaterial 8 in gewissem Umfang verbleiben kann. Dieses nicht abgesaugte sedimentierte Bodenmaterial 8 beeinträchtigt die Aufstandsfläche eines zu bildenden Gründungselementes in dem Bohrloch 2 und damit dessen Tragfähigkeit.
  • Eine verbesserte Reinigung der Sohle 6 des Bohrloches 2 von sedimentiertem Bodenmaterial 8 wird durch eine erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 10 erreicht, wie sie beispielhaft in den Figuren 1 bis 4 für ein zylindrisches Bohrloch 2 dargestellt und nachfolgend erläutert ist.
  • Die erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung 10 weist ein mittiges, trommelförmiges Gehäuse 12 auf, in welchem eine Pumpeinrichtung 14 angeordnet ist. Über eine Absaugöffnung 16 an der Unterseite des Gehäuses 12 wird, wie bei dem vorausgegangenen Stand der Technik, Suspension in dem Bohrloch 2 zusammen mit sedimentiertem Bodenmaterial von der Sohle 6 des Bohrloches 2 angesaugt und über eine nur teilweise dargestellte Absaugleitung 20 nach oben, insbesondere nach außerhalb des Bohrloches 2, abgeführt. An der Oberseite des Gehäuses 12 ist eine Aufhängeeinrichtung 18 vorgesehen, mit welcher die Reinigungsvorrichtung 10 an einem Seil aufgehängt und in das durch Bohren erstellte Bohrloch 2 absenkbar ist. Über die Aufhängeeinrichtung 18 kann über eine nicht dargestellte Versorgungsleitung zudem eine Energieversorgung, insbesondere elektrische Energie oder Hydraulikenergie, zugeführt werden.
  • Zur verbesserten Reinigung der Sohle 6 des Bohrloches 2 ist unterhalb der Absaugöffnung 16 ein Rotor 30 mit drei gleichmäßig verteilt angeordneten und radial gerichteten Spülarmen 32 ausgebildet, welche jeweils eine Vielzahl von Spüldüsen 34 aufweisen. Der Rotor 30 ist über eine nicht dargestellte Verbindungseinrichtung drehbar an dem Gehäuse 12 gelagert.
  • Über eine Abzweigleitung 22 wird ein Teil des Flüssigkeitsstromes in der Absaugleitung 20 abgezweigt und nach unten zu einer Nabe 31 des Rotors 30 geführt. Die Verteilung des Stromes ist über einen Schieber 24 in der Absaugleitung 20 einstellbar. Von der mittigen Nabe 31 wird die abgezweigte Flüssigkeit durch die hohlen Spülarme 32 zu den Spüldüsen 34 geführt. Durch eine entsprechende Einstellung von Schieber 24 und Pumpeinrichtung 14 tritt die abgezweigte Flüssigkeit aus den Spüldüsen 34 unter Druck aus und bildet Spülstrahlen 35. Dabei ist ein wesentlicher Teil der Spüldüsen 34 so angeordnet, dass die Spülstrahlen auf die Sohle 6 mit dem sedimentierten Bodenmaterial 8 gerichtet sind, um die Sohle 6 von dem sedimentierten Bodenmaterial 8 freizuspülen. Das so abgespülte und aufgewirbelte Bodenmaterial 8 wird über die Absaugöffnung in dem Gehäuse 12 abgesaugt und über die Absaugleitung 20 aus dem Bohrloch 2 abgeführt.
  • An dem Rotor 30 sind an den äußeren freien Enden der Spülarme 32 jeweils zwei Spüldüsen 34 so angeordnet, dass diese in Umfangsrichtung gerichtet sind. Durch diese in Umfangsrichtung gerichteten Spüldüsen 34 werden in Umfangsrichtung weisende Spülstrahlen 35 erzeugt, wie schematisch in Fig. 3 dargestellt ist. Durch das Rückstoßprinzip wird der Rotor 30 so entgegen dem Uhrzeigersinn in eine Drehbewegung versetzt, wie durch den Pfeil in Fig. 2 dargestellt ist.
  • Zum Schutz des Rotors 30 ist ein zylindrischer Distanzring 40 über Haltestreben 42 am Gehäuse 12 angebracht, um so den Rotor 30 schützend zu umgeben. Die Wand des Distanzringes 40 ist durch ein Blech gebildet, in welchem eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen eingebracht ist. Der Außendurchmesser des kreisringförmigen Distanzringes 40 ist etwas kleiner als der Bohrungsdurchmesser der zylindrischen Bohrung 2.

Claims (9)

  1. Reinigungsvorrichtung zum Reinigen einer Sohle (6) eines Bohrloches (2) im Boden, mit einer Pumpeinrichtung (14), durch welche über eine Absaugöffnung (16) sedimentiertes Bodenmaterial im Bereich der Sohle (6) des Bohrloches (2) absaugbar und über eine Absaugleitung (20) aus dem Bohrloch (2) abführbar ist, wobei mindestens ein Spülarm (32) mit mindestens einer Spüldüse (34) vorgesehen ist, durch welche ein Spülstrahl (35) erzeugbar ist, welcher aus der Reinigungsvorrichtung (10) austritt und sedimentiertes Bodenmaterial (8) von der Sohle (6) des Bohrloches (2) spült,
    wobei der mindestens eine Spülarm (32) drehbar um eine Mittenachse gelagert ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Spülarm (32) an einem drehbaren Rotor (30) angeordnet ist,
    wobei eine Drehbewegung des Rotors (30) durch einen in Umfangsrichtung gerichteten Spülstrahl (35) aufgrund eines Rückstoßes erzeugbar ist, und
    dass die Pumpeinrichtung (14) dazu geeignet ist, sedimentiertes Bodenmaterial (8) zusammen mit Flüssigkeit im Bohrloch (2) anzusaugen, ein Teil der angesaugten Flüssigkeit aus der Absaugleitung (20) über eine Abzweigleitung (22) zu der mindestens einen Spüldüse (34) an dem Rotor (30) zum Bilden des Spülstrahles (35) abzuführen.
  2. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere Spülarme (32) vorgesehen sind, welche sich radial zu einer Mittenachse erstrecken.
  3. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine Spüldüse (34) an mindestens einem Walzenkörper angeordnet ist, welche drehbar um eine Drehachse gelagert und angetrieben ist.
  4. Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Drehbewegung des Rotors (30) oder des Walzenkörpers durch einen Spülstrahl (35) erzeugbar ist.
  5. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Distanzring (40) vorgesehen ist, welcher den Rotor (30) oder den Walzenkörper nach einem der Ansprüche 3 und 4 umgibt.
  6. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Pumpeinrichtung (14) in einem Gehäuse (12) angeordnet ist, welches zur Sohle (6) des Bohrloches (2) absenkbar ist.
  7. Reinigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Spüldüse (34) und/oder der mindestens eine Spülarm (32) verstellbar sind.
  8. Verfahren zum Erstellen eines Gründungselementes, bei welchem in einem Boden ein Bohrloch (2) eingebracht wird, welches mit einer aushärtbaren Suspension verfüllt wird, welche zu dem Gründungselement aushärtet, wobei vor einem Aushärten des Gründungselementes eine Reinigungsvorrichtung (10) zur Sohle (6) des Bohrloches (2) abgesenkt wird, durch welche sedimentiertes Bodenmaterial (8) im Bereich der Sohle (2) über eine Absaugöffnung (16) abgesaugt und entfernt wird,
    wobei eine Reinigungsvorrichtung (10) mit mindestens einem Spülarm (32) mit mindestens einer Spüldüse (34) verwendet wird, mit welcher ein Spülstrahl (35) erzeugt wird, durch welchen sedimentiertes Bodenmaterial (8) von der Sohle (6) des Bohrloches (2) gespült wird,
    wobei der mindestens eine Spülarm (32) drehbar um eine Mittenachse gelagert wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der mindestens eine Spülarm (32) an einem drehbaren Rotor (30) angeordnet wird,
    wobei eine Drehbewegung des Rotors (30) durch einen in Umlaufrichtung gerichteten Spühlstrahl (35) aufgrund eines Rückstoßes erzeugt wird, und
    dass sedimentiertes Bodenmaterial (8) zusammen mit Flüssigkeit im Bohrloch (2) von einer Pumpeinrichtung (14) angesaugt wird,
    wobei ein Teil der angesaugten Flüssigkeit aus einer Absaugleitung (20) über eine Abzweigleitung (22) zu der mindestens einen Spüldüse (34) an dem Rotor (30) zum Bilden des Spühlstrahls (35) abgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Spüldüse (34) über die Sohle (6) des Bohrloches (2) bewegt, insbesondere drehend angetrieben wird.
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